【二轮学案】高考生物大概念升华课9　基因工程赋予生物新的遗传特性（含答案）

高考生物大概念升华课
9　基因工程赋予生物新的遗传特性
结合生活或生产实例，熟练说出基因工程的基本原理，并运用其基本原理，参与有关推广和应用基因工程产品等社会行为的讨论，理性做出个人决策。认同基因工程给现代农牧业、食品及医药等产生的巨大的社会效益和经济效益。
1．(2021·南通高三模拟)受伤的双子叶植物产生的酚类化合物可诱导毒力效应蛋白(Vir)基因表达产生Vir蛋白，其中VirD1/D2蛋白复合体可将Ti质粒上的一段T DNA单链(T链)切下并形成VirD2 T链复合物。转移至植物细胞中的VirD2 T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上。相关叙述错误的是(　　)
A．农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞，可用酚类化合物处理提高转化效率
B．VirD2 T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体可避免T DNA的胞内降解
C．T DNA的整合具有随机性，需经过筛选(抗性、荧光等)获得符合要求的转化苗
D．T DNA整合至植物细胞染色体上的过程不需要DNA聚合酶和DNA连接酶
D　[农杆菌易感染双子叶植物，对单子叶植物没有感染力，因为多数单子叶植物不能合成酚类化合物，可以通过在伤口施加相关酚类化合物而使单子叶植物成为农杆菌易感染的植物，从而提高转化效率，A正确；VirD2 T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上，可避免T DNA在细胞内被降解，B正确；经过转化的植物不一定都得到目的表型，因为T DNA的整合是随机的，还需经过筛选(抗性、荧光等)才能获得符合要求的转化苗，C正确；Ti质粒上的Vir基因区段在宿主细胞内表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T DNA单链分子，而合成新的T DNA单链不需要限制酶，需要的是DNA聚合酶和DNA连接酶，D错误。]
2．(2021·武汉高三质检)乙型肝炎病毒和戊型肝炎病毒分别是乙型肝炎、戊型肝炎的病原体，病毒结构见下图。研究人员用基因工程技术获得了两种含肝炎病毒抗原基因(DNA序列)的细胞，用转基因细胞来生产病毒表面蛋白抗原，然后制备成疫苗，用于肝炎的预防。下列说法正确的是(　　)
乙型肝炎病毒结构模式图
戊型肝炎病毒结构模式图
A．获得的两种肝炎疫苗在人体内都不能复制，需多次接种
B．获取两种肝炎病毒的抗原基因都必须要用到逆转录酶
C．获取的两种肝炎病毒抗原基因都可以直接转入受体细胞中进行表达
D．用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否插入到受体细胞DNA上
A　[据题意可知，获得的两种肝炎疫苗的化学本质均为病毒表面蛋白抗原，在人体内都不能复制，需多次接种，A正确；图中显示乙型肝炎病毒的遗传物质是DNA，而戊型肝炎病毒的遗传物质是RNA，因此，只有后者的抗原基因的获取需要用到逆转录酶，B错误；获取的两种肝炎病毒抗原基因都需要与相应的载体结合才可以转入受体细胞中进行表达，而不能直接导入受体细胞，C错误；用抗原—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否成功表达，D错误。]
3．为满足对SARS CoV 2(新冠病毒)和COVID 19(新冠肺炎)研究等方面的需要，我国科学家制备了多种新冠肺炎模型小鼠。
(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。由于鼠源ACE2(mACE2)与hACE2空间结构不同，使新冠病毒不易感染小鼠。构成mACE2与hACE2的氨基酸的_________________不同，都可能导致其空间结构不同。
(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中(图1)，获得表达hACE2的模型小鼠。
图1
①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，请选择外源序列应包含的组件并从上游到下游进行排序______。
A．启动子　B．终止子　C．hACE2的逆转录DNA
D．荧光蛋白基因的逆转录DNA　E．IRES序列
②获得F0小鼠后，还需要通过________检测目的基因是否导入。
③模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因
___________________________________________________________。
(3)为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，检测肺部组织中病毒含量，结果如图2所示。
图2
①应选择________蛋白来制备疫苗，依据是__________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量下降的原因可能有
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析]　(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细胞引起新冠肺炎。而新冠病毒不易感染小鼠，原因是构成mACE2与hACE2的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，都会导致其空间结构不同，因此对新冠病毒的识别有差异。
(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中，获得表达hACE2基因的模型小鼠。
①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACE2基因启动子驱动下共转录，且合成两种独立的蛋白，则外源序列应包含的组件并从上游到下游的序列依次为启动子、hACE2的cDNA、IRES序列、荧光蛋白基因的cDNA、终止子，即CEDB依次排列构建成目的基因表达载体的序列，其中IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合，因此需要插入到重组DNA中间。
②检测目的基因的方法通常采用DNA分子杂交技术，据此，获得F0代小鼠后，还需要通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否导入。
③根据目的基因表达载体中各个组件的排列顺序可知，荧光蛋白的表达意味着hACE2基因成功表达，因此模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACE2基因表达情况。
(3)①为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，图中结果显示，只有用S蛋白免疫小鼠之后获得的血清能使模型小鼠体内的病毒含量明显下降，即S蛋白免疫血清中抗体对病毒的防卫功能最强，因此，应选择S蛋白来制备疫苗。
②实验结果中，从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量继续下降，其原因可能是第三天小鼠自身体内通过免疫反应产生了病毒抗体等物质，从而使病毒含量下降。
[答案]　(1)种类、数目、排列顺序　(2)CED(B)　核酸分子杂交/PCR　在机体中表达的部位和强度　(3)S　感染后1天和3天，只有注射S免疫血清组病毒含量明显低于对照组　模型小鼠的免疫系统清除一部分病毒，S免疫血清中抗体与病毒S抗原结合抑制病毒侵染与增殖
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