1、综合检测本试卷满分100分。考试时间60分钟。1(13分)(2020天津河西区高三期末)目前栽培的主要香蕉品种是三倍体或多倍体，不结种子，因此无性繁殖成了主要种植方式。长期以来，香蕉生产遭受病害的严重威胁，制约了其发展。为提高其产量，某生物小组利用转基因技术培育抗病香蕉。培育过程如图所示：(1)获得抗病基因后，常利用PCR技术进行扩增，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，该技术需要的酶是Taq酶(热稳定的DNA聚合酶)酶。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法有多种，图中所示方法为农杆菌转化法，欲检测转基因香蕉的DNA上是否插入了目的基因，可采用DNA分子
2、杂交技术。(3)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因(或答卡那霉素抗性基因)，作为标记基因。(4)香蕉的抗病性状主要存在野生的二倍体香蕉品种中，但绝大多数香蕉抗病性状的分子背景尚不清楚，小组同学认为还可以利用植物体细胞杂交技术将三倍体香蕉体细胞与二倍体香蕉体细胞进行融合培育抗病香蕉。解析(1)获得抗病基因后，可利用PCR技术扩增，该技术是利用DNA双链复制的原理，前提是要有一段已知基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。该技术所需要的酶是Tap酶(热稳定的DNA聚合酶)。(2)将目的基因导入植物细
3、胞的方法有：农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，图中采用的是最常用的农杆菌转化法。检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，可采用DNA分子杂交技术。(3)能在含卡那霉素的培养基中生长的香蕉细胞，应该具有抗卡那霉素基因，而卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，说明香蕉细胞自身不含该抗性基因，所以要利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。(4)三倍体和二倍体存在生殖隔离，所以要将三倍体香蕉体细胞与二倍体香蕉体细胞进行融合培育抗病香蕉，可采用植物体细胞杂交技术。2(12分)(2020辽宁省沈阳市郊联高三上学期期末)人的T细胞可以产生某
4、种具有临床价值的蛋白质(Y)。该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题。(1)若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取mRNA作为模板，在逆转录酶催化下合成cDNA。再利用PCR技术在体外扩增获得大量Y的基因。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将上述所得Y的基因插入TDNA中，得到含目的基因的重组Ti质粒，则可用该转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经脱分化得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经整合到叶肉细胞染色体DNA上。(3)天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若
5、要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是找到第6位氨基酸中的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基。解析(1)由于人的T细胞可以产生蛋白质Y，要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取mRNA作为模板，在逆转录酶催化下，利用四种游离的脱氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技术(体外扩增DNA的技术)在体外扩增获得大量Y的基因。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。农杆菌转化法中，TDNA可以携带目的基因转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，故需要Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的TDNA中得到含目的基因的重组Ti质粒，
6、把含目的基因的重组Ti质粒导入到农杆菌中，再让含目的基因的农杆菌侵染植物的叶肉细胞。若该叶肉细胞经脱分化得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经整合到叶肉细胞染色体DNA上。(3)蛋白质工程需要从预期的蛋白质的功能出发，设计预期的蛋白质结构，推出相应的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列，故对Y进行改造以提高其热稳定性，需要找到第6位氨基酸中的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基。3(13分)(2020山东省青岛市二中高三上学期期末)青蒿素是有效的抗疟疾药物，但野生黄花蒿青蒿素产量低，为缓解青蒿素供应不足的状况，科学家将tms基因和tmr基因导入
7、黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织，实验过程用到的部分结构如图。请据图回答问题：(1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性核酸内切酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，这样做的好处有可以避免目的基因和Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)。(2)将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞前：先将目的基因导入到农杆菌，农杆菌的作用是农杆菌可感染植物将目的基因转移到受体细胞中。(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。(4)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度
8、更快，原因可能是tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。解析(1)在构建重组Ti质粒的过程中常使用两种能产生不同黏性末端的限制性核酸内切酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割，可以避免目的基因和Ti质粒的自身连接成环和反向连接(可使目的基因定向插入Ti质粒)。(2)将目的基因导入植物细胞时，常用农杆菌转化法，是因为农杆菌可感染植物并将目的基因转移到受体细
9、胞中。(3)图中插入了两个目的基因，为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因，以便筛选和鉴别。(4)据Ti质粒图示可知，Ti质粒中的tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长，因此与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快。(5)肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA进入R型菌中并能表达，说明DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，为基因工程理论的建立提供了启示。4(12分)(2020辽宁高考模拟)中国科学家通过构建携带人类自闭症基因MeCP2的转基因猴模型及对MeCP2转基因猴进行分子
10、遗传学与行为学分析，发现MeCP2转基因猴表现出类似人类自闭症的刻板与社交障碍等行为。回答下列问题：(1)MeCP2基因表达的MeCP2蛋白主要通过与DNA特定部位结合从而抑制某些基因的表达，推测MeCP2蛋白的作用机理是抑制相关基因的转录。(2)将目的基因导入哺乳动物受精卵最有效的方法是显微注射法。研究人员使用动物病毒作为载体将MeCP2基因转入食蟹猴的基因组中，一般作为基因工程载体的动物病毒应为DNA病毒(如腺病毒)或具有逆转录 功能的RNA病毒。(3)研究人员利用抗原抗体杂交技术检测，确认MeCP2基因能在神经系统中成功表达。基因在生物体内选择性表达主要是由位于基因首端的启动子决定的，它
11、是RNA聚合酶识别和结合的部位。研究人员对转基因猴进行了体征记录以及多项行为学测试，这属于_个体生物学水平的鉴定。解析(1)基因表达包括转录和翻译两个过程，其中转录是以DNA一条链为模板合成RNA的过程，翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，因此MeCP2基因表达的MeCP2蛋白主要通过与DNA特定部位结合从而抑制某些基因表达的转录过程。(2)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；一般作为基因工程载体的动物病毒应为DNA病毒(如腺病毒)或具有逆转录功能的RNA病毒。(3)检测目的基因是否成功表达形成相应的蛋白质，应该采用抗原抗体杂交技术；基因在生物体内选择性表达主要是由位于基因首端
12、的启动子决定的，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。研究人员对转基因猴进行了体征记录以及多项行为学测试，这属于个体生物学水平的鉴定。5(12分)(2021山东省泰安市新泰市高三)回答下列有关现代生物科技的问题：(1)糖尿病在现代社会中的发病率越来越高，主要是由于患者胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足引起的。对此，某同学根据所学知识提出了用转基因动物生产胰岛素的治疗方法。基本程序：获取目的基因基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。其中和的操作中需要用的相同的工具酶作用于磷酸二酯键。利用PCR技术扩增目的基因的过程中，目的基因受热形成单链并与引物结合，在耐高温的DNA聚合酶的作用
13、下延伸形成DNA。(2)植物细胞工程中，科学家采用体细胞杂交方法终于获得“番茄马铃薯”超级杂种植株，该过程中可诱导原生质体融合的物理方法有离心、振动和电激等，获得的杂种细胞还需经植物组织培养技术培养成杂种植株。(3)动物细胞培养中，通常需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使之分散成单个细胞；克隆动物的获得是利用了细胞核的全能性。解析(1)基因工程的工具包括：限制酶、DNA连接酶、运载体，其中限制酶和DNA连接酶称为基因工程的工具酶。获取目的基因需要限制酶，基因表达载体的构建需要限制性和DNA连接酶，故和的操作中需要相同的工具酶是限制性核酸内切酶，作用的对象是磷酸二酯键；利用PCR技术扩增
14、目的基因的过程中，目的基因受热形成单链并与引物结合，在耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)的作用下延伸形成DNA。(2)植物细胞工程中诱导原生质体融合的物理方法有离心、振动和电激等，获得的杂种细胞还需经植物组织培养技术培养成杂种植株。(3)动物细胞培养中，通常需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使之分散成单个细胞；高度分化的动物细胞，细胞核仍然具有全能性，因此克隆动物的获得是利用了细胞核的全能性。6(12分)(2021黑龙江高考模拟)马铃薯植株在长期栽培过程中容易遭受病毒的侵染，从而导致严重减产。科学家通过基因工程技术将抗病毒的PVX基因成功导入马铃薯细胞中，培育出抗病毒的马铃薯植株。回答下
15、列问题：(1)以相关mRNA为材料在逆转录酶的作用下，可以获得抗病毒的PVX基因。将获得的PVX基因在体外进行扩增，可以采用聚合酶链式反应(填中文名称)，该技术中所利用的特殊酶是热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)若要使抗病毒的PVX基因在受体细胞中复制并表达，需要通过质粒载体而不能直接将抗病毒的PVX基因导入受体细胞，其原因是目的基因无复制原点、表达所需的启动子、终止子。(答出两点即可)(3)在进行基因操作时，将抗病毒的PVX基因导入马铃薯细胞常用的方法为农杆菌转化法。检测目的基因是否表达出相应的蛋白质，在个体水平上可以用相应病毒接种马铃薯植株。(4)相比于将抗病毒基因导入植物细胞的细胞核
16、中，若将抗病毒基因导入植物细胞的叶绿体基因组中具有很多优势，从环境保护和生物工程安全性问题的角度分析，其优势体现在花粉中的精子细胞中通常不存在叶绿体，导入叶绿体基因组中的抗病毒基因不会随花粉扩散传播，从而不会产生基因污染。解析(1)mRNA为材料，获得抗病毒的PVX基因，可通过逆转录酶的催化获得。将获得的PVX基因在体外进行扩增，可以采用聚合酶链式反应(PCR)，该技术中所利用的特殊酶是热稳定DNA聚合酶(Taq酶)，该酶可以耐受九十几度的高温环境。(2)目的基因上无复制原点、表达所需的启动子、终止子，故要使抗病毒的PVX基因在受体细胞中复制并表达，需要通过质粒载体而不能直接将抗病毒的PVX基
17、因导入受体细胞。(3)将目的基因导入受体细胞：植物细胞常用的有农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法；动物常用显微注射法；微生物常用钙离子处理法。故将抗病毒的PVX基因导入马铃薯细胞常用的方法为农杆菌转化法。检测受体细胞DNA 分子上是否插入了目的基因采用DNA分子杂交技术；检测目的基因是否翻译形成蛋白质采用抗原抗体杂交技术；在个体生物学水平鉴定马铃薯植株是否具有抗病毒特性的方法是将相应的马铃薯病毒接种到马铃薯植株上。(4)从环境保护和生物工程安全性问题的角度分析，将抗病毒基因导入植物细胞的叶绿体基因组比导入植物细胞的细胞核中，具有很多优势，如花粉中的精子细胞中通常不存在叶绿体，导入叶绿体基因组
18、中的抗病毒基因不会随花粉扩散传播，从而不会产生基因污染。7(13分)(2021西藏拉萨中学高三月考)下图表示利用小鼠胚胎干细胞(ES细胞)做的研究，分析回答下列问题。(1)a过程表示基因工程，则其核心步骤是(致癌)基因表达载体的构建。该过程所使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶。(2)b过程可增加ES细胞的数量，若想从早期胚胎中获得更多的ES细胞，可将早期胚胎培养至囊胚(时期)。d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕子宫不会对其发生免疫排斥反应。同时能与受体子宫建立正常的生理和组织联系。用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞，再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞产物是抗肝癌细胞抗体，该产物与抗癌药物结
19、合制成“生物导弹”，从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。(3)上述研究过程中使用的技术有DNA重组技术、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植(至少2个)。若要培养试管动物，除以上技术外，还需要运用体外受精技术。解析(1)图中a过程表示基因工程，基因工程的核心步骤为基因表达载体的构建，该过程所使用的工具酶有限制酶、DNA连接酶。(2)b过程胚胎干细胞的体外培养，可以获得更多的ES细胞，其采用的技术属于细胞工程中的动物细胞培养技术。若要从早期胚胎中获得更多ES细胞，则可将早期胚胎培养至囊胚期。d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕子宫并不会对其发生免疫排斥反应，同时能够与受体子宫建立正常的生理和组织联系
20、。用肝癌细胞作抗原刺激B淋巴细胞，再将此淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后获得细胞代谢产物抗肝癌细胞抗体，该产物与抗癌药物结合制成“生物导弹”，从而定向杀死小鼠体内的肝癌细胞。(3)图中过程中使用的技术有DNA重组技术、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植等。若要培养试管动物，除以上两种技术外，还需要运用体外受精技术。8(13分)(2020辽宁期末)如图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题：(1)方法2获得的小牛的遗传物质来源于供体1、2、3。方法1和方法2更容易获得克隆动物的是方法2。方法3获得的中的遗传物质是否相同是(填“是”或“否”)。(2)细胞B来自囊胚的内细胞团，细胞C应取
21、自供体3的M中期卵母细胞进行处理。(3)胚胎移植是克隆动物的最后一道工序，受体能为供体的胚胎提供相同的生理环境，依据的生理学基础是发情排卵后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的(合理即可)。(4)世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系(株)的无性繁殖”。你认为在细胞工程、胚胎工程中哪些技术也属于克隆？细胞培养、单克隆抗体制备技术、植物组织培养、胚胎分割技术(至少答出三个)。解析(1)方法2提取的细胞来自正常受精作用形成的早期胚胎，再将早期胚胎细胞核移植到供体3的去核卵细胞，受精卵的遗传物质来自双亲，结合图解可知方法2获得的小牛的遗传物质来源于供体1、2、3。方法1
22、是体细胞核移植技术，方法2是胚胎细胞核移植，胚胎细胞分化程度低，胚胎细胞核移植比体细胞核移植更容易成功。方法3中采用了胚胎分割技术，而来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此方法3中和发育成的小牛的遗传物质相同。(2)细胞B取自囊胚的内细胞团，内细胞团的细胞具有很高的全能性，称为胚胎干细胞。细胞C应取自供体3的M中期卵母细胞。(3)胚胎移植是克隆动物的最后一道工序，受体能为供体的胚胎提供相同的生理环境，依据的生理学基础是：发情排卵后，一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。(4)根据世界卫生组织对克隆的概念可知，细胞培养、单克隆抗体、植物组织培养、胚胎分割技术等均属于克隆。
