热点拓展作业8 生物技术与工程（学生用书Word版）-【高考快车道】2026年高考生物大二轮专题复习与策略

热点拓展作业(八)　生物技术与工程 (建议用时：40分钟；本套共8小题，共60分。第1~4小题，每小题3分；第5、8小题，每小题10分；第6小题12分；第7小题16分。) 1．(2025·安徽卷)质粒K中含有β-半乳糖苷酶基因，将该质粒导入大肠杆菌细胞后，其编码的酶可分解X-gal，产生蓝色物质，进而形成蓝色菌落，如图所示。科研小组以该质粒作为载体，采用基因工程技术实现人源干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列叙述错误的是(　　) A．使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数 B．如果筛选平板中仅含卡那霉素，生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株 C．因质粒K中含两个标记基因，筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株 D．若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌 2．安莎霉素主要用于治疗结核分枝杆菌导致的肺部感染。该抗生素是一种产自深海的赖氨酸缺陷型放线菌所产生的。为筛选出能产安莎霉素的菌种，科研工作者用紫外线对采自深海的放线菌进行诱变与选育，实验的部分流程如下图所示。下列叙述正确的是(　　) 注：原位影印可确保在一系列平板培养基的相同位置上接种并培养出相同菌落。 A．经过A处理，试管中大多数放线菌都可产生安莎霉素 B．在①中进行扩大培养时，接种后需对培养基进行灭菌处理 C．②和④是完全培养基，③是缺赖氨酸的不完全培养基 D．D菌落不能产生安莎霉素，而E菌落能产生安莎霉素 3．双特异性抗体，简称双抗，可同时与癌细胞和免疫细胞特异性结合，它一端与癌细胞结合，一端与T细胞结合，将T细胞拉近癌细胞，大大提高了杀灭癌细胞的效率。某些种类癌细胞表面有高表达的银蛋白PSMA；CD28位于T细胞表面，与抗体结合后，其免疫功能得到激活。研究者尝试构建双抗PSMA—CD28，设计流程如图所示，序号代表过程。下列说法错误的是(　　) A．过程①使用到特定的选择培养基，过程②进行克隆化培养和抗体检测 B．过程③注射的抗原A是CD28，目的是使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞 C．图中“筛选②”所获得的细胞为杂交瘤细胞，既能大量增殖又能产生特异性抗体 D．过程⑤提取获得的双抗PSMA—CD28能准确识别并特异性结合多种抗原 4．(2025·新疆乌鲁木齐二模)下图表示用荧光PCR法检测目的DNA的过程。在PCR反应体系中，加入足量与目的DNA部分序列互补的探针，探针包含一段脱氧核苷酸单链和发光基团，在完整的探针中发光基团不发光。在PCR过程中，当子链延伸到探针处时，Taq DNA聚合酶催化探针水解并释放发光基团，此时发光基团能发光。下列叙述错误的是(　　) A．PCR的每一次循环包含变性、复性和延伸三步 B．探针和引物在目的DNA单链上的结合位点不同 C．Taq DNA聚合酶沿着子链5'→3'的方向催化氢键的形成 D．经历相同的循环次数，起始目的DNA量越多荧光强度越强 5．(10分)(2025·北京西城二模)近年来，因高糖高脂饮食造成的高血脂症人数逐年上升，且趋于年轻化。高血脂症典型特点是血浆中胆固醇含量偏高。 (1)胆固醇与磷脂都属于________物质，与________等共同参与细胞膜的构成。 (2)由H基因编码的H酶是胆固醇合成的关键酶。如图1所示，当细胞内胆固醇含量高时，SP复合物被锚定在内质网膜上。当胆固醇含量低时，SP转移至高尔基体膜上被酶切，产生的转录因子与启动子结合，调控H基因的转录。用于治疗高血脂症的他汀类药物能抑制H酶活性，但疗效不理想，原因是细胞内胆固醇合成存在____________机制，导致使用他汀类药物后胆固醇代偿性增加。 (3)我国科学家发现小肠细胞能合成并分泌肠脂抑素(C)，给小鼠注射0.2 mg·Kg-1 C能显著降低血浆中胆固醇含量。通过特定技术检测到肝脏、肾脏、骨骼肌细胞存在____________，证明C是一种新发现的激素。 (4)给正常小鼠注射不同剂量C，H基因转录水平如图2所示。利用高血脂症模型鼠进行多组实验，检测不同药物的治疗效果，结果如图3所示。请分析C与他汀类药物联合使用治疗效果最佳的原因：____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 6．(12分)(2025·甘肃白银三模)拟南芥是科学研究中的模式植物。某科研人员将黄粉虫细胞内的抗冻蛋白基因TmAFP与Ti质粒连接形成基因表达载体导入拟南芥细胞中，以获得耐低温拟南芥，过程所用的基因、Ti质粒、限制酶的识别序列及切割位点如图1所示。请回答下列问题： (1)对TmAFP基因进行PCR扩增，在PCR反应体系中加入的缓冲液中含有Mg2+，Mg2+的作用是________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 利用PCR的方法扩增TmAFP基因时需要引物，引物的作用是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)为了使TmAFP基因插入Ti质粒，设计引物时需要在A端引物的5'端和B端引物的5'端分别添加______________(填限制酶)的识别序列。结合目的基因的部分碱基序列，请设计引物的碱基序列。 引物1(A端的引物)：5'－____________－3'； 引物2(B端的引物)：5'－____________－3'。 (3)为了筛选出成功导入含抗冻蛋白基因TmAFP的重组质粒的农杆菌，一般可进行如下步骤。 第一步：让农杆菌在含________的培养基上培养，得到如图2所示的菌落。 第二步：再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含________的培养基上培养，得到如图3所示的结果(空圈表示与图2对照无菌落的位置)。 第三步：选出图2培养皿中的某些菌落进行培养，即可得到含重组质粒的农杆菌。其中图2中的菌落________(填数字)表示含重组质粒的农杆菌。 7．(16分)(2025·河南周口三模)3-岩藻糖基乳糖(3-FL)是一种母乳低聚糖，工业上用大肠杆菌K-12菌株发酵生产，结构与母乳中的3-FL完全一致，主要用于婴幼儿配方奶粉。回答下列问题： (1)α-1，3-岩藻糖基转移酶基因是培育大肠杆菌K-12菌株的核心目的基因，______________可作为它进入受体细胞的“分子运输车”，而菌体常用________处理。大肠杆菌K-12菌种扩大培养后，采用____________等方法进行分离和干燥。 (2)培育的大肠杆菌K-12菌株出现了α-1，3-岩藻糖基转移酶基因表达水平低的现象，这可能与__________________有关，也可能与大肠杆菌对密码子的偏好性(生物在翻译过程中对决定相同氨基酸的不同密码子的使用频率存在差异)有关，密码子的偏好性主要由细胞质中对应的________的数量决定。 (3)研究发现，将编码精氨酸的稀有密码子AGA替换为高频密码子CGC，酶表达量能提高1.5~2倍。利用重叠延伸PCR技术可以实现对目的基因的优化，即分段扩增含突变位点的DNA片段，通过重叠序列连接生成完整的突变基因。过程如图： 通过①过程形成2个图示突变基因片段需要________(填“2种”或“4种”)引物，而要实现②过程，设计的有关引物还需要满足的两个要求是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ③过程能够延伸形成优化目的基因的重叠序列是________(填“a”或“b”)。 (4)若稀有密码子没有同义高频密码子，密码子替换要尽量满足的条件是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 8．(10分)(2024·北京卷)学习以下材料，回答(1)~(4)题。 筛选组织特异表达的基因 筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。 真核生物的基本启动子位于基因5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。 很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定组织中表达(图A)。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”(图B)，并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在有活性的增强子，则会激活报告基因的表达(图C)。 获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组DNA，通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后，与相应的基因组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。 研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达，检测个体表型的改变，研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。 (1)在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生____________的过程称为细胞分化，分化是基因____________的结果。 (2)对文中“增强子”的理解，错误的是________。 A．增强子是含有特定碱基序列的DNA片段 B．增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上 C．一个增强子只能作用于一个基本启动子 D．很多增强子在不同组织中的活性不同 (3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因G和H，为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，应检测________________________________。 (4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中，增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称。 学科网（北京）股份有限公司 $ 热点拓展作业(八) 1．C　[氯化钙处理大肠杆菌能增强其对质粒的摄取能力，使更多大肠杆菌获得质粒，提高其转化效率；若获得空载质粒(β-半乳糖苷酶基因未被破坏)，则会在筛选平板上形成蓝色菌落；若获得重组质粒(人源干扰素基因的插入会破坏β-半乳糖苷酶基因)，则会在筛选平板上形成白色菌落，因此，使用氯化钙处理可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数，A正确。若筛选平板中仅含卡那霉素，能在上面形成白色菌落的菌可能是导入目的基因的大肠杆菌，也可能是对卡那霉素有抗性的杂菌，B正确。筛选平板中长出白色菌落，只能说明菌株中导入了β-半乳糖苷酶基因被破坏的质粒，但该质粒中是否正确连接目的基因，且目的基因是否转录、翻译，是否表达出目标蛋白未知，还需要进一步鉴定，C错误。质粒K经过BamH Ⅰ酶切后，若未与目的基因连接，其可能会自身环化重新形成完整质粒，导入大肠杆菌后，β-半乳糖苷酶基因正常表达，分解X-gal产生蓝色物质，形成蓝色菌落，D正确。] 2．C　[基因突变是不定向的，且突变频率很低，紫外线处理后只有极少数放线菌可能成为赖氨酸缺陷型放线菌，能产生安莎霉素，A错误；在①中进行菌种的扩大培养时，接种前需对培养基进行灭菌处理，接种后不能灭菌，否则会杀死目标微生物，B错误；②和④中所有微生物都能长出菌落，所以②④是完全培养基，③中没有D菌落，说明③具有选择作用，赖氨酸缺陷型放线菌不能在其中生长，所以③是缺少赖氨酸的不完全培养基，C正确；D菌落在③中不能生存，在④中可以生存，说明D菌落只能生活在完全培养基中，不能生活在缺赖氨酸的不完全培养基中，即D菌落是赖氨酸缺陷型放线菌菌落，可以产生安莎霉素，而E菌落在③④中均能生存，即这种微生物有无赖氨酸均可生存，所以E菌落不是赖氨酸缺陷型放线菌菌落，不能产生安莎霉素，D错误。] 3．D　[过程①是制备单克隆抗体过程的第一次筛选，需要使用特定的选择培养基，筛选出融合的杂交瘤细胞，过程②是对上述经选择培养得到的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，筛选出能分泌所需抗体的细胞，A正确；本过程的目的是获得双特异性抗体PSMA—CD28，故为保证最终双特异性抗体PSMA—CD28的产生，注射的抗原A应是CD28，目的是使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞，B正确；图中“筛选②”所获得的细胞为杂交瘤细胞，既能大量增殖又能产生特异性抗体，C正确；过程⑤提取获得的双抗PSMA—CD28能同时识别PSMA、CD28这两种抗原，并与其发生特异性结合，D错误。] 4．C　[PCR技术的基本过程包括变性、复性、延伸，每一次循环也都包含这三个步骤，A正确；根据题意可知在PCR过程中，当子链延伸到探针处时，探针被Taq DNA聚合酶催化水解，说明探针和引物在目的DNA单链上的结合位点不同，B正确；Taq DNA聚合酶沿着子链5′→3′的方向催化磷酸二酯键的形成，C错误；起始目的DNA量越多，探针与目标DNA结合就越多，经历相同的循环次数后，形成的游离的发光基团就越多，荧光强度越强，D正确。] 5．解析：(1)胆固醇与磷脂都属于脂质物质。细胞膜主要由脂质和蛋白质组成，此外，还有少量的糖类。因此胆固醇与磷脂和蛋白质等共同参与细胞膜的构成。(2)由题意可知，当使用他汀类药物抑制 H 酶活性后，细胞内胆固醇含量降低，会通过一系列调节使胆固醇合成增加，这是因为细胞内胆固醇合成存在负反馈调节机制。当胆固醇含量低时，会启动相关调节过程促进胆固醇合成，以维持细胞内胆固醇含量的相对稳定。(3)激素是由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质，通过体液运输作用于靶器官、靶细胞。若肝脏、肾脏、骨骼肌细胞存在 C 的受体，说明 C 可以作用于这些细胞，也就证明 C 是一种激素。(4)由图 2 可知，随着 C 蛋白的剂量增加，H基因的mRNA相对值减少，说明C抑制H酶的转录，减轻了他汀类药物单独使用诱导的胆固醇合成代偿性增加。由图 3 可知，他汀类药物能抑制 H 酶活性，减少胆固醇合成，但存在代偿性增加问题。C与他汀类药物联合使用时，C 蛋白抑制 H 基因转录，减少胆固醇合成的起始量，他汀类药物抑制 H 酶活性，进一步减少胆固醇的合成，二者共同使用更有效降低胆固醇合成，使血浆中胆固醇含量降低。 答案：(每空2分，共10分)(1)脂质(脂类)　蛋白质　(2)负反馈调节　(3)C的受体　 (4)C抑制H酶的转录，减轻了他汀类药物单独使用诱导的胆固醇合成代偿性增加，而他汀类则抑制了现有H酶的活性，二者共同使用更有效降低胆固醇合成，使血浆中胆固醇含量降低 6．解析：(1)对TmAFP基因进行PCR扩增，在PCR反应体系中加入的缓冲液中含有Mg2+，Mg2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶。引物的作用是使(耐高温的)DNA聚合酶能够从引物的3′端连接脱氧核苷酸。(2)为了保证引物与扩增的基因碱基互补配对，保证目的基因正常扩增，应将限制酶的识别序列设计在引物的5′端。根据题图可知，不能选择EcoRⅠ切割质粒，因为该酶的识别序列在启动子中，也不能选择NheⅠ切割质粒，因为该酶的识别序列在质粒上有两个部位，其中一个识别序列在潮霉素抗性基因中，因此需选择MunⅠ、XmaⅠ切割质粒，为了保证TmAFP基因正确连接进入质粒中，则A端需添加MunⅠ的识别序列，B端需添加XmaⅠ的识别序列。据图中限制酶识别序列及切割位点可知，A端引物的5′端需添加的MunⅠ识别序列是5′—CAATTG—3′，A端引物后续序列应与A端所显示的3′—AGACAACTTA—5′互补，则A端引物的序列是5′—CAATTGTCTGTTGAAT—3′；B端引物的5′端需添加的XmaⅠ识别序列是5′—CCCGGG—3′，B端引物后续序列应与B端所显示的5′—CCTGGATGAT—3′相同，即B端引物的序列是5′—CCCGGGCCTGGATGAT—3′。(3)分析图1可知，该基因工程中，最好选择限制酶MunⅠ、XmaⅠ切割质粒，但是利用XmaⅠ切割将会破坏四环素抗性基因。故在筛选过程中，首先让农杆菌在含潮霉素的培养基上培养，得到图2的菌落是含有潮霉素抗性基因的菌落，再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图3所示的结果，所以选出图2中有但图3中对应部位没有的菌落进行培养，就可以得到含重组质粒的农杆菌，即图2中的菌落5、6表示含重组质粒的农杆菌。 答案：(1)(每空1.5分，共12分)激活耐高温的DNA聚合酶　使(耐高温的)DNA聚合酶能够从引物的3′端连接脱氧核苷酸　(2)MunⅠ、XmaⅠ　CAATTGTCTGTTGAAT　CCCGGGCCTGGATGAT　(3)潮霉素　四环素　5、6 7．解析：(1)受体细胞是原核细胞时，目的基因的“分子运输车”可以是质粒或噬菌体，常用Ca2+处理菌体，使之处于感受态，易于吸收基因表达载体。大肠杆菌K-12菌种扩大培养后，常采用过滤、沉淀等方法分离和干燥。(2)基因的甲基化修饰可以调控基因表达水平。tRNA上的反密码子与密码子对应，tRNA数量的多少决定了密码子的使用效率。(3)完成①过程需要4种引物。要实现密码子从AGA到CGC的变化，要设计2种特定的引物，与α-1，3-岩藻糖基转移酶基因碱基变化位点对应的碱基A换成C、T换成G，才能将稀有密码子AGA替换为高频密码子CGC；并且这2种引物有部分碱基互补配对，才能实现重叠延伸。子链的延伸沿着引物的5′到3′方向，若b重叠序列延伸，则从两端向内延伸，形成的新片段与母链连接需要DNA连接酶，因此是a。(4)编码同种氨基酸的密码子为同义密码子，最好把低频密码子换成高频同义密码子，这样对蛋白质的结构和功能都没有影响，若没有高频同义密码子，需要换成异义高频密码子时，那么替换后的密码子编码的氨基酸应对蛋白质的功能影响小或没有影响。 答案：(除标注外，每空2分，共16分)(1)质粒和噬菌体(1分)　Ca2+(1分)　过滤、沉淀　(2)基因的甲基化修饰或基因间的相互作用等合理答案　tRNA　(3)4种　2种引物有部分碱基互补配对；与α-1，3-岩藻糖基转移酶基因碱基变化位点对应的碱基A换成C、T换成G　a　(4)替换后的密码子编码的氨基酸应对蛋白质的功能影响小或没有影响 8．解析：(1)细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，分化是基因选择性表达的结果。(2)依据题干“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知，增强子是含有特定碱基序列的DNA片段，增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上，A、B正确；由图C可知，一个增强子可作用于多个基本启动子，C错误；依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D正确。(3)若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，可通过PCR等技术检测其他器官的细胞中G和H这两个基因是否转录出相应的mRNA。(4)增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部，会引起该增强子所调控的基因发生突变，为研究某目的基因的功能，可将图B所示载体去掉基本启动子，则该载体插入基因内部后才会发挥作用，图如下： 。 答案：(每空2分，共10分)(1)稳定性差异　选择性表达　(2)C　(3)其他器官的细胞中G和H这两个基因是否转录出相应的mRNA　(4) 学科网（北京）股份有限公司 $