专题九现代生物科技专题专题强化练1．(2022·全国Ⅱ，38)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1-GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是________。使用这两种酶进行酶切是为了保证________，也是为了保证________________________。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的____________移入牛的________中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。答案 (1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细胞 (4)核DNA8\n解析 (1)由题意可知，L1基因和GFP基因合成了L1-GFP融合基因(简称为甲)，题图中显示了四个酶切位点，当将L1-GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1-GFP融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。(3)为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。(4)利用PCR技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。PCR扩增的模板是DNA。2．(2022·济南高三模拟)大量的科学研究已经证明，VP40蛋白基因的基因突变或者VP40蛋白的缺失会终止埃博拉病毒的侵染行为，因此制备针对VP40蛋白的抗体可能是战胜埃博拉病毒的新途径。请据图回答下列问题：(1)过程①中选用两种限制酶切割，使目的基因的两端获得不同的黏性末端，这样处理的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图中过程②需要用________处理大肠杆菌。在基因表达载体中，VP40蛋白基因的首端必须含有________，其作用是能够被______________识别和结合，从而保证过程③顺利完成。(3)为检测VP40基因是否成功表达，可以采用________________技术。VP40蛋白抗体能够战胜埃博拉病毒的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)防止目的基因环化(或防止目的基因与质粒错误连接) (2)Ca2＋(或CaCl2) 启动子 RNA聚合酶(3)抗原—抗体杂交 VP40蛋白抗体与VP40蛋白结合，阻止了埃博拉病毒侵染细胞解析 (1)过程①中选用两种限制酶切割目的基因和质粒，可以使得目的基因和质粒都露出两种不同的黏性末端，可以防止目的基因环化、目的基因与质粒错误连接等。(2)②表示将重组质粒导入大肠杆菌，需要用钙离子(Ca2＋)处理大肠杆菌，使得大肠杆菌成为感受态细胞；基因表达载体中，目的基因的首端必须含有启动子，是RNA聚合酶的识别位点，启动转录过程。(3)VP40基因成功表达的产物是VP40蛋白，可以用抗原—抗体杂交进行检测；VP40蛋白抗体与VP40蛋白结合，阻止了埃博拉病毒侵染细胞。3．(2022·张家界第三次模拟)如图所示为培育转基因绵羊的流程图，回答下列问题：8\n(1)图中涉及的生物技术有转基因技术、___________、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等。(2)培育转基因绵羊所用的目的基因是______________。除图示获得目的基因的方法外，目前利用的方法还有______________________________________________________。(3)图中“A”除了含有人凝血因子Ⅸ基因外，还含有_____________(至少三个)等结构。(4)配制过程③所用培养液时，除了添加______________外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。添加血清的主要原因是________________________________________________________________________________________。(5)过程④表示胚胎移植，胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者______________及其他方式得到的胚胎，移植到____________________的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。答案 (1)核移植技术 (2)人凝血因子Ⅸ基因 利用PCR技术扩增目的基因、利用DNA合成仪用化学方法人工合成 (3)启动子、终止子、复制原点、标记基因(4)无机盐和有机盐类 动物培养液成分复杂，一些成分人类未知，而血清中营养物质齐全，可以弥补这一缺陷 (5)通过体外受精 同种的、生理状态相同解析 分析题图可知，①表示获取目的基因的过程；②表示基因表达载体的构建过程，A是重组基因表达载体；③表示动物细胞培养技术或早期胚胎培养；④表示胚胎移植。(1)据图分析可知，培育转基因绵羊涉及到的生物技术有转基因技术、核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等。(2)图中①过程从基因文库中获得的是目的基因，即人凝血因子Ⅸ基因；此外获得目的基因的方法还有利用PCR技术扩增目的基因、利用DNA合成仪用化学方法人工合成等。(3)图中A表示的是重组基因表达载体，其基本结构包括启动子、终止子、标记基因和目的基因(人凝血因子Ⅸ基因)等。(4)图中③表示动物细胞培养的过程，培养液的成分包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，其中添加血清的主要原因是动物培养液成分复杂，一些成分人类未知，而血清中营养物质齐全，可以弥补这一缺陷。(5)胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。4．(2022·安庆高三二模)内皮抑素是一种效果良好的新型抗癌药物。我国科学家研制成含转入内皮抑素基因双歧杆菌的口服液，口服后，双歧杆菌在肠道定植、繁殖，双歧杆菌死亡裂解后，其产生的内皮抑素活性片段被吞噬、转运到肿瘤组织发挥作用。回答下列问题：8\n(1)要利用逆转录的方法合成人内皮抑素基因，应从组织细胞中提取mRNA，与细胞中内皮抑素基因相比，这种方法合成的cDNA没有__________、启动子、终止子等。(2)根据内皮抑素基因的脱氧核苷酸序列设计并合成引物，利用______________技术得到大量内皮抑素基因。(3)临床上也有通过静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒，使肿瘤生长受到抑制。在进入临床使用前需要进行目的基因的检测与鉴定：用胰蛋白酶将血管内皮组织______________，制成细胞悬液→转入含______________等天然成分的培养液中培养得到大量血管内皮细胞→用重组腺病毒感染血管内皮细胞，若抗原—抗体杂交检测呈阳性并观察到细胞凋亡，则说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)口服含转入内皮抑素基因双歧杆菌口服液、静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒，两种方法都能使肿瘤生长受到抑制，其中属于体内基因治疗的是________________(填“第一种”或“第二种”)。答案 (1)内含子 (2)PCR (3)分散成单个细胞 血清、血浆 内皮抑素基因得到表达且具有生物学活性 (4)第二种解析 (1)据分析可知，获取目的基因——人内皮抑素基因，首先提取组织细胞中转录产生的mRNA，作为逆转录的模板，在逆转录酶的作用下合成目的基因，该方法产生的cDNA没有内含子、启动子和终止子等。(2)要得到大量内皮抑素基因，可利用PCR扩增技术。(3)对目的基因进行检测与鉴定的过程：用胰蛋白酶将血管内皮组织分散成单个细胞，制成细胞悬液→转入含血清、血浆等天然成分的培养液中培养得到大量血管内皮细胞→用重组腺病毒感染血管内皮细胞，若抗原—抗体杂交检测呈阳性并观察到细胞凋亡，则说明内皮抑素基因得到表达且具有生物学活性。(4)体外基因治疗是先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成转移，再筛选成功转移的细胞增殖培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗是用基因工程的方法直接向人体组织细胞中转移基因的方法。结合题意分析可知，静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒使肿瘤生长受到抑制属于体内基因治疗。5．(2022·湖北省八市高三3月联考)阅读下列资料，回答相关问题：资料1：小鼠制备的抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕试剂盒”，检测早孕的准确率在90%以上。资料2：葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第138位甘氨酸为目标氨基酸后，用有效方法以脯氨酸替代甘氨酸，结果其最适反应温度提高了10～12℃，使蛋白质空间结构更具刚性。资料3：巴西是全球最大的甘蔗生产国，但是甘蔗容易受螟虫的侵害。2022年6月8日8\n，巴西向世界宣布，全球首款能抵抗螟虫的转基因甘蔗已培育成功，并且批准该品种进入市场。(1)资料1中，在该“单抗”的生产过程中，将____________________作为抗原对小鼠进行接种后，从脾脏中提取B淋巴细胞，并设法将其与鼠的骨髓瘤细胞融合，再用特定的选择培养基进行筛选，选出融合的杂种细胞，对该细胞还需进行______________培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的符合需要的杂交瘤细胞。单克隆抗体最主要的优点有__________________________。(2)资料2中提到的生物技术属于______________工程的范畴。在该实例中，直接需要操作的是____________(填“肽链结构”“蛋白质空间结构”或“基因结构”)。(3)资料3中获得转基因甘蔗的过程中，核心步骤是____________________，为了避免目的基因和载体的自身连接成环和反向连接，应该采取的措施是_________________________________________________________________________________________________。答案 (1)人绒毛膜促性腺激素 克隆化 特异性强、灵敏度高，并可大量制备 (2)蛋白质 基因结构 (3)基因表达载体的构建(或构建基因表达载体) 使用两种能产生不同黏性末端的(不同)限制酶对目的基因和载体分别进行切割解析 (1)资料1中，用小鼠制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，因此作为抗原的是人绒毛膜促性腺激素；由于基因是选择性表达的，杂种细胞不一定表达出相应的抗体，且杂种细胞的数量较少，因此该细胞还需进行克隆化培养和抗体检测。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备等优点。(2)资料2中提到的生物技术属于蛋白质工程的范畴，该技术是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术，因此其直接操作的对象是基因结构。(3)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；为了避免目的基因和载体的自身连接成环和反向连接，使用两种能产生不同黏性末端的(不同)限制酶对目的基因和载体分别进行切割。6．(2022·安徽皖南八校联考)如图是利用高等哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精技术培育试管动物的大致流程。请回答下列问题：(1)在体外受精前，要对精子进行________处理，从而使精子具有与卵细胞受精的能力。(2)体外培养受精卵时，需给予一定量的O2和CO2。受精卵进行细胞呼吸产生CO2的场所是____________，消耗的O2是用于________的产生。(3)从重组细胞到早期胚胎过程中所利用的胚胎工程技术是______________，胚胎移植前通过______________技术可获得较多胚胎。答案 (1)获能 (2)线粒体基质 H2O(水) (3)早期胚胎培养 胚胎分割8\n解析 (1)获得的精子需要进行获能处理后才具有受精能力。(2)受精卵进行的细胞呼吸是有氧呼吸，有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质；有氧呼吸第三阶段O2与[H]反应形成水。(3)将重组细胞培养成早期胚胎需要利用早期胚胎培养技术。将早期胚胎分割(囊胚的内细胞团要均等分割)后，可以获得多个胚胎。7．转基因技术的应用大大提高了动植物的品质，下图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪培育示意图，据图和材料回答下列问题：(1)过程①需要的工具酶有______________________。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的__________上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，为了防止培养过程中的污染，通常还要在细胞培养液中添加一定量的________________________。(3)通过过程⑤将早期胚胎移植到受体母猪体内能存活的原因是__________________。(4)若是想在短期内获得更多的相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪该如何做？____________。(5)科学家将反义F3H序列导入到康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了是编码蛋白质的基因外，还可以是______________。将目的基因导入植物细胞常用的方法是______________。答案 (1)限制酶和DNA连接酶 染色体DNA (2)抗生素 (3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 (4)对早期胚胎进行分割移植 (5)调控作用因子 农杆菌转化法8\n解析 根据题意和图示分析可知，①表示基因表达载体的构建，②表示超数排卵处理，③是核移植过程，④是早期胚胎培养，⑤是胚胎移植过程，最后通过妊娠分娩获得绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(1)过程①表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的染色体DNA上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，培养液中通常加入抗生素的目的是防止培养液被污染。(3)早期胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体母猪体内的存活提供了可能。(4)来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以将早期胚胎进行胚胎分割移植可以获得更多相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(5)科学家将反义F3H序列导入到康乃馨中，降低了植株中F3H基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了是编码蛋白质的基因外，还可以是调控作用因子。因为导入的对象是植物细胞，而土壤农杆菌易侵染植物细胞，故一般用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。8．下面是关于生物净化的问题。请回答：(1)生物净化技术的主要原理是通过人为地放大和强化生态系统的__________能力，以达到有效治理环境污染的目的。(2)在污水生物净化过程中，当污水流入水体后，好氧微生物首先大量____________，并以水中的____________作为营养来源。随着水体的不断净化，水中的溶氧量有一个明显的__________过程。(3)下列关于活性污泥法的叙述，错误的是( )A．活性污泥是一种微生物共同体B．活性污泥使用后不能重复利用C．污水中的有机污染物在曝气池中得到净化D．活性污泥的处理过程可用计算机进行自动化监控答案 (1)自我调节 (2)繁殖 有机污染物 下降 (3)B9．某城市在建设过程中，更加注重生态文明的建设。如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等获得良好的经济效益。下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题：(1)输入人工湿地的能量为________________________________。(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有_______结构。该人工湿地的建设体现了生态工程的基本原理有__________等。(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是_____________________________________________________________________________________________。(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是____________________________。(5)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地的碳循环图解。8\n(6)某生物兴趣小组在实地调查了该人工湿地后，在大力赞赏利用湿地对生活污水进行净化处理的同时，还向相关部门提出了应加强对重点污染源的控制这一合理的建议，其依据的生态学理由是______________________________________。答案 (1)光能和污水有机物中的化学能(2)垂直 物质循环再生原理、协调与平衡原理(3)细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质养料和光合作用所需的CO2(4)向水体中适当通入空气(5)见下图(6)生态系统的自我调节能力是有限的解析 输入人工湿地的能量有各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水有机物中的化学能。不同的生物生活在不同的层次，这体现了群落的垂直结构。人工湿地中的细菌、真菌分解污水中的有机物产生大量的氮、磷，被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收，导致其生长迅速。湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物，为提高其分解有机物的效率，可不断向水体中通入一定量的空气。8
