高考二輪復(fù)習(xí)生物試題（老高考新教材）大題分析與表達(dá)練6-基因工程類(lèi)大題突破

6基因工程類(lèi)大題突破1.(2023·東北師大附中三模)中國(guó)科學(xué)家采集了某深海海域的沉積物樣品,分離、鑒定得到其中的深海放線菌,以期獲得具有前景的抗生素替代品。據(jù)此回答下列問(wèn)題。(1)研究人員欲篩選出深海放線菌進(jìn)行研究,取1g沉積物樣品接種在液體培養(yǎng)基中搖瓶培養(yǎng),稀釋后取菌液通過(guò)法接種到高氏一號(hào)(加數(shù)滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的酚)培養(yǎng)基表面以獲得。培養(yǎng)基中的酚能抑制細(xì)菌等雜菌的生長(zhǎng),而放線菌能在該培養(yǎng)基上正常生長(zhǎng),這種培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。

(2)通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增分離得到的放線菌的16SrRNA基因可進(jìn)行菌株的種屬鑒定。PCR技術(shù)中起關(guān)鍵作用的酶是,在PCR反應(yīng)緩沖液中通常要加入,以激活該酶。

(3)PCR能在放線菌總的DNA中專(zhuān)一性擴(kuò)增出16SrRNA基因的原因是。PCR的產(chǎn)物一般可通過(guò)鑒定。2.(2023·安徽3月模擬)抗原檢測(cè)試劑盒操作簡(jiǎn)單,可快速檢測(cè)出人體是否感染新冠病毒,其原理是將待測(cè)樣品滴加在樣品墊上,病毒抗原與膠體金—病毒抗體復(fù)合物結(jié)合,擴(kuò)散到檢測(cè)線(T)處與抗體1結(jié)合形成沉淀,出現(xiàn)紅色檢測(cè)線。同時(shí),膠體金—抗體2作為參照,擴(kuò)散到質(zhì)控線(C)處與抗體3形成沉淀,出現(xiàn)紅色線,如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)新冠病毒抗原檢測(cè)所依據(jù)的原理是。若檢測(cè)結(jié)果只有質(zhì)控線出現(xiàn)紅色,說(shuō)明。若檢測(cè)結(jié)束無(wú)紅色質(zhì)控線出現(xiàn),說(shuō)明檢測(cè)結(jié)果(填“陽(yáng)性”“陰性”或“無(wú)效”)。

(2)檢測(cè)試紙上的病毒抗體是利用新冠病毒的S蛋白所制備的單克隆抗體。制備該抗體的過(guò)程中,需將注入小鼠體內(nèi)進(jìn)行免疫并分離出B細(xì)胞,將B細(xì)胞與進(jìn)行誘導(dǎo)融合,獲得的細(xì)胞至少需經(jīng)過(guò)兩輪篩選,兩輪篩選的目的分別是。(3)核酸檢測(cè)是將病毒核酸進(jìn)行擴(kuò)增的檢測(cè)方法,仍然是篩查新冠病毒較為可靠的方法。與核酸檢測(cè)相比,病毒抗原檢測(cè)的靈敏度較差,原因是

。

3.(2023·安徽合肥二模)干擾素在臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病及多種癌癥,傳統(tǒng)生產(chǎn)干擾素的方法是從人體的白細(xì)胞內(nèi)提取,產(chǎn)量極低。1993年,我國(guó)批準(zhǔn)生產(chǎn)由侯云德院士研究和開(kāi)發(fā)的藥物重組人干擾素α1b,它是我國(guó)第一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因工程藥物,通過(guò)轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌來(lái)生產(chǎn),產(chǎn)量得到大幅度的提高。回答下列問(wèn)題。(1)從人體臍帶血白細(xì)胞中提取干擾素基因的mRNA,通過(guò)的方法合成目的基因,再通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增。擴(kuò)增時(shí),引物與模板鏈的堿基互補(bǔ)配對(duì)。

(2)若將重組人干擾素α1b基因直接導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞,一般不能得到重組干擾素α1b,原因是。因此,需將重組人干擾素α1b基因、和標(biāo)記基因構(gòu)建成基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌。

(3)篩選出具有重組人干擾素α1b基因的大腸桿菌應(yīng)使用培養(yǎng)基,可采用法獲得純培養(yǎng)物。

(4)將α1b第86位上的半胱氨酸變成絲氨酸,可以解決α1b在水溶液中難以長(zhǎng)期保存的難題,在該蛋白質(zhì)工程中可行的直接操作對(duì)象是。

4.(2023·山西適應(yīng)性調(diào)研)制藥產(chǎn)業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè),利用基因工程技術(shù)構(gòu)建和選育穩(wěn)定、高產(chǎn)的生產(chǎn)菌種并利用發(fā)酵工程制藥,給制藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了強(qiáng)勁的動(dòng)力,如利用大腸桿菌重組表達(dá)系統(tǒng)生產(chǎn)HPV疫苗。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)利用基因工程生產(chǎn)HPV疫苗的核心工作是,該過(guò)程需要用到的工具酶主要有。

(2)大腸桿菌可作為HPV疫苗生產(chǎn)的受體細(xì)胞,原因是。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí),一般先用處理大腸桿菌細(xì)胞,目的是。

(3)經(jīng)過(guò)基因工程操作得到的工程菌是否符合發(fā)酵生產(chǎn)?是否可以維持穩(wěn)定和表達(dá)出人類(lèi)所需要的HPV疫苗?有些同學(xué)認(rèn)為還需要進(jìn)一步檢測(cè),他們的方案如下。方案一:通過(guò)PCR技術(shù)檢測(cè)大腸桿菌的質(zhì)粒DNA上是否插入了HPV的衣殼蛋白基因,如果已經(jīng)插入,則該工程菌制備成功。方案二:通過(guò)PCR技術(shù)檢測(cè)大腸桿菌內(nèi)是否轉(zhuǎn)錄出了HPV的衣殼蛋白的mRNA,如果能檢測(cè)到,則證明工程菌制備成功。方案三:進(jìn)行抗原—抗體雜交實(shí)驗(yàn),檢測(cè)HPV的衣殼蛋白基因是否翻譯出HPV的衣殼蛋白,如果能檢測(cè)到,則證明工程菌制備成功。但有些同學(xué)認(rèn)為這些方案仍不能說(shuō)明該工程菌已符合要求并提出了進(jìn)一步的方案,這些同學(xué)的理由和方案是。

(4)在發(fā)酵生產(chǎn)HPV疫苗的過(guò)程中培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌,原因是

。

(5)除在醫(yī)藥工業(yè)方面的應(yīng)用,發(fā)酵工程在食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有重要的應(yīng)用價(jià)值,請(qǐng)列舉兩例:。

5.(2023·安徽江南十校聯(lián)考)某研究小組利用基因工程生產(chǎn)胰島素,提出了如圖所示的三種獲取胰島素的方案。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)步驟①中需要使用的工具酶有。能在最短時(shí)間內(nèi)獲得胰島素的是方案(填羅馬數(shù)字)。

(2)在方案Ⅲ中,對(duì)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌進(jìn)行培養(yǎng)和純化,需用培養(yǎng)基將轉(zhuǎn)基因大腸桿菌篩選出來(lái)。在轉(zhuǎn)基因大腸桿菌培養(yǎng)前,用(方法)對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理。用發(fā)酵工程對(duì)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng),該工程的中心環(huán)節(jié)是。

(3)與“乳汁中提取”相比,“體細(xì)胞中提取”要多一個(gè)步驟,這個(gè)步驟是。6.(2023·云南三校聯(lián)考)人體中α2a基因表達(dá)的干擾素(α2a)具有抗癌和抗病毒的能力?？茖W(xué)家們采用基因工程技術(shù)將α2a基因?qū)氪竽c桿菌進(jìn)行干擾素生產(chǎn)。如圖甲、乙中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。甲乙請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。(1)利用PCR技術(shù)將α2a基因擴(kuò)增n代,共需對(duì)引物參與子代DNA分子的合成,該過(guò)程中需使用酶。在該酶的作用下,從引物的延伸子鏈。

(2)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒,最好選用限制酶切割處理質(zhì)粒、外源DNA以防止質(zhì)粒和外源DNA發(fā)生自身環(huán)化;構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),用酶催化目的基因與質(zhì)粒間形成鍵。

(3)干擾素(α2a)體外保存相當(dāng)困難,如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸,就可在70℃的條件下保存半年。這一目的已經(jīng)通過(guò)工程實(shí)現(xiàn)了,該工程的直接操作對(duì)象是。

7.(2023·山西晉中三模)乳糖不耐受患者由于乳糖酶分泌少,不能完全消化牛奶中的乳糖,食用牛奶后會(huì)出現(xiàn)腹瀉等癥狀。為解決這一問(wèn)題,科學(xué)家將LCT基因?qū)肽膛；蚪M獲得了轉(zhuǎn)基因?！翱死埂?其分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低,而其他營(yíng)養(yǎng)成分不受影響。下圖表示相關(guān)操作過(guò)程,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增LCT基因時(shí),2種引物分別與模板鏈的(填“3'端”或“5'端”)結(jié)合,開(kāi)始延伸子鏈。與DNA體內(nèi)復(fù)制相比,該過(guò)程所用酶的特點(diǎn)是。

(2)結(jié)合題干信息,目的基因“LCT”是指基因。構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)用限制酶同時(shí)切割LCT基因和質(zhì)粒S,依據(jù)是

。

(3)卵母細(xì)胞去核常用的方法是。圖示轉(zhuǎn)基因低乳糖奶牛體細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)并非全部來(lái)自牛胎兒成纖維細(xì)胞,理由是

。(4)“克拉斯”培育過(guò)程中涉及的生物技術(shù)有。

答案：1.答案(1)稀釋涂布平板單菌落(純培養(yǎng)物)選擇(2)耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)Mg2+(鎂離子)(3)引物能與16SrRNA基因特異性結(jié)合瓊脂糖凝膠電泳解析(1)菌液經(jīng)梯度稀釋后,需涂布平板操作接種。稀釋后會(huì)得到單個(gè)細(xì)胞繁殖而來(lái)的細(xì)胞群體,即單菌落。培養(yǎng)基中加入的酚會(huì)抑制雜菌的生長(zhǎng),但不會(huì)抑制放線菌的生長(zhǎng),從而該培養(yǎng)基能起到選擇作用,是選擇培養(yǎng)基。(2)PCR技術(shù)是體外DNA復(fù)制,DNA雙鏈打開(kāi)需要通過(guò)高溫解旋,故PCR技術(shù)中起關(guān)鍵作用的酶是耐高溫的DNA聚合酶,在PCR反應(yīng)緩沖液中通常需加入Mg2+,以激活該酶。(3)PCR能在放線菌總的DNA中專(zhuān)一性擴(kuò)增出16SrRNA基因,需提前知道16SrRNA基因兩端的特定序列,從而合成引物,PCR技術(shù)是體外DNA復(fù)制,要復(fù)制16SrRNA基因,需要合成16SrRNA基因兩端的特定序列即引物,然后沿引物進(jìn)行復(fù)制。因此PCR能在放線菌總的DNA中專(zhuān)一性擴(kuò)增出16SrRNA基因的原因是引物能與16SrRNA基因特異性結(jié)合。PCR產(chǎn)物一般需經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳鑒定。2.答案(1)抗原與抗體的特異性結(jié)合待測(cè)樣品中不含新冠病毒無(wú)效(2)新冠病毒的S蛋白小鼠骨髓瘤細(xì)胞第一輪是為篩選出雜交瘤細(xì)胞,第二輪是為篩選出能夠分泌抗新冠病毒S蛋白抗體的雜交瘤細(xì)胞(3)抗原的檢測(cè)量是固定的,沒(méi)有對(duì)病毒進(jìn)行擴(kuò)增產(chǎn)生信號(hào)放大的過(guò)程,若待測(cè)樣品的病毒量較少,則很可能檢測(cè)不到病毒抗原解析(1)根據(jù)題干可知,抗原檢測(cè)是通過(guò)病毒抗原和膠體金—病毒抗體復(fù)合物結(jié)合從而檢測(cè)是否感染新冠病毒,其原理即為抗原可與之相對(duì)應(yīng)的抗體特異性結(jié)合。若檢測(cè)結(jié)果只有質(zhì)控線出現(xiàn)紅色,說(shuō)明待測(cè)樣品中不含新冠病毒,若檢測(cè)不到紅色線,說(shuō)明質(zhì)控線也沒(méi)有紅色線,即沒(méi)有膠體金—抗體2與抗體3結(jié)合,說(shuō)明該檢測(cè)試劑盒已經(jīng)沒(méi)有有效的膠體金—抗體復(fù)合物檢測(cè)物質(zhì),其檢測(cè)結(jié)果無(wú)效。(2)制備單克隆抗體需要將抗原注射到小鼠體內(nèi),此時(shí)的抗原即為病毒的S蛋白。免疫反應(yīng)過(guò)后取其B細(xì)胞與小鼠的骨髓瘤細(xì)胞融合,融合之后的細(xì)胞需要經(jīng)過(guò)2次篩選,第一次是利用選擇培養(yǎng)基初步篩選出雜交瘤細(xì)胞,第二次是為篩選出能夠分泌抗新冠病毒S蛋白抗體的雜交瘤細(xì)胞。(3)與核酸檢測(cè)相比,病毒抗原檢測(cè)的靈敏度較差,原因是抗原的檢測(cè)量是固定的,沒(méi)有對(duì)病毒進(jìn)行擴(kuò)增產(chǎn)生信號(hào)放大的過(guò)程,若待測(cè)樣品的病毒量較少,則很可能檢測(cè)不到病毒抗原。3.答案(1)逆轉(zhuǎn)錄3'端(2)重組人干擾素α1b基因在大腸桿菌中不能穩(wěn)定存在和復(fù)制,也不能表達(dá)和發(fā)揮作用(合理即可)啟動(dòng)子、終止子(復(fù)制原點(diǎn))(3)選擇平板劃線法或稀釋涂布平板(4)α1b基因解析(1)以mRNA為模板合成cDNA的方法稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄法;DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?DNA分子合成時(shí)從3'末端延伸,則擴(kuò)增時(shí),引物與模板鏈的3'端堿基互補(bǔ)配對(duì)。(2)重組人干擾素α1b基因在大腸桿菌中不能穩(wěn)定存在和復(fù)制,也不能表達(dá)和發(fā)揮作用,所以若將重組人干擾素α1b基因直接導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞,一般不能得到重組干擾素α1b。因此,需將重組人干擾素α1b基因、啟動(dòng)子、終止子(復(fù)制原點(diǎn))和標(biāo)記基因構(gòu)建成基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌。(3)需要用選擇培養(yǎng)基篩選出具有重組人干擾素α1b基因的大腸桿菌,可采用平板劃線法或稀釋涂布平板法獲得純培養(yǎng)物。(4)在該蛋白質(zhì)工程中,對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造需要通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。4.答案(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建限制酶、DNA連接酶(2)大腸桿菌多為單細(xì)胞,繁殖快,遺傳物質(zhì)相對(duì)較少Ca2+使細(xì)胞處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(使細(xì)胞處于感受態(tài))(3)即使已經(jīng)得到了HPV的衣殼蛋白,但可能沒(méi)有活性,仍需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定(4)發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種,一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降(5)生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品、食品添加劑、酶制劑;生產(chǎn)微生物肥料、微生物農(nóng)藥、微生物飼料以及其他方面的應(yīng)用等解析(1)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建,基因工程中,需要用到的工具酶主要有限制酶和DNA連接酶,限制酶切割DNA分子,DNA連接酶能連接DNA分子片段。(2)大腸桿菌多為單細(xì)胞,繁殖快,遺傳物質(zhì)相對(duì)較少,所以大腸桿菌可作為HPV疫苗生產(chǎn)的受體細(xì)胞。重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí),一般先用Ca2+處理大腸桿菌細(xì)胞,使大腸桿菌處于一種能吸收周?chē)h(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。(3)方案一可檢驗(yàn)?zāi)康幕蚴欠駥?dǎo)入受體細(xì)胞,方案二可檢驗(yàn)DNA分子是否轉(zhuǎn)錄,方案三可檢驗(yàn)?zāi)康幕蚴欠癖磉_(dá)出蛋白質(zhì),即使已經(jīng)得到了HPV的衣殼蛋白,但可能沒(méi)有活性,仍需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。(4)發(fā)酵生產(chǎn)HPV疫苗的過(guò)程中培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的滅菌,因?yàn)殡s菌會(huì)與發(fā)酵菌種競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),并且會(huì)產(chǎn)生代謝廢物影響發(fā)酵產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。發(fā)酵工程中所用的菌種大多是單一菌種,一旦有雜菌污染,可能導(dǎo)致產(chǎn)量大大下降。(5)發(fā)酵工程在食品及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有重要的應(yīng)用價(jià)值,如生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品、食品添加劑、酶制劑;生產(chǎn)微生物肥料、微生物農(nóng)藥、微生物飼料以及其他方面的應(yīng)用等。5.答案(1)限制酶和DNA連接酶Ⅲ(2)選擇高壓蒸汽滅菌法發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵(3)破碎細(xì)胞解析(1)分析題圖可知:①表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建,此過(guò)程需要使用的工具酶有限制酶和DNA連接酶;能在最短時(shí)間內(nèi)獲得胰島素的是方案Ⅲ,因?yàn)榇竽c桿菌比動(dòng)植物細(xì)胞增殖速度快。(2)在方案Ⅲ中,對(duì)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌進(jìn)行培養(yǎng)和純化,需用選擇培養(yǎng)基將轉(zhuǎn)基因大腸桿菌篩選出來(lái);在轉(zhuǎn)基因大腸桿菌培養(yǎng)前,用高壓蒸汽滅菌法對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌處理。用發(fā)酵工程對(duì)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng),該工程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵。(3)與“乳汁中提取”相比,“體細(xì)胞中提取”要多的一個(gè)步驟是破碎細(xì)胞。6.答案(1)2n1耐高溫的DNA聚合3'端(2)HindⅢ和BamHⅠDNA連接磷酸二酯(3)蛋白質(zhì)基因解析(1)PCR技術(shù)將目的基因擴(kuò)增n代,共需2n1對(duì)引物參與;PCR過(guò)程中的溫度較高,所以需要耐高溫的DNA聚合酶的參與;在引物與模板鏈配對(duì)后,子鏈會(huì)從引物的3'端開(kāi)始延伸。(2)分析圖示,限制酶SmaⅠ會(huì)破壞目的基因和標(biāo)記基因,限制酶EcoRⅠ會(huì)使目的基因環(huán)化,所以最好選用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割處理質(zhì)粒、外源DNA以防止質(zhì)粒和外源DNA發(fā)生自身環(huán)化;構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),需用DNA連接酶催化目的基因與質(zhì)粒連接,形成磷酸二酯鍵。(3)將干擾素分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸,這可通過(guò)蛋白質(zhì)工程實(shí)現(xiàn),蛋白質(zhì)工程是直接對(duì)