新高考新教材2025屆高考生物二輪總復習大題分析與表達練7基因工程類大題突破

大題分析與表達練7基因工程類大題突破1.新型冠狀病毒主要通過其表面刺突蛋白(S蛋白)與人體細胞膜上的ACE2蛋白結(jié)合實現(xiàn)感染。截至2024年4月12日,中國成為全球首個能供應三種生產(chǎn)新型冠狀病毒疫苗技術(shù)路途(滅活疫苗、重組蛋白疫苗和腺病毒載體疫苗)的國家。三種新型冠狀病毒疫苗研發(fā)途徑的技術(shù)原理如下:滅活疫苗是用各種理化方法滅活病原微生物及其代謝物,再通過純化等步驟制備出相應疫苗;重組蛋白疫苗是將病毒的目標抗原基因整合到表達載體中,然后將表達載體轉(zhuǎn)化到中國倉鼠卵巢細胞中,經(jīng)誘導表達出大量的抗原蛋白,再通過純化而得到的疫苗;腺病毒載體疫苗是以腺病毒作為載體,將目標抗原基因重組到載體病毒基因組中得到的疫苗?；卮鹣铝袉栴}。(1)上述滅活疫苗中的“滅活”是使新型冠狀病毒失去,但并不破壞該病毒的。

(2)制備重組蛋白疫苗和腺病毒載體疫苗均須要獲得S蛋白基因,獲得過程是提取新型冠狀病毒總RNA,在酶的作用下合成DNA,再接受PCR技術(shù)選擇性擴增出S蛋白基因。PCR技術(shù)的前提是要有一段,以便依據(jù)這一序列設(shè)計出特異性的引物。

(3)腺病毒載體疫苗是將S蛋白基因重組到改造后的腺病毒內(nèi),導入人體,在體內(nèi)產(chǎn)生S蛋白,刺激人體產(chǎn)生相應抗體。改造后的腺病毒載體應具備的條件是(答出兩點即可)。與重組蛋白疫苗相比,腺病毒載體疫苗的優(yōu)點體現(xiàn)在。

(4)腺病毒載體疫苗注入人體后,其發(fā)揮作用的機理是

。2.基因工程抗體又稱重組抗體,是指利用重組DNA及蛋白質(zhì)工程技術(shù)對編碼抗體的基因按不同須要進行加工改造和重新裝配,經(jīng)轉(zhuǎn)染適當?shù)氖荏w細胞所表達的抗體分子。下圖為某探討所制備小鼠抗甲型肝炎病毒抗體的流程圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)試驗室構(gòu)建重組質(zhì)粒時,為保證目的基因與載體的正確連接,過程①最好選擇的限制酶是。

(2)在重組質(zhì)粒中,目的基因首端的啟動子能夠,從而驅(qū)動目的基因的轉(zhuǎn)錄。除啟動子之外,重組質(zhì)粒還應當包含等。

(3)為了篩選出導入目的基因的骨髓瘤細胞,可以在過程③的培育液中添加,過程③所獲得的細胞具有的特點。

(4)臨床試驗發(fā)覺,過程⑤提取的小鼠抗甲型肝炎病毒抗體具有外源性,簡潔被人體的免疫系統(tǒng)清除,從而導致其治療效果大大降低。下頁左上圖抗體中的A區(qū)是與抗原特異性結(jié)合的區(qū)域,B區(qū)是引起人體免疫反應的區(qū)域。若要避開小鼠抗甲型肝炎病毒抗體被人體免疫系統(tǒng)清除,請?zhí)岢龊侠淼母脑焖悸贰?.某探討小組從土壤中分別獲得能分解纖維素的細菌(A菌),從A菌中提取出一種纖維素酶基因(CBHⅡ,長度為1.4kbp)并進行PCR擴增,然后與高效表達載體pUT質(zhì)粒(長度約為11.7kbp)連接構(gòu)建成重組質(zhì)粒并導入A菌,從而獲得分解纖維素實力更強的工程菌(B菌)?；卮鹣铝袉栴}。(1)采集土樣時,可以選擇樹林中多年落葉形成的腐殖土,緣由是。采集到的樣品加無菌水稀釋后(填“須要”或“不須要”)進行滅菌處理。

(2)CBHⅡ基因兩端需添加相關(guān)酶切位點才能與圖1所示的pUT質(zhì)粒連接,因此擴增CBHⅡ基因時需在兩種引物上分別添加序列和序列。

限制酶識別序列及酶切位點BglⅡA↓GATCTBstEⅡG↓GTAACCSacⅠG↓AGCTCMspⅠC↓CGGBamHⅠG↓GATCC圖1(3)為了鑒定重組質(zhì)粒是否構(gòu)建勝利,將重組質(zhì)粒導入A菌,并將其接種在含的培育基中培育,然后提取3個不同菌落的質(zhì)粒分別進行雙酶切驗證,將酶切片段和CBHⅡ基因分別進行電泳,結(jié)果如圖2所示。據(jù)此分析,菌落中勝利導入了重組質(zhì)粒。

圖2(4)為檢測B菌的纖維素分解實力,將含有質(zhì)量分數(shù)為20%的纖維素的培育基分為3組,一組接種B菌,一組不作處理,一組接種,在相同條件下培育一段時間,測定培育基中纖維素含量,結(jié)果如圖3所示,說明

。圖34.菊天牛是菊花的主要害蟲之一?？蒲腥藛T將抗蟲基因轉(zhuǎn)入菊花,培育出抗蟲菊花。下圖是獲得轉(zhuǎn)基因菊花的技術(shù)流程圖。請據(jù)圖回答下列問題。注卡那霉素抗性基因(KanR)作為標記基因,菊花葉片對卡那霉素高度敏感。(1)質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,其化學本質(zhì)是,基因工程的核心是。

(2)將重組Ti質(zhì)粒導入農(nóng)桿菌的目的是利用農(nóng)桿菌能夠的特點,使目的基因進入受體細胞中,并插入菊花細胞的上,最終形成轉(zhuǎn)基因植株。生產(chǎn)上常將轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合種植,其目的是

。(3)若利用DNA分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因菊花是否含有目的基因,應當用作為探針;用PCR技術(shù)擴增目的基因需依據(jù)基因兩端的部分堿基序列設(shè)計特異性引物,若其中一種引物共用了31個,則目的基因最多擴增了次。

5.科學家利用基因編輯技術(shù)將抑癌基因ΔNp63α定點插入小鼠胰腺癌細胞中,以探討其在胰腺癌細胞中的作用。詳細方法是設(shè)計特定的sgRNA序列,構(gòu)建Cas9-sgRNA質(zhì)粒(如圖甲所示),將其導入胰腺癌細胞并表達;sgRNA能識別并結(jié)合胰腺癌細胞基因組DNA中的特定序列,引導Cas9蛋白對特定位點進行剪切,使DNA雙鏈斷裂(如圖乙所示);攜帶ANPΔNp63α基因的供體質(zhì)粒與斷裂DNA的高度同源序列(同源臂)發(fā)生互換,從而將ANPΔNp63α基因定點插入胰腺癌細胞基因組中(如圖丙所示)?；卮鹣铝袉栴}。甲乙丙(1)圖甲所示的Cas9-sgRNA質(zhì)粒中,新霉素抗性基因的作用是,除去圖示結(jié)構(gòu)外,還應有的結(jié)構(gòu)是。

(2)Cas9蛋白可對特定的DNA序列切割,在功能上最接近于酶。將Cas9-sgRNA質(zhì)粒和供體質(zhì)粒導入胰腺癌細胞的方法是。

(3)若要檢測ΔNp63α基因是否已導入勝利,可運用技術(shù)。被ΔNp63α基因勝利轉(zhuǎn)化的胰腺癌細胞體外培育時,在細胞水平上可能發(fā)生的變更有。

(4)在上述基因編輯過程中,下列核酸序列中應已知堿基序列的有。

A.sgRNA識別序列B.同源臂1C.同源臂2 D.CMV啟動子(5)此技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)基因工程之處在于

。6.生物柴油作為新型能源已經(jīng)成為世界上應用廣泛、發(fā)展迅猛的可再生能源之一。探討人員利用基因工程的方法,將油料作物紫蘇的產(chǎn)油基因DGAT1與含有氨芐青霉素抗性基因的pMD克隆質(zhì)粒構(gòu)建pMD-DGAT1重組質(zhì)粒,然后導入大腸桿菌擴大培育;再提取出擴增的pMD-DGAT1克隆質(zhì)粒,與pBI121空載體同時用XbaⅠ、BamHⅠ兩種限制酶酶切,構(gòu)建pBI121-DGAT1表達載體;最終將表達載體導入四尾柵藻獲得產(chǎn)油微藻,利用地熱廢水培育產(chǎn)油微藻不僅能生產(chǎn)生物柴油,還能治理地熱廢水?；卮鹣铝袉栴}。(1)提取紫蘇組織細胞RNA經(jīng)過得到cDNA,再利用PCR技術(shù)擴增得到DGAT1基因。在PCR擴增之前,須要對DGAT1基因進行一次預變性的目的是;在擴增DGAT1基因時,須要依據(jù)設(shè)計特異性引物序列。

(2)在配制培育大腸桿菌的培育基時,要在培育基滅菌并冷卻到30℃左右后,加入用無菌水配制的相宜濃度的氨芐青霉素溶液,氨芐青霉素不能與培育基一同滅菌的緣由可能是

。(3)將DGAT1基因插入pBI121空載體的啟動子與終止子之間的目的是。若用DGAT1基因探針檢測產(chǎn)油微藻,能檢測到細胞中的;推斷產(chǎn)油微藻細胞中DGAT1基因是否勝利表達,須要加入進行檢測。

(4)為檢測產(chǎn)油微藻對地熱廢水的去污實力,探討人員設(shè)計試驗并得到相應試驗結(jié)果如下表所示。檢測指標總氮總磷氟化物地熱廢水培育基23.24.324.56培育轉(zhuǎn)基因產(chǎn)油微藻11d后1.90.450.84該試驗不能說明產(chǎn)油微藻顯著提高了去污實力,請進一步完善試驗設(shè)計。

。7.探討發(fā)覺,新型冠狀病毒外殼中的S蛋白具有很強的抗原性,可利用其制備單克隆抗體,制備流程如下圖所示,相關(guān)限制酶及其識別序列如下表所示。請分析回答下列問題。限制酶識別序列和切割位點EcoRⅠG↓AATTCBamHⅠG↓GATCCBglⅡA↓GATCTSalⅠG↓TCGAC(1)人體內(nèi)分泌抗體的細胞可來自細胞的增殖分化。

(2)依據(jù)病毒的結(jié)構(gòu),圖中①過程常用酶處理,完成②過程須要的酶是。

(3)檢測④過程是否勝利的方法是,⑥過程常用的方法是。

(4)利用PCR技術(shù)擴增無限增殖調(diào)控基因時,科研人員設(shè)計了如下一對引物(部分序列):和,其中下劃線部分序列的設(shè)計依據(jù)是,方框部分序列的設(shè)計目的是

。(5)抗體可變區(qū)氨基酸的組成和排列依次可隨抗體結(jié)合抗原的特異性不同而有較大的變異,由于可變區(qū)中氨基酸的種類以及排列依次千變?nèi)f化,故可形成很多種具有不同結(jié)合抗原特異性的抗體。為克服鼠源單克隆抗體輸入人體后產(chǎn)生的免疫排斥反應,科研人員通過人工改造鼠源單克隆抗體獲得了嵌合抗體。分析下圖,你認為最符合臨床要求的嵌合抗體是A~D中的。嵌合抗體的研制屬于這一技術(shù)范疇。

8.番茄果實后熟問題影響番茄的生產(chǎn)、加工和運輸。ACC合成酶是番茄細胞合成乙烯的關(guān)鍵酶,科學家利用反義基因技術(shù)培育出了耐儲存、利于長途運輸?shù)姆研缕贩N,詳細做法是接受農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將攜帶有反義ACC合成酶基因的重組質(zhì)粒M導入番茄栽培品種中,經(jīng)過卡那霉素篩選后,獲得番茄新品種。反義基因是指人工合成出的一段與某種基因堿基序列相同的DNA,經(jīng)過人為操作使之在轉(zhuǎn)錄生成mRNA時,模板鏈與原基因不同?；卮鹣铝袉栴}。(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用的植物種類是。重組質(zhì)粒M中的抗性基因是。

(2)有同學提出若要提取番茄中限制ACC合成酶的基因,只能利用成熟的番茄組織。你認為他的說法是否有道理?。作出推斷的依據(jù)是。

(3)ACC合成酶基因在番茄細胞中表達的過程發(fā)生在細胞內(nèi)的中。反義ACC合成酶基因轉(zhuǎn)錄啟動后,檢測發(fā)覺番茄果實中乙烯含量顯著降低,推想其機理最可能是

。

大題分析與表達練7基因工程類大題突破1.答案(1)感染性抗原結(jié)構(gòu)(2)逆轉(zhuǎn)錄已知S蛋白基因的核苷酸序列(3)具有一個至多個限制酶切割位點、能自我復制(或具有標記基因)能夠持續(xù)表達抗原,免疫應答許久(4)腺病毒能夠?qū)蛋白基因轉(zhuǎn)入受體細胞中,并在受體細胞中表達出S蛋白,作為抗原引起人體的免疫應答解析(1)由題干可知,滅活疫苗是用各種理化方法滅活病原微生物及其代謝物,使其漸漸丟失感染性。作為疫苗,要保留有抗原性,以激發(fā)體內(nèi)的特異性免疫,所以并不破壞該病毒的抗原結(jié)構(gòu)。(2)遺傳信息從RNA傳遞到DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄,須要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。PCR技術(shù)的前提條件是要有一段已知目的基因(S蛋白基因)的核苷酸序列,以便依據(jù)這一序列設(shè)計出特異性的引物。(3)基因工程中載體應具備的條件有能自我復制,有一個至多個限制酶切割位點,具有標記基因,能在受體細胞中穩(wěn)定存在,不影響受體細胞的生命活動等。與重組蛋白疫苗相比,腺病毒載體疫苗的優(yōu)點體現(xiàn)在抗原基因在宿主細胞內(nèi)能持續(xù)表達出抗原(即S蛋白),腺病毒載體疫苗一次接種即可獲得長期免疫力,免疫應答更許久。(4)腺病毒載體疫苗注入人體后,其發(fā)揮作用的機理是重組腺病毒能夠?qū)蛋白基因轉(zhuǎn)入受體細胞中,并在受體細胞中通過轉(zhuǎn)錄、翻譯過程表達出S蛋白,作為抗原引起人體的免疫應答。2.答案(1)EcoRⅠ和BamHⅠ(2)與RNA聚合酶識別并結(jié)合終止子、目的基因、標記基因(復制原點)(3)(適量的)青霉素既能大量增殖,又能產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體(抗甲型肝炎病毒抗體)(4)接受蛋白質(zhì)工程技術(shù)對小鼠抗甲型肝炎病毒抗體上B區(qū)進行改造,或替換成人體相應抗體的B區(qū),進而降低人體對該抗體的免疫排斥。解析(1)題圖中EcoRⅤ會破壞目的基因,故不能用于切割目的基因,目的基因和載體共同含有的限制酶還有EcoRⅠ和BamHⅠ,為了保證目的基因與載體的正確連接,應當選擇EcoRⅠ和BamHⅠ切割目的基因和載體。(2)目的基因的啟動子可以與RNA聚合酶識別并結(jié)合,驅(qū)動目的基因的轉(zhuǎn)錄。重組質(zhì)粒應當包含目的基因、啟動子、終止子、標記基因等。(3)重組質(zhì)粒中含有青霉素抗性基因,故可以在過程③的培育液中添加青霉素,來篩選導入目的基因的骨髓瘤細胞。過程③所獲得的細胞是含有目的基因的骨髓瘤細胞,既能大量增殖,又能產(chǎn)生足夠數(shù)量的抗甲型肝炎病毒抗體。(4)由于B區(qū)是引起人體免疫反應的區(qū)域,若要避開小鼠抗甲型肝炎病毒抗體被人體免疫系統(tǒng)清除,可以接受蛋白質(zhì)工程技術(shù)對小鼠抗甲型肝炎病毒抗體上B區(qū)進行改造,或替換成人體相應抗體的B區(qū),進而降低人體對該抗體的免疫排斥。3.答案(1)腐殖土中富含纖維素不須要(2)AGATCTGGTAACC(3)抗生素N2、3(4)A菌B菌分解纖維素的實力最強解析(1)在自然條件下篩選目的菌,應在富含該菌種的環(huán)境中找尋,因腐殖土中富含纖維素,故欲從土壤中分別獲得能分解纖維素的細菌,應選擇樹林中多年落葉形成的腐殖土;為避開目的菌被殺死,采集到的樣品加無菌水稀釋后不須要進行滅菌處理。(2)為保證目的基因能正常表達,目的基因應插入啟動子和終止子之間,且應至少保留一個標記基因,故應選擇BglⅡ和BstEⅡ進行酶切,故擴增CBHⅡ基因時需在兩種引物上分別添加AGATCT序列和GGTAACC序列。(3)由于用BglⅡ和BstEⅡ進行酶切后,抗生素M抗性基因被破壞,故為了鑒定重組質(zhì)粒是否構(gòu)建勝利,將重組質(zhì)粒導入A菌,并將其接種在含抗生素N的培育基中培育。由題圖可知,用BglⅡ和BstEⅡ進行酶切后,該環(huán)狀DNA應得到兩種長度的片段,而圖2中的2和3酶切片段有兩個,符合題意,故據(jù)此推想,菌落2和3中勝利導入了重組質(zhì)粒。(4)本試驗的目的為檢測B菌的纖維素分解實力,則試驗的自變量為菌種類型,因變量為纖維素的分解實力,可用纖維素的剩余量作為檢測指標,試驗設(shè)計應遵循比照原則與單一變量原則,故將含有質(zhì)量分數(shù)為20%的纖維素的培育基分為3組(無關(guān)變量一樣),一組接種B菌,一組不作處理,一組接種A菌;由題圖3可知,比照組1的纖維素含量最高,B菌的纖維素含量最低,說明B菌分解纖維素的實力最強。4.答案(1)DNA基因表達載體的構(gòu)建(2)感染菊花細胞,并將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移至受體細胞染色體DNA降低害蟲種群中抗性基因頻率的增長速率(3)放射性同位素(或熒光分子)標記的抗蟲基因5解析(1)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子,其化學本質(zhì)是DNA,基因工程的核心是基因表達載體的構(gòu)建。(2)依據(jù)農(nóng)桿菌能夠感染菊花細胞,且農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒中的T-DNA可以轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上的特點,通常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細胞。生產(chǎn)上常將轉(zhuǎn)基因作物與非轉(zhuǎn)基因作物混合種植,其目的是降低害蟲種群中抗性基因頻率的增長速率。(3)用放射性同位素標記的抗蟲基因作為探針,用PCR技術(shù)擴增目的基因需依據(jù)基因兩端的部分堿基序列設(shè)計特異性引物,假設(shè)目的基因擴增了n次,則須要引物的對數(shù)為2n-1,已知其中一種引物共用了31個,則2n-1=31,n=5。5.答案(1)鑒別受體細胞中是否含有Cas9基因和sgRNA基因,從而將含Cas9基因和sgRNA基因的細胞篩選出來終止子(2)限制顯微注射法(3)PCR細胞停止分裂,細胞形態(tài)發(fā)生變更,復原(出現(xiàn))接觸抑制現(xiàn)象(4)ABC(5)可將目的基因定點插入所需位點,而不是隨機插入解析(1)新霉素抗性基因作為標記基因,其作用是便于鑒別受體細胞中是否含有Cas9基因和sgRNA基因,從而將含Cas9基因和sgRNA基因的細胞篩選出來?；虮磉_載體含有復制原點、啟動子、終止子、目的基因、標記基因,圖甲基因表達載體中還應添加終止子。(2)Cas9蛋白能識別特定核苷酸序列并在特定位點剪切特定的堿基序列,使磷酸二酯鍵斷裂,由此可見,Cas9蛋白在功能上屬于限制性內(nèi)切核酸酶(限制酶)。常常用顯微注射技術(shù)將重組質(zhì)粒導入動物細胞,因此將Cas9-sgRNA質(zhì)粒和供體質(zhì)粒導入胰腺癌細胞的方法是顯微注射法。(3)檢測目的基因是否導入受體細胞,可接受PCR等技術(shù)。在相宜的條件下進行體外培育,癌細胞能夠無限增殖。若抑癌基因ΔNp63α定點插入小鼠胰腺癌細胞中,被ΔNp63α基因勝利轉(zhuǎn)化的胰腺癌細胞體外培育時,細胞停止分裂,細胞形態(tài)發(fā)生變更,復原(出現(xiàn))接觸抑制現(xiàn)象。(4)題述基因編輯技術(shù)中,sgRNA是依據(jù)靶基因設(shè)計的引導RNA,能精確引導Cas9切割與sgRNA配對的靶基因DNA序列,堿基序列已知,A項符合題意。由于同源臂與靶基因的DNA正好配對,能將表達載體精確地帶到靶基因的位置,所以堿基序列已知,B、C兩項符合題意。因為基因中啟動子的堿基序列不能被轉(zhuǎn)錄,所以由基因表達產(chǎn)物無法推知啟動子堿基序列,D項不符合題意。(5)與傳統(tǒng)的基因工程相比,運用基因編輯技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因生物的顯著優(yōu)點是可將目的基因定點插入所需位點,避開了因目的基因隨機插入受體細胞DNA引起的生物平安性問題。6.答案(1)逆轉(zhuǎn)錄提高DGAT1基因的變性概率DGAT1基因兩端的核苷酸(或堿基)序列(2)高溫會破壞氨芐青霉素的結(jié)構(gòu)而導致其失效(3)保證DGAT1基因能在產(chǎn)油微藻細胞中轉(zhuǎn)錄DGAT1基因及其轉(zhuǎn)錄出的mRNADGAT1抗體(4)添加用地熱廢水培育四尾柵藻的比照組,11d后檢測總氮、總磷和氟化物的含量解析(1)以RNA為模板產(chǎn)生cDNA的過程是逆轉(zhuǎn)錄;在PCR擴增之前,須要對DGAT1基因進行一次預變性的目的是破壞其中可能存在的較難破壞的二級結(jié)構(gòu),提高DGAT1基因的變性概率;引物是與模板鏈互補的一段序列,在擴增DGAT1基因時,須要依據(jù)DGAT1基因兩端的核苷酸(或堿基)序列設(shè)計特異性引物序列。(2)氨芐青霉素不耐高溫,高壓滅菌會破壞氨芐青霉素的結(jié)構(gòu)而導致其失效。(3)啟動子與RNA聚合酶結(jié)合驅(qū)動轉(zhuǎn)錄發(fā)生,終止子可使轉(zhuǎn)錄在所須要的地方停下來,所以將DGAT1基因插入pBI121空載體的啟動子與終止子之間的目的是保證DGAT1基因能在產(chǎn)油微藻細胞中轉(zhuǎn)錄。DGAT1基因探針能與DGAT1基因及其轉(zhuǎn)錄出的mRNA形成雜交帶,所以可以檢測到DGAT1基因及其轉(zhuǎn)錄出的mRNA。檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)可用抗原—抗體雜交技術(shù),須要加入DGAT1抗體進行檢測。(4)試驗缺少比照組,不能確定受體四尾柵藻本身有無去污實力,所以須要增加一組試驗,即添加用地熱廢水培育四尾柵藻的比照組,11d后檢測總氮、總磷和氟化物的含量,假如11d后測得的總氮、總磷和氟化物的含量比培育轉(zhuǎn)基因產(chǎn)油微藻11d后的數(shù)據(jù)高,說明轉(zhuǎn)基因產(chǎn)油微藻有去污實力。7.答案(1)B細胞和記憶B(2)蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶(3)抗原—抗體雜交顯微注射法(4)介導序列兩端的