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1、长句表达(六)生物技术与工程的概念、原理分析与应用1(2021河北，24)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内，进行后续处理(例如，收集植物组织器官异地妥善储存)，可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力，研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物，并检测了相关指标。回答下列问题：(1)进行前期研究时，将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是_。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系，采用不育株系作为实验材料的目的是_。(2)已知YCF1特异定位于转基因植
2、物细胞的液泡膜上。据此分析，转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是_。相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于_(写出两点即可)。答案(1)农杆菌转化法避免目的基因在自然界中的扩散(2)YCF1可通过主动运输将Cd离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度，有利于植株吸水杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便运输、利用解析(1)农杆菌容易侵染双子叶植物，其质粒中的TDNA可转移并插入到受体细胞DNA中，将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是农杆菌转化法，考虑转基因技术的安全性
3、，采用不育株系作为实验材料，可避免目的基因在自然界中的扩散。(2)YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上，可通过主动运输将Cd离子运到液泡中，提高了细胞液的浓度 ，有利于植株吸水，所以转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境。相较于草本植物，杨树具有发达的根系和高大的树冠，更适应污染矿区等不良环境，同时可充分吸收土壤中的Cd，木材也方便运输、利用，作为Cd污染土壤修复植物更具有优势。2(2021湖南，22)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。
4、回答下列问题：(1)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是_。(2)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是_。(3)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的_淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路：_。答案(1)清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养(2)动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难(3)B取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行
5、抗原抗体杂交此类题目围绕某一技术或工程进行考查，全面熟悉其原理是解决问题的基础，尤其是解决基因工程问题时要带着分子生物学思维来分析作答。1(2021广东，21)中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。回答下列问题：基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是_。(答出两点即可)答案盐浓度为60 g/L的条件下，其
6、他杂菌因失水过多而死亡；pH为10的条件下，其他杂菌的酶变性失活，生长繁殖受抑制解析由题干信息分析可知，嗜盐单胞菌H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，因此当培养基盐浓度为60 g/L，pH为10时，菌株H可正常持续发酵60 d以上，在盐浓度为60 g/L的条件下，其他杂菌会因失水过多，导致杂菌无法繁殖甚至死亡；且pH为10时，其他杂菌体内的酶会变性失活，从而使杂菌的生长繁殖受抑制，故该系统不需要灭菌。2(2021福建，21)微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列
7、问题：MT基因在工程菌的表达量如图所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是_。答案尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定解析由于尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定，故即使MT工程菌的MT蛋白相对含量较高，也无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌。3(2020北京，20)研究者以拟南芥根段作为组织培养材料，探讨了激素诱导愈伤组织分化生芽的机制。在愈伤组织生芽过程中，CK通过ARRs(A)基因和WUS(W)基因起作用。为探讨A基因与W基因的关系，将A基因功能缺失突变体(突变体a)和野生型的愈伤组织分别置于
8、CK与生长素比例高的(高CK)培养基中诱导生芽，在此过程中测定W基因的表达量。下图中，野生型的W基因表达量与高CK诱导时间的关系是_。分析图示结果可得出的结论是：在高CK诱导下A基因促进W基因表达。得出结论的依据为：与野生型相比，_。答案随着高CK诱导时间的延长，野生型的W基因表达量显著升高随着高CK诱导时间的延长，突变体的W基因表达量低于野生型解析由图可知，对野生型来说，当高CK诱导时间为0 d时，W基因的相对表达量约为1，当高CK诱导时间为4 d时，W基因的相对表达量约为6，当高CK诱导时间为8 d时，W基因的相对表达量约为16，说明野生型W基因的相对表达量随高CK诱导时间延长而增加，将野
9、生型和突变体a放在高CK培养基中培养，野生型的A基因功能正常，W基因的相对表达量较多，而突变体a的A基因功能缺失，W基因的相对表达量较少，说明在高CK诱导下A基因促进W基因表达。4(2020海南，25)某课题组用生物技术制备转基因小鼠的过程，如图所示。回答下列问题。通常把目的基因转入雄原核而不是雌原核，从两者形态差异上分析，原因是_。答案雄原核较大，更容易容纳外源DNA5(2020江苏，31)产脂肪酶酵母可用于含油废水处理。为筛选产脂肪酶酵母菌株，科研人员开展了相关研究。请回答下列问题：在处理含油废水的同时，可获得单细胞蛋白，实现污染物资源化。为评价A、B两菌株的相关性能，进行了培养研究，结果
10、如图。据图分析，应选择菌株_进行后续相关研究，理由是_。答案B该菌株增殖速度快，单细胞蛋白产量高；降解脂肪能力强，净化效果好6(2019海南，31)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题：天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是_。答案找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基7(2018江苏，32节选)为生产具有特定性能的-淀粉酶，研究人
11、员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656个碱基对)，利用基因工程大量制备-淀粉酶，实验流程见下图。请回答下列问题：为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的_端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_。答案5使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连8(2018全国，37)将马铃薯去皮切块，加水煮沸一定时间，过滤得到马铃薯浸出液。在马铃薯浸出液中加入一定量蔗糖和琼脂，用水定容后灭菌，得到M培养基。回答下列问题：(1)若在M培养基中用淀粉取代蔗糖，接种土壤滤液并培养，平板上长出菌落后可通过加入显色剂筛选出能产淀粉酶的微生物。加入的显色剂是_，该
12、方法能筛选出产淀粉酶微生物的原理是_。(2)甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：甲同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是110、140和149，取平均值133；乙同学涂布了3个平板，统计的菌落数分别是27、169和176，取平均值124。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度低，其原因是_。答案(1)碘液淀粉遇碘液显蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈(2)乙同学的结果中，1个平板的计数结果与另2个相差悬殊，结果的重复性差解析(1)淀粉可以用碘液鉴定产生蓝色，产淀粉酶的菌落周围淀粉被水解，形成透明圈，因此可通过加入显色剂
13、选出能产淀粉酶的微生物。9(2018全国，37)回答下列与酵母菌有关的问题：(1)分离培养酵母菌通常使用_(填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”)培养基，该培养基应采用_灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察到菌落，菌落的含义是_。(2)制作面包时，为使面包松软通常要在面粉中添加一定量的酵母菌，酵母菌引起面包松软的原因是_。答案(1)麦芽汁琼脂高压蒸汽由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体(2)酵母菌分解葡萄糖会产生CO2，CO2使面包松软10(2018海南，30)葡萄酒是葡萄汁经酵母菌发酵而成的，酿制葡萄酒的两个简易装置如图所示。回答下列问题：(1)试管中的X溶液有助于维持甲装置的瓶中气压相对稳定，与乙装置相比，用甲装置酿制葡萄酒的优点是_(答出两点即可)。(2)葡萄汁装入甲装置时，要留有约的空间，这种做法的目的是_(答出两点即可)。答案(1)不需要开盖放气；避免了因开盖引起的杂菌污染(2)为酵母菌大量繁殖提供适量的氧气；防止发酵旺盛时汁液溢出解析(1)酵母菌在发酵的时候产生二氧化碳，装置甲有助于二氧化碳及时排放，同时避免开盖放气带来的杂菌污染问题。(2)酵母菌生长仍需要适量氧气，因此装置甲中需预留部分空间，防止其发酵旺盛时汁液溢出等问题。