2024届高三生物二轮复习非选择题题型练：现代生物科技专题（含答案）

现代生物科技专题练习
1.炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐。科研人员以小鼠为研究对象，建立了下图所示的炎症性肠病检测模型，GFP基因是绿色荧光蛋白基因。
（1）据图分析，可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）研究者利用基因工程技术构建含硫代硫酸盐检测传感器的大肠杆菌工程菌，通过PCR扩增R基因时应该选择的引物是　　　　　，在A、B两端引物的5'端需添加的限制酶识别序列为　　　　　　和　　　　　。
限制酶识别序列和酶切位点如下表：
限制酶 识别序列（5'→3'）
HindⅢ ↓　　　 AAGCTT
BamHⅠ ↓　　　 GGATCC
PastⅠ ↓　　　 CTGCAG
EcoRⅠ ↓　　　 GAATTC
BglⅡ ↓　　　 AGATCT
（3）研究发现患者肠道内硫代硫酸盐的生成量与疾病严重程度呈正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出下图所示表达载体（部分片段），导入用　　　　　处理的大肠杆菌细胞内，选用启动子P的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.肿瘤细胞可以表达CD47蛋白，并与吞噬细胞表面的信号调节蛋白a（SIRPa）结合，向吞噬细胞发出“别吃我”的信号，以逃脱机体免疫系统的攻击。因此阻断CD47/SIRPa信号，有望恢复吞噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用。请回答有关问题：
（1）利用外源DNA、质粒制备含CD47基因的重组质粒。图1为含CD47基因的外源DNA、质粒的有关信息，EcoRⅠ、BamHⅠ、SalⅠ、XhoⅠ均为限制酶，Kanr、Tetr分别为卡那霉素抗性基因、四环素抗性基因。
①为了形成合适的重组质粒，应该选用　　　　　　　　限制酶切割外源DNA和质粒DNA。
②重组质粒导入受体细胞的成功率很低，需经筛选才能获得导入成功的受体细胞。结合图1所获得的重组质粒分析，所选受体细胞应具备　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　条件。
（2）图2是利用上述基因工程获得CD47蛋白的制备相应单克隆抗体及实验过程。
①图2中a操作是要获得　　　　　　　　　　。
②图2中过程b可以体现细胞膜的　　　　　结构特点。
③图2中“筛选”一般需要　　　　种方法，目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
④一般来说，图2中细胞培养需要满足相应的气体环境是　　　　　　　　　　　，目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
3.普通牛奶赖氨酸含量低，为提高牛奶中赖氨酸的含量，利用现代生物工程技术，得到了一头转入外源赖氨酸基因的奶牛，预计将来其分泌的乳汁中含有更多的赖氨酸。如图为培育转基因动物的技术流程图：
（1）在过程①用到的两种工具酶中，对核苷酸序列有严格要求的工具酶是　　　　　　　　　，其作用的对象是两个脱氧核苷酸之间的　　　　　键。
（2）在基因表达载体中，目的基因的首端必须含有　　　　，它是　　　　　　　　识别和结合的部位。
（3）过程②中为获得能大量产生赖氨酸的转基因牛，该基因表达载体导入的受体细胞是　　　　，常用的导入方法是　　　　　　法。
（4）将该受体细胞培育成为一头奶牛还需要的技术有：　　　　　、　　　　　　。
（5）动物细胞培养过程中，培养环境中除须提供O2外还须混入一定量的　　　　　，混入的气体的主要作用是　　　　　　　　　　　。为保证被培养的动物细胞处于无菌、无毒的环境，可以在细胞培养液中添加一定量的　　　　，以防培养过程中的污染。
4.已知某RNA病毒包膜表面的S蛋白负责病毒的吸附、融合和侵入宿主细胞，也是诱导宿主体液免疫反应的抗原。针对该病毒的S蛋白研制疫苗和抗体的部分流程如图。回答下列问题：
（1）过程①提取该抗原的RNA并将RNA　　　　形成DNA。要获得大量的病毒基因可利用PCR技术扩增，其前提是要有一段已知S蛋白基因的脱氧核苷酸序列，以便　　　　　　。
（2）过程③中，常利用改造后的腺病毒来充当载体携带S蛋白基因，则改造后的腺病毒能作为载体需具备的条件有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（答出两点即可），拼装S蛋白基因重组载体所需的工具酶有　　　　　　　　。
（3）提取的S蛋白可作为疫苗使用，选择以病毒包膜的S蛋白作为疫苗比开发减毒病毒作为疫苗更安全，主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）通过过程⑦获得的X称为　　　　　　　　，其产物的主要优点有　　　　　　　　　　　（答出两点即可）。
5.科研人员为探究某药物抗肺癌的作用机理，进行了一系列动物细胞培养和该药物药理实验。回答下列问题：
（1）在动物细胞培养过程中，需要使用　　　　酶。使用的目的是将组织分散成单个细胞；由于动物细胞培养具有　　　　　　　　　　　现象，因此也需要使用该酶处理，然后分瓶培养，该培养过程称为　　　　培养。
（2）为防止肺癌细胞培养过程中发生污染，需要加入抗生素；同时还要提供适宜的温度、pH、O2 和CO2等环境条件。此外，每48 h更换一次培养液，目的是　　　　　　　　。
（3）DNA拓扑异构酶Ⅱ（简称TopoⅡ）为真核生物所必需，在DNA复制、转录等方面发挥重要作用，TopoⅡ在肿瘤细胞中含量明显高于正常细胞。用该药物处理肺癌细胞48 h后，采用逆转录—聚合酶链式反应技术检测TopoⅠ基因的表达情况，结果如下：
该药物浓度 0 0.10 0.20 0.40
TopoⅡ基因 表达量 ＋＋＋＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋ ＋
①逆转录—聚合酶链式反应的主要原理是：提取肺部癌细胞中的总RNA，在逆转录酶的作用下合成　　　　，再以其为模板进行PCR扩增。为完成PCR扩增需要添加　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②由此可知，该药物在分子水平上影响肺癌细胞的作用机理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
6.非对称细胞融合技术常指利用某种外界因素（如射线）辐照某一细胞原生质体，选择性地破坏其细胞核，使其染色体片段化并丧失再生能力；再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与另一原生质体融合，从而实现有限基因的转移，在保留亲本之一全部优良性状的同时，改良其某个不良性状。用这种方法可以将胡萝卜的抗黑腐病性状转移到烟草中，获得抗黑腐病（由真菌引起）烟草杂种植株，流程如图所示。回答下列问题：
（1）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是　　　　　　　　　　　　。与诱导动物细胞融合相比，②过程不宜采用的诱导方法是　　　　　　　　；③④过程中需添加的两种关键性植物激素是　　　　　　　。④过程的实质是　　　　　　　　　　。
（2）紫外线作用于根细胞原生质体，使染色体片段化，说明非对称细胞融合技术的原理之一是　　　　　　　　　。
（3）非对称细胞融合过程中，染色体丢失的程度在同一组合不同的杂种中是不一致的，导致融合后再生后代中的　　　　数量变化很大。影响细胞融合染色体丢失程度的因素，除了紫外线还可能与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（答两点）等有关。
（4）对杂种植株进行　　　　　　接种实验，可筛选出对黑腐病具有高抗性的杂种植株。
7.马铃薯Y病毒（　PVY　）是危害马铃薯的重要病毒之一，给马铃薯种植业造成了严重的经济损失。科研人员利用PVY粒子免疫小鼠，获得了PVY单克隆抗体以用于PVY检测。回答下列问题：
（1）科研人员为了鉴定植物细胞中的PVY，提取感染PVY植物的总RNA并放入反应体系中，在　　　　酶的作用下获得cDNA，利用PCR技术扩增PVY特定基因的前提是　　　　　　，扩增过程中，每一轮循环要经过　　　　　　　　　　　　三个阶段。
（2）在制备PVY单克隆抗体的过程中，科研人员用PVY粒子多次免疫小鼠，目的是　　　　　　　　　　　　。对选择性培养获得的杂交瘤细胞还需要进一步筛选，筛选方法是　　　　　　　　　　　。
（3）科研人员筛选获得了20B2和25C2两种能产生抗PVY单克隆抗体的杂交瘤细胞，并将其单克隆抗体分别与健康马铃薯植株的叶片组织、感染PVY马铃薯植株的叶片组织进行抗原—抗体杂交检测，结果如图所示，其中健康马铃薯植株的编号是　　　，判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。这两种单克隆抗体所结合的抗原蛋白不同，原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案：
1.解析：（1）硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光，所以可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度。（2）获得的目的基因必须包括完整的启动子和终止子，则需要用到引物1和引物4进行PCR。目的基因中含有BglⅡ酶切位点，故不能用BglⅡ进行酶切，HindⅢ会将启动子B破坏，也不能用，且质粒上不具有EcoRⅠ的酶切位点，则需要在A、B两端引物的5'端添加BamHⅠ和PastⅠ的酶切位点，其识别序列分别为GGATCC和CTGCAG。（3）利用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境中DNA分子的生理状态，从而将重组的基因表达载体导入其中。启动子P仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白基因且能精准治疗IBD，所以构建表达载体时选用启动子P。
答案：（1）硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光　
（2）引物1和引物4　GGATCC　CTGCAG　
（3）Ca2＋　仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白基因，能精准治疗IBD
2.解析：（1）①CD47基因为目的基因，其中含有限制酶SalⅠ的识别序列和切割位点，因此获取目的基因时不能用限制酶SalⅠ进行切割；为了防止目的基因和运载体切割后自身环化或不定向连接，应该选用两种限制酶进行切割，可以选择限制酶BamHⅠ和XhoⅠ或限制酶EcoRⅠ和XhoⅠ，若选择限制酶EcoRⅠ和XhoⅠ会破坏质粒上的两个标记基因，因此不能选用该组限制酶，应该选用限制酶BamHⅠ和XhoⅠ。②由于限制酶XhoⅠ将Tetr基因破坏，而Kanr没有被破坏，所以受体细胞应具备能在含卡那霉素的培养基上生长而不能在含四环素的培养基上生长。（2）①a是将CD47蛋白注入小鼠体内，目的是要获得已免疫的B淋巴细胞，能够产生对CD47有抗性的抗体。②b是将B细胞和骨髓瘤细胞融合，体现了细胞膜的流动性。③图2中“筛选”的目的是选择出既能无限增殖又能产生抗CD47蛋白抗体的杂交瘤细胞，采用的方法一是先用特定的选择培养基筛选，将未融合的亲本细胞和融合具有同种核的细胞淘汰，二是对杂交瘤细胞进行抗体检测，所以采用了2种方法。④动物细胞培养需要满足相应的气体环境是含有95%的空气加5%CO2的混合气体，可以为细胞代谢提供氧气，同时CO2具有维持培养液pH的作用。
答案：（1）①BamHⅠ和XhoⅠ　②能在含卡那霉素的培养基上生长而不能在含四环素的培养基上生长　（2）①已免疫的B淋巴细胞　②流动性　③2　筛选出既能无限增殖又能产生抗CD47蛋白抗体的杂交瘤细胞　④含有95%的空气加5%CO2的混合气体　为细胞代谢提供氧气、维持培养液的pH
3.解析：（1）过程①为基因表达载体的构建，在该过程中用到限制酶（限制性核酸内切酶）和DNA连接酶，限制酶能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开。（2）一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等，启动子位于目的基因的首端，是一段特殊结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，并驱动基因的转录。（3）本实验的最终目标获得能大量产生赖氨酸的转基因牛，因此，过程②（目的基因导入受体细胞）中的受体细胞应该是受精卵，常用显微注射法将目的基因表达载体导入。（4）图中的受体细胞为受精卵，将该受体细胞经过早期胚胎培养技术培养成适宜阶段的早期胚胎，然后通过胚胎移植技术将早期胚胎置入经过同期发情处理的受体牛子宫内，完成胚胎发育过程。（5）动物细胞培养过程中，培养环境中除须提供O2外还须混入一定量的CO2，CO2能维持培养液的pH。培养的动物细胞需要处于无菌、无毒的环境，因此通常在细胞培养液中添加一定量的抗生素，以保证培养过程中的无菌、无毒环境。
答案：（1）限制酶　磷酸二酯　（2）启动子　RNA聚合酶　（3）受精卵　显微注射　（4）早期胚胎培养　胚胎移植　（5）CO2　维持培养液的pH　抗生素
4.解析：（1）以RNA为模板合成DNA的①是逆转录过程；利用PCR技术扩增目的基因的前提是：要有一段已知S蛋白基因的脱氧核苷酸序列，以便合成引物。（2）作为载体需具备的条件有：能自主复制、有多个限制酶切位点、有标记基因、对宿主细胞无害等；构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶。（3）提取的S蛋白可作为疫苗使用，选择以病毒包膜的S蛋白作为疫苗比开发减毒病毒作为疫苗更安全，主要原因是蛋白质不具侵染性，不会破坏细胞结构。（4）通过过程⑦获得的X称为杂交瘤细胞，其产物为单克隆抗体，单克隆抗体的主要优点有：特异性强、灵敏度高、可大量制备。
答案：（1）逆转录　合成引物　（2）能自主复制、有多个限制酶切位点、有标记基因、对宿主细胞无害　限制酶和DNA连接酶　（3）蛋白质不具侵染性，不会破坏细胞结构　（4）杂交瘤细胞　特异性强、灵敏度高、可大量制备
5.解析：（1）在正常肝细胞培养过程中，需要两次使用胰蛋白酶，第一次使用的目的是将组织分散成单个细胞；由于动物细胞培养具有贴壁生长、接触抑制现象，因此需要第二次使用该酶处理，然后分瓶培养，该培养过程称为传代培养。（2）定期更换培养液的目的是提供营养物质，清除代谢产物防止代谢物积累对细胞自身造成危害。（3）①RT-PCR即逆转录—聚合酶链反应。其主要原理是：提取肝癌细胞中的总RNA，在逆转录酶的作用下合成cDNA，再以cDNA为模板进行PCR扩增。PCR扩增过程需要添加引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）和四种脱氧核苷酸。②由图表可知，药物浓度越高，TopoⅡ基因表达量越少。TopoⅡ在肿瘤细胞中含量明显高于正常细胞。可推知药物注射液在基因水平上影响肝癌细胞的机理是抑制TopoⅡ基因的转录/表达，最终导致TopoⅡ含量降低，且药物浓度越高，抑制作用越强。
答案：（1）胰蛋白　贴壁生长、接触抑制　传代　（2）提供营养物质，清除代谢产物，防止代谢物积累对细胞自身造成危害　（3）①cDNA　引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）和四种脱氧核苷酸　②抑制TopoⅡ基因的转录，最终导致TopoⅡ含量降低，且药物浓度越高，抑制作用越强
6.解析：（1）原生质体无细胞壁，原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是维持细胞的形态和功能，从而保持原生质体的完整性。诱导动物细胞融合与诱导植物细胞融合的方法相同的是都可用化学方法和物理方法，此外动物细胞融合还可用灭活的病毒作为诱导剂，因此与诱导动物细胞融合相比，②过程不宜采用的诱导方法是灭活病毒诱导；③④过程分别表示脱分化和再分化，③④过程中需添加的两种关键性植物激素是生长素和细胞分裂素。④过程为再分化，分化的实质是基因的选择性表达。（2）非对称细胞融合技术常指利用某种外界因素（如射线）辐照某一细胞原生质体，选择性地破坏其细胞核，使其染色体片段化并丧失再生能力，再进行与另一原生质体融合，紫外线作用于根细胞原生质体，使染色体片段化，发生了染色体变异，说明非对称细胞融合技术的原理之一是染色体变异（染色体数目变异和染色体结构变异）。（3）非对称细胞融合过程中，染色体丢失的程度在同一组合不同的杂种中是不一致的，导致融合后再生后代中的染色体数量变化很大。非对称细胞融合技术利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与另一原生质体融合，从而实现有限基因的转移，在保留亲本之一全部优良性状的同时，改良其某个不良性状，因此影响细胞融合染色体丢失程度的因素，还可能与不同物种细胞融合的细胞亲缘关系有关；由于紫外线使染色体发生变异，分裂的细胞更容易发生染色体变异，因此影响细胞融合染色体丢失程度的因素，还可能与细胞所处的分裂时期等有关。（4）对杂种植物进行鉴定最简单的方法是从个体水平上进行检测，即接种黑腐病菌实验，可筛选出对黑腐病具有高抗性的杂种植株。
答案：（1）保持原生质体的完整性（正常形态）　灭活病毒诱导　生长素和细胞分裂素　基因的选择性表达　（2）染色体变异（染色体数目变异和染色体结构变异）　（3）染色体　不同物种细胞融合的细胞亲缘关系、细胞所处的分裂时期　（4）黑腐病菌
7.解析：（1）以RNA为模板合成DNA为逆转录过程，需要逆转录酶的催化。利用PCR技术扩增基因的前提是合成引物，使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。PCR扩增过程要经过变性、复性和延伸三个阶段。（2）制备单克隆抗体的过程中，需多次注射特定抗原，多次用PVY粒子免疫小鼠可刺激小鼠发生免疫反应产生数量更多的B淋巴细胞，从而获得更多B淋巴细胞。经选择性培养获得的杂交瘤细胞有多种，为了获得产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞，还需要进一步筛选，筛选方法是克隆化培养和抗体检测。（3）根据抗原—抗体杂交结果可知，感染PVY的植株含有抗原，能与抗体结合形成杂交带；健康马铃薯不含有抗原，不能与抗PVY单克隆抗体杂交形成杂交带，因此③和④是健康马铃薯植株。两种单克隆抗体结合的抗原蛋白不同，根据抗体与抗原特异性结合这一特点，可推测其原因可能是两种单克隆抗体是在PVY不同抗原的刺激下产生的。
答案：（1）逆转录　合成引物　变性、复性和延伸　（2）获得足够数量的B细胞　克隆化培养和抗体检测　（3）③和④　植株不会和PVY抗体发生抗原—抗体杂交反应　两种单克隆抗体是在PVY不同抗原的刺激下产生的