1 . MDH2基因是拟南芥的抗镉胁迫基因，研究人员用巢式PCR技术扩增拟南芥的MDH2基因，以培育抗镉胁迫苜蓿。如图是PCR技术扩增拟南芥的MDH2基因过程示意图。回答下列问题。

(1)PCR反应体系需要加入模板、引物、________________________（答2种）、缓冲液、Mg²⁺等。巢式PCR技术相较于传统PCR技术的不同在于，巢式PCR技术的第二次扩增是在第一次扩增的产物内部进行，从而导致第二次扩增得到的DNA长度会更短，据图分析导致这种差异的原因是：________________________。
(2)绿色荧光蛋白基因（GFP）在紫外线或者蓝光的激发下会发出绿色荧光。研究人员将GFP与MDH2基因串联在质粒pXB94中的____________________之间，再导入苜蓿细胞中。GFP基因作为基因表达载体上的________________________________。
(3)导入MDH2基因的苜蓿细胞发生的变异属于________________。此后，还要利用________________原理将该细胞培育成一株抗镉胁迫植株，并在________________水平上对植株的抗镉胁迫能力进行检测。至此，整个育种工作才算结束。

2 . 近年来，卒中、脑梗、心梗等心脑血管病患病率持续上升。2023年11月国家卫健委发布《心脑血管疾病防治行动实施方案》推进对患者的救治和防病工作。
(1)卒中、脑梗、心梗等心脑血管病多是因动脉粥样硬化、血栓引起组织缺血所致。血栓由纤维蛋白构成，组织型纤溶酶原激活剂（t-PA） 由527个氨基酸构成（如下图）， t-PA 进入血浆后激活纤溶酶原， 使之转化成纤溶酶， 酶将沉积在血管内壁的纤维蛋白分解血栓裂解， 血管畅通。t-PA进入血浆后多与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，很快失去活性，所以溶栓时要持续输入t-PA。然而， 大剂量t-PA易诱发出血。鉴于此， 有人提出通过抑制__________的活性， 以延长t-PA的活性。进一步研究显示，t-PA第84位的半胱氨酸替换为丝氨酸后的t-PA溶血栓更快， 这种改造的t-PA副作用更小。用生物化学手段直接改造“t-PA”蛋白质的结构，或是定点改造 t-PA 基因成为“突变基因”，通过基因工程等生物工程技术获取“突变的t-PA”。通过后者改造“t-PA”的主要优势是__________（写出一点）。

(2)已知t-PA基因碱基序列、丝氨酸密码子，可以通过人工合成目的基因（t-PA 突变基因） 、基因与质粒重组构建表达载体、表达载体进入受体细胞等一系列操作，最终获取“突变的t-PA”。这种基于t-PA的分子结构和功能的关系，通过一系列DNA 分子层面的操作获取人类所需蛋白产品的第二代基因工程过程又叫做__________。
(3)从上述人t-PA 基因获得第84位半胱氨酸替换为丝氨酸编码序列的t-PA突变基因，常借助PCR体外定点定向诱变获得。工作原理如图： 先合成包含突变碱基的两个突变引物。因突变点不位于基因端点，要借助 PCR 获得完整的t-PA 突变基因，还要合成两个正常引物1、2.参考图中正常引物1（5'-TACCAAGTGATCTGCAGA-3'）、t-PA 基因和 PCR 诱变过程原理图， 正常引物2 是5’___________……-3’（写出5’端的6个碱基即可）

(4)为了与质粒高效连接，t-PA突变基因两端应携带相应的限制酶识别序列。应将限制酶识别序列设计在两条正常引物的__________端。限制酶能够使 DNA 分子中特定部位的__________键断开。

3 . 妊娠与子宫内膜基质细胞的功能密切相关。某研究小组通过如图所示的实验流程获得了子宫内膜基质细胞，以期用于妊娠相关疾病的研究。
   
(1)手术获得的皮肤组织需在低温下运至实验室，低温对细胞中各种蛋白质的作用为_____。
(2)过程①中，诱导形成PS细胞时，需提高成纤维细胞中4个基因的表达量，可采用_____技术将这些基因导入该细胞。这4个基因的主要作用为：M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老。若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的原因是_____基因过量表达。
(3)培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险。可用紫外线进行消毒的是_____（多选）。

A．培养基

B．培养瓶

C．细胞培养室

D．CO2培养箱

(4)过程②中，iPS细胞经历的生命历程为_____。PCR技术可用于检测子宫内膜基质细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过_____才能作为PCR扩增的模板。

4 . 将大肠杆菌破碎并提取细胞内容物，去除DNA和mRNA后，得到含有转录、翻译系统及能量代谢系统的无细胞基因表达系统。该系统在体外加入含氨基酸、核苷酸、tRNA及能源（糖类、磷酸肌酸等）的反应混合液及核酸模板后，能合成相应的多肽。回答下列回题：
(1)核糖体的组成成分为__。科研人员利用大肠杆菌无细胞基因表达系统合成多肽时，发现存在多聚核糖体现象，这种现象存在的意义是__。
(2)在确定氨基酸的编码方式为三联码之前，乔治·伽莫夫已推测出mRNA上编码氨基酸的碱基为三联码，请分析科学家排除1个或2个碱基决定1个氨基酸的理由：__。将人工合成的碱基序列为UCUC…UC的mRNA加入大肠杆菌无细胞基因表达系统，若氨基酸的编码方式为三联码，推测实验结束后，新合成的多肽链上氨基酸序列呈现__。
(3)硒代半胱氨酸是一种特殊氨基酸，大肠杆菌不含该氨基酸、转运该氨基酸的tRNA（甲）以及催化该氨基酸与甲相连接的酶（酶甲）。为使大肠杆菌无细胞基因表达系统能合成硒蛋白（硒代半胱氨酸参与形成的蛋白质），需对大肠杆菌进行遗传改造，可通过基因工程将编码的__基因导入大肠杆菌，并在反应混合液中添加硒代半胱氨酸。
(4)已知抗体A由基因A控制合成，将基因A及反应混合液加入大肠杆菌无细胞基因表达系统后，合成的抗体A结构不正常，也无活性，可能的原因是__（答出2条）；欲利用无细胞基因表达系统生产结构和功能正确的抗体A。改进方案为将大肠杆菌无基因表达系统替换为__。

5 . 当前基因工程、基因编辑以及基于基因检测的精准医疗已经逐渐进入到我们的生活。2007年我国科学家独立完成了中国人基因组图谱“炎黄一号”，从此揭开了人类几万个基因的神秘面纱。其实人类对基因的研究是从近代开始的，让我们沿着科学家的足迹，探索基因遗传的奥秘。
   
(1)生物的性状是怎样遗传的？1856年，孟德尔用豌豆进行了杂交实验（图1），提出生物的性状是由遗传因子决定的，后来约翰逊将遗传因子命名为基因。如果用D、d表示控制高茎、矮茎的基因，那么子一代中高茎豌豆的基因组成是__________________；用子一代跟矮茎豌豆杂交，后代高茎豌豆和矮茎豌豆的植株比例大约是__________________。
(2)基因究竟存在于细胞中什么位置呢？1909年摩尔根选择了有4对染色体（图2）的果蝇进行研究，雄性果蝇生殖细胞中的染色体组成是__________________。摩尔根和他的学生经过十多年的努力，绘制出了果蝇各种基因在X染色体上的相对位置，说明基因与染色体的关系是__________________。
   
(3)基因到底是什么呢？20世纪中叶，科学家发现染色体具有独特的结构，并通过实验证明遗传物质是图3中的［   ］__________________，该分子上包含特定__________的片段就叫基因。
(4)基因与性状有什么关系呢？1982年，科研人员将小鼠培育成了大鼠（图4），该项研究说明了基因和性状的关系是________________，应用的现代生物技术是___________________。

6 . 将溶葡球菌酶基因转入奶牛基因组中获得转基因牛，在其乳腺中表达的溶葡球菌酶可以有效预防由葡萄球菌引起的乳房炎，使感染率下降。下列叙述错误的是（       ）

A．上述操作至少需要三种分子工具：限制酶、DNA聚合酶、载体

B．可以通过PCR以及构建基因文库等方法来获取溶葡球菌酶基因

C．构建基因表达载体时，需加入乳腺中特异表达的基因的启动子

D．溶葡球菌酶基因与奶牛DNA都为双螺旋结构是二者拼接的基础

7 . 我国青霉素的生产和使用量均居世界前列。青霉素发酵是高耗氧过程，发酵过程中给微生物持续高效地供氧是保证青霉素持续高产的关键。血红蛋白具有很强的携带O₂的能力，将其引入青霉菌，是提高青霉素产能的思路之一。血红蛋白不仅存在于人和动物的红细胞中，也存在于某些植物细胞中（如豆血红蛋白），还存在于某些细菌（如透明颤菌）细胞中。研究人员为了将透明颤菌的血红蛋白引入青霉菌，设计了如下图所示的方案。回答下列问题：

(1)溶菌酶是可在人体体液中发挥______（填“特异性”或“非特异性”）免疫效应的免疫活性物质。蜗牛酶是从以植物和真菌为食的蜗牛消化道中提取的酶。处理①、②所用的酶分别是上述两种酶中的______。
(2)处理③常用物理法和化学法，物理法包括______（列举一种），化学法包括_______（列举一种）。
(3)简述处理④从融合细胞筛选目的菌株的基本思路：_______。
(4)除了上述方案，请再提出一种将透明颤菌的血红蛋白引入青霉菌的技术手段。_______

8 . 糖尿病分为Ⅰ型（主要是由于胰岛B细胞被破坏使胰岛素分泌绝对缺乏而引起）和Ⅱ型（主要是组织细胞对胰岛素不敏感所致）。胰岛素对治疗糖尿病有积极的作用，为了批量生产人工胰岛素，可以采用转基因技术将人胰岛素基因转移到微生物细胞中，随后该胰岛素基因指导微生物细胞产生人胰岛素，可提取并收集胰岛素，用于治疗糖尿病病人。图甲、图乙中箭头表示相关限制酶对质粒和供体DNA的切割位点，请回答下列问题：

(1)利用基因工程批量生产人工胰岛素得以实现的遗传学物质基础是：__________（写出两点）。
(2)基因工程的核心是__________，该项技术操作时不能使用SmaI的原因是__________。为提高成功率，最好用BamHI和HindⅢ两种限制酶处理质粒和目的基因的原因是__________。
(3)将人的胰岛素基因导入微生物细胞最常用的方法是__________ 。受体细胞最好选择酵母菌等真核生物而不用大肠杆菌，因为微生物生产的胰岛素能治疗___________型糖尿病。

9 . 传统鼠源单抗可被人体免疫系统识别而产生免疫反应，导致单抗的治疗效果下降。科研人员对小鼠的相关基因进行改造，制备了人源化的Her2（人表皮生长因子受体2）单克隆抗体，该单克隆抗体可特异性结合乳腺癌细胞。下列叙述错误的是（       ）

A．乳腺癌细胞细胞膜表面的Her2的表达量要低于正常细胞

B．鼠源化Her2单抗进入人体后可能会诱导人体产生抗单抗抗体

C．人源化Her2单抗制备利用了重组DNA技术、动物细胞融合等技术

D．荧光标记的人源化Her2单克隆抗体可用于乳腺癌的定位诊断

10 . 学习以下材料，回答(1)~(4)题。
合成生物学新进展
合成生物学指对已有生物系统进行修改或进行人工设计改造，从而合成自然界不存在或未发现的生物系统等。利用合成生物学，人们对细菌基因组进行改造并利用这些改造的细菌来发酵生产药物(如胰岛素)或其他有用物质(如生物燃料)，但发酵罐中的细菌可能被病毒污染或逃逸到自然界，造成潜在危害。
目前科学家合成大肠杆菌基因组，用同义序列替换所有UCC和UCA的丝氨酸密码子对应的 DNA序列，并进一步删除了与UCG和UCA 密码子对应的tRNA基因;并设计添加诱骗tRNA基因，该诱骗tRNA会把UCG和UCA从原本的丝氨酸识别为亮氨酸，从而合成了一种能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的大肠杆菌X。
研究团队还在改造的大肠杆菌上添加了两个独立的保障措施。第一个保障措施是防止水平基因转移。水平基因转移是指遗传物质被水平转移给非子代的其他细胞，这是一种不断发生的自然现象。研究团队在大肠杆菌X中将亮氨酸的密码子替换成了UCC或UCA，如果大肠杆菌X的遗传物质水平转移到了其他生物体中，那么这些生物体的天然 tRNA仍然将UCG和UCA转换为丝氨酸，从而得到一堆没有进化优势的乱码蛋白。同样，如果改造的大肠杆菌的诱骗tRNA 基因被水平转移到了其他生物体，那么这些诱骗tRNA会将代表丝氨酸的密码子误读为亮氨酸密码子，从而杀死细胞，防止进一步传播。也就是说，任何逃逸的诱骗tRNA基因都“走不远”，因为它们对自然生物体有毒。这也是第一种能够阻止转基因生物的基因水平转移到天然生物的技术。第二个保障措施是大肠杆菌X必须依赖实验室制造的非天然氨基酸生存，这种非天然氨基酸在自然界并不存在。
合成生物学的大门正在徐徐打开，而新的探索才刚刚开始。
(1)该研究在_________( DNA/RNA/蛋白质)上进行操作，重构了遗传密码系统，从而合成大肠杆菌X，其遗传信息的传递_________(违背/不违背)中心法则。
(2)大肠杆菌X能够抵抗迄今已知所有天然病毒感染的原因包括        。

A．诱骗tRNA可使遗传信息正确的情况下基因表达异常

B．丝氨酸转变为亮氨酸可对蛋白质的结构产生影响

C．基于合成生物学，大肠杆菌X重构了遗传密码系统

D．大肠杆菌X本身需要诱骗tRNA才能完成基因表达

(3)大肠杆菌X中能够水平基因转移的物质包括拟核中的 DNA 和________，大肠杆菌X水平基因转移难以稳定存在的原因是________。
(4)依据文章所述，该研究可以应用于哪些方面?____