适用于老高考旧教材2024版高考生物二轮复习专题提升练10现代生物科技专题A（附解析）

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(1)相对传统的转基因技术,基因敲除技术的最大优点是 。要实现敲除肌生成抑制蛋白基因的目的,首先要构建替换型打靶载体,该过程中需要的工具酶有 。
(2)将替换型打靶载体通过显微注射法导入猪胚胎干细胞进行培养。胚胎干细胞在功能上具有的特点是 。培养猪胚胎干细胞时,需要满足以下条件: 。
(3)将筛选出的靶细胞导入猪的 中,再将其植入代孕猪体内,使其发育并生产。为了快速扩大基因敲除猪的种群,除进行有性生殖外,还可以采取 等技术。
(4)若要证明肌生成抑制蛋白基因敲除后确实改变了猪的表现型,实验思路是:
。
2.(2023·安徽宣城模拟)2018年1月我国科研人员利用体细胞核转移技术克隆出了第一批灵长类动物——食蟹猴。该动物可为癌症、帕金森症等人类疾病的研究提供模型。请回答相关问题。
(1)从理论上分析,体细胞仍具有全能性,其原因是 ;受体细胞一般选择处于 时期的去核卵母细胞。去掉卵母细胞细胞核的目的是 。
(2)体外培养体细胞常用液体培养基(即培养液),其原因是 ;在体细胞培养过程中,为防止杂菌污染,应采用的措施是 。
(3)构建猕猴模型比鼠更适合用于研究人类疾病和进行药物试验,其原因是 。
3.(2023·广西柳州二模)中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友团队提出了一种利用多重基因编辑技术以红果番茄(双子叶植物)为材料,快速定向创制七种不同果色番茄的策略。该研究利用多重基因编辑系统靶向敲除了红果番茄中控制三类色素合成或代谢的关键基因。下图是科研人员用CRISPR-Cas9基因编辑技术定点敲除目标基因的示意图,请回答下列问题。
(1)CRISPR-Cas9系统能精准识别相关基因,依据的原理是 发生碱基互补配对;Cas9蛋白能使目标DNA中的 (填化学键名称)断裂,从而实现对 (填“DNA单链”“DNA双链”“RNA单链”或“RNA双链”)的剪切。若要插入其他基因,可以利用 酶将它们连接起来。
(2)研究人员将编辑好的基因导入番茄的体细胞,常用的方法是 。该方法的优点是可以使目的基因进入植物细胞,并 ,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
(3)含有编辑好的基因的番茄体细胞具有全能性,在一定的营养和激素等条件下,可以经过 的过程形成愈伤组织。当培养基中的 时,主要诱导根原基的形成。
(4)五彩缤纷的水果和蔬菜不仅给人以美的视觉享受,还能提高消费者的购买欲。在培育彩色番茄的同时我们还需要考虑该策略对番茄的 等性状有无影响。
4.黑线姬鼠与小鼠是同科不同属的两个物种,具有极为相似的体型和生物学特性,为远缘异种克隆提供良好的实验材料。如下图为克隆黑线姬鼠的流程示意图,请回答下列问题。
(1)培养成纤维细胞时要定期更换培养液,目的是 。成纤维细胞在培养过程中会出现 现象,因此在核移植前要用 将培养的成纤维细胞分散开来。
(2)为获得数量较多的卵母细胞,可以给雌性小鼠注射 ,以使其超数排卵;选用卵母细胞作为细胞核的受体的主要原因是 。
(3)为了提高早期胚胎的利用率,可以对囊胚期的胚胎进行 处理,操作时要注意 。
5.(2023·四川成都第一次诊断模拟)棉花是世界性的重要经济作物,土壤盐分过高会严重影响棉花产量,筛选耐盐棉花品种成为棉花生产中急需解决的问题。科研工作者将TaNHX2基因转移到棉花细胞内,获得了转基因耐盐棉花新品种。回答下列问题。
(1)科研人员在获得TaNHX2基因对应核苷酸序列的情况下,利用DNA合成仪直接合成目的基因,该种获取目的基因的方法是 。构建基因表达载体时,科研人员将TaNHX2基因整合到土壤农杆菌的Ti质粒上,一般用相同的限制酶切割目的基因和Ti质粒的 片段,目的是 。构建成功的基因表达载体应含有启动子、终止子、 (答出三种)等结构。
(2)转化后的棉花细胞需进行组织培养才能发育成完整植株。组织培养使用的培养基除了含有水、无机营养成分和有机营养成分外,还应该含有 (答出两种)。为了检测转基因技术是否成功,科研工作者在个体水平上的检测方法是 。
(3)用基因工程技术生产蛋白类物质的工程菌有多种,如大肠杆菌、酵母菌、乳酸菌等。与原核细胞相比,酵母菌作为生产蛋白类物质工程菌的优势是 。
6.(2023·宁夏银川模拟)为了提高菊花抗冻能力,研究者从鱼中克隆出抗冻基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。回答下列问题。
图1
图2
(1)抗冻基因与质粒能够拼接成功的原因是 。为使抗冻基因C在菊花细胞中高效表达,依据图2需要把目的基因片段插入表达载体的 和 之间。
(2)若想了解抗冻基因C是否整合到菊花染色体上,检测方法是采用 技术。若对转基因菊花进行个体生物水平的鉴定需要 。菊花能表现出抗冻性状说明了 。
(3)借助农杆菌将重组质粒导入菊花细胞,在该过程中需添加酚类物质,目的是 。
(4)若想获得完整的转基因植株,还需借助植物组织培养技术,其原理是植物细胞具有全能性,细胞具有全能性的原因是 。
专题提升练10(A)
1.答案 (1)克服了传统转基因技术的盲目性和随机性 限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)具有发育的全能性 无菌无毒的环境、营养、温度和pH、气体环境
(3)囊胚 胚胎分割移植、细胞核移植、克隆繁殖
(4)给基因敲除猪导入肌生成抑制蛋白基因(或者直接注射肌生成抑制蛋白),养殖一段时间后观察猪骨骼肌的生长情况
解析 (1)由题干可知,基因敲除技术是将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点,以定点修饰改造染色体上某一基因。故相对传统的转基因技术,基因敲除技术的最大优点是克服了传统转基因技术的盲目性和随机性。构建基因表达载体时,需要的工具酶有限制性核酸内切酶(切割目的基因和载体)和DNA连接酶(连接目的基因和载体)。(2)胚胎干细胞在功能上具有的特点:具有发育的全能性。猪胚胎干细胞是动物细胞,动物细胞培养需要满足的条件包括:无菌无毒的环境、营养、温度和pH、气体环境。(3)筛选出靶细胞,导入猪的囊胚中,再将其植入代孕猪体内,使其发育成嵌合体猪并生产。要快速扩大基因敲除猪的种群,可以采取有性生殖、胚胎分割和细胞核移植、克隆繁殖技术。(4)为证明肌生成抑制蛋白基因敲除猪的表现型改变确实是由于敲除了该基因的缘故,可以通过导入肌生成抑制蛋白基因或者直接注射肌生成抑制蛋白,如果猪表现型转为正常,说明确实是由于敲除了肌生成抑制蛋白基因的缘故。
2.答案 (1)细胞核中含有个体发育所需要的全套基因 MⅡ
保证克隆动物的遗传物质几乎全部来自供体细胞的细胞核
(2)与动物细胞生活的液体环境相近,有利于动物细胞进行物质交换 对培养液和所有培养用具进行无菌处理,在细胞培养液中添加一定量的抗生素
(3)猴与人在进化上亲缘关系更近,有利于更准确地评估药效
3.答案 (1)向导RNA与目标DNA 磷酸二酯键 DNA双链
DNA连接
(2)农杆菌转化法 将其插入到植物细胞中的染色体的DNA上
(3)脱分化 生长素含量高于细胞分裂素
(4)单果重、单株产量、维生素C含量
解析 (1)由图可知,向导RNA与目标DNA有相应的识别序列能特异性结合,使得CRISPR-Cas9系统能精准识别相关基因。Cas9蛋白相当于限制性核酸内切酶,能使目标DNA中的磷酸二酯键断开,从而实现对DNA双链的剪切。DNA连接酶具有连接DNA片段的功能。(2)将目的基因导入植物受体细胞,常用农杆菌转化法。该方法可将目的基因插入到植物细胞中的染色体的DNA上。(3)高度分化的番茄体细胞经脱分化可形成愈伤组织。当培养基中生长素含量高于细胞分裂素时,主要诱导根的分化,当生长素含量低于细胞分裂素时,主要诱导芽的分化。(4)在培育番茄等农产品时,除了要农产品颜色好看,给予人们视觉享受外,还应考虑产量和营养成分等,所以要考虑该策略对番茄的单果重、单株产量、维生素C含量等性状有无影响。
4.答案 (1)清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害,同时为细胞生长、增殖提供充足的营养 贴壁生长和接触抑制 胰蛋白酶
(2)促性腺激素 卵母细胞中含有促进细胞核全能性表现的物质
(3)胚胎分割 将内细胞团均等分割
5.答案 (1)化学合成法 T-DNA 有利于目的基因和载体形成相同的末端,便于目的基因和载体连接 目的基因、标记基因、复制原点
(2)琼脂、植物激素 将转基因棉花种植在盐碱地上,观察其生长状况
(3)酵母菌具有较高安全性;具有加工蛋白质的细胞器
解析 (1)目的基因的获取方法多样,在知道目的基因的核苷酸序列、基因比较小的情况下采用化学合成法。科研人员在获得TaNHX2基因对应核苷酸序列的情况下,利用DNA合成仪直接合成目的基因,该种获取目的基因的方法是化学合成法。构建基因表达载体时,科研人员将TaNHX2基因整合到土壤农杆菌的Ti质粒上,一般用相同的限制酶切割目的基因和Ti质粒的T-DNA片段,这样可以使目的基因和载体形成相同的末端,便于目的基因和载体的连接,进而构建目的基因表达载体。构建成功的基因表达载体应含有启动子、终止子、目的基因、标记基因、复制原点等结构,其中标记基因可用于筛选成功导入目的基因的受体细胞。(2)转化后的棉花细胞进行组织培养发育成完整植株,组织培养使用的培养基为固体培养基需要添加琼脂,培养基中除了含有水、无机营养成分和有机营养成分外,还需要额外添加植物激素以及其他生长因子。为了检测转基因技术是否成功,这里的目的基因是耐盐基因,因此,科研工作者在个体水平上的检测方法是需要将转基因棉花种植在盐碱地上,观察其生长状况。(3)用基因工程技术生产蛋白类物质的工程菌有多种,如大肠杆菌、酵母菌、乳酸菌等。与原核细胞相比,酵母菌作为真核生物,其作为生产蛋白类物质工程菌的优势表现在结构上具有加工蛋白质的细胞器,且酵母菌比其他微生物具有较高的安全性。
6.答案 (1)DNA分子具有独特的双螺旋结构(结构相似) 启动子a 终止子a
(2)DNA分子杂交 对转基因菊花进行抗冻处理 鱼与菊花共用同一套密码子
(3)吸引农杆菌感染菊花细胞
(4)具有形成完整植株的全部遗传信息
解析 (1)抗冻基因与质粒都有着独特的双螺旋结构,结构相似,所以能够拼接成功。启动子和终止子是调控基因表达的重要控件,因此为使抗冻基因C在菊花细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的启动子和终止子之间,而EcRⅠ的切割位点在启动子a和终止子a之间,故需要把目的基因片段插入表达载体的启动子a和终止子a之间。(2)检测目的基因是否导入受体的细胞常用DNA分子杂交技术。若对转基因菊花进行个体生物水平的鉴定需要对转基因菊花进行抗冻处理,检测抗冻基因C是否有产物生成。菊花表现出了抗冻性状说明鱼中的抗冻基因C表达出了相关的蛋白质,说明鱼和菊花共用同一套密码子。(3)借助农杆菌将重组质粒导入菊花细胞,在该过程中需添加酚类物质,目的是吸引农杆菌感染菊花细胞。(4)将植物细胞培育成植株,需要采用植物组织培养技术。细胞具有全能性是因为细胞中含有该生物的全部遗传信息。