1、专题14 生物技术与工程1（2022全国甲卷高考真题）某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题，(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是_。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是_；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是_（答出1点即可）。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到_时才具备与精子受精的能力。(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有_（答出
2、3点即可）等。将培养好的良种囊胚保存备用。(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_。【答案】(1) 冷冻保存 刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力 肝素或钙离子载体A23187 M中期(2)维生素、氨基酸、核苷酸(3)对受体母羊进行发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代【解析】【分析】试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术。(1)精液可以冷冻保
3、存，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力，故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期（M中期）才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对
4、受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。2（2022全国乙卷高考真题）新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是_，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的_来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是_。(3)某人同时进行了新冠病
5、毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明_（答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明_。(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是_。【答案】(1)逆转录酶#反转录酶(2) 特异性核苷酸序列 退火#复性(3) 曾感染新冠病毒，已康复 已感染新冠病毒，是患者(4)获取S蛋白基因构建S蛋白基因与运载体的表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定 （检测受体能否产生S蛋白）【
6、解析】【分析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；过程：高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；中温延伸：合成子链。(1)分析题意可知，新冠病毒的遗传物质是RNA，而RT-PCR法需要先得到cDNA，由RNA到DNA的过程属于逆转录过程，逆转录过程需要的酶是逆转录酶（反转录酶）。(2)PCR过程需要加入引物，设计引物时应有一段已知目的基因的核苷酸序列，在该过程中为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核苷酸序列来进行；PCR
7、过程每次循环分为3步，分别为变性（90-95）、复性（55-60）、延伸（70-75），故其中温度最低的一步是复性。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明该个体曾经感染过新冠病毒，机体发生特异性免疫反应，产生抗体，将病毒消灭，则核酸检测为阴性，但由于抗体有一定的时效性，能在体内存在一段时间，故抗体检测为阳性；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该个体体内仍含有病毒的核酸，机体仍进行特异性免疫过程，能产生抗体，则说明该人已经感染新冠病毒，为患者。(4)基因工程的基本操作流程是：获取目的基因基因表达载体的构建（基因工程的核心）将目的基因导入
8、受体细胞目的基因的检测与鉴定，结合题意，本基因工程的目的是获得大量的S蛋白，故具体流程为：获取S蛋白基因构建S蛋白基因与运载体的表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定 （检测受体能否产生S蛋白）。 3（2022湖南高考真题）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是_，物质b是_。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有_、_和利用 PCR 技术扩增
9、。PCR 技术遵循的基本原理是_。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的_（填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是_。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路_。【答案】(1) 氨基酸序列多肽链 mRNA 密码子的简并性(2) 从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA双链复制(3) 种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏(4)
10、取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间【解析】【分析】1、蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质的结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列；2、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，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，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学
11、科的综合科技工程领域。(1)据分析可知，物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 DNA双链复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳
12、定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相
13、同时间，统计三支试管中血液凝固时间。4（2022山东高考真题）某种类型的白血病由蛋白P引发，蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解，药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P。P是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG是一种短肽，连接在P或P的氨基端，使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合，但不影响P或P的功能。(1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是_、为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的_（填“3端
14、”或“5端”）。(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG的序列形成一个融合基因，如图甲所示，其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析，出现该问题的原因是_。修改扩增P基因时使用的带有EcoR识别序列的引物来解决该问题，具体修改方案是_。(3)融合蛋白表达成功后，将FLAG-P、FLAG-P、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测，检
15、测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P不能降解UBC，由组结果的差异推测，药物A的作用是_；由组或组的差异推测，P中缺失的特定序列的作用是_。(4)根据以上结果推测，药物A治疗该病的机理是_。【答案】(1) 两种引物分别与两条模板链3端的碱基序列互补配对 5端(2) 在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变。 在EcoR识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数(3) 促进UBC与FLAG-P的结合 P中缺失的特定序列是与UBC结合的关键序列(4)药物A促进UBC与FL
16、AG-P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。【解析】【分析】PCR过程：变性：当温度上升到90以上时，双链DNA解旋为单链；温度下降到50左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；延伸：当温度上升到72左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核苷酸，因此设计扩增P基因的引物，需要两种引物分别与两条模板链3端的碱基序列互补。DNA聚合酶延伸时，是将脱氧核苷酸加到引物的3端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5端。(2)融合基因
17、转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同，说明P基因翻译时出错。由图可看出，在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变，可通过在EcoR识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数，这样能保证P基因转录出的mRNA上的读码框不改变，能够正常翻译。(3)组仅添加UBC，处理后，用UBC抗体检测，不出现杂交带；组添加UBC和FLAG-P，出现杂交带；组添加UBC、药物A和FLAG-P，杂交带更加明显，说明药物A的作用是促进UB
18、C与FLAG-P的结合。由组或组的差异在于组使用FLAG-P，出现杂交带；组使用FLAG-P，不出现杂交带，据此推测P中缺失的特定序列是与UBC结合的关键序列。(4)根据（3）的分析推测，药物A促进UBC与FLAG-P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。【点睛】本题难点在于分析翻译出错的原因，需要结合翻译相关知识对图进行仔细分析方可得出结论。5（2022年6月浙江高考真题）回答下列（一）、（二）小题：（一）回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题：(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可将土样用_制成悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80的_中保温一段时间，其目的是_。(2)为提
19、高筛选效率，可将菌种的_过程与菌种的产酶性能测定一起进行：将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养，采用_显色方法，根据透明圈与菌落直径比值的大小，可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌，可利用现有菌种，通过_后再筛选获得，或利用转基因、_等技术获得。（二）回答与植物转基因和植物克隆有关的问题：(4)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因过程中，通常要使用抗生素，其目的一是抑制_生长，二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度_时，通常会出现较多假阳性植株，因此在转基因前需要对受体进行抗生素的_检测。(5)为提高培育转基因植株的成功率，植物转基因受体需
20、具有较强的_能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测，可通过观察细胞内_形态是否改变进行判断，也可通过观察分裂期染色体的_，分析染色体组型是否改变进行判断。(6)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、继代次数和_长短等有关。同时也与受体的取材有关，其中受体为_时全能性表达能力最高。【答案】(1) 无菌水 水浴 杀死不耐热微生物(2) 分离 KI-I2(3) 人工诱变 原生质体融合(4) 农杆菌 过低 敏感性(5) 再生 细胞核 形态特征和数量(6) 培养时间 受精卵【解析】【分析】（一）选择培养基是根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性
21、而设计的培养基使混合菌样中的劣势菌变成优势菌，从而提高该菌的筛选率。（二）农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。转化过程：目的基因插入Ti质粒的T-DNA上农杆菌导入植物细胞目的基因整合到植物细胞染色体上目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(1)产生淀粉酶的枯草杆菌的最适温度为50-75，要快速分离枯草杆菌，先将土样加入无菌水制成枯草杆菌悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80的水浴中保温一段时间，杀死不耐热的微生
22、物。(2)将菌种的分离过程与菌种的产酶性能测定同时进行可以提高筛选效率。用稀释涂布平板法可以分离枯草杆菌，在培养基中添加淀粉作为唯一碳源，并且在培养基中添加KI-I2，能合成淀粉酶的枯草杆菌因为能利用淀粉而存活，同时淀粉由于被分解在菌落周围会出现透明圈，比较透明圈与菌落直径比值的大小，比值大的说明该菌株产酶性能较高。(3)要获得高产淀粉酶的枯草杆菌，可利用诱变育种，由于变异的不定向性，人工诱变后还需要再筛选才能获得高产淀粉酶的枯草杆菌。也可以利用转基因、原生质体融合等技术，从其他生物那里获得与高产淀粉酶有关的基因，进而获得相应的高产性状。(4)野生的农杆菌没有抗性基因，用于转化植物细胞的农杆菌
23、一般在其TDNA中插入一种抗生素抗性基因。抗生素的作用是抑制细菌生长，农杆菌属于细菌，在其侵染植物过程中，可以用另一种抗生素抑制农杆菌的生长，从而达到在后续实验中消除转化植物细胞中农杆菌的作用。具有T-DNA中抗性基因的细胞能在含有相应抗生素的培养基上存活。当培养基中抗生素浓度过低时，很多没有抗性的细胞也存活下来，因此出现假阳性，故在转基因前要对受体进行抗生素的敏感性检测。(5)转基因植株要经过植物组织培育，要提高培育转基因植株的成功率，应该选再生能力和遗传稳定性较强的受体，这种受体全能性较高，能保持生物的性状。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测，可通过观察细胞核形态是否改变进行判断，也可以
24、直接在光学显微镜下观察分裂期染色体的形态特征和数量，分析染色体组型是否改变。(6)植物转基因受体全能性表达程度高低除了与受体基因型、培养环境、继代次数有关外，还与培养时间长短和受体的取材有关，受精卵是没分化的细胞，分裂和分化能力都很强，故受体为受精卵时全能性表达能力最高。6（2022年1月浙江高考真题）回答下列（一）、（二）小题：（一）红曲霉合成的红曲色素是可食用的天然色素，具有防腐、降脂等功能。研究者进行了红曲色素的提取及红色素的含量测定实验，流程如下：(1)取红曲霉菌种斜面，加适量_洗下菌苔，制成菌悬液并培养，解除休眠获得_菌种。经液体发酵，收集红曲霉菌丝体，红曲霉菌丝体与70%乙醇溶液混
25、合，经浸提、_，获得的上清液即为红曲色素提取液。为进一步提高红曲色素得率，可将红曲霉细胞进行_处理。(2)红曲色素包括红色素、黄色素和橙黄色素等，红色素在390nm、420nm和505nm波长处均有较大吸收峰。用光电比色法测定红曲色素提取液甲的红色素含量时，通常选用505nm波长测定的原因是_。测定时需用_作空白对照。(3)生产上提取红曲色素后的残渣，经_处理后作为饲料添加剂或有机肥，这属于废弃物的无害化和_处理。（二）我国在新冠疫情方面取得了显著的成效，但全球疫情形势仍然非常严峻、尤其是病毒出现了新变异株德尔塔、奥密克戎，更是威胁着全人类的生命健康。(4)新冠病毒核酸定性检测原理是：以新冠病
26、毒的单链RNA为模板，利用_酶合成DNA，经PCR扩增，然后在扩增产物中加入特异的_，如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。(5)接种疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是：将腺病毒的复制基因敲除；以新冠病毒的_基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组，构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原，从而引发特异性免疫反应。在此过程中，腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的_。将腺病毒复制基因敲除的目的是_。(6)单克隆抗体有望用于治疗新冠肺炎。单克隆抗体的制备原理是：取免疫阳性小鼠的_细胞与骨髓瘤细胞混合培养，使其融合，最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞
27、。与植物组织培养相比，杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分，如胰岛素和_。【答案】(1) 无菌水 活化 离心 破碎(2) 其它色素对该波长光的吸收相对较少，干扰相对较小 70%乙醇溶液(3) 灭菌 资源化(4) 逆转录 核酸探针(5) 抗原 载体 使腺病毒失去复制能力(6) 脾 动物血清【解析】【分析】1、无菌操作包括灭菌和消毒两种方式。消毒的方法有巴氏消毒法、酒精消毒、煮沸消毒法；灭菌的方法有干热灭菌、灼烧灭菌和高压蒸汽灭菌。2、微生物接种：微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，常用来统计样品活菌数目的方法是稀释涂布平板法。3、平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续
28、划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。(1)防止污染，洗菌苔可加适量的无菌水，制成菌悬液并培养，解除休眠获得活化菌种。红曲霉菌丝体与70%乙醇溶液混合，经浸提、离心，获得的上清液即为红曲色素提取液。为进一步提高红曲色素得率，可将红曲霉细胞进行破碎处理，使细胞内的红曲色素释放出来。(2)用光电比色法测定红曲色素提取液甲的红色素含量时，通常选用505nm波长测定的原因是其它色素对该波长光的吸收相对较少，干扰相对较小。由于提取红曲色素是用的70%乙醇溶液，故测定时需用70%乙醇溶液作空白对照。(3)生产上提取红曲色素后的残渣，经灭菌处理残渣后，作为饲料添加剂或有机肥，这属于废弃物的无害化
29、和资源化处理。(4)RNA做模板合成DNA，利用逆转录酶；PCR扩增，然后在扩增产物中加入特异的核酸探针，检测新冠病毒核酸。如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。(5)腺病毒疫苗的制备技术要点是：将腺病毒的复制基因敲除；以新冠病毒的抗原基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组，构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原，从而引发特异性免疫反应。在此过程中，腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的载体。将腺病毒复制基因敲除的目的是使腺病毒失去复制能力。(6)单克隆抗体的制备原理是：取免疫阳性小鼠的脾细胞与骨髓瘤细胞混合培养，使其融合，最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组
30、织培养相比，杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分，如胰岛素和动物血清。【点睛】本题考查微生物的分离与培养等相关知识，要求考生识记培养基的成分、无菌技术、微生物分离的过程，能正确理解图形和表格中隐含的知识和结论。1（2022广东实验中学模拟预测）人体内的t-PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急救药。通过基因工程技术可以大量制备基因工程药物t-PA。(1)研究人员采用PCR技术可以获得大量t-PA基因，PCR的原理是_。此外，大量获得t-PA基因的方法还有_（答出1种）。(2)高质量的DNA模板是成功扩增目的基因的前提条件之一，在制备DNA模板时，可以用高温处理的方法去除其中
31、的蛋白质，原因是_。(3)研究表明，为心梗患者注射大量t-PA会诱发颅内出血，其原因在于t-PA与纤维蛋白结合的特异性不高，若将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因，可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。（注：如图1表示相关的目的基因、载体及限制酶。pCLY11为质粒，新霉素为抗生素。）请回答下列问题：以上制造出性能优异的改良t-PA蛋白的过程被称为_。已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA，而丝氨酸的密码子为UCU，因此改造后的基因决定第84位丝氨酸的模板链的碱基
32、序列应设计为_。如图所示，需选用限制酶XmaI和_切开质粒pCLY11，才能与t-PA改良基因高效连接。与单一酶酶切相比，本操作采用的双酶切方法的优点是_。将连接好的DNA分子导入大肠杆菌，含t-PA改良基因重组DNA分子的细胞应具有的性状是_A新霉素抗性且呈蓝色B新霉素敏感且呈蓝色C新霉素抗性且呈白色D新霉素敏感且呈白色【答案】(1) DNA半保留复制（DNA双链复制） （化学方法）人工合成、从基因文库中获取(2)蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时又会复性。(3) 蛋白质工程 AGA Bgl 防止质粒载体（和目的基因）自身环化 C【解析】【分析】目的基因的获
33、取可以从基因文库中提取，可以使用PCR进行扩增获得。对于基因比较小，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成仪用化学方法直接人工合成。(1)PCR是指体外合成DNA的技术，其原理是DNA半保留复制。对于基因比较小，核苷酸序列已知，也可以直接使用DNA合成仪用化学方法直接人工合成，此外还可从基因文库中直接获取。(2)根据蛋白质在高温条件下会变性失活，而DNA虽然在高温时会变性，但在低温时又会复性的特征，在在制备DNA模板时，可以用高温处理的方法去除其中的蛋白质，从而获得较纯净的DNA模板。(3)天然的t-PA基因控制t-PA蛋白的合成，改良t-PA蛋白需要对天然的t-PA基因进行序列改造，然后用
34、改造的基因作为目的基因让其表达，从而实现对天然蛋白质的改造，题中性能优异的改良t-PA蛋白的过程被称为蛋白质工程，已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA，而丝氨酸的密码子为UCU，根据碱基互补配对原则可推测，改造后的基因决定第84位丝氨酸的模板链的碱基序列应设计为AGA。目的基因两端的黏性末端图中已经给出，观察各限制酶的识别序列可知，限制酶XmaI和Bgl切割产生的粘性末端能与目的基因的黏性末端碱基互补，要想把目的基因与质粒pCLY11 （运载体） 拼接起来需要得到相同的黏性末端，因此质粒pCLY11（运载体）也需要限制酶Xma和Bgl切割；基因工程中最核心的一个环节为基因
35、表达载体的构建，其的是让目的基因在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用，这里用两种不同的限制酶切割质粒的目的是为了使其呈现两种不同的黏性末端分别与目的基因的两个黏性末端连接，这样可以保证目的基因和质粒的正向连接，同时也可避免目的基因和质粒的自身环化。结合 图示可知，限制酶XmaI和Bgl会破坏质粒pCLY11上的mlacZ，但不会破坏neor（新霉素抗性基因），导入重组质粒的大肠杆菌具有新霉素抗性，但由于mlacZ基因被破坏，因而菌落呈现白色，而导入pCLY11质粒的大肠杆菌，既有新霉素抗性，且mlacZ基因也能正常表达，因而菌落呈现蓝色。当然这里作为受体细胞的
36、大肠杆菌应该不具有pCLY11质粒，据此可将成功导入目的基因的大肠杆菌筛选出来。故选C。2（2022重庆南开中学模拟预测）目前全球新冠肺炎疫情仍在流行。请回答下列问题：(1)判断是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是对疑似患者进行_检测（答2种）。(2)目前，接种安全有效的疫苗是防治新冠肺炎最有效的措施。中国科学家分别从减毒活疫苗，灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、重组病毒载体疫苗（通常选用复制缺陷型腺病毒为载体），DNA疫苗、mRNA疫苗六大技术方向推进新型冠状病毒疫苗的设计和研发。上述疫苗成分中含有有活性的病毒的是_（填序号），从疫苗成分的角度分析，比对冷链运输要求低的原因是_。(3)灭活病毒疫苗的制
37、备原理是用各种理化方法灭活病原微生物及其代谢产物，使其丧失_，但保持病毒的免疫原性，之后再通过纯化等步骤制备出候选疫苗，这种疫苗易于实现_（填“体液”或“细胞”或“特异性”）免疫且应答效果较好。(4)新型冠状病毒是一种单链RNA病毒，其表面的S蛋白是该病毒侵染人体细胞的关键蛋白，科学家欲利用大肠杆菌作为工程菌批量生产S蛋白以制备重组蛋白疫苗。已知Tet为四环素抗性基因，LacZ基因的表达产物能使白色的大肠杆菌菌落变成蓝色，EcoRI的识别序列为，下图为部分流程图。从2019-nCoV基因组中分离出的S基因不能直接与质粒重组，其原因是_，得到的S编码序列片段需要在两端加上_序列后才能与质粒连接。
38、过程除了得到重组质粒外，还可能得到另外2种片段大小不一的结合产物，为筛选导入重组质粒的大肠杆菌，应_。最后，通过抗原-抗体杂交技术检测大肠杆菌是否表达出目标产物。【答案】(1)核酸和抗原(2) # 蛋白质空间结构易受温度影响，而DNA热稳定性高(3) 致病性 特异性(4) 2019-nCoV的基因为单链RNA，不能直接与DNA相连 -TTAA- 应在培养基加入四环素，筛选白色菌落【解析】【分析】疫苗是将病原微生物及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产
39、生一定的保护物质，如抗体等，当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。(1)新型冠状病毒感染者体内含有新冠病毒以及机体产生的与新冠病毒特异性结合的抗体，故判断是否感染新冠肺炎病毒常用的方法是对疑似患者进行核酸和抗原检测。(2)减毒活疫苗、灭活病毒疫苗、重组蛋白疫苗、重组病毒载体疫苗、DNA疫苗、mRNA疫苗中减毒疫苗使病毒失去致病性，但保留了原有的增殖能力和免疫原性，有活性，重组病毒载体疫苗是以病毒作为载体，病毒有活性，所以有活性病毒为。从疫苗成分的角度分析，为核酸疫苗，为蛋白质类疫苗，蛋白质空间结构易受温度影响，而DNA热稳定性
40、高，因此比对冷链运输要求低。(3)灭活病毒疫苗经过“灭活”处理后丧失致病性，但保持病毒的免疫原性，其抗原仍能引起机体产生特异性免疫，这种疫苗易于实现特异性免疫且应答效果较好。(4)因为2019-nCoV的核酸为单链RNA，获得的基因也为单链RNA，不能直接与双链DNA相连，故从2019-nCoV基因组中分离出的S基因不能直接与质粒重组。据图可知，EcoRI酶切后的黏性末端暴露出的碱基为-AATT，故过程得到的S编码序列片段两端需要分别加上-TTAA-序列后才能与质粒连接。分析题意可知，质粒上LacZ基因会被EcoR I破坏，质粒上有四环素抗性基因，故为筛选导入重组质粒的大肠杆菌，可在培养基中加
41、入四环素，则在该种培养基上含重组质粒的大肠杆菌可以存活；又因重组质粒的LacZ基因被破坏，故其不能变成蓝色，为白色，故筛选出白色菌落即可。3（2022河南开封模拟预测）“大蒜”是我国第一只自主培育的克隆猫。工程师从刚死亡的宠物猫“大蒜”的大腿内侧取了一块皮下组织，通过与卵母细胞构建重组细胞，成功地克隆出猫科动物。如图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图。回答下列问题：(1)构建重组细胞前，需对从宠物猫“大蒜”腿部取得的组织细胞进行培养，过程培养体细胞时，首先要保证细胞处于_的环境中， 以防止污染。在实际操作中，常将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，与图中过程相比，这种操作的优点是_
42、。(2)进行过程前需不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测，请做出判断并说明理由。_。(3)为充分利用早期胚胎，可将图中克隆胚胎进行分割，胚胎分割时应注意_，该要求的目的是_。(4)胚胎干细胞在形态上具有的特点是_。为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应_。【答案】(1) 无菌、无毒 可避免取核过程对细胞核（核遗传物质）造成损伤(2)不需要，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(3) 将内细胞团均等分割 保证分割后的胚胎恢复和进一步发育(4) 体积小、细胞核大、核仁明显 将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添加抑制因子给分原则：只答“培养在饲养层细胞上”或“培养液中添加抑制因子
43、”都给分【解析】【分析】胚胎移植的生理学基础：动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。早期胚胎在一定时间内处于游离状态这就为胚胎的收集提供了可能。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。(1)动物细胞培养时，首先要保证被培养的细胞处于无毒、无菌的环境，即对培养液和培养用具进行无菌处理， 以防止污染。与图中过程相比，将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，可避免取核过程对细胞核（核遗传物质）造成损伤
44、。(2)胚胎移植的生理学基础之一是受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，因此进行过程前需不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测。(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，胚胎分割技术可用于提高胚胎的利用率。(4)胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性。ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能维持不分化的状态，因此为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添
45、加抑制因子。4（2022青海海东市第一中学一模）黄萎病是危害棉花种植的常见疾病，其病原菌主要为大丽轮枝菌和黑白轮枝菌。科学家通过基因工程技术将抗黄萎病基因D导入棉花，获得抗黄萎病棉花。图中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因，Bcl、Hind和BamH为限制酶。请回答下列问题：(1)获得碱基序列未知的基因D的方法一般为_。利用PCR技术扩增基因D时，设计引物序列的主要依据是_。(2)将目的基因D和Ti质粒连接构建重组质粒时，切割Ti质粒应选用的限制酶是_，原因是_；可利用含_的培养基对导入重组质粒的农杆菌进行筛选。(3)农杆菌能够感染棉花的愈伤组织细胞，与这些细胞可以分泌
46、大量的_有关。种植抗黄萎病棉花在环境保护方面的意义主要表现在_。【答案】(1) 从DNA文库中获取 与D基因两端的部分核苷酸序列碱基互补配对(2) Hind和BamH 双酶切产生不同的黏性末端，防止自身环化和倒接，保证了目的基因准确插入到T-DNA内部 氨苄青霉素(3) 酚类化合物 减少化学农药的用量，减少环境污染和对人类的危害，对保护环境有益【解析】【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受
47、体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因DNA分子杂交技术；检测目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。(1)获取目的基因的方法有从基因文库中获取、人工合成和PCR技术扩增等，但要获得碱基序列未知的D基因，需要通过从DNA文库中获取的方法。设计引物序列的主要
48、依据是与D基因两端的部分核苷酸序列碱基互补配对。(2)为了保证目的基因能够插入到T-DNA上，T-DNA上没有Bcl的切点，所以不选Bcl，T-DNA上有Hind和BamH的切点，同时D基因两端也分别含有Hind和BamH的切点，由于双酶切可产生不同的黏性末端，能防止自身环化和倒接，并保证目的基因准确插入到T-DNA内部，故选择限制酶为Hind和BamH。四环素抗性基因被BamH破坏，质粒中的氨苄青霉素抗性基因能表达出相关氨苄青霉素抗性，因而可在培养基中加入氨苄青霉素，含有重组质粒的农杆菌能生存。(3)农杆菌能够感染棉花的愈伤组织细胞，与这些细胞可以分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌。种植抗黄萎
49、病棉花在环境保护方面的意义主要表现在减少化学农药的用量，减少环境污染和对人类的危害，对保护环境有益。5（2022青海海东市第一中学模拟预测）研究发现，新冠病毒外壳中的S蛋白是关键抗原，可利用其制备单克隆抗体，制备流程如下图。请回答有关问题：(1)单克隆抗体技术是建立在_技术和_技术的基础之上的。(2)和过程，需要用到的工具酶是_。(3)体外培养细胞Y时，首先应保证其处于_的环境，其次还要适宜的温度、pH、营养和气体环境，这里的气体环境是指_。(4)prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入prG可制备单克隆抗体。受体细胞X是_，细胞Y具有_的特点。(5)单克隆抗体可用于诊断人体是否携带新冠病毒
50、，其诊断原理是_。【答案】(1) （动物）细胞培养 （动物）细胞融合(2)限制酶和DNA连接酶(3) 无菌、无毒 95%空气加5%二氧化碳的混合气体(4) 能产生特定抗体的浆细胞 既能无限增殖又能产生专一性抗体(5)抗原抗体杂交【解析】【分析】题图分析：图1表示制备新冠病毒外壳中的S蛋白单克隆抗体流程，其中表示获取新冠病毒的RNA，表示逆转录得到DNA，表示用大肠杆菌构建新冠病毒的基因组文库，表示翻译得到新冠病毒的S蛋白，表示获取无限增殖的调控基因的基因表达载体，表示把含有无限增殖的调控基因的基因表达载体导入细胞X中。(1)单克隆抗体制备流程：先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾
51、脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养，即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养。用到了（动物）细胞培养和（动物）细胞融合技术。(2)由题图分析可知，过程为用大肠杆菌构建新冠病毒的基因组文库，过程表示获取无限增殖的调控基因的基因表达载体，在这两个过程中均需用到基因工程中的工具酶限制酶和DNA连接酶。(3)由动物细胞培养的条件可知，体外培养动物细胞Y时，首先应保证其处于无菌无毒的环境；其次还要适宜的温度、pH、营养和气体环境，这里的气体环境指95%的空气加5%二氧化碳的混合气体。(4)pr
52、G为无限增殖调控基因，将其导入受体细胞X使得细胞Y具有无限增殖的能力，因此可知受体细胞X为能产生特定抗体的浆细胞；根据单克隆抗体制备的过程及对题图的分析可知，细胞Y应为类似于杂交瘤细胞，即细胞Y应具有既能无限增殖又能产生专一的抗体的特点。(5)根据单克隆抗体的特异性，将其用于诊断人体是否携带新冠病毒时，依据抗原抗体杂交原理即可进行检测。若携带新冠病毒，则抗原-抗体杂交呈阳性。6（2022内蒙古海拉尔第二中学模拟预测）科研人员利用基因工程技术，从长穗偃麦草中获取抗赤霉病主效基因Fhb7。将Fhb7导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，从而避免小麦赤霉病大规模爆发。图中 EcoR、sac、
53、Hind和Pst是限制酶切割位点。回答下列问题：(1)基因工程的核心工作是_。(2)该基因工程操作中，先将Fhb7基因与质粒组装，最好选择_两种限制酶，再组装35S启动子，最好选择_两种限制酶。组装后的重组质粒还缺少_。(3)利用PCR技术扩增Fhb7基因的前提是_，以便合成引物，引物在温度为_条件下结合到互补DNA链上，然后在_的催化下从引物开始进行互补链的合成。(4)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_。【答案】(1)基因表达载体的构建(2) Sac和Pst EcoR
54、和Sac 终止子和标记基因(3) 要有一段已知的Fhb7（目的）基因的核苷酸序列 5560或55或50左右 Taq酶或耐高温的DNA聚合酶(4)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体【解析】【分析】基因工程：目的基因的筛选与获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。PCR：变性：当温度上升到90以上时，双链DNA解旋为单链；温度下降到50左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；当温度上升到72左右时，溶液中的脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。(1)基因工程的核心工作是基因表达载体的构建。(2)该基因工
55、程操作中，先将Fhb7基因与质粒组装，最好选择Sac和Pst，再组装35S启动子时，最好选择EcoR和Sac，可以做到不破坏目的基因和启动子。组装后的重组质粒还缺少终止子和标记基因。(3)利用PCR技术扩增Fhb7基因的前提是要有一段已知的Fhb7（目的）基因的核苷酸序列用于设计引物。复性时，引物与模板链结合，温度为50左右，接着在Taq酶或耐高温的DNA聚合酶的催化下从引物开始进行互补链的合成。(4)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA将R型菌转化为S型菌，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。【点睛】本题主要考查基因工程、PCR的操作和原理，识记和理解具体操作即可解答。
