百师联盟 2023届高三开年摸底联考 全国卷生物试题答案

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23.(14分)“脑彩虹”是一项最新的大脑成像技术，通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元，帮助科学家了解大脑。(1)oxP序列具有方向性，结构如图1所示，其中决定方向的序列是(填序号)。①②③5-ATAACTTCGTATA-ATGTATGC-TATACGAAGTTAT-33-TATTGAAGCATAT-TACATACG-ATATGCTTCAATA-5loxP待敲除基因loxPCre酶片段1DNA-片段2(2)Ce酶是该技术的关键酶，它能催化如图2所示的反应，即随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列，并在图1的②中特定位点切断DNA双链，切口被重新连接后，保留片段,从而实现目标基因的敲除。若经Cre酶作用使得两个loxP位点间的序列发生反转，其原因可能是(3)研究者需先用酶处理三种荧光蛋白基因、两种l0xP序列，将它们与脑组织特异表达启动子M相连接，构建为如图3所示的基因表达载体，再用显微注射法将该基因表达载体导入小鼠的中，得到仅含一个图3所示片段的转基因小鼠，再经过进一步筛选，获得纯合的转基因小鼠。loxP1 loxP2启动子M圈YEP REP M-CEP黄色荧光红色荧光蓝色荧光蛋白基因蛋白基因蛋白基因注：仅表达与启动子相邻的荧光蛋白基因3小鼠a小鼠b(4)图3所示序列的两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，只会被Cre酶识别并切割一次。为使脑组织细胞中Cre酶的表达受调控，研究者将控制Cre酶合成的基因与启动子N(由信号分子X开启)连接，获得纯合转基因小鼠b,将图4所示的纯合小鼠a和b杂交，得到F:。①无信号分子X作用时，F,小鼠的脑组织和其他组织细胞的颜色分别是②有信号分子X作用时，F1小鼠出现“脑彩虹”，请阐述机理：(5)研究者希望具有更丰富的颜色组合，即在一个细胞内随机出现两种或两种以上颜色叠加，形成更多颜色的“脑彩虹”，请依据题目信息，简要写出设计思路：【答案】(14分，除标注外，每空2分)(1)②(2)2(1分)两个loxP序列方向相反(3)限制酶和DNA连接受精卵(1分)(4)①黄色(1分)无色(1分)②F1为杂合子，有编码黄色、红色、蓝色荧光蛋白的基因，loxP1,loxP2及控制Cre酶合成的基因。有信号分子X作用时，启动控制Cre酶合成的基因表达，不同脑细胞中Cre酶表达情况不同，Cre酶识别的0xP序列不同，因而不同细胞会差异表达黄色、红色或蓝色荧光蛋白基因(5)设法使小鼠脑组织细胞内含有多个相同的图3所示的DNA片段，Cr酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内多个荧光蛋白的颜色叠加而成【解析】(1)①和③的碱基序列在两条链上是回文序列，不具有方向性，②的碱基序列在两条链上不是回文序列，具有方向，因此决定方向的是序列②。(2)Cre酶能催化如图2所示的反应，即随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列并进行切除，片段1自身环化且带有待敲除基因，因此保留片段2，从而实现目标基因的敲除；如果两个OxP位点位于同一条DNA上且方向相反，Cre酶会使两个loxP位，点间的序列反转（反向连接）。(3)基因表达载体构建过程中，研究者需先用限制酶和DNA连接酶两种工具酶处理三种荧光蛋白基因、两种lOxP序列，将它们与脑组织特异表达启动子M相连接，构建为如图3所示的基因表达载体，再用显微注射法将该基因表达载体导入小鼠的受精卵中，得到仅含一个图3所示片段的转基因小鼠，再经过进一步筛选，获得纯合的转基因小鼠ao(4)F1为杂合子，脑组织细胞中有编码黄色、红色、蓝色荧光蛋白的基因、loxP1、loxP2及控制Cre酶合成的基因。①无信号分子X作用时，控制Cr酶合成的基因不表达，仅表达与启动子相邻的荧光蛋白基因即黄色荧光蛋白基因，使脑组织细胞呈黄色。通过题干信息可知，“脑彩虹”是一项最新的大脑成像技术，通过荧光蛋白“点亮”大脑内的神经元，而其他组织细胞不是神经元，这些基因不表达，表现为无色。②有信号分子X作用时，启动控制C酶合成基因的表达，不同脑细胞中控制Cre酶合成基因的表达情况不同，Cre酶识别的loxP不同，因而不同脑细胞会差异表达黄色、红色或蓝色荧光蛋白基因，使F1出现“脑彩虹”。(5)研究者希望具有更丰富的颜色组合，即在一个细胞内随机出现两种或两种以上的颜色叠加，形成更多颜色的“脑彩虹”，依据题目信息，设计思路为设法使小鼠脑组织细胞内含有多个相同的图3所示的DNA片段，C酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内多个荧光蛋白的颜色叠加而成。

22.(13分)2020年8月，由我国军科院军事医学研究院陈薇院士团队及康希诺生物联合申报的腺病毒载体新冠疫苗被授予专利权，是我国首个新冠疫苗专利。全面接种新冠疫苗，建立免疫屏障，可有效防止新冠病毒大规模传染。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，通过其表面的S蛋白与宿主细胞膜表面的ACE2受体结合而完成感染。研制疫苗时，通过RT-PCR(反转录一聚合酶链式反应)获取S蛋白基因所需要的酶是。据图1分析，选择的引物是,其作用是引物IS蛋白基因引物Ⅱ引物Ⅲ引物W(2)PCR的产物一般通过电泳来鉴定，结果如图2所示。1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照（提纯的S蛋白基因片段)，3号泳道为实验组。标准(Marker)的实质为,3号泳道的杂带出现的原因一般有(至少答出两点)。(3)腺病毒是一种DNA病毒，基因组中的E1区蛋白与腺病毒的复制有关而且对宿主细胞的毒性很强。科研中将去除E1基因构建的复制缺陷型腺病毒作为运载S蛋白基因的载体，经过改造后的腺病毒应该具备的特点有(至少答出两点)。试说明科研中选用复制缺陷型腺病毒做载体制备新冠疫苗的原因：【答案】(13分，除标注外，每空2分)(I)逆转录酶、TagDNA聚合酶Ⅱ、Ⅲ使Tag DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸(2)不同已知长度的DNA片段混合物(1分)模板受到污染；引物的特异性不强；退火温度偏低(3)能够侵染宿主细胞；具有多个限制酶切位点；不能复制避免人体因重组腺病毒增殖而感染，进而提高疫苗的安全性【解析】(1)通过RT-PCR(反转录一聚合酶链式反应)获取S蛋白基因，该技术需要脱氧核苷酸、逆转录酶、TagDNA聚合酶及引物。由于DNA子链从5'端向3'端延伸，据图1分析，选择的引物是Ⅱ、Ⅲ，引物可以使TagDNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。(2)标准(Marker)的实质为不同已知长度的DNA片段混合物，若实验的模板受到污染、引物的特异性不强、退火温度偏低，则3号泳道会出现杂带。(3)经过改造后的腺病毒应该具备能够侵染宿主细胞、具有多个限制酶切位，点、不能复制等特点。疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止病毒在人体内进行增殖，进而提高疫苗的安全性。