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1、专题能力提升练专题14现代生物科技专题(45分钟100分)1.(12分)(2018江苏高考)为生产具有特定性能的-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增-淀粉酶基因前,需先获得细菌的_。(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的_端加上限制性酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点,主要目的是_ _。(3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中_ _的设定与引物有关,_的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)变性温度退火温度延
2、伸温度变性时间退火时间延伸时间(4)如图表示筛选获得的工程菌中编码-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列:5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3图中虚线框内mRNA片段包含_个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有_种。(5)获得工程菌表达的-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如下:缓冲液50 mmol/LNa2HPO4-KH2PO450 mmol/LTris-HCl50 mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249
3、.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果,初步判断该-淀粉酶活性最高的条件为_ _。【解析】(1)在提取目的基因时,需获得细菌的全部基因,所以应获得它的基因组DNA。(2)在PCR技术中,在耐高温的DNA聚合酶的作用下,从引物的3端延伸DNA链,限制性酶切位点相关序列应加在引物的5端,而且两种引物的5端加的限制性酶切位点是不同的,这样可以保证通过PCR技术获得的目的基因两端具有限制酶切割的序列,将来切割后形成的黏性末端不同,优点是保证DNA片段能定向插入表达载体,并减少自连和自身环化现象。(3)进行扩增时,退火温度的设定与引物有关,引物中C、
4、G碱基比例越高,退火温度越高;延伸时间的设定与扩增片段的长度有关,因为扩增片段越长,复制的时间越长。(4)图中虚线框内mRNA片段从起始密码子AUG开始计数,相邻的3个碱基为一个密码子,其中应有8个密码子,虚线框后的第一个密码子以U开头,根据其后两个碱基计算得16种,但除去3种终止密码,则最多有13种密码子,因为虚线框后不可能为终止密码。(5)分析可知,酶活力最高的环境条件是pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl。答案:(1)基因组DNA(2)5使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连(3)(4)813(5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl2.(1
5、6分)(新题预测)“紫薯”外观艳丽、富含花青素,有清除体内自由基、抗癌防老等保健功效。研究人员通过现代分子技术手段,克隆了控制紫薯的着色基因BL。回答下列问题:(1)获取基因BL的方法之一是利用PCR技术扩增大量的DNA。此方法使用的DNA聚合酶与生物体内的DNA聚合酶相比,最主要的特点是_。PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是_。(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。如表为根据模板设计的两对引物序列,如图为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度:_。理由是_。引物对序列表引物对AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2T
6、TAAGTCCATTACTCTAC引物对BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG(3)若想将着色基因导入另一植物中获得红色果实,可将获取的BL基因插入Ti质粒_上,通过农杆菌的转化作用将目的基因导入植物的体细胞,获得能稳定遗传和表达的转基因植株,依据是_。(4)若要检测目的基因是否转录出了mRNA,需从转基因植株中提取mRNA,用_ _作探针与mRNA杂交,若_则表明目的基因转录出了mRNA。【解析】(1)PCR技术使用的是热稳定DNA聚合酶(Taq酶),PCR技术能把某一DNA片段进行扩增,依据的原理是DNA双链复制。(2)引物对B中G/C含量较高,
7、可采用较高的退火温度。(3)将获取的目的基因插入Ti质粒T-DNA上,T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上。(4)若要检测目的基因是否转录出了mRNA,需从转基因植株中提取mRNA,用标记的目的基因作探针与mRNA杂交,若出现杂交带则表明目的基因转录出了mRNA。答案:(1)耐高温DNA双链复制(2)引物对B引物对B中G/C含量较高,可采用较高的退火温度(3)T-DNAT-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上(4)标记的目的基因出现杂交带【知识总结】目的基因的检测与鉴定(1)检测目的基因是否导入受体细胞:DNA分子杂交技术。(2)检测目的基因是否转录出m
8、RNA:分子杂交技术。(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质:抗原-抗体杂交技术。(4)个体生物学水平鉴定:根据表达性状判断。3.(12分)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,主要步骤如图所示:来源:学&科&网Z&X&X&K(1)步骤甲、乙分别是指_,_。(2)诱导超数排卵所注射的激素是_,只能作用于_ _。(3)受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于_(填“培养液”或“受精卵”)。(4)步骤甲使用的培养液为_或专用的受精溶液。【解题指导】(1)题干关键词:印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物、胚胎工程技术、让家猫代孕而繁育。(2)根据图中超数排卵和收集精液步骤甲是体外受
9、精早期胚胎培养步骤乙是将早期胚胎移植到同期发情处理的家猫子宫中。来源:Zxxk.Com【解析】本题主要考查体外受精、早期胚胎培养与胚胎移植技术。步骤甲是指受精作用,步骤乙是指胚胎移植;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,只能作用于性腺细胞;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自受精卵;受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液,与早期胚胎培养液不同。答案:(1)受精作用胚胎移植(2)促性腺激素性腺细胞(3)受精卵(4)获能溶液4.(10分)曾经分布于东、中非地区的北部白犀数量已仅存五头,世界上最后一只幸存的雄性北部白犀“苏丹”已经被切除犀角。雌性北部白犀每3年生产一次,每胎仅产1仔。为使这
10、一种群数量恢复,可采用现代生物工程技术提高北部白犀的生育效率。请回答:(1)精子采集的方法包括假阴道法、手握法和_法,体外受精前对精子进行一定处理,使其_。(2)卵母细胞采集时,用促性腺激素对供体雌白犀处理后,从_中冲取卵子,此卵子_(填“能”或“不能”)直接与(1)题中处理后的精子在体外受精。(3)体外受精后,应将受精卵移入_液中继续培养。(4)为取得同卵双胎或多胎,可以在胚胎发育的_期用机械方法将胚胎分割。具体操作是用分割针将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的_中。(5)胚胎能成功移植到受体子宫中,原因之一是受体子宫对外来胚胎基本上不发生_反应,为胚胎的存活提供了可能。【解析】
11、(1)精子采集方法包括假阴道法、手握法和电刺激法,精子需要获能处理后与卵子受精。(2)卵母细胞采集时,用促性腺激素处理后,从输卵管中冲取卵子,能直接与(1)题中处理后的精子受精。(3)体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养。(4)桑椹胚和囊胚的内细胞团细胞具有全能性,故选取该时期的胚胎进行分割可以得到多个胚胎。具体操作是用分割针将胚胎切开,吸出其中的半个胚胎,注入预先准备好的空透明带中。(5)受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,为胚胎的存活提供了可能。答案:(1)电刺激获能(2)输卵管能(3)发育培养(4)桑椹胚(或囊胚)空透明带(5)免疫排斥5.(12分)(2018长沙一模)
12、我国全面放开二孩政策已正式实施。一些高龄产妇希望通过试管婴儿技术圆二胎梦。请回答以下相关问题:(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少,在取卵前通常需要注射促性腺激素,而不通过服用雌激素来直接促进更多的卵泡发育,原因是_。(2)在体外受精前,医生借助超声波探测仪等工具用吸卵针从某女士卵巢中吸取卵母细胞;随后将取出的卵母细胞置于与_相似的环境中,让它进一步发育成熟。受精过程中,精子顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵子的_,最终进入卵子内完成受精作用。(3)胚胎的早期培养与动物细胞培养一样,都需要满足_ _及营养等条件。(4)若做试管婴儿的夫妇中,妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷),丈夫正常,则子女患病情况为_。若要获得健康的孩子,可通过特殊的设计试管婴儿技术即“三亲婴儿”(医生要去除女性捐赠者卵子中的细胞核,接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之,最后再按照标准的试管婴儿技术进行培育)。“三亲婴儿”的获得过程,除运用胚胎工程的技术手段外,还要特别运用_技术。【解析】(1)在下丘脑、垂体、卵巢分级调节中,当雌激素含量增多,会通过负反馈调节,抑制卵巢的发育。因此需要注射促性腺激素,来促进卵巢的发育。(2)生物体内卵母细胞发育成熟的场所为输卵管,因此体外获得的卵母细胞也应置于与输卵管相似的环境中,让它进一步发育成熟。顶体酶能够溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿
