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高考生物大概念升華課
9　基因工程賦予生物新的遺傳特性
結合生活或生產實例，熟練說出基因工程的基本原理，并運用其基本原理，參與有關推廣和應用基因工程產品等社會行為的討論，理性做出個人決策。認同基因工程給現代農牧業、食品及醫藥等產生的巨大的社會效益和經濟效益。
1．(2021·南通高三模擬)受傷的雙子葉植物產生的酚類化合物可誘導毒力效應蛋白(Vir)基因表達產生Vir蛋白，其中VirD1/D2蛋白復合體可將Ti質粒上的一段T DNA單鏈(T鏈)切下并形成VirD2 T鏈復合物。轉移至植物細胞中的VirD2 T鏈復合物結合VirE2等蛋白形成T復合體進入細胞核，將T鏈隨機整合到植物染色體上。相關敘述錯誤的是(　　)
A．農桿菌轉化法將目的基因導入水稻細胞，可用酚類化合物處理提高轉化效率
B．VirD2 T鏈復合物結合VirE2等蛋白形成T復合體可避免T DNA的胞內降解
C．T DNA的整合具有隨機性，需經過篩選(抗性、熒光等)獲得符合要求的轉化苗
D．T DNA整合至植物細胞染色體上的過程不需要DNA聚合酶和DNA連接酶
D　[農桿菌易感染雙子葉植物，對單子葉植物沒有感染力，因為多數單子葉植物不能合成酚類化合物，可以通過在傷口施加相關酚類化合物而使單子葉植物成為農桿菌易感染的植物，從而提高轉化效率，A正確；VirD2 T鏈復合物結合VirE2等蛋白形成T復合體進入細胞核，將T鏈隨機整合到植物染色體上，可避免T DNA在細胞內被降解，B正確；經過轉化的植物不一定都得到目的表型，因為T DNA的整合是隨機的，還需經過篩選(抗性、熒光等)才能獲得符合要求的轉化苗，C正確；Ti質粒上的Vir基因區段在宿主細胞內表達產物能誘導Ti質粒產生一條新的T DNA單鏈分子，而合成新的T DNA單鏈不需要限制酶，需要的是DNA聚合酶和DNA連接酶，D錯誤。]
2．(2021·武漢高三質檢)乙型肝炎病毒和戊型肝炎病毒分別是乙型肝炎、戊型肝炎的病原體，病毒結構見下圖。研究人員用基因工程技術獲得了兩種含肝炎病毒抗原基因(DNA序列)的細胞，用轉基因細胞來生產病毒表面蛋白抗原，然后制備成疫苗，用于肝炎的預防。下列說法正確的是(　　)
乙型肝炎病毒結構模式圖
戊型肝炎病毒結構模式圖
A．獲得的兩種肝炎疫苗在人體內都不能復制，需多次接種
B．獲取兩種肝炎病毒的抗原基因都必須要用到逆轉錄酶
C．獲取的兩種肝炎病毒抗原基因都可以直接轉入受體細胞中進行表達
D．用抗原—抗體雜交法可確定肝炎病毒抗原基因是否插入到受體細胞DNA上
A　[據題意可知，獲得的兩種肝炎疫苗的化學本質均為病毒表面蛋白抗原，在人體內都不能復制，需多次接種，A正確；圖中顯示乙型肝炎病毒的遺傳物質是DNA，而戊型肝炎病毒的遺傳物質是RNA，因此，只有后者的抗原基因的獲取需要用到逆轉錄酶，B錯誤；獲取的兩種肝炎病毒抗原基因都需要與相應的載體結合才可以轉入受體細胞中進行表達，而不能直接導入受體細胞，C錯誤；用抗原—抗體雜交法可確定肝炎病毒抗原基因是否成功表達，D錯誤。]
3．為滿足對SARS CoV 2(新冠病毒)和COVID 19(新冠肺炎)研究等方面的需要，我國科學家制備了多種新冠肺炎模型小鼠。
(1)新冠病毒與人體細胞表面的血管緊張素轉化酶2(hACE2)結合后，進入細胞引起新冠肺炎。由于鼠源ACE2(mACE2)與hACE2空間結構不同，使新冠病毒不易感染小鼠。構成mACE2與hACE2的氨基酸的_________________不同，都可能導致其空間結構不同。
(2)利用CRISPR/Cas9技術將hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中(圖1)，獲得表達hACE2的模型小鼠。
圖1
①IRES序列可在mRNA內部介導核糖體與mRNA結合。為使hACE2基因和熒光蛋白基因(報告基因)在小鼠mACE2基因啟動子驅動下共轉錄，且合成兩種獨立的蛋白，請選擇外源序列應包含的組件并從上游到下游進行排序______。
A．啟動子　B．終止子　C．hACE2的逆轉錄DNA
D．熒光蛋白基因的逆轉錄DNA　E．IRES序列
②獲得F0小鼠后，還需要通過________檢測目的基因是否導入。
③模型小鼠機體中熒光的分布和強度可反映hACE2基因
___________________________________________________________。
(3)為尋找有效的抗原來研發新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分別免疫小鼠，一段時間后提取免疫血清并注射給模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，檢測肺部組織中病毒含量，結果如圖2所示。
圖2
①應選擇________蛋白來制備疫苗，依據是__________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②從感染后1天到3天，注射S免疫血清組小鼠病毒含量下降的原因可能有
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析]　(1)新冠病毒與人體細胞表面的血管緊張素轉化酶2(hACE2)結合后，進入細胞引起新冠肺炎。而新冠病毒不易感染小鼠，原因是構成mACE2與hACE2的氨基酸的種類、數目和排列順序不同，都會導致其空間結構不同，因此對新冠病毒的識別有差異。
(2)利用CRISPR/Cas9技術將hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中，獲得表達hACE2基因的模型小鼠。
①IRES序列可在mRNA內部介導核糖體與mRNA結合。為使hACE2基因和熒光蛋白基因(報告基因)在小鼠mACE2基因啟動子驅動下共轉錄，且合成兩種獨立的蛋白，則外源序列應包含的組件并從上游到下游的序列依次為啟動子、hACE2的cDNA、IRES序列、熒光蛋白基因的cDNA、終止子，即CEDB依次排列構建成目的基因表達載體的序列，其中IRES序列可在mRNA內部介導核糖體與mRNA結合，因此需要插入到重組DNA中間。
②檢測目的基因的方法通常采用DNA分子雜交技術，據此，獲得F0代小鼠后，還需要通過DNA分子雜交技術檢測目的基因是否導入。
③根據目的基因表達載體中各個組件的排列順序可知，熒光蛋白的表達意味著hACE2基因成功表達，因此模型小鼠機體中熒光的分布和強度可反映hACE2基因表達情況。
(3)①為尋找有效的抗原來研發新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分別免疫小鼠，一段時間后提取免疫血清并注射給模型小鼠，而后用等量的新冠病毒感染模型小鼠，圖中結果顯示，只有用S蛋白免疫小鼠之后獲得的血清能使模型小鼠體內的病毒含量明顯下降，即S蛋白免疫血清中抗體對病毒的防衛功能最強，因此，應選擇S蛋白來制備疫苗。
②實驗結果中，從感染后1天到3天，注射S免疫血清組小鼠病毒含量繼續下降，其原因可能是第三天小鼠自身體內通過免疫反應產生了病毒抗體等物質，從而使病毒含量下降。
[答案]　(1)種類、數目、排列順序　(2)CED(B)　核酸分子雜交/PCR　在機體中表達的部位和強度　(3)S　感染后1天和3天，只有注射S免疫血清組病毒含量明顯低于對照組　模型小鼠的免疫系統清除一部分病毒，S免疫血清中抗體與病毒S抗原結合抑制病毒侵染與增殖
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