2023届高考生物二轮复习生物工程作业（广东专用）含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习生物工程作业（广东专用）含答案，共14页。试卷主要包含了如图所示为某质粒限制酶酶切图谱等内容，欢迎下载使用。
微专题1 细胞工程与胚胎工程
1.(2022·辽宁大连调研)某研究小组为测定某药物对体外培养细胞的毒性作用，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列叙述正确的是( )
A.制备肝细胞悬液时能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶处理肝组织
B.恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸
C.为了保证细胞培养所需的无毒环境，需大量添加各种抗生素
D.本实验应设置对照实验，以检测该药物对甲、乙的毒性大小
答案 D
解析 动物细胞培养制备细胞悬液时，应用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，不能用胃蛋白酶代替胰蛋白酶处理肝组织，A错误；动物细胞培养的过程中，浓度为5%的CO2的作用是维持培养液的pH，B错误；抗生素通常具有抑菌作用，但无法杀灭病毒，也应适量添加，C错误；为了检测该药物对甲、乙的毒性大小，应设置培养液中不加该药物的对照实验，D正确。
2.(2022·山东烟台调研)为拯救珍稀植物红豆杉，并同时获得高抗癌活性物质——紫杉醇，科研小组设计了如图所示的实验流程。下列相关叙述正确的是( )
A.诱导红豆杉茎尖经过再分化过程形成愈伤组织
B.整个培养过程中生长素和细胞分裂素的比例固定不变
C.用液体培养基扩大培养愈伤组织生产紫杉醇时，通常要通入无菌空气
D.同一株植物不同部位的细胞经诱导培养获得的植株基因型一定相同
答案 C
解析 诱导红豆杉茎尖经过脱分化过程形成愈伤组织，A错误；培养基中生长素和细胞分裂素的比例会影响细胞分化的方向，整个培养过程中生长素和细胞分裂素的比例不是固定不变的，B错误；用液体培养基扩大培养愈伤组织生产紫杉醇时，需要通入无菌空气，利于细胞进行有氧呼吸，C正确；同一植株不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同，如用花粉培养获得的愈伤组织细胞内染色体数目是正常体细胞的一半，D错误。
3.(2022·湖北黄冈模拟)单克隆抗体应用前景广阔，某科研所获取单克隆抗体的过程如图。下列叙述错误的是( )
A.PCR过程中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
B.为了便于构建基因表达载体，可在引物的5′端加上限制酶切割位点
C.检测筛选的目的是筛选出既能无限增殖又能产生特定所需抗体的细胞
D.细胞A通常是对实验动物进行特定抗原注射后获取的B淋巴细胞
答案 A
解析 PCR反应中温度的周期性改变是为了变性、复性、延伸，A错误；在构建基因表达载体时，需要在引物的5′端加上限制酶切割位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制酶切割位点，使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连，B正确。
4.(2022·南京市调研)科学家通过转入四种基因，使体细胞形成诱导多能干细胞(iPS细胞)，并将其注射到无法发育到成体阶段的四倍体囊胚中，最终获得克隆鼠，经鉴定证实克隆鼠是由iPS细胞发育而来并可繁殖后代，实验流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.可用显微注射法或用经过修饰的病毒导入四种基因
B.克隆鼠的体色为黑色且染色体组数与黑鼠相同
C.灰鼠受精卵第一次卵裂生成的子细胞经电激诱导两两融合后可发育成四倍体囊胚
D.该实验过程中使用到的技术有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等
答案 D
解析 据题干“并将其注射……繁殖后代”可知，克隆鼠的体色为黑色，且染色体组数与黑鼠相同，B正确；灰鼠受精卵第一次卵裂(有丝分裂)后生成的子细胞含有两个染色体组，经电激诱导两两融合后的细胞含有4个染色体组，可发育为四倍体囊胚，C正确；该实验过程中使用到的技术有基因工程、早期胚胎培养、胚胎移植等，该过程中不涉及体外受精，D错误。
微专题2 基因工程
5.(2022·辽宁沈阳质检)如图所示为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒，则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列( )
注：图中不同限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.Nde Ⅰ和BamH Ⅰ
B.Nde Ⅰ和Xba Ⅰ
C.Xba Ⅰ和BamH Ⅰ
D.EcR Ⅰ和Kpn Ⅰ
答案 A
解析 构建重组质粒时，要将目的基因插入到启动子和终止子之间，而且不能破坏图中的启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位，故只能选用Nde Ⅰ和BamH Ⅰ切割质粒和含目的基因的DNA片段，因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入Nde Ⅰ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
6.(2022·山东菏泽调研)转基因抗虫棉培育过程中，下列有关目的基因检测与鉴定方法的叙述，错误的是( )
A.检测抗虫基因是否导入——农杆菌转化法
B.检测抗虫基因是否转录——PCR技术等
C.检测抗虫基因是否翻译——抗原—抗体杂交
D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
答案 A
解析 将抗虫基因导入受体细胞可以采用农杆菌转化法，但检测目的基因是否导入受体细胞一般采用PCR等技术，A错误。
7.(2022·山东青岛调研)大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物(使单链DNA延伸出互补链)，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.第一轮PCR与第二轮PCR的复性温度可能不同
B.定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录
C.第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链
D.将某功能蛋白的第17位Cys改造成Ser，属于蛋白质工程
答案 C
解析 两轮PCR反应的引物长度不同，与模板链形成的氢键数量有差异，第二轮PCR过程中，为防止第一轮引物与模板结合，复性温度应该比第一轮高，A正确；第二轮PCR仍需加入另一种侧翼引物，以便进行另一条链的延伸，C错误。
8.(2022·广东六校联考)新型冠状病毒(简称新冠病毒)是一种有包膜的单股正链RNA病毒，其侵染人体气道细胞的机制如图1所示。科学家运用基因工程的原理，设计了重组腺病毒载体疫苗，流程如图2所示。
图1 新冠病毒侵染过程示意图
图2 重组腺病毒载体疫苗制作流程图
(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所示操作中的目的基因是________，图中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(是否翻译出蛋白质)，可以采用________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 胞吞 (2)S蛋白基因 逆转录法并进行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(合理即可)
解析 (1)结合题图分析可知，新冠病毒表面的刺突蛋白S与人体气道细胞表面的ACE2特异性结合后，通过胞吞方式进入细胞。(2)图2中是通过逆转录法并进行PCR技术获得目的基因——S蛋白基因。
9.(2022·大连市调研)猕猴桃是一种品质鲜嫩、营养丰富的水果。我国研究人员利用中华猕猴桃和美味猕猴桃两个不同种培育出了更加优良的品种，其过程如图所示。请分析并回答下列问题：
(1)因中华猕猴桃和美味猕猴桃之间存在________，所以用有性杂交方法不能得到可育后代，图中培育优良品种H的过程所应用的技术是________。
(2)图中B、D是________，G是________；②过程需使用________进行处理，该过程受处理时间、________、________等条件的影响。
(3)过程③使用的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法和______________________。
(4)过程③得到的两两融合的细胞有________种，因此需要进行筛选。已知用X射线处理会使染色体受影响而导致细胞失去分裂能力；用碘乙酰胺处理会使细胞内的酶失活而抑制生长。为了能筛选到杂种细胞F，若在①过程对中华猕猴桃用X射线处理，需对美味猕猴桃用________处理，以便最终获得优良杂种植株H。
答案 (1)生殖隔离 植物体细胞杂交技术
(2)原生质体 愈伤组织 纤维素酶和果胶酶 温度 pH (3)高Ca2＋—高pH融合法
(4)3 碘乙酰胺
解析 (4)过程③得到的两两融合的细胞包括中华猕猴桃细胞自身融合细胞、中华猕猴桃细胞和美味猕猴桃细胞融合形成的杂种细胞、美味猕猴桃细胞自身融合细胞，共3种。
10.(2022·黄冈调研)研究人员构建了转Cre基因小鼠，Cre是来源于P1噬菌体Cre基因所编码的一种位点特异重组酶，能够识别特定靶位点并在其上催化DNA断裂和重接，从而产生精确的DNA重组。具体过程如图所示，请回答下列问题：
(1)图中研究人员向受精卵原核中注射的异源DNA是______________________。Cre的功能类似于基因工程中的________酶。
(2)用分子生物学手段鉴定基因工程是否成功的方法有多种，其中Cre基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是________________________________________。该过程需要将______________________提取出来，与___________________________探针杂交进行检测。鉴定Cre基因是否表达所采用的技术原理为______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)通常在胚胎移植前需要对发育到________________阶段的小鼠胚胎进行质量检测，为了提高胚胎的利用率，可以采用________技术。
答案 (1)含有Cre基因的表达载体 限制 (2)检测转基因生物的DNA上是否插入了Cre基因(目的基因) 转基因小鼠的基因组DNA 放射性同位素标记的Cre基因片段 DNA—RNA碱基互补配对和抗原—抗体特异性结合 (3)桑葚胚或囊胚 胚胎分割
解析 (1)将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步，据图分析研究人员向受精卵原核中注射的异源DNA是含有Cre基因的表达载体。由题干“能够识别特定靶位点并在其上催化DNA断裂和重接”可知，Cre的功能类似于基因工程中的限制酶。(2)用分子生物学手段鉴定基因工程是否成功的方法有多种，其中Cre基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是检测转基因生物的DNA上是否插入了Cre基因。鉴定Cre基因是否表达所采用的技术是分子杂交技术和抗原—抗体杂交技术，通过这两项技术可以分别检测目的基因是否转录出mRNA和目的基因是否翻译成蛋白质，其原理分别为DNA—RNA碱基互补配对和抗原—抗体特异性结合。(3)在胚胎移植前需要对发育到桑葚胚或囊胚阶段的小鼠胚胎进行质量检测，为了提高胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术。
11.(2022·广东深圳调研)世界首例猪肾移植人体手术成功，3天均未发生排异现象。这颗肾脏来自一头实施过基因编辑的猪。该器官的来源虽然存在一定的伦理问题，但是现阶段挽救病人生命的有效措施。下图为基因编辑猪的培育流程，请根据所学生物学知识，结合图示回答下列问题：
(1)基因编辑猪的培养过程中，使用的生物技术有_________________________(至少写出3个技术名称)。
(2)在1号猪的细胞分离培养时，需要将细胞置于含有95%________和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，其中CO2的主要作用是__________________。
(3)对2号猪可以使用____________使其超数排卵，得到的卵母细胞必须进行去核处理，原因是__________________________________________________________。
(4)对3号猪进行胚胎移植时，图中所示的重组胚胎处于________期。
(5)器官移植的成败，主要取决于供者与受者的________是否一致或接近，对1号猪进行基因编辑时，应在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达或设法________基因，才能培育出符合要求的基因编辑猪。
答案 (1)动物细胞培养技术、动物体细胞核移植技术、早期胚胎培养、胚胎移植技术(至少写出3个技术名称) (2)空气 维持培养液的pH (3)促性腺激素 为了使核移植的4号猪的核遗传物质全部来自基因编辑过的1号猪的体细胞 (4)囊胚 (5)组织相容性抗原 除去抗原决定
解析 (1)从图中的典型操作环节及标识，可以分析出在基因编辑猪的培养过程中，使用了动物细胞培养技术、动物体细胞核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。(2)动物细胞培养时，需要给予与其内环境相似的环境，动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH，通过95%空气与5%CO2的混合气体提供。(3)动物的促性腺激素具有调节性腺的形态发育、维持正常功能和分泌活动的作用，可以使雌性动物排出更多的卵子。动物体细胞核移植技术是一种克隆技术，因为是对1号猪进行克隆，所以需要尽量将2号猪的遗传物质都去除，这样核移植后，4号猪的核遗传物质就全部来自基因编辑过的1号猪的体细胞。(4)图中所示的胚胎已经出现了分化，胚胎一端有细胞聚集形成的内细胞团，在胚胎的内部还有一个腔，符合胚胎发育过程中关于囊胚阶段胚胎的特征。(5)每个人的细胞表面都有与别人不同的组织相容性抗原，当供者与受者的组织相容性抗原一致或相近时，结合免疫抑制剂的应用，能很大程度上减弱免疫系统把来自其他人的器官当作“非己”成分进行攻击的强度，大大提高器官移植的成活率，是决定器官移植成败的关键。之所以会发生免疫排斥，与抗原决定基因的表达是密不可分的，除了可以通过在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，还可以设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，才能培育出不会引起免疫排斥反应的基因编辑猪。
12.(2022·江苏南京市学情调研)研究发现人溶菌酶(hLZ)是天然抗生素替代品。科学家培育出转人溶菌酶基因山羊，以大规模生产人溶菌酶(从乳汁中提取)，过程如图所示。其中编号①～⑨表示过程；质粒S中的基因Leu通过控制相关酶的合成来影响亮氨酸的合成(亮氨酸是山羊细胞维持生命活动必不可少的一种必需氨基酸)，基因GFP控制合成绿色荧光蛋白。四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。请回答下列问题：
(1)物质A控制溶菌酶的合成包括转录和翻译两个阶段，涉及的场所主要有_____________________________________________________________________。
(2)过程①通过PCR技术扩增物质A，需要的酶是________；过程②需要的限制酶是________；过程③需要的酶是限制酶和________。
(3)为成功筛选出含重组质粒T的成纤维细胞，质粒S中用作标记基因的是________和________。为达到筛选目的，培养基的营养成分中应不含有________。将成纤维细胞培养一段时间后观察，筛选出________(填“显示”或“不显示”)绿色荧光的细胞用于过程⑤。
(4)过程④常用________法，过程⑨为________。图中早期胚胎的________(填结构)将发育成转基因羊。
答案 (1)细胞核和核糖体 (2)耐高温的DNA聚合酶 BamHⅠ、Hind Ⅲ DNA连接酶 (3)基因Leu 基因GFP(两个答案顺序可颠倒) 亮氨酸 不显示 (4)显微注射 胚胎移植 内细胞团
解析 (2)(3)由图中物质B的黏性末端及表中限制酶的识别序列和切割位点可知，过程②需要的限制酶是BamH Ⅰ、Hind Ⅲ。分析题图可知质粒S中的标记基因有GFP基因和Leu基因。若用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ切割质粒S，则构建的重组质粒T中GFP基因被破坏，而Leu基因结构完整。若要筛选出含重组质粒T的成纤维细胞，培养基的营养成分中应不含亮氨酸，在培养基上能够生存并显示绿色荧光的成纤维细胞导入了质粒S；在培养基上能够生存且不显示绿色荧光的成纤维细胞含重组质粒T；在培养基中不能生存的成纤维细胞没有导入质粒。
13.(2022·河南九师联盟)油菜是一种常见的油料作物。维生素E有延缓衰老的作用，是一种脂溶性维生素。尿黑酸植基转移酶(HPT)是拟南芥中天然维生素E合成途径中的关键酶。为获得高产维生素E的油菜种子，科研工作者将编码HPT的基因HPT1转入油菜细胞并获得转基因油菜，流程如图。请回答相关问题：
(1)为获得目的基因，科研工作者用拟南芥基因组DNA为模板，用基因HPT1两端的核苷酸序列作_______进行PCR扩增。PCR扩增的原理是________________。
(2)用农杆菌转化法将目的基因导入油菜细胞，其中用到的质粒是________；该质粒含有一段特殊的DNA片段，称为________；该方法中农杆菌的作用是_____________________________________________________________________。
(3)构建重组质粒时选用的酶是________。该操作与常用的同一种酶切割相比，优点是_________________________________________________________________。
(4)含有目的基因的农杆菌可根据标记基因进行筛选。若农杆菌在含有氨苄青霉素和四环素的培养基上都可以生长繁殖，农杆菌中是否已含有目的基因？________(填“是”或“否”)。为什么？___________________________________
_____________________________________________________________________。
(5)将已经转化的农杆菌进行如下操作，筛选出符合要求的农杆菌。先把转化的农杆菌接种到A培养基中培养，长出菌落后，用无菌牙签挑取A上的单个菌落，分别接种到B(含氨苄青霉素)和C(含四环素和氨苄青霉素)两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于B或C上的哪些菌落中？请在图中相应的位置上圈出来。
答案 (1)引物 DNA半保留复制
(2)Ti质粒 T－DNA 感染油菜细胞，把目的基因插入到油菜细胞的染色体DNA上
(3)Hind Ⅲ和Sal Ⅰ两种限制酶和DNA连接酶 防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接，以提高目的基因正向连接的重组质粒的合成效率
(4)否 含有目的基因的重组质粒中抗四环素基因被破坏
(5)
解析 (1)PCR技术需要模板、引物、耐高温的DNA聚合酶、原料等，过程为变性、复性、延伸。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，PCR扩增的原理是DNA半保留复制。(2)农杆菌Ti质粒上有T－DNA，目的基因插入到T－DNA上，农杆菌感染油菜细胞后，才能把T－DNA上的目的基因插入到油菜细胞的染色体DNA上。(3)根据题图可知，选用Hind Ⅲ和Sal Ⅰ两种限制酶可以不破坏目的基因，同时质粒上有相应的限制酶切割位点；目的基因要插入到切割后的质粒的T－DNA上，还需要DNA连接酶的连接。两种限制酶切割的黏性末端不同，可防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接，可以提高目的基因正向连接的重组质粒的合成效率。(4)由于含有目的基因的重组质粒中抗四环素基因被破坏，则含有目的基因的农杆菌只能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长。(5)根据上述分析，含有目的基因的农杆菌只能在含氨苄青霉素的培养基B上生长，对比C可得出答案。
14.(2022·华师一附中调研)加端PCR是使扩增产物的末端加上一段DNA顺序的PCR，加端PCR的引物被设计成除与模板配对的那一部分以外再加上若干碱基，以便能使扩增产物的末端加上额外的一段DNA。hIGF－1 cDNA编码成熟蛋白的序列两端无起始密码子和终止密码子的对应位置，也没有合适的限制酶割切位点，实验人员为了在枯草杆菌中表达hIGF－1，应用加端PCR技术对hIGF－1 cDNA进行改造，以期获得含有hIGF－1成熟蛋白79个氨基酸编码序列，并在两端分别带有Pst Ⅰ和Sal Ⅰ酶切位点。加端PCR技术示意图如下，回答下列问题：
(1)加端PCR时应选用的引物是________。每一个PCR循环要经过________________三个阶段。
(2)在目的基因的两端添加限制酶切割位点的目的是________________，将含有改造后的hIGF－1基因导入枯草杆菌的常用方法是用Ca2＋处理枯草杆菌，其目的是________________________；原核细胞作为基因工程的受体细胞的优点有________________________________(答出3点)。
(3)如图表示Pst Ⅰ和Sal Ⅰ酶的识别序列，请根据该序列在下图方框中画出两种限制酶切割后产生的黏性末端；在hIGF－1基因的两端加入不同的限制酶的目的是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案 (1)引物1和引物4 变性、复性和延伸
(2)使目的基因经限制酶切割后能产生黏性末端和质粒相连 使枯草杆菌成为感受态细胞(或使枯草杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态) 原核细胞为单细胞；细胞繁殖速度快；遗传物质相对较少；易培养；代谢速度快
(3)eq \x(\a\al(—CTGCA G—,—G ACGTC—))
Pst Ⅰ
eq \x(\a\al(—G TCGAC—,—CAGCT —G—))
Sal Ⅰ
防止切割后的目的基因发生自身环化
解析 (1)根据题意可知，加端PCR的引物被设计成除与模板配对的那一部分以外再加上若干碱基，因此应用引物1和引物4扩增DNA，新合成的DNA的延伸方向是由5′端向3′端延伸。每一轮PCR包括变性、复性和延伸三个阶段。(2)添加限制酶切割位点的目的是使目的基因经限制酶切割后能产生黏性末端和质粒相连；将目的基因导入微生物的方法是感受态细胞法，常用Ca2＋处理枯草杆菌，其目的是使枯草杆菌成为感受态细胞；原核细胞作为基因工程的受体细胞的优点有原核细胞为单细胞；细胞繁殖速度快；遗传物质相对较少；易培养；代谢速度快。(3)切割后的黏性末端如答案所示，在hIGF－1的两端加入不同的限制酶切割位点后，再利用不同的限制酶切割，会有不同的黏性末端，由于末端的序列不同，而不能发生碱基互补配对，利用DNA连接酶连接时，可防止切割后的目的基因发生自身环化。
限制酶
BamH Ⅰ
Bgl Ⅱ
Hind Ⅲ
Xba Ⅰ
识别序列和切割位点
G↓GATCC
A↓GATCT
A↓AGCTT
T↓CTAGA