高中生物浙科版现代生物科技专题第五章生态工程 模块高考热点透视

模块高考热点透视基因工程和蛋白质工程基因工程技术的有关知识是历年高考的热点内容之一，其主要考点有：基因工程的原理，基因工程操作的基本工具，基因工程的基本操作程序，基因工程的应用等。其中基因工程操作的基本工具及基本操作程序是高考命题的热点。常结合遗传学基础理论、中心法则等知识进行考查，题型以非选择题为主，基因操作基本工具的作用在高考中常出现，基因工程的基本操作程序往往放在比较复杂的环境中考查，特别强调基因表达载体构建的考查。另外，将基因工程与其他生物工程技术如植物的组织培养、胚胎工程、蛋白质工程等综合在一起考查，是高考命题的一个方向，应予以足够的重视。(2023·浙江高考节选)下面是关于获得能产生人干扰素大肠杆菌的问题。请回答：(1)用限制性核酸内切酶识别人干扰素基因和质粒中一段特定的__①__并切割，然后用__②__连接形成重组DNA。该质粒是一种含抗生素抗性基因的__③__核酸分子。A．双链环状 B．单链环状C．双链线状 D．单链线状(2)将含人干扰素基因的重组质粒导入到大肠杆菌，经含有__④__的培养基筛选等过程，最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌。【解析】限制性内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶；DNA连接酶能将目的基因与质粒载体连接形成重组DNA；由于该质粒(即双链环状DNA分子)上含有抗生素抗性基因，筛选导入该重组质粒的大肠杆菌时，培养基中必须加入抗生素。【答案】(1)①核苷酸序列②DNA连接酶③A(2)④抗生素1．(2023·浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子【解析】A项，ada为目的基因，大肠杆菌为受体细胞，将目的基因导入大肠杆菌时如果能成功表达说明每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒；B项，要让目的基因与质粒形成重组质粒，两者必须用同种限制性核酸内切酶切割，所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点；C项，质粒作为载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点，但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点，只能插入一个目的基因(ada)；D项，ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶，因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。【答案】C2．(2023·新课标全国卷Ⅱ)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的________基因；而cDNA文库中含有生物的________基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中________出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物________的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。【解析】(1)基因组文库含有生物的全部基因，而cDNA文库中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，包含该生物的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3∶1，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。【答案】(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上细胞工程细胞工程知识是历年高考的热点内容之一，主要考点有：植物组织培养、植物体细胞杂交；动物细胞培养和核移植技术、动物细胞融合与单克隆抗体及动植物细胞工程的应用等。其中植物组织培养技术的原理和过程，单克隆抗体的制备是高考命题的热点，常结合细胞生物学和分子生物学等相关知识进行考查，题型以非选择题为主，特别注意细胞工程技术与生活实际相结合的考查，近年来，将细胞工程与基因工程、发酵工程综合在一起考查，是高考命题的一个方向，应密切关注。(2023·江苏高考)下列有关细胞工程的叙述，正确的是()A．PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合B．用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂C．骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体D．核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体【解析】PEG是促细胞融合剂，能诱导植物原生质体融合，融合前需先用酶解法去除植物细胞的细胞壁，A选项错误；制备人工种子应该用组织培养形成的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，而不是原生质体，B选项错误；单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的，骨髓瘤细胞不能分泌抗体，C选项错误；利用核移植技术克隆动物时，是将体细胞的细胞核移入去除细胞核的卵母细胞中，所以克隆动物的线粒体DNA来自供卵母体，D选项正确。【答案】D1．(2023·大纲全国卷)关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述，错误的是()A．动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同B．动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶C．烟草叶片离体培养能产生新个体，小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖D．动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒【解析】植物组织培养不需要用胰蛋白酶，B错误。【答案】B2．(2023·浙江高考)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A．连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型B．某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞C．由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆D．未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状【解析】A项，连续细胞系的细胞一般都培养了多次，二倍体核型发生了改变，大多数细胞具有异倍体核型。B项，细胞癌变是由基因突变引起的，如果癌细胞在一定条件下(如用秋水仙胺等药物治疗)，则有可能恢复成正常细胞。C项，细胞克隆的最基本的要求是：必须确定所建成的克隆来源于单个细胞。D项，未经克隆化培养的细胞系具有异质性。【答案】B3．(2023·新课标全国卷Ⅱ)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是__________________________________。(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________，体系中出现多种类型细胞的原因是_________________。(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是______________________________________________________________。【解析】(1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目为40＋60＝100条。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。【答案】(1)4YY小鼠的血清抗体效价最高(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细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1100(4)不能无限增殖胚胎工程胚胎工程是近几年高考重点之一，主要考点有：精子和卵子的发生，受精作用和早期胚胎发育，胚胎移植及胚胎分割移植等。其中胚胎移植的原理和过程，胚胎干细胞的研究及应用是高考命题的重点。题型以非选择题为主，常与细胞生物学及细胞工程的相关知识结合在一起考查。特别注重核移植与胚胎移植的综合考查，注重运用胚胎干细胞的相关知识解决实际问题的考查。(2023·山东高考)毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图。(1)过程①中最常用的运载工具是________，所需要的酶是限制酶和________。(2)在过程②中，用________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________。(3)在过程③中，用________处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行________处理。(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是________。在胚胎移植前，通过________技术可获得较多胚胎。【解析】(1)基因工程中，运载工具包括质粒、噬菌体衍生物及动植物病毒等，其中质粒是主要运载工具；所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)分散皮肤组织块成单个细胞可使用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养基(液)pH的相对稳定。(3)要得到更多的卵(母)细胞需用促性腺激素对动物进行超数排卵处理；成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核。(4)把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。【答案】(1)质粒DNA连接酶(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)维持培养基(液)的pH(3)促性腺激素(或促滤泡素、孕马血清)去核(4)(早期)胚胎培养胚胎分割1．(2023·江苏高考)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如下图所示。下列相关叙述正确的是()A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同【解析】步骤甲为体外受精，步骤乙为胚胎移植，A选项错误；诱导超数排卵所用的激素是促性腺激素，只作用于性腺，B选项正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于卵细胞中的卵黄，C选项错误；步骤甲体外受精使用的是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液成分相差较大，D选项错误。【答案】B2．(2023·浙江高考)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是()A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大C．囊胚的外部细胞具有发育全能性D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层【解析】为保证物种在遗传上的稳定性，同一物种的精卵细胞在结合时，需要先通过细胞的识别，此过程由细胞膜上的糖蛋白完成，因糖蛋白具有物种特异性，其细胞识别也具有物种特异性，A项正确；受精卵卵裂时产生的细胞团称为卵裂球，随卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐变小，总体积基本不变，B项错误；囊胚的外部细胞是已经具有定向分化趋向的细胞，分化方向一旦确定即稳定而不可逆转，失去了发育的全能性，C项错误；原肠胚发育分化会形成内、中、外三个胚层，D项错误。【答案】A3．(2023·江苏高考)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是()A．首先经超排卵处理后进行体外受精B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎D．将胚胎培养至原肠胚期后移植子宫【解析】由题意知，夫妻基因型均为Hh，健康人的基因型为hh，通过胚胎工程技术生育孩子时，应先体外受精，且对胚胎的基因型进行检测，若为hh基因型，应在胚胎发育至囊胚期进行移植。【答案】D4．(2023·山东高考)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：(1)htPA基因与载体用________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用________技术。(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要经过________，才具备受精能力。(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的________。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到________，说明目的基因成功表达。【解析】(1)用同种限制性核酸内切酶对目的基因和载体进行切割，以形成相同的黏性末端。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，常用DNA分子杂交技术。(2)对供体母羊注射促性腺激素可以使其超数排卵，采集的精子需要经过获能处理后才具备受精能力。(3)将重组表达载体导入受精卵(动物细胞)常用的方法是显微注射法。为了获得母羊，需要对胚胎进行性别鉴定。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，依据的原理是早期胚胎细胞的全能性。(4)目的基因成功表达的标志是在转基因母羊的羊乳中检测到htPA，即人组织纤溶酶原激活物。【答案】(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)DNA分子杂交(或核酸探针)(2)超数排卵获能(处理)(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)生态工程虽然近几年高考对本专题知识没有明确要求，但是由于该部分知识在必修和选修中均有涉及，而且生态环境问题正日益成为当今社会的热点问题，越来越受到人们重视，因此，本专题知识在高考中的分量将越来越重。其主要考点有：生态工程的概念、生态工程的原理及实例等知识，题型将以非选择题为主，结合必修中生态学知识，进行综合考查。(2023·新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题。(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________________呼吸将有机物分解。(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的________能。(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、________和________等原理。(4)一般来说，生态工程的主要任务是对____________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。【解析】(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池的过程中，厌氧沉淀池中厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解，曝气池中需氧型微生物通过有氧呼吸将有机物分解，兼氧池中微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)群落是一定的自然区域内相互间有直接或间接关系的各种生物的总和，故该植物池中的生产者、消费者和分解者共同组成了群落；植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要考虑社会、经济和自然的统一，生物与环境相协调，充分利用废弃物中的能量，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体效应原理、物质循环与再生利用原理和多样性原理等。(4)随着人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不足等问题，表现出不同程度的生态与环境危机，这些问题催生了生态工程，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。【答案】(1)无氧和有氧(或细胞)(2)群落一生产者太阳(3)物质循环与再生利用多样性(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)1．(2023·大纲全国卷Ⅰ)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述错误的是()A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量B．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用D．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者【解析】流经此农业生态系统的总能量是生产者(农作物)固定的太阳能的总量，微生物也能利用，选项A正确；在此农业生态系统中，由于农作物的多途径利用，能量得以高效利用，选项B正确；沼渣、沼液作为肥料还田，使物质得以循环利用，但任何生态系统中能量都不会循环利用，选项C错误；沼气池中的微生物利用的是粪便和农作物秸秆中的物质，属于分解者。【答案】C2．(2023·浙江高考节选)某农户建立了小型的“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统。请回答：(1)这一系列属于人工干预下的__⑤__生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和__⑥__，在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑__⑦__的投入(2)在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于__⑧__的生态工程。A．生物多样性保护和持续利用B．节水和废水处理与利用C．山区小流域综合治理与开发D．洁净及可再生能源系统组合利用【答案】(1)⑤庭院⑥分解者⑦劳动者(2)⑧D生物安全与生物伦理本专题知识单独命题考查很少，通常与其他生物技术的相关知识结合考查。主要考点有：转基因生物安全性问题的讨论，生物技术中有关伦理问题的讨论及生物武器的危害性等。命题以非选择题为主，此类问题设置往往为开放式命题。要注意回答技巧，要有答题依