[非选择题规范解答] 生物技术与工程类-【优化探究】2025年高考生物二轮专题复习配套PPT课件（广东专版）

利用现代生物科技生产对人类有用的产品 第一部分 大概念十 [非选择题规范解答]　生物技术与工程类 内容索引 NEIRONGSUOYIN 非选择题规范解答特训 典例体验 (11分)白叶枯病是造成我国重要粮食作物——水稻严重减产的重要原因之一。某科研团队将白叶枯病抗性基因Xa21与质粒重组(图1),利用人工破损处理的水稻幼苗细胞借助根癌农杆菌转化法获得抗白叶枯病的水稻品种,其中根癌农杆菌侵染植物细胞过程如图2所示,已知不同种限制酶识别序列不同。请回答下列问题。 (1)构建图1基因表达载体时,最佳方案是使用　　　　　　分别处理含Xa21基因的DNA片段和Ti质粒,该方案不仅可以避免处理后的白叶枯病抗性基因Xa21和Ti质粒发生　　　　　　,也能确保Xa21基因定点插入Ti质粒的　　　　　　。  (2)图1中基因表达载体上M抗生素抗性基因的作用是_______________, Ti质粒中除图中包含的元件外还应必备的元件有________________。 (3)由图2可知,水稻幼苗细胞受损后会产生某些信号分子,用于吸引农杆菌移向受损水稻,信号传导到根癌农杆菌细胞内激活了Ti质粒上的Vir区中的多个基因表达,其表达的蛋白质的功能有__________________ ___________________________ (至少写两个)。农杆菌细胞内形成的成熟T复合体借助细胞膜上的通道复合体定向进入水稻幼苗细胞,最终目标是_________________。  (4)将含白叶枯病抗性基因Xa21的水稻幼苗细胞经过　　　　　　技术可发育成幼苗。经检测,科研人员发现部分获得Xa21基因的水稻幼苗不具有抗白叶枯病的能力,原因可能是___________________________ __________________________________ _______________________。  [试做]　时间　　　　　　自评得分　　　　　  (1)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (2)　　　　　　　　　　　　　　　　　  (3)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  (4)　　　　　　　　　　　　　　　　　  答案 评分细则 (1)BamH Ⅰ、Hind Ⅲ(1分) 自身环化和反向连接(2分) T-DNA片段(1分) 第一空:答案唯一;第二空:两个采分点,各1分;第三空:答案唯一 (2)有利于重组Ti质粒的筛选(1分) 复制原点、启动子、终止子(1分) 第一空:答案唯一;第二空:答案唯一 答案 评分细则 (3)装配形成通道复合体、催化产生单链T-DNA片段、与单链T-DNA片段结合形成成熟T复合体(2分) 将含有Xa21基因的T-DNA整合到水稻细胞染色体DNA上(1分) 第一空:按要点分别得分,最高得2分;第二空:答“将Xa21基因整合到水稻细胞染色体DNA上”也得1分 (4)植物组织培养(1分) Xa21基因转录或翻译异常(1分) 第一空:答案唯一;第二空:必须答全才能得1分 [答题技巧与规则] (1)认真审题,找准答题的依据。例如(1)的第一空,图示中展示了目的基因和载体上较多的限制酶,为什么必须选择“BamHⅠ、Hind Ⅲ”?只有把第(1)完整读下来,再仔细观察图示才能确定。 (2)对知识的学习要借助多种信息载体才能全面深刻地掌握起来。例如(2)中基因表达载体上的构建,不少同学漏掉了“复制原点”,因为复制原点教材文字信息中没有说出,但在图示信息中标出了。 命题预测 (2024·江门市模拟)RDX是某种军用弹药使用后残留的危险污染物。研究人员将源于细菌的RDX降解酶基因XplA和XplB插入柳枝稷草染色体中,让转基因植物修复因军用炸药RDX污染的土壤。基因XplA和XplB与引物结合位点及模板链分布情况如图1所示。图2为筛选含融合基因表达载体的农杆菌的示意图。回答下列问题。 (1)从细菌中提取DNA的过程中,使用预冷酒精(体积分数为95%)初步分离DNA与蛋白质,原理是_____________________________________。  然后再利用PCR的方法从提取的DNA中获取目的基因,在PCR的反应体系中,引物的作用是__ ____ _____,DNA聚合酶需要______激活。  DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核 苷酸 Mg2+ 解析:(1)从细菌中提取DNA的过程中,使用预冷酒精(体积分数为95%)初步分离DNA与蛋白质,原理是DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精。PCR技术的原理是DNA半保留复制,而DNA的复制需要引物,引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始复制,连接脱氧核苷酸;Mg2+是DNA聚合酶的必需激活剂,因此DNA聚合酶需要Mg2+激活。 (2)若要构建图2中的融合基因,应选择图1的引物组合　　　　　　　,以便通过PCR检测其中的XplA和XplB基因形成的融合基因是否准确。  引物1、引物3 解析: (2)由题图可知,应XplB在前, XplA在后,且图1中XplB模板链为上链,应反过来连接,如图所示: ,所以应使用引物1+引物3进行扩增。 (3)将融合基因与农杆菌Ti质粒的T-DNA重组,构建基因表达载体。用Ca2+溶液处理农杆菌后使其处于　　　 　　 的状态,将其与基因表达载体混合一段时间,在添加　　　 的培养基中,经筛选得到含基因表达载体的农杆菌。通过农杆菌的　　 作用,就可以使融合基因进入植物细胞。  能吸收周围环境中DNA分子 潮霉素 转化 解析: (3)将表达载体导入农杆菌时,首先用Ca2+处理细胞,使细胞成为能吸收周围环境中DNA分子的状态,再将重组表达载体导入其中,完成转化过程。若农杆菌得到含目的基因的表达载体,则也同时含有潮霉素抗性基因,因此可以用加有潮霉素的选择培养基把它筛选出来。通过农杆菌的转化作用,就可以使融合基因进入植物细胞。 (4)用上述农杆菌侵染柳枝稷草愈伤组织,经组织培养获得植株,但成功导入融合基因的植株不一定能降解RDX物质,原因是_______________ 。  不一定能够成功表达 导入的融合基因 解析: (4)农杆菌侵染植物之后,需要T-DNA携带融合基因整合到植物细胞的染色体上,在整合过程中,不一定正确整合,导致导入的融合基因不一定能够成功表达,因此成功导入融合基因的植株不一定能降解RDX物质。 非选择题规范解答特训(五)　生物技术与工程类 2 3 5 1 4 1.鱼露是以鱼虾为原料制成的传统发酵调味品,有独特的风味和口感。低盐鱼露的开发已经成为研究的主要方向。研究人员从传统虾酱中筛选并鉴定出4株动性球菌,探索低盐鱼露生产的可行性。技术流程如图所示。 2 3 5 1 4 回答下列问题。 (1)从传统虾酱中能够筛选到所需的动性球菌,表明在自然状态下菌株会发生　　　 　,产生可遗传变异,从而产生适应不同环境的新性状。用液体培养基对菌株进行富集培养以后,将菌株接种到以　　　(填“牛奶”或“葡萄糖”)作为筛选剂的琼脂平板表面,若观察到　　　周围形成一个清晰透明的区域,表明检测到相应菌株,可对该菌株进行保藏。  基因突变 牛奶 菌落 2 3 5 1 4 解析:(1)细菌可遗传变异的来源是基因突变。鱼露的制作是以鱼虾为原料,所以鱼露中的菌株主要是分解蛋白质,因此应该选用牛奶作为筛选剂,观察菌落周围的透明圈。 2 3 5 1 4 (2)提取菌株的基因组DNA进行PCR扩增,PCR的产物一般通过_______ _________来鉴定和分析,其中的DNA分子通过染色,可以在　　　　的照射下被检测出来。  琼脂糖 凝胶电泳 紫外灯 解析: (2)PCR产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定和分析,DNA分子通过染色可以在波长为300 nm的紫外灯下检测出来。 2 3 5 1 4 (3)制备低盐鱼露时,需要筛选能够在低温发酵条件下有较高的酶活力的菌株进行低温发酵,低温发酵的原因是_________________________ ________________________________________________________。  发酵条件设置至关重要,在发酵过程中寻找　　　 和　　 　　的平衡,是实现低盐鱼露生产的保证。  鱼露发酵过程中盐可以防止腐败,低盐条件抑制腐败的效果下降,而低温也可以防止腐败 加盐量 发酵温度 2 3 5 1 4 解析: (3)鱼露发酵过程中盐可以防止腐败,低盐条件下抑制腐败的效果下降,而低温也可以防止腐败,所以在低盐鱼露发酵过程中寻找加盐量和温度的平衡至关重要。 2 3 5 1 4 2.(2024·惠州市模拟考试)某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A,研究人员欲通过筛选,并利用基因工程技术,培养高效降解该有害物质的“超级菌”。研究团队用化合物A、磷酸盐、镁盐和微量元素等配制了培养基,成功地筛选出能降解化合物A的细菌(目的菌)。实验的主要步骤如图甲所示,请分析回答问题。 2 3 5 1 4 (1)加化合物A的培养基从目的和功能来看属于_____培养基,其目的是_________________________ 。  选择 筛选出可以降解化合物A的微生物 解析:(1)由题意可知,本实验是为了分离出能高效降解有机化合物A的菌种,所以培养基中加入化合物A的目的是筛选降解有机化合物A的菌种,这种培养基属于选择培养基。 2 3 5 1 4 (2)培养若干天后,应选择培养瓶中化合物A含量__ ___________的培养液,接入新的培养液中连续振荡培养,使目的菌数量扩增。振荡培养的目的是_______________________________________________。  显著降低(或较低) 提高培养液溶氧量,同时使菌体与培养液充分接触 解析: (2)由于“目的菌”能高效降解有机化合物A,所以培养若干天后,应选择培养瓶中化合物A含量显著降低的培养基,接入新的培养液中连续培养,使“目的菌”的数量进一步增加;振荡培养的目的是提高培养液溶氧量,同时使菌体与培养液充分接触。 2 3 5 1 4 (3)研究团队发现了一种脱氢酶基因X,有高效降解有害化合物A的功能,对X基因测序得知,编码区的一个碱基对A/T替换成C/G,可大大增强其降解能力。为改造X基因(图乙),将人工合成的一段含有特定突变位点的单链寡核苷酸片段与带有目的基因的单链环状载体进行杂交;在相关酶的作用下进行DNA链的合成和连接反应,得到含有突变位点的双链载体。 2 3 5 1 4 ①构建带有目的基因的单链载体,需要　　　　　 酶和DNA连接酶,DNA连接酶催化目的基因片段和载体片段之间形成的化学键是　　　　　　。  ②请在图乙的○中标出碱基。 限制性内切核酸(或限制) 磷酸二酯键 答案: ② 2 3 5 1 4 解析: (3)①构建带有目的基因的单链载体,需要限制性内切核酸酶(简称限制酶)和DNA连接酶,DNA连接酶催化目的基因片段和载体片段之间形成的化学键是磷酸二酯键。②根据碱基互补配对原则,C和G配对,A和T配对,具体碱基位置见答案。 2 3 5 1 4 3.柑橘酸腐病是由白地霉引起的柑橘贮藏期常见的病害之一。抗菌肽是一种抑菌活性强、无环境污染的生物多肽,目前已用于多种农业病菌的防治。研究人员研究了抗菌肽对白地霉的抑菌效果,并且对其作用机制进行了探究。回答下列问题。 (1)利用基因工程合成抗菌肽时,基本流程为扩增目的基因→导入枯草杆菌→筛选菌种→诱导抗菌肽表达→分离纯化→功能研究。利用PCR技术扩增目的基因的过程中,将温度冷却至55~60 ℃的目的是_____ ____ _____。  使引物与模板链 结合 2 3 5 1 4 解析:(1)利用PCR技术扩增目的基因的过程中,将温度冷却至55~60 ℃的目的是复性,即让引物与模板链结合,利于子链的延伸。 2 3 5 1 4 解析: (2)微生物培养时,需设置相应的培养基供其生长和繁殖,培养基中一般含有水、无机盐、维生素、碳源和氮源等营养物质。 (2)白地霉从柑橘中获得其生长繁殖所需的水、无机盐、维生素、__ __ 和_____等营养物质。  氮源 碳源 2 3 5 1 4 (3)为研究抗菌肽对白地霉的抑菌效果,现用无菌打孔器在果实相同部位打孔,每个打孔处接种相同体积的处理液,比较15天后的病斑直径。各组处理及结果见表。 2 3 5 1 4 组别 接种处理方式 15天后病斑直径/mm 1 接种一定体积的病原菌孢子悬浮液 41.3 2 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合后直接接种 13.9 3 先加入抗菌肽溶液,2 h后接种病原菌孢子悬浮液 29.3 4 X 28.7 5 抗菌肽溶液与病原菌孢子悬浮液混合,培养2 h后接种 11.2 2 3 5 1 4 表中数据表明抗菌肽对白地霉有一定的抑菌效果,且抑菌效果与抗菌肽、病原菌孢子悬浮液接种顺序有关,表中X为_____ ________ ___________________________。  与第2组相比,第5组抑菌效果更好的可能原因是_______ _______ _________________________________________________________________________________________。  先接种病原菌孢子悬浮液,2 h后再加入抗菌肽溶液 相比第2组,第5组混合后培养2 h,使抗菌肽与病原菌孢子充分接触,更有效发挥作用(使接种时病原菌活孢子数量减少) 2 3 5 1 4 解析: (3)比较第2、3、5组的接种处理方式可知,第4组的X处理方式应为先接种病原菌孢子悬浮液,2 h后再加入抗菌肽溶液;与第2组相比,第5组中抗菌肽与病原菌孢子悬浮液混合2 h后再接种,可使两者充分接触,抗菌肽更能有效发挥作用,因此抑菌效果最好,产生的病斑直径最小。 2 3 5 1 4 (4)一般情况下,电导率和离子浓度呈正相关,通过测量溶液电导率可以反映出溶液中离子浓度的大小。研究人员将白地霉孢子与抗菌肽在无菌水中混合,测定电导率,培养一段时间后,再次测定电导率,结果发现电导率明显升高,据此推测抗菌肽抑制白地霉孢子的作用机制可能是____________________________________________。  抗菌肽破坏病原菌孢子的细胞膜,细胞内容物释放 2 3 5 1 4 解析: (4)将白地霉孢子与抗菌肽在无菌水中混合,测定电导率,培养一段时间后,再次测定电导率,结果发现电导率明显升高,而电导率和离子浓度呈正相关,据此推测抗菌肽抑制白地霉孢子的作用机制可能是抗菌肽破坏了病原菌孢子的细胞膜结构,使得细胞内容物释放,增大了溶液中的离子浓度。 2 3 5 1 4 4.研究人员从金环蛇毒液中分离得到一种新型抗菌肽CBF,其抗菌活性强,安全性好,同时具有抗炎作用,是抗生素的潜在替代品。 (1)运用基因工程技术,大规模生产抗菌肽,首先要从采集的麦秸秆垛底层土样分离枯草芽孢杆菌。制备的土壤悬液可采用________________ ___________法分离纯化枯草芽孢杆菌。  平板划线法或稀 释涂布平板 解析:(1)从采集的土样中分离枯草芽孢杆菌,制备的土壤悬液可采用平板划线法或稀释涂布平板法分离纯化枯草芽孢杆菌。 2 3 5 1 4 (2)选用枯草芽孢杆菌为受体菌,通过转化法将构建好的基因表达载体导入枯草芽孢杆菌。目的基因在受体菌中能表达,但在对抗菌肽CBF功能进行检测时发现其功能异常,推测可能的原因是____________ _____ _________________________________________________________________________________________ (答出1点即可),请你试提出一个相应的解决方案______ _____________ _______。  金环蛇毒液中的新型抗菌肽CBF是一种分泌蛋白,而受体细胞枯草芽孢杆菌是原核生物,缺乏内质网、高尔基体等细胞器的加工,导致其功能异常 将受体细胞换成真核生物,如酵母菌 2 3 5 1 4 解析: (2)目的基因在受体菌中能表达,但该抗菌肽CBF的功能异常,原因可能是金环蛇毒液中的新型抗菌肽CBF是一种分泌蛋白,而受体细胞枯草芽孢杆菌为原核生物,缺乏对抗菌肽CBF修饰加工的细胞器,可将真核生物细胞如酵母菌作为受体细胞来解决。 2 3 5 1 4 (3)由于抗菌肽的抗菌特性使得它们对宿主菌具有潜在的致命毒性,影响抗菌肽的产量。利用SUMO融合技术(原理如图甲:SUMO-CBF融合基因可以编码融合蛋白)在枯草芽孢杆菌中重组表达并制备具有活性的重组抗菌肽CBF可以减弱其对宿主菌的毒性。 注:SUMO为小分子泛素样修饰蛋白。 2 3 5 1 4 SUMO-CBF融合基因可以拼接成功的理论基础是__________________ ____________________________________________________________________________ _(答出2点即可)。 DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸;DNA分子都遵循碱基互补配对原则;双链DNA分子的空间结构都是双螺旋结构 解析: (3)DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸;DNA分子都遵循碱基互补配对原则;双链DNA分子的空间结构都是双螺旋结构,因此融合基因可以拼接成功。 2 3 5 1 4 (4)为探究重组抗菌肽CBF-化学合成抗菌肽CBF联合抗菌机理,科学家利用透射电镜观察了各组金黄色葡萄球菌细胞内的超微结构,结果如图乙。请据图回答问题。 2 3 5 1 4 结果显示: (a)未加抗菌剂:细菌菌体较小,其细胞质分布均匀; (b)化学合成抗菌肽CBF处理:细胞壁和细胞膜等结构不光滑,略显粗糙; (c)重组抗菌肽CBF处理:细胞质出现较明显的固缩及空泡化现象; (d)重组抗菌肽CBF-化学合成抗菌肽CBF联合处理:细胞壁及细胞膜等结构发生破裂,细胞质出现了严重的固缩及空泡化现象。 2 3 5 1 4 ①设置a组的目的是____ ________________________。  ②由此推测与c组比较,d组使金黄色葡萄球菌细胞质出现严重固缩及空泡化现象的机理是__________ __ _________________________________________________。  作为对照组,排除菌种自身和培养环境的干扰 化学合成抗菌肽CBF作用于细胞表面,使重组抗菌肽CBF更容易进入细胞内,破坏细胞结构,导致细胞死亡 2 3 5 1 4 解析: (4)①a组作为对照组,排除菌种自身和培养环境对实验结果的干扰。 ②b组与a组对比说明化学合成抗菌肽CBF作用于细胞表面;c组与a组对比说明重组抗菌肽CBF进入细胞内,破坏细胞结构,导致细胞质固缩、空泡化,d组同时加入化学合成抗菌肽CBF和重组抗菌肽CBF,化学合成抗菌肽CBF作用于细胞表面,使重组抗菌肽CBF更容易进入细胞内,破坏细胞结构,导致细胞死亡。 2 3 5 1 4 5.青霉素V是早期使用的一种青霉素类抗生素,经常利用青霉素V酰化酶水解青霉素V钾盐来获得重要的抗生素产品。从某种更高酶活力的青霉素V酰化酶基因突变体中用PCR法提取青霉素V酰化酶基因(pva-wt),与表达载体pET30a构建重组表达载体pET30a-pva-wt,过程如图所示,再将重组表达载体转入大肠杆菌,从而获得工程菌。图中ori为复制原点,Kan为卡那霉素抗性基因。请回答下列问题。 2 3 5 1 4 (1)利用PCR技术获得pva-wt的过程中,需要在PCR反应体系中加入引物、4种脱氧核苷酸、缓冲液及　　　　　　 　　　　,缓冲液中还需加入Mg2+的作用是　　 　　　　　　　　　。  pva-wt和耐高温的DNA聚合酶 激活耐高温的DNA聚合酶 2 3 5 1 4 解析:(1)利用PCR技术获得pva-wt的过程中,需要在PCR反应体系中加入引物、4种脱氧核苷酸、缓冲液及模板DNA(pva-wt)、耐高温的DNA聚合酶。缓冲液中还需加入Mg2+,Mg2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶。 2 3 5 1 4 (2)pva-wt在PCR扩增的过程需要引物的原因是_________________ __ 　　　　　　　　　　 　。PCR需要两种引物,但是引物序列不同是由于__________________________ ;图中pva-wt的两端分别添加了EcoRⅠ和XhoⅠ的识别序列,这两个序列应分别添加在引物的　 端。  耐高温的DNA聚合酶不能从头开始合成目的基因,而只能从引物的3'端延伸DNA链 pva-wt两端的核苷酸序列不同 5' 2 3 5 1 4 解析: (2)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。引物使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。引物是根据DNA母链人工合成的,由于pva-wt两端的核苷酸序列不同,所以两种引物序列不同。耐高温的DNA聚合酶只能从引物的 3' 端延伸DNA链,因此限制酶EcoRⅠ和XhoⅠ的识别序列应分别添加在引物的5'端。 2 3 5 1 4 (3)在构建重组表达载体pET30a-pva-wt的过程中,需将pva-wt插在_____ 　　　　　 之间,以保证目的基因能够正常的转录。表达载体中的LacⅠ基因的产物称为Lac阻遏蛋白,阻遏蛋白可以阻遏附近基因的表达。如阻遏蛋白可以与下游基因结合,则会阻碍　　　　 　与结构基因特定位点结合,从而阻断转录。  启动　 子与终止子 RNA聚合酶 2 3 5 1 4 解析: (3)启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列,分别位于编码区的上游和下游,负责调控基因的转录,构建重组表达载体pET30a-pva-wt的过程中,需将pva-wt插在启动子和终止子之间,以保证目的基因能够正常的转录。RNA聚合酶与启动子结合后才能启动基因的转录,因此,阻遏蛋白与下游基因结合后,通过阻止RNA聚合酶与启动子的结合来阻止结构基因的转录。 2 3 5 1 4 (4)在获得青霉素V酰化酶基因突变体的过程中,科研人员利用点突变技术对pva-wt序列进行了密码子替换,同时也进行了个别同义密码子的替换(不影响氨基酸序列)改造,推测其可能原因是____________________ ________________________________________________________________________________。  pva-wt序列中含有所用限制酶的识别序列(或工程菌偏好特定的密码子,或工程菌对特定密码子的使用频率较高) 2 3 5 1 4 解析: (4)科研人员利用点突变技术对pva-wt序列进行了同义密码子替换(不影响氨基酸序列)改造,推测其原因可能是pva-wt序列中含有所用限制酶的识别序列,改造的目的是防止限制酶切割破坏目的基因,也可能是工程菌偏好特定的密码子,或工程菌对特定密码子的使用频率较高。 $$