1、专题跟踪检测(十六)现代生物科技专题(建议用时：40分钟)考点基础过关能力提升基因工程及转基因技术的安全性1,2细胞工程4,5胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题6生态工程83,7一、非选择题1(2019湖南郴州质监)科研人员从耐盐植物中获得了耐盐基因，利用转基因技术将耐盐基因转入水稻细胞中进而培育出了耐盐水稻新品系。下图表示构建耐盐基因表达载体的过程。请回答下列问题：(1)据图分析可知，在构建的耐盐基因表达载体中，图中未标注出的必需元件有耐盐基因启动子、_，其中启动子的功能是_。(2)据图分析可知，在构建耐盐基因表达载体时，需要用_对质粒进行切割，从而保证_。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因
2、导入水稻受体细胞，根据农杆菌的感染特点，将耐盐基因插入Ti质粒的_上，经过转化作用进入水稻细胞，并将其插入_ _上，从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)检测转基因水稻是否培育成功可使用的最简便的方法是_。解析 (1)在构建耐盐基因表达载体过程中，必需元件有耐盐基因、启动子、标记基因和终止子，其中启动子作为RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动目的基因转录。(2)据图分析可知，目的基因两端有限制酶Hind和Xba切割位点，其插入质粒的位置在位点1和2之间，故在构建耐盐基因表达载体时，需要用Hind、Xba限制酶对质粒进行切割，由于两个酶切位点产生的黏性末端不同，可以避免自身环化及两者反向连接
3、，从而保证耐盐基因与质粒正确连接。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞，根据农杆菌的感染特点，将耐盐基因插入Ti质粒的TDNA上，TDNA可以携带目的基因转移至受体细胞的染色体DNA上，从而使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(4)检测转基因水稻是否培育成功，可使用分子水平和个体水平的检测，其中最简便的方法是进行个体水平的检测，即将转基因水稻种植在盐碱地上。答案(1)标记基因和终止子作为RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动目的基因转录(2)Hind、Xba限制酶耐盐基因与质粒正确连接(3)TDNA水稻细胞染色体DNA(4)将其种植在盐碱地上2(2019辽宁沈阳重点中学三模)科学家
4、通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率，请回答下列问题：(1)PCR过程所依据的原理是_，该过程需要加入的酶是_。利用PCR技术扩增目的基因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_。(2)该技术不直接改造Rubisco酶，而通过对Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是_。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是_，PCR定点突变技术属于_的范畴。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用_将基因表达载体导入植物细胞，将该细
5、胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析，所依据的原理是_。解析 (1)PCR技术的原理是DNA双链复制。利用PCR技术扩增目的基因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。扩增过程是在较高温度下进行的，需要加入耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)蛋白质空间结构较为复杂，改造困难；直接改造蛋白质不能遗传，改造了的基因能遗传。因此蛋白质工程技术不直接改造Rubisco酶，而通过对Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造。和传统基因工程技术相比较，定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质，因此PCR定点突变技术属于蛋白质工程
6、的范畴。(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要利用植物组织培养技术，原理是植物细胞具有全能性。答案(1)DNA双链复制耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)引物(2)蛋白质空间结构较为复杂，改造困难；直接改造蛋白质不能遗传，改造了的基因能遗传能生产出自然界不存在的蛋白质蛋白质工程(3)农杆菌转化法植物细胞的全能性3(2019河南九师联盟质检)发根农杆菌Ri质粒是一种天然存在的植物遗传转化系统。Ri质粒有3个功能区：TDNA区是Ri质粒上唯一整合到植物基因组的DNA片段；Vir毒性蛋白区是发根农杆菌实现高效侵染所必需的区域；Ori区即复制起始区与功能代谢
7、区。常用的质粒载体pCAMBIA1301可以分别在大肠杆菌以及发根农杆菌中进行克隆，不需要依赖于同源序列在发根农杆菌进行整合即可自行复制。部分过程如图所示：回答下列问题：(1)当发根农杆菌感染植物时，菌体本身不会进入细胞内，只是_片段进入植物细胞中，在植物细胞中进行随机整合，最终整合至_，并利用植物体内的酶系统进行转录和翻译。(2)选择幼嫩的外植体作为受体细胞转化效率远高于成熟的外植体，可能原因是_ _ _。(3)限制性核酸内切酶能识别图中LB/RB的酶切位点，能使_断开。(4)应用过程中，只需要将目的片段插入到质粒载体pCAMBIA1301中，将构建好的质粒转入_中，并通过pCAMBIA13
8、01上自身携带的_对重组DNA鉴定和选择。(5)发根农杆菌Ri质粒作为一种天然存在的植物遗传转化系统，能实现其高效侵染所必需的区域Vir毒性蛋白区至关重要，据此推断Vir毒性蛋白区的具体作用是_ _。解析 (1)发根农杆菌Ri质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。可见，当发根农杆菌感染植物时，菌体本身不会进入细胞内，只是Ri质粒中的TDNA片段进入植物细胞中，在植物细胞中进行随机整合，最终整合至受体细胞的染色体DNA上，并利用植物体内的酶系统进行转录和翻译。(2)幼嫩植物细胞具有旺盛的分裂能力，并且植物细胞处于分裂期时更利于与外源DNA整合，所以选择幼嫩的外植体作
9、为受体细胞转化效率远高于成熟的外植体。(3)限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。(4)根据题图可知，在应用过程中，将目的片段插入到质粒载体pCAMBIA1301中，将构建好的质粒转入发根农杆菌(感受态细胞)中。质粒载体pCAMBIA1301含有的潮霉素抗性基因是基因工程中的标记基因，可用于重组DNA的鉴定和选择。(5)已知 Vir毒性蛋白区是发根农杆菌实现高效侵染所必需的区域，据此可推知，Vir毒性蛋白区的具体作用是：辅助转移作用，将目的基因与Ri质粒的TDNA区一同导入受体植物细胞中。答案(1)Ri质粒中的TDNA受体(
10、植物)细胞的染色体DNA上(或受体细胞的基因组上)(2)幼嫩植物细胞具有旺盛的分裂能力，并且植物细胞处于分裂期时更利于与外源DNA整合(3)(两个核苷酸之间的)磷酸二酯键(4)发根农杆菌(感受态细胞)(潮霉素)抗性(或标记)基因(5)辅助转移作用，将目的基因与Ri质粒的TDNA区一同导入受体植物细胞中4(2019安徽毛坦厂中学联考)动物细胞培养技术是动物细胞工程的基础，动物细胞培养在当今生物制品的生产中已越来越重要。请回答下列有关问题：(1)动物细胞培养的过程中为了确保无菌、无毒的环境，除了对培养液和培养用具进行无菌处理外，还可以通过_等方式防止杂菌污染。在培养液中加入适量的NaHCO3溶液，
11、其作用是_。使用合成培养基时，通常要加入血清、血浆等一些天然成分，其原因是_。(2)动物细胞培养时，将取得的动物组织块剪碎，再用胰蛋白酶处理一段时间以获得_。对动物组织块做以上处理的原因是_ _。(3)单克隆抗体可以借助动物细胞的培养来生产，要培养的目的细胞是_(填“骨髓瘤细胞”“已免疫的B淋巴细胞”或“杂交瘤细胞”)，其中一种细胞经多次传代培养后不能存活，原因是_。解析 (1)动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，除了对培养液和培养用具进行无菌处理外，还可以通过在培养液中添加一定量的抗生素等方式防止杂菌污染；在培养液中加入适量的NaHCO3溶液，可以调节培养液的pH；在使用合成培养基时通常需加入
12、血清、血浆等天然成分，原因是血清和血浆中可能含有未知的细胞所需的物质。(2)在动物细胞培养过程中，由于动物组织块中的细胞彼此靠在一起，限制了细胞的生长和繁殖，因此需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理剪碎的动物组织以获得单个细胞，进而制成细胞悬液。(3)单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的，杂交瘤细胞是由已经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成，其中已免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞，不能进行细胞分裂，因此其经多次传代培养后不能存活。答案(1)在培养液中添加一定量的抗生素调节培养液的pH血清和血浆中可能含有未知的细胞所需的物质(2)单个细胞动物组织块中的细胞彼此靠在一起，限制了细胞的生长和繁殖(3)杂交瘤细胞
13、已免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞，不能进行细胞分裂5为培育出含胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：(1)甲方案中，胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是_。若研究人员已知胡萝卜素基因序列，可采用_方法获得胡萝卜素基因。过程中可用_技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了胡萝卜素基因。(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用_酶除去细胞壁获得原生质体，诱导体细胞融合的化学试剂常用_。通过获得“黄金大米”幼苗需要经过_两个过程，依据的原理是_。在培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加_。(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点
14、是_。解析 (1)自然界中所有生物共用一套遗传密码，因此一种生物的基因能在另一种生物体内表达；在目的基因序列已知的情况下，可采用人工合成的方法获得目的基因；检测目的基因是否插入受体细胞可用DNA分子杂交技术。(2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可根据酶的专一性原理，在植物体细胞杂交前用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁，获得原生质体；诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。过程中将杂种细胞培育成杂种植株需要利用植物组织培养技术，该技术包括脱分化和再分化两个过程，原理是植物细胞的全能性；在植物组织培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素(如生长素和细胞分裂素)。(3)
15、与传统育种方法相比，基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍。答案(1)所有生物共用一套遗传密码(密码子)人工合成DNA分子杂交(2)纤维素酶和果胶聚乙二醇(PEG)脱分化和再分化植物细胞的全能性植物激素(或生长素和细胞分裂素)(3)克服远缘杂交不亲和的障碍6科学家利用胚胎移植技术，使我国首例和第二例胎儿皮肤上皮细胞克隆牛“康康”和“双双”的后代“蓓蓓”成功诞生。请回答下列问题：(1)要获得克隆牛“康康”“双双”，需要将供体细胞注入去核卵母细胞，通过_将两细胞融合，构建_。(2)为了_，在供体细胞核移植到受体卵母细胞前，必须先去掉受体卵母细胞的核。(3)“蓓蓓”由“双双”体内
16、收集的胚胎发育而来，能从“双双”体内收集胚胎的生理学基础是_。(4)在_时期，通过_(填胚胎移植的方法)将胚胎注入代孕母牛子宫的相应部位。在胚胎移植前需要对收集的胚胎进行_。(5)胚胎移植的实质是_。解析 (1)动物体细胞核移植过程中，将供体细胞注入去核卵母细胞，通过电刺激使两细胞融合，供体细胞核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎。(2)为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核物质去掉或将其破坏。(3)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供
17、了可能。(4)不同动物胚胎移植的时间不同，牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，胚胎的移植主要通过手术法或非手术法将胚胎注入子宫的相应部位，而且胚胎移植前需要用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来，进而对胚胎进行质量检查。(5)胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关，只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育，所以胚胎移植的实质可简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。答案(1)电刺激重组胚胎(2)保证核遗传物质全部来自有重要利用价值的供体细胞(合理即可)(3)哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组
18、织上的联系，而是处于游离状态(4)桑椹胚或囊胚手术法或非手术法质量检查(5)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移7(2019江西上饶六校二联)目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。在某地采集老鼠，采用精子载体法进行A基因(目的基因)导入的研究。将老鼠的精子在保存液内与含有A基因的重组质粒保温30 min，然后用于人工授精，共培育出127只小鼠。待小鼠生长至适宜大小时，对其中的36只进行PCR和DNA分子杂交检测。结果表明，有6只携有A基因。转基因老鼠的体型大约为普通老鼠的2倍。请回答下列有关问题：(1
19、)A基因(目的基因)表达效果与_基因相同。(2)利用PCR技术可以扩增目的基因，PCR反应体系中除含缓冲液、Taq酶、原料、引物以外，还应含有_；引物应选用下图中的_(填字母)。第四轮循环产物中同时含有上述两种引物的DNA片段所占的比例为_。(3)上述过程中应对精子进行_处理才能受精。(4)请答出精子载体法的一个优点：_。(5)体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和_。(6)为了获得更多的胚胎，可采用_技术，该技术是动物_繁殖的方法之一。解析 (1)由题干信息“转基因老鼠的体型大约为普通老鼠的2倍”可推知，A基因(目的基因)表达效果与生长激素基因相同。(2)利用PCR
20、技术可以扩增目的基因，PCR反应体系中除含缓冲液、Taq酶、原料、引物以外，还应含有模板；DNA合成时需要一对引物，且复制方向总是从子链的5端向3端延伸，故应选择图中的引物A和D；第四轮循环即DNA复制4次，共形成16个DNA，其中2个DNA只含有引物A或引物D,14个DNA含有引物A和引物D，占7/8。(3)上述过程中应对精子进行获能处理才能受精。(4)精子载体法之所以逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，是因为该方法具有简便易行、经济有效、对卵原核无损伤、不需要穿过核膜等优点。(5)体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。(6)为了获得更多的
21、胚胎，可采用胚胎分割技术，该技术是动物无性繁殖的方法之一。答案(1)生长激素(2)模板(或模板DNA)A和D7/8(3)获能(4)简便易行；经济有效；对卵原核无损伤；不需要穿过核膜(答出一点即可)(5)受精卵的发育能力(6)胚胎分割无性8绿水青山就是金山银山，地球需要我们的细心呵护，请回答下列与生态工程相关的问题：(1)生态工程建设的目的就是遵循_的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到_的同步发展。与传统工程相比，生态工程是一类_的工程体系。(2)某山区由于人们长期乱砍滥伐，水土流失严重，现实施生态工程治理环境，大力植树造林，种植多种乔木，同时提供技术支援，鼓励山民种植果树，解决生
22、计问题，这遵循的是生态工程的_(答出两项)原理。(3)有些地方盲目发展采矿业，虽然短时间取得了经济效益，但是严重破坏了自然环境，矿区废弃地的生态恢复在于_。湿地生态恢复工程中，应使湿地依靠_等机制恢复其生态功能。(4)据统计，我国城市人均日产垃圾超过1 kg，过量的垃圾会侵占大量的土地，同时污染环境，请你根据生态工程的相关知识，说出一种对城市垃圾的处理方法：_。解析 (1)生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展。与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。(2)分析题干信息可知，造林的过程中种植
23、多种树木，遵循了物种多样性原理，在植树造林治理环境的同时，又关注人们的经济效益和生存问题，体现了整体性原理。(3)在矿区废弃地的修复中，关键在于矿区废弃地植被恢复，以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。湿地生态恢复工程中，应使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。(4)处理城市垃圾时，可对垃圾进行分类处理，并实现垃圾资源化利用；改露天放置为掩埋处理，地表种植植物，减少对水、气等资源的污染；还可以用热解(在无氧或厌氧状态下加热使垃圾分解，回收利用)、燃烧发电等方法。答案(1)自然界物质循环经济效益和生态效益少消耗、多效益、可持续(2)物种多样性原理和整体性(3)植被恢复以及为植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建自然演替(4)对垃圾进行分类处理，并实现垃圾资源化利用；改露天放置为掩埋处理，地表种植植物等
