大题07现代生物科技专题-2022年高考生物之

大题07现代生物科技专题（二）1．（2022·云南·昆明一中模拟预测）新型冠状病毒是一种RNA病毒，其表面的刺突蛋白（简称S蛋白）是主要的病毒抗原。单克隆抗体既可作为诊断试剂，又可阻断病毒的粘附和入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。制备抗S蛋白单克隆抗体的流程如下图。回答下列问题。(1)步骤①必须给小鼠注射新型冠状病毒的S蛋白，目的是_____，取小鼠的脾脏剪碎后用_________处理一段时间，再加入培养液可制成单细胞悬液。(2)步骤②中常用的诱导因素有_____________（答2点），融合完成后，体系中出现多种类型细胞的原因是________________。(3)步骤③是使用具有筛选作用的培养基进行细胞培养，培养的结果是_______;需进行步骤④的原因是_________，步骤④含多次筛选，筛选依据的基本原理是____________。(4)细胞A和细胞B的特点是______________。【答案】(1)

诱导小鼠产生能够分泌抗S蛋白抗体的B淋巴细胞

胰蛋白酶##胶原蛋白酶(2)

聚乙二醇（PEG）、灭活病毒、电激

细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)

只有杂交瘤细胞能够生存

小鼠生活中还会受到其他抗原的刺激，提取的B淋巴细胞有很多种

抗原与抗体的结合具有特异性(4)无限增殖且能产生专一抗体【分析】(1)①必须给小鼠注射新型冠状病毒的S蛋白，目的是诱导小鼠产生能够分泌抗S蛋白抗体的B淋巴细胞；酶具有专一性，由于细胞间的成分主要是蛋白质，故可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，再加入培养液可制成单细胞悬液。(2)②为诱导细胞融合，常用方法为聚乙二醇（PEG）、灭活病毒、电激等；由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，故融合完成后，体系中出现多种类型细胞。(3)结合分析可知，步骤③是使用具有筛选作用的培养基进行细胞培养，在该培养基上未融合的细胞核同种融合的细胞都死亡，只有杂交瘤细胞能够存活；由于小鼠生活中还会受到其他抗原的刺激，提取的B淋巴细胞有很多种，故需进行步骤④；步骤④为专一抗体检验阳性，其原理是抗原与抗体的结合具有特异性。(4)细胞A和细胞B的特点是无限增殖且能产生专一抗体。2．（2022·广西柳州·二模）目前，全球共有5条新冠病毒疫苗技术路线，我国是全球唯一同时进行5条技术路线研发的国家，先后有26款新冠疫苗进入临床试验。陈薇院士团队与康希诺生物共同开发的重组腺病毒疫苗（以腺病毒Ad5为载体）是首家获批的国产腺病毒载体新冠病毒疫苗。该疫苗的原理流程如下图所示。请回答下列问题：(1)腺病毒Ad5是双链DNA病毒，在①过程中去除了Ad5复制有关的基因，对人体无害；而新冠病毒为单链RNA病毒，还需要经过体外诱导__________过程，才能合成相关DNA，②过程所用的工具酶为____________。(2)③过程是基因工程中的核心步骤，即_______________________________。以病毒做为基因工程的载体，其优点之一是可以利用病毒___________________的特点，将目的基因导入受体细胞。(3)灭活病毒疫苗技术是传统疫苗制备技术，有120年以上的使用历史，但其对生产的安全性要求更高。从新冠疫苗的制备流程分析，传统灭活病毒疫苗的风险在于生产疫苗必须先大规模培养_________。而重组腺病毒疫苗则明显降低了该风险，其引起机体产生免疫反应的有效物质是___________________，控制该有效物质合成的是进入到___________________（填“细胞核”或“细胞质”）中的目的基因。(4)无论哪种技术路线生产的疫苗，要确认其是否引起机体产生对新冠病毒的免疫反应，常用_________方法进行检测。【答案】(1)

逆转录

限制酶(2)

构建基因表达载体

吸附宿主细胞，并注入核酸（DNA）(3)

新冠病毒

刺突蛋白

细胞核(4)抗原抗体杂交（抗原抗体特异性结合）【分析】(1)以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，需要逆转录酶，制备重组腺病毒，相当于基因工程中构建基因表达载体的步骤，需要限制酶的参与。(2)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。以病毒做为基因工程的载体，可以利用病毒具有的吸附宿主细胞，并注入核酸的特点，将目的基因导入受体细胞。(3)从新冠疫苗的制备流程分析，传统灭活病毒疫苗的风险在于生产疫苗必须先大规模培养新冠病毒，大规模培养新冠病毒很容易感染人类。重组腺病毒疫苗则明显降低了该风险，其引起机体产生免疫反应的有效物质是新冠病毒外壳上的刺突蛋白，刺突蛋白合成受DNA控制，DNA主要分布在细胞核。(4)无论哪种技术路线生产的疫苗，要确认其是否引起机体产生对新冠病毒的免疫反应，常用抗原抗体杂交方法进行检测。3．（2022·安徽马鞍山·一模）为了战胜新型冠状病毒肺炎疫情，科研人员加紧研制各类疫苗，其中mRNA疫苗具有研发速度快、针对性强的特点而被采用，mRNA不稳定易被分解是一大难题。如图所示为针对新冠病毒的mRNA疫苗的制备过程。回答下列问题：(1)①过程所需要的酶和原料分别是_____________，图中②的名称是_____________。(2)若用大肠杆菌作为工程菌生产S蛋白，则可用CaCl2处理大肠杆菌，使其成为_____________细胞，检测工程菌中是否含有目的基因，可以采用_____________技术，要检测大肠杆菌生产的S蛋白是否有效，方法是_____________。(3)提纯获得的S蛋白基因经体外转录形成的mRNA在使用前需要包裹一层脂类物质，推测其原因是_____________。(4)新冠病毒是RNA病毒，这给疫苗研制带来的困难是_____________。【答案】(1)

逆转录酶、脱氧核苷酸

重组质粒或基因表达载体(2)

感受态

DNA分子杂交

将大肠杆菌生产的S蛋白作为抗原，与从新型冠状病毒肺炎痊愈患者体内提取抗S蛋白的抗体，做“抗原—抗体杂交”实验，若出现杂交带则表明大肠杆菌生产的S蛋白是有效的。(3)使mRNA不易被降解，易被细胞获取，能稳定发挥作用(4)RNA病毒易变异，会使原来的疫苗失效【分析】(1)①是从RNA合成DNA的过程，表示逆转录，逆转录所需要的酶是逆转录酶，原料是逆转录酶和脱氧核苷酸；②是将目的基因与质粒结合的产物，表示重组质粒或基因表达载体。(2)若用大肠杆菌作为工程菌生产S蛋白，则可用CaCl2处理大肠杆菌，使其处于感受态细胞；检测工程菌中是否含有目的基因，可以采用DNA分子杂交技术：若出现杂交带，说明含有目的基因；要检测大肠杆菌生产的S蛋白是否有效，方法是将大肠杆菌生产的S蛋白作为抗原，与从新型冠状病毒肺炎痊愈患者体内提取抗S蛋白的抗体，做“抗原—抗体杂交”实验：若出现杂交带则表明大肠杆菌生产的S蛋白是有效的。(3)为使mRNA不易被降解，易被细胞获取，能稳定发挥作用，提纯获得的S蛋白基因经体外转录形成的mRNA在使用前需要包裹一层脂类物质。(4)新冠病毒是RNA病毒，RNA病毒是单链结构，易变异，会使原来的疫苗失效。4．（2022·内蒙古赤峰·高三期末）科研所将菊花的花色基因C导入牡丹叶肉细胞来培育具有新型花色的牡丹，流程如图所示。回答下列问题：(1)图中切割花色基因C和质粒的限制酶应该选择______________。获得花色基因C后，可用PCR技术在体外将其扩增、扩增时需______________种引物，若扩增20次共需加______________个引物分子，(2)途中①过程用农杆菌转化时，应选用牡丹_______________（填“受损伤的”或“完好的”）叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养，选用这种叶片的理由是____________________________。吸引农杆菌移向这些细胞。(3)②过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的______________而转变成未分化细胞，③过程主要是将②过程得到的愈伤组织转接到含有______________（激素名称）的分化培养基上进行培养、诱导出甲。(4)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，一般选用茎尖作为外植体进行组织培养的原因是____________________________。【答案】(1)

PstⅠ和EcoRⅠ

2

2212(2)

受损伤的

伤口处的细胞会分泌大量的酚类物质，吸引农杆菌移向这些细胞(3)

结构和功能

生长素和细胞分裂素(4)芽尖几乎不含病毒【分析】(1)由于SmaⅠ会破坏目的基因，且需要切割下完整的目的基因，故应该用PstⅠ和EcoRⅠ切割目的基因和质粒。获得花色基因C后，可用PCR技术在体外将其扩增、由于基因的两条反向平行的链都可作为模板，其碱基序列不同。需要根据一段已知的目的基因的核苷酸序列合成两种引物，来进行子链延伸。即需要两种引物分子，若扩增20次则形成220个DNA分子，DNA链为221条，只有最初的两个模板链不含引物，因此需要加入引物2212个。(2)①表示将目的基因导入受体细胞，由于牡丹受伤的细胞会释放大量的酚类物质，吸引农杆菌向这些细胞移动，故使用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，应该选择受伤的细胞。(3)②表示脱分化，是为了让已经分化的细胞失去其特有的结构和功能而变成未分化的状态，形成愈伤组织。③表示再分化，需要在含有生长素和细胞分裂素的培养基上进行。(4)由于芽尖几乎不含病毒，故一般选择芽尖作为外植体进行组织培养，来获得脱毒苗。5．（2022·黑龙江·哈尔滨三中一模）受到放射性污染的核废水一旦排放入海，将对全球生态环境造成重大影响。某小组从耐辐射奇球菌中克隆出抗胁迫调节基因（pprⅠ基因），研究转pprⅠ基因油菜对放射性污染物133Cs（铯）的吸收能力，结果如下表。回答下列各题：133Cs浓度（mmoL·kg1）非转基因转基因地上部分含量（mg·g1）根系含量（mg·g1）地上部分含量（mg·g1）根系含量（mg·g1）0.51.391.731.242.111.02.794.422.374.595.06.306.374.589.69108.7710.027.5512.54(1)与细胞中DNA复制不同的是，利用PCR技术扩增pprⅠ基因时无需添加解旋酶，而是通过____________的方式使模板DNA解旋为单链。(2)通常采用____________（酶）将pprⅠ基因与Ti质粒构建成基因表达载体。为检测目的基因是否插入受体细胞的染色体DNA上，可采用________技术，以________为探针进行杂交。利用分子杂交技术检测发现，某些受体植物细胞中的pprⅠ基因无法转录，其原因最可能是_________________________。(3)由表可知，对133Cs污染的土壤进行生物修复时，应优先选择转pprⅠ基因油菜，其原因在于___________。在后续处理中，应加强对转基因油菜__________（填“地上部分”或“根系”）的处理，这是因为_____________________。【答案】(1)加热到9095℃（高温）(2)

限制酶和DNA连接酶

DNA分子杂交

放射性同位素标记目的基因

pprⅠ基因在Ti质粒上的插入位点不在启动子和终止子之间(3)

转基因油菜整株植物（地上部分和根系）中的133Cs吸收量大于非转基因油菜

根系

转基因油菜的根系中133Cs吸收量大于地上部分【分析】(1)在体外利用PCR技术扩增目的基因时，利用DNA的高温变性加热至9095℃，破坏双链之间的氢键，使DNA解链变为单链。(2)基因工程在构建基因表达载体时，通常用限制酶和DNA连接酶将pprI基因与Ti质粒连接成重组质粒；DNA分子杂交是指以放射性同位素标记目的基因为探针，进行杂交，若出现杂交带则说明含有目的基因，若没有出现则说明目的基因未转入；启动子和终止子分别控制转录的起始和终止，某些受体植物细胞中的pprI基因无法转录，其原因可能是pprI基因在Ti质粒上的插入位点不在启动子和终止子之间，无法启动正常的转录过程。(3)由表可知，转基因油菜整株植物（地上部分和根系）中的133Cs吸收量大于非转基因油菜，有利于对133Cs污染的土壤进行生物修；由于转基因油菜根系对133Cs的吸收量大于地上部分，在后续处理中，应加强对转基因油菜根系的处理。6．（2022·河南·模拟预测）镰孢菌引起的小麦赤霉病被称作小麦“癌症”，会造成小麦严重减产，山东农业大学研究团队从小麦近缘植物长穗燕麦草中得到抗赤霉病基因Fhb7，并将Fhb7基因成功转移至小麦品种，明确了其在小麦抗病育种中的稳定抗性和应用价值。这一成果是我国科学家在小麦赤霉病研究领域的又一重大突破，这一发现为解决小麦赤霉病世界性难题找到了“金钥匙”。(1)将Fhb7基因与运载体结合时，所用到的工具酶有_________，用质粒构建基因表达载体，除目的基因外，必须添加的结构有_________。(2)用农杆菌转化法将Fhb7基因转入小麦成功率很低，原因是_________。可选用_________方法，将目的基因Fhb7导入受体细胞。(3)在受体细胞的选择上，目前多采用小麦幼胚细胞作为受体，通过体细胞胚胎发育获得转基因植株。具体做法是在无菌环境中，显微镜下分离幼胚，并且切除胚轴以防止萌发。选用小麦幼胚细胞的原因是______，如果没有切除胚轴导致幼胚直接萌发并发育成植株，则该过程____（填“能”或“不能”）体现植物细胞的全能性。(4)研究人员进一步获得了转基因小麦的雄性不育系，请从转基因与生物安全的角度分析，采用雄性不育系的原因是________，解决这一问题的另一种做法是：________。【答案】(1)

限制酶、DNA连接酶

目的基因（或Fhb7基因）表达所需的启动子和终止子(2)

小麦为单子叶植物，农杆菌在自然条件下主要感染双子叶植物与裸子植物

基因枪法(3)

幼胚细胞分化程度低，分裂旺盛容易诱导脱分化形成愈伤组织

不能(4)

避免Fhb7基因在自然界扩散造成基因污染

将目的基因导入细胞质DNA中【分析】(1)根据基因工程的内容可知，将Fhb7基因与运载体结合时，所用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶，用质粒构建基因表达载体，除目的基因外，必须添加的结构有目的基因（或Fhb7基因）表达所需的启动子和终止子。(2)在将目的基因导入受体细胞中，根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法（用于双子叶植物中）、基因枪法和花粉管通道法。所以用农杆菌转化法将Fhb7基因转入小麦成功率很低，原因是小麦为单子叶植物，农杆菌在自然条件下主要感染双子叶植物与裸子植物。可选用基因枪法方法，将目的基因Fhb7导入受体细胞。(3)幼胚细胞具有分裂能力，分化程度低，全能性高。所以在受体细胞的选择上，选用小麦幼胚细胞的原因是幼胚细胞分化程度低，分裂旺盛容易诱导脱分化形成愈伤组织，而胚是新一代植物体的幼体，所以如果没有切除胚轴导致幼胚直接萌发并发育成植株，则该过程不能体现植物细胞的全能性。(4)通过花粉的传播，转基因作物可以污染其他同种的非转基因作物，造成一定的经济损失。故从转基因与生物安全的角度分析，采用雄性不育系的原因是避免Fhb7基因在自然界扩散造成基因污染，解决这一问题的另一种做法是将目的基因导入细胞质DNA中。7．（2022·河南开封·二模）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。下图1为含CD47基因的外源DNA、质粒的有关信息，EcoR1、BamH1、Sal1、Xho1均为限制酶，Kan＇、Tc＇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人成功的受体细胞。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)下图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____________。⑤图2中共同培养吞噬细胞和癌细胞，在实验组加入不同浓度的抗CD47抗体，测定吞噬细胞的吞噬指数（吞噬指数与吞噬癌细胞所吞噬的肿瘤细胞数量成正相关），实验结果如图示。该实验结果对临床试验有何指导意义？________________。【答案】(1)

BamHI和XhoI

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)

已免疫的B淋巴细胞

流动性

2

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

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

使用抗CD47抗体治疗肿瘤需要严格控制抗体的浓度【分析】(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Tc＇基因破坏，而Kan＇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，可以为为细胞代谢提供氧气，同时CO2具有维持培养液pH的作用。⑤从图中看出，随着抗CD47抗体浓度的增加，在低于25μg/ml时，与对照相同，而达到50μg/ml时，吞噬指数大幅增加，所以使用抗CD47抗体治疗肿瘤需要严格控制抗体的浓度。8．（2022·甘肃·一模）胚胎干细胞(ES)是从哺乳动物的早期胚胎或原始性腺中获得的，人工培养时能够形成各种类型的细胞，并具有自我更新能力，表现出显著的长期增殖潜力，在科学和医学领域具有极高的研究价值，目前被用于损伤组织的修复、器官移植等研究领域，称为“胚胎干细胞疗法”。请结合以下材料回答问题：材料一：日前，英国研究人员利用最新的3D打印技术，“打印”出了活体胚胎干细胞。实验证明，这些干细胞仍保持着胚胎干细胞的正常分化能力。材料二：美国科学家利用鼠的活性卵子及皮肤成纤维细胞，在实验室成功克隆出了多个鼠胚胎，进而可以开发出有研究价值的胚胎干细胞。材料三：科学家将胰腺病患者的胚胎干细胞注入经基因改造的猪胚胎中，培育出了人体的健康胰腺。(1)自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物囊胚的._______.(填“滋养层细胞”或“内细胞团”)中分离出来的。胚胎干细胞在体外可培养形成各种类型的细胞，这体现了细胞的.______能力。(2)从理论上讲，用3D打印技术获得的活体胚胎干细胞______（填“能”或“不能”）诱导形成完整个体，原因是_______________。(3)使用活性卵子及皮肤成纤维细胞克隆出多个胚胎的过程中，用到的生物工程技术有细胞核移植________________(至少写出一种)。(4)与常规的器官移植相比，在猪体内培育出的器官移植到人体后成活率大大提高，原因是_______________________。(5)目前，胚胎干细胞疗法的安全性也受到了有关人士的质疑，主要原因是胚胎干细胞具有的___________特点和肿瘤细胞相似。【答案】(1)

内细胞团

分化(2)

能

打印出的胚胎干细胞的细胞核中有发育为完整个体的全套基因，并且这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力(3)动物细胞培养、胚胎分割移殖、早期胚胎培养(4)该器官是用患者的胚胎干细胞诱导形成的，所以免疫排斥反应较小(5)显著的长期增殖潜力【分析】(1)自然状况下的胚胎干细胞是从哺乳动物囊胚的内细胞团中分离出来的。细胞分化会形成不同种类的细胞，因此胚胎干细胞在体外可培养形成各种类型的细胞，体现了细胞具有分化的能力。(2)由于打印出的胚胎干细胞的细胞核中有发育为完整个体的全套基因，并且这些干细胞仍保持着人体胚胎干细胞的正常分化能力，因此从理论上讲，用3D打印技术获得的活体胚胎干细胞具有全能性，能诱导形成完整个体。(3)使用活性卵子及皮肤成纤维细胞克隆出多个胚胎的过程中，需要经过动物细胞培养后诱导形成一定的组织、器官等，在将形成的早期胚胎进行培养，并通过胚胎分割技术以获得多个胚胎。(4)猪体内培育出的器官是用患者的经过基因改造的胚胎干细胞诱导形成的，属于自体移植，基本不发生免疫排斥反应，因此与常规的器官移植相比，在猪体内培育出的器官移植到人体后成活率大大提高。(5)肿瘤细胞能大量增殖，因此胚胎干细胞具有的显著的长期增殖潜力特点，和肿瘤细胞相似，因此胚胎干细胞疗法的安全性受到了有关人士的质疑。9．（2021·甘肃·静宁二中模拟预测）我国科学家首次揭示了新冠病毒的结构，新型冠状病毒是一种有包膜的线性单股正链RNA病毒，其侵染人体气道细胞的机制如图1所示。结合上述结构，科学家运用基因工程的原理，设计了重组腺病毒载体疫苗，流程图如图2所示。回答下列问题：(1)新冠病毒表面的刺突蛋白S与人体气道细胞表面的_________特异性结合后，通过_________方式入侵宿主细胞。(2)图2基因工程的操作中获取的目的基因是_____________，获取目的基因的方法是______________。(3)前期试验阶段，为了检测该疫苗的有效性，可以从注射疫苗的志愿者捐献的血液中，采用_________________的方法进行检测。(4)S蛋白是科学家研发不同类型新冠疫苗的重要靶点，原因是_______________。【答案】(1)

ACE2受体

胞吞(2)

S蛋白基因

逆转录法（PCR技术）(3)抗原抗体杂交(4)S蛋白是新冠病毒识别并感染靶细胞的重要蛋白，作为抗原，被宿主免疫系统识别并应答产生相应记忆细胞和抗体【分析】(1)从图中可知，新冠病毒表面的刺突蛋白S与人体气道细胞表面的ACE2受体特异性结合后，大分子物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐作用，新冠病毒是由RNA和蛋白质等物质组成，属于大分子物质，因此通过胞吞方式入侵宿主细胞。(2)从图2中可知，S蛋白基因是基因工程的操作中获取的目的基因，新冠病毒是RNA病毒，逆转录产生cDNA，然后以PCR方式增殖，所以获取目的基因的方法是逆转录法（PCR技术）。(3)为了检测该疫苗的有效性，要检测是否表达出S蛋白，可用抗原抗体杂交进行检测。(4)S蛋白是新冠病毒识别并感染靶细胞的重要蛋白，可作为抗原，被宿主免疫系统识别并应答产生相应记忆细胞和抗体，因此S蛋白是新冠疫苗研发的重要靶点。10．（2022·山西晋中·一模）某科研团队利用转基因技术培育耐盐水稻，作为沿海滩涂和盐碱地的改良作物，从而扩大耕地面积。下图A表示含有耐盐基因的外源DNA分子，图B表示质粒，其上含有BamHⅠ、SmaⅠ和HindⅢ三种限制酶的酶切位点。请回答下列问题：(1)四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因是质粒上的_____基因，可以利用其进行_______。(2)据图推断，获取耐盐基因时不能使用限制酶_______进行酶切，原因是_______。(3)为保证耐盐基因在受体细胞中能够正确表达，图B所示基因表达载体还应具有启动子和_______，其中启动子的功能是_______。(4)在添加氨苄青霉素的固体培养基上，_______（填“能”或“不能”）筛选出含有插入了耐盐基因重组质粒的受体细胞，原因是_______【答案】(1)

标记

鉴别和筛选含有目的基因的细胞(2)

SmaⅠ

SmaⅠ会破坏目的基因(3)

终止子

驱动目的基因转录(4)

能

用SalI和HindIII两种限制酶对质粒进行切割时，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因【分析】(1)四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因是质粒上的标记基因，可以利用其进行鉴别和筛选含有目的基因的细胞。(2)据图A分析，SmaⅠ的切割序列位于目的基因（耐盐基因）上，如果使用限制酶SmaI会破坏目的基因（耐盐基因），因此不能用该限制酶切割外源DNA分子。(3)基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，其中启动子功能是驱动目的基因的转录。(4)用SalI和HindIII两种限制酶对质粒进行切割时，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入耐盐基因的受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上能生存，但不能在含有四环素培养基上生存。11．（2022·吉林长春·二模）新型冠状病毒表面抗原主要为S蛋白。我国目前常用的新冠病毒疫苗分为三类：灭活疫苗、重组亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗，研制方法如下表。请回答：类型方法灭活疫苗新冠病毒经培养、增殖，用理化方法灭活制成疫苗重组亚单位疫苗通过基因工程方法，在体外合成S蛋白，制成疫苗腺病毒载体疫苗利用改造后的腺病毒（属于DNA病毒）作为载体，携带S蛋白基因，制成疫苗。接种后，S蛋白基因启动表达(1)培养新冠病毒需先培养动物细胞，动物细胞培养除对培养液和培养用具进行灭菌外，还要通过___________和____________来保证培养液的无菌无毒。对病毒灭活是用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但并不破坏它们的____________结构。(2)灭活疫苗和重组亚单位疫苗相比，重组亚单位疫苗在生产过程中更为安全，原因是__________。重组亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗制备方法的不同点是_____________（答出一点即可），它们都是基因工程疫苗，基因工程的核心步骤是_____________。(3)康复者的血清有助于救治危重症患者，其免疫学原理是_______。(4)结合中心法则，推测还可以研发____________类型的疫苗。【答案】(1)

添加抗生素

定期更换培养液

抗原（S蛋白、表面抗原、抗原决定簇）(2)

与灭活疫苗相比，重组亚单位疫苗生产过程中没有大量病毒的增殖（不含有完整病毒颗粒）（只有病毒S蛋白）

载体不同（抗原蛋白的合成场所不同）（化学本质不同、是否用到腺病毒作为载体、S蛋白合成的细胞不同

基因表达载体的构建(3)康复者血清中含有抗新冠病毒的抗体，该抗体可与患者体内的相应抗原特异性结合(4)RNA（mRNA）（S蛋白基因的RNA）【分析】（1）动物细胞培养通常还要在细胞培养基中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；此外还应定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止生细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害；在灭活疫苗的制备中，病毒的灭活不会破坏其抗原结构，以刺激机体的免疫反应过程。（2）重组亚单位疫苗在生产过程中无需使病毒大量增殖培养，感染风险更低，因此生产过程更加安全；重组亚单位疫苗和腺病毒载体疫苗的研制都应用了基因工程，但其过程中所使用的载体不同，疫苗抗原蛋白的合成场所也有所不同；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即将目的基因与运载体结合在一起。（3）康复者血清中含有抗新冠病毒的抗体，可以通过与患者体内的相应抗原特异性结合，消灭新冠病毒，以此治疗危重患者。（4）灭活疫苗与重组亚单位疫苗均通过注入抗原蛋白引发免疫反应。腺病毒载体疫苗是通过利用腺病毒将改造后的S蛋白基因（DNA）导入人体，表达后引发免疫反应。除题中疫苗外，还可以通过注入mRNA使人体合成病毒刺突蛋白，引发特异性免疫反应。12．（2022·陕西宝鸡·二模）最新医讯，美国某医学中心，一位中年男子成功接受了基因编辑猪的心脏移植手术。基因编辑的异种器官移植成功给人类器官移植带来光。基因编辑技术(CRISPR/Cas9)可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息(如下图)。(1)Cas9蛋白能准确切割并断开目标DNA，因此Cas9蛋白相当于___。(2)为了获得目标DNA，需要设计___与Ca9蛋白结合，进行精准剪切。设计该物质需要依据___原则。(3)___和免疫排斥是器官移植过程中存在的两大世界性难题。科学家看好用猪的器官来为人体进行器官移植的原因可能是___。(4)研究发现猪体内的GGTA1基因会引发人体发生急性排斥反应。为了获得无免疫排斥的克隆猪心脏，科学家需要依次用到以下哪些技术或操作？___。①早期胚胎培养技术②动物细胞核移植技术③胚胎移植技术④利用基因编辑技术敲除体细胞中GGTA1基因⑤测定GGTA1基因的碱基序列⑥手术获取无免疫排斥的克隆猪心脏(5)2018年11月，贺建奎团队对外宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑试管婴儿在中国健康诞生。他们将体外受精的受精卵进行基因编辑，将CCR5基因的32个碱基敲除，个体长大后能够天然抵御HIV。事发后，中国的122名科学家联名谴责贺建奎团队。贺建奎团队因共同非法实施以生殖为目的的人类遗传基因编辑和生殖医疗活动，构成非法行医罪，分别被依法迫究刑事责任。①该项目被我国科技部叫停，并追究刑事责任的理由是___。A．没有经过严格的医学伦理审查B．此项技术还不成熟，有可能被滥用而威胁人类安全C．我国明令禁止以生殖为目的的人类胚胎基因编辑活动D．艾滋病已经有其他更安全有效的治愈方法②你如何看待科学技术的进步与人类社会发展的关系？请简要说明。___。【答案】(1)限制性核酸内切酶（限制酶）(2)

向导RNA

碱基互补配对(3)

器官短缺

由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物(4)⑤测定GGTA1基因的碱基序列、④利用基因编辑技术敲除体细胞中GGTA1基因、②动物细胞核移植技术、①早期胚胎培养技术、③胚胎移植技术、⑥手术获取无免疫排斥的克隆猪心脏(5)

C

科学技术的发展为人类社会带来了生产力、生存环境、精神文明等多方面的变革，其推动着人类社会的发展与进步。但是另一方面，科学技术的发展给人类带来巨大进步和利益的同时也不可避免的带来了一些负面影响（答案合理即可）【分析】(1)根据以上分析可知，Cas9蛋白催化特定部位磷酸二酯键水解，完成对特定DNA片段的剪切，因此Cas9蛋白相当于限制性核酸内切酶。(2)根据以上分析可知，通过向导RNA与目标DNA的一条链发生碱基互补配对，从而引导Cas9蛋白催化特定部位磷酸二酯键水解，完成对特定DNA片段的剪切，获得目标DNA。因此为了获得目标DNA，需要设计向导RNA与Ca9蛋白结合，进行精准剪切。设计该物质需要依据碱基互补配对原则。(3)目前，人体移植器官短缺是一个世界性难题。为此，人们不得不把目光移向寻求可替代的移植器官。由于猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似，而且猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物，因此科学家看好用猪的器官来解决人类器官的来源问题。(4)根据题意，猪体内的GGTA1基因会引发人体发生急性排斥反应。为了获得无免疫排斥的克隆猪心脏，科学家试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，采用的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去除GGTA1基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。因此获得无免疫排斥的克隆猪心脏，科学家需要依次用到⑤测定GTA1基因的碱基序列、④利用基因编辑技术敲除体细胞中GTA1基因、②动物细胞核移植技术、①早期胚胎培养技术、③胚胎移植技术、⑥手术获取无免疫排斥的克隆猪心脏。(5)①我国政府对克隆技术在伦理、法律等方面可能造成的影响非常重视，有关部门多次组织各方面专家召开研讨会，就有关问题达成共识。2002年2月和9月，在联合国总部召开的制定《禁止生殖性克隆人国际公约》特委会和工作组会议上，我国代表团指出，中国政府积极支持制定该公约，坚决反对克隆人，不允许进行任何生殖性克隆人实验。我国政府一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。根据以上分析可知，该项目被我国科技部叫停，并追究刑事责任的理由我国明令禁止以生殖为目的的人类胚胎基因编辑活动，故选C。②科学技术的发展为人类社会带来了生产力、生存环境、精神文明等多方面的变革，其推动着人类社会的发展与进步。但是另一方面，科学技术的发展给人类带来巨大进步和利益的同时也不可避免的带来了一些负面影响。13．（2021·陕西·西安市高陵区第一中学二模）基因工程（geneticengineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，先在体外构建杂种DNA分子（重组DNA），然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。下图是一种构建重组DNA的示意图，据下图回答有关问题：(1)逆转录过程的条件包括_________________________________（至少答两点），该过程也遵循碱基互补配对原则，与DNA复制过程相比，特有的碱基对为______________。(2)将cDNA与运载体连接构建的基因表达载体成功导入受体菌群中，该受体菌群称为该生物的____________文库。构建该文库共需要___________种酶，分别是__________。(3)cDNA与该生物基因组序列中相关基因在结构上最大区别是___________。(4)将DNA连杆分别与cDNA的两端连接后，用限制酶切割DNA连杆暴露黏性末端，目的是____________，连接后能否用原限制酶再次切开________（填“能”或“不能”或“不一定”）。(5)将构建好的杂种DNA导入受体菌并实现cDNA的成功表达称为_______。导入杂种DNA时首先要用_______处理受体菌，让其处于_________，该方法称为__________。【答案】(1)

模板（mRNA）、逆转录酶、脱氧核糖核苷酸

UA(2)

cDNA

4

逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶(3)cDNA没有非编码区，基因组序列中的基因有非编码区(4)

与载体的黏性末端连接形成重组DNA

不一定(5)

转化

CaCl2溶液

感受态

感受态细胞吸收法【分析】(1)逆转录是指以mRNA为模板合成cDNA的过程，因此逆转录需要的条件包括模板、逆转录酶以及脱氧核苷酸为原料等，逆转录过程也遵循碱基互补配对原则，与DNA复制过程相比，特有的碱基对为UA。(2)基因文库包括基因组文库和部分基因文库，其中基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基因。因此将cDNA与运载体连接构建的基因表达载体成功导入受体菌群中，该受体菌群称为该生物的cDNA文库。构建该文库需要逆转录的过程，合成DNA单链，再以单链DNA为模板复制合成双链DNA，合成DNA后还需要限制酶切割形成相应的末端，再通过DNA连接酶连接形成重组DNA以便于导入受体菌群，因此该过程需要逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶和DNA连接酶共4种。(3)cDNA是以成熟的mRNA为模板逆转录形成的，因此cDNA中没有非编码区存在，而生物基因组序列中的基因有非编码区存在。(4)识图分析可知，将DNA连杆分别与cDNA的两端连接后，用限制酶切割DNA连杆暴露黏性末端，目的是便于与克隆载体的黏性末端连接形成重组DNA，连接后的碱基序列与原来的末端碱基序列不一定完全相同，因此用原限制酶不一定能够再次切开。(5)将构建好的杂种DNA导入受体菌并实现cDNA的成功表达称为转化。将重组DNA导入微生物通常采用感受态细胞吸收法，因此导入杂种DNA时首先要用一定浓度的CaCl2溶液处理受体菌，使其处于感受态，以便于吸收杂种DNA分子。14．（2021·陕西·长安一中一模）我国科学家经过多年研究，成功利用PCR技术从长穗偃麦草基因组中扩增出抗赤霉病关键基因Fhb7，揭示了其抗病分子机理和遗传机理，并将该基因转移至小麦品种中获得稳定的赤霉病抗性植株。回答下列问题：(1)利用PCR技术能从长穗偃麦草基因组中扩增出基因Fhb7的原因是___________，扩增时常使用的酶是___________。为使PCR反应体系中的模板链解链为单链，需要满足的条件是___________。(2)要使基因Fhb7在受体细胞中表达，需要通过载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是___________（答出1条即可）。(3)将质粒与基因Fhb7构建成基因表达载体时，催化形成磷酸二酯键的酶是___________。(4)检测基因Fhb7是否成功导入小麦细胞的方法是采用___________技术，此技术中用到的探针是在___________上用放射性同位素等作标记制备的。【答案】(1)

引物是根据基因Fhb7的一段已知核苷酸序列设计合成的（或引物能与基因Fhb7的一段序列特异性结合）

（