山东省德州2022-2023学年高二下学期期中质量检测生物模拟试题(有解析)

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名称 山东省德州2022-2023学年高二下学期期中质量检测生物模拟试题(有解析)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 生物学
更新时间 2023-04-26 11:10:06

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山东省德州2022-2023学年高二下学期期中质量检测生物模拟试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.家庭中制作泡菜的方法:新鲜的蔬菜经过整理、清洁后,放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中,然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”,密封后置于温度适宜的地方。下列与此过程相关的叙述不正确的是( )
A.加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种
B.用白酒擦拭泡菜坛的目的是灭菌
C.发酵过程中,乳酸菌的竞争优势越来越强
D.若制作的泡菜咸而不酸,可能的原因是加入食盐过多,抑制了乳酸菌的发酵
2.啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其简要的工业化生产流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.过程①大麦发芽后可以通过焙烤杀死种子胚
B.过程②煮沸可以终止酶的进一步作用,并对糖浆灭菌
C.过程③的主发酵阶段酵母菌大量繁殖,后发酵阶段进行糖的分解和代谢物的生成
D.发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期应在低温、密闭的环境下储存一段时间
3.下列有关生物工程中相关知识的叙述正确的
A.试管牛和克隆牛都属于无性生殖
B.蛋白质工程是直接对蛋白质分子进行改造
C.抗虫棉的培育需要进行植物组织培养
D.精心设计生态工程,能提高各营养级的能量传递效率
4.啤酒生产的简要流程如图所示,制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子,糖化主要将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子。下列说法错误的是( )
A.过程①利用大麦发芽产生的淀粉酶进行发酵,在焙烤时该酶失活
B.过程②碾磨有利于淀粉与淀粉酶充分接触,使淀粉分解,形成糖浆
C.发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期可以延长排气时间间隔
D.过程③在菌种的选育上,可通过基因工程改造啤酒酵母,缩短生产周期
5.利用发酵工程生产蓝莓酒需经过“清洗破碎→酶解→过滤→调整成分→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵→消毒→终止”等主要环节。下列叙述错误的是( )
A.酶解环节需要添加果胶酶和纤维素酶并控制酶解温度
B.调整成分时按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量
C.接种前需要对基因工程获得的高产菌株进行扩大培养
D.主发酵和后发酵均需要密闭,且保持温度在28℃左右
6.下列有关病毒在生物学和医学领域应用的叙述,错误的是( )
A.灭活的病毒可用于诱导动物细胞融合
B.用特定的病毒免疫小鼠可制备单克隆抗体
C.为保证病毒存活可在完全培养基中分离培养病毒
D.经灭活或减毒处理的病毒可用于免疫预防
7.菊花的植物组织培养过程如下图,下列相关说法错误的是( )
A.外植体一般选用分化潜力大的幼嫩茎段
B.①②过程需要进行消毒和无菌操作以避免发生杂菌污染
C.愈伤组织细胞一直处于不断增殖状态,易受诱变因素的影响
D.②、③分别是脱分化、再分化过程,细胞增殖方式均为有丝分裂
8.动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,a、b、c表示现代工程技术,①②③分别表示其对应的结果,请据图回答下面说法正确的是( )
A.若b是体外受精技术,则形成②的过程属于克隆
B.若c是核移植技术,则形成③的过程体现了动物体细胞也具有全能性
C.若a是胚胎分割技术,则产生的①中,所有个体的基因型和表现型一定相同
D.①②③生产过程中的代孕母畜必须与供体母畜同期发情
9.传统的基于慢病毒感染、胚胎基因编辑构建非人灵长类脑疾病动物模型常出现操作困难、编辑基因脱靶等问题。若对非人灵长类动物的体细胞进行基因编辑并获得阳性克隆的细胞,利用体细胞核移植技术构建动物疾病模型具有优势。下列关于体细胞核移植技术的分析,错误的是( )
A.将经基因编辑的单个体细胞注入MII期的卵母细胞中
B.用电刺激、Ca2+载体等方法激活重构胚胎,促进胚胎分裂发育
C.重组胚胎必须移植到同种、生理状态相同的雌性个体才能继续发育
D.基因编辑动物模型的遗传背景保持相同,有利于减少实验研究误差
10.杜泊羊具有生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级肉用绵羊”。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示。下列相关叙述正确的是(  )
A.采集的卵母细胞与采集的精子在体外条件下需要立即完成受精作用
B.早期胚胎中的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能,属于全能细胞
C.为获得更多卵母细胞,可以对雌性杜泊羊注射促性腺激素
D.如需选育雄性个体,移植前需从囊胚的内细胞团部位取样,做DNA分析鉴定性别
11.肿瘤细胞表面抗原MHC与T细胞表面受体TCR结合后,刺激T细胞活化(过程①),释放细胞因子IFN-γ(过程②)使T细胞产生PD-1(过程③),同时诱导肿瘤细胞产生PD-L1(过程③);PD-L1分子与PD-1特异性结合抑制T细胞活化,从而逃避T细胞的杀伤,该过程称为“免疫逃逸”,其机理如图。下列叙述错误的是( )
A.针对PD-1靶点进行免疫治疗可能与细胞膜的信息传递有关
B.PD-L1抗体和PD-1抗体均具有免疫治疗作用
C.若敲除肿瘤细胞PD-L1基因,可增强“免疫逃逸”
D.用抗体过度阻断PD-1/PD-L1信号通路,可能诱发自身免疫病
12.植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。下列过程中不涉及植物组织培养技术的是( )
A.培育甘蓝一萝卜的体细胞杂交植株
B.用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗获得四倍体植株
C.用植物茎尖培养可减少病毒感染的脱毒苗
D.将抗虫基因转入棉花体细胞中获得转基因抗虫棉
13.生物将遗传物质传递给其他细胞而非其子代的过程称为基因水平转移。例如农杆菌可通过感染植物细胞实现基因向植物基因组的转化。下列叙述错误的是( )
A.基因水平转移不能为生物进化提供原材料
B.生物界共用一套遗传密码是基因水平转移实现表达的基础
C.R型肺炎链球菌可通过基因水平转移转化为S型肺炎链球菌
D.通过农杆菌转化到植物染色体上的基因遗传时遵循孟德尔遗传规律
14.基因工程中PCR扩增产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。下列关于PCR 及电泳鉴定的叙述,错误的是( )
A.PCR通过调节温度来控制DNA 双链的解聚及模板与引物的结合
B.PCR 反应的缓冲液中需同时添加Mg2+、引物、模板、Taq 酶等
C.因 DNA分子在凝胶载样缓冲液中带正电荷或负电荷,可用于电泳
D.DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的构象等有关
15.原位PCR技术是利用原位PCR仪,在组织或细胞中靶DNA所在的位置上进行的PCR循环扩增,通过掺入标记基团直接显色或结合原位杂交进行检测的方法。进行扩增时,反应体系中的反应成分需渗透到组织或细胞的靶DNA处才能进行扩增,PCR反应体系中需要添加一定浓度的Mg2+,而组织细胞间的物质会吸附Mg2+,使进入细胞的Mg2+减少。下列说法正确的是(  )
A.反应体系中dNTP作为扩增的原料,会依次连接到子链的5,端
B.原位PCR反应体系中使用的Mg2+浓度要比常规PCR低
C.反应体系中引物的G、C碱基含量越高,复性的温度越低
D.原位PCR技术可用于人类β-地中海贫血致病基因的检测
16.如图表示植物细胞或动物细胞融合的简略过程。下列有关叙述错误的是( )
A.在将 A 和 B 两种植物细胞进行体细胞杂交前,必须先利用酶解法去除细胞的有关结构
B.若该过程是制备人抗某病毒的单克隆抗体的过程,则在培养 D 细胞的培养液中通常 要加入一定量的抗生素、血清等物质
C.与传统的有性杂交相比,细胞融合技术的优越性在于使远缘杂交成为可能
D.人工诱导动物细胞或植物原生质体融合都可用灭活病毒作为诱导因素
17.某科研小组从土壤菌株A、B中分离到同源性为93%的Bt1抗虫基因和Bt2抗虫基因的编码序列,并运用交错延伸PCR技术获得了抗虫性能强的重组B基因,转入烟草获得成功,过程如下图所示。下列选项正确的是(  )
注:①交错延伸PCR:基因Bt1和Bt2均作为模板,所需引物相同,图中仅示其中一条链的延伸情况。②启动子Pr1a可在烟草叶肉细胞中特异性启动基因的转录。③图中生长素合成酶基因是通过成熟mRNA逆转录获得的DNA片段,可使植物细胞合成生长素。
A.若用EcoRI(5'—G↓AATTC—3')和限制酶XmaI(5'—G↓CCGGG—3')双酶切多个目的基因,能避免两个目的基因连接成环
B.复制原点是RNA聚合酶识别和结合的位点
C.在培养愈伤组织的培养基中添加卡那霉素可以筛选含有Bt重组基因的细胞
D.图中生长素合成酶基因不能促进愈伤组织生根
二、多选题
18.圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌组合可有效将餐厨垃圾中的有机质迅速分解成水和CO2。为制备分解餐厨垃圾的微生物菌剂,某科研小组采用稀释涂布平板法对两菌种进行了最佳接种量比例的探究实验,并得出下图的实验结果。下列相关叙述正确的是( )
A.巨大芽孢杆菌的培养基中需要氮源,圆褐固氮菌的培养基中不需要氮源
B.涂布平板的所有操作都应在酒精灯火焰旁进行,系列稀释操作不需要
C.将1mL菌液稀释100倍,在3个平板上分别接种0.1mL稀释液,经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为42、39和36,据此可得出每毫升菌液中的活菌数为3.9×104
D.由图可知,制备所需菌剂的两菌种最佳接种量比例是1:1
19.下列有关现代生物技术的叙述中,不正确的是 ( )
A.限制性核酸内切酶、DNA连接酶只存在于微生物中
B.制成“生物导弹”,将药物定向带到癌细胞所在部位,属于单克隆抗体在实践上应用的实例
C.细胞株和细胞系均为工程菌,两者遗传物质相同
D.单克隆抗体的制备过程体现了动物细胞的全能性
20.下列有关利用不同材料进行“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是( )
A.鸡血细胞液中,加入0.14mol/L的NaCl溶液有利于瓦解细胞膜
B.洋葱鳞片叶碎片中,加入沐浴液和食盐后研磨有利于去除细胞壁
C.鱼白(精巢)提取的DNA滤液中,加入嫩肉粉有利于去除蛋白质
D.菜花提取的DNA滤液中,加入冷酒精有利于析出DNA
三、综合题
21.下表是某探究小组研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方,请根据表格和所学知识回答下列穗关问题。
成分 蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HP04 指示剂 琼脂
含量(g) 10.0 5.0 5.0 2.0 0.2 12.0
将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到l000 mL
(1)若根据用途划分,该培养基属于_________(填“选择”或“鉴别”)培养基。若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌;培养基的营养成分必需的更改是______________________,并用__________作为指示剂。
(2)在微生物培养的过程中,为防止杂菌污染,需要对培养基和培养皿进行________;操作者的双手需要进行清洗和____。
(3)图l和图2是培养某细菌的结果图,其对应的接种方法分别是:________和_________。这两种方法接种后培养基上都可以得到由单个细胞繁殖所形成的____________。图l所用的接种方法可用来对活菌进行计数。此外。测定微生物数目的另一种方法是______________。
(4)从生态系统的成分上看,大肠杆菌属于_________。以下过程中所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌较相似的有_______
A.制作果酒 B.由果酒制作果醋 巴制作泡菜 D.制作腐乳
22.科学家将小鼠多能干细胞的4种基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4,同时导入已分化的小鼠成纤维细胞中,结果后者被诱导成为多能干细胞,称为诱导多能干细胞(iPScell),此类细胞能分裂并产生皮肤细胞﹑神经细胞以及可以搏动的心肌细胞等。请分析回答下列问题:
(1)人体干细胞可以分为__________两大类。
(2)④过程表示细胞发生了分化,原因是D、E和F细胞中的__________(填2种化合物名称)种类不完全相同。细胞分化的实质是__________。
(3)动物细胞培养过程中需通入CO2,其作用是___________。
(4)艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中,通过分别向不同实验组加入各类酶来确认“转化因子”的化学本质,利用了自变量控制的___________原理。参考此方法,如果要了解Oct3/4、Sox2,c-Myc和Klf4基因在诱导iPS细胞时,每个基因作用的相对大小,该如何进行实验 请你给出实验设计的思路。__________。
23.如下图是细胞分化实质的模式图,请回答下列问题:
(1)分化会导致由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生___________性的差异。
(2)细胞分化的实质是__________________________________________。
(3)细胞分化的标志从分子水平看,在细胞中合成了某种特有的___________,该物质是生命活动的主要承担者。从细胞水平看,形成了不同种类的细胞。
(4)分化细胞表达的基因,可概括为①管家基因:所有细胞均表达的一类基因;②奢侈基因:不同类型细胞特异性表达的一类基因。图中的A、B、C三个基因可能属于奢侈基因的是___________。呼吸酶基因、ATP水解酶基因属于___________基因(填“管家”或“奢侈”)。
(5)植物组织培养技术,体现了植物细胞具有______________________。
(6)图中的D基因在左右两个细胞都未表达,原因可能是______________________。
24.1965年中国科学家人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素,摘取了人工合成蛋白质的桂冠。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法:AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种 DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素;BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因,导入工程菌获得胰岛素。这两种方法使用同一种质粒作为载体。回答下列问题。
(1)由于_________________________________,“AB”法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。“BCA”法是利用人体________________中的mRNA,再由mRNA经 ______得到的胰岛素基因,_______________填“AB”、“BCA”或“AB和BCA”)法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
(2)如图是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接,在设计PCR引物时可添加限制酶 ______________的识别序列,PCR引物应该添加在识别序列的______(填“3′或5′)端。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-,则其中一种引物设计的序列是5′-__________________-3′。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,若计划用1个胰岛素基因为模板获得m(m大于2)个胰岛素基因,则消耗的引物总量是_____________个。引物序列中的的GC含量越高,对PCR过程中的__________步骤(写出具体过程)影响最大,越 不利于目标DNA的扩增。
(3)PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,下列叙述中正确的有 ______________。
A.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶主要在退火过程起作用
B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率
C.进行电泳时,带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动
D.琼脂糖溶液中加入的核酸染料利于DNA在紫外灯下被检测
(4)β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。经________(处理方法)大肠杆菌后,与重组质粒混合培养一段时间,将大肠杆茵接种到添加了______________的培养基上筛选出_________的菌落即为工程菌种。
(5)科学家利用蛋白质工程技术,研制出了易吸收、起效快的赖脯胰岛素,获得赖脯胰岛素基因的途径是: ___________________________
25.1965年中国科学家人工合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素,摘取了人工合成蛋白质的桂冠。此后科学家又提出了利用基因工程改造大肠杆菌生产人胰岛素的两种方法:AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种 DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素;BCA法是利用胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因,导入工程菌获得胰岛素。这两种方法使用同一种质粒作为载体。回答下列问题。
(1)AB法中人工合成的两种 DNA片段均有多种可能的序列的原因是______。
________(填“AB”、“BCA”或“AB和BCA”)法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
(2)图中是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。为使目的基因与载体正确连接,在设计PCR引物时可添加限制酶______的识别序列。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-,则其中一种引物设计的序列是5′-______-3′。
(3)β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。据此简述筛选工程菌的过程______。
(4)科学家利用蛋白质工程技术,研制出了赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,其皮下注射后易吸收、起效快。写出获取赖脯胰岛素基因的流程:______。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【分析】制作泡菜的实验原理:
(1)乳酸菌在无氧条件下,将糖分解为乳酸;
(2)利用乳酸菌制作泡菜的过程中会引起亚硝酸盐的含量的变化;温度过高,食盐用量不足10%、腌制时间过短,容易造成细菌大量繁殖,亚硝酸盐含量增加。一般在腌制10天后,亚硝酸盐的含量开始下降。
【详解】A、“陈泡菜水”中有乳酸菌,因此,加入“陈泡菜水”的作用是提供乳酸菌菌种,A正确;
B、制作泡菜时,通常用白酒擦拭泡菜坛,以达到消毒的目的,B错误;
C、制作前期,乳酸菌活细胞的数量逐渐增加,其代谢产物乳酸逐渐积累,使得PH下降,其他杂菌繁殖受到限制甚至死亡,故乳酸菌的竞争优势越来越强,C正确;
D、若制作的泡菜咸而不酸,是因为大量的食盐抑制了乳酸菌的发酵过程,从而导致酸味无法产生,D正确。
故选B。
2.C
【分析】啤酒是以大麦为主要原料经酵母菌发酵制成的,其工业化生产流程如下:①大麦种子发芽,释放淀粉酶;②加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活;③将干燥的麦芽碾磨成麦芽粉;④淀粉分解,形成糖浆;⑤糖浆加入啤酒花,蒸煮;⑥加入酵母菌,发酵;⑦过滤,77℃保温30分钟;⑧过滤、分装啤酒进行出售。
【详解】A、过程①大麦发芽后可以通过焙烤杀死种子胚,但不使淀粉酶失活,A正确;
B、酶在高温下变性失活,过程②煮沸可以终止酶的进一步作用,并对糖浆灭菌,B正确;
C、酵母菌大量繁殖及大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段进行,C错误;
D、发酵过程中要适时往外排气,主发酵结束后,发酵液还不适合饮用,要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵,这样才能形成澄清、成熟的啤酒,D正确。
故选C。
3.C
【详解】试管牛是经过体外受精和胚胎移植产生的,属于有性生殖,A错误;蛋白质工程通过改造基因来实现对蛋白质分子的改造,B错误;将抗虫基因导入棉花体细胞后,还需采用植物组织培养技术将受体细胞培养出抗虫棉,C正确;生态工程能提高能量的利用率,但不能提高能量的传递效率,D错误。
【考点定位】生物工程
4.A
【分析】果酒的制作离不开酵母菌,酵母菌是兼性厌氧微生物,在有氧条件下,酵母菌进行有氧呼吸,大量繁殖,把糖分解成二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵。
【详解】A、利用大麦发芽产生的淀粉酶进行发酵,焙烤的目的是利用加热杀死种子的胚,并不是让酶失去活性, A错误;
B、淀粉原料必须与酶充分接触,反应才能完全,过程②碾磨有利于淀粉与淀粉酶充分接触,使淀粉分解,形成糖浆,B正确;
C、由于酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳,为了防止发酵液溢出,因此发酵过程中要适时往外排气,后发酵时期由于糖类物质不充足, 产生的气体变少,可以延长排气时间间隔,C正确;
D、啤酒生产需要筛选产酒精量高的酵母菌,因此使用基因工程改造的啤酒酵母,使之产酒精量较高,可以加速发酵过程,缩短生产周期,D正确。
故选A。
5.D
【分析】1.植物细胞细胞壁的主要成分是果胶和纤维素,在果浆中添加果胶酶和纤维素酶可以酶解细胞壁,增加细胞内容物的释放。
2.生产果酒的主要环节是:“清洗破碎→酶解→过滤→调整成分→接种→主发酵→倒灌过滤→后发酵→消毒→终止”等。
【详解】A、在果浆中添加果胶酶和纤维素酶可以酶解细胞壁,增加细胞内容物的释放,酶的活性受到温度的影响,所以酶解环节需要控制酶解温度,A正确;
B、微生物发酵过程中利用蔗糖产生酒精,所以调整成分时按比例添加蔗糖可以提高果酒的酒精含量,B正确;
C、需要对基因工程获得的高产菌株进行扩大培养增加基因工程高产菌株的数量,C正确;
D、在生产过程中,一般利用酵母菌发酵产生酒精,主发酵前的阶段进行通气,使酵母菌进行有氧呼吸,促进微生物大量繁殖,后发酵阶段需要密闭,促进酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,酵母菌的适宜生长温度是18~30℃,D错误;
故选D。
6.C
【分析】疫苗是将病原微生物(如细菌、立克次氏体、病毒等)及其代谢产物,经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。应用转基因技术生产的疫苗,主要成分是病毒的表面抗原蛋白,接种后能刺激机体免疫细胞产生抵抗病毒的抗体。
【详解】A、促进动物细胞的融合除了物理方法和化学方法外,还可以采用灭活的病毒, A 正确;
B、病毒作为抗原可刺激机体发生特异性免疫,产生抗体,用特定的病毒免疫小鼠可制备单克隆抗体, B 正确;
C、病毒无细胞结构,必须寄生在活细胞中,不可以在完全培养基中分离培养病毒,C错误;
D、经过灭活或减毒处理的病毒可以作为免疫学中的疫苗,用于免疫预防, D 正确。
故选C。
7.D
【分析】1、植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,其过程为:离体的植物组织,器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织(高度液泡化,无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织),愈伤组织经过再分化过程形成胚状体,进一步发育成为植株。
2、分析题图:图中①表示脱分化,②③表示再分化。
【详解】A、外植体一般选用分化潜力大的幼嫩茎段,更容易表现出全能性,A正确;
B、①②过程需要进行消毒和无菌操作以避免发生杂菌污染,例如对外植体进行消毒,在酒精灯火焰旁进行操作,B正确;
C、愈伤组织细胞通过有丝分裂不断增殖,易受诱变因素的影响,C正确;
D、①表示脱分化,②、③表示再分化过程,细胞增殖方式均为有丝分裂,D错误。
故选D。
8.D
【分析】1、动物细胞核移植技术表明动物细胞核具有全能性。
2、体外受精包括精子的采集和获能、卵母细胞的采集和培养、体外受精,该技术产生的动物称为试管动物,属于有性生殖。
3、胚胎分割的特点:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
【详解】A、若b是体外受精技术,则②为试管动物,形成②的过程属于有性生殖,不属于克隆,A错误;
B、若c是核移植技术,则③反映了动物体细胞的细胞核具有全能性,没有体现动物体细胞具有全能性,B错误;
C、表现型=基因型+外界环境,若a是胚胎分割技术,则产生的①为同一个胚胎分割形成的后代,虽具有相同的遗传物质,但表现型不一定相同,C错误;
D、①②③生产过程中的代孕母畜必须与供体母畜同期发情,保证胚胎植入相同的生理环境,D正确。
故选D。
9.A
【分析】动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程;克隆一批遗传背景相同的动物,可以通过它们之间的对比来分析致病基因;克隆特定疾病模型的动物,还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。
【详解】A、细胞核移植技术可将经基因编辑的单个体细胞注入去核的MII期的卵母细胞中,A错误;
B、用物理或化学方法如电刺激、Ca2+ 载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,B正确;
C、重组胚胎必须移植到同种、生理状态相同的雌性个体才能继续发育,否则可能存在免疫排斥等问题,胚胎难以存活,C正确;
D、基因编辑动物模型的遗传背景保持相同,可以通过它们之间的对比来分析致病基因,有利于减少实验研究误差,D正确。
故选A。
10.C
【分析】题图分析:图示为培育“试管山羊”的基本过程图解,其中包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、体外受精过程、早期胚胎培养、胚胎移植过程。
【详解】A、采集的卵母细胞,要在体外经人工培养成熟后,才能与经过获能处理的精子受精,A错误;
B、桑椹胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能,属于全能细胞,桑椹胚进一步发育,细胞开始出现分化,B错误;
C、为获得更多卵母细胞,可以对雌性杜泊羊注射促性腺激素使其超数排卵,C正确;
D、DNA分析鉴定性别须从胚胎的滋养层部位取样,这样既保证了遗传信息一致,又不影响内细胞团进一步发育,D错误。
故选C。
11.C
【分析】T细胞活化后到达癌组织区域,会借助细胞表面TCR分子识别肿瘤细胞的MHC分子,T细胞表面的的PD-1分子一旦被PD-L1激活,会抑制T细胞活化,这一识别作用将使肿瘤细胞逃脱免疫监视;
依据这一发现,科研人员研制了两种特异性极强的靶向药物,药物的抗肿瘤机理阻止PD-1和PD-L1的特异性结合。
【详解】A、针对PD-1靶点进行免疫治疗,药物的抗肿瘤机理阻止PD-1和PD-L1的特异性结合,这与细胞膜的信息传递有关,A正确;
B、PD-L1抗体和PD-1抗体均能阻止PD-1和PD-L1的特异性结合,均具有免疫治疗作用,B正确;
C、T细胞会借助细胞表面TCR分子识别肿瘤细胞的MHC分子,T细胞表面的的PD-1分子一旦被PD-L1激活,会抑制T细胞活化,若敲除肿瘤细胞PD-L1基因,则PD-1和PD-L1无法结合,则会抑制“免疫逃逸”,C错误;
D、过度阻断PD-1/PD-LI信号通路可能会使免疫功能过强,因而可能会引起自身免疫病,D正确。
故选C。
12.B
【分析】植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。
【详解】A、甘蓝和萝卜体细胞经过细胞融合技术形成杂种细胞,杂种细胞再利用植物组织培养技术培育成为杂种植株,A正确;
B、用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗获得四倍体植株不需要经过植物组织培养技术,B错误;
C、植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性,故可利用植物茎尖通过植物组织培养技术得到的脱毒苗,C正确;
D、将转入抗虫基因的棉花体细胞培育成完整的植株需要采用植物组织培养技术,先经过脱分化形成愈伤组织,愈伤组织再经过增殖和分化形成完整的植株,D正确。
故选B。
13.A
【分析】肺炎链球菌的转化实验:(1)实验材料:肺炎链球菌:R 型:无多糖类荚膜、无毒性、菌落粗糙;S 型:有多糖类荚膜、有毒性、菌落光滑,使人患肺炎,使小鼠患败血症。(2)肺炎链球菌体内转化实验:1928年由英国科学家格里菲思等人进行。结论:加热杀死的S型菌中含有促成R型活菌转化成S型活菌的活性物质——“转化因子”。
【详解】A、基因水平转移使转移的基因和受体细胞原有的基因基因重组,使遗传物质发生改变,能为生物进化提供原材料,A错误;
B、生物界共用一套遗传密码,翻译时相同遗传密码决定的是同种氨基酸,这是基因水平转移实现表达的基础,B正确;
C、S型菌的相关基因转移到R型菌,基因决定性状,R型菌可通过基因水平转移转化为S型肺炎链球菌,C正确;
D、农杆菌将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上,随受体染色体DNA的复制而复制,通过农杆菌转化到植物染色体上的基因遗传时遵循孟德尔遗传规律,D正确。
故选A。
14.B
【分析】利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增。PCR利用了DNA的热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。PCR仪实质上就是一台能够自动调控温度的仪器。一次PCR一般要经历30次循环。
【详解】A、PCR通过90℃以上的高温解旋,755℃左右的温度下模板与引物结合,A正确;
B、PCR 反应的缓冲液中需添加Mg2+,然后依次加入引物、Taq酶、模板,B错误;
C、DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,C正确;
D、在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,D正确。
故选B。
15.D
【分析】PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 DNA 半保留复制的原理,在体外提供参与 DNA 复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。 基本条件:模板:DNA的双链;原料:四种脱氧核苷酸;酶:耐高温的DNA聚合酶;引物:一小段能与DNA母链的一小段碱基序列互补配对的短单链核酸,起作用是为DNA聚合酶提供了游离的3’端,使DNA聚合酶从引物的3’端开始连接脱氧核苷酸。
【详解】A、反应体系中dNTP作为扩增的能量,原料是游离的四种脱氧核苷酸,脱氧核苷酸会依次连接到子链的5,端,A错误;
B、据题可知,PCR时组织细胞间的物质会吸附Mg2+,使进入细胞的Mg2+减少,因此原位PCR反应体系中使用的Mg2+浓度要比常规PCR高;
C、PCR中引物的复性温度可由G、C的含量进行推测,反应体系中引物的G、C碱基含量越高,复性的温度越高,C错误;
D、原位PCR技术可用于人类β-地中海贫血致病基因的检测,D正确。
故选D。
16.D
【分析】动物细胞融合方法有物理方法:离心、震动,电击;化学方法:聚乙二醇,灭活的病毒。
【详解】A 、若A、B为植物细胞,两种植物细胞进行体细胞杂交前,必须先利用酶解法去除细胞壁,以制备原生质体,A 正确;
B 、在制备人抗某病毒的单克隆抗体的过程中,需进行细胞培养,需在培养液中加入一定量的抗生素、血清等物质以提供营养和防止杂菌污染,B 正确;
C 、与传统的有性杂交相比,细胞融合技术的优越性在于可以克服远缘杂交不亲和的障碍,使远缘杂交成为可能,C 正确;
D 、用灭活的病毒作诱导因素是动物细胞融合特有的人工诱导方法,D错误。
故选D。
17.D
【分析】分析题图:图中过程①表示交错延伸PCR过程,②表示构建基因表达载体,③将构建好的基因表达载体导入农杆菌细胞并用农杆菌感染植物细胞,④表示诱导愈伤组织,⑤表示再分化。
【详解】A、限制酶EcoRⅠ和XmaⅠ的酶切位点不同,切出的黏性末端不同,目的基因两端的黏性末端不同,能避免单个目的基因连接成环,但不能避免两个目的基因中相同的黏性末端相连,A错误;
B、启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,用于驱动基因的转录,B错误;
C、据图可知,Ti重组质粒中同时含有Bt重组基因和抗草甘膦基因(oroA),因此在培养愈伤组织的培养基中添加草甘膦可以筛选含有Bt重组基因的细胞,C错误;
D、分析题意可知,图中生长素合成酶基因不能促进愈伤组织生根,因为生长素合成酶基因是通过成熟mRNA逆转录获得的编码区序列,自身无启动子,而启动子Pr1a只在烟草叶肉细胞中特异性启动基因的转录,在愈伤组织细胞中不能启动转录,D正确。
故选D。
18.ACD
【分析】1、微生物接种的方法很多,最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。若要对微生物进行取样计数,接种方法只能是稀释涂布平板法。稀释涂布平板法则是将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养;
2、固氮细菌可以利用空气中的氮气合成自身的含氮化合物,故不需要添加氮源,其他细菌需要添加氮源以供微生物合成自身所需的含氮化合物。
【详解】A、巨大芽孢杆菌不能利用空气中的氮气合成自身所需的氮,需要添加氮源,圆褐固氮菌可以固氮,不需要添加氮源,A正确;
B、涂布平板的所有操作和系列稀释操作都应在酒精灯火焰旁进行,以防止杂菌污染,B错误;
C、3个平板上的平均菌落数是(42+39+36)/3=39,每毫升中活菌数=39÷0.1×100=39000,C正确;
D、根据图示可知,两菌种的最佳接种量比为1∶1时,有效菌落数最大,故处理该类厨余垃圾废液,两菌种的最佳接种量比为1∶1时,效果最佳,D正确。
故选ACD。
19.ACD
【分析】1、基因工程的工具:
(1)限制酶:能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
(2)DNA连接酶:连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(3)运载体:常用的运载体:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、细胞株和细胞系:
细胞株:原代培养细胞传至10代左右就不容易传下去,细胞生长停滞,大部分细胞衰老死亡,少数细胞能存活传到40~50代,这部分细胞称为细胞株。
细胞系:细胞株传到50代左右不能再继续传代,部分细胞遗传物质改变,具有癌变细胞的特点,可以在培养条件下无限制的传代下去,这部分细胞称为细胞系。
3、单克隆抗体的作用:
①作为诊断试剂:(最广泛的用途)具有准确、高效、简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症,可制成“生物导弹”。
【详解】A、限制性内切酶、DNA连接酶主要存在于微生物中,A错误;
B、单克隆抗体的主要应用是制成“生物导弹”,将药物定向地带到癌细胞处,B正确;
C、细胞株和细胞系均为工程菌,两者遗传物质不同,前者的遗传物质没有发生改变,后者的遗传物质发生改变,因此两者的遗传物质不同,C错误;
D、单克隆抗体的制备过程中并没有形成完整个体,因此不能体现动物细胞的全能性,D错误。
故选ACD。
【点睛】本题综合考查基因工程和细胞工程的相关知识,要求考生识记基因工程的工具及操作步骤;识记动物细胞工程的相关技术、原理及应用,能结合所学的知识准确判断各选项。
20.CD
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理:1、DNA的溶解性:DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同(DNA在0.14mol/L的氯化钠中溶解度最低);DNA不溶于酒精溶液,但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。
2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同。
3、DNA的鉴定:在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、鸡血细胞液加入蒸馏水,使得鸡血细胞的细胞膜吸水涨破,A错误;
B、洋葱鳞片叶碎片中,加入沐浴液有利于去除细胞膜,食盐能溶解DNA,B错误;
C、向DNA粗提取物中加入嫩肉粉,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能破坏其中的蛋白质,有利于去除蛋白质,获得较纯净DNA,C正确;
D、由于DNA不溶于酒精,蛋白质溶于酒精,因此需向DNA滤液中加入冷酒精有利于析出DNA,一步纯化DNA,D正确。
故选CD。
【点睛】
21. 鉴别 将蛋白胨改成尿素 酚红 灭菌 消毒 稀释涂布平板法 平板划线法 菌落 显微镜直接计数法 分解者 BC
【分析】1、大肠杆菌不能将无机物转化成有机物,只能利用现成的有机物生存,属于异养微生物,大肠杆菌是腐生细菌,在生态系统的成分中属于分解者。
2、选择培养基是将允许特定种类的微生物生长、同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基;鉴别培养基是在培养基中加入某种试剂或化学药品,使培养后会发生某种变化,从而区别不同类型的微生物的培养基。
3、接种微生物常用的接种方法由平板划线法和稀释涂布平板法两种接种方法。
【详解】(1)分析表格可知,该培养基加入了显色剂,属于鉴别培养基;筛选尿素分解菌需要使用以尿素为唯一氮源的选择培养基,该配方中的蛋白胨需要改为尿素,并使用酚红指示剂。
(2)微生物培养过程中,需要对培养基和培养皿进行灭菌,对操作者的双手需要进行清洗和消毒。
(3)据图分析,图1菌落均匀是稀释涂布平板法接种,图2是平板划线法接种。两种接种方法都可以达到单菌落。图1所用的接种方法可用来对活菌进行计数。此外,测定微生物数目的另一种方法是显微镜直接计数法。
(4)大肠杆菌属于异养厌氧型细菌,属于生态系统中的分解者,属于原核生物。
A 制作果酒使用的菌种是酵母菌,酵母菌属于真核生物,A错误;
B、果酒制作果醋使用的菌种是醋酸杆菌,属于原核生物,B正确;
C、制作泡菜使用的是乳酸菌,属于原核生物,C正确;
D、制作腐乳使用的微生物是毛霉,属于真核生物,D错误。
故选BC。
【点睛】本题的知识点是培养基的成分和分类,大肠杆菌的代谢类型,常用的微生物的接种方法,估算样品中的菌落数的方法,微生物培养与植物组织培养的培养基的不同点,旨在考查学生理解所学知识的要点,把握知识的内在联系、对相关知识进行熟练识记的能力,应用相关知识分析生物学问题的能力。
22.(1)胚胎干细胞、成体干细胞
(2) mRNA、蛋白质 基因的选择性表达
(3)维持培养液的酸碱度
(4) 减法 依次去掉1个基因,将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中,通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较,来推测缺失的基因对诱导iPS细胞的影响,进而判断每个基因作用的相对大小
【分析】细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程;
细胞分化的实质:基因的选择性表达;
细胞分化的结果:细胞的种类增多,细胞中细胞器的种类和数量发生改变,细胞功能趋于专门化。
【详解】(1)人体干细胞可以分为胚胎干细胞与成体干细胞。
(2)④过程表示细胞分化,细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞D与细胞E、F中的蛋白质与RNA种类不完全相同,使细胞的功能趋于专门化。
(3)动物细胞培养过程中通入CO2的目的是维持培养液的酸碱度(pH)。
(4)艾弗里在证明DNA是遗传物质的实验中,利用的是减法原理,若采用减法原理了解Oct3/4、Sox2,c-Myc和Klf4基因在诱导iPS细胞时,每个基因作用的相对大小,实验思路是依次去掉1个基因,将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中,通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较,来推测缺失的基因对诱导iPS细胞的影响,进而判断每个基因作用的相对大小。
23.(1)稳定
(2)基因的选择性表达
(3)蛋白质
(4) A和C 管家
(5)全能性
(6)D基因是奢侈基因,在该个体其它细胞表达(其他合理答案都给分,如“由于基因选择性表达”或“D基因在该个体其它细胞表达”)
【分析】1、细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态,结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化可使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
2、细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。细胞全能性的基础是每个体细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体的全部基因。
(1)
分化会造成细胞三个方面发生稳定性的差异,形态上(比如红细胞变成双面凹,圆饼状)、结构上(比如叶肉细胞出现叶绿体),功能上(比如神经细胞可以传导兴奋)。
(2)
基因的选择性表达是分化的实质。
(3)
据图分析图中分化出了两种细胞,从分子水平看,表达的基因不完全相同,可能形成不同的mRNA,然后形成不同的蛋白质(生命活动的主要承担者)。
(4)
据图分析,A基因只在“左侧细胞”中表达,而C基因只在“右侧细胞”中表达,所以是奢侈基因。而呼吸酶每个细胞都应该有,ATP水解酶每个细胞都有,所以相关基因是管家基因。
(5)
细胞的全能性,是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。植物组织培养是植物细胞具有全能性的体现。
(6)
D基因在左右两个细胞都未表达,可能在该个体其它细胞表达,是奢侈基因。
【点睛】熟知细胞分化的概念及其相关的特征是解答本题的关键,能根据图示从分子水平上理解细胞分化的概念并正确作答是 解答本题 的必备能力,细胞全能性的概念也是本题的考查点。
24.(1) 一种氨基酸可能对应多种密码子 胰岛B细胞 逆转录 AB和BCA
(2) XhoⅠ和MunⅠ 3′ - CTCGAGCCTTTCAGCTCA- 2m-2 变性
(3)BCD
(4) 钙离子 氨苄青霉素和X-gal 白色的菌落
(5)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→找到相对于的脱氧核苷酸序列
【分析】PCR是聚合酶链式反应的简称,指在引物指导下由酶催化的对特定模板(克隆或基因组DNA)的扩增反应,是模拟体内DNA复制过程,在体外特异性扩增DNA片段的一种技术。
【详解】(1)AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,由于密码子具有简并性,即一种氨基酸可能对应多种密码子,所以AB法中人工合成的两种DNA片段均有多种可能的序列。胰岛素基因存在于所有细胞中,但只能在胰岛B细胞中表达,结合题意“BCA法是利用人体某细胞中的mRNA得到胰岛素基因,表达出胰岛素原后再用特定酶切掉C肽段”可知,BCA法是从人体胰岛B细胞中获取mRNA,再由mRNA经逆转录过程得到的胰岛素基因,在基因的结构中,启动子在非编码区,是不会被转录和翻译的,结合题干可在“AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种DNA片段,利用工程菌分别合成两条肽链后将其混合自然形成胰岛素,故由AB法中的“胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列”,和BCA法中的“胰岛B细胞中的mRNA”得到的目的基因中均不含人胰岛素基因启动子。
(2)由图可知,对于目的基因,SalI和NheI的作用位点在目的基因的中间,会破坏目的基因,则在引物设计时不能选用这两种限制酶,那么只能在XhoI和MunI和EcoRI中选择;同时质粒上EcoRI的其中一个作用位点是在标记基因上,所以只能选择XhoI和MunI两种限制酶,则需要在设计PCR引物时可添加限制酶XhoI和MunI的识别序列。由于DNA复制时,子链的延伸是从引物的3’端开始的,因此引物需要在模板的3'端开始进行碱基互补配对,即PCR引物应该添加在识别序列的“3’端。通过上述方法获得人的胰岛素基因后,需要通过PCR技术进行扩增,若计划用1个胰岛素基因为模板获得m(m大于2)个胰岛素基因,由于子链的延伸都需要从引物的3'端开始,即新合成的子链均带有引物,因此,消耗的引物总量是2m-2,其中只有原来的摸板链上没有引物连接。引物序列中的的GC含量越高,对PCR过程中的变性步骤影响最大,越需要较高的温度才能使模板DNA中的氢键断裂,进而表现为“不利于”目标DNA的扩增。
(3)A、PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶主要在延伸过程起作用,A错误;
B、待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率,进而影响DNA分子呈现的电泳效果,B正确;
C、根据电荷同性相斥、异性相吸引可推测,进行电泳时,带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动,C正确;
D、DNA分子的大小和构象等有关,凝胶中的DNA分子通过染色才可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,D正确。
故选BCD。
(4)将目的基因导入微生物细胞常用的方法是钙离子处理法,使其处于感受态,这样可提高转化率,结合图示可知,将目的基因的插入的位置是在lacZ基因中,会破坏lacZ基因的结构,不能产生β-半乳糖苷酶,根据题干信息“β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质”,故目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构,使其不能正常表达产生β-半乳糖苷酶,底物X-gal不会被分解,所以筛选导入重组质粒的大肠杆菌时,在添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上应选择白色的菌落。
(5)蛋白质工程的途径: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。
25.(1) 一种氨基酸可能对应多种密码子
AB和BCA
(2) XhoⅠ和MunⅠ
- CTCGAGCCTTTCAGCTCA-
(3)经钙离子处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后,再将大肠杆菌接种到添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上筛选出白色的菌落即为工程菌
(4)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→找到相对于的脱氧核苷酸序列
【分析】蛋白质工程的过程:根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因);最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。
【详解】(1)一种氨基酸可能对应多种密码子,所以AB法中人工合成的两种 DNA片段均有多种可能的序列。结合题干BCA法是通过从人体胰岛B细胞中的mRNA得到胰岛素基因,以及题干“AB法是根据胰岛素A、B两条肽链的氨基酸序列人工合成两种 DNA片段”,而在基因的结构中,启动子在非编码区,是不会被转录和翻译的,故AB和BCA法获取的目的基因中不含人胰岛素基因启动子。
(2)根据题图,对于目的基因,SalⅠ和NheⅠ的作用位点在目的基因中间,会破坏目的基因,则在引物设计时不能选择这两种限制酶,那么只能在XhoⅠ和MunⅠ和EcoRⅠ中选择,同时质粒上EcoRⅠ的其中一个作用位点在标记基因上,所以只能选择XhoⅠ和MunⅠ两种限制酶,则需要在设计PCR引物时可添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列;
已知胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-,在设计引物时需要添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的识别序列,根据两种酶在质粒上的位置上可知,XhoⅠ识别序列需要添加在目的基因的左侧,MunⅠ的识别序列需要添加杂目的基因的右侧,其中一种引物设计的序列是胰岛素基因左端①处的碱基序列为-CCTTTCAGCTCA-,由于DNA合成时,新链的延伸方向为5′→3′,即其中一种引物与模板链3′(①处互补的位置)碱基互补配对,所以其中一种引物设计的序列为5′- CTCGAGCCTTTCAGCTCA-3′。
(3)已知:β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色,否则菌落为白色。而结合题干题图,目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构,使其不能正常表达,无法产生β-半乳糖苷酶,底物X-gal不会被分解,故简述筛选工程菌的过程为:经钙离子处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后,再将大肠杆菌接种到添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上筛选出白色的菌落即为工程菌。
(4)科学家利用蛋白质工程技术,研制出了赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,其皮下注射后易吸收、起效快。写出获取赖脯胰岛素基因的流程: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→找到相对于的脱氧核苷酸序列。
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