专题7 生物技术与工程-【金版教程】2025年高考生物大二轮专题复习冲刺方案课件PPT（创新版 多选版）

　　　　　　　　　　　　　 第一部分　专题复习 专题七　 生物技术与工程 目录 CONTENTS 02 教材回归 保障学业水平质量 04 教学侧重 实现核心素养培优 01 课标引领 落实立德树人任务 03 真题精析 领悟高考命题导向 01 课标引领 落实立德树人任务 (一)聚焦大概念 发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品 1．获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础。 2．发酵工程为人类提供多样的生物产品。 细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品 1．植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术。 2．动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术。 3．对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体。 课标引领 落实立德树人任务 4 基因工程赋予生物新的遗传特性 1．基因工程是一种重组DNA技术。 2．蛋白质工程是基因工程的延伸。 生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题 1．转基因产品的安全性引发社会的广泛关注。 2．中国禁止生殖性克隆人。 3．世界范围内应全面禁止生物武器。 课标引领 落实立德树人任务 5 (二)学业质量水平表现(教师用书独具) 生命观念 2－1　在特定的问题情境中，能以生命观念为指导，分析生命现象，探讨生命活动的规律，设计方案解决简单问题。 3－1　能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等观念，举例说明生物体组成结构和功能之间的关系等；在特定的问题情境中，能以生命观念为指导，分析生命现象，探讨生命活动的规律；基于上述观念，能综合运用科学、技术、工程学和数学(STEM)知识和能力，设计方案，解决特定问题。 课标引领 落实立德树人任务 6 4－1　能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等观念，阐释生物体组成结构和功能之间的关系等；在新的问题情境中，能以生命观念为指导，解释生命现象，探究生命活动的规律；基于上述观念，能够将科学、技术、工程学和数学(STEM)知识和能力综合运用在实践活动中，解决生活中的实际问题。 科学思维 2－2　能基于特定的生物学事实，采用归纳与概括、演绎与推理等方法，以文字、图示的形式，说明发酵等相关概念的内涵；针对生物学相关问题，能运用科学思维方法展开探讨；在面对有争议的社会议题时，能利用生物学重要概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场。 课标引领 落实立德树人任务 7 3－2　能基于给定的事实和证据，采用归纳与概括、演绎与推理等方法，以文字、图示或模型的形式，说明生物技术与工程等相关概念的内涵，举例说明生物工程与技术的原理及其与社会之间的关系；针对生物学相关问题，能运用科学思维方法展开探讨、审视或论证；在面对有争议的社会议题时，能利用生物学重要概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场，作出决策。 4－2　能基于事实和证据，采用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法，以恰当的形式阐释生物技术与工程等相关概念的内涵，论述生物工程与技术的原理及其与社会之间的关系；在面对生产、生活中与生物学相关的新问题情境时，能熟练运用科学思维方法展开探讨、审视或论证；在面对有争议的社会议题时，能利用生物学重要概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场，作出决策并解决问题。 课标引领 落实立德树人任务 8 科学探究 2－3　能熟练地使用常见的实验器具，制订简单的实验方案或在给出的多个方案中选取恰当的方案并实施，如实记录实验数据，并分析各项数据，得出合理的结论；能与他人合作开展探究活动，规范撰写实验报告，与他人交流所得结果和存在的问题。 3－3　能够针对特定情境提出可探究的生物学问题或生物工程需求，基于给定的条件，设计并实施探究实验方案或工程学实践方案，运用多种方法如实记录和分析实验结果；能主动合作，推进探究方案或工程实践的实施，并运用科学术语报告实验结果。 课标引领 落实立德树人任务 9 4－3　能够针对日常生活和生产中的真实情境，提出清晰的、有价值的、可探究的生命科学问题或生物工程需求，查阅相关资料、设计并实施恰当可行的方案，运用多种方法如实记录，创造性地运用数学方法分析实验结果，并客观分析与评价生物技术产品在生产和生活中的应用所产生的效益和风险；在生物学的探究过程中起组织和引领作用，运用科学术语精确阐明实验结果，善于沟通，开展有效的合作。 社会责任 2－4　形成热爱生命、人与自然和谐共处的基本观念；养成健康文明的生活方式并能抵制封建迷信和伪科学；形成敬畏生命的观念，遵循正确的伦理道德，能对有关生物学的社会热点议题进行理性判断。 课标引领 落实立德树人任务 10 3－4　形成珍爱生命、人与自然和谐共处的观念；养成健康文明的生活方式，自觉抵制封建迷信和伪科学；形成敬畏生命的观念，遵循正确的伦理道德，能对生殖性克隆人等社会热点议题进行科学判断。 4－4　形成珍爱生命、人与自然和谐共处的观念；养成健康文明的生活方式；能够鉴别并自觉抵制封建迷信和伪科学；遵循正确的伦理道德，能对生殖性克隆人等社会热点议题进行科学的评价。 课标引领 落实立德树人任务 11 教材回归 保障学业水平质量 02 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 13 提示：泡菜的制作原理是利用乳酸菌的无氧呼吸。果酒的制作原理是利用酵母菌的无氧呼吸。果醋的制作原理是利用醋酸菌的有氧呼吸。 (1)制作泡菜、果酒和果醋的原理是什么？ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 14 (2)怎样制作泡菜？ 提示：①用清水和食盐配制质量分数为5%～20%的盐水，并将盐水煮沸，冷却待用。 ②将新鲜蔬菜(如萝卜、黄瓜和豇豆等)洗净，切成块状或条状，混合均匀，晾干后装入泡菜坛内；装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料，继续装至八成满。 ③将冷却好的盐水缓缓倒入坛中，使盐水没过全部菜料，盖好坛盖。 ④向坛盖边沿的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水，根据室内温度控制发酵时间。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 15 (3)怎样制作果酒和果醋？ 提示：①将发酵瓶、榨汁机等器具用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干备用。 ②取新鲜葡萄，用清水冲洗1～2次，再去除枝梗和腐烂的籽粒，沥干。 ③用榨汁机榨取葡萄汁，将葡萄汁装入发酵瓶中(注意：要留有大约1/3的空间)，盖好瓶盖。 ④将温度控制在18～30 ℃进行发酵。在发酵过程中，每隔12 h左右将瓶盖拧松一次(注意：不是打开瓶盖)，此后再拧紧瓶盖。发酵时间为10～12 d。可通过从发酵瓶口取样来对发酵的情况进行监测。 ⑤当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。发酵温度为30～35 ℃，时间为7～8 d。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 16 (4)什么是培养基？如何配制？ (5)什么是无菌技术？ (6)怎样进行酵母菌的纯培养？ 提示：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养物质叫作培养基。配制：计算、称量、溶化、调节pH、灭菌、倒平板。 提示：无菌技术是指防止杂菌污染的操作技术，主要包括消毒和灭菌。 提示：制备培养基，利用平板划线法或稀释涂布平板法接种和分离酵母菌，培养酵母菌。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 17 (7)如何通过调整培养基的配方来有目的地培养某种微生物？ (8)测定微生物数量的常用方法有哪些？ (9)什么是发酵工程？ 提示：人为提供有利于目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长，有目的地培养某种微生物。 提示：稀释涂布平板法、显微镜直接计数法。 提示：发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 18 (10)发酵工程的一般流程是什么？ (11)植物细胞工程的理论基础是什么？ (12)什么是植物组织培养技术和植物体细胞杂交技术？ 提示：菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等。 提示：植物细胞全能性。 提示：植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。 植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并将杂种细胞培育成新植物体的技术。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 19 (13)植物细胞工程在生产实践中有哪些应用？ (14)植物细胞工程应用于生产实践的主要优势是什么？ 提示：植物的快速繁殖、作物脱毒、单倍体育种、培育突变体、细胞产物的工厂化生产。 提示：可高效快速实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性。解决了某些植物繁殖力差、结籽困难或发芽率低等问题。不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，对社会、经济、环境保护具有重要意义。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 20 (15)动物培养需要哪些基本条件？ (16)动物细胞培养的基本操作过程是什么？ (17)什么是动物细胞融合技术？ 提示：营养，无菌、无毒的环境，适宜的温度、pH和渗透压，适宜的气体环境。 提示：取动物组织、制成细胞悬液、转入培养瓶或培养皿中进行原代培养(放入CO2培养箱中培养)、传代培养(放入CO2培养箱中培养)。 提示：动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 21 (18)单克隆抗体是如何制备的？在临床上有哪些应用？ 提示：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合，用特定的选择培养基进行筛选，筛选出杂交瘤细胞，对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，筛选出能分泌所需抗体的细胞。将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖，从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。被广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用；运载药物；用于治疗疾病。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 22 (19)什么是动物细胞核移植技术？ (20)动物体细胞核移植的基本过程是什么？ (21)胚胎形成经过了哪些过程？ 提示：动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。 提示：从卵巢中采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期，通过显微操作去核，将从供体动物身体取下并培养的体细胞注入去核卵母细胞，通过电融合法使两细胞融合，形成重构胚，将胚胎移入代孕动物体内，生出与供体动物遗传物质基本相同的动物。 提示：受精和早期胚胎发育。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 23 (22)受精和早期胚胎发育的基本过程是怎样的？ (23)胚胎工程技术主要包括哪些内容？它们的原理分别是什么？ 提示：受精包括精子获能、卵子的准备、受精，胚胎早期发育包括桑葚胚、囊胚阶段。 提示：体外受精(模拟体内受精)、胚胎移植(对胚胎受体和供体进行同期发情处理后在适当的时机将胚胎植入子宫，实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移)、胚胎分割(选择发育良好、形态正常、具有全能性的早期胚胎，如桑葚胚或囊胚，均等分割保证分割后仍具有全能性)。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 24 (24)胚胎工程在生产实践中有哪些应用？ (25)重组DNA技术所需的三种基本工具是什么？它们的作用分别是什么？ 提示：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期，促进了畜牧业的发展。可以促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。 提示：限制酶、DNA连接酶、载体等“分子工具”。限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并将DNA双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，或者整合到受体DNA上，随着受体DNA同步复制。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 25 (26)基因工程载体需要具备什么条件？ (27)基因工程的基本操作程序主要包括哪几个步骤？ 提示：①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中。 ②能在受体细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上。 ③带有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。 ④对受体细胞无害。 提示：目的基因的筛选与获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 26 (28)基因工程操作的每一步涉及的技术和方法有哪些？ 提示：①目的基因获取：从基因文库中获取、人工合成、PCR技术扩增。 ②基因表达载体的构建：限制酶、DNA连接酶的应用。 ③将目的基因导入受体细胞：花粉管通道法(植物)、农杆菌转化法(植物)、显微注射法(动物)、Ca2＋处理法(微生物)。 ④目的基因的检测与鉴定：PCR技术检测、抗原—抗体检测、个体生物学检测。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 27 (29)蛋白质工程的基本原理是什么？ (30)生物武器有哪些种类？ 提示：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 提示：主要包括病菌类、病毒类、生化毒剂类等。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 28 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 29 例1　(2024·湖北，1)制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是(　　) A．食用醋的酸味主要来源于乙酸 B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内 解析：醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；在制醋时，缺少糖源的情况下，醋酸菌将乙醇转化为乙醛，再将乙醛转化为乙酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；醋酸菌属于细菌，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，葡萄糖氧化分解发生在细胞质基质中，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 30 例2　(2021·北京等级考)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n＝14)的优良性状导入普通小麦(2n＝42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是(　　) A．簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离 B．培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化 C．杂种植株减数分裂时染色体能正常联会 D．杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 31 解析：簇毛麦与小麦的后代(杂种植株)细胞内没有同源染色体，在减数分裂时染色体联会紊乱，不可育，故二者之间存在生殖隔离，A正确，C错误；幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽，从而得到完整植株，B正确；杂种植株的染色体加倍后染色体成对存在，能正常产生配子，能获得可育植株，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 32 例3　(多选)(2024·汕头一模)克隆技 术可用于生殖性克隆和治疗性克隆，治疗 性克隆有希望最终解决供体器官短缺和器 官移植出现的排斥反应，如图表示治疗性 克隆的过程。下列叙述正确的是(　　) A．上述过程利用了核移植技术和胚胎移植技术 B．①②过程会进行DNA复制和蛋白质的合成 C．胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养 D．治疗性克隆解决了器官移植的免疫排斥反应，已成为目前器官移植的常用手段 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 33 解析：结合题图可知，该图中没有用到胚胎移植技术，A错误；①②过程发生了有丝分裂和细胞分化，需要进行DNA复制和蛋白质的合成，B正确；治疗性克隆理论上可以避免免疫排斥反应，但目前没有成为器官移植的常用手段，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 34 例4　(2020·天津等级考)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时，参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。 据表回答： (1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是__________________ ___________________________。 (2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是________________阶段。 品种B组织培养阶段 细胞分裂素浓度(μmol/L) 生长素浓度(μmol/L) Ⅰ诱导形成愈伤组织 m1 n1 Ⅱ诱导形成幼芽 m2 n2 Ⅲ诱导生根 m3 n3 细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 35 (3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度，参照品种B的激素配比(m1>2.0)，以0.5 μmol/L为梯度，设计5个浓度水平的实验，细胞分裂素最高浓度应设为___________μmol/L。 (4)Ⅲ阶段时，科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果，原因是处理幼芽时，选用低浓度生长素时的处理方法为________________________，选用高浓度生长素时的处理方法为 ________________________。 (5)在________阶段用秋水仙素对材料进行处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。 m1＋1.0 浸泡法(长时间处理) 沾蘸法(短时间处理) Ⅰ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 36 解析：(1)在诱导愈伤组织形成时，通常采用茎尖、幼叶作为外植体，因为这些部位的细胞分裂能力强、分化程度低，全能性容易表达，容易诱导产生愈伤组织。 (2)Ⅰ过程愈伤组织形成是离体的植物细胞脱分化的结果，脱分化过程中细胞的结构和功能发生明显改变，成为未分化状态；Ⅱ、Ⅲ过程形成幼芽、根的过程存在细胞的分化，分化和脱分化都存在基因的选择性表达，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都存在基因的选择性表达。 (3)根据题意，表中数据为品种B的最佳激素配比，若要确定品种A的Ⅰ阶段最佳细胞分裂素浓度，以0.5 μmol/L为梯度，可参考m1为中间值，故实验中细胞分裂素最高浓度可设为m1＋1.0 μmol/L。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 37 (4)实验中用生长素处理插条的方法可选用浸泡法或沾蘸法，浸泡法时间长、所需浓度低，而沾蘸法处理时间短、所需浓度高；因此Ⅲ过程中，选用低浓度生长素时的处理方法为浸泡法，时间长；而选用高浓度生长素时的处理方法为沾蘸法，时间短，都能达到最佳生根效果。 (5)秋水仙素可抑制纺锤体形成，导致染色体加倍形成多倍体，愈伤组织分裂旺盛，故在Ⅰ阶段用秋水仙素处理，最易获得由单个细胞形成的多倍体。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 38 例5　(2023·海南，20)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut­Dip­Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。 回答下列问题。 (1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于________；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和____________，该过程还需要光照，其作用是____________________________________________。 脱分化 细胞分裂素 诱导叶绿素的形成，使幼苗能够进行光合作用 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 39 (2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的__________。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注____________。 (3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是__________________________________________________________________ ____________________________________。 遗传特性 转基因种子 农杆菌细胞内含Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T－DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 40 (4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是______________________________，图2中， 鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是______________________________，依据是__________________________________ ____________________________________________________________。 (5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是________________ ________________________________________(答出2点即可)。 检测毛状根段是否有绿色荧光 观察幼苗是否表现出白化特征 PDS缺失会导致植株白化，若导入幼苗的基因编辑载体成功发挥作用，则幼苗会表现出白化特征 不需要无菌操作、不需要进行植物组织培养、操作简便 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 41 解析：(4)用含有重组载体的农杆菌液处理植株B后长出的毛状根中若含有基因编辑载体(阳性毛状根)，则该基因编辑载体中的绿色荧光蛋白基因可以在毛状根中表达，故可通过观察其是否含有绿色荧光筛选阳性毛状根。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 42 例6　(2024·九省联考吉林)植物在高于胞内Na＋浓度的环境下，SOS3和SOS2激活位于质膜上的转运蛋白SOS1，SOS1通过SOS信号通路与胞质内Na＋结合并将其排出细胞外，维持其正常生命活动。回答下列问题： (1)植物利用SOS信号通路将Na＋排出细胞外，这种运输方式的特点是____________________________。 (2)通过基因工程在水稻中过量表达SOS1蛋白，以期增强水稻抗盐能力。 ①为获得编码SOS1蛋白的基因，可提取野生型水稻总RNA，通过________获得模板DNA，再经PCR获得SOS1基因片段。 ②测序表明，SOS1基因编码序列含有3444个核苷酸，其中A＋T含量占53%，模板链中C含量为26%，那么SOS1基因双链序列中G＋C的含量为________%。 需要能量、需要转运蛋白 逆转录 47 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 43 ③构建表达载体时，在下图所示载体插入SOS1基因。序列分析发现SOS1基因内部有XbaⅠ的识别序列，为高效快速的构建基因表达载体并使载体中SOS1基因和绿色荧光蛋白基因正确表达，应在SOS1基因两端分别添加________________两种限制酶的识别序列，将SOS1基因插入载体前，应选用________________两种限制酶对载体酶切。 SpeⅠ、EcoRⅠ XbaⅠ、EcoRⅠ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 44 (3)重组质粒转化水稻后，选取可发绿色荧光的植株，鉴定其抗盐能力是否增强，采取的操作是________________________________________________________ _________________________。 (4)若发现水稻中过量表达SOS1基因并不能明显提高其抗盐能力，从信号通路角度分析，可能的原因是__________________________________________________ ____________________________________________________。 将转基因水稻和普通水稻种植于高于胞内Na＋浓度的环境下，观察两种水稻的生长状况 过量表达SOS1基因使转运蛋白SOS1含量增多，但SOS3和SOS2含量没有增多，增多的SOS1不能被有效激活 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 45 解析：(1)由题干信息“在高于胞内Na＋浓度的环境下”“SOS1通过SOS信号通路与胞质内Na＋结合并将其排出细胞外”可知，植物利用SOS信号通路将Na＋排出细胞外是逆浓度梯度的运输，因此运输方式为主动运输，特点是需要转运蛋白，需要能量。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 46 (2)①为获得编码SOS1蛋白的基因，可提取野生型水稻总RNA，通过逆转录获得模板DNA，再经PCR获得SOS1基因片段。②SOS1基因编码序列中A＋T含量占53%，则G＋C含量为47%。③由图可知，荧光蛋白基因内部存在SpeⅠ和BamHⅠ两种限制酶酶切序列，因此对载体酶切时不能选择这两种酶，并且不能选择限制酶SmaⅠ，限制酶SmaⅠ酶切产生平末端，连接效率会比较低，故选择XbaⅠ和EcoRⅠ两种限制酶对载体酶切，由于SOS1基因内部有XbaⅠ的识别序列，故不能选择限制酶XbaⅠ对目的基因酶切，但需要目的基因有与载体相同的黏性末端，故可在SOS1基因两端分别添加SpeⅠ和EcoRⅠ两种限制酶的识别序列。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 47 例7　(2024·九省联考安徽)萝卜是百姓喜爱的一种蔬菜，筛选优良性状，开展种质创新，对落实国家“种业振兴行动”计划，丰富“菜篮子工程”有重大应用价值。 (1)采用常规杂交育种，可培育出不同根形的品种。萝卜的根形由A、a和R、r两对等位基因控制，且独立遗传。现将两种稳定遗传的圆形萝卜进行杂交，F1全为扁形；F1自交，F2有扁形、圆形和长形三种表型，比例为9∶6∶1。由题意可知，F2中，长形萝卜的基因型为________，扁形萝卜中杂合子比例为________。 (2)利用返回式航天器搭载萝卜种子可使细胞产生基因突变。假设突变发生在某基因的内部，若编码区缺失一个核苷酸，则会引起编码的肽链_____________________________改变；若突变是一个核苷酸的替换，但没有引起编码的蛋白质功能改变，其原因可能是_____________________________________________(答出2点即可)。 aarr 8/9 氨基酸种类、数目、排列顺序 密码子的简并性或者突变的位置位于非编码区 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 48 (3)萝卜硫素具有抗炎、抗癌等生理功能，由黑芥子酶(Myr)水解前体物质形成。研究人员提取总RNA、逆转录形成cDNA，然后设计Myr基因特异引物，采用PCR方法扩增目的基因，经凝胶电泳后，发现有多条扩增带(其中也包含目的基因片段)。在不改变引物、PCR扩增体系和模板量的情况下，可采用__________________________________的方法，特异扩增目的片段。研究人员对扩增出的DNA片段进行了序列测定，序列信息见图1，推测其最多可以编码________个氨基酸的多肽(终止密码子为UAA/UAG/UGA)。在多肽合成过程中，tRNA“搬运”氨基酸到核糖体上，氨基酸结合部位在tRNA的________端。 减少循环次数或者提高退火温度 89 3′ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 49 (4)研究人员希望采用Ti质粒上的T­DNA转移Myr基因，以便获得萝卜新品种。图2中A、B、C、D、E为5种限制酶及其酶切位点，选用________(填字母)进行酶切，以使插入T­DNA中的目的基因正确表达；将转入目的基因的体细胞培养形成____________，分化成植株，用于生产。 C和D 愈伤组织 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 50 解析：(1)萝卜的根形由A、a和R、r两对等位基因控制，且独立遗传。现将两种稳定遗传的圆形萝卜进行杂交，F1全为扁形，则扁形基因型为AaRr，F1自交，F2有扁形、圆形和长形三种表型，比例为9∶6∶1。由题意可知，F2中，长形萝卜的基因型为aarr，扁形萝卜(基因型为A_R_)中纯合子基因型为AARR，占1/9，则扁形萝卜中杂合子比例为8/9。 (2)若编码区缺失一个核苷酸，则会引起编码的肽链氨基酸种类、数目、排列顺序发生改变；突变是一个核苷酸的替换，但没有引起编码的蛋白质功能改变，其原因可能是密码子的简并性或者突变的位置位于非编码区。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 51 (3)提取总RNA、逆转录形成cDNA，然后设计Myr基因特异引物，采用PCR方法扩增目的基因，经凝胶电泳后，发现有多条扩增带(其中也包含目的基因片段)。在不改变引物、PCR扩增体系和模板量的情况下，可改变扩增条件，比如采用减少循环次数或者提高退火温度的方法，提高扩增目的片段的特异性。序列信息见图1，真核生物中起始密码子为AUG，其对应的模板链碱基序列为TAC。终止密码子是UAA、UAG、UGA，对应的模板链碱基的序列为ATT、ATC、ACT。终止密码子不编码氨基酸，根据其模板链序列可知，最多有(9＋246＋12＝267)个碱基，最多编码267÷3＝89个氨基酸。在多肽合成过程中，tRNA“搬运”氨基酸到核糖体上，氨基酸结合部位在tRNA的3′端。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 52 (4)目的基因应插入质粒的T­DNA上，且目的基因上存在限制酶A的酶切位点，因此采用Ti质粒上的T­DNA转移目的基因，应选用C和D限制酶进行酶切，将含有目的基因的重组质粒转入土壤农杆菌中，利用农杆菌将目的基因导入萝卜体细胞，培养形成愈伤组织，分化成植株。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 教材回归 保障学业水平质量 53 真题精析 领悟高考命题导向 03 1．(2024·黑吉辽，6)迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是(　　) A．迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体 B．诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸 C．悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团 D．茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 55 解析：迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体，生长旺盛，分裂能力较强，A正确；诱导愈伤组织时需加入NAA和细胞分裂素，B错误；悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团，方便细胞获得更多的营养物质和氧气，C正确；加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量，推测茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物(不是植物生长所必须的)的合成速率，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 56 2．(2024·湖北，11)植 物甲抗旱、抗病性强，植物 乙分蘖能力强、结实性好。 科研人员通过植物体细胞杂 交技术培育出兼有甲、乙优 良性状的植物丙，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异 B．过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合 C．过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素 D．可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 57 解析：酶解是为了去除植物细胞的细胞壁，过程①中酶处理的时间不同，说明两种亲本的细胞壁结构有差异，A正确；过程②为原生质体的融合，常用化学试剂如PEG诱导原生质体融合，灭活的仙台病毒可诱导动物细胞融合，不能用于植物，B错误；过程④脱分化和⑤再分化的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素，但在两个过程中比例不同，C正确；植物丙是植物甲和植物乙体细胞杂交形成的个体，应具备两者的遗传物质，因此可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 58 3．(2024·湖北，5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　) A．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B．胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C．普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 59 解析：选择遗传性状优良、生产能力强的健康波尔母山羊作为供体，进行超数排卵处理，A正确；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，胚胎移植前，可采集部分滋养层细胞进行遗传学检测，B正确；胚胎移植的受体需要满足的条件是与供体同种且生理状态相同，而山羊和绵羊是不同的物种，因此普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体，C正确；生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 60 4．(2023·山东，12)以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是(　　) A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 61 解析：①煮沸盐水是为了杀灭盐水中的微生物，去除水中的溶解氧，冷却主要是为了防止杀死菜料表面的乳酸菌，A错误；②的主要目的是创造无氧环境，B错误；③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入，给泡菜坛内创造无氧环境，C正确；④检测到的亚硝酸盐含量变化是先增后减，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 62 5．(2023·山东，15)平板接种常用在微生物培养中。下列说法正确的是(　　) A．不含氮源的平板不能用于微生物培养 B．平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒 C．接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃 D．利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物 解析：不含氮源的平板可以用于固氮微生物的培养，A错误；平板涂布时涂布器使用前必须进行灭菌，B错误；接种后未长出菌落的培养基需要灭菌后再丢弃，以防污染环境，C错误；能合成脲酶(能催化尿素分解产生NH3，NH3可作为某些细菌生长的氮源)的微生物可以以尿素为氮源，其他微生物因缺乏氮源而无法生长繁殖，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 63 6．(2023·北京，12)甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH，有关制备过程的叙述不正确的是(　　) A．需要使用动物细胞培养技术 B．需要制备用PTH免疫的小鼠 C．利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞 D．筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 64 解析：制备单克隆抗体时，需利用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞，筛选获得的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体，制备过程中，需要对杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞等动物细胞进行动物细胞培养，A正确；单克隆抗体制备过程中，给小鼠注射特定抗原(PTH)，使其发生免疫反应，从而获得能产生特定抗体的B淋巴细胞，B正确；单克隆抗体制备过程中，利用抗原—抗体结合的原理进行第二次筛选，可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞，C正确；筛选出的单个杂交瘤细胞具有特异性，通常只能分泌一种抗体，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 65 7．(2023·新课标卷，6)某同学拟用限制 酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具， 将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和 切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重 组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。 下列重组表达载体构建方案合理且效率 最高的是(　　) A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接 B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA连接酶连接 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 66 解析：用酶3切割质粒和目的基因产生的是平末端，而E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶，A错误；用酶1切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的是平末端，无法连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4 DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中，C正确；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4切割会破坏标记基因，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 67 8．(2024·全国甲卷，36，改编)某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。 (1)该同学利用PCR扩增目的基因。PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段，其中DNA双链打开成为单链的阶段是_____，引物与模板DNA链碱基之间的化学键是______。 (2)质粒载体上有限制酶a、b、c的酶切位点，限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时，与用酶a单酶切相比，用酶a和酶b双酶切的优点体现在______________________ __________________________________________(答出两点即可)；使用酶c单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是__________________。 变性 氢键 避免目的基因和质粒的反向连接、防止目的基因和质粒的自身环化 T4 DNA连接酶 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 68 (3)将重组质粒转入大肠杆菌前，通常先将受体细胞用Ca2＋处理，使细胞具有的特点是__________________________________________________；若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒，简要的实验思路和预期结果是____________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 利用DNA分子杂交技术，将大肠杆菌的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交。如果显示出杂交带，表明大肠杆菌中含有重组质粒(合理即可) 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 69 (4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列(与模板链互补)是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码从GGG开始，部分密码子见表。若第一个核苷酸G缺失，则突变后相应肽链的序列是__________________________。 氨基酸 密码子 赖氨酸 AAG 精氨酸 AGA 丝氨酸 AGC 脯氨酸 CCA CCC 亮氨酸 CUG 甘氨酸 GGC GGG 终止 UGA 甘氨酸－脯氨酸－丝氨酸 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 70 解析：(4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA，编码链与模板链互补，模板链与mRNA互补，因此mRNA上的序列为GGGCCCAAGCUGAGAUGA，若第一个核苷酸G缺失，则mRNA上的序列变为GGCCCAAGCUGAGAUGA，对应的密码子依次为GGC(甘氨酸)、CCA(脯氨酸)、AGC(丝氨酸)、UGA(终止密码子)，肽链序列是甘氨酸－脯氨酸－丝氨酸。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 71 9．(2024·安徽，15)植物细胞 悬浮培养技术在生产中已得到应用。 某兴趣小组尝试利用该技术培养胡 萝卜细胞并获取番茄红素，设计了 以下实验流程和培养装置(如图)，请同学们进行评议。下列评议不合理的是(　　) A．实验流程中应该用果胶酶等处理愈伤组织，制备悬浮细胞 B．装置中的充气管应置于液面上方，该管可同时作为排气管 C．装置充气口需要增设无菌滤器，用于防止杂菌污染培养液 D．细胞培养需要适宜的温度，装置需增设温度监测和控制设备 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 72 解析：植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，若要将愈伤组织分散成单个细胞来制备悬浮细胞，常采用纤维素酶和果胶酶处理，A合理；细胞培养装置中细胞悬浮在培养液中生长，为使细胞获得充足的O2并及时排出多余气体，装置中的充气管要置于溶液中，排气管要置于液面上方，B不合理；培养细胞时要营造无菌环境，可在充气口增设无菌滤器，以防止杂菌污染，C合理；细胞培养必须有适宜的温度，所以该装置需增设温度监测和控制设备，D合理。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 73 10．(2023·湖北，4)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、 四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所 示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切 后的质粒，构建基因表达载体(重组质粒)，并转化到 受体菌中。下列叙述错误的是(　　) A．若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同 B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因 C．若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否 D．若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 74 解析：若用HindⅢ酶切质粒和含有目的基因的 DNA片段，用DNA连接酶将两者连接成重组质粒， 目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形 式，因此，目的基因转录的产物可能不同，A正确； 若用PvuⅠ酶切，会破坏氨苄青霉素抗性基因，在含 Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒，也可能是普通质粒，因此，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；若用SphⅠ酶切，由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同，因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；若用SphⅠ酶切，会破坏四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因不受影响，因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落，不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 75 11．(2022·山东，15)如图所示，将由2种不同 的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联 后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列 说法错误的是(　　) A．双抗可同时与2种抗原结合 B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞 C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原 D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 76 解析：若用HindⅢ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段，用DNA连接酶将两者连接成重组质粒，目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式，因此，目的基因转录的产物可能不同，A正确；若用PvuⅠ酶切，会破坏氨苄青霉素抗性基因，在含Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒，也可能是普通质粒，因此，在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；若用SphⅠ酶切，由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同，因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；若用SphⅠ酶切，会破坏四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因不受影响，因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落，不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落，D错误。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 77 12．(多选)(2024·河北，18)中国传统白酒多以泥窖为发酵基础，素有“千年老窖万年糟”“以窖养糟，以糟养泥”之说。多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物。下列叙述正确的是(　　) A．传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的 B．窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌 C．从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行 D．从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 78 解析：酵母菌是兼性厌氧微生物，在无氧条件下能进行酒精发酵，可用于酿酒、制作馒头和面包等，传统白酒的酿造是在以酿酒酵母为主的多种微生物共同作用下完成的，A正确；发酵池是泥质老窖，多年反复利用的老窖池内壁窖泥中含有大量与酿酒相关的微生物，窖池内各种微生物形成了相对稳定的体系，使酿造过程不易污染杂菌，B正确；从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在有氧环境中进行，因为酵母菌在有氧条件下可大量繁殖，C错误；谷物中含有大量淀粉，用谷物原料发酵形成酒糟的过程中，有淀粉分解形成糖浆的过程，因此，从谷物原料发酵形成的酒糟中，可分离出产淀粉酶的微生物，D正确。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 79 13．(2023·湖南，21)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题： (1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和_______________。 (2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H，其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对_________________________________的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在_______________ μg·mL－1浓度区间进一步实验。 淀粉、无机盐 金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌 1.73～3.45 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 80 注：“＋”表示长菌，“－”表示未长菌。 测试菌 抗菌肽浓度(μg·mL－1) 55.20 27.60 13.80 6.90 3.45 1.73 0.86 金黄色葡萄球菌 － － － － － ＋ ＋ 枯草芽孢杆菌 － － － － － ＋ ＋ 禾谷镰孢菌 － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 假丝酵母 － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 81 (3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编 码基因M构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功 构建因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程 中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再 产生淀粉酶M。分析可能的原因是_________________ _______________________________(答出两点即可)。 (4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器 官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及__________________________________(答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术？________(填“是”或“否”)。 淀粉酶M基因发生突变或含有M基因的表达载体丢失 适宜的气体和无菌、无毒的环境 否 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 82 (5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌，严重危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是___________。 ①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体 ②MRSA感染的肺类装配体 ③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽 ④生理盐水 ⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物) ⑥万古霉素(抗MRSA的药物) ②③④⑥ 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 83 解析：(1)培养基的成分一般包含水、碳源、 氮源和无机盐等营养成分，筛选分解淀粉的固氮 细菌所需要的选择培养基中，除含水、无机盐外， 还应含有淀粉，而不能含有有机氮。 (2)从表中数据可以看出，抗菌肽浓度为3.45 ～55.20 μg·mL－1时，金黄色葡萄球菌和枯草芽孢 杆菌均无法存活，禾谷镰孢菌和假丝酵母在抗菌肽 浓度为55.20 μg·mL－1时无法存活，而在抗菌肽浓度低于27.6 μg·mL－1(含)时可存活，故抗菌肽对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌抑制效果较好。抗菌肽浓度为1.73 μg·mL－1时，金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均能存活，而在3.45 μg·mL－1时均不能存活，所以若要确定抗菌肽有抑菌效果的最低浓度，应在1.73～3.45 μg·mL－1浓度区间进一步实验。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 84 (3)淀粉酶M基因发生突变或含有M基因的表达载体丢失时，菌株不能再产生淀粉酶M。 (4)动物细胞培养除需要满足适宜的营养、温度、渗透压和pH条件外，还需要适宜的气体环境(95%空气和5%CO2)以满足代谢需求和维持培养液pH，以及无菌、无毒的环境防止其他微生物的污染和细胞代谢物的危害。肺类装配体形成过程涉及两种或多种细胞的共培养，但并未运用动物细胞融合技术。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 85 (5)若要探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力，需至少取三组MRSA感染的肺类装配体进行培养，第一组加入解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽，第二组加入万古霉素(作为有抗菌效果的对照)，第三组加入等量生理盐水(作为无抗菌效果的对照)，观察并比较三组肺类装配体的生长情况，若第一组肺类装配体生长情况明显好于第三组，且与第二组类似或好于第二组，说明该抗菌肽对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 86 14．(2022·湖南，22)水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题： (1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是____________________，物质b是________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是____________________。 氨基酸序列多肽链 mRNA 密码子的简并性 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 87 (2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有__________________________、________________________________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是________________。 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水 解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性， 结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝 血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含 量”)有关，导致其活性不同的原因是__________ __________________________________________ ___________________________________。 从基因文库中获取目的基因 通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成 DNA双链复制 种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 88 (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路： _____________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物(酶甲处理或酶乙处理)和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 89 解析：(1)蛋白质工程流程图中物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 90 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 91 15．(2023·广东，20，改编)种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n＝10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。 回答下列问题： (1)拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与___________植株的种子大小相近。 (2)用PCR反应扩增DA1基因，用限制性内切核酸酶对PCR产物和___________进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备________________________。 野生型 Ti质粒 启动子和终止子 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 92 (3)转化后，T­DNA(其内部基因 在减数分裂时不发生交换)可在基因组 单一位点插入也可以同时插入多个位 点。在插入片段均遵循基因分离及自 由组合定律的前提下，选出单一位点 插入的植株，并进一步获得目的基因 稳定遗传的植株(右图)，用于后续验证突变基因与表型的关系。 ①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了____________________________________。 ②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约________%的培养基中幼苗继续培养。 DA1基因(和卡那霉素抗性基因) 75 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 93 ③将②中选出的T2代阳性植株________(填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂交”)所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性内切核酸酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下图，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。 自交 100 答案：如图所示 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 94 解析：(1)据题干信息可知，突变体是由野生型DA1基因发生隐性突变形成的，采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由隐性突变造成，由于转入的基因为显性基因，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。 (2)构建基因表达载体时，需要用限制性内切核酸酶对经过PCR扩增的DA1基因和作为运载体的Ti质粒进行切割。为确保插入的DA1基因可以正常表达，DA1基因(目的基因)的上下游需具备启动子和终止子。 (3)①卡那霉素抗性基因为标记基因，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。用农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在含有卡那霉素的培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了DA1基因(和卡那霉素抗性基因)。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 95 ②假设DA1基因用A表示，结合题中信息知，T1代中能在含有卡那霉素的培养基上生长的植株的基因型为Aa或AA或多位点插入，T1代阳性植株自交所得T2代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，由于该实验是要选出单一位点插入的植株，再进一步获得目的基因稳定遗传的植株，T1代中基因型为Aa的植株是单一位点插入的植株，当T1代阳性植株基因型为Aa时，该植株上所结种子有75%能够萌发并长成幼苗，因此，应选择阳性率约为75%的培养基中幼苗继续培养。③T2代阳性植株的基因型为1/3AA、2/3Aa，将②中选出的T2代阳性植株自交，所得的T3代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，基因型为AA的植株自交，其后代不会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上，所有种子都能够萌发并生长，而基因型为Aa的植株自交，其后代会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上部分种子不能萌发，因此阳性率达到100%的培养基中的幼苗为纯合子(AA)，即目标转基因植株。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 96 分析题图可知，野生型相关基因中不含限制性内切核酸酶X的识别序列，不能被该酶切割，已知DA1基因的长度为150 bp，因此，野生型相关基因被限制性内切核酸酶X切割并电泳后得到的条带为150 bp。突变型相关基因中含有限制性内切核酸酶X的识别序列，用该酶切割后，突变基因被切割成100 bp、50 bp两种DNA片段，经电泳后得到的条带为100 bp和50 bp。突变型和野生型相关基因经限制性内切核酸酶X切割并电泳后得到的结果如图所示。 学习目标 自主检测 　 XUE XI MU BIAO　ZI ZHU JIAN CE 真题精析 领悟高考命题导向 97 教学侧重 实现核心素养培优 04 微生物的选择性培养 例1　柴油是重要的燃料油之一，泄露或不当排放会造成环境污染。研究者从被柴油污染的土壤中获取了3种柴油降解菌进行研究，结果见下表。下列叙述不正确的是(　　) 注：“－”表示菌株不能生长。 概念3.1　获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础 降解率(%) 柴油浓度(%) 1 2 4 5 菌株 Y1 90.9 60.8 53.5 41.0 Y2 92.8 － － － Y3 70.1 42.5 － － 教学侧重 实现核心素养培优 99 A．为获得降解菌，应用以柴油为唯一碳源的培养基 B．所用培养基和土壤样液均需进行严格灭菌 C．可采用稀释涂布平板法获得降解菌的单菌落 D．Y1对高浓度柴油的耐受性更强 解析：实验目的是从被柴油污染的土壤中筛选出能降解柴油的微生物，故不能对土壤样液进行灭菌，B错误；选择培养基需仅以柴油为唯一碳源，只有柴油降解菌可以存活，非柴油降解菌不可以存活，A正确；稀释涂布平板法可以获取单菌落，C正确；由表中数据可知，在高浓度的柴油条件下，Y1可以生长且Y1还有部分降解柴油的能力，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 100 测定微生物数量的方法 例2　(2021·浙江6月选考改编)下列关于原生质体和细胞计数的叙述，错误的是(　　) A．测定植物原生质体的密度时，可用血细胞计数板 B．红墨水不能进入活细胞，可用于检测细胞的存活状态并计数 C．涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落，都可用于细菌计数 D．酵母菌在液体培养基中培养一段时间后，可用抽样检测法测定其密度 解析：测定植物原生质体的密度时，可用血细胞计数板，A正确；红墨水不能进入活细胞，其可用于检测细胞的存活状态并计数，若细胞被红墨水染色，则说明细胞死亡，B正确；划线分离法只能用于细菌分离，不能用于细菌计数，C错误。 教学侧重 实现核心素养培优 101 例3　(多选)(2024·河北唐山高三模拟)为对某样品中 噬菌体计数，工作人员将0.1 mL稀释106倍的噬菌体样品与 敏感细菌混合后平铺在平板上培养一段时间，长满细菌的 平板因部分细菌被噬菌体裂解而形成圆形透明斑，即噬菌 斑(1个噬菌斑为1个pfu)，噬菌体效价可用每毫升样品中含 有的pfu数表示。下列叙述正确的是(　　) A．透明的平板培养一段时间后变为不透明状态，是由细菌大量繁殖造成的 B．噬菌体样品应有足够的稀释度，以保证初期一个细菌最多被一个噬菌体吸附 C．若平均每个平板的噬菌斑数量为150，则该样品的噬菌体效价为1.5×109 pfu/mL D．若有少数活噬菌体未能侵染细菌，噬菌斑计数结果比样品中实际活噬菌体数偏低 教学侧重 实现核心素养培优 102 解析：细菌繁殖导致透明的平板培养一段时间后变为不透明状态，A正确；噬菌体样品应有足够的稀释度，以保证初期一个细菌最多被一个噬菌体吸附，如果稀释度不够，会出现两个或多个噬菌体吸附同一个细菌的情况，B正确；若平均每个平板的噬菌斑数量为150，则该样品的噬菌体效价为150÷0.1×106＝1.5×109 pfu/mL，C正确；若有少数活噬菌体未能侵染细菌，会导致形成噬菌斑数量减少，从而导致噬菌斑计数结果比样品中实际活噬菌体数偏低，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 103 例4　(2020·全国卷Ⅰ)某种物质S(一种含有C、H、N的有机物)难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。 回答下列问题： (1)实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用___________________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是________。甲、乙培养基均属于________培养基。 高压蒸汽灭菌 琼脂 选择 教学侧重 实现核心素养培优 104 (2)实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL，若要在每个平板上涂布100 μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________倍。 (3)在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是_______________________________________(答出1点即可)。 (4)若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤______________________________________________________________。 (5)上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即____________________________。 104 S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长 取淤泥加入无菌水，涂布(或稀释涂布)到乙培养基上，培养后计数 水、碳源、氮源和无机盐 教学侧重 实现核心素养培优 105 解析：(1)常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶，乙为固体培养基，故需要加入Y琼脂；甲和乙培养基可以用于筛选能降解S的菌株，故均属于选择培养基。 (2)若要在每个平板上涂布100 μL稀释液后的菌液，且每个平板上长出的菌落数不超过200个，则摇瓶M中的菌液稀释的倍数至少为2×107÷1000×100÷200＝1×104倍。 教学侧重 实现核心素养培优 106 果酒、果醋、泡菜、腐乳制作的原理和过程 例1　下列关于传统发酵技术的叙述正确的是(　　) A．乳酸菌无氧呼吸不产生气体，故制作泡菜时无需放气 B．酵母菌无氧呼吸产生酒精，故制作果酒过程中应始终密闭 C．醋酸菌无线粒体，不能进行有氧呼吸，故制作果醋时应密闭 D．制作腐乳时在豆腐上接种了毛霉，故豆腐上不含其他微生物 概念3.2　发酵工程为人类提供多样的生物产品 教学侧重 实现核心素养培优 107 教学侧重 实现核心素养培优 108 发酵工程中调控发酵条件的方法 例2　某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主 发酵过程的研究，下列叙述错误的是(　　) A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理 B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大 C．正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压 D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵 教学侧重 实现核心素养培优 109 解析：生产果酒是利用酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程，酒精发酵时一般将温度控制在18～30 ℃，夏季温度高，且发酵过程有热量产生，故夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；在发酵产酒精过程中需保持无氧状态，B错误；酵母菌的呼吸过程会产生CO2，故正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压，C正确。 教学侧重 实现核心素养培优 110 例3　(多选)(2022·山东，20，改编)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是(　　) A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶 B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌 C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵 D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期 教学侧重 实现核心素养培优 111 解析：赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α－淀粉酶相关基因的表达，促进α－淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α－淀粉酶，A正确；焙烤的目的是杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮(产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌)、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确。 教学侧重 实现核心素养培优 112 例4　(2024·河南许、济、洛、平高三质检)我国早在公元前22世纪就采用发酵法酿酒，制酱、制醋、制腐乳、制泡菜等也具有悠久的历史。回答下列问题： (1)传统啤酒酿造的发酵过程是在敞开式发酵池中进行的，麦芽汁中接种酵母菌后通入大量无菌空气，之后会产生大量气体翻腾逸出，形成厚厚的气泡层。其中，气泡层起____________的作用，有利于酒精的生成。 (2)制作泡菜时煮沸的盐水须冷却后再倒入装好干净蔬菜的坛中，以免高温______________________。发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出，这是因为________________________________。发酵过程中，除乳酸菌外，其他微生物在密封发酵2天后均大幅度减少，主要原因是________________________________________。 隔绝空气 杀死蔬菜表面的乳酸菌 酵母菌等微生物的呼吸作用产生CO2 只有乳酸菌能耐受酸性且缺氧的发酵液环境 教学侧重 实现核心素养培优 113 (3)乳酸菌常用于制作酸奶等发酵食品。制作酸奶时，若牛奶中含有抗生素，会影响酸奶的制作效果，原因是___________________________。 (4)研究人员为探究发酵温度对红树莓果酒发酵的影响做了相关实验，得到下图结果： ①据图可知，发酵的最适温度是24 ℃，理由是该温度时______________。 ②发酵进行一段时间后残糖量不再降低，推测原因可能是______________ _______________。 抗生素能抑制乳酸菌的生长 酒精度最高 酒精度过高导致酵母菌死亡 教学侧重 实现核心素养培优 114 解析：(1)酵母菌酒精发酵需要无氧环境，气泡层起隔绝空气的作用。 (2)制作泡菜时煮沸的盐水须冷却后再倒入装好干净蔬菜的坛中，防止高温杀死蔬菜表面的乳酸菌。发酵初期发酵坛的水槽内会间歇性有气泡冒出，这是因为酵母菌等微生物的呼吸作用产生CO2。发酵过程中，氧气含量逐渐减少，由于只有乳酸菌能耐受酸性且缺氧的发酵液环境，因此除乳酸菌外，其他微生物在密封发酵2天后均大幅度减少。 教学侧重 实现核心素养培优 115 (3)由于抗生素能抑制乳酸菌的生长，因此制作酸奶时，若牛奶中含有抗生素，会影响酸奶的制作效果。 (4)①据曲线图分析可知，在发酵温度为24 ℃时，发酵液酒精度最高，因此该温度是发酵的最适温度。②由于发酵过程中酒精度过高会杀死酵母菌，使发酵不再进行，所以残糖量不再降低，酒精度逐渐下降。 教学侧重 实现核心素养培优 116 植物组织培养和植物体细胞杂交 例1　(2024·北京西城一模)研究不同激素对猕猴桃组织培养过程的影响，实验结果如下，下列相关说法错误的是(　　) 注：“＋”越多，生长状况越好。 概念4.1　植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术 组别 处理(浓度/ppm) 愈伤组织诱导率(%) 愈伤组织生长状况 1 － 29.6 ＋＋ 2 细胞分裂素0.5 26.7 ＋＋ 3 玉米素1 87.5 ＋＋ 4 2，4­D 0.5 85.2 ＋＋＋ 5 2，4­D 0.5，细胞分裂素0.5 95.0 ＋＋＋ 教学侧重 实现核心素养培优 117 A．愈伤组织是已分化植物细胞发生脱分化的结果 B．第1组能诱导愈伤组织形成是内源激素的作用 C．诱导猕猴桃组织脱分化应选择第5组处理方案 D．玉米素浓度超过1 ppm会抑制愈伤组织再分化 教学侧重 实现核心素养培优 118 例2　(多选)白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图，下列说法正确的是(　　) A．诱导植物原生质体融合的常用方法有PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法 B．融合完成的标志是细胞核融合，进一步形成愈伤组织 C．若对白菜和甘蓝采用植物体杂交成功的话，得到的后代应含19条染色体 D．植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种 教学侧重 实现核心素养培优 119 解析：诱导植物原生质体融合的常用方法有PEG融合法和电融合法等，没有灭活病毒诱导法，A错误；融合完成的标志是再生出细胞壁，B错误；若对白菜和甘蓝采用植物体杂交成功的话，得到的后代应含20÷2＋18÷2＝19条染色体，C正确。 教学侧重 实现核心素养培优 120 诱导细胞融合的方法 例3　三白草和鱼腥草是中医方剂中常见的药用植物。研究人员欲利用植物体细胞杂交技术培育获得能同时产生两种植物有效成分的杂种细胞，并使药用有效成分实现工厂化生产，具体操作如图。回答下列问题： 教学侧重 实现核心素养培优 121 (1)通常也可用植物组织培养技术分别获取两种药用植物的有效成分。实验前，需要用______________________________________________________对两种植物的外植体进行两次消毒处理，每次消毒处理结束后，还需要进行的操作是______________________，之后才能用于脱分化形成愈伤组织。 体积分数为70%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠溶液 用无菌水冲洗2～3次 教学侧重 实现核心素养培优 122 (2)过程①制备原生质体时，分别向三白草和鱼腥草细胞酶解液中加入红色和绿色荧光色素(荧光色素不影响原生质体的融合和再生)，之后将具有活性的两种原生质体混合，加入__________________(填化学试剂名称)诱导原生质体融合。两两融合的原生质体共有________种，其中能在荧光显微镜下发出____________荧光的即为所需杂种原生质体。 (3)过程③中________(填“需要”或“不需要”)光照，用到的培养基需采用________________法灭菌。愈伤组织还需要经过________过程才能形成杂种植株。 聚乙二醇(或PEG) 3 红色和绿色 不需要 高压蒸汽灭菌 再分化 教学侧重 实现核心素养培优 123 解析：(2)加入聚乙二醇(或PEG)可诱导原生质体融合，两两融合的原生质体共有绿－绿、绿－红、红－红3种，其中能在荧光显微镜下发出红色和绿色荧光的即为所需杂种原生质体。 教学侧重 实现核心素养培优 124 例4　芦笋是雌雄异株植物，雄株性染色体为XY，雌株为XX；其幼茎可食用，雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是(　　) A．形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导 B．幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程 C．雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX D．与雄株甲不同，雄株丁培育过程中发生了基因重组 教学侧重 实现核心素养培优 125 解析：植物组织培养过程中，可利用植物生长调节剂调节愈伤组织的形成与分化，A正确；由花粉形成单倍体幼苗乙、丙的过程包括脱分化、再分化两个阶段，B正确；雄株丁的亲本乙、丙由雄株的花粉经单倍体育种培育而来，只有植物乙、丙的性染色体组成为XX、YY时，雄株丁的性染色体组成才为XY，C错误；雄株丁的培育过程中经历了减数分裂产生花粉的过程，该过程中发生了基因重组，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 126 例5　人参和西洋参(五加科人参属)体内含有一种叫作人参皂苷的化学物质，其具有抗肿瘤等作用。科研人员选用人参和西洋参进行有性杂交，获得了杂种胚细胞、人参种子胚及西洋参种子胚的愈伤组织并对它们进行悬浮细胞培养，建立其单细胞株系并对三者的部分特性进行比较研究，图1表示上述实验的主要操作流程： (1)人参和西洋参含有人参皂苷可作为药用植物且具有研究价值，这体现了生物多样性的________价值。 直接 教学侧重 实现核心素养培优 127 (2)科研人员在研究过程中发现人参和西洋参存在花期不遇、F1结实率低和难获得F2代的现象，说明二者之间存在________隔离，这体现了植物体细胞杂交技术的优势的是_______________________________________________。 (3)过程①称为________。过程④优化悬浮细胞培养体系，最重要的条件是蔗糖浓度的筛选，蔗糖浓度过低和过高均不利于悬浮细胞的培养，原因是______________________________________________________________________________________。 生殖 克服远缘杂交不亲和的障碍，实现远缘杂交育种 脱分化 蔗糖浓度过低不能给细胞提供足够的碳源和能源，过高会造成渗透压过高使细胞失水死亡 教学侧重 实现核心素养培优 128 (4)科研人员研究了三种愈伤组织中的人参皂苷Re、Rg3、Rb1和M－Rb1含量，其中Re具有治疗心肌缺血的功能，Rg3具有抗癌作用。实验结果如图2所示。根据实验结果可知杂种胚中的大多数种类的皂苷的含量均比其他两种______(填“高”或“低”)。若要获得具有抗癌作用的药物应优先选择____________的愈伤组织。 高 人参(种子胚) 教学侧重 实现核心素养培优 129 (5)为了进一步探究Rg3和常见的化疗药物5－FU对肿瘤的抑制效果，科研人员进行了相关的实验： Ⅰ.体外实验： ①用加入胎牛血清的培养液培养胃癌细胞，培养条件为5%CO2、37 ℃。将准备好的胃癌细胞悬浊液等分为A、B、C、D四组。在A组的悬浊液中加入适量的Rg3，B组加入等量的生理盐水，C组加入等量的5－FU，D组中加入_____________________，培养相同时间后检测各组胃癌细胞的存活率。 ②在进行体内实验前，应设计体外实验用于评估Rg3对小鼠胃部细胞的毒副作用，则该实验实验组处理为______________________________________________。 等量的Rg3＋5－FU 用含有Rg3的培养液培养鼠胃部细胞观察变化情况 教学侧重 实现核心素养培优 130 Ⅱ.体内实验： ①将培养好的胃癌细胞悬浊液按照每只裸鼠 0.1 mL的剂量进行皮下接种(共40只)。接种后2周可 观察各裸鼠背部长出肿块，证明实验接种成功。测 量并记录____________。 ②将经上述处理的裸鼠随机分为四组：生理盐 水对照组、5－FU组、Rg3组和5－FU＋Rg3组(联合 给药组)。各组均采用腹腔注射给药，给药后每2日测量1次肿瘤体积。 ③根据图3的实验结果，该实验可以为医学上攻克胃癌难题提供新的思路：______________________________________________________________________。 肿瘤体积 5－FU和Rg3均能抑制肿瘤生长，5－FU和Rg3联合给药效果更好，可同时用药 教学侧重 实现核心素养培优 131 例6　(2024·海南海口一模)花椰菜(2n＝18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑，紫罗兰(2n＝14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种。请回答下列问题： (1)科研人员分别取紫罗兰叶肉细胞和黑暗处发芽的花椰菜胚轴细胞，过程①经______________酶处理后，得到两种原生质体。过程②用________________试剂诱导两种原生质体融合，显微镜下选择特征为____________________的细胞，通过______________技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。 纤维素酶和果胶 PEG(或聚乙二醇) 含有叶绿体且形态较大 植物组织培养 教学侧重 实现核心素养培优 132 (2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白，结果如图2所示。据图2判断，___________号为杂种植株。 (3)科研人员将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上，一段时间后，测定___________________________的百分比，以筛选抗病性强的杂种植株。 4号和5 病斑叶面积占叶总面积 教学侧重 实现核心素养培优 133 动物细胞工程 例1　(2024·山东省临沂市高三摸底考)某研究小组为测定药物对体外培养细胞毒性的大小，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法正确的是(　　) A．制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶代替胰蛋白酶处理肝组织 B．CO2培养箱中CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸 C．本实验应设置对照实验，以检测药物对甲、乙的毒性大小 D．为防止细胞培养过程中细菌的污染，需适量添加干扰素 概念4.2　动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术 教学侧重 实现核心素养培优 134 解析：在利用肝组织块制备肝细胞悬液时，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于细胞生存，A错误；细胞培养应在含CO2恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH，B错误；本实验应设置对照实验，用不添加药物的培养液、添加甲药物、添加乙药物的培养液分别培养细胞，根据死亡细胞占培养细胞的比例，以检测药物对甲、乙的毒性大小，C正确；为防止动物细胞培养过程中杂菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素，D错误。 教学侧重 实现核心素养培优 135 例2　如图是体细胞核移植的流程图，下列说法不正确的是(　　) A．操作过程中需要将卵母细胞培养到MⅡ期， 用显微操作仪将卵母细胞去核 B．利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗 传改良进程，促进优良畜种繁育 C．重新组合的细胞需用物理或化学方法激活， 目的是使其完成细胞分裂和发育进程 D．受体母牛需要用促性腺激素进行同期发情处理 解析：体细胞核移植技术在畜牧生产方面可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜种繁育，B正确；可用促性腺激素进行超数排卵，不能进行同期发情处理，D错误。 教学侧重 实现核心素养培优 136 HAT法筛选杂交瘤细胞 例3　杂交瘤细胞制备示意图如下。骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT－)，在HAT筛选培养液中不能正常合成DNA，无法生长。据图回答下列问题： (1)细胞融合的原理是_________________，诱导动物细胞融合特有的方法是__________________。 细胞膜的流动性 灭活的病毒诱导法 教学侧重 实现核心素养培优 137 (2)选择B淋巴细胞是因为其________________________________________，且使杂交瘤细胞能在HAT培养液中生存。杂交瘤细胞制备利用了骨髓瘤细胞______________________________________________的特点。杂交瘤细胞具备两种细胞的优势。 (3)利用杂交瘤细胞生产________抗体，还需要进一步的多次筛选，原因是__________________________________________________________________________________________________________________。 (4)将最终获得的杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，或注射到________内增殖，一段时间后从相应的材料中获取抗体。 能产生特异性(单一)抗体(但不能无限增殖) (在体外培养条件下)能无限增殖(但不能产生抗体) 单克隆 每一种B淋巴细胞只能产生一种抗体，B淋巴细胞的种类多，杂交瘤细胞种类多，需要筛选能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 小鼠腹腔 教学侧重 实现核心素养培优 138 例4　(2024·广东二模)传统单克隆抗体为由2条轻链和2条重链组成的Y形结构，科学家从骆驼体内得到一种缺失轻链和部分重链结构的抗体，并从中分离出能与抗原特异性结合的结构(纳米抗体)，图甲、乙表示特异性纳米抗体的制备过程。 教学侧重 实现核心素养培优 139 (1)构成抗体基本单位的结构通式是_____________，传统单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的，该细胞由B淋巴细胞和________细胞融合而来。 (2)骆驼经多次抗原免疫后，能从特定细胞中提 取mRNA，该类细胞可由_______________________ 增殖分化而来。 (3)从图甲抗体的结构特点分析，与传统的单克隆 抗体相比，纳米抗体具有___________的突出优势，纳 米抗体除了用于治疗自身疾病之外，还有广阔的应用 前景，请举出两个方面的例子：_________________ _______________________________________________________________________。 骨髓瘤 B淋巴细胞和记忆B细胞 穿透力强 设计纳米抗体— 药物偶联物，特异性杀死细胞；利用同位素或荧光标记的纳米抗体定位诊断疾病 教学侧重 实现核心素养培优 140 教学侧重 实现核心素养培优 141 例5　(2024·湖南长沙模拟)荷斯坦奶牛的产奶量很高，某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛，欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖，其操作流程设计如下图，请回答下列问题： (1)胚胎工程的理论基础是_______________________________________。 哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律 教学侧重 实现核心素养培优 142 (2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，通过途径1繁育小牛时，可以对供体进行___________处理，但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限，因而可通过途径2，对早期胚胎进行___________以提高胚胎的利用率，相对于途径1、2，途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是__________________________________ _____________________________________________________________。 超数排卵 胚胎分割 途径3中供体1可提供大量的体细胞，而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供，来源广泛 教学侧重 实现核心素养培优 143 (3)为了繁育更多的母牛，除了途径3外，途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。 表　LAMP法胚胎性别鉴定结果判定 注：“＋”表示有扩增产物，“－”表示无扩增产物。 类别 反应液Ⅰ管 反应液Ⅱ管 结果判定 样品1 ＋ ＋ 雄性 样品2 － ＋ 雌性 样品3 ＋ － 需重做 样品4 － － 需重做 教学侧重 实现核心素养培优 144 根据LAMP法性别鉴定的原理，在反应液Ⅰ管中加入的是__________________ _____________的引物，反应液Ⅱ管中加入的是_____________________________的引物，样品3、4需要重做的原因是__________________________________________ ________________________________________________________________。 特异性识别雄性特异核酸序列 特异性识别雌雄共同核酸序列 反应液管Ⅱ中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，理论上无论雌雄，反应液Ⅱ管都能扩增出产物 教学侧重 实现核心素养培优 145 解析：(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术，因此胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。 教学侧重 实现核心素养培优 146 (3)LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞 中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别 雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，即 反应液管中加入的是雄性特异核酸序列的引物或者 是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，样品1 判定结果是雄性，样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物；样品2判定结果是雌性，样品2的反应液Ⅱ管有扩增产物，Ⅰ管没有，因此判断反应液Ⅰ管中加入的是特异性识别雄性特异核酸序列的引物，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论雌雄，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，肯定会有扩增产物存在，但表格样品3、4中没有扩增产物，因此样品3、4需要重做。 教学侧重 实现核心素养培优 147 基因工程的基本操作程序 例1　（多选）(2024·北京海淀高三期末)研究人员将PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。下列叙述正确的是(　　) 概念5.1　基因工程是一种重组DNA技术 注：箭头所指为启动子S内部存在的酶切位点。 教学侧重 实现核心素养培优 148 A．PCR扩增启动子S时，图中引物Ⅰ、Ⅱ分别加入BamHⅠ、XhoⅠ识别序列 B．用Ca2＋处理大肠杆菌以便于转入构建好的表达载体 C．使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株 D．可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物 教学侧重 实现核心素养培优 149 解析：根据启动子的方向，以及终止子的位置，PCR扩增启动子S时，图中引物Ⅰ、Ⅱ分别加入XhoⅠ、BamHⅠ识别序列，A错误；用Ca2＋处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，便于转入构建好的表达载体，B正确；氨苄青霉素抗性基因为标记基因，可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株，C正确；PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S(箭头表示转录方向)插入图中载体P区，若水中有毒物，绿色荧光蛋白能表达，可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 150 (1)PCR 例2　(2024·山东济南高三期末)将两对PCR引物作特殊的设计，外侧两个引物大小为25 bp，复性温度较高(68 ℃)；内侧两个引物大小为17 bp，复性温度较低(46 ℃)。通过控制复性温度(68 ℃)使外侧引物先行扩增，经过20～30次循环后(第一轮PCR结束)，再降低复性温度(46 ℃)使内侧引物以第一轮PCR产物为模板进行再次扩增，整个过程被称为巢式PCR，该技术更适用于DNA含量低的待扩增的样品。两轮PCR反应均在一个PCR管中进行。下列说法错误的是(　　) 教学侧重 实现核心素养培优 151 A．与常规PCR技术相比，两套引物的使用提高了扩增的特异性和敏感性 B．第二轮PCR反应能否进行，是对第一轮PCR反应正确性的鉴定 C．复性温度与引物长度呈正相关 D．在一个PCR管中进行两轮PCR反应均使用了相同的模板 解析：巢式PCR中，如果第一次扩增产生了错误片段，则第二次能在错误片段上进行引物配对并扩增的概率极低，提高了扩增的特异性和敏感性，A正确；第二轮PCR使内侧引物以第一轮PCR产物为模板进行再次扩增，第二轮PCR反应能否进行，是对第一轮PCR反应正确性的鉴定，B正确；外侧两个引物大小为25 bp，复性温度较高(68 ℃)，内侧两个引物大小为17 bp，复性温度较低(46 ℃)，复性温度与引物长度呈正相关，C正确；第一轮PCR使用一开始投放的模板DNA，第二轮以第一轮PCR产物为模板进行再次扩增，D错误。 教学侧重 实现核心素养培优 152 (2)构建表达载体 例3　(2024·山西第二次学业质量评价) THP9基因是野生玉米中控制高蛋白含量的优良基因，研究者利用基因工程技术将THP9基因转到玉米细胞内，从而获得转基因高蛋白玉米新品种。已知图中THP9基因转录的方向为从左往右。下列相关叙述错误的是(　　) 教学侧重 实现核心素养培优 153 A．THP9基因有2个游离的磷酸基团，而且游离的磷酸基团在5′端 B．构建基因表达载体时，用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒，用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因 C．利用PCR技术获取THP9基因时应选择引物1和引物4 D．为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功，需要在个体水平上检测其蛋白质含量 教学侧重 实现核心素养培优 154 解析：THP9基因有2个游离的磷酸基团，而且游离的磷酸基团在每一条链的5′端，A正确；构建基因表达载体时，用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒时，形成的黏性末端分别是AATT­3′和AGCT­3′，用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因时，形成的黏性末端分别是AATT­3′和AGCT­3′，形成的黏性末端对应相同，可以成功将目的基因插入质粒，同时避免目的基因自身环化和随意连接，B正确；利用PCR技术扩增基因时，引物从5′端朝着3′端延伸，故应与模板链3′端配对，故应选择引物2和引物3，C错误；为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功，需要在个体水平上检测玉米蛋白质含量，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 155 例4　(2024·山东济南高三期末)植物基因启动子分为组成型启动子、组织特异型启动子和诱导型启动子。科研人员克隆得到了大豆中受低温(4 ℃)诱导的GmERF9基因的启动子序列GmERF9P，为了验证GmERF9P是否具有在低温诱导下的启动活性，把GmERF9P与组成型启动子CaMV35S分别和GUS基因融合得到植物表达载体并转化烟草，检测转基因烟草中GUS基因在正常条件和低温条件(4 ℃)下的表达量，结果如图所示，已知烟草中不含有GUS基因，GUS基因在转入该基因的烟草中易于表达和检测，常用作报告基因。下列说法不正确的是(　　) 教学侧重 实现核心素养培优 156 A．CaMV35S可驱动外源基因在特定组织中过量表达 B．GmERF9P的启动活性在低温处理2 h后被诱导，使报告基因GUS表达量增加 C．GmERF9P含有RNA聚合酶的结合位点 D．GmERF9P可用于特定条件下大豆品种的遗传改良 解析：CaMV35S是组成型启动子，能使基因在所有组织中都能启动表达，A错误；据图可知，低温处理2小时后，GUS表达量明显增加，推测GmERF9P的启动活性在低温处理2 h后被诱导，使报告基因GUS表达量增加，B正确；据题意可知，GmERF9P在低温诱导下能启动活性，驱动某些基因的转录，推测GmERF9P可用于特定条件下大豆品种的遗传改良，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 157 例5　(2024·安徽师大附中二模)胃幽门螺杆菌(Hp)与胃炎、消化性溃疡和胃癌等多种疾病有关。Hp的Ipp20基因能指导合成其特有的Ipp20蛋白，科研人员培育出转Ipp20基因山羊(将Ipp20基因导入山羊受精卵)利用乳腺生物反应器制备Hp疫苗。所用质粒和Ipp20基因两端序列以及相关限制酶识别序列如下图所示，已知Ipp20基因内部不含MfeⅠ酶切序列而外部两端含有，回答下列问题： 限制酶 EcoR Ⅰ BamH Ⅰ Hind Ⅲ Mfe Ⅰ 识别序列和切割位点(5′－3′) G↓AATTC G↓GATCC A↓AGCTT C↓AATTG 教学侧重 实现核心素养培优 158 (1)获取Ipp20基因的常用方法是PCR技术，PCR反应缓冲溶液中添加Mg2＋的作用是_____________________________。 (2)构建基因表达载体时，如果选择MfeⅠ对目的基因和质粒进行切割，缺点是_________________________________________，如果选择EcoRⅠ和HindⅢ，利用PCR扩增Ipp20基因时，需要在两种引物上分别添加两种限制酶的识别序列，从而扩增出两端带有两种限制酶识别序列的Ipp20基因。依据图中已知碱基序列，在PCR扩增仪中加入的引物的碱基序列为5′－___________________－3′和5′－__________________－3′。 激活(耐高温的)DNA聚合酶 目的基因和载体可能自身环化以及反向连接 GAATTCATGGGC AAGCTTCTAGTG 教学侧重 实现核心素养培优 159 (3)转Ipp20基因山羊利用乳腺生物反应器制备Hp疫苗，构建基因表达载体时需要选择__________________________________________________启动子，其目的是___________________________________________________________________。 (4)重组质粒导入山羊受精卵内，对受精卵有无性别要求并说明理由：________________________________________________________。 山羊乳腺细胞中特异性表达的基因的(乳腺蛋白基因的) 使IPP20基因只在乳腺细胞中表达，可以从山羊的乳汁中提取获得Hp疫苗 有。转基因山羊必须是雌性，才能分泌乳汁获得Ipp20蛋白 教学侧重 实现核心素养培优 160 解析：(2)同种限制酶切割目的基因和质粒，会使目的基因两端的黏性末端和切割后质粒两端的黏性末端都相同，而发生目的基因和载体的自我环化以及反向连接。Ipp20基因两端没有EcoRⅠ和Hind Ⅲ识别序列，设计引物时需要在引物的5′端加上限制酶识别序列，以便PCR扩增目的基因后能够被切割质粒的同种限制酶酶切出相同的黏性末端。结合图中目的基因转录的方向和限制酶识别序列的方向，图中目的基因左侧为3′端的单链作模板，引物结合在模板链的3′端，与模板碱基配对的引物序列为5′－ATGGGC－3′，5′端加上限制酶识别序列5′－GAATTC－3′，最终为5′－GAATTCATGGGC－3′，同理，目的基因上面那条链作模板时引物结合在模板链的3′端，与模板碱基配对的引物序列为3′－GTGATC－5′，5′端加上限制酶识别序列5′－AAGCTT－3′，最终为5′－AAGCTTCTAGTG－3′。 教学侧重 实现核心素养培优 161 (3)乳腺生物反应器需使目的基因在雌性山羊乳腺中表达出蛋白质，所以需要选择山羊乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子，其目的是从乳汁中获得目的蛋白。 教学侧重 实现核心素养培优 162 概念5.2　蛋白质工程是基因工程的延伸 蛋白质工程 例1　(2024·广东揭阳高三期末)神经科学家设计了一种合成蛋白质LIMK1(结合ATP并磷酸化其靶标的蛋白质)，能改善老年认知退化人群的记忆功能。下列叙述不正确的是(　　) A．设计蛋白质LIMK1时，先设计其基因的碱基序列再推测其功能 B．通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换 C．设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质 D．蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程 教学侧重 实现核心素养培优 163 解析：蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)，A错误。 教学侧重 实现核心素养培优 164 基因定点突变 例2　(多选)(2024·安徽阜阳高三下开学考试)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种载体蛋白，由305个氨基酸组成。科学家将P分子中第158位的丝氨酸替换成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺替换成苯丙氨酸，从而得到了新的蛋白质，将其命名为P1，P1不但保留P的功能，而且还具有了酶的催化活性。下列说法正确的是(　　) A．P1蛋白与P蛋白相比，可以提高相关化学反应的活化能 B．P1蛋白与P蛋白一样，分子或离子通过时需要与之结合 C．P1蛋白与P蛋白相比，肽键数目相等但是必需氨基酸含量降低 D．P蛋白改造成P1蛋白可用基因定点突变技术来进行碱基的替换 教学侧重 实现核心素养培优 165 解析：P1蛋白与P蛋白相比，具有了酶的催化活性，酶的作用机理是降低化学反应的活化能，A错误；P蛋白是一种载体蛋白，P1蛋白与P蛋白一样，分子或离子通过时需要与之结合，B正确；P1蛋白与P蛋白相比，氨基酸的数目不变，肽键数目相等，亮氨酸、苯丙氨酸是必需氨基酸，而丝氨酸、谷氨酰胺为非必需氨基酸，所以必需氨基酸含量升高，C错误；P蛋白改造成P1蛋白可用基因定点突变技术来进行碱基的替换，D正确。 教学侧重 实现核心素养培优 166 例3　(2023·辽宁卷，25)天然β－淀粉酶大多耐热性差，不利于工业化应用。我国学者借助PCR改造β－淀粉酶基因，并将改造的基因与pLN23质粒重组后导入大肠杆菌，最终获得耐高温的β－淀粉酶。回答下列问题： (1)上述过程属于________工程。 (2)PCR中使用的聚合酶属于________(填写编号)。 ①以DNA为模板的RNA聚合酶　②以RNA为模板的RNA聚合酶　③以DNA为模板的DNA聚合酶　④以RNA为模板的DNA聚合酶 蛋白质 ③ 教学侧重 实现核心素养培优 167 (3)某天然β－淀粉酶由484个氨基酸构成，研究发现，将该酶第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺，耐热性明显提升。在图1所示的β－淀粉酶基因改造方案中，含已替换碱基的引物是________(填写编号)。 (4)为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中高效表达，由图2所示的pLN23质粒构建得到基因表达载体。除图示信息外，基因表达载体中还应该有目的基因(即改造后的基因)和_____________。 ② 标记基因 教学侧重 实现核心素养培优 168 (5)目的基因(不含EcoRⅠ酶切位点)全长为1.5 kb，将其插入BamHⅠ位点。用EcoRⅠ酶切来自于不同大肠杆菌菌落的质粒DNA，经琼脂糖凝胶电泳确定DNA片段长度，这一操作的目的是_______________________________。正确连接的基因表达载体被EcoRⅠ酶切后长度为________ kb。 (6)采用PCR还能在分子水平上确定目的基因是否转录，根据中心法则，可通过________反应获得PCR的模板。 筛选导入目的基因的大肠杆菌 5.7 逆转录 教学侧重 实现核心素养培优 169 解析：(3)根据β－淀粉酶的编码序列，替换的碱基在编码序列中，则利用的引物应该把编码序列全部扩增在内，则所用的引物是②③。再结合题意可知，β淀粉酶由484个氨基酸构成，而替换位点位于476位，则含已替换碱基的引物是②。 (4)作为基因工程载体的质粒应该包含：复制原点、限制酶的切割位点、标记基因、启动子和终止子，根据图示的表达载体可知应还要包括目的基因和标记基因。 教学侧重 实现核心素养培优 170 (5)目的基因通过表达载体导入大肠杆菌中，大肠杆菌菌落的质粒DNA，经琼脂糖凝胶电泳确定DNA片段长度，这一操作的目的是筛选出导入目的基因的大肠杆菌。正确连接的基因表达载体只有一个EcoRⅠ酶切位点，则切割后的长度为4.2＋1.5＝5.7 kb。 (6)转录是以DNA为模板合成RNA的过程，通过PCR在分子水平上确定目的基因是否转录，则需要以RNA为模板逆转录出DNA作为PCR反应的模板。 教学侧重 实现核心素养培优 171 　　　　　　　　　　　　　 R 解析：乳酸菌是严格厌氧细菌，无氧呼吸反应式为C6H12O6eq \o(――→,\s\up7(酶))2C3H6O3(乳酸)＋能量，不产生气体，A正确；酵母菌是兼性厌氧真菌，利用酵母菌发酵制作果酒时，前期应通入氧气使酵母菌大量繁殖，然后再密闭发酵装置进行酒精发酵，且密闭发酵过程中应定时放气，B错误；醋酸菌是一种好氧细菌(原核生物)，无线粒体，但可在细胞质基质和细胞膜上进行有氧呼吸，醋酸菌在有氧条件下将糖或乙醇氧化为乙酸，故制作果醋时需通入无菌空气，C错误；制作腐乳时，多种微生物参与了豆腐的发酵，如酵母、曲霉和毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，D错误。 解析：(1)抗体的化学本质是蛋白质，其基本单位是氨基酸，氨基酸的结构通式是，传统单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的，该细胞由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来。 (2)骆驼经多次抗原免疫后，能从特定细胞中提取用于合成抗体的mRNA，该类细胞为浆细胞，可由B淋巴细胞和记忆B细胞增殖分化而来。 (3)从图甲抗体的结构特点分析，与传统的单克隆抗体相比，纳米抗体由于分子量小，因而具有穿透力强的突出优势。由于抗体具有与抗原发生特异性结合的特点，因而具有传统单克隆抗体的功能，如进行疾病诊断和携带药物，即可通过设计纳米抗体—药物偶联物特异性杀死细胞；利用同位素或荧光标记的纳米抗体定位诊断疾病。 $$