2025届高考生物一轮总复习真题演练选择性必修3第十单元生物技术与工程第52讲基因工程的应用和蛋白质工程

第52讲基因工程的应用和蛋白质工程1．(2024·海南等级考)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个试验室合作开发了一种新型基因递送系统——切—浸—生芽(Cut-Dip-Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。回答下列问题。(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于________；从愈伤组织到幼苗的培育过程须要的激素有生长素和______________，该过程还须要光照，其作用是__________________________。(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培育环节，干脆诱导培育得到的植株可以保持植株A的________。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注__________________________________。(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的缘由是_________________________________________。(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是__________________，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是__________________________，依据是_______________________________________。(5)与常规转化法相比，接受CDB法进行基因递送的优点是___________________________________________(答出2点即可)。解析：(1)外植体经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成幼苗，再分化培育基须要添加确定比例的生长素和细胞分裂素。再分化过程中须要适宜的光照以诱导叶绿素形成，使幼苗能够进行光合作用。(2)图1中的愈伤组织若不经过与含重组载体的农杆菌共培育环节，干脆诱导培育获得的植株的遗传物质全部来自植株A，这种无性繁殖的方式可以保持植株A的遗传特性。为遵守我国对农业转基因生物实行的标识制度，需对含有外源基因的转化植株A生产的种子的包装标注转基因种子。(3)农杆菌细胞内含Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上。(4)用含重组载体的农杆菌菌液处理植株B后长出的毛状根中若含有基因编辑载体(阳性毛状根)，则该基因编辑载体中的绿色荧光蛋白基因可以在毛状根中表达，故可通过视察其是否含有绿色荧光筛选阳性毛状根。若导入幼苗中的基因编辑载体成功发挥作用，则基因被敲除，靶基因测序就会出现序列缺失，或依据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增，不会出现扩增条带。(5)对比图1与图2可知，与常规转化法相比，用CDB法进行基因递送不须要进行植物组织培育，不须要无菌操作，操作简便。答案：(1)脱分化细胞分裂素诱导叶绿素形成，使幼苗能够进行光合作用(2)遗传特性转基因种子(3)农杆菌细胞内含Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上(4)检测毛状根段是否有绿色荧光植物PDS中靶区域测序(或依据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增)若导入幼苗的基因编辑载体成功发挥作用，则PDS基因被敲除，靶区域的测序就会出现序列缺失(或PCR无法扩增出条带)(5)不须要无菌操作、不须要进行植物组织培育、操作简便(答出2点即可)2．(2024·湖南选择考)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题：(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培育基的主要养分物质包括水和________。(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌效果见下表。据表推想该抗菌肽对______________________的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在________μg·mL－1浓度区间进一步试验。测试菌抗菌肽浓度/(μg·mL－1)55.2027.6013.806.903.451.730.86金黄色葡萄球菌－－－－－＋＋枯草芽孢杆菌－－－－－＋＋禾谷镰孢菌－＋＋＋＋＋＋假丝酵母－＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示长菌，“－”表示未长菌。(3)探讨人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的缘由是______________________________________(答出2点即可)。(4)探讨人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如下图所示。肺类装配体培育须要满足适宜的养分、温度、渗透压、pH以及_________________________________________(答出2点即可)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术？________(填“是”或“否”)。(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌，严峻危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下试验材料中必备的是________。①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体②MRSA感染的肺类装配体③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽④生理盐水⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)⑥万古霉素(抗MRSA的药物)解析：(1)由题意可知，某些植物根际促生菌具有固氮作用，可利用空气中的氮气作为氮源，培育基中不须要添加氮源，因此若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培育基的主要养分物质包括水、无机盐和淀粉。(2)由题表可知，在抗菌肽浓度为3.45～55.20μg·mL－1范围内，金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均不能生长，表明该抗菌肽对它们的抑菌效果较好；因为抗菌肽的浓度为1.73μg·mL－1时，它们均能生长，所以要确定抗菌肽抑菌效果的最低浓度，应在1.73～3.45μg·mL－1的浓度区间进一步试验。(3)在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶M，可能的缘由是淀粉酶编码基因M发生突变；或是重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失。(4)肺类装配体培育须要满足适宜的养分、温度、渗透压、pH以及无菌、无毒的环境，含95%空气和5%CO2的气体环境等基本条件。由题图可知，肺类装配体形成的过程中没有运用动物细胞融合技术，只涉及了细胞的分裂和分化等。(5)科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力，必备试验材料为②MRSA感染的肺类装配体、③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽、④生理盐水(设置比照试验时运用)、⑥万古霉素(抗MRSA的药物，比较解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽的疗效)。答案：(1)无机盐、淀粉(2)金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌1.73～3.45(3)淀粉酶编码基因M发生突变；重组质粒在大肠杆菌分裂过程中丢失(4)无菌、无毒的环境，含95%空气和5%CO2的气体环境否(5)②③④⑥3．(2024·湖南选择考)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)蛋白质工程流程如下图所示，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，缘由是_____________________________________________。(2)蛋白质工程是基因工程的延长，基因工程中获得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，结果如下图所示。推想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，导致其活性不同的缘由是___________________________________________________。(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自然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出试验设计思路：_____________________________________________