PAGE7-現(xiàn)代生物科技類專項突破1．(2024·山東濟南高三模擬)藍藻兼具微生物和植物的優(yōu)點，是一種獨特的基因工程受體系統(tǒng)。很多藍藻含有質(zhì)粒，但其質(zhì)粒不能干脆作為運載體，須要構(gòu)建成穿梭質(zhì)粒表達載體，才能使目的基因在藍藻中有效的復(fù)制和表達。回答下列問題：(1)據(jù)圖1推想，與一般基因表達載體相比，穿梭質(zhì)粒表達載體既能在________中復(fù)制，也能在________中復(fù)制。為了篩選轉(zhuǎn)入了穿梭質(zhì)粒表達載體的藍藻，應(yīng)在選擇性培育基中添加________。(2)若大腸桿菌作為受體細胞，應(yīng)選用________處理使其成為感受態(tài)細胞。采納基因槍法將目的基因?qū)胨{藻前，可運用________(填“纖維素酶和果膠酶”“溶菌酶”或“膠原蛋白酶”)去除藍藻的細胞壁。(3)已知DNA復(fù)制時，子鏈的延長方向是5′→3′。運用PCR技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因藍藻中是否存在人胸腺素基因可選擇圖2中1、2、3、4四種單鏈DNA片段中的________作為引物，此過程還須要______________酶。答案(1)大腸桿菌藍藻卡那霉素(2)Ca2＋溶菌酶(3)2和3熱穩(wěn)定的DNA聚合(或Taq)解析(1)據(jù)圖1推想，與一般基因表達載體相比，穿梭質(zhì)粒表達載體既有大腸桿菌質(zhì)粒復(fù)制原點，也有藍藻質(zhì)粒復(fù)制起點，因此既能在大腸桿菌中復(fù)制，也能在藍藻中復(fù)制。為了篩選轉(zhuǎn)入了穿梭質(zhì)粒表達載體的藍藻，應(yīng)在選擇性培育基中添加卡那霉素。(2)若大腸桿菌作為受體細胞，應(yīng)選用CaCl2處理使其成為感受態(tài)細胞。采納基因槍法將目的基因?qū)胨{藻前，要去掉其細胞壁，纖維素酶和果膠酶用于去除植物細胞壁，膠原蛋白酶用于動物細胞培育中使細胞分散開，因此去除藍藻的細胞壁可用溶菌酶。(3)據(jù)圖2分析，由于DNA復(fù)制時，子鏈的延長方向是5′→3′，因此設(shè)計引物時應(yīng)選擇2、3，PCR還須要熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(或Taq酶)。2．(2024·安徽省A10聯(lián)盟高三試題)真核生物基因中通常含有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。下圖表示基因文庫的制備和從基因文庫中提取胰島素基因的過程?；卮鹣铝袉栴}：(1)從基因結(jié)構(gòu)分析，與基因組文庫中的基因相比，從cDNA文庫中獲得的目的基因缺少的結(jié)構(gòu)有____________________________(至少寫兩個)等。圖中①過程中存在的堿基配對方式有______________________________(模板上的堿基在前)；②過程所用的工具酶有________________________。(2)為了便于導(dǎo)入基因，細菌培育基中一般加入________________，理由是______________________________________________。(3)依據(jù)圖中雜交結(jié)果，應(yīng)選取培育基上________(填字母)菌落接著培育，才能獲得含有胰島素基因的受體菌。(4)從大腸桿菌中獲得的“胰島素”未能達到期盼的生物活性，從細胞結(jié)構(gòu)角度分析，其緣由是_____________________________。答案(1)啟動子、終止子、內(nèi)含子A－T、U－A、G－C、C－G限制酶、DNA連接酶(2)CaCl2(或鈣離子)鈣離子使細菌處于感受態(tài)(或鈣離子能提高細菌從外界汲取DNA的實力)(3)b(4)大腸桿菌中缺少對胰島素進行加工和修飾的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體解析(1)從基因結(jié)構(gòu)分析，與基因組文庫中的基因相比，從cDNA文庫中獲得的目的基因缺少啟動子、終止子、內(nèi)含子等結(jié)構(gòu)。圖中①過程以mRNA為模板合成cDNA，所以存在的堿基配對方式有A－T、U－A、G－C、C－G；構(gòu)建基因表達載體須要用限制酶切割目的基因和載體，然后需用DNA連接酶進行連接。(2)為了便于導(dǎo)入含目的基因的基因表達載體，細菌培育基中一般加入CaCl2(或鈣離子)，緣由是鈣離子能使細菌處于感受態(tài)，使基因表達載體更簡單進入受體細菌內(nèi)。(3)依據(jù)題圖中雜交結(jié)果可知，應(yīng)選取培育基上b菌落接著培育，才能獲得含有胰島素基因的受體菌。(4)從細胞結(jié)構(gòu)角度分析，由于大腸桿菌是原核生物，細胞內(nèi)缺少對胰島素進行加工和修飾的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，所以從大腸桿菌中獲得的“胰島素”沒有期盼的生物活性。3．(2024·云南昆明高三質(zhì)檢)Hela細胞系是人工培育、具有無限增殖實力的永生癌細胞系，在世界各地的相關(guān)試驗室中為探討者供應(yīng)了相同的探討對象?；卮鹣铝袉栴}：(1)Hela細胞源自一位美國婦女的宮頸癌細胞，目前試驗室中為了進一步探討Hela細胞，需進行________(填“原代”或“傳代”)培育。細胞體外培育所需養(yǎng)分物質(zhì)有糖、氨基酸、無機鹽等，通常還須要加入__________等自然成分，在動物細胞培育過程中，須要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的緣由是________________________________________________。(2)某小組為探討葡萄糖饑餓對Hela細胞生長的抑制狀況，其他養(yǎng)分條件相宜，用不同葡萄糖濃度的培育基培育Hela細胞24h，試驗結(jié)果如下表所示：葡萄糖濃度/(mmol·L－1)01.01.52.0Hela細胞生長抑制率/%56.1636.3025.0016.44該試驗________(填“須要”或“不須要”)另設(shè)比照組。試驗結(jié)果表明：葡萄糖濃度與Hela細胞生長抑制率的關(guān)系是____________________。體內(nèi)低濃度葡萄糖可________癌細胞的增殖，為腫瘤的限食療法供應(yīng)理論依據(jù)。(3)Hela細胞在生物醫(yī)學領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，例如它幫助科學家首次實現(xiàn)了人源細胞與小鼠細胞融合。兩個或多個細胞融合形成的單核細胞叫做________，細胞融合技術(shù)的意義是______________________________。答案(1)傳代血清、血漿在多數(shù)動物細胞培育的相宜pH范圍內(nèi)，胃蛋白酶已失去活性(2)須要葡萄糖濃度越低，Hela細胞生長抑制率越高抑制(3)雜交細胞突破了有性雜交局限，使遠緣雜交成為可能解析(1)若要進一步探討Hela細胞，須要對Hela細胞進行傳代培育，體外培育須要在培育基中加入血清、血漿等自然成分。胃蛋白酶的相宜pH為1.5，在多數(shù)動物細胞培育的相宜pH范圍內(nèi)，胃蛋白酶已失去活性，因此在動物細胞培育過程中，須要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶。(2)探討葡萄糖饑餓對Hela細胞生長的抑制狀況，須要與正常血糖濃度下的Hela細胞生長狀況相比較，因此須要另設(shè)比照組。從表中數(shù)據(jù)可以看出，葡萄糖濃度越低，Hela細胞生長抑制率越高，體內(nèi)低濃度葡萄糖可抑制癌細胞的增殖。(3)兩個或多個細胞融合后形成的單核細胞叫作雜交細胞，細胞融合技術(shù)的意義是突破了有性雜交局限，使遠緣雜交成為可能。4．(2024·武昌區(qū)高三年級調(diào)研考試)電影中，“蜘蛛俠”能產(chǎn)生高強度的蜘蛛絲，現(xiàn)實中的基因工程也創(chuàng)建出了“蜘蛛羊”，該羊的乳汁中含有蛛絲蛋白，高強度的蛛絲蛋白可用于很多重要的特種工業(yè)領(lǐng)域。請回答：(1)試驗中，通常用ES細胞作為目的基因的受體細胞，這是因為ES細胞在功能上具有________________。這種細胞一般可以從哺乳動物的_____________中分別出來。(2)在培育重組細胞時，為了維持不分化的狀態(tài)，在培育液中要加入__________________；為防止雜菌污染，可以在細胞培育液中添加肯定量的抗生素。(3)胚胎移植時，通常將早期胚胎移植到同種且________與供體相同的動物體內(nèi)，受體對外來胚胎基本上不發(fā)生________________；正常發(fā)育后產(chǎn)出“蜘蛛羊”，這種生殖方式為________；若須要一次產(chǎn)生兩頭轉(zhuǎn)基因“蜘蛛羊”，可將________________階段的胚胎進行分割。(4)科學家為保證乳汁中有蛛絲蛋白，應(yīng)當用________________技術(shù)來檢測蛛絲蛋白基因是否整合到了染色體上。答案(1)發(fā)育的全能性原始性腺或早期胚胎(2)抑制因子(3)生理狀態(tài)免疫排斥反應(yīng)無性生殖囊胚或桑椹胚(4)DNA分子雜交解析(1)ES細胞即胚胎干細胞，它具有發(fā)育的全能性。胚胎干細胞可以從早期胚胎或原始性腺中獲得。(2)為了維持胚胎干細胞不分化的狀態(tài)，可以在培育液中加入抑制因子。(3)為了保證胚胎移植的勝利，須要將早期胚胎移植到同種且生理狀態(tài)與供體相同的動物體內(nèi)，受體對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。通過基因工程培育獲得“蜘蛛羊”的過程中沒有精子和卵細胞的結(jié)合，不屬于有性生殖，而是無性生殖。將囊胚或桑椹胚進行分割可獲得多個胚胎，再通過胚胎移植可以獲得多個相同的后代，這樣可以提高胚胎的利用率。(4)檢測目的基因是否整合到受體細胞的染色體上常采納DNA分子雜交技術(shù)。5．(2024·山東聊城高三二模)Ⅱ型干擾素是效應(yīng)T細胞分泌的一種淋巴因子，可用于治療病毒感染和癌癥，通常只能從人體內(nèi)獲得，產(chǎn)量小、體外保存相當困難。若將其分子上的一個半胱氨酸替換為絲氨酸，在－70℃條件下可以保存半年。用現(xiàn)代生物工程技術(shù)生產(chǎn)該種單克隆Ⅱ型干擾素已成為一種發(fā)展趨勢。回答下列問題：(1)蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過________________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造或制造新的蛋白質(zhì)。若將干擾素的一個半胱氨酸替換為絲氨酸，所推想出的脫氧核苷酸序列不止一種，其緣由是__________________。(2)人工合成該種Ⅱ型干擾素基因后，可利用PCR技術(shù)對其擴增，該技術(shù)須要合成兩種引物，其緣由是____________________________________。(3)誘導(dǎo)效應(yīng)T細胞與骨髓瘤細胞融合的化學試劑是________。雜交瘤細胞具有的特點是________________________________。(4)從融合的細胞中篩選出分泌該種Ⅱ型干擾素的雜交瘤細胞，所采納的技術(shù)是________________。體外培育雜交瘤細胞時，須要向培育液中添加動物血清，其作用是______________________________。答案(1)基因修飾或基因合成密碼子具有簡并性(絲氨酸有多種密碼子)(2)基因的兩條反向平行的鏈都作為模板，其堿基序列不同(3)聚乙二醇(PEG)既能快速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的淋巴因子(4)抗原—抗體雜交補充合成培育基缺乏的養(yǎng)分物質(zhì)和微量元素解析(1)蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因合成或基因修飾，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造或制造新的蛋白質(zhì)。由于密碼子的簡并性，若將干擾素的一個半胱氨酸替換為絲氨酸，所推想出的脫氧核苷酸序列不止一種。(2)人工合成該種Ⅱ型干擾素基因后，可利用PCR技術(shù)對其擴增，由于基因的兩條反向平行的鏈都作為模板，其堿基序列不同，須要依據(jù)一段已知的目的基因的脫氧核苷酸序列合成兩種引物，來進行子鏈延長。(3)誘導(dǎo)效應(yīng)T細胞與骨髓瘤細胞融合的化學試劑是聚乙二醇。該雜交瘤細胞是骨髓瘤細胞和效應(yīng)T細胞融合產(chǎn)生的，故既能快速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的淋巴因子。(4)可以通過抗原—抗體雜交技術(shù)，從融合的細胞中篩選出分泌該種Ⅱ型干擾素的雜交瘤細胞。體外培育雜交瘤細胞時，須要向培育液中添加動物血清，它可以補充合成培育基缺乏的養(yǎng)分物質(zhì)和微量元素。6．(2024·陜西高三模擬)類風濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強。探討表明，該病的病理變更與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)親密相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNF-a單克隆抗體能有效治療RA。下圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。(1)________________技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)，該過程中須要的氣體條件是______________。(2)圖中的抗原A是______________，常用的促融劑是__________。圖中“()和抗體檢測”，括號內(nèi)應(yīng)填____________。(3)細胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有____________________________________。體系中出現(xiàn)多種類型細胞的緣由是______________________________________________。(4)單克隆抗體主要的用途有：________________________________(至少答出兩點)。答案(1)動物細胞培育95%空氣和5%CO2(2)腫瘤壞死因子-α(TNF-α)聚乙二醇(PEG)克隆化培育(3)骨髓瘤細胞自身融合細胞、淋巴細胞自身融合細胞細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%(4)作為診斷試劑、用于治療疾病、用于運載藥物解析(1)動物細胞培育技術(shù)是動物細胞工程的基礎(chǔ)，是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)。該過程中須要的氣體條件是95%空氣和5%CO2，以保證細胞代謝所必需的氧氣和培育液的pH。(2)要制備抗TNF-α單克隆抗體須要給小鼠注射腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。常用物理或化學方法促融，最常用的化學促融劑是聚乙二醇(PEG)。在抗體檢測之前須要進行克隆化培育，以增加雜交瘤細胞數(shù)量。(3)細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%，所以細胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有骨髓瘤細胞自身融合細胞、淋巴細胞自身融合細胞。(4)單克隆抗體最廣泛的用途是作為診斷試劑，也可用于治療疾病、運載藥物；主要是用于癌癥治療，也有少量是用于其他治療的。7．(2024·河北邢臺市高三調(diào)研)“一帶一路”戰(zhàn)略是黨中心、國務(wù)院依據(jù)全球形勢的深刻變更，統(tǒng)籌國際、國內(nèi)兩個大局做出的重大戰(zhàn)略決策，但“一帶一路”沿線生態(tài)環(huán)境問題日益凸現(xiàn)，亟待解決。(1)人類要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必需走生態(tài)經(jīng)濟之路，生態(tài)經(jīng)濟主要是通過實行“________”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物能夠成為本系統(tǒng)或另一個系統(tǒng)的____________，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。(2)實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟的手段之一是________，與傳統(tǒng)的工程相比，此工程是一類少消耗、________、________的工程體系。一般來說，生態(tài)工程的主要任務(wù)是對________________________________進行修復(fù)，對造成環(huán)境污染和破壞的生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。(3)我國西北一些地區(qū)年降雨量少，相宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使很多地方的楊樹長成半死不活狀，其失敗的緣由主要是違反了____________原理。(4)改造西部生態(tài)環(huán)境，促進西部發(fā)展，一方面要號召農(nóng)夫種樹愛護環(huán)境，另一方面還要考慮到當?shù)剞r(nóng)夫的生計問題，這體現(xiàn)了生態(tài)工程的________原理。答案(1)循環(huán)經(jīng)濟生產(chǎn)原料(2)生態(tài)工程多效益可持續(xù)已被破壞的生態(tài)環(huán)境(或受損的生態(tài)系統(tǒng))(3)協(xié)調(diào)與平衡(4)整體性解析(1)生態(tài)經(jīng)濟主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物能夠成為本系統(tǒng)或另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化。(2)實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟最重要的手段之一是生態(tài)工程，是指人類應(yīng)用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。(3)我國西北一些地區(qū)年降雨量少，相宜種植灌木和草，卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，致使很多地方的楊樹長成半死不活狀，其失敗的緣由主要是違反了協(xié)調(diào)與平衡原理。(4)在改造西部生態(tài)環(huán)境，促進西部發(fā)展的過程中，同時兼顧社會效益、經(jīng)濟效益、自然效益，因此遵循整體性原理。8．(2024·黑龍江哈爾濱哈三中三模)2024年11月26日，世界首例免疫艾滋病的基因編輯嬰兒——“露露”和“娜娜”在中國健康誕生。這次基因手術(shù)利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)敲除CCR5基因中的部分序列，CCR5(白細胞表面的一種蛋白)是HIV入侵機體細胞的主要協(xié)助受體之一，且CCR5缺失的個體擁有正常的免疫功能和炎癥反應(yīng)?；卮鹣铝袉栴}：(1)這次基因手術(shù)中，基因“敲除”是把Cas9蛋白和特定的引導(dǎo)序列通過____________技術(shù)導(dǎo)入還處于單細胞的受精卵里，使CCR5基因失效。CCR5基因可在人體的________細胞中表達。(2)哺乳動物的體外受精主要包括_____________________________和受精等幾個主要步驟；在動物基因工程中，常以受精卵作為受體細