2019版高考生物二轮练习：专题10四 现代生物科技专题 专题能力提升练 专题14 教师专用(含解析)

专题能力提升练

专题14　现代生物科技专题

(45分钟　100分)

1.(12分)(2018·江苏高考)为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:

(1)利用PCR技术扩增α-淀粉酶基因前,需先获得细菌的________。 

(2)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__ _____________________________________。 

(3)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____ ______的设定与引物有关,________的设定与扩增片段的长度有关。(填序号) 

①变性温度　　    ②退火温度　    　③延伸温度

④变性时间　　    ⑤退火时间　　     ⑥延伸时间

(4)如图表示筛选获得的工程菌中编码α-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列:

5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU……-3'

图中虚线框内mRNA片段包含______个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有______种。 

(5)获得工程菌表达的α-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如下:

根据上述实验结果,初步判断该α-淀粉酶活性最高的条件为________________ __________________________________________。 

【解析】(1)在提取目的基因时,需获得细菌的全部基因,所以应获得它的基因组DNA。(2)在PCR技术中,在耐高温的DNA聚合酶的作用下,从引物的3'端延伸DNA链,限制性酶切位点相关序列应加在引物的5'端,而且两种引物的5'端加的限制性酶切位点是不同的,这样可以保证通过PCR技术获得的目的基因两端具有限制酶切割的序列,将来切割后形成的黏性末端不同,优点是保证DNA片段能定向插入表达载体,并减少自连和自身环化现象。(3)进行扩增时,退火温度的设定与引物有关,引物中C、G碱基比例越高,退火温度越高;延伸时间的设定与扩增片段的长度有关,因为扩增片段越长,复制的时间越长。(4)图中虚线框内mRNA片段从起始密码子AUG开始计数,相邻的3个碱基为一个密码子,其中应有8个密码子,虚线框后的第一个密码子以U开头,根据其后两个碱基计算得16种,但除去3种终止密码,则最多有13种密码子,因为虚线框后不可能为终止密码。(5)分析可知,酶活力最高的环境条件是pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl。

答案:(1)基因组DNA

(2)5'　使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连

(3)②　⑥　(4)8　13

(5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl

2.(16分)(新题预测)“紫薯”外观艳丽、富含花青素,有清除体内自由基、抗癌防老等保健功效。研究人员通过现代分子技术手段,克隆了控制紫薯的着色基因BL。回答下列问题:

(1)获取基因BL的方法之一是利用PCR技术扩增大量的DNA。此方法使用的DNA聚合酶与生物体内的DNA聚合酶相比,最主要的特点是______________。PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是___________________________

______________________________________________________________。 

(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。如表为根据模板设计的两对引物序列,如图为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度:________________。理由是________________

________________________________________________________________。 

引物对序列表

(3)若想将着色基因导入另一植物中获得红色果实,可将获取的BL基因插入Ti质粒________________上,通过农杆菌的转化作用将目的基因导入植物的体细胞,获得能稳定遗传和表达的转基因植株,依据是__ ______________________

_________________________________________________________________。 

(4)若要检测目的基因是否转录出了mRNA,需从转基因植株中提取mRNA,用____ _____________作探针与mRNA杂交,若________________则表明目的基因转录出了mRNA。 

【解析】(1)PCR技术使用的是热稳定DNA聚合酶(Taq酶),PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是DNA双链复制。

(2)引物对B中G/C含量较高,可采用较高的退火温度。

(3)将获取的目的基因插入Ti质粒T-DNA上,T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上。

(4)若要检测目的基因是否转录出了mRNA,需从转基因植株中提取mRNA,用标记的目的基因作探针与mRNA杂交,若出现杂交带则表明目的基因转录出了mRNA。

答案:(1)耐高温　DNA双链复制　(2)引物对B

引物对B中G/C含量较高,可采用较高的退火温度

(3)T-DNA　T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上

(4)标记的目的基因　出现杂交带

【知识总结】目的基因的检测与鉴定

(1)检测目的基因是否导入受体细胞:DNA分子杂交技术。

(2)检测目的基因是否转录出mRNA:分子杂交技术。

(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质:抗原-抗体杂交技术。

(4)个体生物学水平鉴定:根据表达性状判断。

3.(12分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示:[来源:学&科&网Z&X&X&K]

(1)步骤甲、乙分别是指______________,________________。 

(2)诱导超数排卵所注射的激素是________________,只能作用于____________ ___________。 

(3)受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于________________(填“培养液”或“受精卵”)。 

(4)步骤甲使用的培养液为________________或专用的受精溶液。 

【解题指导】(1)题干关键词:印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物、胚胎工程技术、让家猫代孕而繁育。

(2)根据图中超数排卵和收集精液→步骤甲是体外受精→早期胚胎培养→步骤乙是将早期胚胎移植到同期发情处理的家猫子宫中。[来源:Zxxk.Com]

【解析】本题主要考查体外受精、早期胚胎培养与胚胎移植技术。步骤甲是指受精作用,步骤乙是指胚胎移植;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,只能作用于性腺细胞;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵;受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液,与早期胚胎培养液不同。

答案:(1)受精作用　胚胎移植

(2)促性腺激素　性腺细胞

(3)受精卵　(4)获能溶液

4.(10分)曾经分布于东、中非地区的北部白犀数量已仅存五头,世界上最后一只幸存的雄性北部白犀“苏丹”已经被切除犀角。雌性北部白犀每3年生产一次,每胎仅产1仔。为使这一种群数量恢复,可采用现代生物工程技术提高北部白犀的生育效率。请回答:

(1)精子采集的方法包括假阴道法、手握法和________法,体外受精前对精子进行一定处理,使其______________________。 

(2)卵母细胞采集时,用促性腺激素对供体雌白犀处理后,从________中冲取卵子,此卵子________(填“能”或“不能”)直接与(1)题中处理后的精子在体外受精。 

(3)体外受精后,应将受精卵移入________________液中继续培养。 

(4)为取得同卵双胎或多胎,可以在胚胎发育的____________期用机械方法将胚胎分割。具体操作是用分割针将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的____________________________中。 

(5)胚胎能成功移植到受体子宫中,原因之一是受体子宫对外来胚胎基本上不发生________________反应,为胚胎的存活提供了可能。 

【解析】(1)精子采集方法包括假阴道法、手握法和电刺激法,精子需要获能处理后与卵子受精。

(2)卵母细胞采集时,用促性腺激素处理后,从输卵管中冲取卵子,能直接与(1)题中处理后的精子受精。

(3)体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养。

(4)桑椹胚和囊胚的内细胞团细胞具有全能性,故选取该时期的胚胎进行分割可以得到多个胚胎。具体操作是用分割针将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中。

(5)受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎的存活提供了可能。

答案:(1)电刺激　获能　(2)输卵管　能

(3)发育培养　(4)桑椹胚(或囊胚)　空透明带

(5)免疫排斥

5.(12分)(2018·长沙一模)我国全面放开二孩政策已正式实施。一些高龄产妇希望通过试管婴儿技术圆二胎梦。请回答以下相关问题:

(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少,在取卵前通常需要注射促性腺激素,而不通过服用雌激素来直接促进更多的卵泡发育,原因是_________________。 

(2)在体外受精前,医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从某女士卵巢中吸取卵母细胞;随后将取出的卵母细胞置于与________________相似的环境中,让它进一步发育成熟。受精过程中,精子顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵子的________________,最终进入卵子内完成受精作用。 

(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样,都需要满足_____________________ ________________及营养等条件。 

(4)若做试管婴儿的夫妇中,妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷),丈夫正常,则子女患病情况为________________。若要获得健康的孩子,可通过特殊的设计试管婴儿技术即“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)。“三亲婴儿”的获得过程,除运用胚胎工程的技术手段外,还要特别运用________________技术。 

【解析】(1)在下丘脑、垂体、卵巢分级调节中,当雌激素含量增多,会通过负反馈调节,抑制卵巢的发育。因此需要注射促性腺激素,来促进卵巢的发育。

(2)生物体内卵母细胞发育成熟的场所为输卵管,因此体外获得的卵母细胞也应置于与输卵管相似的环境中,让它进一步发育成熟。顶体酶能够溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路;随后顶体酶能将透明带溶出一条孔道,精子借自身运动穿越透明带。

(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样,需要满足无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、相应的气体环境(O2与CO2)及营养等条件。

(4)受精作用时,受精卵中的线粒体来自母本,而母本患有线粒体疾病,因此子女全患病。去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,属于动物细胞核移植过程。

答案:(1)过量的雌激素会通过负反馈调节影响卵巢的发育

(2)输卵管　放射冠和透明带

(3)无菌无毒的环境、适宜的温度和pH、相应的气体环境

(4)全患病　动物细胞核移植

6.(16分)(2015·全国卷Ⅱ)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:             

(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的___________ _________进行改造。 

(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰___________基因或合成__

___________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括____________的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:__ ___

__________________________________________________________________。 

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过____________和____________,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物____________进行鉴定。 

【解析】本题考查蛋白质工程和中心法则的相关内容。

(1)蛋白质P1是由蛋白质P改变了两个氨基酸序列得到的,故若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。

(2)P1基因可以在P基因的基础上经修饰改造而成,也可以根据氨基酸序列用化学方法合成。中心法则的内容为:

,

包括DNA的复制,RNA的复制,遗传信息由DNA→RNA、由RNA→DNA、由RNA→蛋白质五个过程。

(3)蛋白质工程的基本途径是: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)。该基因表达后得到相应蛋白质,蛋白质是否符合我们的设计要求,还需要进一步对蛋白质的生物功能进行检测与鉴定。

答案:(1)氨基酸序列(或结构)

(2)P　P1　DNA和RNA(或遗传物质)[来源:学*科*网]

DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)

(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能

7.(12分)(2017·海南高考)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题:             

(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是 __________________________________________

_________________________________________________________________。 

(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到____________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是______________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。 

(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经__________形成的。 

(4)若该种植物是一种杂合体(子)的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,____________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是_______

__________________________________________________________________ 

_________________________________________________________________。 

【解析】(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株。

(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖,若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核,因为细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。

(3)A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是细胞分裂素和生长素,二者对于根和芽的形成具有重要调节作用,二者的用量比例影响根和芽的发育顺序。A中的愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。

(4)若该种植物是一种杂合体(子)的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时,由于对杂合体(子)植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株,因此不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体。

答案:(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株

(2)葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核

(3)细胞分裂素、生长素 　脱分化

(4)不能　对杂合体(子)植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,用花粉粒进行组织培养得到的花卉的基因型不同于原植株

8.(10分)(2018·银川二模)随着“绿水青山就是金山银山”的提出,生态经济的重要性日益增显。结合所学知识,回答下列有关问题:

(1)我国西北地区进行防护林建设时,种植了适宜当地生长的灌木和草,这体现

了生物与环境的___________________原理。与传统的工程相比,生态工程的特

点是_______________________________________________________________

__________________________________________________________________。 

(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,该工程依据的基本原理主要是________________、________________(答出2个即可)。 

(3)湿地生态恢复工程是采用工程和____________________相结合的方法,使受到干扰的湿地恢复,在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠________________机制恢复其生态功能。 

【解析】(1)防护林建设时,种植适宜当地生长的草与灌木,体现了协调与平衡原理。与传统的工程相比,生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。

(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,是指在我国三北地区(西北、华北和东北)建设的大型人工林业生态工程。它是我国政府为改善生态环境而建设的,其最重要的生态效益是防风固沙,防止沙漠化,该工程依据的基本原理主要是物种多样性原理和整体性原理。

(3)湿地生态恢复工程是采用工程和生物措施相结合的方法,主要是在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能。

答案:(1)协调与平衡　少消耗、多效益、可持续

(2)物种多样性原理　整体性原理

(3)生物措施　自然演替