内容正文:
清远市高二年级2025-2026学年第二学期期中质量监测
高二生物学
温馨提示:
1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己所在的班级、姓名和考号填写在答题卡上。
3.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,监考老师将答题卷收回,试卷学生自己保留。
一、单选题:(本大题共16小题,共40分。1-12题每题2分,13-16题每题4分。每题只有一个正确选项)
1. 安梨有消炎、利尿、润喉、止咳、降血压、解酒等药用价值。以安梨皮渣为原料制备安梨皮渣酒和安梨皮渣醋的过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A. 安梨皮渣酒发酵完成后升温至30~35℃,通入无菌空气,不用接种即可制作安梨皮渣醋
B. 安梨皮渣醋发酵时,可用酸性重铬酸钾测定醋酸含量变化,且溶液灰绿色逐日加深
C. 安梨皮渣酒、安梨皮渣醋发酵所需菌种的细胞结构相同
D. 推测在安梨皮渣中加入果胶酶进行酶解可以提高果汁的出汁率
2. 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)广泛应用于包装材料、农用薄膜和一次性产品中,但其在自然条件下降解缓慢。我国科学家成功从黄粉虫肠道中分离出了可高效降解PBS的细菌——铜绿假单胞菌(PA),并确定其通过分泌脂肪酶和角质酶来实现PBS的水解。下列说法正确的是( )
A. 实验前需要配制以PBS为唯一碳源的选择培养基,筛选得到的菌落还需进一步鉴定
B. 配制选择培养基时,需要先灭菌、分装,再调整到适宜的pH
C. 可通过平板划线法从样品中分离并纯化目的菌,每次划线后都要对接种环进行消毒
D. PA能降解PBS从而净化土壤并维持生态系统的稳定,体现了生物多样性的直接价值
3. 除草剂莠去津是一种含氮的有机物,长期使用易对土壤造成污染。研究人员从土壤中筛选莠去津降解菌的过程如下图所示(含过量莠去津的固体培养基不透明)。下列叙述错误的是( )
A. 从A瓶到C瓶的目的是逐步稀释培养液中的目的菌
B. 应选择固体培养基中出现的有透明带菌落进行再纯化
C. 图中进行再纯化的接种过程至少需要灼烧6次接种环
D. 实验过程中需设置未接种的培养基作为对照
4. 黑胫病对甘蓝型油菜的危害十分严重,黑芥能抗黑胫病,两者不能直接杂交。为解决该问题,科研人员通过下图所示过程获得抗病品系。据图分析,下列相关叙述正确的是( )
A. 过程①可使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶,过程②可利用PEG进行诱导
B. 过程③中也发生了基因的选择性表达,过程④体现出植物细胞具有全能性
C. 最终获得的抗病植株具有完整的甘蓝型油菜和黑芥的遗传信息
D. 抗病植株的培育过程中发生的变异是基因突变和基因重组
5. 利用微型繁殖技术可以获得大量的百合脱毒苗,进而获得无病毒、健康、高产的百合植株。制备百合脱毒苗的实验操作流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 以上获得大量脱毒苗的过程属于无性繁殖,可保持亲本的优良遗传特性
B. 过程①存在基因的选择性表达,体现了植物细胞的全能性
C. 从分生区取材培养获得的脱毒苗不能抵抗病毒的侵染
D. 过程①和过程②需更换培养基,生芽培养基中生长素与细胞分裂素的比值较低
6. 研究发现,采用转基因技术使RBFOX2基因表达沉默后,小鼠精原干细胞在体外培养时细胞代谢及增殖未发生显著变化,但是减数分裂无法启动。下列叙述正确的是( )
A. 转基因精原干细胞中不再进行基因选择性表达
B. 体外培养转基因精原干细胞需要和
C. 保持RBFOX2蛋白的正常活性有助于小鼠精子形成
D. 体外传代培养转基因精原干细胞时需要用胃蛋白酶
7. 我国科研团队首次利用患者外周血单核细胞获得自体再生胰岛,并成功治愈胰岛功能严重受损的糖尿病患者,其流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 该过程利用动物细胞培养、核移植技术等
B. iPSC形成EnSC的原因是基因碱基序列改变
C. EnSC形成胰岛组织体现了动物细胞核全能性
D. 患者移植自体再生胰岛基本不发生免疫排斥
8. 表皮生长因子受体(EGFR)在肿瘤发生中起重要作用,其过表达常见于多种恶性肿瘤。研究人员利用杂交瘤技术制备抗EGFR单克隆抗体。下列叙述错误的是( )
A. 用被其他抗原污染的EGFR免疫小鼠后,所得的每个B细胞也只能产生一种抗体
B. 经过多次克隆化培养和抗体检测,能获得足够数量的特定杂交瘤细胞
C. 杂交瘤细胞在小鼠腹腔内能快速增殖,与腹腔内具有充足的营养物质等适宜条件有关
D. 细胞毒素与抗EGFR单克隆抗体偶联可使抗体更好地杀死肿瘤细胞
9. 2025年我国科学家首次利用冻存5年体细胞克隆得到纯种仙居花猪,这种将体细胞冷冻保存技术与克隆技术结合应用于地方猪资源保护的成功实践,对于保护地方猪品种的珍贵血统具有重要意义。如图表示培育过程,下列叙述错误的是( )
A. 过程②的去核可以保证重构胚的核遗传物质全部来自于甲
B. 该仙居花猪的性别由甲猪和乙猪提供的遗传物质共同决定
C. 用电融合法可使供体细胞与去核卵母细胞融合形成重构胚
D. 利用该技术可以克隆一批遗传背景相同的动物,用于致病基因的研究
10. 下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A. ②的构建需要限制酶和DNA聚合酶的参与
B. ③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C. ④的染色体上若含抗虫基因,代表抗虫植株培育成功
D. ④→⑤经过了脱分化和再分化的过程
11. T4DNA连接酶是基因工程中最常用的工具酶,其作用是恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。下列箭头指向处属于T4DNA连接酶正确连接位点的是( )
A. B.
C. D.
12. 下列有关“DNA的粗提取与鉴定”“琼脂糖凝胶电泳”实验的相关说法,正确的是( )
A. 利用酒精初步分离DNA与蛋白质的原理是DNA溶于酒精
B. 过滤后的研磨液放置在4℃冰箱中可防止DNA被降解
C. 琼脂糖凝胶电泳时,DNA分子越大,迁移速率越快
D. 提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后即可变为蓝色
13. 我国科学家首次将食蟹猴的胚胎干细胞注射到猪的胚胎中,培育出“猪-猴嵌合体”仔猪(如下图所示),这项研究的最终目的是在动物体内培养出人体器官并用于器官移植。下列叙述错误的是( )
A. 用合成培养基培养胚胎干细胞时通常需要加动物血清等成分
B. 嵌合胚胎可以移植到同期发情处理的雌性代孕食蟹猴子宫内
C. 仔猪体内可能有些组织或者器官是由食蟹猴细胞发育而来的
D. 该技术有望解决器官移植中面临的供体不足及免疫排斥问题
14. 一对表型正常的夫妇,妻子是血友病基因携带者(血友病是伴X染色体隐性遗传病),丈夫表型正常。他们通过第三代试管婴儿技术获得6个胚胎,基因检测结果如图所示(电泳条带表示基因类型)。下列叙述正确的是( )
A. 体外受精前需用ATP溶液处理精子,使其获得穿透卵子透明带的能力
B. 3号与5号均不携带血友病基因,其基因型与父亲不一定相同,满足胚胎移植条件
C. 他们的儿子不会得病,取囊胚的滋养层用于检测性别也能达到筛选目的
D. 胚胎移植前需向母体注射免疫抑制剂来预防免疫排斥反应的发生
15. 为解决跨物种器官移植出现的免疫排斥反应,研究者提出了如下思路:剔除猪的某些基因,用猪的器官作为供体。借助CRISPR-Cas9基因编辑技术可以剔除猪的相关基因,下图为Cas9蛋白依据sgRNA片段切割DNA的示意图(设计特定的sgRNA可以识别需剔除的DNA序列)。相关叙述错误的是( )
A. 上述需要剔除的基因可能是标明猪细胞身份的标签蛋白基因
B. 上述基因编辑过程还需细胞内的限制酶及DNA连接酶参与
C. 上述基因编辑技术能定点切除的目标基因取决于sgRNA
D. 可以利用显微注射技术将Cas9-sgRNA复合体导入猪的受精卵
16. 新冠病毒包膜表面的S蛋白能识别人体细胞膜表面的ACE2受体并导致病毒入侵人体细胞。制备重组亚单位新冠疫苗的线路是:提取新冠病毒RNA→通过RT-PCR(反转录酶聚合酶链式反应)技术扩增筛选RBD蛋白(S蛋白中真正与ACE2结合的关键部分)基因(图1)→构建基因表达载体(图2)→导入CHO细胞并培养→提取并纯化RBD蛋白→制成疫苗。图3为利用电泳技术对PCR的产物进行纯度鉴定,1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照组,3号泳道为实验组。下列相关叙述错误的是( )
A. 利用RT-PCR技术获取RBD蛋白基因时,需加入逆转录酶、TaqDNA聚合酶
B. 利用PCR扩增含有限制酶切点的RBD蛋白基因时,应选择的引物为引物4、引物5
C. 2号泳道是以(提纯的)RBD蛋白基因片段为材料所做的阳性对照组
D. 为提高目的基因和运载体的正确连接效率,应选择限制酶EcoRI切割
二、填空题:本大题共5小题,共60分。
17. Ⅰ.奶酪是中国西北的蒙古族、哈萨克族等游牧民族的传统食品,在内蒙古称为奶豆腐,如图是天然奶酪的简要制作过程,其中凝乳是指凝固的牛奶,酸性物质一般都可以使牛奶变性凝固。某牛奶厂从自然发酵的凝乳中筛选具有优良发酵性能的微生物菌种。请据此回答问题:
(1)由奶酪制作过程可推测,儿童食用天然奶酪比牛奶更容易消化吸收,请分析原因________。
(2)为了保证奶酪的品质和营养,牛奶在发酵之前应该进行消毒处理,请选择合理的处理方法 。
A. 100℃处理30min
B. 62~65℃处理30min
C. 80~85℃处理10s~15s
Ⅱ.磷是植物生长的重要元素,施入土中的磷大多数与Ca2+等离子结合形成难溶性磷酸盐。科研人员从贡柑果园土中选出可以将难溶性或不溶性磷转化成可溶性磷的高效解磷菌,主要流程见下图,请回答下列问题:
(3)经步骤③最后一次稀释之后若在3个平板上分别接入0.1mL稀释液,经适当培养后,得到的结果是:39、38、37,则每克土样中的活菌数为_________个。运用这种方法统计的结果往往较实际值________,原因是_______。
(4)步骤④中的培养基的成分是:葡萄糖、(NH4)2SO4、NaCl、MgSO4·7H2O、KCl、FeSO4·7H2O、MnSO4、Ca3(PO4)2、琼脂粉等,其中碳源是________。采用步骤⑤方法分离水样中的细菌时,为了将聚集的菌体分离,在第二次及以后的划线时,一定要从________开始划线。
18. 科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄——马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如图所示。据图回答下列问题:
(1)为获得原生质体,过程①需要利用_______酶处理两种植物细胞,促进原生质体融合的化学法有_______。
(2)过程③和④利用的植物细胞工程技术的生物学原理是________。该过程中需要使用的植物激素主要是________。需要光照的是过程________。(填“③”或“④”),光照的作用是_______。
(3)细胞融合完成后,融合细胞的细胞膜表面的荧光颜色可能是_______,细胞融合过程是否受温度的影响?________(填“是”或“否”)。
(4)已知番茄细胞内有12对同源染色体,马铃薯细胞内共48条染色体,则在“番茄一马铃薯”细胞分裂过程中最多可以观察到_________条染色体。
19. 科学家利用单克隆抗体技术,分别获得鼠抗体与人抗体,再将抗体进行改造,生产出效果更好的鼠-人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠-人嵌合抗体的过程。请据图回答:
(1)培养骨髓瘤细胞时,需用______处理一段时间,这样组织就会分散成单个细胞;制备单克隆抗体时,先用特定的选择性培养基进行筛选,获得______;然后对上述细胞进行抗体检测,选取______的细胞进行克隆化培养;最终获得单克隆抗体,其优点是______。
(2)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下,经酶催化合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。根据此原理,向经诱导后的浆细胞与骨髓瘤细胞混合培养液中添加氨基喋呤,______(填“能”或“不能”)筛选出杂交瘤细胞。原因是______。
(3)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于______(生物工程)的范畴。经过改造的鼠—人嵌合抗体,与鼠源杂交瘤抗体相比较,突出的优点是______(从免疫角度考虑)。
20. 吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)可能与免疫排斥反应、病原体感染、中枢神经系统疾病等有关,因而受到热烈关注,为进一步研究其表达的相关特性,现利用质粒pEGFP-C1、RAW264.7细胞等构建重组表达载体,以便对IDO 基因表达阳性细胞特性进行进一步研究。其基本过程如图,图中GFP 基因为绿色荧光蛋白基因,回答下列问题:
(1)步骤①中,培养RAW264.7细胞的培养基需添加___________以满足动物细胞对未知营养物质的需求。将RAW264.7细胞在适宜条件下培养适宜时间,接着进行步骤②——提取细胞的总RNA,此后还需经___________过程合成cDNA,将合成的cDNA作为模板,利用PCR 技术扩增IDO 基因。
(2)为使IDO 基因与质粒pEGFP-C1 正确连接,在步骤③时使用的两种引物的5'端需分别添加限制酶___________识别的序列。步骤④构建重组表达载体时,需要利用___________酶将IDO 基因与质粒pEGFP-C1 连接起来。
(3)Kan'/Neo'是一种抗性基因,在真核细胞中表达具有新霉素抗性,而在原核细胞中表达具有卡那霉素抗性。将重组表达载体加入________________的大肠杆菌细胞培养液中,一段时间后将大肠杆菌转移到含有________________的培养基中进行筛选和扩大培养,这一步骤的主要目的是________________。
(4)研究人员将(3)中获得的重组表达载体利用脂质体介导转染法转染受体细胞,该方法的原理是_______________,利用荧光显微镜观察受体细胞是否有_________________,初步筛选出转染成功的细胞。
21. 组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)是一种广泛用于溶解血栓的蛋白质类药物,但t-PA在血液中的半衰期很短(3~5分钟),在临床治疗中需大剂量静脉注射才能维持其有效浓度,但会增加出血风险。研究团队借助PCR技术改造获得t-PA基因L,并通过图1所示流程制备乳腺生物反应器,最终获得半衰期较长的突变型t-PA。
回答下列问题:
(1)研究人员首先根据突变型t-PA的________________设计其空间结构,进而推测其________________,再根据“中心法则”逆推t-PA基因的核苷酸序列。
(2)上述的①过程使用的“t-PA基因L”,实际上是由图2所示两个元件构建的融合基因(图3),其中BLGSP序列决定的乳球蛋白(BLG)信号肽由16个已知的氨基酸序列组成,而将正常t-PA的第117位天冬酰胺替换为谷氨酰胺即可得到突变型t-PA。
为确定两元件是否正确连接,需进行PCR检测,若仅用一对引物,则应选择图3中的引物_______。最后,将融合基因与表达载体(图4)经限制酶_____和DNA连接酶处理构建形成重组表达载体。
(3)重组表达载体经筛选后导入山羊受精卵,培养获得早期胚胎,在进行性别鉴定时,需要取囊胚期的___________细胞做DNA分析。利用胚胎分割技术可获得多只转基因山羊,这体现了早期胚胎细胞具有__________。
(4)t-PA突变基因只在山羊乳腺上皮细胞中表达,而不在其他组织细胞内表达,推测其原因是________________。
(5)检测转基因动物是否培育成功,还需要进行个体生物学水平的鉴定,具体做法是_______。
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1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答卷前,考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己所在的班级、姓名和考号填写在答题卡上。
3.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后,监考老师将答题卷收回,试卷学生自己保留。
一、单选题:(本大题共16小题,共40分。1-12题每题2分,13-16题每题4分。每题只有一个正确选项)
1. 安梨有消炎、利尿、润喉、止咳、降血压、解酒等药用价值。以安梨皮渣为原料制备安梨皮渣酒和安梨皮渣醋的过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
A. 安梨皮渣酒发酵完成后升温至30~35℃,通入无菌空气,不用接种即可制作安梨皮渣醋
B. 安梨皮渣醋发酵时,可用酸性重铬酸钾测定醋酸含量变化,且溶液灰绿色逐日加深
C. 安梨皮渣酒、安梨皮渣醋发酵所需菌种的细胞结构相同
D. 推测在安梨皮渣中加入果胶酶进行酶解可以提高果汁的出汁率
【答案】D
【解析】
【详解】A、安梨皮渣酒发酵完成后升温至30~35℃,通入无菌空气,需要接种醋酸菌才可用于制作安梨皮渣醋,A错误;
B、酸性重铬酸钾是用于鉴定酒精的,不用来鉴定醋酸,B错误;
C、安梨皮渣酒的发酵需要的微生物为酵母菌,属于真核生物,安梨皮渣醋的发酵需要的微生物为醋酸菌,属于原核生物,所以安梨皮渣酒、安梨皮渣醋发酵所需菌种的细胞结构不同,C错误;
D、植物细胞壁的组成成分为纤维素和果胶,所以在安梨皮渣中加入果胶酶进行酶解可以提高果汁的出汁率,D正确。
故选D。
2. 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)广泛应用于包装材料、农用薄膜和一次性产品中,但其在自然条件下降解缓慢。我国科学家成功从黄粉虫肠道中分离出了可高效降解PBS的细菌——铜绿假单胞菌(PA),并确定其通过分泌脂肪酶和角质酶来实现PBS的水解。下列说法正确的是( )
A. 实验前需要配制以PBS为唯一碳源的选择培养基,筛选得到的菌落还需进一步鉴定
B. 配制选择培养基时,需要先灭菌、分装,再调整到适宜的pH
C. 可通过平板划线法从样品中分离并纯化目的菌,每次划线后都要对接种环进行消毒
D. PA能降解PBS从而净化土壤并维持生态系统的稳定,体现了生物多样性的直接价值
【答案】A
【解析】
【详解】A、以PBS为唯一碳源的选择培养基中,仅能分解利用PBS的微生物可存活增殖,可初步筛选目标菌,但筛选得到的菌落可能包含其他可利用PBS的菌种,因此还需要进一步鉴定,A正确;
B、配制选择培养基的流程为计算→称量→溶化→调pH→灭菌→倒平板,若先灭菌再调整pH,会再次引入杂菌造成污染,B错误;
C、平板划线法分离纯化目的菌时,每次划线后都需要对接种环进行灼烧灭菌,彻底杀灭残留的微生物及芽孢,消毒无法达到该操作要求,C错误;
D、PA降解PBS净化土壤、维持生态系统稳定属于生态调节功能,体现的是生物多样性的间接价值,直接价值指对人类有食用、药用、工业原料、科研、美学等实用或非实用意义的价值,D错误。
3. 除草剂莠去津是一种含氮的有机物,长期使用易对土壤造成污染。研究人员从土壤中筛选莠去津降解菌的过程如下图所示(含过量莠去津的固体培养基不透明)。下列叙述错误的是( )
A. 从A瓶到C瓶的目的是逐步稀释培养液中的目的菌
B. 应选择固体培养基中出现的有透明带菌落进行再纯化
C. 图中进行再纯化的接种过程至少需要灼烧6次接种环
D. 实验过程中需设置未接种的培养基作为对照
【答案】A
【解析】
【详解】A、从A瓶到C瓶的培养基是以莠去津为唯一氮源的选择培养基,且转接后会振荡培养适当时间,目的是富集培养,提高能降解莠去津的目的菌的浓度,并非稀释目的菌,A错误;
B、含过量莠去津的固体培养基原本不透明,若菌落周围出现透明带,说明该菌落可降解周围的莠去津,属于所需的目的菌,因此应选择有透明带的菌落进行再纯化,B正确;
C、图中再纯化采用平板划线法,共划分5个划线区域,每次划线前需要灼烧接种环杀灭上次划线残留的菌种,划线结束后还需灼烧接种环杀灭残留菌种避免污染环境,因此至少需要灼烧次接种环,C正确;
D、实验设置未接种的培养基作为对照,可检验培养基灭菌是否合格、培养过程中是否被杂菌污染,保证实验结果的可信度,D正确;
4. 黑胫病对甘蓝型油菜的危害十分严重,黑芥能抗黑胫病,两者不能直接杂交。为解决该问题,科研人员通过下图所示过程获得抗病品系。据图分析,下列相关叙述正确的是( )
A. 过程①可使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶,过程②可利用PEG进行诱导
B. 过程③中也发生了基因的选择性表达,过程④体现出植物细胞具有全能性
C. 最终获得的抗病植株具有完整的甘蓝型油菜和黑芥的遗传信息
D. 抗病植株的培育过程中发生的变异是基因突变和基因重组
【答案】B
【解析】
【分析】据图分析可知,图示为采用植物体细胞杂交技术和植物组织培养技术获得抗黑胫病杂种植株的流程图,图中①表示采用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁的过程;②表示诱导原生质体融合的过程。原生质体融合后利用植物组织培养技术得到杂种植株。
【详解】A、过程①植物细胞用纤维素酶和果胶酶处理获得原生质体,不是胰蛋白酶和胶原蛋白酶 ,A错误;
B、过程③脱分化和再分化有基因选择性表达,过程④由细胞发育成完整植株体现植物细胞全能性 ,B正确;
C、最终抗病植株主要含甘蓝型油菜遗传信息,导入了黑芥抗黑胫病基因,不是完整的两者的遗传信息 ,C错误;
D、抗病植株的培育过程中主要变异类型是基因重组和染色体变异,不是基因突变,D错误。
故选B。
5. 利用微型繁殖技术可以获得大量的百合脱毒苗,进而获得无病毒、健康、高产的百合植株。制备百合脱毒苗的实验操作流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 以上获得大量脱毒苗的过程属于无性繁殖,可保持亲本的优良遗传特性
B. 过程①存在基因的选择性表达,体现了植物细胞的全能性
C. 从分生区取材培养获得的脱毒苗不能抵抗病毒的侵染
D. 过程①和过程②需更换培养基,生芽培养基中生长素与细胞分裂素的比值较低
【答案】B
【解析】
【分析】植物组织培养技术是指将离体的植物器官、组织或细胞等,在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。其具体流程为:接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→诱导生根→移栽成活。
【详解】A、微型繁殖技术属于无性繁殖,通过组织培养的方式可以快速获得大量与亲本遗传特性相同的植株,因此可以保持亲本的优良遗传特性,A正确;
B、过程①是植物组织培养中的脱分化过程,该过程不能体现植物细胞的全能性,B错误;
C、植物的茎尖等分生区细胞几乎不含病毒,所以从分生区取材培养获得的脱毒苗是不含病毒的,但不能抵抗病毒的侵染,C正确;
D、过程①是脱分化形成愈伤组织的过程,过程②是再分化形成根、芽等器官的过程,过程①和过程②需要更换不同的培养基,生芽培养基中生长素与细胞分裂素的比值较低,以促进芽的形成和生长,D正确。
故选B。
6. 研究发现,采用转基因技术使RBFOX2基因表达沉默后,小鼠精原干细胞在体外培养时细胞代谢及增殖未发生显著变化,但是减数分裂无法启动。下列叙述正确的是( )
A. 转基因精原干细胞中不再进行基因选择性表达
B. 体外培养转基因精原干细胞需要和
C. 保持RBFOX2蛋白的正常活性有助于小鼠精子形成
D. 体外传代培养转基因精原干细胞时需要用胃蛋白酶
【答案】C
【解析】
【详解】A、基因沉默仅影响特定基因(RBFOX2)的表达,但细胞仍需进行基础代谢和增殖,其他基因(如管家基因)仍会选择性表达以维持细胞活性,A错误;
B、哺乳动物细胞培养通常需5% CO₂(维持培养液pH)和95%空气(含约21% O₂),高浓度氧气可能引起氧化损伤,不符合常规培养条件,B错误;
C、题干指出RBFOX2基因沉默后减数分裂无法启动,而减数分裂是精子形成的必经步骤(精原细胞→初级精母细胞→精子)。因此,该蛋白正常活性对减数分裂启动及精子形成至关重要,C正确;
D、动物细胞传代培养常用胰蛋白酶处理贴壁细胞(使其分散),胃蛋白酶在细胞培养中极少使用(最适pH 1.8,与培养液pH 7.2~7.4不兼容),且可能损伤细胞,D错误。
故选C。
7. 我国科研团队首次利用患者外周血单核细胞获得自体再生胰岛,并成功治愈胰岛功能严重受损的糖尿病患者,其流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A. 该过程利用动物细胞培养、核移植技术等
B. iPSC形成EnSC的原因是基因碱基序列改变
C. EnSC形成胰岛组织体现了动物细胞核全能性
D. 患者移植自体再生胰岛基本不发生免疫排斥
【答案】D
【解析】
【分析】干细胞分为全能干细胞(如胚胎干细胞)、多能干细胞(如造血干细胞)和专能干细胞,其中全能干细胞的全能性最高,可被诱导分化为多种细胞和组织;其次是多能干细胞,如造血干细胞可以分化形成各种细胞;最后是专能干细胞。
【详解】A、根据图示可知,将患者外周血单核细胞经过重编程诱导形成多能干细胞,进一步转化形成内胚层干细胞,使其分化为胰岛细胞构建胰岛器官,并将该器官移植到患者体内,该过程利用了动物细胞培养技术,但没有利用细胞核移植技术,A错误;
B、iPSC形成EnSC属于细胞的分化,细胞分化的实质是基因选择性表达,基因碱基序列不改变,B错误;
C、EnSC形成胰岛组织,因为没有形成个体,故不能体现动物细胞核全能性,C错误;
D、由于同一个体细胞膜的组织相容性抗原是相同的,因此患者移植自体再生胰岛基本不发生免疫排斥,D正确。
故选D。
8. 表皮生长因子受体(EGFR)在肿瘤发生中起重要作用,其过表达常见于多种恶性肿瘤。研究人员利用杂交瘤技术制备抗EGFR单克隆抗体。下列叙述错误的是( )
A. 用被其他抗原污染的EGFR免疫小鼠后,所得的每个B细胞也只能产生一种抗体
B. 经过多次克隆化培养和抗体检测,能获得足够数量的特定杂交瘤细胞
C. 杂交瘤细胞在小鼠腹腔内能快速增殖,与腹腔内具有充足的营养物质等适宜条件有关
D. 细胞毒素与抗EGFR单克隆抗体偶联可使抗体更好地杀死肿瘤细胞
【答案】D
【解析】
【详解】A、一个已免疫的B细胞(浆细胞)的基因只能编码产生一种特异性抗体,与免疫所用抗原是否被其他抗原污染无关,A正确;
B、单克隆抗体制备过程中,第一次筛选获得杂交瘤细胞后,还需经过多次克隆化培养和特异性抗体检测,才能筛选出足够数量的能分泌抗EGFR抗体的特定杂交瘤细胞,B正确;
C.小鼠腹腔内温度、pH适宜,且含有充足的营养物质,可为杂交瘤细胞增殖提供适宜的环境,因此杂交瘤细胞在小鼠腹腔内能快速增殖,C正确;
D.抗EGFR单克隆抗体的作用是靶向识别肿瘤细胞表面的EGFR,本身不具备杀伤肿瘤细胞的能力,偶联的细胞毒素才是杀死肿瘤细胞的有效成分,D错误。
9. 2025年我国科学家首次利用冻存5年体细胞克隆得到纯种仙居花猪,这种将体细胞冷冻保存技术与克隆技术结合应用于地方猪资源保护的成功实践,对于保护地方猪品种的珍贵血统具有重要意义。如图表示培育过程,下列叙述错误的是( )
A. 过程②的去核可以保证重构胚的核遗传物质全部来自于甲
B. 该仙居花猪的性别由甲猪和乙猪提供的遗传物质共同决定
C. 用电融合法可使供体细胞与去核卵母细胞融合形成重构胚
D. 利用该技术可以克隆一批遗传背景相同的动物,用于致病基因的研究
【答案】B
【解析】
【分析】题图分析:图示过程为体细胞克隆过程,取甲猪体细胞,对处于减数第二次分裂中期的乙猪的卵母细胞去核,然后进行细胞核移植;融合后的细胞激活后培养到早期胚胎,再进行胚胎移植,最终得到克隆猪。
【详解】A、过程②去核可以保证重构胚的核遗传物质全部来自于甲,质遗传物质几乎来自于乙猪,A正确;
B、该仙居花猪的性别由甲猪提供的遗传物质决定,因为细胞核中的遗传物质来自甲猪,B错误;
C、用电融合法可使供体细胞与去核卵母细胞融合形成重构胚,C正确;
D、利用该技术可以克隆一批遗传背景相同的动物,用于致病基因的研究,D正确。
故选B。
10. 下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A. ②的构建需要限制酶和DNA聚合酶的参与
B. ③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C. ④的染色体上若含抗虫基因,代表抗虫植株培育成功
D. ④→⑤经过了脱分化和再分化的过程
【答案】D
【解析】
【详解】A、②是基因表达载体的构建,需要限制酶和DNA连接酶的参与,A错误;
B、③侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA整合到④的染色体上,B错误;
C、④的染色体上若含抗虫基因,如果不能成功转录或翻译,不一定能表现出抗虫性状,不代表抗虫植物培育成功,C错误;
D、④→⑤是植物组织培养,经过了脱分化和再分化,D正确。
故选D。
11. T4DNA连接酶是基因工程中最常用的工具酶,其作用是恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。下列箭头指向处属于T4DNA连接酶正确连接位点的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】T4DNA连接酶的作用是将限制酶切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子,单链DNA中,5′端存在游离的磷酸基团(P),3′端存在-OH,两个DNA片段之间的磷酸基团(P)和-OH在DNA连接酶作用下形成磷酸二酯键,C正确,ABD错误。
故选C。
12. 下列有关“DNA的粗提取与鉴定”“琼脂糖凝胶电泳”实验的相关说法,正确的是( )
A. 利用酒精初步分离DNA与蛋白质的原理是DNA溶于酒精
B. 过滤后的研磨液放置在4℃冰箱中可防止DNA被降解
C. 琼脂糖凝胶电泳时,DNA分子越大,迁移速率越快
D. 提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后即可变为蓝色
【答案】B
【解析】
【分析】DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精;鉴定DNA时,需要先将DNA溶解在NaCl溶液中,再与二苯胺溶液混合,并在水浴加热条件下呈现蓝色;耐高温的DNA聚合酶在延伸环节时进行子链的合成。
【详解】A、DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步的分离,A错误;
B、洋葱研磨液在4℃冰箱中放置几分钟,可降低DNA水解酶的活性,防止DNA降解,B正确;
C、待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率,DNA分子越小,迁移的速率越快,DNA分子越大,迁移速率越慢,C错误;
D、将提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后,水浴加热条件下才会呈现蓝色,D错误。
故选B。
13. 我国科学家首次将食蟹猴的胚胎干细胞注射到猪的胚胎中,培育出“猪-猴嵌合体”仔猪(如下图所示),这项研究的最终目的是在动物体内培养出人体器官并用于器官移植。下列叙述错误的是( )
A. 用合成培养基培养胚胎干细胞时通常需要加动物血清等成分
B. 嵌合胚胎可以移植到同期发情处理的雌性代孕食蟹猴子宫内
C. 仔猪体内可能有些组织或者器官是由食蟹猴细胞发育而来的
D. 该技术有望解决器官移植中面临的供体不足及免疫排斥问题
【答案】B
【解析】
【详解】A、由于人们对动物细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,因此在使用合成培养基时,通常要加入动物血清等天然成分,A正确;
B、嵌合胚胎的细胞大部分来源于猪的早期胚胎,仅有一小部分细胞来源于食蟹猴。为使早期胚胎与代孕母体子宫建立正常的联系,应将早期胚胎植入同期发情处理的雌性代孕猪子宫内,B错误;
C、由于嵌合胚胎的一部分细胞来源于食蟹猴,若这部分胚胎细胞能正常分裂分化,则发育形成的组织或者器官就来源于食蟹猴,C正确;
D、目前器官移植中最大的问题是供体器官不足和免疫排斥反应,利用该项技术可以对人体器官进行克隆,不仅解决器官移植的来源问题,还解决了免疫排斥问题,D正确。
故选B。
14. 一对表型正常的夫妇,妻子是血友病基因携带者(血友病是伴X染色体隐性遗传病),丈夫表型正常。他们通过第三代试管婴儿技术获得6个胚胎,基因检测结果如图所示(电泳条带表示基因类型)。下列叙述正确的是( )
A. 体外受精前需用ATP溶液处理精子,使其获得穿透卵子透明带的能力
B. 3号与5号均不携带血友病基因,其基因型与父亲不一定相同,满足胚胎移植条件
C. 他们的儿子不会得病,取囊胚的滋养层用于检测性别也能达到筛选目的
D. 胚胎移植前需向母体注射免疫抑制剂来预防免疫排斥反应的发生
【答案】B
【解析】
【详解】A、体外受精前,精子获能需放入获能液,如一定浓度的肝素或钙离子载体溶液,A错误;
B、血友病为伴X染色体上的隐性遗传病,假设相关基因为B和b,妻子是血友病基因携带者,其基因型为XBXb,丈夫表型正常,其基因型为XBY。图中上方电泳条带表示正常基因(B),下方电泳条带表示血友病基因(b),3号与5号均不携带血友病基因,其基因型为XBXB或XBY,因此3号与5号与父亲基因型不一定相同,B正确;
C、妻子的基因型为XBXb,丈夫的基因型为XBY,后代基因型为XBXB、XBXb、XBY、XbY,他们的儿子可能得病,女儿不会得病,C错误;
D、受体的子宫对植入的胚胎一般不会发生免疫排斥,所以胚胎移植前无需向母体注射免疫抑制剂,D错误。
15. 为解决跨物种器官移植出现的免疫排斥反应,研究者提出了如下思路:剔除猪的某些基因,用猪的器官作为供体。借助CRISPR-Cas9基因编辑技术可以剔除猪的相关基因,下图为Cas9蛋白依据sgRNA片段切割DNA的示意图(设计特定的sgRNA可以识别需剔除的DNA序列)。相关叙述错误的是( )
A. 上述需要剔除的基因可能是标明猪细胞身份的标签蛋白基因
B. 上述基因编辑过程还需细胞内的限制酶及DNA连接酶参与
C. 上述基因编辑技术能定点切除的目标基因取决于sgRNA
D. 可以利用显微注射技术将Cas9-sgRNA复合体导入猪的受精卵
【答案】B
【解析】
【分析】由图可知,使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时,SRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起,该过程不需要酶催化,然后由Cas9催化磷酸二酯键水解,从而使DNA分子断裂,再由DNA连接酶将切断的DNA与提供的修复模板连接起来。
【详解】A、免疫排斥主要与标明身份的标签的蛋白质相关,所以为解决跨物种器官移植出现的免疫排斥反应,上述需要剔除的基因可能是标明猪细胞身份的标签蛋白基因,A正确;
B、由图可知,使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时,SRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起,该过程不需要酶催化,然后由Cas9催化磷酸二酯键水解,不需要细胞内的限制酶参与,B错误;
C、Cas9—sgRNA复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是单链sgRNA可与特定核苷酸序列碱基互补配对,所以上述基因编辑技术能定点切除的目标基因取决于sgRNA,C正确;
D、基因工程中常选用受精卵作为外源基因的受体细胞,可以利用显微注射技术将Cas9-sgRNA复合体导入猪的受精卵,D正确。
故选B。
16. 新冠病毒包膜表面的S蛋白能识别人体细胞膜表面的ACE2受体并导致病毒入侵人体细胞。制备重组亚单位新冠疫苗的线路是:提取新冠病毒RNA→通过RT-PCR(反转录酶聚合酶链式反应)技术扩增筛选RBD蛋白(S蛋白中真正与ACE2结合的关键部分)基因(图1)→构建基因表达载体(图2)→导入CHO细胞并培养→提取并纯化RBD蛋白→制成疫苗。图3为利用电泳技术对PCR的产物进行纯度鉴定,1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照组,3号泳道为实验组。下列相关叙述错误的是( )
A. 利用RT-PCR技术获取RBD蛋白基因时,需加入逆转录酶、TaqDNA聚合酶
B. 利用PCR扩增含有限制酶切点的RBD蛋白基因时,应选择的引物为引物4、引物5
C. 2号泳道是以(提纯的)RBD蛋白基因片段为材料所做的阳性对照组
D. 为提高目的基因和运载体的正确连接效率,应选择限制酶EcoRI切割
【答案】D
【解析】
【分析】PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术,利用的原理是DNA复制,需要条件有模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶),过程包括:①高温变性:DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);②低温复性:引物结合到互补链DNA上;③中温延伸:合成子链。
【详解】A、RT-PCR技术是将RNA的反转录和cDNA的聚合酶链式扩增(PCR)相结合的技术,利用RT酶PCR技术,获取S蛋白基因时,需加入逆转录酶、Taq酶,A正确;
B、引物与模板链的3'端碱基互补配对,故引物1、引物2、引物7和引物8不合适,扩增得到的RBD蛋白基因也应该含有限制酶的酶切位点,故引物3和引物6不合适,故选引物4和引物5,B正确;
C、PCR的产物可通过电泳鉴定,设置如下:1号泳道为标准(Marker),2号泳道是以RBD蛋白基因片段为材料做的阳性对照组,3号泳道为实验组,C正确;
D、质粒上没有SmaⅠ酶切位点,且若使用EcoRⅠ酶切,易造成目的基因和质粒自身环化,故应该选择BamHⅠ和HindⅢ,D错误。
故选D。
二、填空题:本大题共5小题,共60分。
17. Ⅰ.奶酪是中国西北的蒙古族、哈萨克族等游牧民族的传统食品,在内蒙古称为奶豆腐,如图是天然奶酪的简要制作过程,其中凝乳是指凝固的牛奶,酸性物质一般都可以使牛奶变性凝固。某牛奶厂从自然发酵的凝乳中筛选具有优良发酵性能的微生物菌种。请据此回答问题:
(1)由奶酪制作过程可推测,儿童食用天然奶酪比牛奶更容易消化吸收,请分析原因________。
(2)为了保证奶酪的品质和营养,牛奶在发酵之前应该进行消毒处理,请选择合理的处理方法 。
A. 100℃处理30min
B. 62~65℃处理30min
C. 80~85℃处理10s~15s
Ⅱ.磷是植物生长的重要元素,施入土中的磷大多数与Ca2+等离子结合形成难溶性磷酸盐。科研人员从贡柑果园土中选出可以将难溶性或不溶性磷转化成可溶性磷的高效解磷菌,主要流程见下图,请回答下列问题:
(3)经步骤③最后一次稀释之后若在3个平板上分别接入0.1mL稀释液,经适当培养后,得到的结果是:39、38、37,则每克土样中的活菌数为_________个。运用这种方法统计的结果往往较实际值________,原因是_______。
(4)步骤④中的培养基的成分是:葡萄糖、(NH4)2SO4、NaCl、MgSO4·7H2O、KCl、FeSO4·7H2O、MnSO4、Ca3(PO4)2、琼脂粉等,其中碳源是________。采用步骤⑤方法分离水样中的细菌时,为了将聚集的菌体分离,在第二次及以后的划线时,一定要从________开始划线。
【答案】(1)奶酪制作过程中经过了微生物发酵,将牛奶中蛋白质分解或变性处理,有利于蛋白质的消化和吸收 (2)BC
(3) ①. 3.8×106 ②. 偏小 ③. 一个菌落可能来自两个或多个细胞
(4) ①. 葡萄糖 ②. 从上一次划线的末端
【解析】
【小问1详解】
牛奶中含有丰富的蛋白质,由图可知,奶酪制作过程中经过了微生物发酵,将牛奶中蛋白质分解或变性处理,有利于蛋白质的消化和吸收,故儿童食用天然奶酪比牛奶更容易消化吸收。
【小问2详解】
为了保证奶酪的品质和营养,进行无菌处理时温度不宜过高,故可以采用62~65℃处理30min或80~85℃处理10s~15s,A错误,BC正确。
【小问3详解】
①10g土壤加入90mL无菌水,稀释10倍,步骤③又将土壤悬浮液稀释了1000倍,0.1mL中有(39+38+37)÷3=38个,因此1g土壤中含有的活菌数为38÷0.1×104=3.8×106个。平板上一个菌落可能来自两个或多个细胞,因此稀释涂布平板法所获得的数据比实际值一般要偏小。
【小问4详解】
碳源是用于构成微生物细胞和代谢产物中碳素来源的营养物质,葡萄糖是该培养基中的碳源。采用平板划线法分离菌种时,为了将聚集的菌体分离,在第二次及以后的划线时,一定要从上一次划线的末端开始划线,因为上一次划线的末端的细菌数最少。
18. 科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄——马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如图所示。据图回答下列问题:
(1)为获得原生质体,过程①需要利用_______酶处理两种植物细胞,促进原生质体融合的化学法有_______。
(2)过程③和④利用的植物细胞工程技术的生物学原理是________。该过程中需要使用的植物激素主要是________。需要光照的是过程________。(填“③”或“④”),光照的作用是_______。
(3)细胞融合完成后,融合细胞的细胞膜表面的荧光颜色可能是_______,细胞融合过程是否受温度的影响?________(填“是”或“否”)。
(4)已知番茄细胞内有12对同源染色体,马铃薯细胞内共48条染色体,则在“番茄一马铃薯”细胞分裂过程中最多可以观察到_________条染色体。
【答案】(1) ①. 纤维素酶和果胶酶 ②. 聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法
(2) ①. 植物细胞具有全能性 ②. 生长素和细胞分裂素 ③. ④ ④. 诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用
(3) ①. 红色荧光和绿色荧光、红色荧光、绿色荧光 ②. 是
(4)144
【解析】
【小问1详解】
植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,为获得原生质体,过程①即去除植物细胞壁常用纤维素酶和果胶酶处理两种植物细胞,促进原生质体融合的方法有离心法、电融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+-高pH融合法。
【小问2详解】
过程③和④是将杂种细胞培育成完整植株的过程,利用的植物细胞工程技术是植物组织培养。植物组织培养依据的生物学原理是植物细胞的全能性,即已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。该过程中需要使用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素,它们可以调节细胞的分裂和分化。需要光照的是过程④,因为在再分化过程中,光照可以诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用。
【小问3详解】
细胞融合完成后,融合细胞的细胞膜有3种情况,①融合的番茄原生质体(红色荧光标记)、②融合的马铃薯原生质体(绿色荧光标记)、③杂种细胞即融合的番茄原生质体和马铃薯原生质体(红色荧光和绿色荧光标记)。温度能影响细胞膜的流动速度,因此细胞融合过程受温度的影响。
【小问4详解】
若番茄细胞内有24条染色体(12对同源染色体),马铃薯细胞内有48条染色体,则在“番茄-马铃薯”细胞染色体数目为72条,在有丝分裂后期着丝粒分裂,染色体数目加倍,因而可以观察到144条染色体。
19. 科学家利用单克隆抗体技术,分别获得鼠抗体与人抗体,再将抗体进行改造,生产出效果更好的鼠-人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠-人嵌合抗体的过程。请据图回答:
(1)培养骨髓瘤细胞时,需用______处理一段时间,这样组织就会分散成单个细胞;制备单克隆抗体时,先用特定的选择性培养基进行筛选,获得______;然后对上述细胞进行抗体检测,选取______的细胞进行克隆化培养;最终获得单克隆抗体,其优点是______。
(2)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下,经酶催化合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。根据此原理,向经诱导后的浆细胞与骨髓瘤细胞混合培养液中添加氨基喋呤,______(填“能”或“不能”)筛选出杂交瘤细胞。原因是______。
(3)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于______(生物工程)的范畴。经过改造的鼠—人嵌合抗体,与鼠源杂交瘤抗体相比较,突出的优点是______(从免疫角度考虑)。
【答案】(1) ①. 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) ②. 杂交瘤细胞 ③. 专一抗体检验阳性(或能产生专一抗体) ④. 特异性强、灵敏度高、可大量制备
(2) ①. 能 ②. 浆细胞不能增殖、骨髓瘤细胞因DNA合成途径被阻断而不能增殖、杂交瘤细胞可通过辅助途径合成DNA能够增殖。
(3) ①. 蛋白质工程 ②. 对人体的不良反应减少
【解析】
【分析】1、单克隆抗体的制备过程:首先用特定抗原注射小鼠体内,使其发生免疫,小鼠体内产生具有免疫能力的B淋巴细胞。利用动物细胞融合技术将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,在经过两次筛选:①筛选得到杂交瘤细胞(去掉未杂交的细胞以及自身融合的细胞)②筛选出能够产生特异性抗体的细胞群。两次抗体检测:专一抗体检验阳性,获得能产生特异性抗体、又能大量增殖杂交瘤细胞,最后从培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。
2、蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行基因改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需要。
【小问1详解】
培养骨髓瘤细胞时,需要将所选取的组织细胞分散开,以利于细胞融合,可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理离体组织细胞使之分散开,此外还应定期更换培养液,以清除代谢产物,有利于细胞的生长。根据分析可知,制备单克隆抗体时,因为细胞的融合过程是随机的,因此融合后需要先用特定的选择性培养基进行筛选,获得杂交瘤细胞;然后对上述细胞进行抗体检测,选取专一抗体检验阳性(或能产生专一抗体)的细胞进行克隆化培养;最终获得单克隆抗体,单克隆抗体表现的优点为特异性强、灵敏度高、可大量制备。
【小问2详解】
氨基蝶呤可以阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA的途径,又因为骨髓瘤细胞的DNA合成没有辅助途径,若向经诱导后的浆细胞与骨髓瘤细胞混合培养液中添加氨基蝶呤能筛选杂交瘤细胞,因为浆细胞不能增殖,骨髓瘤细胞中的DNA合成途径被阻断不能增殖,杂交瘤细胞可通过辅助途径合成DNA,能够增殖,所以可以筛选出杂交瘤细胞。
【小问3详解】
从免疫的角度考虑,对人体来说鼠源抗体为抗原,若利用人的抗体与之嵌合,则排斥作用会减轻,对人体的副作用会减少,因此设计改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,这属于蛋白质工程的技术范畴。该过程首先需要根据预期的嵌合抗体功能,设计嵌合抗体的结构,然后推测相应的基因片段,最终对基因进行操作,因此该工程又叫做第二代基因工程。经过改造的鼠人嵌合抗体,与鼠源杂交瘤抗体相比较,突出的优点是对人体的不良反应减少。
20. 吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)可能与免疫排斥反应、病原体感染、中枢神经系统疾病等有关,因而受到热烈关注,为进一步研究其表达的相关特性,现利用质粒pEGFP-C1、RAW264.7细胞等构建重组表达载体,以便对IDO 基因表达阳性细胞特性进行进一步研究。其基本过程如图,图中GFP 基因为绿色荧光蛋白基因,回答下列问题:
(1)步骤①中,培养RAW264.7细胞的培养基需添加___________以满足动物细胞对未知营养物质的需求。将RAW264.7细胞在适宜条件下培养适宜时间,接着进行步骤②——提取细胞的总RNA,此后还需经___________过程合成cDNA,将合成的cDNA作为模板,利用PCR 技术扩增IDO 基因。
(2)为使IDO 基因与质粒pEGFP-C1 正确连接,在步骤③时使用的两种引物的5'端需分别添加限制酶___________识别的序列。步骤④构建重组表达载体时,需要利用___________酶将IDO 基因与质粒pEGFP-C1 连接起来。
(3)Kan'/Neo'是一种抗性基因,在真核细胞中表达具有新霉素抗性,而在原核细胞中表达具有卡那霉素抗性。将重组表达载体加入________________的大肠杆菌细胞培养液中,一段时间后将大肠杆菌转移到含有________________的培养基中进行筛选和扩大培养,这一步骤的主要目的是________________。
(4)研究人员将(3)中获得的重组表达载体利用脂质体介导转染法转染受体细胞,该方法的原理是_______________,利用荧光显微镜观察受体细胞是否有_________________,初步筛选出转染成功的细胞。
【答案】(1) ①. 动物血清 ②. 逆转录
(2) ①. Bgl Ⅱ、Kpn Ⅰ ②. DNA连接
(3) ①. 感受态或钙离子处理 ②. 卡那霉素 ③. 含重组载体的大肠杆菌,并使其数量增多
(4) ①. 生物膜具有一定的流动性 ②. 绿色荧光
【解析】
【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步:①目的基因的获取;②基因表达载体的构建;③将目的基因导入受体细胞;④目的基因的检测与表达。其中,基因表达载体的构建是基因工程的核心。
【小问1详解】
为满足动物细胞对未知营养物质的需求,常在动物细胞培养液中加入动物血清;提取细胞的总RNA,此后还需经逆转录才能得到cDNA。
【小问2详解】
目的基因应接入载体的启动子和终止子之间,结合载体上的限制酶可知,应选Bgl Ⅱ、Kpn Ⅰ,因此在步骤③时使用的两种引物的5'端需分别添加限制酶Bgl Ⅱ、Kpn Ⅰ;对目的基因和载体进行酶切后,还需加入DNA连接酶进行连接。
【小问3详解】
大肠杆菌用钙离子处理后,处于感受态,容易接受外来的DNA分子;Kan'/Neo'是一种抗性基因,在原核细胞中表达具有卡那霉素抗性,因此将大肠杆菌转移到含有卡那霉素的培养基中进行筛选和扩大培养;该步骤可以得到含重组载体的大肠杆菌,且使其数量增多。
【小问4详解】
使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞,人工膜制成的脂质体和受体的细胞膜成分相似,通过相似相溶的方式将重组质粒导入受体细胞,依据的主要原理是生物膜具有一定的流动性。质粒和重组质粒中的标记基因是Kan'/Neo',在真核细胞中表达具有新霉素抗性,因此将转染后的受体细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入pEGFP质粒或含有重组表达载体的细胞,GFP 基因为绿色荧光蛋白基因,再利用荧光显微镜观察受体细胞中是否有绿色荧光,以筛选出转染成功的细胞。
21. 组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)是一种广泛用于溶解血栓的蛋白质类药物,但t-PA在血液中的半衰期很短(3~5分钟),在临床治疗中需大剂量静脉注射才能维持其有效浓度,但会增加出血风险。研究团队借助PCR技术改造获得t-PA基因L,并通过图1所示流程制备乳腺生物反应器,最终获得半衰期较长的突变型t-PA。
回答下列问题:
(1)研究人员首先根据突变型t-PA的________________设计其空间结构,进而推测其________________,再根据“中心法则”逆推t-PA基因的核苷酸序列。
(2)上述的①过程使用的“t-PA基因L”,实际上是由图2所示两个元件构建的融合基因(图3),其中BLGSP序列决定的乳球蛋白(BLG)信号肽由16个已知的氨基酸序列组成,而将正常t-PA的第117位天冬酰胺替换为谷氨酰胺即可得到突变型t-PA。
为确定两元件是否正确连接,需进行PCR检测,若仅用一对引物,则应选择图3中的引物_______。最后,将融合基因与表达载体(图4)经限制酶_____和DNA连接酶处理构建形成重组表达载体。
(3)重组表达载体经筛选后导入山羊受精卵,培养获得早期胚胎,在进行性别鉴定时,需要取囊胚期的___________细胞做DNA分析。利用胚胎分割技术可获得多只转基因山羊,这体现了早期胚胎细胞具有__________。
(4)t-PA突变基因只在山羊乳腺上皮细胞中表达,而不在其他组织细胞内表达,推测其原因是________________。
(5)检测转基因动物是否培育成功,还需要进行个体生物学水平的鉴定,具体做法是_______。
【答案】(1) ①. 预期功能 ②. 氨基酸序列
(2) ①. F1、R2 ②. Kpn I、Xho I
(3) ①. 滋养层 ②. 全能性
(4)BLG启动子只有在乳腺细胞中才能表达(具有组织特异性)(或t-PA突变基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起)
(5)提取转基因山羊乳汁中的组织型纤溶酶原激活剂(t-PA),检测其在血液中(含量及)半衰期时间
【解析】
【小问1详解】
蛋白质工程首先要建立蛋白质功能与结构的联系,然后依据所需蛋白质的预期功能,设计改造天然蛋白质的空间结构,推测出其氨基酸序列,并根据“中心法则”逆推出基因的核苷酸序列。
【小问2详解】
PCR检测时引物的选择要根据目的基因及引物的方向来选择,引物与DNA模板链的3'端(-OH)配对,在DNA聚合酶的作用下,将脱氧核苷酸加到引物的3'端,故根据图3可以得出选择的引物应该是F1和R2;构建基因表达载体过程中,限制酶的选择要注意限制酶的位置和种类,根据图4和图2可知,限制酶应该选目的基因两端的也就是Kpn I、Xho I。
【小问3详解】
重组表达载体经筛选后导入山羊受精卵,培养获得早期胚胎,在进行性别鉴定时,需要取囊胚期的滋养层细胞做DNA分析。利用胚胎分割技术可获得多只转基因山羊,这体现了早期胚胎细胞具有全能性。
【小问4详解】
t-PA突变基因含有BLG启动子,而BLG启动子只在山羊乳腺上皮细胞中表达,不在其他组织细胞内表达。
【小问5详解】
提取转基因山羊乳汁中的组织型纤溶酶原激活剂(t-PA),检测其在血液中含量及半衰期时间,这属于个体生物学水平的鉴定。
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