届新高考 二轮复习 现代生物科技专题 作业.docx
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届新高考二轮复习现代生物科技专题作业
2021届新高考二轮复习现代生物科技专题作业
1.(2020·深圳一模)赖氨酸是人体的必需氨基酸,而玉米等谷类食物中赖氨酸含量却很低。
科学家已成功地利用转基因技术改良玉米,提高其赖氨酸含量。
回答下列问题。
(1)从基因控制性状的两种方式考虑,提高玉米赖氨酸含量的途径有两种:
一是将 编码基因导入玉米并进行正常表达;二是 以提高细胞中游离赖氨酸含量。
(2)要完成这一精确的转基因工程,获取目的基因后还需借助 等工具酶构建基因表达载体,再将表达载体导入受体细胞。
受体细胞可用已分化的玉米体细胞,原因是__________________________
_____________________________________________________。
(3)研究发现,玉米中赖氨酸含量低的原因是赖氨酸合成过程中的关键酶(甲)受细胞内赖氨酸的浓度影响。
推测,高浓度赖氨酸 甲的活性,这属于 调节机制。
为降低甲对赖氨酸的敏感性,可将甲的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,这属于 工程范畴。
解析:
(1)基因控制性状通常有两条途径,一条控制蛋白质的合成,一条控制酶的合成。
因此,从基因控制性状的两种方式考虑,提高玉米赖氨酸含量的途径有两种:
一是将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米并进行正常表达;二是提高赖氨酸合成酶活性(或降低赖氨酸分解酶活性)以提高细胞中游离赖氨酸含量。
(2)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶等工具酶是构建基因表达载体常用的酶。
已分化的植物体细胞具有全能性,可通过植物组织培养技术获得转基因植株(植物细胞具有全能性),故受体细胞可用已分化的玉米体细胞。
(3)赖氨酸合成过程中的关键酶(甲)受细胞内赖氨酸浓度影响,可能导致赖氨酸含量低。
高浓度赖氨酸抑制甲的活性,使得赖氨酸的含量下降,这属于负反馈(反馈)调节机制。
为降低甲对赖氨酸的敏感性,可将甲的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,这属于蛋白质工程范畴。
答案:
(1)富含赖氨酸的蛋白质 提高赖氨酸合成酶活性(或降低赖氨酸分解酶活性)
(2)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶 已分化的植物体细胞具有全能性,可通过植物组织培养技术获得转基因植株(植物细胞具有全能性) (3)抑制 负反馈(反馈) 蛋白质
2.(2020·大连试题)马拉硫磷是一种接触杀虫剂,为保护环境,可利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂降解马拉硫磷残留,流程如下图所示。
请回答有关问题:
(1)提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是 。
过程①中以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是_________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)过程②中,需要使用PCR仪扩增出CarE基因,其前提是 。
进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中 (填序号)的设定与引物有关, (填序号)的设定与扩增片段的长度有关。
①变性温度 ②复性温度 ③延伸温度 ④变性时间 ⑤复性时间 ⑥延伸时间
(3)与一般的质粒载体相比,重组表达载体需要具有 、 等调控组件。
(4)在过程③中,常用Ca2+处理大肠杆菌,其目的是_______
_____________________________________________________。
(5)用羧酸酯酶(CarE)抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵时,应从 中分离、纯化羧酸酯酶(CarE)。
解析:
(1)提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是防止RNA被降解。
过程①中以mRNA为材料可以获得cDNA,原理是在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板,按照碱基互补配对原则,可以合成cDNA。
(2)过程②中,需要使用PCR仪扩增出CarE基因,PCR的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列。
进行扩增时,退火温度的设定与引物有关,引物中C、G比例越高,退火温度越高;延伸时间的设定与扩增片段的长度有关,扩增片段越长,复制时间越长;故与引物有关的有②,与扩增片段的长度有关的有⑥。
(3)与一般的质粒载体相比,重组表达载体需要具有启动子、终止子等调控组件。
(4)在过程③中,常用Ca2+处理大肠杆菌,其目的是使其成为感受态细胞,使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子。
(5)用羧酸酯酶(CarE)抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则说明生产的羧酸酯酶位于细胞内,故用该工程菌进行工业发酵时,应从菌体中分离、纯化羧酸酯酶(CarE)。
答案:
(1)防止RNA被降解 在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板(按照碱基互补配对原则)可以合成cDNA
(2)有一段已知目的基因的核苷酸序列 ② ⑥ (3)启动子 终止子 (4)使其成为感受态细胞,使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子 (5)菌体
3.(2020·广州一模)蛛丝蛋白纤维是目前已知的最坚韧的天然纤维之一,又被称为“生物刚”。
为了提高羊毛纤维的拉伸强度,科学家将蜘蛛牵丝蛋白基因整合到转基因细毛羊,并用此细胞作为核供体,结合核移植技术,成功获得了能合成蛛丝蛋白的转基因细毛羊。
回答下列问题。
(1)检测蜘蛛牵丝蛋白基因是否成功导入到羊胎儿成纤维细胞,一般采用的方法是 ,可使用 作为探针对目的基因检测。
(2)将转基因成功的羊胎儿成纤维细胞作为核供体细胞,在对其进行体外培养时,传代一般都控制在10代以内,原因是 。
(3)用细毛羊卵母细胞作为核移植的受体,在核移植之前必须先对卵母细胞进行的操作有_________________________________
_____________________________________________________。
(4)为检测出生小羊是否成功表达牵丝蛋白基因,可采用的方法有 (填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析 ③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交 ⑤对羊毛纤维进行拉伸度测试
(5)为了提高已有重组胚胎的利用率,可采用 技术,但此技术产生同卵多胚的数量是有限的,从后代数量的角度分析,采用羊胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆的优势在于 。
解析:
(1)检测蜘蛛牵丝蛋白基因是否成功导入到羊胎儿成纤维细胞,可采用DNA分子杂交技术检测,其原理是碱基互补配对。
所用探针为放射性同位素标记(或荧光标记)的蜘蛛牵丝蛋白基因对目的基因进行分子水平上的检测。
(2)供体细胞采用的是羊胎儿成纤维细胞,而不是成年个体成纤维细胞的原因是胎儿成纤维细胞分裂次数少。
用于核移植的供体细胞,一般都选用传代10代以内的细胞,原因是该种细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变,能保持正常的二倍体核型。
(3)核移植的受体细胞常选用去核卵母细胞的原因:
卵母细胞大,容易操作;卵母细胞质多,营养丰富;含有促使细胞全能性表达的物质。
核移植的受体应选用处于MⅡ中期的卵母细胞。
在核移植之前,需将卵母细胞培养至减数第二次分裂中期去掉卵母细胞的细胞核,目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。
(4)目的基因是否表达出相应的蛋白质,除了通过检测羊毛纤维的拉伸强度来确定外,还可以通过抗原—抗体杂交技术反应来判断,故选④⑤。
(5)为了提高重组胚胎的利用率,可采用胚胎分割移植技术。
用于分割的胚胎应是桑椹胚或囊胚阶段的胚胎。
采用胎儿成纤维进行转基因体细胞克隆,属于无性生殖,因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养,从数量上看可以获得大量遗传物质相同的后代。
答案:
(1)DNA分子杂交 放射性同位素标记(或荧光标记)的蛛丝蛋白基因
(2)10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型 (3)培养至减数第二次分裂中期,去核 (4)④⑤ (5)胚胎分割 可以获得大量遗传物质相同的后代
4.(2020·南昌模拟)据报道,英国议会下院投票通过一项历史性法案,允许以医学手段培育“三亲婴儿”。
“三亲婴儿”的培育过程可选用如下技术路线。
请回答下列问题:
(1)过程①采用的是细胞工程中的 技术。
图中“三亲婴儿”的染色体来自 和父亲提供的细胞核。
(2)进行过程②时,所用的父亲精子需经过 处理。
过程②中防止多精入卵的屏障有 和 反应。
判断卵子是否受精的重要标志是 。
(3)过程③采用的是胚胎工程中的 技术,该过程所用培养液的成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及 等物质,胚胎一般发育到 阶段可向受体移植。
(4)若捐献者携带红绿色盲基因,则该基因 (能或不能)遗传给“三亲婴儿”。
解析:
(1)图中据图分析,图中①是核移植过程,“三亲婴儿”的染色体来自母亲和父亲提供的细胞核。
(2)进行过程②体外受精时,所用的精子需经获能处理。
过程②中防止多精入卵的屏障有透明带反应和卵细胞膜反应。
判断卵子受精的重要标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
(3)过程③采用的是早期胚胎培养技术,该过程所用培养液的成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及(动物)血清等物质,胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚阶段可向受体移植。
(4)因为捐献者提供的是卵细胞的细胞质,若捐献者携带红绿色盲基因,则该基因不能遗传给“三亲婴儿”。
答案:
(1)核移植 母亲
(2)获能 透明带反应 卵细胞膜 在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(早期) (3)胚胎培养 (动物)血清 桑椹胚或囊胚 (4)不能
5.(2020·广东六校联考)现有甲、乙两种双子叶植物,植物甲含有抗旱基因而具有极强的抗旱性,植物乙抗旱性低。
若将该抗旱基因转移至植物乙中,有可能提高后者的抗旱性。
目前,基因工程中使用的限制酶主要从原核生物中分离纯化获得。
含有限制酶的细胞通常还具有相应的甲基化酶,它可以在基因组胞嘧啶5′碳位共价键结合一个甲基基团,对DNA序列进行修饰。
回答下列问题:
(1)为获取抗旱基因,可以先从植物甲中提取该基因mRNA,然后经 过程获得cDNA。
基因工程的核心步骤是 。
(2)使用PCR技术扩增抗旱基因时,可选择图中A、B、C、D四种单链DNA片段中的 作为引物,此过程还需要 酶,但不需要解旋酶,而是利用 使DNA解旋。
(3)原核细胞中的限制酶可切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是① ;② 。
(4)在大田里栽培转基因植物时,要求转基因植物与传统作物之间应该间隔足够远的距离,以免__________________________
_____________________________________________________。
解析:
(1)cDNA文库是通过mRNA经过逆转录过程获得的,故为获取抗旱基因,可以先从植物甲中提取该基因mRNA,然后经逆转录过程获得cDNA。
基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。
(2)PCR技术即是体外合成DNA的技术,在扩增抗旱基因时,图示显示在高温条件下发生变性过程,抗旱基因的两条链解开,然后进入中温复性过程,即引物与两条单链之间形成氢键,通常要两种引物分别与两条单链完成碱基互补配对,由于DNA分子是反向平行的,DNA复制的方向是由5′向3′端延伸,游离的脱氧核苷酸依次连在了3′端的位置,故图中的B、C为该扩增过程的两个引物,此过程需要的DNA聚合酶需要耐高温,因为该过程中的
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