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1、模块六专题十六1(2019江西省宜春市高三期末)基因工程已经成为生物科学的核心技术，在农牧业、医药卫生等领域中有着广泛的应用。请回答下列问题：(1)在基因工程操作过程中，E.coliDNA连接酶的作用是连接具有互补黏性末端的DNA分子_(基本)骨架_的缺口，即催化形成的化学键是_磷酸二酯键_。(2)应用基因工程技术获得抗虫棉的过程：目的基因受体细胞转基因抗虫棉，为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入表达载体的_启动子、终止子_之间。抗虫基因的遗传特性能在抗虫棉株体内维持和表达的关键是_目的基因插入到了棉株细胞的染色体DNA上_。通过此过程产生的抗虫棉还需要在_个体_水平上检
2、验抗虫效果。为了防止抗虫棉的抗虫基因，通过花粉转移到自然界中其他植物中，科学家设法将抗虫基因整合到受体细胞的_叶绿体基因组(DNA)_中，其原因是_受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞_。(3)干扰素是抗病毒的特效药，由于干扰素在体外保存困难，可利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是：从预期的蛋白质功能出发_设计预期的蛋白质结构_推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。解析(1)在基因工程操作过程中，黏性末端之间的碱基可通过氢键连接形成碱基对，但具有互补黏性末端的DNA分子骨架的缺口需要用E.coliDNA连接酶连接，即催化形成磷酸二酯键。(2)启动子和终止子可调控基因的转录
3、，为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入表达载体的启动子和终止子之间。将目的基因插入到了棉株细胞的染色体DNA上，是使抗虫基因的遗传特性在抗虫棉株体内维持和表达的关键。通过此过程产生的抗虫棉还需要在个体水平上检验抗虫效果，即将棉铃虫接种于抗虫棉上，看是否具有抗虫效果。由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，故为了防止抗虫棉的抗虫基因通过花粉转移到自然界中其他植物中，科学家常将抗虫基因整合到受体细胞的叶绿体基因组(DNA)中。(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质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(基因)。2(2019福建省莆田市生
4、物二模试卷)草莓原产南美，被我国各地广为栽培，其营养价值高，且有多种保健功效，却易受病毒感染。科学家常采用两种方法培育草莓新品种：其一，将草莓轻型黄边病毒的外壳蛋白基因(SMYELVCP)导入草莓基因组中培育转基因抗病毒草莓；其二，培育草莓脱毒苗。回答下列问题：(1)在培育转基因抗病毒草莓过程中，为保证SMYELVCP的正常表达，基因表达载体上SMYELVCP的首端应含有_启动子_，能被受体细胞的_RNA聚合酶_所识别，以便催化转录过程。(2)将目的基因导入草莓植株的细胞常采用农杆菌转化法。需先用_Ca2溶液(CaCl2溶液)_处理农杆菌，使细胞处于一种_能吸收周围环境中DNA分子_的生理状态
5、，这种细胞称为感受态细胞。(3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性，往往需要进行个体生物学水平鉴定，其实验思路是_对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验，观察并比较两者植株抗病毒的情况_。(4)若要培育草莓脱毒苗，通常采取植株_茎尖(或根尖)_(部位)进行组织培养，原因是_茎尖(或根尖)的病毒极少，甚至无病毒_。(5)我国西北一些地区曾大量种植草莓，后却被硬性规定种植属于乔木的杨树，但由于降雨量少，致使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，结果防护林成了残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了生态工程的_协调与平衡_原理。解析(1)为保证SMYELVCP的
6、正常表达，基因表达载体上SMYELVCP的首端应含有启动子，是RNA聚合酶的结合位点，启动转录过程。(2)将目的基因导入草莓植株的细胞常采用农杆菌转化法。需先用Ca2溶液处理农杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。(3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性，往往需要进行个体生物学水平鉴定，其实验思路是对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验，观察并比较两者植株抗病毒的情况对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验，观察并比较两者植株抗病毒的情况。(4)若要培育草莓脱毒苗，通常采取植株茎尖进行组织培养，原因是茎
7、尖(或根尖)的病毒极少，甚至无病毒。(5)我国西北一些地区曾大量种植草莓，后却被硬性规定种植属于乔木的杨树，但由于降雨量少，致使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状，结果防护林成了残败的“灰色长城”，其失败的原因主要是违背了生态工程的协调与平衡原理。3(2019河北省唐山市生物二模)已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的P蛋白为主要抗原。根据图1回答问题：(1)过程指的是_逆转录_。从过程到提取分离出P基因的具体操作中，源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是：_所有生物的DNA分子结构相似_；相同的基因在不同的生物体内，都能成功表达出相同的产物，其原因是：_所有生物共用一套
8、遗传密码_。(2)过程构建重组DNA分子过程中最常用的载体是_质粒_。若限制酶的识别序列是CCTAGG，它能在A和G之间切断DNA，图2表示用该酶处理P基因后产生的片段。若P基因某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG，用该酶处理后将产生_5_个片段。(3)除了B淋巴细胞外，图中能特异性识别抗原的细胞还有_，细胞识别的物质基础是_糖蛋白_。(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图2中基因工程生产的_P蛋白_制成疫苗，该疫苗注射到人体内后，首先由_巨噬细胞_进行处理和呈递，最终激活B淋巴细胞。(5)雌性老鼠体内存在的场所有_ABC_。(多选)A血清B乳汁C组织液D肝细胞内解析(1)RNAD
9、NA的过程为逆转录，源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是所有生物的DNA分子结构相似。相同的基因在不同的生物体内，都能成功表达出相同的产物，其原因是所有生物共用一套遗传密码。(2)构建重组DNA分子过程中最常用的载体是质粒。因为图中给出是4个片段，所以该基因上应该有3个CCTAGG序列。如果根据某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG的条件，该基因上就有4个CCTAGG序列了，然后通过酶切，就会得出5个片段。(3)B淋巴细胞和记忆细胞都能特异性识别抗原。糖蛋白具有识别、信息交流等功能。(4)免疫预防是将减毒或无毒的疫苗或菌苗注射到体内，从而使该个体产生相应的记忆细胞和抗体。对健康人进行该
10、传染病免疫预防时，可选用图2中基因工程生产的P蛋白制成疫苗注射到人体内。该疫苗注射到人体内后，首先由巨噬细胞进行处理和呈递，最终激活B淋巴细胞。(5)为抗体，主要分布在血清，其次是组织液和外分泌液。乳汁就属于外分泌液。4(2019福建省宁德市生物二模)新一代基因编辑CRISPR/Cass技术的实质是用特殊的引导序列(sgRNA)将Cas9酶“基因剪刀”精准定位到所需切割的基因上，然后进行编辑。科研人员设想利用新一代基因编辑技术来预防艾滋病。回答下列问题：(1)动物细胞中没有编码Cas9酶的基因，可通过构建_基因表达载体_，用_显微注射_法将其导入受体细胞，最终表达出Cas9酶。(2)CCR5蛋
11、白是HIV病毒入侵机体细胞的主要辅助受体之一，HIV通过识别膜通道蛋白CCR5侵入宿主细胞。为有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞，科研人员将sgRNA序列导入骨髓_造血干_细胞中，以构建sgRNACas9酶复合体。Cas9酶可以催化_磷酸二酯_键断裂，以实现对DNA序列的定向切割。设计sgRNA序列需要根据_CCR5_的核苷酸序列，原因是_sgRNA序列需要与CCR5基因上部分碱基互补配对，从而精准定位到CCR5基因进行编辑_。(3)为检测T淋巴细胞的CCR5基因是否成功被编辑，采用_DNA分子杂交_技术检测是否含有CCR5基因，还需要对_CCR5_蛋白进行检测。解析(1)动物细胞中没有
12、编码Cas9酶的基因，可通过构建基因表达载体，用显微注射法将其导入受体细胞，最终表达出Cas9酶。(2)为有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞，科研人员将sgRNA序列导入骨髓造血干细胞中，以构建sgRNACas9酶复合体。Cas9酶可以催化磷酸二酯键断裂，以实现对DNA序列的定向切割。HIV能通过识别膜通道蛋白CCR5侵入宿主细胞，为预防艾滋病，根据题意，可利用Cas9酶对CCR5基因进行编辑，因此sgRNA序列需要与CCR5基因上部分碱基互补配对，从而精准定位到CCR5基因进行编辑，故设计sgRNA序列时需要根据CCR5基因的核苷酸序列。(3)可采用DNA分子杂交技术检测是否含有CCR
13、5基因，为了检测基因编辑是否成功，还需要对CCR5蛋白进行检测。5(2019山东省临沂市生物二模)鸡干扰素是一种具有高效和广谱抗病毒作用的细胞因子，广泛用于动物领域的抗病毒治疗。科研人员将鸡干扰素基因作为目的基因，构建基因表达载体，通过农杆菌介导法导入烟草，以获得抗病毒烟草。回答问题：(1)目的基因合成后可在Taq酶的作用下通过PCR技术大量扩增，该技术的原理是_DNA的热变性(或DNA双链复制)_。利用PCR技术扩增干扰素基因时，需要加入两种引物，原因是_DNA两条链反向平行，DNA聚合酶只能从3端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时扩增_。(2)基因表达载体中应有RNA聚合酶识
14、别和结合的部位，该部位称为_启动子_。将基因表达载体导入农杆菌常用的方法是_感受态细胞法(或Ca2转化法)_。(3)该实验中，将农杆菌转入烟草细胞的原生质体，原生质体再生出细胞壁。请从理论角度提出实验室检测原生质体是否再生出细胞壁的一种方法：_将细胞置于高渗溶液中，用显微镜观察细胞是否发生质壁分离(或将细胞置于清水中，用显微镜观察细胞是否胀破)_。(4)科研人员提取烟草愈伤组织细胞的RNA后，先通过_逆转录_获得DNA，再进行PCR扩增。若最终未能检测出干扰素基因，可能原因是_鸡干扰素基因未能导入烟草愈伤组织细胞(或导入烟草愈伤组织细胞的鸡干扰素基因未能转录)_；若转基因烟草植株对病毒的侵染表
15、现出一定的抗性，但抗性较低，可能原因是_转基因烟草体内干扰素的合成量较低(或合成的干扰素生物活性低)_。解析(1)PCR技术的原理是DNA双链的复制，利用PCR技术扩增干扰素基因时，需要加入两种引物，原因是DNA两条链反向平行，DNA聚合酶只能从3端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时扩增。(2)基因表达载体中应有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为启动子，启动基因的转录，将基因表达载体导入农杆菌常用的方法是感受态细胞法。(3)将农杆菌转入烟草细胞的原生质体，原生质体再生出细胞壁。实验室检测原生质体是否再生出细胞壁的方法是将细胞置于高渗溶液中，用显微镜观察细胞是否发生质壁分离。
16、(4)科研人员提取烟草愈伤组织细胞的RNA后，先通过逆转录获得DNA，再进行PCR扩增。若最终未能检测出干扰素基因，可能原因是鸡干扰素基因未能导入烟草愈伤组织细胞；若转基因烟草植株对病毒的侵染表现出一定的抗性，但抗性较低，可能原因是转基因烟草体内干扰素的合成量较低。6(2019山东省泰安市生物模拟)埃博拉病毒(EBO)呈纤维状，EBO衣壳外有包膜，包膜上有5种蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。请回答下列问题：(1)要获得编码GP蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原体的RNA，并利用RNA经_逆转录_合成DNA，构建cDNA文库。cDNA文库中的基因
17、_可以_(选填“可以”“不可以”“部分”)进行物种间的基因交流。(2)为了从牛分泌的乳汁中提取GP蛋白，需将GP蛋白基因通过_显微注射法_(方法)导入牛受精卵中。在基因导入牛受体细胞前，基因的首段必须含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特异性表达的_(乳腺蛋白基因的)启动子_，驱动转录过程。转基因牛是否培育成功，可以通过_抗原抗体杂交_技术从分子水平上进行检测。(3)以GP蛋白作为疫苗比利用毒性减弱的埃博拉病毒作疫苗更安全，其原因是_GP蛋白自身没有感染能力，但保留了抗原特性_。(4)科研人员利用经EBO免疫后小鼠的_B淋巴细胞_与小鼠的骨髓瘤细胞进行融合以形成杂交瘤细胞，培养后可以获得纯净的单一品种
18、抗体，其特点是_特异性强、灵敏度高、并可能大量制备_，可以用此抗体与药物制成“生物导弹”抗击EBO。解析(1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化；cDNA文库中的基因可以进行物种间的基因交流。(2)将目的基因导入动物受体细胞一般采用显微注射法。为了从牛分泌的乳汁中生产GP蛋白，在基因导入牛受体细胞前，基因的首段必须含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特异性表达的(乳腺蛋白基因的)启动子，才能驱动转录过程。(3)以GP蛋白作为疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保留有抗原性。(4)科研人员利用经EBO免疫后小鼠的B淋巴(效应B或浆)细胞与鼠的骨髓瘤
19、细胞进行杂交，筛选后进一步培养的是杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能产生单一抗体，又能在体外快速增殖。可以用杂交瘤细胞产生的抗体与药物制成“生物导弹”，抗击埃博拉病毒。7(2019湖北省武汉市高考生物试卷)克隆猴是我国科学家用体细胞克隆出的世界首例灵长类动物，其步骤如下：(1)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的B猴体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证_无菌、无毒、适宜的气体环境_(答出3点)。核移植前还需对A猴卵母细胞进行去核操作，其目的是_保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体_。(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过_早期胚胎培养_和胚胎移植，才能得到克隆猴
20、。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行_同期发情_处理。(3)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主要是_卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质_。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路_从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中_。解析(1)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的B猴体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证无菌、无毒、适宜的气体环境。核移植前还需对A猴卵母细胞进行去核操作，其目的是保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体。(2)经核移植得到重
21、组细胞后，一般还需经过早期胚胎培养和胚胎移植，才能得到克隆猴。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行同期发情处理。(3)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主要是卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质；根据这一启示，恢复体细胞分裂分化能力的新思路：从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中。8(2019福建省南平市生物二模)WWP2基因在肿瘤细胞中高度表达，WWP2蛋白参与肿瘤细胞的生长、存活和转移等。为获得较多WWP2蛋白，利用基因工程技术设计引物，其中正向引物5含有EcoRI酶切位点，反向引物5含有
22、XhoI酶切位点。将WWP2基因与相应载体构建重组质粒导入人胚肾细胞。回答下列问题：(1)利用上述的引物，以肺癌细胞的cDNA为模板，通过_PCR技术_扩增_WWP2基因_的编码序列，获得需要的目的基因片段。(2)把获得的目的基因片段和相应载体，都用_EcoRI酶和XhoI酶_进行酶切，分别在5端与3端形成_不同的黏性末端_，避免自身环化。然后利用_DNA连接酶_将目的基因片段和相应载体连接，得到重组质粒。(3)先将重组质粒导入经_Ca2_处理过的大肠杆菌细胞，培养后从中分离得到较多的重组质粒。(4)培养人胚肾细胞时，先用_胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理_使人胚肾细胞分散成单个细胞，用含有_动物血清
23、(血浆)_的合成培养液培养，并将培养瓶置于体积分数为5%的_CO2_与空气混合气体的培养箱中培养。(5)将重组质粒导入人胚肾细胞中，48小时后提取蛋白质并检测到WWP2蛋白，说明_(重组质粒中的)目的基因(或WWP2基因)在人胚肾细胞中能够正常表达_。(6)致癌因子会损伤肺泡细胞中的_DNA分子_，使原癌基因和抑癌基因发生突变。研究WWP2蛋白的表达，为肺癌治疗新靶点奠定了基础。解析(1)获取目的基因可以采用PCR扩增技术，PCR扩增过程中需要引物与模板结合，因此以肺癌细胞的cDNA为模板与题干中的因为结合，然后扩增WWP2基因，获得需要的目的基因片段。(2)根据题意，目的基因的两端分别有Ec
24、oRI酶切位点和XhoI酶切位点，故同时用EcoRI酶和XhoI酶对目的基因片段和相应载体进行酶切，分别在5端与3端形成不同的黏性末端，可以避免自身环化。然后利用DNA连接酶将目的基因片段和相应载体连接，得到重组质粒。(3)大肠杆菌细胞需要用一定浓度的Ca2溶液处理，使之处于感受态易于吸收重组质粒，重组质粒导入大肠杆菌后经过培养进行增殖，以便获得较多的重组质粒。(4)进行人胚肾细胞培养时，先用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶进行处理，使之分散成单个细胞，动物细胞培养过程中一般需要在合成培养基中添加动物血清或血浆，培养过程中需要的气体环境是5%二氧化碳和95%的空气混合培养，二氧化碳的作用是维持培养液的pH值。(5)将重组质粒导入人胚肾细胞中，48小时后提取蛋白质并检测到WWP2蛋白，说明目的基因在人胚肾细胞中得到表达，合成了相应的蛋白质。(6)细胞癌变的原因是由于致癌因子的作用，使得细胞内的DNA分子损伤，导致原癌基因和抑癌基因发生突变引起的。