高中生物实验题

基因工程：制备新型酵母菌

（1）已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉发酵，则应导入多步分解淀粉所需的多种酶，推测这些酶生效的场所应该是＿＿＿＿＿。（填“细胞内”和“细胞外”）

（2）同源切割是一种代替限制酶、 $DNA$连接酶将目的基因导入基因表达载体的方法。当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入。研究人员运用同源切割的方式，在目的基因两端加上一组同源序列 $A﹣B$，已知酵母菌体内 $DNA$有许多 $A﹣B$序列位点可以同源切割插入。构建完成的目的基因结构如图甲，则应选择图中的引物＿＿＿＿＿对目的基因进行 $PCR$。

（3）已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因（ $UGA$）常用作标记基因，又知尿嘧啶可以使 $5﹣$氟乳清酸转化为对酵母菌有毒物质。

（i）导入目的基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。由于需要导入多种酶基因，需要多次筛选，因此在导入一种目的基因后，要切除 $UGA$基因，再重新导入。研究人员在 $UGA$基因序列两端加上酵母菌 $DNA$中不存在的同源 $C.C\prime$序列，以便对 $UGA$基因进行切除。 $C.C\prime$的序列方向将影响切割时同源序列的配对方式，进而决定 $DNA$片段在切割后是否可以顺利重连，如图乙，则应选择方式＿＿＿＿＿进行连接。

（ii）切去 $UGA$基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。

（4）综上，目的基因、标记基因和同源序列在导入酵母菌的基因表达载体上的排列方式应该如图丙中的图＿＿＿＿＿。

某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶 $1$催化，第2步由酶 $2$催化。其中酶1的合成由 $A$基因控制，酶 $2$的合成由 $B$基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。

实验一：探究白花性状是由 $A$或 $B$基因单独突变还是共同突变引起的

①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。

②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。

③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。

实验二：确定甲和乙植株的基因型

将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。

回答下列问题。

（1）酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出3点即可）；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的＿＿＿＿＿＿＿。

（2）实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）根据实验二的结果可以推断甲的基因型是＿＿＿＿＿＿＿，乙的基因型是＿＿＿＿＿＿＿；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是＿＿＿＿＿＿＿。

科研人员构建了可表达 $J﹣V5$融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中 $V5$编码序列表达标签短肽V5。

（1）与图甲中启动子结合的酶是＿＿＿＿＿＿。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出2个结构即可）。

（2）构建重组质粒后，为了确定 $J$基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行 $PCR$检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物＿＿＿＿＿＿。已知 $J$基因转录的模板链位于b链，由此可知引物 $F1$与图甲中J基因的＿＿＿＿＿＿（填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。

（3）重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗 $J$蛋白抗体和抗 $V5$抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带 $1$证明细胞内表达了＿＿＿＿＿＿，条带 $2$所检出的蛋白＿＿＿＿＿＿（填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。

微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题：

（1）根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的引物（图1甲），通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为___________。

（2）本实验中，PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。

①选用___________酶将载体P切开，再用___________（填"T ₄DNA或"E·coli81DNA"）连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。

②载体P′不具有表达MT基因的___________和___________。选用___________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DA连接酶进行连接，将得到的混合物导入到用___________离子处理的大肠杆菌，筛出MT工程菌。

（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是___________。

长期酗酒会使肠道E球菌大量滋生，影响肠道菌群的组成，同时还会增加肠道壁的通透性，导致肠道细菌及其产物向肝脏转移，引起肝脏炎症。根据能否分泌外毒C（一种蛋白质毒素），可将E球菌分为E ⁺（分泌外毒素C）和E ^-（不分泌外毒素C）。回答下列问题：

（1）科研人员对携带E ⁺和E ^-球菌的酒精性肝炎临床重症患者的生存率进行统计结果如图1所示。推测外毒素C___________（填"会"或"不会"）加重酒精性肝炎病情。

（2）为进一步探究外毒素C与酒精性肝炎的关系，科研人员进行了相关实验。

I.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组。在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，培养相同时间后，检测肝脏细胞的存活率。若实验结果为___________，则可以推测外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用。

Ⅱ.体内实验:将无菌小鼠分为6组进行相关实验，检测小鼠血清中谷丙转氨酶（ALT）的水平（ALT水平越高，肝脏损伤越严重）及统计肝脏E球菌的数量。实验分组和结果如图2所示。

①结果表明外毒素C能加重实验小鼠酒精性肝炎症状，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用__________和__________。

A.生理盐水B.E ⁺菌液C.E ^-菌液D.灭活的E ⁺菌液E.灭活的E ^-菌液

②根据图2结果，外毒素C__________（填"会"或"不会"）影响实验小鼠肠道壁通透性，判断依据是__________。

（3）目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药。在上述研究的基础上，科研人员还利用专门寄生于E球菌的噬菌体有效治疗了酒精性肝炎模型小鼠，该实验的研究意义是__________。

某一年生植物甲和乙是具有不同优良性状的品种，单个品种种植时均正常生长。欲获得兼具甲乙优良性状的品种，科研人员进行杂交实验，发现部分F ₁植株在幼苗期死亡。已知该植物致死性状由非同源染色体上的两对等位基因（A/a和B/b）控制，品种甲基因型为aaBB，品种乙基因型为_ _bb。回答下列问题:

（1）品种甲和乙杂交，获得优良性状F ₁的育种原理是___________。

（2）为研究部分F ₁植株致死的原因，科研人员随机选择10株乙，在自交留种的同时，单株作为父本分别与甲杂交，统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型，只出现两种情况，如下表所示。

甲（母本）	乙（父本）	F 1
aaBB	乙-1	幼苗期全部死亡
	乙-2	幼苗死亡:成活=1:1

①该植物的花是两性花，上述杂交实验，在授粉前需要对甲采取的操作是___________、___________。

②根据实验结果推测，部分F ₁植株死亡的原因有两种可能性:其一，基因型为A_B_的植株致死；其二，基因型为___________的植株致死。

③进一步研究确认，基因型为A_B_的植株致死，则乙-1的基因型为___________。

（3）要获得全部成活且兼具甲乙优良性状的F ₁杂种，可选择亲本组合为:品种甲（aaBB）和基因型为___________的品种乙，该品种乙选育过程如下:

第一步:种植品种甲作为亲本

第二步:将乙-2自交收获的种子种植后作为亲本，然后___________统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型。

选育结果:若某个杂交组合产生的F全部成活，则___________的种子符合选育要求。

[生物--选修3：现代生物科技专题]

编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

图1                        图2

回答下列问题：

（1） 现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（ $TTCGCTTCT\dots \dots CAGGAAGGA$ ），则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是             。

（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为         ，加入了          作为合成DNA的原料。

（3）现通过基因工程方法获得甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学作了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分四组，其中三组分别加入等量蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。

①如图2可知：当细胞浓度达到a时添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增值，可采用的方法是        。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的 $C{O}_2$ 浓度， $C{O}_2$ 的作用是        。

②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少         （填"A""B""C""D"或"E"）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。

回答下列问题。

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________。    

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是________。    

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。    

（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是________。    

（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________，这种繁殖方式属于________繁殖。

某种荧光蛋白（GFP）在紫外线或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5'末端，获得了L1-GFP融合基因（简称甲），并将其插入质粒PO。构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切点的示意图如下，图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

回答下列问题：

（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒PO时，使用了两种限制酶，这两种酶是________.使用这两种酶进行酶切是为了保证________,也是为了保证________.    

（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色的荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。    

（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________中，体外培养，胚胎移植等。    

（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填"mRNA""总RNA"或"核DNA")作为PCR模板。

某种植物的果皮有毛和无毛、果肉黄色和白色为两对相对性状，各由一对等位基因控制（前者用D、d表示，后者用F、f表示），且独立遗传．利用该种植物三种不同基因型的个体（有毛白肉A、无毛黄肉B、无毛黄肉C）进行杂交，实验结果如下：

回答下列问题：

（1）果皮有毛和无毛这对相对性状中的显性性状为________，果肉黄色和白色这对相对性状中的显性性状为________．

（2）有毛白肉A、无毛黄肉B和无毛黄肉C的基因型依次为________．

（3）若无毛黄肉B自交，理论上，下一代的表现型及比例为________．

（4）若实验3中的子代自交，理论上，下一代的表现型及比例为________．

（5）实验2中得到的子代无毛黄肉的基因型有________．

某一质粒载体如图所示, 外源 DNA 揷入到 ${\mathrm{Amp}}^{\mathrm{r}}$ 或 ${\mathrm{Tet}}^{\mathrm{r}}$ 中会导致相应的基因失活（ ${\mathrm{Amp}}^{\mathrm{r}}$ 表示氨苄青霉素抗性基因, ${\mathrm{Tet}}^{\mathrm{r}}$ 表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用 $\mathrm{BamHl}$ 酶切后, 与用 BamHl 酶切获得的目的基因混合, 加入 DNA 连接酶进行连接反应, 用得到的混合物直接转化大肠杆菌, 结果大肠杆菌有的末被转化, 有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种, 分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有揷入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列 问题：

(1) 质粒载体作为基因工程的工具, 应具备的基本条件有                   (答出两点即可)。而作为基因表达载体, 除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。

（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，末被转化的和 仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是       ；并且       和    的细胞也是不能区分的，其原因是       。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落, 还需使用含有是            的固体培养基。

（3）基因工程中, 某些噬菌体经改造后可以作为载体, 其 DNA 复制所需的原料来自于   。

某课题组用生物技术制备转基因小鼠的过程，如图所示。

回答下列问题。

（1）通常把目的基因转入雄原核而不是雌原核，从两者形态差异上分析，原因是 　　。

（2）把桑椹胚植入假孕母鼠子宫前，需要对胚胎进行性别鉴定，目前最有效的方法是SRY﹣PCR法。操作的基本程序是：先从被测胚胎中取出几个细胞，提取DNA，然后用位于Y染色体的性别决定基因，即SRY基因的一段碱基设计 　　，以胚胎细胞中的DNA作为模板，进行PCR扩增，最后用SRY特异性探针检测扩增产物。出现阳性反应者，胚胎为 　　；出现阴性反应者，胚胎为 　　。

（3）若目的基因的表达产物是某种特定的蛋白质，检测目的基因在子代转基因小鼠中是否成功表达，常用的分子检测方法是 　　，检测的基本思路是 　　。

某植物四号染色体上面的 $A$基因可以指导植酸合成，不能合成植酸的该种植物会死亡。现有 $A^{3﹣}$和 $A{25}^{﹣}$两种分别由 $A$基因缺失 $3$个和 $25$个碱基对产生的基因，已知前者不影响植酸合成，后者效果未知。

（1）现有基因型为 $A{A}^{25﹣}$的植物，这两个基因是＿＿＿＿＿基因。该植物自交后代进行 $PCR$，正向引物与 $A{25}^{﹣}$缺失的碱基配对，反向引物在其下游 $0.5kb$处， $PCR$后进行电泳，发现植物全部后代 $PCR$产物电泳结果均具有明亮条带，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，其中明亮条带分为较明亮和较暗两种，其中较明亮条带代表基因型为＿＿＿＿＿的植物，比例为＿＿＿＿＿。

（2）将一个 $A$基因导入基因型为 $A^{3﹣}{A}^{25﹣}$的植物的6号染色体，构成基因型为 $A^{3﹣}{A}^{25﹣}A$的植物、该植物自交子代中含有 $A^{25﹣}{A}^{25﹣}$的比例是＿＿＿＿＿。

（3）在某逆境中，基因型为 $A^{3﹣}{A}^{3﹣}$的植物生存具有优势，现有某基因型为 $A^{3﹣}A$的植物，若该种植物严格自交，且基因型为 $A^{3﹣}{A}^{3﹣}$的植物每代数量增加 $10\%$，补齐表格中，子一代基因频率数据（保留一位小数）：

代	亲代	子一代	子二代
A基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	46.9%
A^3^﹣基因频率	50%	＿＿＿＿＿%	53.1%

基因频率改变，是＿＿＿＿＿的结果。

研究人员探究植物根部生长素运输情况，得到了生长素运输方向示意图（图1）

（1）生长素从根尖分生区运输到伸长区的运输类型是＿＿＿＿＿。

（2）图2是正常植物和某蛋白N对应基因缺失型的植物根部大小对比及生长素分布对比，据此回答：

（i）N蛋白基因缺失，会导致根部变短，并导致生长素在根部＿＿＿＿＿处（填“表皮”或“中央”）运输受阻。

（ii）如图3，在正常植物细胞中， $PIN2$蛋白是一种主要分布在植物顶膜的蛋白，推测其功能是将生长素从细胞＿＿＿＿＿运输到细胞＿＿＿＿＿，根据图3，N蛋白缺失型的植物细胞中， $PIN2$蛋白分布特点为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）根据上述研究，推测N蛋白的作用是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，从而促进了伸长区细胞伸长。

某种蜂将幼虫生产在某种寄主动物的身体里，研究人员发现幼虫羽化成功率与寄主肠道菌群有关，得到如下表结论：

菌种	1	2	3	4	5	6
醋酸杆菌A	+	﹣	+	+	+	+
芽孢杆菌B	+	﹣	﹣	+	﹣	﹣
菌C	+	﹣	﹣	﹣	+	﹣
菌D	+	﹣	﹣	﹣	﹣	+

注：+代表存在这种菌，﹣代表不存在这种菌

（1）根据第＿＿＿＿＿列，在有菌A的情况下，菌＿＿＿＿＿会进一步促进提高幼蜂羽化率。

（2）研究人员对幼蜂寄生可能造成的影响进行研究。

（i）研究发现幼蜂会分泌一种物质，类似于人体内胰岛素的作用，则其作用可以是促进＿＿＿＿＿物质转化为脂质。

（ii）研究还发现，幼蜂的存在会导致寄主体内脂肪酶活性降低，这是通过＿＿＿＿＿的方式使寄主积累脂质。

（iii）研究还需要知道幼蜂是否对寄主体内脂质合成量有影响，结合以上实验结果，请设计实验探究：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。