高考生物专题突破训练：第27练　基因工程、蛋白质工程和细胞工程（含解析）

高考生物专题突破训练
第27练　基因工程、蛋白质工程和细胞工程
1．(2022·全国乙，38)新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。请回答下列问题：
(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT—PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是________________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的_________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是__________。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明________________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明________________________。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)逆转录酶　(2)特异性核苷酸序列　复性　(3)曾感染新冠病毒，已康复　已感染新冠病毒，是患者　(4)目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
解析　(1)以病毒RNA为模板合成cDNA是逆转录过程，这一过程需要的酶是逆转录酶。获得cDNA后可通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为确保PCR扩增获得的是特异性核苷酸序列，从而确保新冠病毒核酸检测的准确性，设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核苷酸序列来进行。PCR过程每次循环分为3步，即变性(超过90 ℃)→复性(55 ℃左右)→延伸(72 ℃左右)，其中温度最低的一步是复性。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明他体内没有新冠病毒，但曾感染新冠病毒，已经康复；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明他已感染新冠病毒，是患者。
2．(2022·湖南，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是________________，物质b是____________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是______________________
________________________________________________________________________。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有____________、_____________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是__________________。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)氨基酸序列多肽链　mRNA　密码子的简并性　(2)从基因文库中获取　通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成　DNA双链复制　(3)种类　提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏　(4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
解析　(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大。水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定；经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降。经酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，且差异明显。据此推测两种酶处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
3．(2019·全国Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
→→―→
　①　　　　 ②　　　　　 ③
→→
　④　　　　 ⑤　　　　　 ⑥
请回答下列问题：
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有______________________。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的__________过程，最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的__________，这种繁殖方式属于______繁殖。
答案　(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成层容易诱导形成愈伤组织　(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)　(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　(5)遗传特性　无性
解析　(1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导组织块形成愈伤组织)和步骤⑥(诱导愈伤组织形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要照光培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)植物组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。
4．(2022·江苏盐城高三二模)新型冠状病毒(一种RNA病毒)的S蛋白和N蛋白都是诱发机体免疫反应的主要抗原。病毒载体疫苗是研制新冠病毒疫苗的技术路线之一，下图是生产重组腺病毒疫苗的流程。请回答下列问题：
(1)制备新冠病毒疫苗时，应选用编码________________的基因，先在______________酶的作用下，合成________，再通过______技术进行扩增。
(2)已知pAdEasy质粒可在宿主细胞内表达出腺病毒，除了启动子、终止子、复制原点外，其相关基因序列还包含____________________________(答两种)，过程①需要的酶是____________________________。
(3)若PacⅠ酶在过程②中使用，该酶所作用的化学键是________________。线性pAd需要转入特定细胞才能产生重组腺病毒，原因是___________________________________________。
(4)据图分析，重组腺病毒对人体相对安全，理由是____________________________。将重组腺病毒接种到人体中的方式是____________。与新冠灭活疫苗相比，重组腺病毒疫苗能引起的特有的免疫方式是____________。
答案　(1)S蛋白或N蛋白　逆转录　DNA　PCR
(2)腺病毒基因(组)、标记基因　限制酶和DNA连接酶　(3)磷酸二酯键　基因的表达需要细胞提供场所、原料和酶等条件　(4)重组腺病毒缺失复制原点，不会在宿主细胞内复制　肌肉注射　细胞免疫
解析　(1)新冠病毒的S蛋白和N蛋白是诱发机体免疫反应的主要抗原，应选用编码S蛋白或N蛋白的基因；新冠病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA，因此先在逆转录酶的作用下进行逆转录得到DNA，再通过PCR技术进行扩增。(2)质粒上应该具有腺病毒基因(组)(表达出腺病毒)、标记基因(便于筛选)；过程①是将质粒和目的基因进行连接，需要分别对其用限制酶进行酶切得到相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接得到重组质粒。(3)过程②是将重组质粒变成线性pAd，需要用PacⅠ酶进行切割，破坏磷酸二酯键；基因的表达需要细胞提供场所、原料和酶等条件，因此线性pAd需要转入特定细胞才能产生重组腺病毒。(4)重组腺病毒缺失复制原点，不会在宿主细胞内复制，重组腺病毒对人体相对安全；常用肌肉注射将重组腺病毒接种到人体；新冠灭活疫苗作为抗原，引起体液免疫，产生更多的记忆细胞和抗体，而重组腺病毒疫苗能侵入宿主细胞，引起细胞免疫。
5．科研人员通过敲除里氏木霉基因组中去乙酰化酶基因(HDAC)，探究组蛋白乙酰化对纤维素酶基因表达的影响，其主要过程如下图。请据图回答下列问题：
(1)PCR反应体系中，除加入引物和模板DNA外，一般还需要加入________________________
________________________________________________________________________。
(2)引物设计是PCR的关键，本研究中引物R1的5′端添加与引物FG互补的序列，其目的是______________________________。在PCR5中加入的引物是____________。
(3)在原生质体转化过程中，加入适量的CaCl2和PEG溶液，其目的是______________________
________________________________________________。涂布时，涂布器用____________法灭菌后将原生质体接种到含________的固体培养基上筛选。
(4)为探究敲除基因HDAC后对纤维素酶基因(CBHI、EGLI)和纤维素酶基因激活因子基因XYR1转录的影响，研究中先提取__________________________________，再利用荧光RT—PCR技术检测，结果如下图。依据结果可以得出的结论是___________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)、4种脱氧核苷酸(缓冲液、Mg2＋)等　(2)便于H1和GR拼接(便于PCR4时形成H1－GR融合基因)　R2和FG　(3)促进外源DNA分子进入原生质体　灼烧灭菌　新霉素　(4)(培养到第5天的)两类菌株细胞的总RNA(或总RNA)　敲除基因HDAC使细胞中组蛋白去乙酰化酶缺乏，细胞中组蛋白乙酰化程度高，可以显著提高纤维素酶基因的表达
解析　(1)PCR反应体系中含有缓冲液、模板DNA、4种脱氧核苷酸、引物和耐高温的DNA聚合酶。(2)为了便于H1和GR拼接(便于PCR4时形成H1－GR融合基因)，引物R1的5′端添加与引物FG互补的序列，引物R2和FG进行PCR5才能敲除乙酰化酶基因(HDAC)。(3)CaCl2溶液能促进外源DNA分子进入原生质体，所以在原生质体转化过程中，加入适量的CaCl2和PEG溶液。涂布时，涂布器用灼烧灭菌法灭菌后将原生质体接种到含新霉素的固体培养基上筛选，因为重组载体含有新霉素抗性基因。(4)通过提取(培养到第5天的)两类菌株细胞的总RNA(或总RNA)，来研究敲除基因HDAC后对纤维素酶基因(CBHI、EGLI)和纤维素酶基因激活因子基因XYR1转录的影响。据图分析可知，敲除基因HDAC使细胞中组蛋白去乙酰化酶缺乏，细胞中组蛋白乙酰化程度高，可以显著提高纤维素酶基因的表达。
6．回答有关细胞工程的问题：
(1)植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术都需通过____________诱导形成愈伤组织，利用胡萝卜根进行组织培养获得胡萝卜植株，证明了分化的植物细胞仍具有___________________
________________________________________________________________________。
植物体细胞杂交技术的两个关键环节分别是_____________________和_________________。
(2)动物细胞融合技术可用于制备单克隆抗体，制备单克隆抗体过程中，用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，再经________________________________，经多次筛选，才可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。单克隆抗体的主要用途是______________________和____________________________。
(3)科研人员利用基因工程、细胞工程、胚胎工程等培育出了乳汁中含有人凝血因子Ⅸ医用蛋白的二倍体转基因绵羊，简易流程如图所示。
a．进行图中③过程前，卵母细胞要进行去核处理的原因是______________________________，去核的卵母细胞除了具有体积大、易操作等特点，还含有____________________的物质，有利于培养获得克隆动物。
b．进行图中④过程前，要用物理或化学方法激活受体细胞，目的是_______________________。
答案　(1)脱分化　形成完整植株所需要的全部基因(全能性)　获得具有活力的原生质体　原生质体融合　(2)克隆化培养和抗体检测　作为诊断试剂　用于治疗疾病和运载药物　(3)a.保证二倍体转基因绵羊的核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞(供体细胞)　激活动物细胞核全能性　b．使其恢复细胞分裂和发育进程
7．(2019·江苏，29)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用______________处理，使其超数排卵，收集并选取处在____________(时期)的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块，用______________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是________________。
(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行________。产出的基因编辑猪的性染色体来自______号猪。
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有____________(填序号)。
①DNA测序　②染色体倍性分析　③体细胞结构分析　④抗原—抗体杂交
答案　(1)促性腺激素　MⅡ中期　(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　维持培养液的pH
(3)分割　2　(4)①④
解析　(1)为获取更多的卵母细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于MⅡ中期。(2)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的作用是维持培养液的pH。(3)若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。(4)为了判断目的基因是否被导入受体，可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。
8．不考虑地区、年龄、性别等因素导致的差异，我国目前糖尿病患病率约10%左右，Ⅱ型糖尿病病因复杂，多数是胰岛素抵抗引起机体对胰岛素的敏感性降低所致。请回答下列有关问题：
(1)与Ⅱ型糖尿病相比，胰岛素依赖型糖尿病的病因是患者体内存在胰岛B细胞的抗体，这些抗体使胰岛B细胞受损。从免疫学角度看，这种类型的糖尿病属于________病。科研人员将人胰岛素注射到健康成熟小鼠体内，其目的是获取________________________细胞；再将该细胞与______________相融合，以制取杂交瘤细胞。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
等两两融合的细胞。细胞融合过程体现了细胞膜具有________的特性。
(3)医学上，用胰岛素单克隆抗体可以快速检测血清胰岛素的含量。单克隆抗体最主要的优点是________________________________________________________________________
________________________。
(4)细胞融合技术的优点是__________________________________________________。
答案　(1)自身免疫　能分泌抗人胰岛素抗体的B淋巴　小鼠骨髓瘤细胞　(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　流动性　(3)特异性强、灵敏度高、可大量制备　(4)突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
解析　(1)胰岛素依赖型糖尿病是患者自身的抗体攻击了自身正常的细胞，因此属于自身免疫病。单克隆抗体制备的第一步是注射相应的抗原，所以将人胰岛素注射到健康成熟小鼠体内，其目的是获取能分泌抗人胰岛素抗体的B淋巴细胞。再将该细胞和小鼠骨髓瘤细胞进行融合形成杂交瘤细胞。
9．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。分析并回答下列问题：
(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键。依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产________________的蛋白质，不一定符合人类生产和生活的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过________________或____________，对现有蛋白质进行__________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。
答案　(1)预期的蛋白质功能　预期的蛋白质结构　应有的氨基酸序列　相对应的脱氧核苷酸序列(基因)　(2)自然界已存在　基因修饰　基因合成　改造　(3)空间(或高级)
10．DNA提取过程中可以选用鸡血或者菜花作为实验材料，请回答下列关于DNA粗提取和鉴定的问题：
(1)使用鸡血提取DNA时，需在鸡血中加入柠檬酸钠，目的是________________；在鸡血细胞液中加入蒸馏水，目的是____________________。
(2)使用菜花提取DNA时，需要研磨，研磨时可加入一定的洗涤剂和食盐，其作用分别是__________________和____________。
(3)DNA在浓度为________mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA____________(填“析出”或“溶解”)。
(4)使用二苯胺鉴定DNA时，需要在______条件下进行，DNA与二苯胺反应呈现______色。
答案　(1)防止血液凝固　使鸡血细胞破裂　(2)溶解细胞膜　溶解DNA　(3)0.14　析出　(4)沸水浴　蓝
【练后讲评与反思】
考情分析　1.考查题型：非选择题。2.呈现形式：文字题、流程图题等。对于基因工程的考查频率较高，侧重于考查操作工具的种类、功能以及操作基本程序等。动物细胞工程技术中的核移植技术及单克隆抗体的制备也有所考查。题目常借助简洁的文字材料或模式图的形式来考查其基本原理和技术手段，尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述。
考向一　基因工程和蛋白质工程
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题目 1 2 4 5 9
正误
错题整理：
核心归纳
1．基因工程常考的3种基本工具
(1)限制性核酸内切酶(限制酶)：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶
①E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端。
②T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。
(3)载体
①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制。
②有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。
③具有特殊的标记基因——以便对含目的基因的受体细胞进行鉴定和选择。
④对受体细胞无毒害作用。
2．基因工程的4大操作程序
(1)目的基因的获取
①从基因文库中获取。
②利用PCR技术扩增
a．原理：DNA双链复制。
b．条件：模板DNA、引物、游离的脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。
③用化学方法直接人工合成。
(2)基因表达载体的构建
①基因表达载体模式图
②基因表达载体的构建过程
(3)将目的基因导入受体细胞
①导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。
②导入动物细胞：显微注射技术。
③导入微生物细胞：感受态细胞法(用Ca2＋处理)。
(4)目的基因的检测与鉴定
①插入检测：DNA分子杂交技术。
②转录检测：分子杂交技术。
③翻译检测：抗原—抗体杂交技术。
④个体生物学水平的鉴定：抗性接种实验。
3．图解记忆蛋白质工程
考向二　DNA的粗提取与鉴定
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题目 10
正误
错题整理：
核心归纳
1．DNA的粗提取与鉴定实验原理
(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物质的量浓度为0.14 mol/L时最低。
(2)DNA不溶于酒精，但是细胞中的一些有机物如某些蛋白质则溶于酒精，因此可以用酒精提纯。
(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色，因此，二苯胺可用来鉴定DNA分子。
2．DNA的粗提取与鉴定实验流程
实验材料的选取→破碎细胞，获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
考向三　植物细胞工程和动物细胞工程
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题目 3 6 7 8
正误
错题整理：
核心归纳
1．比较植物组织培养与动物细胞培养
项目 植物组织培养 动物细胞培养
取材 植物幼嫩部位 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果 获得植株个体，可以体现全能性 新的细胞，不形成个体，不体现全能性
条件 ①无菌； ②营养； ③植物激素； ④温度、pH、光照等 ①无菌、无毒； ②营养、血清等； ③温度和pH； ④气体环境：主要有O2、CO2
2.植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较
步骤 植物体细胞杂交 单克隆抗体制备
第一步 原生质体的制备(酶解法) 正常小鼠免疫处理
第二步 原生质体的融合(物理、化学法) 动物细胞融合(物理、化学、生物方法)
第三步 杂种植株的筛选与培养 杂交瘤细胞的筛选与培养
第四步 杂种植株的诱导与鉴定 单克隆抗体的提纯
相同点 ①两种技术手段的培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
(1)诱导植物体细胞的原生质体融合的方法主要有离心、振动、电激或用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂等。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(诱导动物细胞融合的特有因素)、电激等。融合的细胞类型(仅考虑两两融合的细胞)：前者——AA、BB、AB；后者——瘤瘤、B瘤、BB。
(2)植物细胞工程的原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性；动物细胞工程的原理有细胞膜的流动性和细胞增殖。
3．掌握克隆动物培育的流程
4．理清单克隆抗体制备的过程
【校正提分强化训练】
1．(2020·江苏，33)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如下图(以EcoRⅠ酶切为例)：
请据图回答问题：
(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种______________酶，它通过识别特定的________________切割特定位点。
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成_________；PCR循环中，升温到95 ℃是为了获得_________________________；Taq酶的作用是催化______________________________________________________________________________。
(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是______(从引物①②③④中选择，填编号)。
项目 DNA序列 (虚线处省略了部分核苷酸序列)
已知 序列
PCR引物 ①5′－AACTATGCGCTCATGA－3′ ②5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′ ③5′－AGAGGCTACGCATTGC－3′ ④5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′
(4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列)，结果正确的是________。
A．5′－AACTATGCG……AGCCCTT－3′
B．5′－AATTCCATG……CTGAATT－3′
C．5′－GCAATGCGT……TCGGGAA－3′
D．5′－TTGATACGC……CGAGTAC－3′
答案　(1)限制性核酸内切(或限制)　核苷酸序列
(2)磷酸二酯键　DNA单链　以DNA为模板的DNA链的延伸　(3)②④　(4)B
解析　(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种限制性核酸内切酶，它通过识别特定的核苷酸序列来进行切割。(2)步骤Ⅱ中用DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成磷酸二酯键。PCR循环中，升温到95 ℃是为了解开DNA双链获得DNA单链，Taq酶的作用是催化以DNA为模板延伸形成子链的过程。(3)PCR过程中，根据已知的DNA序列合成两个引物，要注意模板链和引物的方向是相反的，引物的核苷酸序列要能够和相应模板的核苷酸序列发生碱基互补配对，环状DNA图中显示PCR过程是从已知DNA序列的两端分别向相反方向形成子链，一个引物是与已知DNA序列的第一条链的左端互补结合，该引物是④，另一个引物是与已知DNA序列的第二条链的右端互补结合，该引物是②。(4)图中由片段F形成的环状DNA的未知序列中有一个EcoRⅠ限制酶的切割位点，而EcoRⅠ识别的位点是，因此片段F的单链中的一端应含有“AATTC……”序列，另一端应含有“TTAAG……”序列，只有B项符合题意。
2．基因工程自20世纪70年代兴起后，目前已成为生物科学的核心技术，并在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面展示出了美好的前景。请回答下列问题：
(1)不同生物的基因可以“拼接”成功，从生物进化的角度说明_______________；外源基因可以在不同物种的受体细胞内成功表达，说明了____________________________。人工合成的目的基因不能直接导入受体细胞，其原因是_________________________________________
______________________________________________(答出两点即可)。
(2)利用转基因技术培育抗虫番茄时，需要利用PCR技术扩增抗虫毒蛋白基因，可以根据_____________________________________序列合成引物。如图中A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取________作为引物(DNA复制方向总是从5′向3′延伸)。将抗虫毒蛋白基因导入到番茄细胞最常用的方法是农杆菌转化法，该方法是利用Ti质粒上的T－DNA片段____________________________________________________的功能。
(3)人体的遗传性疾病很难用一般药物进行治疗，基因工程的兴起迎来了基因治疗的曙光。血友病是一种伴X染色体隐性遗传病，其基因治疗的基本思路是__________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)这些生物具有共同的原始祖先　生物共用一套遗传密码　人工合成的目的基因无复制原点；无表达所需的启动子等　(2)目的基因的核苷酸　B和C　可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上　(3)将正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能
3．(2020·江苏，28)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。图1为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的黏附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图1中人体内抗原呈递细胞吞噬病毒，并将病毒的抗原暴露在细胞表面，被__________细胞表面的受体识别后激活该细胞。
(2)B细胞识别入侵的病毒后，在淋巴因子作用下，经过细胞的______________________，形成______________________细胞。
(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原学检查，检测病毒的________；采集血液样本主要用于血清学检查，检测__________________________。
(4)据图2所示，研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射____________________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得__________细胞。因为同一种抗原可能激活__________淋巴细胞，还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
答案　(1)T　(2)增殖、分化　浆细胞和记忆B　(3)核酸　抗新型冠状病毒的抗体　(4)刺突蛋白(或S蛋白)　杂交瘤　多种B
解析　(1)病毒可作为引起免疫反应的抗原，其侵入人体后，首先会被抗原呈递细胞吞噬处理，将其特有的抗原暴露，从而被T细胞表面的受体识别并激活T细胞。(2)B细胞识别入侵的病毒后，在淋巴因子的作用下，会增殖、分化形成浆细胞和记忆B细胞。(3)判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者时，若采集鼻咽拭子进行病原学检查，则检测的是病毒的核酸；若病人感染了该病毒，则血清中会存在相应的抗体，因此若采集血液样本进行血清学检查，则检测的是抗新型冠状病毒的抗体。(4)要研制抗S蛋白单克隆抗体，需先给小鼠注射刺突蛋白(S蛋白)作为抗原，以获得激活的小鼠B淋巴细胞。激活的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合时，会出现B—B细胞、瘤—瘤细胞以及杂交瘤细胞(只考虑2个细胞的融合)，所以应先用HAT培养基筛选获得杂交瘤细胞。又因为同一种抗原可能激活多种B淋巴细胞，所以对获得的杂交瘤细胞还需继续进行克隆化培养和专一抗体的阳性检测，以获得能分泌单克隆抗体的细胞株。
4．研究发现新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。请回答下列问题：
(1)采集、扩增：核酸检测样本多采集于咽、鼻，也可采集血清进行检测，不管哪种方法都应该将样本低温保存，尽快检测，这样做的可能原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)检测：近期某地区爆发新型冠状病毒传染，需进行全民多次检测。医务工作者为加快检测进度，将多人的样本采集后，放到同一根采样管中进行检测。如果检测结果为阳性，则说明：__________________________________，为进一步确定感染者，医务工作者下一步要做的工作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研制抗体：研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射__________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞。当杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养时，为防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，应采取的措施是__________________________________________________________。
(4)生产灭活疫苗：灭活疫苗的制备需要经过细胞培养、病毒培养、灭活、纯化等步骤，细胞培养的目的是________________________。
(5)RNA疫苗：RNA疫苗是用脂质体包裹mRNA形成。你认为研制新冠mRNA疫苗还需要考虑的问题有________(填序号，多选)。
①mRNA在细胞质中易被降解　②mRNA在细胞中可能难以正确翻译　③mRNA可能会插入到人体的染色体　④该疫苗是否适于快速大批量生产
(6)腺病毒载体重组疫苗：腺病毒载体重组疫苗和mRNA疫苗产生抗原的场所都是在________(填“内环境”或“细胞内”)。与传统的减毒疫苗相比，腺病毒载体重组疫苗和mRNA疫苗等新型疫苗的安全性有所提高，是因为____________________________________
________________________________________________________________________。
(7)突破性病例是指完成第二剂疫苗接种至少2周内，仍感染新型冠状病毒的病例。产生突破性病例可能的原因是______________________________________________________。
答案　(1)RNA不稳定，容易被酶降解，低温可以降低酶活性　(2)被检测的几个人中，有一人或多人被感染　对上述多人再次采样并进行单独检测
(3)S蛋白　定期更换培养液　(4)为病毒培养提供寄主细胞　(5)①②④　(6)细胞内　疫苗中不含完整的病原体(或疫苗在细胞中表达产物成分单纯)　(7)病毒发生变异等
解析　(1)由于RNA不稳定，容易被酶降解，低温可以降低酶活性，因此采集的样本应低温保存，并且尽快检测。(2)为加快检测进度，将多人的样本采集后，放到同一根采样管中进行检测。如果检测结果为阳性，则说明被检测的几个人中，有一人或多人被感染，为进一步确定感染者，医务工作者下一步要做的工作是对上述多人再次采样并进行单独检测，以确定感染者。(3)研制抗S蛋白单克隆抗体过程中，需要给小鼠注射S蛋白以激活小鼠的免疫细胞。杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养时，为防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害，应定期更换培养液，为了防止杂菌污染，还可在培养液中加入少量的抗生素。(4)灭活疫苗的制备需要经过细胞培养，其目的是为病毒培养提供寄主细胞。(5)包裹mRNA疫苗的脂质体颗粒与细胞膜的基本结构类似，利于mRNA疫苗进入组织细胞。研制新冠mRNA疫苗还需要考虑的问题有：①mRNA在细胞质中易被降解；②mRNA在细胞中可能难以正确翻译；③该疫苗是否适于快速大批量生产。mRNA疫苗不会整合到人体细胞的染色体基因组中。故选①②④。(6)蛋白质的合成场所是核糖体，据此可推测，腺病毒载体重组疫苗和mRNA疫苗产生抗原的场所都是在细胞内。由于上述两种疫苗中不含完整的病原体，因此其安全性比传统疫苗有所提高。(7)突破性病例是指完成第二剂疫苗接种至少2周内，仍感染新型冠状病毒的病例，其发病原因可能是病毒发生变异、疫苗针对性免疫作用减弱等。
5．如图为动物细胞培养过程的示意图：
请据图回答下列问题：
(1)图中①是用____________处理，说明细胞间的物质主要是________。图中②的处理方法与①________(填“一致”或“不一致”)，原因是进行原代培养时，当_____________________，这种现象称为____________________。
(2)动物细胞培养时，通常要在培养液中添加一定量的________，以防培养过程中的污染；还需要放入二氧化碳培养箱中培养，CO2的主要作用是________________。
(3)正常的动物细胞分裂一般不超过50代，传代培养超过50代后有部分细胞仍能分裂，这些细胞可能发生了____________。
答案　(1)胰蛋白酶　蛋白质　一致　贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖　细胞的接触抑制　(2)抗生素　维持培养液的pH　(3)细胞癌变