热点02 遗传前沿科技-2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（天津专用）

热点02 遗传前沿科技 (情境预测+重难诠释+限时检测) 情境预测 · 情境预测 生物科技的重要进展与突破已经在解决有关健康、医药、材料、能源、环境、气候变化和人口增长等全球问题方面展现了巨大前景，关键性、前沿性、交叉性、颠覆性技术发展引起各国高度关注，积极布局新一代基因组技术、合成生物技术、微生物组技术、生物成像技术研发。尤其是基因组学技术不断突破，引领基因组研究从“读取”进入到“编辑”和“编写”时代。近几年的诺贝尔奖多次涉及基因表达或基因编辑的相关内容。 · 考点预测 ①基因打靶；②基因编辑；③诱导多能干细胞；④细胞自噬的机制和相关基因表达(预测命题点)。 重难诠释 诱导性多能干细胞，把Oct3/4、Sox2、C－myc和Klf4这四种转录因子基因克隆入病毒载体，然后引入小鼠成纤维细胞，发现可诱导其发生转化，产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似。与经典的胚胎干细胞技术和体细胞核移植技术不同，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题。利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题。 基因打靶是一种利用同源重组方法改变生物体某一内源基因的遗传学技术。这一技术可以用于删除某一基因、去除外显子或导入点突变，从而可以对此基因的功能进行研究。 基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行定点“编辑”，实现对特定DNA片段的修饰。基因编辑依赖于经过基因工程改造的核酸酶，也称“分子剪刀”，在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂(DSB)，诱导生物体通过非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HR)来修复DSB，因为这个修复过程容易出错，从而导致靶向突变。这种靶向突变就是基因编辑。基因编辑以其能够高效率地进行定点基因组编辑， 在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。植物基因的靶向修饰是基因编辑应用最广泛的领域。首先可以通过修饰内源基因来帮助设计所需的植物性状，基因编辑技术还被应用于改良农产品质量。单细胞基因表达分析已经解决了人类发育的转录路线图，从中发现了关键候选基因用于功能研究。使用全基因组转录组学数据指导实验，基于CRISPR的基因组编辑工具使得干扰或删除关键基因以阐明其功能成为可能。 限时检测 （限时30分钟） 1．成年人的血红蛋白由两个a珠蛋白链和两个β珠蛋白链组成，其合成分别由基因A、B调控，A、B基因在染色体上的相对位置关系如图1所示(11、16号染色体均非性染色体)。因这些基因缺陷导致珠蛋白链合成异常所引起的贫血称为地中海贫血(简称为地贫)。根据缺陷基因类型不同，地贫可分为α型、β型。诸回答下列问题： (1)α地贫是红细胞中组成血红蛋白的α珠蛋白异常导致的遗传病，其发病程度与α珠蛋白基因缺失数有关。若缺失3个A基因，则导致溶血性贫血；若4个A基因均缺失，则导致胎儿死亡；其余情况表型均正常。图2为两个a地贫症的家系系谱图。 ①由题意可知，a地贫的病因属于可遗传变异中的 。 ②若Ⅱ-3和Ⅱ-4后代为胎儿死亡女性，则其含有的两条A基因缺失的染色体分别来自于第1代的 。若Ⅱ-2与只缺失1个A基因的女性婚配，后代中患贫血症的概率为 。 (2)β地贫是一种β珠蛋白异常、以溶血为特征的隐性单基因遗传病。对某β地贫患者家系进行基因编码链测序，结果见下表。已知双亲表型正常，但都有一个B基因发生单碱基对替换突变，且突变位于不同的位点，测序结果只给出基因一条链(编码链)的碱基序列，[17C/A]表示两条同源染色体上B基因编码链的第17位碱基分别是C和A，未显示序列均正常，其他类似。则该地贫患者B基因编码链测序结果应为 (请参照该家系中弟弟测序结果的表示方式作答)。 个体 父亲 母亲 弟弟 该β地贫患者 表型 正常 正常 正常 患者 B基因编码链测序结果 [17C/A] [41T/A] [17C/A]；[41T/A] 表示为： ？ (3)研究发现，胎儿的血红蛋白由α珠蛋白和γ珠蛋白组成，而控制γ珠蛋白组成的D基因同样也位于11号染色体，人出生后，D基因的表达由开启变为关闭状态，而B基因开始表达，其调控机制如题图3所示，研究人员发现某一β地贫患者甲的症状明显比其他患者轻，并对此开展研究，研究结果如题图4。 结合图3、4分析，正常人D基因甲基化水平应比患者甲 (填“高”或“低”或“基本一致”)，依据是 。根据以上信息推测，患者甲β地贫症状较轻的原因是 。 2．miRNA在基因调控中的作用机理如下图所示，为探究外源性miRNA对甲状腺癌细胞中的A13基因(钙结合蛋白合成基因)表达量的影响，进而阐明A13基因的表达量对甲状腺癌细胞的影响及机制，研究人员利用外源性miRNA进行了一系列实验。回答下列问题： (1)miRNA和mRNA部分序列因为可以发生 而结合在一起，进而影响了后者的翻译过程。 (2)研究人员以甲状腺癌细胞为实验材料首先进行了实验一，其目的是为了验证 。 (3)根据癌细胞具有 的特点，研究人员设计了细胞迁移实验(实验二)。结果表明miRNA-A13 (“促进”或“抑制”)甲状腺癌细胞的迁移。 (4)有资料显示M蛋白、E蛋白和V蛋白可影响细胞的运动能力，研究人员进一步开展了实验三、分析上述结果，推测A13基因表达对甲状腺癌细胞的影响机制是：A13基因合成的A13蛋白可 ，进而促进甲状腺癌细胞的迁移。 3．CAR-T细胞是利用基因工程制备的一种T细胞，其表面的嵌合抗原受体（CAR）能直接识别肿瘤细胞的特异性靶抗原（如CD19）。研究人员尝试用CAR-T免疫疗法治疗某种B细胞淋巴瘤（MCL）。 (1)正常的B细胞能够识别抗原并接受 产生的细胞因子刺激，增殖分化为浆细胞，产生大量抗体。在致癌因子的作用下，B细胞由于遗传物质发生变化而转化为具有 能力的癌细胞。 (2)CD19-CAR-T细胞的制备及其免疫疗法的原理如图。 ①把特异性识别 的抗体基因，及胞内传导信号分子基因等串联在一起获得融合基因（CAR），将其与pCDH质粒构建成基因表达载体，导入体外培养的患者T细胞中。 ②制备获得的CAR-T细胞，应该能特异性结合MCL，激活 免疫，最终裂解癌细胞。此细胞疗法具有持久性是因为CAR-T细胞能够在体内 。 (3)研究人员欲进一步探究CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的分子机理，设计了如下实验方案，已知Ⅱ-2、TNF-α是两种杀伤性细胞因子。请在下表中的I、Ⅱ两处填写相应内容。 组别 T细胞种类 肿瘤细胞种类 ⅠL-2的释放量 TNF-α的释放量 甲 CD19-CAR-T细胞 Ⅰ 1.89% 0.20% 乙 Ⅱ 有CD19的肿瘤细胞 30.10% 32.49% 综合上述信息和实验结果，概述CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的机理：CD19-CAR-T细胞通过CD19抗体特异性识别肿瘤细胞上的CD19抗原，使其激活并释放大量 ，进而实现靶向杀伤裂解癌细胞。 4．镰刀菌、立枯丝核菌引起的水稻立枯病造成水稻减产。某科研团队以不具有抗性的连粳11号、龙粳39号两个纯合水稻品种为实验材料，培育抗立枯病的水稻新品种，进行了以下实验。请回答下列问题： (1)连粳11号对镰刀菌表现为易感病，对立枯丝核菌表现为抗病，而龙粳39号则相反。已知水稻对镰刀菌和立枯丝核菌的抗性分别受非同源染色体上的A/a、B/b基因控制。连粳11号和龙粳39号杂交得到F1，F1自交得到F2，统计F2结果如下图所示。据图可知，连粳11号和龙粳39号的基因型分别为 ，选择F2中对两种菌均具有抗性的个体自交，单株收获其所结的种子种在一起形成一个株系，不发生性状分离的株系占 ，将其培育成甲品种。 (2)褐飞虱是水稻的害虫，也会造成减产。该团队利用X射线对另一个无褐飞虱抗性的荃优822号纯合水稻进行处理后，发现少数水稻对褐飞虱产生较高抗性，标记为突变型乙。乙5号染色体上某DNA区段与高抗虫性相关，对荃优822号的该区段设计重叠引物，提取乙和荃优822号的5号染色体DNA进行扩增，扩增产物的电泳结果如下图所示据图推测5号染色体上第 对引物对应区间（记为N基因）发生了碱基的 （填“增添”、“缺失”或“替换”）。 (3)研究者对N基因进行分离和克隆，以其作为目的基因与Ti质粒的 区段进行拼接，导入到水稻甲的叶肉细胞中，经组培获得具有抗立枯病和抗褐飞虱的转基因植株丙。 (4)对丙进行扩大培养，发现有部分丙植株体细胞中含有2个N基因，请写出由丙获得稳定遗传的抗褐飞虱新品种丁的最简便方法： 。在作答区域内标出丁植株体细胞内N基因在染色体上的相对位置 （请参照图例，圆圈表示细胞，竖线表示染色体，圆点表示基因位点，字母表示基因）。 5．人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因，可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。下图是通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t-PA改良基因的重组质粒示意图（图中重叠延伸PCR过程中引物n、b用来扩增突变位点及其上游DNA序列，引物c、d用来扩增突变位点及其下游DNA序列）。请回答下列问题： (1)科学家将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，生产出性能优良的t-PA突变蛋白的生物技术手段属于 范畴。 (2)获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是 （选择正确编号并排序）。 ①t-PA蛋白功能分析和结构设计 ②借助定点突变改造t-PA基因序列 ③检验t-PA蛋白的结构和功能 ④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列 ⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白 (3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基，引物b中该突变位点的碱基是 。 (4)据图可知，重叠延伸后，进行PCR需要的引物是 ，引物的作用是 。 (5)若获得的t-PA突变基因如图所示，那么质粒pCLY11需用限制酶 切开，才能与t-PA突变基因高效连接。 6．线粒体是细胞中重要的细胞器，是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为“power house”，其直径在0.5到1.0微米左右。线粒体的蛋白合成能力有限，大量线粒体蛋白在细胞质中合成，定向转运到线粒体。如图表示线粒体蛋白的转运过程，回答下列问题。    (1)在连续分裂的细胞中，过程①发生在 期，此过程需要 （答出三种）等物质从细胞质进入细胞核。 (2)图中两种生物膜在组成成分上的共同点是 ，二者在结构上的主要特点分别是 。 (3)图中，M蛋白催化细胞的有氧呼吸过程，则M蛋白的具体作用最可能是 。用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多，推测该药物最可能抑制了过 （填编号）。 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在基因研究、基因治疗和遗传改良等方面展示出了巨大的潜力。植物基因的靶向修饰是基因编辑应用最广泛的领域。首先可以通过修饰内源基因来帮助设计所需的植物性状，基因编辑技术还被应用于改良农产品质量。单细胞基因表达分析已经解决了人类发育的转录路线图，从中发现了关键候选基因用于功能研究。使用全基因组转录组学数据指导实验，基于CRISPR的基因组编辑工具使得干扰或删除关键基因以阐明其功能成为可能。 限时检测 （限时30分钟） 1．成年人的血红蛋白由两个a珠蛋白链和两个β珠蛋白链组成，其合成分别由基因A、B调控，A、B基因在染色体上的相对位置关系如图1所示(11、16号染色体均非性染色体)。因这些基因缺陷导致珠蛋白链合成异常所引起的贫血称为地中海贫血(简称为地贫)。根据缺陷基因类型不同，地贫可分为α型、β型。诸回答下列问题： (1)α地贫是红细胞中组成血红蛋白的α珠蛋白异常导致的遗传病，其发病程度与α珠蛋白基因缺失数有关。若缺失3个A基因，则导致溶血性贫血；若4个A基因均缺失，则导致胎儿死亡；其余情况表型均正常。图2为两个a地贫症的家系系谱图。 ①由题意可知，a地贫的病因属于可遗传变异中的 。 ②若Ⅱ-3和Ⅱ-4后代为胎儿死亡女性，则其含有的两条A基因缺失的染色体分别来自于第1代的 。若Ⅱ-2与只缺失1个A基因的女性婚配，后代中患贫血症的概率为 。 (2)β地贫是一种β珠蛋白异常、以溶血为特征的隐性单基因遗传病。对某β地贫患者家系进行基因编码链测序，结果见下表。已知双亲表型正常，但都有一个B基因发生单碱基对替换突变，且突变位于不同的位点，测序结果只给出基因一条链(编码链)的碱基序列，[17C/A]表示两条同源染色体上B基因编码链的第17位碱基分别是C和A，未显示序列均正常，其他类似。则该地贫患者B基因编码链测序结果应为 (请参照该家系中弟弟测序结果的表示方式作答)。 个体 父亲 母亲 弟弟 该β地贫患者 表型 正常 正常 正常 患者 B基因编码链测序结果 [17C/A] [41T/A] [17C/A]；[41T/A] 表示为： ？ (3)研究发现，胎儿的血红蛋白由α珠蛋白和γ珠蛋白组成，而控制γ珠蛋白组成的D基因同样也位于11号染色体，人出生后，D基因的表达由开启变为关闭状态，而B基因开始表达，其调控机制如题图3所示，研究人员发现某一β地贫患者甲的症状明显比其他患者轻，并对此开展研究，研究结果如题图4。 结合图3、4分析，正常人D基因甲基化水平应比患者甲 (填“高”或“低”或“基本一致”)，依据是 。根据以上信息推测，患者甲β地贫症状较轻的原因是 。 【答案】(1) 染色体(结构)变异 I-1、I-3或I-4 1/8 (2)或[17A/C];[41T/A] (3) 高 患者甲D基因mRNA的表达量高于正常人 患者甲的D基因甲基化水平较低，比普通β地贫患者表达出较多的γ珠蛋白，能与α珠蛋白构成血红蛋白，贫血症状较轻 【分析】‌表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型却发生了可遗传变化的现象‌。  已知的表观遗传现象包括DNA甲基化、基因组印记、母体效应、基因沉默等。 【详解】（1）①由题干信息可知α地中海贫血与α珠蛋白基因缺失数有关，故属于染色体（结构）变异。 ②由题干信息可知，由于Ⅱ-1细胞中两条16号染色体都缺失2个α珠蛋白基因，因此可知Ⅰ-2一条16号染色体无α珠蛋白基因，另一条16号染色体上含有两个α珠蛋白基因，产生的配子中含α珠蛋白基因的和不含α珠蛋白基因的各占1/2，而Ⅰ-1缺失3个α珠蛋白基因，说明其16号染色体一条上含有一个α珠蛋白基因，另一条不含α珠蛋白基因，产生的含一个α珠蛋白基因的配子和不含α珠蛋白基因的配子各占1/2；同理可知，Ⅰ-3和Ⅰ-4均为一条16号染色体无α珠蛋白基因，另一条16号染色体上含有两个α珠蛋白基因个体。若Ⅱ-3和Ⅱ-4后代出现胎儿死亡女性，则必须要Ⅱ-3和Ⅱ-4各提供一条不含A基因的染色体，结合之前分析，Ⅱ-3不含A基因的染色体只能来自于Ⅰ-1，而Ⅱ-4不含A基因的染色体可能来自于Ⅰ-3或Ⅰ-4。由上述分析可知，Ⅱ-2的表型正常，所以其16号染色体无α珠蛋白基因，另一条16号染色体上含有两个α珠蛋白基因或16号染色体一条上含有一个α珠蛋白基因，另一条含有两个α珠蛋白基因，两种情况的概率各占1/2，只缺失1个A基因的女性，其16号染色体一条上含有一个α珠蛋白基因，另一条含有两个α珠蛋白基因，所以后代中患贫血症的情况为：出现缺失3个α珠蛋白基因，其16号染色体一条上含有一个α珠蛋白基因，另一条不含α珠蛋白基因，概率为1/8。 （2）由题意可知该突变性状由常染色体上的隐性基因控制，亲本均为杂合子，由于亲本的B突变发生的位点不同，可以设父本基因型为Bb1，母本基因型Bb2，弟弟是正常个体为[17C/C]；[41T/T],说明该个体为纯合子，B基因为17C41T,对比父母可知， b1基因是B基因17C被A替换造成，b2基因是B基因41T被A替换造成，即b1基因为17A41T，b2基因为17C41A，该β地贫患者的基因型为 b1b2，故B基因编码链测序结果 [17A/C]；[41T/A]，或者如图： （3）DNMT基因表达出DNMT，催化胎儿D基因的启动子发生甲基化过程，导致启动子甲基化，从而阻止D基因表达，故正常人出生后血红蛋白一般不含有γ珠蛋白。由于患者甲的D基因的mRNA以及γ珠蛋白的含量高于正常人的，故正常人D基因甲基化水平应比患者甲高。β地贫患者甲个体DNMT基因发生突变后，导致 DNMT结构异常，无法催化D基因的启动子甲基化，D基因表达量增加，可以表达出γ肽链，而α肽链可以和γ肽链结合形成正常的血红蛋白。 2．miRNA在基因调控中的作用机理如下图所示，为探究外源性miRNA对甲状腺癌细胞中的A13基因(钙结合蛋白合成基因)表达量的影响，进而阐明A13基因的表达量对甲状腺癌细胞的影响及机制，研究人员利用外源性miRNA进行了一系列实验。回答下列问题： (1)miRNA和mRNA部分序列因为可以发生 而结合在一起，进而影响了后者的翻译过程。 (2)研究人员以甲状腺癌细胞为实验材料首先进行了实验一，其目的是为了验证 。 (3)根据癌细胞具有 的特点，研究人员设计了细胞迁移实验(实验二)。结果表明miRNA-A13 (“促进”或“抑制”)甲状腺癌细胞的迁移。 (4)有资料显示M蛋白、E蛋白和V蛋白可影响细胞的运动能力，研究人员进一步开展了实验三、分析上述结果，推测A13基因表达对甲状腺癌细胞的影响机制是：A13基因合成的A13蛋白可 ，进而促进甲状腺癌细胞的迁移。 【答案】(1)碱基互补配对 (2)miRNA—A13可以降低A13蛋白的相对含量/抑制A13基因的表达 (3) (细胞间的黏着性降低)容易在体内分散和转移 抑制 (4)促进M蛋白和V蛋白合成，抑制E蛋白合成 【分析】1、癌细胞是指受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生变化，变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。细胞癌变的原因包括外因和内因，外因是各种致癌因子，内因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。 2、癌细胞的特征：能够无限增殖；形态结构发生显著改变；细胞表面发生变化，细胞膜的糖蛋白等物质减少。 3、结合题意分析可知，miRNA能与mRNA结合，降低mRNA的翻译水平。 【详解】（1）从图中可知，miRNA和mRNA部分序列因为碱基互补配对而结合在一起。碱基互补配对原则使得它们之间能够特异性地相互识别并结合，这种结合会影响mRNA的正常翻译过程。 （2）对于实验一，在探究外源性miRNA对甲状腺癌细胞中的A13基因表达量影响的实验中，其目的可能是探究外源性miRNA对甲状腺癌细胞中A13基因表达量的影响。 （3）癌细胞具有无限增殖和细胞间的黏着性降低，容易在体内分散和转移的特点；从图中可以看出，在miRNA-A13存在的情况下，OD值相对较小，因为OD值越大表示迁移细胞数量越多，所以miRNA-A13抑制甲状腺癌细胞的迁移。 （4）从实验三结果推测，A13基因表达对甲状腺癌细胞的影响机制是A13基因合成的A13蛋白可促进M蛋白的合成（或提高M蛋白的活性），因为M蛋白与细胞外基质降解有关，细胞外基质降解有利于细胞的迁移，所以A13蛋白通过影响M蛋白进而促进甲状腺癌细胞的迁移；或者A13蛋白可抑制E蛋白的合成（或降低E蛋白的活性），由于E蛋白是细胞黏附蛋白，抑制其合成或活性会减弱细胞黏附，从而有利于细胞迁移；又或者A13蛋白可促进V蛋白的合成（或提高V蛋白的活性），V蛋白作为细胞中间丝蛋白，其合成或活性提高可能会促进甲状腺癌细胞的迁移。 3．CAR-T细胞是利用基因工程制备的一种T细胞，其表面的嵌合抗原受体（CAR）能直接识别肿瘤细胞的特异性靶抗原（如CD19）。研究人员尝试用CAR-T免疫疗法治疗某种B细胞淋巴瘤（MCL）。 (1)正常的B细胞能够识别抗原并接受 产生的细胞因子刺激，增殖分化为浆细胞，产生大量抗体。在致癌因子的作用下，B细胞由于遗传物质发生变化而转化为具有 能力的癌细胞。 (2)CD19-CAR-T细胞的制备及其免疫疗法的原理如图。 ①把特异性识别 的抗体基因，及胞内传导信号分子基因等串联在一起获得融合基因（CAR），将其与pCDH质粒构建成基因表达载体，导入体外培养的患者T细胞中。 ②制备获得的CAR-T细胞，应该能特异性结合MCL，激活 免疫，最终裂解癌细胞。此细胞疗法具有持久性是因为CAR-T细胞能够在体内 。 (3)研究人员欲进一步探究CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的分子机理，设计了如下实验方案，已知Ⅱ-2、TNF-α是两种杀伤性细胞因子。请在下表中的I、Ⅱ两处填写相应内容。 组别 T细胞种类 肿瘤细胞种类 ⅠL-2的释放量 TNF-α的释放量 甲 CD19-CAR-T细胞 Ⅰ 1.89% 0.20% 乙 Ⅱ 有CD19的肿瘤细胞 30.10% 32.49% 综合上述信息和实验结果，概述CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的机理：CD19-CAR-T细胞通过CD19抗体特异性识别肿瘤细胞上的CD19抗原，使其激活并释放大量 ，进而实现靶向杀伤裂解癌细胞。 【答案】(1) 辅助性T细胞 无限增殖 (2) CD19 细胞 形成记忆T细胞 (3) 无CD19的肿瘤细胞 CD19-CAR-T细胞 杀伤性细胞因子 【分析】识别并清除机体内癌变的细胞，离不开特异性免疫。特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫。B细胞激活后可以产生抗体，由于抗体存在于体液中，所以这种主要靠抗体“作战”的方式称为体液免疫。当病原体进入细胞内部，就要靠T细胞直接接触靶细胞来“作战”，这种方式称为细胞免疫。 【详解】（1）正常的B细胞在体液免疫中能够识别抗原并接受辅助性T细胞产生的细胞因子刺激，增殖分化为浆细胞，产生大量抗体。在致癌因子的作用下，原癌基因和抑癌基因会发生突变，导致B细胞的遗传物质发生变化，进而转化为具有无限增殖能力的癌细胞。 （2）①由题意和图示可知：T细胞表面的嵌合抗原受体（CAR）能直接识别肿瘤细胞的特异性靶抗原（如CD19），所以要制备能特异性识别MCL细胞的CAR-T细胞，需要把特异性识别CD19的抗体基因及胞内转导信号分子基因等串联在一起获得融合基因（CAR），将其与pCDH质粒构建成基因表达载体，导入体外培养的患者T细胞中。 ②由图可知：CAR-T细胞相当于细胞毒性T细胞。在细胞免疫过程中，细胞毒性T细胞分裂并分化，形成新的细胞毒性T细胞和记忆T细胞，新形成的细胞毒性T细胞能够导致癌细胞裂解。可见，制备获得的CAR-T细胞，应该能特异性结合MCL，激活细胞免疫，最终裂解癌细胞。此细胞疗法具有持久性是因为CAR-T细胞能够在体内形成记忆T细胞。 （3）欲进一步探究CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的分子机理，即探究CD19-CAR-T细胞对癌细胞的杀伤效果是否与肿瘤细胞的CD19有关，所以该实验的自变量是肿瘤细胞的种类，T细胞的种类属于无关变量，因此表格中的Ⅰ处填无CD19的肿瘤细胞；Ⅱ处填CD19-CAR-T细胞。表中信息显示：乙组CD19-CAR-T细胞释放的两种杀伤性细胞因子的量明显高于甲组，说明CD19-CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤的机理是：CD19-CAR-T细胞通过CD19抗体特异性识别肿瘤细胞上的CD19抗原，使其激活并释放大量杀伤性细胞因子，进而实现靶向杀伤裂解癌细胞。 4．镰刀菌、立枯丝核菌引起的水稻立枯病造成水稻减产。某科研团队以不具有抗性的连粳11号、龙粳39号两个纯合水稻品种为实验材料，培育抗立枯病的水稻新品种，进行了以下实验。请回答下列问题： (1)连粳11号对镰刀菌表现为易感病，对立枯丝核菌表现为抗病，而龙粳39号则相反。已知水稻对镰刀菌和立枯丝核菌的抗性分别受非同源染色体上的A/a、B/b基因控制。连粳11号和龙粳39号杂交得到F1，F1自交得到F2，统计F2结果如下图所示。据图可知，连粳11号和龙粳39号的基因型分别为 ，选择F2中对两种菌均具有抗性的个体自交，单株收获其所结的种子种在一起形成一个株系，不发生性状分离的株系占 ，将其培育成甲品种。 (2)褐飞虱是水稻的害虫，也会造成减产。该团队利用X射线对另一个无褐飞虱抗性的荃优822号纯合水稻进行处理后，发现少数水稻对褐飞虱产生较高抗性，标记为突变型乙。乙5号染色体上某DNA区段与高抗虫性相关，对荃优822号的该区段设计重叠引物，提取乙和荃优822号的5号染色体DNA进行扩增，扩增产物的电泳结果如下图所示据图推测5号染色体上第 对引物对应区间（记为N基因）发生了碱基的 （填“增添”、“缺失”或“替换”）。 (3)研究者对N基因进行分离和克隆，以其作为目的基因与Ti质粒的 区段进行拼接，导入到水稻甲的叶肉细胞中，经组培获得具有抗立枯病和抗褐飞虱的转基因植株丙。 (4)对丙进行扩大培养，发现有部分丙植株体细胞中含有2个N基因，请写出由丙获得稳定遗传的抗褐飞虱新品种丁的最简便方法： 。在作答区域内标出丁植株体细胞内N基因在染色体上的相对位置 （请参照图例，圆圈表示细胞，竖线表示染色体，圆点表示基因位点，字母表示基因）。 【答案】(1) aabb、AABB 1/3 (2) 4 增添 (3)T-DNA (4) 让丙植株自交，选择子代不发生性状分离的植株 【分析】自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。适用范围：①适用两对或两对以上相对性状的遗传，并且非等位基因均位于不同对的同源染色体上。②非同源染色体上的非等位基因自由组合，发生在减数第一次分裂过程中，因此只有进行有性生殖的生物，才能出现基因的自由组合。③按遗传基本定律遗传的基因，均位于细胞核中的染色体上。 【详解】（1）依据题干信息，水稻对镰刀菌和立枯丝核菌的抗性分别受非同源染色体上的A/a、B/b基因控制，且图示中显示镰刀菌抗性株∶易感株=3∶1，说明抗性A对感性a为显性，立枯丝核菌抗性株∶易感株=1∶3，说明易感株B对抗性株b为显性，由此可推知，连粳11号和龙粳39号的基因型分别为aabb、AABB，在F2中对两种菌均有抗性的基因型为A-bb，其中1/3AAbb、2/3Aabb，这些个体自交，不发生性状分离（即纯合子）的株系为AAbb，所占比例为1/3。 （2）根据题干信息可知，822号水稻经过X射线处理后，产生了较高抗性的突变型乙，说明性状（抗性性状）所反映的蛋白质中的氨基酸序列发生了改变，根据电泳结果可以推测出，只有5号染色体上的第4对引物对应区间发生了碱基对的增添（突变型乙扩增产物距离点样处距离小，说明其分子量大），才会导致上述现象。 （3）将N基因作为目的基因与Ti质粒的T-DNA拼接后，应采用农杆菌转化法，导入水稻的叶肉细胞中，经过植物的组织培养技术获取转基因植株丙。 （4）当部分丙植株体细胞中含有2个N基因时，获取能够稳定遗传的新品种的最简便方法是自交法，即让丙植株自交，选择子代不发生性状分离的植株，该新品种丁中，N基因在染色上的位置可以为  时，可以稳定遗传。 5．人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因，可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。下图是通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t-PA改良基因的重组质粒示意图（图中重叠延伸PCR过程中引物n、b用来扩增突变位点及其上游DNA序列，引物c、d用来扩增突变位点及其下游DNA序列）。请回答下列问题： (1)科学家将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，生产出性能优良的t-PA突变蛋白的生物技术手段属于 范畴。 (2)获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是 （选择正确编号并排序）。 ①t-PA蛋白功能分析和结构设计 ②借助定点突变改造t-PA基因序列 ③检验t-PA蛋白的结构和功能 ④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列 ⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白 (3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基，引物b中该突变位点的碱基是 。 (4)据图可知，重叠延伸后，进行PCR需要的引物是 ，引物的作用是 。 (5)若获得的t-PA突变基因如图所示，那么质粒pCLY11需用限制酶 切开，才能与t-PA突变基因高效连接。 【答案】(1)蛋白质工程 (2)①④②⑤③ (3)G (4) 引物a和引物d 使 DNA聚合酶从引物的3'端开始迮接锐氧核苷酸 (5)XmaI、BglII 【分析】1、基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 2、蛋白质工程的一般过程是：根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列→利用基因工程技术合成新的蛋白质，蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 【详解】（1）由题干信息可知，上述生产改良t-PA蛋白的技术是先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后在大肠杆菌中表达改造后的基因，可得到性能优异的改良t-PA蛋白，因此属于蛋白质工程。 （2）蛋白质工程的一般过程是：根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列→利用基因工程技术合成新的蛋白质，获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是① t-PA蛋白功能分析和结构设计→④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列→②借助定点突变改造t-PA基因序列→⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白→③检验t-PA蛋白的结构和功能。 （3）已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，则半胱氨酸的密码子为UGU，而丝氨酸的密码子是UCU，由此可知，若要将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，则t-PA基因上链第84位发生碱基替换为ACA→AGA，图中显示引物b与t-PA基因的下链互补，故其中相应部位的碱基与上链相同，即该部位的碱基是G。 （4）由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链，因此PCR中需要加入合适的引物来完成子链的延伸，引物需要与模板的3'端结合，故据图可知，重叠延伸时，需要的引物是引物a和引物b，而延伸后，为扩增完整的序列，需要引物a和d；DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链，因此引物的作用是使DNA聚合酶从引物的 3 ′ 端开始连接脱氧核苷酸. （5）如图所示，目的基因的两端的黏性末端碱基序列分别是CCGG、CTAG，所以应用Xmal和BglI两种限制酶切割，以便于把目的基因连接到质粒pCLY11上。 6．线粒体是细胞中重要的细胞器，是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器，是细胞中制造能量的结构，是细胞进行有氧呼吸的主要场所，被称为“power house”，其直径在0.5到1.0微米左右。线粒体的蛋白合成能力有限，大量线粒体蛋白在细胞质中合成，定向转运到线粒体。如图表示线粒体蛋白的转运过程，回答下列问题。    (1)在连续分裂的细胞中，过程①发生在 期，此过程需要 （答出三种）等物质从细胞质进入细胞核。 (2)图中两种生物膜在组成成分上的共同点是 ，二者在结构上的主要特点分别是 。 (3)图中，M蛋白催化细胞的有氧呼吸过程，则M蛋白的具体作用最可能是 。用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多，推测该药物最可能抑制了过 （填编号）。 【答案】(1) 有丝分裂前的间 核糖核苷酸、酶、ATP (2) 都以磷脂（或脂质）和蛋白质为主要成分 线粒体内膜向内折叠形成蜷﹑核膜上具有核孔 (3) 催化[H]（或NADH）和O2结合生成HO2并生成大量ATP ④ 【分析】题图分析：①是核DNA转录形成RNA；②是RNA从核孔进入细胞质；③是翻译形成蛋白质T；④是T蛋白和线粒体外膜上的载体蛋白结合，形成TOM复合体；⑤在TOM复合体的协助下，M蛋白可进入线粒体内，并嵌合在线粒体内膜上。 【详解】（1）过程①是核DNA转录形成RNA的过程，在连续分裂的细胞中，发生在有丝分裂间期，此过程需要核糖核苷酸（原料）、酶（RNA聚合酶）、ATP等物质从细胞质进入细胞核。 （2）图中有两种生物膜，即核膜和线粒体膜，二者在组成上都是以磷脂（或脂质）和蛋白质为主要成分；在结构上线粒体内膜向内折叠形成嵴，增大了内膜面积，核膜上有核孔，是大分子物质进出细胞核的通道。 （3）M蛋白可进入线粒体内，并嵌合在线粒体内膜上，而线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，因此在有氧呼吸过程，M蛋白的具体作用最可能是催化[H]和O2结合生成H2O，并生成大量ATP。由图可知，④过程中T蛋白和线粒体外膜上的载体蛋白结合，形成TOM复合体，若用某种抑制性药物处理细胞后，发现细胞质基质中的T蛋白明显增多，推测该药物最可能抑制了④过程。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$