高考二輪復習生物試題（老高考新教材）大題分析與表達練6-基因工程類大題突破

6基因工程類大題突破1.(2023·東北師大附中三模)中國科學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)此回答下列問題。(1)研究人員欲篩選出深海放線菌進行研究,取1g沉積物樣品接種在液體培養(yǎng)基中搖瓶培養(yǎng),稀釋后取菌液通過法接種到高氏一號(加數(shù)滴質量分數(shù)為10%的酚)培養(yǎng)基表面以獲得。培養(yǎng)基中的酚能抑制細菌等雜菌的生長,而放線菌能在該培養(yǎng)基上正常生長,這種培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。

(2)通過PCR技術擴增分離得到的放線菌的16SrRNA基因可進行菌株的種屬鑒定。PCR技術中起關鍵作用的酶是,在PCR反應緩沖液中通常要加入,以激活該酶。

(3)PCR能在放線菌總的DNA中專一性擴增出16SrRNA基因的原因是。PCR的產(chǎn)物一般可通過鑒定。2.(2023·安徽3月模擬)抗原檢測試劑盒操作簡單,可快速檢測出人體是否感染新冠病毒,其原理是將待測樣品滴加在樣品墊上,病毒抗原與膠體金—病毒抗體復合物結合,擴散到檢測線(T)處與抗體1結合形成沉淀,出現(xiàn)紅色檢測線。同時,膠體金—抗體2作為參照,擴散到質控線(C)處與抗體3形成沉淀,出現(xiàn)紅色線,如圖所示。回答下列問題。(1)新冠病毒抗原檢測所依據(jù)的原理是。若檢測結果只有質控線出現(xiàn)紅色,說明。若檢測結束無紅色質控線出現(xiàn),說明檢測結果(填“陽性”“陰性”或“無效”)。

(2)檢測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。制備該抗體的過程中,需將注入小鼠體內進行免疫并分離出B細胞,將B細胞與進行誘導融合,獲得的細胞至少需經(jīng)過兩輪篩選,兩輪篩選的目的分別是。(3)核酸檢測是將病毒核酸進行擴增的檢測方法,仍然是篩查新冠病毒較為可靠的方法。與核酸檢測相比,病毒抗原檢測的靈敏度較差,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胞內提取,產(chǎn)量極低。1993年,我國批準生產(chǎn)由侯云德院士研究和開發(fā)的藥物重組人干擾素α1b,它是我國第一個具有自主知識產(chǎn)權的基因工程藥物,通過轉基因的大腸桿菌來生產(chǎn),產(chǎn)量得到大幅度的提高?；卮鹣铝袉栴}。(1)從人體臍帶血白細胞中提取干擾素基因的mRNA,通過的方法合成目的基因,再通過PCR技術擴增。擴增時,引物與模板鏈的堿基互補配對。

(2)若將重組人干擾素α1b基因直接導入大腸桿菌細胞,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、和標記基因構建成基因表達載體導入大腸桿菌。

(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在水溶液中難以長期保存的難題,在該蛋白質工程中可行的直接操作對象是。

4.(2023·山西適應性調研)制藥產(chǎn)業(yè)是關系國計民生的重要產(chǎn)業(yè),利用基因工程技術構建和選育穩(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)展注入了強勁的動力,如利用大腸桿菌重組表達系統(tǒng)生產(chǎn)HPV疫苗。請回答下列問題。(1)利用基因工程生產(chǎn)HPV疫苗的核心工作是,該過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)的受體細胞,原因是。將重組質粒導入大腸桿菌時,一般先用處理大腸桿菌細胞,目的是。

(3)經(jīng)過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)定和表達出人類所需要的HPV疫苗?有些同學認為還需要進一步檢測,他們的方案如下。方案一:通過PCR技術檢測大腸桿菌的質粒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PCR技術檢測大腸桿菌內是否轉錄出了HPV的衣殼蛋白的mRNA,如果能檢測到,則證明工程菌制備成功。方案三:進行抗原—抗體雜交實驗,檢測HPV的衣殼蛋白基因是否翻譯出HPV的衣殼蛋白,如果能檢測到,則證明工程菌制備成功。但有些同學認為這些方案仍不能說明該工程菌已符合要求并提出了進一步的方案,這些同學的理由和方案是。

(4)在發(fā)酵生產(chǎn)HPV疫苗的過程中培養(yǎng)基和發(fā)酵設備都必須經(jīng)過嚴格的滅菌,原因是

。

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

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。請回答下列問題。(1)步驟①中需要使用的工具酶有。能在最短時間內獲得胰島素的是方案(填羅馬數(shù)字)。

(2)在方案Ⅲ中,對轉基因大腸桿菌進行培養(yǎng)和純化,需用培養(yǎng)基將轉基因大腸桿菌篩選出來。在轉基因大腸桿菌培養(yǎng)前,用(方法)對培養(yǎng)基進行滅菌處理。用發(fā)酵工程對轉基因大腸桿菌進行大規(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,“體細胞中提取”要多一個步驟,這個步驟是。6.(2023·云南三校聯(lián)考)人體中α2a基因表達的干擾素(α2a)具有抗癌和抗病毒的能力?？茖W家們采用基因工程技術將α2a基因導入大腸桿菌進行干擾素生產(chǎn)。如圖甲、乙中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。甲乙請據(jù)圖分析回答下列問題。(1)利用PCR技術將α2a基因擴增n代,共需對引物參與子代DNA分子的合成,該過程中需使用酶。在該酶的作用下,從引物的延伸子鏈。

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

(3)干擾素(α2a)體外保存相當困難,如果將其分子上的一個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)通過工程實現(xiàn)了,該工程的直接操作對象是。

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,食用牛奶后會出現(xiàn)腹瀉等癥狀。為解決這一問題,科學家將LCT基因導入奶牛基因組獲得了轉基因?！翱死埂?其分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低,而其他營養(yǎng)成分不受影響。下圖表示相關操作過程,請回答下列問題。(1)利用PCR技術擴增LCT基因時,2種引物分別與模板鏈的(填“3'端”或“5'端”)結合,開始延伸子鏈。與DNA體內復制相比,該過程所用酶的特點是。

(2)結合題干信息,目的基因“LCT”是指基因。構建基因表達載體時用限制酶同時切割LCT基因和質粒S,依據(jù)是

。

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

。(4)“克拉斯”培育過程中涉及的生物技術有。

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。稀釋后會得到單個細胞繁殖而來的細胞群體,即單菌落。培養(yǎng)基中加入的酚會抑制雜菌的生長,但不會抑制放線菌的生長,從而該培養(yǎng)基能起到選擇作用,是選擇培養(yǎng)基。(2)PCR技術是體外DNA復制,DNA雙鏈打開需要通過高溫解旋,故PCR技術中起關鍵作用的酶是耐高溫的DNA聚合酶,在PCR反應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中專一性擴增出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技術是體外DNA復制,要復制16SrRNA基因,需要合成16SrRNA基因兩端的特定序列即引物,然后沿引物進行復制。因此PCR能在放線菌總的DNA中專一性擴增出16SrRNA基因的原因是引物能與16SrRNA基因特異性結合。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合待測樣品中不含新冠病毒無效(2)新冠病毒的S蛋白小鼠骨髓瘤細胞第一輪是為篩選出雜交瘤細胞,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胞(3)抗原的檢測量是固定的,沒有對病毒進行擴增產(chǎn)生信號放大的過程,若待測樣品的病毒量較少,則很可能檢測不到病毒抗原解析(1)根據(jù)題干可知,抗原檢測是通過病毒抗原和膠體金—病毒抗體復合物結合從而檢測是否感染新冠病毒,其原理即為抗原可與之相對應的抗體特異性結合。若檢測結果只有質控線出現(xiàn)紅色,說明待測樣品中不含新冠病毒,若檢測不到紅色線,說明質控線也沒有紅色線,即沒有膠體金—抗體2與抗體3結合,說明該檢測試劑盒已經(jīng)沒有有效的膠體金—抗體復合物檢測物質,其檢測結果無效。(2)制備單克隆抗體需要將抗原注射到小鼠體內,此時的抗原即為病毒的S蛋白。免疫反應過后取其B細胞與小鼠的骨髓瘤細胞融合,融合之后的細胞需要經(jīng)過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胞。(3)與核酸檢測相比,病毒抗原檢測的靈敏度較差,原因是抗原的檢測量是固定的,沒有對病毒進行擴增產(chǎn)生信號放大的過程,若待測樣品的病毒量較少,則很可能檢測不到病毒抗原。3.答案(1)逆轉錄3'端(2)重組人干擾素α1b基因在大腸桿菌中不能穩(wěn)定存在和復制,也不能表達和發(fā)揮作用(合理即可)啟動子、終止子(復制原點)(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的方法稱為逆轉錄法;DNA分子的兩條鏈是反向平行的,DNA分子合成時從3'末端延伸,則擴增時,引物與模板鏈的3'端堿基互補配對。(2)重組人干擾素α1b基因在大腸桿菌中不能穩(wěn)定存在和復制,也不能表達和發(fā)揮作用,所以若將重組人干擾素α1b基因直接導入大腸桿菌細胞,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、啟動子、終止子(復制原點)和標記基因構建成基因表達載體導入大腸桿菌。(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)在該蛋白質工程中,對天然蛋白質的改造需要通過對基因的操作來實現(xiàn)。4.答案(1)基因表達載體的構建限制酶、DNA連接酶(2)大腸桿菌多為單細胞,繁殖快,遺傳物質相對較少Ca2+使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(使細胞處于感受態(tài))(3)即使已經(jīng)得到了HPV的衣殼蛋白,但可能沒有活性,仍需進行個體生物學水平的鑒定(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用等解析(1)基因工程的核心步驟是基因表達載體的構建,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)大腸桿菌多為單細胞,繁殖快,遺傳物質相對較少,所以大腸桿菌可作為HPV疫苗生產(chǎn)的受體細胞。重組質粒導入大腸桿菌時,一般先用Ca2+處理大腸桿菌細胞,使大腸桿菌處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。(3)方案一可檢驗目的基因是否導入受體細胞,方案二可檢驗DNA分子是否轉錄,方案三可檢驗目的基因是否表達出蛋白質,即使已經(jīng)得到了HPV的衣殼蛋白,但可能沒有活性,仍需進行個體生物學水平的鑒定。(4)發(fā)酵生產(chǎn)HPV疫苗的過程中培養(yǎng)基和發(fā)酵設備都必須經(jīng)過嚴格的滅菌,因為雜菌會與發(fā)酵菌種競爭營養(yǎng)物質,并且會產(chǎn)生代謝廢物影響發(fā)酵產(chǎn)品的質量和產(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)上也有重要的應用價值,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)酵罐內發(fā)酵(3)破碎細胞解析(1)分析題圖可知:①表示基因表達載體的構建,此過程需要使用的工具酶有限制酶和DNA連接酶;能在最短時間內獲得胰島素的是方案Ⅲ,因為大腸桿菌比動植物細胞增殖速度快。(2)在方案Ⅲ中,對轉基因大腸桿菌進行培養(yǎng)和純化,需用選擇培養(yǎng)基將轉基因大腸桿菌篩選出來;在轉基因大腸桿菌培養(yǎng)前,用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基進行滅菌處理。用發(fā)酵工程對轉基因大腸桿菌進行大規(guī)模培養(yǎng),該工程的中心環(huán)節(jié)是發(fā)酵罐內發(fā)酵。(3)與“乳汁中提取”相比,“體細胞中提取”要多的一個步驟是破碎細胞。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)蛋白質基因解析(1)PCR技術將目的基因擴增n代,共需2n1對引物參與;PCR過程中的溫度較高,所以需要耐高溫的DNA聚合酶的參與;在引物與模板鏈配對后,子鏈會從引物的3'端開始延伸。(2)分析圖示,限制酶SmaⅠ會破壞目的基因和標記基因,限制酶EcoRⅠ會使目的基因環(huán)化,所以最好選用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割處理質粒、外源DNA以防止質粒和外源DNA發(fā)生自身環(huán)化;構建基因表達載體時,需用DNA連接酶催化目的基因與質粒連接,形成磷酸二酯鍵。(3)將干擾素分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸,這可通過蛋白質工程實現(xiàn),蛋白質工程是直接對