高中生物专题10 现代生物科技专题（原卷版）

2020年高考生物冲刺提分必刷题专题10现代生物科技专题1．（2020•湖北省高三一模）人类的干扰素是由体内免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，具有抗病毒、抗菌和抗肿瘤等作用，并能参与人体免疫调节，因而在临床医学上用途广泛。干扰素的传统生产方法成本高、产量低，获得的干扰素在体外不易保存，用生物技术手段可以解决这些问题。请联系所学知识回答相关问题：（1）利用基因工程技术生产干扰素，其简要过程是：①从健康人体的外周静脉血中分离出能合成干扰素的免疫细胞，从其细胞质中提取____________，经反转录获取目的基因；②用限制酶处理载体和日的基因后，用DNA连接处理，形成重组载体，该载体的化学木质是_________。③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是____________，在一定温度条件下，完成转化；④在培养液中培养一段时间后，经离心、分离等一系列处理措施后提取产物，对产物进行鉴定时可采用____________技术。（2）利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是：预期蛋白质的功能→____________→____________→找到对应的脱氧核苷酸序列。（3）利用细胞工程生产干扰素，其简要设计思路是：将能合成干扰素的免疫细胞和瘤细胞融合，筛选出____________细胞，经细胞培养可获得大量干扰素。2．（2020•全国高三一模）如图是单克隆抗体制备过程示意图。请回答下列有关问题。（1）动物细胞融合是依据____________原理将两个或多个动物细胞融合形成一个细胞的过程。（2）单克隆抗体制备需要利用动物细胞融合与动物细胞培养技术。在体外培养动物细胞时，培养液中除了要加入促生长因子、无机盐、微量元素、糖、氨基酸等必需的营养成分外，往往还需要特别加入____________等一些天然成分，同时在含____________混合气体的无菌、恒温培养箱中进行培养。（3）图中①操作的目的是____________。②过程常在化学诱导剂____________的诱导下完成，假设仅考虑细胞的两两融合，则可形成____________种类型的融合细胞。③过程中至少涉及两次筛选：第一次是利用____________进行初步筛选，第二次是利用____________的方法，最终筛选出既能大量增殖，又能产生专一性抗体的杂交瘤细胞。3．（2019•内蒙古自治区高三一模）请回答下列与生物工程有关的问题：（1）基因工程中常利用PCR技术扩增目的基因，此过程需要在________酶的作用下进行，主要利用了_________原理。此过程的前提是要有____________序列，以便根据这一序列合成_______。（2）在基因表达载体中，______是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出_______。（3）哺乳动物核移植可以分为体细胞核移植和胚胎细胞核移植。但实际操作中，利用体细胞核移植技术的难度很大，其原因是_________________________________________。4．（2020•银川唐徕回民中学高三一模）随着基因工程等现代生物技术的发展，动物细胞工程的理论和应用均获得了突破性的进展。图为动物细胞工程涉及的主要技术领域。回答下列问题：（1）在进行动物细胞培养时，将成块的组织中的细胞分散成单个细胞的方法是___________。在培养过程中，要向培养液中加入一定量的____________，以防止微生物的污染。（2）1980年，科学家首次通过显微注射法培育出世界上第一个转基因小鼠。目前，主要通过______________________等途径获取基因工程需要的目的基因。（3）与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着_______________而逐渐受到限制，因此，到目前为止，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过上图中所示的______________技术实现的。采用上图中的___________技术，可使两个或多个动物细胞结合形成一个________（选择“单核”或“多核”）的杂交细胞。5．（2020•湖南省高三月考）胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题：（1）家蚕核型多角体病毒（BmNPV）专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与__________重组后，构建_______________。体外克隆目的基因的方法是_____________。（2）BmNPV的pl0基因是极强的启动子，将目的基因连接在pl0基因的下游，目的是________________。目的基因与pl0基因连接时，断裂与连接的化学键都是________________。（3）重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用_______的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器，其优点是_______________。6．（2020•北京高三月考）2018年，中国科学家成功培育全球首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。体细胞克隆猴的培育过程如下图所示。（1）据图可知，克隆猴培育过程用到了____和__________动物细胞核移植技术。体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植技术，原因是体细胞__________程度高，很难表现出全能性。（2）上述实验核移植的受体一般选用A猴减数第二次分裂中期的__________，原因是细胞体积大、易操作、营养物质丰富且含有促进_________表达的物质。（3）图中Y表示______过程。若将代孕母猴换成代孕母羊，则不能顺利生出克隆猴，原因是_______，导致胚胎死亡。（4）克隆猴的成功为阿尔茨海默症、白闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤等疾病机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。与以往用普通猴子做实验相比，克隆猴作为实验动物模型的两大优势是：①_______；②___________________________。7．（2020•山东省高三开学考试）正常细胞不能合成干扰素，但含有干扰素基因。我国科学家釆用基因工程技术生产干扰素a-2b已实现量产。具体做法是将产生干扰素的人白细胞的mRNA分离，反转录得到干扰素基因。将含有四环素、氨苄青霉素抗性基因的质粒PBR322和干扰素基因进行双酶切，用连接酶连接。将重组载体DNA分子在一定条件下导入大肠杆菌，在培养基中筛选培养，检测干扰素的表达量，选出高效表达的工程菌。请回答：（1）在分化诱导因子作用下，正常细胞可以摆脱抑制、合成干扰素，该过程发生的实质是________________________________。（2）据下图分析，构建重组载体DNA分子时，可以选用_____两种限制酶对质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切，目的是既能保证目的基因和质粒正向连接，又能防止________________________（答两点）。（3）将重组质粒导入大肠杆菌中，然后将细菌涂布到含______________的选择培养基上培养，就可得到含质粒PBR322或重组质粒的细菌单菌落；再从每一个单菌落中挑取部分细菌转涂到含有________的培养基上，不能生长的绝大部分是含有重组质粒的细菌，原因是____________________。（4）干扰素在体外保存非常困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在-70°C条件下可以保存半年。实现这一转变需要直接对________进行修饰或改造，这属于蛋白质工程的范畴。8．（2020•云南省高三月考）转染是指利用一定手段使外源基因进入细胞中并稳定表达的过程。腺病毒载体常用于外源基因的转染，这在基因治疗、疫苗研发和动物细胞培养的可视化监控方面有着广阔的应用前景。回答下列问题。（l）腺病毒营_______生活，用作转染的腺病毒载体上具有__________识别和结合的部位，是外源基因在受体细胞中启动表达的关键。（2）构建腺病毒载体时，先用同种限制酶对腺病毒DNA和外源基因进行切割，可获得相同的_______，再用DNA连接酶恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________。（3）通过腺病毒载体将蓝色荧光基因转染山羊耳缘成纤维细胞，利用蓝色荧光直观监控细胞的体外培养过程。首先将山羊耳缘组织块用胰蛋白酶或________处理得到单个成纤维细胞，培养至贴满瓶壁时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为__________。这时，重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续进行_______培养。培养时使用的合成培养基，通常需加入_________等一些天然成分，以满足细胞对营养物质的全面需求。9．（2020•云南省云南师大附中高三月考）抗体的结构可分为可变区和恒定区，其中可变区决定抗体的特异性，是抗体识别及结合抗原的部位。而研究发现，90%的人抗鼠抗体反应（HAMA反应）是针对抗体恒定区的。（HAMA反应是指鼠源性单克隆抗体对人体具有异种蛋白的抗原性，可引起人抗鼠抗体的产生。）科学家欲利用基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程等技术生产不会发生HAMA反应的人鼠嵌合抗体。回答下列问题：（1）以抗体的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因合成，对抗体进行改造，生产人鼠嵌合抗体，这属于_______工程。（2）制备人鼠嵌合抗体基因时，应先将人抗体的_______区基因与鼠抗体的_______区基因进行拼接；然后再将拼接好的人鼠嵌合抗体基因与运载体结合，构建表达载体。将表达载体导入受体细胞，受体细胞通常是________。（3）将上述受体细胞在体外培养，培养液的成分除一些无机盐和有机盐外，还需添加_______（回答三个）等营养成分，以及血清等物质。通过此培养获得的培养物，需移植到_______的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体。（4）在制备人鼠嵌合单克隆抗体时，需对（3）所获得的新个体注射______，然后从其体内分离相应的B淋巴细胞，再将该细胞与骨髓瘤细胞融合获得杂种细胞。这种杂种细胞的特点是___________________。10．（2020•湖南省长郡中学高三月考）水竹是单子叶禾本科植物，易管理和培植，干净而雅致。若配上假山奇石，制作小盆景，极具自然之美感。下图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。回答下列问题：（1）通过植物组织培养获得水竹幼苗的原理是______________________；尽量选择分裂旺盛、带有分生区的部位作为外植体，原因是______________________。（2）过程①为脱分化，脱分化是指______________。②过程的实质是______________________。（3）一般在9~10月水竹的种子成熟，但其收获易受气候的影响，其优良杂种的后代也会因发生___________________而丧失其优良特性，利用植物组织培养技术制造的人工种子可克服这些缺陷。人工种子是以植物组织培养得到的______________（至少回答两点）为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。（4）在水竹植物组织培养过程中，经过筛选还可能获得大量有用的突变体，突变体产生的原因是在培养过程中，培养细胞________________________________。（5）研究表明，水竹还可以净化水质，吸收污水中的氮、磷等化学元素，采收的水竹加工后可用作饲料，因此水竹是城市环境生态工程建设中浮床生态工艺的常用植物，这体现了生态工程的____________原理。11．（2020•河南省高三二模）国家863计划项目“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”取得重大进展。目前，已经成功获得经纯化的抗凝血酶Ⅲ蛋白，达到国际先进水平。下面是制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图，回答相关问题。（1）与崂山奶山羊相比，一般不选用小鼠作为乳腺生物反应器的主要原因是_________________。（2）PCR扩增抗凝血酶Ⅲ基因时，复性时冷却温度的设定是成功的关键，因为温度过高会破坏_____之间相应碱基的配对。过程③为_______________，此过程需将该药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，目的是________________________________________。（3）过程①需将重组质粒注入受精卵内，而不是动物体细胞内，其原因是_______________________。（4）在进行过程⑤之前，需取囊胚期的___________细胞做性别鉴定；随后对筛选的胚胎进行分割获得同卵双胎。胚胎分割时，要将囊胚的内细胞团均等分割的原因是_____________________________。12．（2020•辽宁省高三一模）孢堆黑粉菌是一种真菌，能引起玉米患丝黑穗病。科研人员将水稻细胞中的几丁质酶基因导入玉米细胞中，使玉米获得了抗丝黑穗病的能力。请回答下列问题：（1）为获得水稻的几丁质酶基因，可提取水稻细胞的mRNA，在________酶的作用下合成多种互补DNA片段，再与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群叫作水稻的________________，利用PCR技术扩增获取的目的基因的前提，是有________________，以便合成合适的引物。（2）用农杆菌转化法导入目的基因时，需要先将目的基因整合到________。自然条件下，农杆菌更容易感染植物的受伤部位，原因是________________________。（3）基因工程和杂交育种所依据的遗传学原理是________________。可通过基因工程的方法让玉米获得水稻的抗丝黑穗病的能力，而不能通过杂交育种的方式实现，体现了基因工程育种具有________________的突出优点。13．（2020•黑龙江省高三二模）甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌，研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醇酵母菌中并成功表达。回答下列问题。（1）获取目的基因是实施基因工程的第一步，获取目的基因的方法有_________、________（答出两种）。（2）要使胶原蛋白基因在甲醇酵母菌中表达，需要先构建基因表达载体而不是直接将基因导入受体细胞，原因是_________________和_________________。（3）甲醇酵母菌可高效表达外源蛋白质并分泌到细胞外，但自身蛋白质分泌到培养基中的很少，这一特点的优点在于_____________，甲醇酵母菌分泌的胶原蛋白的结构与人的几乎完全相同，从细胞结构的角度分析，其原因可能是_______。（4）在构建基因表达载体时，用两种不同的限制酶分别切割目的基因的两端和质粒，使目的基因和质粒获得不同的黏性末端，其目的是______________。14．（2020•新疆维吾尔自治区高三一模）天山雪莲具有抗炎镇痛、清除自由基等作用，其中具有药理活性的主要物质是黄酮类物质。多年来盲目采挖导致天山雪莲濒临灭绝，研究人员运用植物组织培养技术进行雪莲有效成分的提取，下图为相关过程。请回答下列有关问题：（1）进行组织培养时，将雪莲幼苗的叶或茎切成0．5cm长的小段作为_______，用酒精溶液和次氯酸钠溶液进行________，然后立即用无菌水清洗并用_______吸取材料表面的水分。（2）图中①过程表示植物组织培养的_________过程。在植物组织培养的过程中，通常需要用植物生长调节剂对植物组织的__________进行诱导，使用时应严格控制用量，才能准确地发挥“激素杠杆”的作用。（3）利用转基因技术也可以实现雪莲有效成分的工厂化生产。若选择大肠杆菌作为工程菌，需用_______处理以使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态，这种细胞称为_______细胞。通常选择大肠杆菌作为基因工程受体细胞的原因是_______。15．（2020•广东省高三二模）胚胎工程应用前景非常广阔，包含的技术内容也很丰富，请回答以下问题：（1）胚胎移植过程中，首先应对所选的供体、受体使用______________进行同期发情处理，冲卵后的胚胎通常应发育到______________阶段才能进行胚胎移植，胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下______________。（2）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将其中的______________均等分割，对囊胚做DNA分析鉴定性别时通常在__________部分取样。（3）哺乳动物的胚胎干细胞是由______________中分离出来的一类细胞，这类细胞在饲养层细胞上培养时，能够维持______________状态，为科学研究提供良好素材。16．（2020•广东省高三一模）干扰素是一类糖蛋白，几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。下图为生产干扰素的流程图。请回答下列问题：（1）将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子等连接在一起的工具是_______。培育早期胚胎时，所用培养液的成分除了一些_______类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清。（2）胚胎移植过程中，在不影响胚胎发育的基础上，对胚胎的性别进行鉴定，可以进行的操作是_______。为了检测转基因牛的乳汁中是否含有干扰素，可以采用的方法是__________。（3）用胚胎分割技术对图中囊胚进行分割时，操作的关键在于___________。（4）细胞A来自囊胚中的_________，细胞B是从牛胎儿的________中分离出来的。胚胎干细胞在_______细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。17．（2020•湖北省高三月考）类产碱假单胞菌杀虫蛋白不易被蝗虫体内蛋白酶降解，是一种安全的细菌杀虫蛋白。某研究小组将类产碱假单胞菌杀虫蛋白基因（ppip）导入牧草中获得了抗蝗虫牧草品种。（1）ppip基因，还有一些抗病基因，抗除草剂基因等都是用来提高植物的_______能力。该研究小组检查基因工程是否做成功的一步是_______________，其中目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是________。（2）下图是该研究小组设计的T-DNA元件示意图。①携带ppip的T-DNA导入植物细胞的方法是_________；T-DNA发挥的功能是__________________。②将被检材料用含有底物（X-Gluc）的缓冲液浸泡，若组织细胞表达出GUS，该酶就可将X-Gluc水解生成蓝色产物，从而使被检材料显蓝色。如下图所示。研究发现天然植物体内无GUS，根据T-DNA元件示意图，请思考gus基因（β-葡萄糖苷酸酶基因）在植物基因表达载体中作为___________；选取该基因的原理是____________________。18．（2019•山东省高三月考）干细胞技术在再生医学中具有广阔的应用前景。我国科学家利用胚胎干细胞通过靶向编辑单个长寿基因（FOXO3）产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞。这些血管细胞与野生型血管细胞相比，能延缓细胞衰老和增强心血管稳态。请回答下列问题：（1）胚胎干细胞可从______获取，在功能上具有的特点是____________。（2）研究人员利用基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制。这一研究属于____________的范畴；由此推断经过基因编辑的胚胎干细胞能延缓衰老的直接原因最可能是____________。（3）胚胎干细胞在培养时除了必须的营养条件外，还需要的气体环境是_______________；为防止代谢产物对细胞造成危害，应采取的措施是_______________。（4）研究人员在培养液中加入______，可以诱导胚胎干细胞形成不同的血管细胞，这一过程的实质是______。19．（2020•辽宁省高三一模）西瓜花叶病毒（WMV）主要侵害西瓜、甜瓜等各种瓜类作物，造成瓜类发病或减产。科研人员利用单克隆技术制备出抗WMV的特异