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部编版： 必修1《分子与细胞》
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  • 1． 随着全球转基因作物大规模种植和全球一体化下频繁的贸易流通，转基因监管的任务将越来越重。为了还给消费者知情权和选择权，多个国家和地区对转基因产品实行标识管理制度，这些法规实施的前提就是要建立稳定、准确的转基因检测技术。PCR转基因检测技术以其特异性强、快速和准确等优点被多国检测工作者使用，该技术通常包括核酸提取、核酸扩增、扩增产物检测3个步骤。某研究小组设计并完成了“转基因抗草甘膦大豆定性PCR检测”实验，请参与实验设计并回答相关问题（草甘膦为常用除草剂；转基因抗草甘膦大豆的外源基因构建图如图1所示）：

    图1抗草甘膦外源基因结构图（CaMV35S为外源启动子、NOS为外源终止子）
    提取DNA：取待测大豆组织裂解破碎，进行DNA提取和纯化，得到待测大豆基因组DNA。该过程的常用的试剂有EDTA、SDS、NaCl、酒精等。在研磨液中加入NaCl的目的是；纯化DNA时可使用酒精，是因为。
    DNA扩增：

    ①在确定扩增对象后，从中获得待扩增基因序列，以此为依据可设计引物。该小组拟定的引物设计如表所示，其引物设计有一个是不科学的，请指出并说明原因。

    基因

    引物序列

    产物片段大小

    基因来源

    Lectin

    F-5' GCC CTC TAC TCC ACC CCC ATC C-3'

    R-5' GCC CAT CTG CAA GCC TTT TTG TG-3'

    118

    内源基因

    CaMV35S

    F-5' GGG ATT-3'

    R-5' AAT CCC-3'

    195

    外源基因

    NOS

    F-5' GAA TCC TGT TGC CGG TCT TG -3'

    R-5' TTA TCC TAG TTT GCG CGC TA -3'

    180

    外源基因

    CP4-EPSPS

    F-5' CTT CTG TGC TGT AGC CAC TGA TGC-3

    R-5' CCA CTA TCC TTC GCA AGA CCC TTC C-3

    320

    外源基因

    注：内源基因指大豆基因组内基因，外源基因指大豆基因组外基因。

    ②PCR扩增：在4个反应体系中分别加入（模板）、相应引物、酶、4种脱氧核苷酸等，并将PCR仪的温度设定为：变性94℃ 30s、复性58℃ 30s、延伸72℃ 40s，循环30次。“延伸”的温度设定为72℃，是因为该温度下。在设定的PCR体系下可以特异性扩增目标DNA片段，主要是因为具有特异性。

    扩增产物检测：可采用的方法。部分实验结果如图2、3所示。据图2初步判断，该大豆为（填“转基因”或“非转基因”）大豆。据图2、图3分析，其实验结果是（填“可信的”或“不可信的”）。

    图2   NOS终止子PCR反应产物电泳分析

    图3   内源基因lectin PCR反应产物电泳分析

    注：M：标准参照物，1：阳性对照（基因标准品），2：阴性对照（普通大豆），3：核酸提取空白对照，4：待鉴定样本。
    难度： 困难 题型:模拟题 来源：辽宁省名校联盟2022届高三3月联合考试生物试卷
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  • 2． 荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针，当Taq酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成。相关叙述错误的是（   ）

    A: 引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则
    B: 反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关
    C: 若用cDNA作模板，上述技术也可检测某基因的转录水平
    D: Taq酶催化DNA的合成方向总是从子链的3'端向5'端延伸
    难度： 中等 题型:常考题 来源：湖北省新高考联考协作体2021-2022学年高三2月联考生物
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  • 3． 人血清白蛋白（HSA）是人血浆中的主要蛋白质，临床上用于肝硬化、糖尿病性肾病等疾病治疗。经过几十年的发展，科学家们应用转基因技术，已实现在大肠杆菌、牛乳腺细胞和苜蓿（一种豆科植物）中规模化生产HSA。请回答以下问题：
    科学家通过PCR技术扩增HSA基因，该技术的原理是，通过使DNA解链为单链，冷却至55～60℃后再加热至70～75℃ Taq酶从开始进行互补链的合成。
    转基因技术的核心步骤是。为使导入大肠杆菌和苜蓿细胞中的目的基因能够表达，目的基因的上游和下游应分别具有元件；标记基因的作用是。
    与大肠杆菌相比，牛乳腺细胞和苜蓿等生物反应器所获得的HSA更符合人们的需求，原因是。
    难度： 中等 题型:常考题 来源：河南省焦作市温县一中2021-2022学年高三下学期开学考试理综生物试卷
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  • 4． 金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应（PCR）扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：

    从高表达MT 蛋白的生物组织中提取mRNA，通过获得用于PCR扩增。
    设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物（引物1和引物2），为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的位点。设计引物时需要避免引物之间形成，而造成引物自连。
    图中步骤1代表，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。
    PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但的引物需要设定更高的退火温度。
    如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有（填序号：①升高退火温度       ②降低退火温度       ③重新设计引物）。
    难度： 中等 题型:常考题 来源：云南省文山州广南县一中2021-2022学年高三下学期3月月考理综生物试卷
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  • 5． RT-PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示：

    过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、、和引物A等。
    过程Ⅱ首先要将反应体系的温度升高到95℃，其目的是，该反应体系中所用的TaqDNA聚合酶至少应能耐受高温。
    过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上至少需要个引物B。
    RT-PCR过程中主要借助对的控制，影响酶的活性，从而使得化学反应有序高效地进行。
    利用RT-PCR技术获取的目的基因（填“能”或“不能”）在物种之间交流；该技术还可用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度，原因是。
    难度： 中等 题型:常考题 来源：云南省临沧市凤庆县一中2021—2022学年高二下学期3月月考生物试卷
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  • 6． 在抗击新冠疫情的战斗中，中国科研人员在新冠病毒的检测、疫苗研制等方面取得了举世瞩目的成就。请回答相关问题。
    抗体血清学检测具有血液标本更易获取、操作简单快捷、降低了医护人员在标本采集和检测过程中被感染的风险等优势。抗体血清学检测的原理是。但是感染初期的患者不能检测到阳性，其原因是。
    在制备单克隆抗体时，相应的B淋巴细胞不能无限增殖，必须与细胞融合成杂交瘤细胞。
    新冠病毒核酸检测可采用荧光定量PCR方法。由于病毒的RNA稳定性差，需要加入逆转录酶得到病毒的。PCR扩增前需要根据N蛋白基因(靶标区域)的核苷酸序列设计合成两种以及能与靶标区域互补的荧光探针(该探针结构完整时不产生荧光)。在PCR扩增时还需要加入和酶，退火时荧光探针会和DNA一条链结合，在延伸时荧光探针会被相关酶降解而产生荧光。据此推断阳性被检测者在相同PCR循环后荧光(更强或更弱)。
    腺病毒载体疫苗是用经过改造后无害的腺病毒作为载体，拼接上新冠病毒的S蛋白基因。在此过程中不能用噬菌体作为载体的原因是。
    难度： 中等 题型:常考题 来源：河南省南阳市2021-2022学年高三上学期期末理综生物试卷
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  • 7． β–1，3葡聚糖酶可以水解许多病原真菌细胞壁外层的β–1，3葡聚糖和几丁质，降解真菌细胞壁，从而抑制真菌的生长与繁殖。研究人员在植物中克隆到β–1，3葡聚糖酶基因（BG2）并转入苹果主栽品种，以减少苹果真菌病害、实现无公害生产。
    BG2的克隆可利用技术，这需要一小段能与该基因碱基序列互补配对的作为引物，在体外对目的基因进行大量复制，常采用来鉴定产物。
    下图为利用PATC940（经农杆菌Ti质粒改造获得）构建BG2抗病质粒的过程。图中右下处的酶为，人工设计的复合启动子的作用是。XbaⅠ酶切后的末端与SpeⅠ酶切后的末端能连接是因为。
    研究人员将转入BG2抗病质粒的农杆菌与苹果外植体共培养，以进行遗传转化。目的基因BG2将随着转移到被侵染的细胞而进入细胞，并随其整合到该细胞的上。
    在完成遗传转化后，选择培养基中至少要加入两种抗生素，请推测其作用分别是：一种用于，另一种用于。
    需要不断观察和检测转基因苹果植株在田间的生长状态，以确定目的基因是否赋予了苹果植株。
    难度： 中等 题型:模拟题 来源：辽宁省大连市2022届高三1月双基测试生物试卷
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  • 8． 已知新冠病毒的S抗原基因编码的S蛋白在感染人体细胞的过程中起到关键作用，S蛋白与人细胞膜上ACE2受体结合后入侵人体细胞。陈薇院士团队成功开发了一种以人复制缺陷腺病毒为载体的重组新型冠状病毒基因疫苗，目前已获批上市。回答下列问题：
    制备腺病毒载体新冠病毒疫苗时，首先需在的作用下，以新冠病毒的遗传物质RNA为模板经过逆转录得到S抗原基因。接着常利用技术扩增S抗原基因，为了便于S抗原基因与腺病毒载体的连接，需要在引物的5'端加上位点。
    S抗原基因整合进腺病毒基因组时，需将S抗原基因插在腺病毒载体的启动子和终止子之间，使S抗原基因能，从而激发人体产生抵抗新冠病毒的抗体和记忆细胞；腺病毒中负责复制的关键基因片段也需被剪切掉，目的是 ， 从而避免危害人体细胞。
    研究人员还可将S蛋白注人动物体内，一段时间后从脾脏中获取浆细胞，与骨髓瘤细胞融合，并利用选择培养基筛选出。接着 经过多次筛选并在体外培养，获得针对S蛋白的。利用该方法制备的产物来治疗新冠肺炎的原理是。
    接种腺病毒载体疫苗的人若在接种前感染过腺病毒，可能会存在“预存免疫”而降低疫苗的免疫效果，其原因是。
    难度： 中等 题型:模拟题 来源：河南省许昌市2022届高三生物高考一模试卷（理）
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  • 9． 回答胚胎工程和基因工程的实际应用相关的问题：
    试管婴儿技术为某些不育夫妇带来了福音，试管婴儿技术的最后一道操作是，该操作的实质是。
    PCR技术可用于临床的病原菌检测。利用PCR扩增DNA片段的酶与细胞内的酶相比的主要特点是。
    生产基因工程药物时通常用细菌中的质粒作为，而选择细菌作为受体细胞的原因可能是（写两点）。
    重组人生长激素是通过基因重组大肠杆菌分泌型表达技术生产的。获取生长激素基因后，构建基因表达载体时要在生长激素基因前连接上相应的启动子，其目的是，生长激素基因在导入大肠杆菌之前，一般先用Ca2+处理细胞，其目的是。
    难度： 中等 题型:模拟题 来源：广西壮族自治区南宁市2022届高三生物摸底测试试卷（理）
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  • 10． CBFI基因过量表达能提高拟南芥植株的抗寒性。苜蓿是包草料产业发展的主要草种，低温等逆境胁迫会导致苜蓿减产。科研人员从拟南芥植株中克隆得到冷诱导转录因子（AtCBF1）基因，通过转基因技术培育抗寒紫花苜蓿，以使苜蓿安全越冬和提高产量。回答不列问题：
    在扩增AtCBF1基因的过程中，先根据设计引物，再进行PCR扩增。扩增时，反应体系的初始温度设置在90~95℃的目的是。PCR过程中需要使用酶。
    回收PCR产物并酶切后用将AtCBF1 基因连接到T质粒上，以得到T-CBF1重组质粒。构建T-CBF1重组质粒时，同时使用BamHI和SacI进行双酶切的目的是。
    将目的基因导入受体细胞，培育后筛选转化阳性的植株。若采用分子杂交技术检测转基因紫花苜蓿植株目的基因的转录水平，则需要将片段制成探针。
    为进一步研究转基因紫花苜蓿的抗寒机制，还需要进一步开展研究。请完成下列研究技术路线图：。
    难度： 中等 题型:模拟题 来源：黑龙江省大庆市2022届高三上学期第二次教学质量检测理综生物试卷
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