2019版高考生物二轮复习 专题十四 现代生物科技专题专题能力提升练(B)

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α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:

(1)利用PCR技术扩增α-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) ①变性温度 ④变性时间

②退火温度

③延伸温度

⑥延伸时间

⑤退火时间

(4)如图表示筛选获得的工程菌中编码α-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α-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/L Na2HPO4-KH2PO4 50 mmol/L Tris-HCl 50 mmol/L Gly-NaOH - 1 -

pH 酶相 对活 性% 6.0 6.5 7.0 7.5 7.5 8.0 8.5 9.0 9.0 9.5 10.0 10.5 25.4 40.2 49.8 63.2 70.1 95.5 99.5 85.3 68.1 63.7 41.5 20.8 根据上述实验结果,初步判断该α-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、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)② ⑥ (4)8 13

(5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl

2.(16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________________

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________________________________________________________________。

引物对序列表

P1 AACTGAAATGTAGCTATC 引物对A P2 TTAAGTCCATTACTCTAC S1 GTCCGACTAGTGGCTGTG 引物对B S2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG

(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,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-DNA 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)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

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(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mRNA: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:

(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。

【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______________________。

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