内容正文:
生物技术与工程
专题八
非选择题审答突破(五) 生物技术与工程类
(2025·安徽卷,20)稻瘟病是一种真菌病害,水稻叶片某些内生放线菌对该致病菌有抑制作用。科研小组分离筛选出内生放线菌,并开展了相关研究。回答下列问题。
(1)采集有病斑的水稻叶片,经表面消毒、研磨处理,制备研磨液。此后,采用 (填方法)将研磨液接种于不同的选择培养基,分别置于不同温度下培养,目的是 。
真题悟法
(2)经筛选获得一株内生放线菌,该菌株高效合成铁载体小分子,能辅助内生放线菌吸收铁离子。R基因是合成铁载体的关键基因之一。科研小组构建R基因敲除株,探究铁载体的功能。主要步骤如下:首先克隆R基因的上游片段R-U和下游片段R-D;然后构建重组质粒;最后利用重组质粒和内生放线菌DNA片段中同源区段可发生交换的原理,对目标基因进行敲除。如图1所示。
采用PCR技术鉴定R基因的敲除结果。PCR通过变性、复性和延伸三步,反复循环,可实现基因片段的 。R基因敲除过程中,可发生多种形式的同源区段交换,PCR检测结果如图2所示,其中R基因敲除株为菌落 (填序号),出现菌落④的可能原因是 。
(3)内生放线菌和稻瘟病致病菌的生长均需要铁元素。科研小组推测该内生放线菌通过对铁离子的竞争性利用,从而抑制稻瘟病致病菌生长。设计实验验证该推测,简要写出实验思路: 。
【试题立意】 该题以“科研小组分离筛选出内生放线菌,并开展了相关研究”为情境载体,把基因工程和发酵工程综合在一起,体现了命题的综合性。注重科学思维与科学探究。
【必备知识】 该题涉及的教材知识有微生物筛选的方法及选择培养基的作用、PCR技术及其应用。
【思维建模】
(1)
(2)
(3)
【失分提醒】 第(3)问属于开放性实验探究题,由于不能准确确定实验的变量,实验思路可能会答错方向。
【参考答案】 (1)稀释涂布平板法 筛选不同条件下生长的内生放线菌
(2)扩增 ② 重组质粒通过(单交换)同源重组整合到内生放线菌的基因组中
(3)可以设置3组实验,甲组是稻瘟病致病菌+含铁离子培养基;乙组是内生放线菌+稻瘟病致病菌+含铁离子培养基;丙组是基因敲除了R基因的内生放线菌+稻瘟病致病菌+含铁离子培养基,在相同且适宜条件下培养一段时间,观察致病菌的生长情况或测致病菌体内的铁含量也可以设置2组实验:对照组在低(或常规)铁浓度的培养基上进行,实验组在高铁浓度的培养基上进行。在两组培养基的相同位置分别接种内生放线菌和稻瘟病致病菌。在相同且适宜的条件下培养一段时间后,观察并比较两组中稻瘟病致病菌菌落的生长情况(如菌落大小或抑菌圈大小)。若高铁组的抑制效果明显弱于低铁组,则支持该推测
(2025·湖北襄阳二模)毕赤酵母是一种在基因工程中常用的工程菌,以甲醇作为唯一碳源。科研人员计划以图1所示的质粒为载体,构建包含乙型肝炎病毒表面抗原蛋白基因HBsAg的重组质粒。首先将重组质粒导入大肠杆菌进行扩增,随后经酶切处理后导入毕赤酵母,通过同源重组使其整合到毕赤酵母的染色体DNA上。图中T启动子是一种甲醇诱导型启动子。图1、图2中的限制酶酶切位点对应的碱基序列如图3所示。回答下列问题。
演练提升
(1)当运用PCR技术扩增HBsAg基因时,引物的设计十分关键。已知转录模板链为b链,那么引物A结合的单链是 链。同时,引物设计还需考虑__________________________________________________________
(答出2点即可)。
解析:因为转录模板链在b链,且引物与模板链的3'端结合,所以引物A结合的单链是b链。在设计引物时,除了要与模板链正确结合,还需保证引物与模板链结合的特异性,避免错配;同时引物自身、引物之间不能互补配对,否则会形成引物二聚体,影响PCR扩增。
b
引物与模板链结合的特异性;引物自身不能存在互补配对、引物之间不能互补配对以免形成引物二聚体(合理即可)
(2)在构建重组质粒过程中,对HBsAg基因选用XmaⅠ和 两种限制酶进行酶切处理,同时应选用 和 两种限制酶对质粒进行酶切处理,这样做的目的是 。
解析:由题图分析可知,选用XmaⅠ和BamHⅠ两种限制酶对HBsAg基因进行酶切处理,这样保证目的基因的完整性,同时应选用XmaⅠ和BclⅠ两种限制酶对质粒进行酶切处理,这样做的目的是使HBsAg基因能够定向插入质粒中。
BamHⅠ
XmaⅠ
BclⅠ
使HBsAg基因能够定向插入质粒中
(3)将在大肠杆菌中扩增后的重组质粒经酶切处理后导入毕赤酵母。培养成功转化后的毕赤酵母时,培养基中添加的甲醇除了作为唯一碳源供其生长代谢外,还能够 ,产生乙型肝炎病毒表面抗原蛋白。为筛选出成功导入重组质粒且HBsAg基因能够成功表达的毕赤酵母,可采用 技术检测。
诱导T启动子启动,从而促使HBsAg基因表达
抗原—抗体杂交
解析:毕赤酵母能以甲醇为唯一碳源供其生长代谢;根据题干可知,T启动子是甲醇诱导型启动子,加入甲醇后,能诱导T启动子发挥作用,开启下游HBsAg基因的转录过程,实现基因表达,产生乙型肝炎病毒表面抗原蛋白。抗原—抗体杂交技术可检测目的蛋白是否表达。
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