2020秋高中生物人教版选修3达标训练：模块综合检测 13页

模块综合检测 (时间：60 分钟 满分：100 分) 1．(12 分)图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性 内切酶 EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，ampR 为青霉素抗性基因，tctR 为四环素抗性基因，P 为启动因子，T 为终止子，ori 为复制原点。已 知目的基因的两端分别有包括 EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切 位点。 (1)将含有目的基因的 DNA 与质粒表达载体分别用 EcoRⅠ酶切， 酶切产物用 DNA 连接酶进行连接后，其中由两个 DNA 片段之间连接 形 成 的 产 物 有 ____________________ 、 ____________________ 、 __________________三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒， 需要对这些连接产物进行________。 (2)用上述 3 种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞接种到含 四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是 ____________________________；若接种到含青霉素的培养基中，能 生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_____________________。 (3)目的基因表达时，RNA 聚合酶识别和结合的位点是________， 其合成的产物是________。 (4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产 生的末端发生任意连接， 酶切时应选用的酶是________________。 答案：(1)目的基因—载体连接物 载体—载体连接物 目的基因 —目的基因连接物 分离纯化(其他合理答案也可) (2)载体—载体连接物 目的基因—载体连接物、载体—载体连接 物 (3)启动子 mRNA (4)EcoRⅠ和 BamHⅠ(不可只答一个酶) 2．(10 分)回答有关基因工程的问题： (1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割 DNA 后， 可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目 的 基 因 和 质 粒 后 使 其 直 接 进 行 连 接 ， 则 应 选 择 能 使 二 者 产 生 ________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素 基因及其启动子等，其中启动子的作用是____________________。在 用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表 达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了 mRNA，可用标记的 胰岛素基因片段作探针与 mRNA 杂交，该杂交技术称为__________。 为了检测胰岛素基因转录的 mRNA 是否翻译成__________，常用抗原 —抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将 目的基因插入农杆菌 Ti 质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物 细胞，通过 DNA 重组将目的基因插入植物细胞的________上。 解析：本题考查基因工程的相关知识。限制酶切割 DNA 可以产生 黏性末端和平末端。一般用同一种限制酶切割目的基因和质粒，保证 产生相同的黏性末端。基因表达载体中启动子是 RNA 聚合酶结合并识 别的位置，驱动基因转录。用大肠杆菌作为受体细胞时，要用 Ca2＋处 理，以利于表达载体进入。检测目的基因是否转录，可用 DNA 分子杂 交技术检测，检测目的基因是否表达出蛋白质，可用抗原—抗体杂交 技术检测。目的基因插入农杆菌质粒 DNA 上，然后插入植物细胞的染 色体 DNA 上。 答案：(1)平 相同 (2)提供 RNA 聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录 Ca2＋ DNA—RNA 分子杂交 胰岛素原(蛋白质) (3)T—DNA 染色体 DNA 3．(8 分)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊， 以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子 IX 医用蛋白，其技术路线如 图。 (1)由过程①获得的 A 为_________________________________。 (2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是 ________________________________________。受体应选用________ 期卵母细胞。 (3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发 生_____________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。 (4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无 限个转基因绵羊，这是因为___________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)根据题意可知，要将人凝血因子 IX 基因导入绵羊胎儿 成纤维细胞，必须构建基因表达载体，所以由过程①获得的 A 为基因 表达载体。(2)为保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞，在核 移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核。受体应选用减数第二次分 裂中(MⅡ中)期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫 的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体 内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克 隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为整合有目的基因的成 纤维细胞可进行传代培养。 答案：(1)含目的基因的表达载体 (2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 MⅡ中 (3)免疫排斥反应 (4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养 4．(12 分)某课题组为解决本地奶牛产奶量低的问题，引进了具高 产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。 (1)拟进行如下杂交： ♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)→ C 选择 B 作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常___________。 若 C 中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并不提高，说明高产奶 是________性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有 类型，最佳杂交组合是________，后代中出现这种母牛的概率是 ________(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。 (2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。 精子要具有受精能力，需对其进行________________处理；卵子 的成熟在过程________中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其 作用是________________________________。为筛选出具有优良性状 的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的____________________。子代母牛的 优良性状与过程________的基因重组有关。 (3)为了提高已有胚胎的利用率，可采取____________技术。 解析：(1)由于胚胎能在母体内进行正常的胚胎发育，所以可选择 适宜当地生长的纯种牛做母本。用纯种高产奶牛与适宜当地生长的纯 种牛杂交，获得了 C 牛，表现为适宜当地生长，但产奶量并没提高， 这说明不适宜当地生长是隐性性状，适宜当地生长是显性性状，高产 奶是隐性性状，低产奶是显性性状。由于控制奶牛的产奶量的基因和 对本地适应性的基因分别位于不同的染色体上，说明他们在遗传时遵 循基因的自由组合定律，若控制奶牛的产奶量的等位基因为 A 和 a， 对本地的适应性的等位基因为 B 和 b，可推知雄牛 A 的基因型为 aabb， 雌牛 B 为 AABB，C 为 AaBb，可见要获得产奶量高且适宜当地生长 的母牛(aaB_)，最佳的实验组合为♂A×♀C，此时后代出现所需牛 (aaBb)的概率为1 4 ×1 2 ＝1/8。(2)精子需获能后才具备受精的能力；由于 排卵时排出的卵子只发育到 MⅡ，而减数第二次分裂形成卵细胞是在 受精过程中完成的，即卵子的成熟是在体外受精过程中完成；在胚胎 培养过程中，培养基中的葡萄糖能为胚胎发育过程提供能量；为了筛 选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植之前需对胚胎的性别、高产奶 和适宜生长的基因进行鉴定；母牛在减数分裂过程中发生基因重组， 产生具有优良性状基因的卵细胞，子代母牛的优良性状与此有关。(3) 通过胚胎分割技术可产生遗传性状相同的多个胚胎，从而提高胚胎的 利用率。 答案：(1)生长发育或胚胎发育 隐性 ♂A×♀C 1/8 (2)获能或增强活力 ③ 供能 性别、高产奶和适宜生长的基因 ② (3)胚胎分割 5．(12 分)如图为 A、B 不同物种间体细胞杂交示意图，请回答下 列问题。 (1)去除细胞壁而不损伤细胞可用______________、________处理。 在用促融剂处理时，使用的促融剂主要有________________。 (2)融合细胞中可能包括________种类型，其中杂种细胞的遗传物 质组成是_________________________________________________。 (3)由杂种细胞经人工诱导培养，经__________分裂增加细胞数目 并不断分化，逐渐发育成 C 植株。该植株的性状与 D 亲本植物的性状 区别是__________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)整个培养过程应用了细胞工程的__________和_____________ 两大技术，这种培育杂种植株的意义是________________________。 答案：(1)纤维素酶 果胶酶 PEG(或聚乙二醇) (2)3 A 和 B 植物的遗传物质之和 (3)有丝 具有 A 和 B 两种植物的性状 (4)体细胞杂交 植物组织培养 克服生物远缘杂交不亲和的障碍 6．(10 分)克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗 的基础又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一 些过去尚未遇到的问题。如图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。 请据图回答问题。 (1)图中所涉及的现代生物技术有___________和___________等。 (2)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入__________等 天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中， 还需要保证细胞生活所需的____________和适宜的温度与 pH 等；早 期胚胎发育在__________阶段以前的细胞是全能干细胞。 (3)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用 ____________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、 器官时必须要进行细胞的分裂和分化。 (4)在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？为什么？ ________________________________________________________ _______________________________________________________。 解析：本题综合考查细胞核移植、胚胎干细胞等知识。(1)图中获 得重组细胞是细胞核移植技术，由重组细胞发育为早期胚胎，以及由 早期胚胎历经内细胞团培养干细胞是细胞培养。(2)使用培养基进行胚 胎干细胞培养，使用的天然成分有动物血清或血浆，培养条件是无菌、 无毒、氧气充足，以及必需的营养物质、适宜的温度和 pH，早期胚胎 发育在桑葚胚阶段以前的细胞是全能干细胞。(3)细胞培养过程中使细 胞团分散成单个细胞需要用胰蛋白酶处理。(4)胚胎干细胞培养必须要 在体内才能进行细胞分化，所以在体外培养胚胎干细胞是不能获得动 物器官的。 答案：(1)核移植 细胞培养(另外写早期胚胎培养也对) (2)动物血清或血浆 营养物质 桑葚胚 (3)胰蛋白酶 (4)不能，胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而 不发生分化 7．(12 分)2012 年诺贝尔生理学或医学奖授予英国科学家约翰·格 登和日本科学家山中伸弥。约翰·格登在 20 世纪 60 年代做过一个划 时代的实验：把美洲爪蟾的小肠上皮细胞核注入去核的卵细胞，结果 发现一部分卵依然可以发育成蝌蚪，其中的一部分蝌蚪可以继续发育 成为成熟的爪蟾。山中伸弥等科学家将四个关键基因转入小鼠的成纤 维细胞，使其变成多功能干细胞(iPS)，这些干细胞可再转化成小鼠体 内任何种类的细胞。回答下列问题。 (1)约翰·格登之后，科学界利用该技术进行更多细胞核转移实验， 复制出多种哺乳类动物。在哺乳动物的核转移实验中，一般通过 __________________________(物理方法)将受体细胞激活，使其进行细 胞分裂和发育，当胚胎发育到________________阶段时，将胚胎移入 受体(代孕)动物体内。 (2)从卵巢中吸取的卵母细胞，一般要培养到________________阶 段才能用于实验。 (3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植的 原因是__________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)在山中伸弥的实验中，利用了逆转录病毒，该病毒的作用是 ______________________________________________________。 (5)一般情况下，体外扩增目的基因常用的方法是___________。在 动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时， 细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。要使贴壁 的细胞从瓶壁上分离下来，需要用____________处理。 (6)iPS 细胞能分化成任何种类细胞的实质是_________________ ______________________________________________________。 解析：在核移植时，要用物理法或化学法(如电脉冲、钙离子载体、 乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育 进程。其中电脉冲属于物理法；当胚胎发育到桑葚胚或囊胚阶段时， 将胚胎移入受体(代孕)动物体内；动物进行正常繁殖过程中，卵母细 胞是边分裂边排出输卵管的，在输卵管中与精子结合时，卵母细胞刚 好分裂到减数第二次分裂中期，其内含有生物生长发育的全部信息及 营养，且有助于动物细胞核全能性的表达；相对于体细胞，胚胎细胞 的分化程度更低，全能性更高，所以胚胎核移植成功的可能性就大； 体外扩增目的基因常用的方法 PCR 技术；动物细胞有贴壁生长现象并 具有接触抑制的特点；iPS 细胞能分化成任何种类细胞的实质是基因的 选择性表达。 答案：(1)电脉冲(或电刺激) 桑葚胚或囊胚 (2)MⅡ中期(减数分裂第二次分裂中期) (3)体细胞分化程度高，不容易恢复全能性 (4)目的基因的载体 (5)PCR 技术(多聚酶链式反应) 接触抑制 胰蛋白酶 (6)基因的选择性表达 8．(12 分)阅读如下材料： 材料一 科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体 型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。 材料二 T4 溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码 T4 溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的 T4 溶菌酶第 3 位的异亮氨酸变 为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第 97 位的半胱氨酸之间形成了一个二硫 键，提高了 T4 溶菌酶的耐热性。 材料三 兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲 受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了 同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。 回答下列问题。 (1)材料一属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精 卵 中 常 用 ____________ 法 。 构 建 基 因 表 达 载 体 常 用 的 工 具 酶 是 ______________和______________。在培育有些转基因植物时，常用 农杆菌转化法，农杆菌的作用是 ______________________________________________________。 (2)材料二中的技术属于__________工程的范畴，该工程是指以分 子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对__________ 进行改造，或制造一种____________的技术。在该实例中，引起 T4 溶 菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的____________序列发生了 改变。 (3)材料三属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎 移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继 续发育成新个体的技术。在材料三的实例中，兔甲称为______体，兔 乙称为______体。 解析：(1)基因工程中，将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。 构建基因表达载体常用的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)和 DNA 连接酶。当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合 物，吸引农杆菌移向这些细胞，农杆菌中的 Ti 质粒上的 T－DNA 可转 移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体 DNA 上，因此用农杆菌转 化法将目的基因导入植物细胞时，农杆菌的作用是将目的基因导入受 体细胞。(2)材料二中是对 T4 溶菌酶进行改造，属于蛋白质工程。蛋白 质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成， 对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术。改造后的 T4 溶 菌酶和原 T4 溶菌酶相比，第 3 位的异亮氨酸变为半胱氨酸，即肽链中 的氨基酸序列发生改变。 答案：(1)显微注射 限制性内切酶 DNA 连接酶 农杆菌可感染 植物，将目的基因转移到受体细胞中 (2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸 (3)同 供 受 9．(12 分)阅读下列材料，回答问题。 材料一 水华是蓝藻大量死亡腐败后在水面形成的一层蓝绿色且 有腥臭味的浮沫。蓝藻一年中在水中随季节上下移动、漂浮(如下图)。 太湖蓝藻往年一般在 5 月底 6 月初发生，多见于湖区周边的小水湾等 水体流动性差的水域。 材料二 近 20 年来，化学工业是太湖地区经济发展的重要产业之 一，大小工厂遍布太湖周围地区。工业发展对劳动力的需求，使太湖 地区人口密度达到每平方公里 1 000 人左右。 材料三 城镇化的发展，使农业用地锐减，为了维持粮食总产量 的相对稳定，大量使用化肥、农药和除草剂。农村也开始大量使用抽 水马桶，但污水处理能力极其有限。 根据材料回答下列问题。 (1)蓝藻的发生和水污染有关。引起太湖水污染的主要原因是 ________________、________________和____________________。这 些原因造成湖水中________等物质含量大量增加 ，导致湖水的 ___________________________________________________________。 (2)有专家对太湖污水处理提出如下治理方案：把环太湖的污水集 中起来，经过预处理后，穿过南通，送到黄海边生长着芦苇植被的滩 涂，最后排入大海，请你评价该方案的优缺点。____________________ _______________________________________________________。 解析：(1)工业污水、农业污水及生活污水的排放导致水体中 N、P 等物质增多，从而引起水体富营养化，出现污染。(2)为开放型答案， 所述内容合理即可。 答案：(1)工业污水 农业污水 生活污水的排放(顺序可以改变) 氮、磷 富营养化 (2)优点：预处理的污水经过芦苇等植被的生物净化，使剩余的氮、 磷等物质被充分吸收，从根本上解决了太湖地区污水的处理和排放问 题。(必须含有生物净化的意思) 缺点：实施该项目，需要投入大量的 人力物力。政府不仅要有巨大财政投入，且要协调各方力量(含相关内 容即可)