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現代生物科技專題 1．[2018全國卷Ⅰ][生物——選修3：現代生物科技專題] 回答下列問題： (1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質?？梢宰鳛檩d體外，還證明了__________________(答出兩點即可)。 (2)體外重組的質?？赏ㄟ^Ca2＋參與的________方法導入大腸桿菌細胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中，可作為重組噬菌體宿主細胞的是________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內表達時，表達出的蛋白質可能會被降解。為防止蛋白質被降解，在實驗中應選用________的大腸桿菌作為受體細胞，在蛋白質純化的過程中應添加________的抑制劑。 答案：(1)體外重組的質?？梢赃M入受體細胞；真核生物基因可在原核細胞中表達 (2)轉化　外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)　細菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 解析：(1)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌中，該過程利用的技術是基因工程。該研究除了證明質?？勺鳛檩d體外，還證明了體外重組的質?？梢赃M入受體細胞，真核生物基因可在原核細胞中表達等。(2)重組質粒導入大腸桿菌細胞可采用Ca2＋參與的轉化方法；體外重組噬菌體要通過將體外重組的噬菌體DNA和外殼蛋白(或噬菌體蛋白)進行組裝獲得；因為噬菌體是專門寄生在細菌中的病毒，所以宿主細胞選用細菌。(3)為防止蛋白質被降解，在實驗中應選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細胞；在蛋白質純化過程中，為防止目的蛋白質被降解，需要添加蛋白酶的抑制劑。 2．[2018全國卷Ⅱ][生物——選修3：現代生物科技專題] 某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1－GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質粒P0，構建了真核表達載體P1，其部分結構和酶切位點的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產生的黏性末端各不相同。 回答下列問題： (1)據圖推斷，該團隊在將甲插入質粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是_____________________。 使用這兩種酶進行酶切是為了保證________，也是為了保證________。 (2)將P1轉入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后，若在該細胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了________和________過程。 (3)為了獲得含有甲的牛，該團隊需要做的工作包括：將能夠產生綠色熒光細胞的________移入牛的________中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，某同學用PCR方法進行鑒定，在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。 答案：(1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接　(2)轉錄　翻譯　(3)細胞核　去核卵母細胞　(4)核DNA 解析：(1)由題意可知，L1基因和GFP基因合成了L1GFP融合基因(簡稱為甲)，題圖中顯示了四個酶切位點，當將L1GFP融合基因插入質粒P0時，可用E1和F4限制酶進行酶切，用這兩種酶進行酶切不會破壞甲的完整性，同時能保證甲按照正確的方向與載體連接。(2)若在牛皮膚細胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1GFP融合基因得到表達，即目的基因在受體細胞中通過轉錄和翻譯合成了熒光蛋白。(3)為了獲得含有甲的牛，可將含有目的基因的細胞的細胞核移入牛的去核卵母細胞中，然后進行體外培養(yǎng)、胚胎移植等。(4)利用PCR技術擴增目的基因，可以檢測目的基因是否存在。PCR擴增的模板是DNA。 3．[2019四川成都經開區(qū)實驗中學月考]下面是將四倍體蘭花的葉片通過植物組織培養(yǎng)形成植株的示意圖，請結合圖解回答相關問題： (1)選取四倍體蘭花葉片時，要選擇________的葉片；剪下葉片后需要經過一系列的消毒過程，一般先用流水沖洗20 min左右，在無菌操作臺上用體積分數為________的酒精消毒30 s，取出后在無菌水中清洗，再用________溶液處理30 min，立即用無菌水沖洗2～3次。 (2)離體組織培養(yǎng)常用MS培養(yǎng)基，其主要成分包括大量元素、微量元素、有機物(如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素以及________等)，在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素，其中，________和________是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。 (3)①過程稱為________；從①、②的結果看，它們的實質都是________________________________________________。 答案：(1)生長旺盛(或幼嫩)　70%　次氯酸鈉　(2)蔗糖　生長素　細胞分裂素　(3)脫分化　基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結果 解析：(1)生長旺盛的(幼嫩)葉片其細胞分裂能力強，全能性較高，有利于組織培養(yǎng)，葉片消毒時，一般先用流水沖洗20 min左右，在無菌操作臺上用體積分數為70%的酒精消毒30 s，取出后用無菌水清洗，再用次氯酸鈉溶液處理30 min，最后用無菌水沖洗2～3次。(2)離體組織培養(yǎng)常用MS培養(yǎng)基，其主要成分包括大量元素、微量元素、有機物(如甘氨酸、煙酸、肌醇、維生素以及蔗糖等)；在配制好的MS培養(yǎng)基中，常常需要添加植物激素，其中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。(3)①過程稱為脫分化，②是再分化，①、②的實質都是基因的選擇性表達。 4．[2019寧夏銀川一中月考]甲圖為牛胚胎移植示意圖，乙圖為胚胎發(fā)育某時間示意圖。請據圖回答： (1)甲圖牛胚胎移植過程中，②用________(填激素名稱)處理使供體母牛超數排卵。沖卵的實質是獲得________。 (2)沖卵后，對胚胎進行質量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到________或________階段。收集的胚胎可直接向受體移植，方法有________、________；或放入________中保存。 (3)胚胎移植時，早期胚胎容易從供體中收集的生理基礎是___________________________________________________。 (4)乙圖中1是________，4是________；將來發(fā)育成胎兒各種組織的是________。 答案：(1)促性腺激素　早期胚胎　(2)桑椹胚　囊胚　手術法　非手術法　(－196 ℃)液氮　(3)早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立聯系，處于游離狀態(tài)　(4)滋養(yǎng)層　囊胚腔　內細胞團 解析：(1)給供體母牛注射促性腺激素可促使其超數排卵；沖卵的實質是獲得早期胚胎。(2)沖卵后，對胚胎進行質量檢查，這時的胚胎應發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。收集的胚胎可通過手術法和非手術法直接向受體移植，或放入－196 ℃的液氮中保存。(3)早期胚胎形成后，在一定時間內不會與母體子宮建立組織上的聯系，處于游離狀態(tài)，所以可以從母體內通過沖卵獲得早期胚胎供胚胎移植所用。(4)乙圖的1為滋養(yǎng)層，4為囊胚腔；滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤，內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織。 5．[2019東北三省四市教研聯合體模擬]2018年1月25日，《細胞》雜志報道了我國研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，經體細胞核移植技術培育出第一批靈長類動物——食蟹猴，作為研究癌癥等人類疾病的動物模型。如圖為體細胞核移植技術培育食蟹猴的操作過程，請回答： (1)2001年，美國科學家已經培育出胚胎細胞核移植猴。獲得食蟹猴的體細胞核移植技術難度明顯高于胚胎細胞核移植，原因是___________________________________________________________ ____________________________________________________。 (2)進行過程①時，為提供成纖維細胞培養(yǎng)所需的無毒環(huán)境，應進行的實驗措施是________，其目的是_________________________。 (3)據圖分析，過程③是利用________法將成纖維細胞注入猴去核的MⅡ中期卵母細胞的______________________。 (4)圖中過程⑤的實質是早期胚胎在________條件下空間位置的轉移。 (5)上述實驗的突破之處是使用了去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA，在確定其作用時，研究人員用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)融合細胞得到A組實驗數據，用正常培養(yǎng)液培養(yǎng)注入去甲基化酶(Kdm4d)mRNA的融合細胞得到B組實驗數據。圖中X為融合細胞發(fā)育成的胚胎數、Y為囊胚數、Z為內細胞團數。分析實驗數據可知，Kdm4d的mRNA的作用是既能提高________，又能提高__________________________。 答案：(1)體細胞分化程度高，恢復其全能性較難　(2)定期更換培養(yǎng)液　防止成纖維細胞代謝產物的積累對細胞自身造成危害　(3)顯微注射　卵細胞膜與透明帶之間　(4)相同生理　(5)融合細胞發(fā)育成囊胚的成功率　囊胚中內細胞團的形成率 解析：(1)與胚胎細胞相比，動物體細胞的分化程度高，恢復其全能性更難，因此利用體細胞核移植難度更大。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中，應定期更換培養(yǎng)液，其目的是防止代謝產物的積累對細胞自身造成危害。(3)過程③是核移植過程，通過顯微注射的方法將供體細胞注入MⅡ中期卵母細胞的卵細胞膜與透明帶之間。(4)胚胎移植時要求供體與受體具有相同生理狀態(tài)。(5)從圖中數據可知，與A組相比，B組的融合細胞(注入了Kdm4d的mRNA)發(fā)育成囊胚的成功率和囊胚中內細胞團的形成率都較高。 6．[2019江西四校聯考]應用生物工程技術可獲得人們需要的生物新品種或新產品。請據圖回答下列問題： (1)在培育轉人生長激素基因牛過程中，②過程常用的方法是________________，采用胚胎分割技術對處在________的胚胎進行分割，可以獲得多頭基因型相同的轉基因牛。這些基因型相同的轉基因牛的產生屬于________繁殖。 (2)轉人生長激素基因牛可通過乳腺細胞分泌乳汁來生產人生長激素，在構建基因表達載體時，人生長激素基因的首端必須含有_________________________。 (3)prG能激發(fā)細胞不斷分裂，通過基因工程導入該調控基因來制備單克隆抗體，Ⅲ代表的細胞具有_____________________的特點。 (4)在抗蟲棉培育過程中，④過程常采用的方法是__________；⑤過程采用的技術是________；在分子水平上可采用________法來檢測轉基因抗蟲棉的抗蟲基因是否成功表達。 (5)下面是獲取目的基因的幾種方法，其中核酸序列要求已知的是________。 ①從基因組文庫中獲取目的基因 ②利用PCR技術擴增目的基因 ③構建cDNA文庫的目的基因 ④通過DNA合成儀利用化學方法人工合成目的基因 A．①②　　B．②③ C．②④ D．①④ (6)當獲能后的精子與卵子相遇時，首先發(fā)生______，釋放出有關的酶直接溶解卵丘細胞間的物質，形成精子穿越放射冠的通路。防止多精入卵的生理反應依次有透明帶反應、________。 答案：(1)顯微注射法　桑椹胚或囊胚　無性　(2)牛乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件(不可只答啟動子)　(3)既能無限增殖，又能產生特定抗體　(4)農桿菌轉化法　植物組織培養(yǎng)　抗原—抗體雜交　(5)C　(6)頂體反應　卵細胞膜反應 解析：(1)將目的基因導入動物受精卵的常用方法是顯微注射法。采用胚胎分割技術對處在桑椹胚或囊胚期的胚胎進行分割，可以獲得多個基因型相同的個體，這種繁殖方法屬于無性繁殖。(2)若通過乳腺細胞分泌乳汁來生產人生長激素，在構建基因表達載體時，目的基因的首端必須含有牛乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件。(3)在制備單克隆抗體時，經檢測、篩選后得到的細胞既能無限增殖，也可以產生特定的抗體。(4)在抗蟲棉培育過程中，將目的基因導入受體細胞常用的方法是農桿菌轉化法，再通過植物組織培養(yǎng)技術將受體細胞培育成抗蟲棉。在分子水平上可采用抗原—抗體雜交技術來檢測抗蟲基因是否成功表達。(5)利用PCR技術擴增目的基因所使用的引物是根據一段已知目的基因的核苷酸序列合成的，而通過DNA合成儀用化學方法人工合成目的基因時，需要知道目的基因的全部核苷酸序列，故選C。(6)精子與卵子相遇時，首先發(fā)生頂體反應，使頂體內的酶釋放出來。防止多精入卵的生理反應有透明帶反應和卵細胞膜反應。