专题10 生物技术与工程（期末真题汇编，北京专用）高三生物上学期

专题10 生物技术与工程 3大高频考点概览 考点01 传统发酵技术及其应用、发酵工程 考点02 基因工程 考点03 胚胎工程、生物技术的安全性及伦理问题 地 城 考点01 传统发酵技术及其应用、发酵工程 一、选择题 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）从马盲肠中分离出能够降解纤维素的厌氧细菌并对其进行鉴定，实验流程和结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．①~③的培养基以纤维素为唯一碳源 B．①~③应在无氧条件下倒置培养 C．菌落甲分泌的纤维素分解酶的降解能力低于乙 D．筛选出的菌株可研发为反刍动物的饲料添加剂 2．（24-25高三上·北京石景山·期末）下列相关实验操作正确的是（　　） A．利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物电泳后，在紫外灯下观察结果 B．鉴定脂肪时，子叶切片先用体积分数为50%的酒精浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色 C．探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理 D．将接种环烧红，迅速蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落 3．（24-25高三上·北京西城·期末）单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是（    ） A．可通过诱变育种等手段获得优良菌种 B．培养基和发酵设备均需高温消毒 C．发酵过程需控制合适的温度和pH D．采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体 4．（24-25高三上·北京顺义·期末）中国是酿酒历史最古老的国家之一，家酿葡萄酒和工业化生产啤酒的过程均需要（    ） A．利用醋酸菌无氧呼吸的原理 B．接种人工选育的单一菌种 C．为发酵过程提供适宜的温度 D．对发酵产物进行分离和提纯 5．（23-24高三上·北京昌平·期末）研究者用酸笋开发具有降低胆固醇功能的益生菌。先将酸笋发酵液接种到含有CaCO3的固体培养基上，筛选出乳酸菌。然后将乳酸菌接种到含有胆固醇的培养液中，筛选出能够降解胆固醇的乳酸菌。相关叙述不正确的是（　　） A．腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无氧环境 B．将酸笋发酵液用稀释涂布法接种到固体培养基中 C．溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落 D．胆固醇属于脂质，主要为微生物的生长提供氮源 6．（23-24高三上·北京石景山·期末）快速发展的生物技术与人类生产生活的关系越来越密切。下列说法不正确的是（    ） A．利用发酵工程可大量获得用作饲料的微生物菌体或蛋白质 B．利用马铃薯茎尖进行组织培养获得的脱毒马铃薯能提高产量 C．蛋白质工程可对蛋白质结构直接改造以满足生产生活需求 D．利用胚胎分割与胚胎移植技术可促进优良动物品种的繁殖 7．（23-24高三上·北京西城·期末）下列关于无菌技术的叙述，错误的是（　　） A．常用湿热灭菌法对培养基灭菌 B．制作泡菜时，靠水封坛沿灭菌 C．接种环使用前后都需要灼烧灭菌 D．组培时可用酒精和次氯酸钠消毒外植体 8．（23-24高三上·北京东城·期末）我国利用微生物发酵制作酱油的历史悠久，如图是通过发酵制作酱油的流程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源 B．为利于发酵的进行，应将大豆蒸熟后趁热立即加入米曲霉 C．米曲霉分泌的蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸 D．发酵过程中加盐不仅可以调味还可以抑制杂菌的生长 9．（23-24高三上·北京朝阳·期末）在食醋酿造的酒精发酵阶段，除了酒精含量显著增加外，乳酸、乙酸等有机酸含量也略有增加。检测不同阶段发酵醪液（加入了酒曲的原料和水）中细菌的相对丰度（数量占比），结果如图。 相关说法错误的是（    ） A．酒曲可为发酵提供产生酒精的微生物 B．食醋酒精发酵阶段需提供无菌空气 C．解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受力 D．细菌的丰度变化会影响食醋的风味 10．（23-24高三上·北京海淀·期末）嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯（PHA，一种新型生物塑料），在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（    ） A．利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌 B．高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长 C．培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量 D．发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA 11．（20-21高三上·北京·期末）物质Y是一种会污染土壤的含氮有机物，Y在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解Y的细菌。在筛选目的菌的培养基中观察到几个菌落（如图所示）。下列相关叙述正确的是（    ） A．应首选菌落①中的菌株进一步纯化 B．将所选取土壤灭菌后用无菌水稀释涂布于培养基 C．图中菌落都具有能够降解Y的能力 D．图中培养基可用牛肉膏、蛋白胨配制 二、非选择题 12．（24-25高三上·北京顺义·期末）胰高血糖素样肽GLPI作用于肠道受体，通过激活相关神经影响中枢神经系统使人产生饱腹感。科研人员设计可在光控条件下产生GLP1的乳酸乳球工程菌。 (1)培养乳酸乳球菌需在培养基中添加水、无机盐、葡萄糖、蛋白胨等成分，其中葡萄糖主要为其提供的营养是_____。 (2)为获得能在光控条件下产生CLP1的工程菌，科研人员利用如图所示的质粒P对乳酸乳球菌进行改造。 ①需将GLP1基因插入质粒P的_______（填图1中序号）点，构建重组质粒，导入经_______处理的乳酸乳球菌，使之能合成GLP1。 ②阻遏蛋白CL可抑制启动子λ的活性，YF/FJ双蛋白调节系统由共用同一启动子的相邻基因编码，前者具有磷酸化酶活性，感应蓝光后活性丧失，后者磷酸化后可激活FJ基因下游启动子β。若要使①的乳酸乳球菌仅在蓝光照射时合成GLP1，还需在图1质粒P的启动子α后增设序列组合，调控GLP1基因表达。以下主要元件在该序列组合中的合理排序是______。 a．启动子β b．启动子λ c．CL基因 d．FJ基因 e．YF基因 (3)海藻酸钠微珠常用于生物活性物质的口服递送，它可在pH低于3.4~4.4时形成水凝胶沉于溶液底层，pH升高时涨破，将内容物释放到环境溶液中。工程菌发挥作用的主要部位在肠道，且易被胃酸降解。请利用以下材料和设备设计实验，为海藻酸钠微珠可防止工程菌在胃液中释放提供证据支持。 主要实验材料和设备：包裹工程菌的海藻酸钠微珠、缓冲液1（pH=2）、缓冲液2（pH=8）、含氯霉素的平板（两个）、细菌培养箱。 实验方案及预期结果为________。 13．（23-24高三上·北京房山·期末）大丽轮枝菌侵染棉花导致其减产。科学家欲用芽孢杆菌对其进行生物防治。 (1)培养基中的蛋白胨可为菌体生长提供___________和维生素等。将现有的芽孢杆菌ZY-17、ZY-109置于___________（填“液体”或“固体”）培养基中进行扩大培养。 (2)在培养基平板中央分别放置大丽轮枝菌的菌丝块，然后在菌丝块对应三角点分别滴加ZY-17和ZY-109的菌液，以接种___________的培养基为空白对照，进行“平板对峙实验”，结果如图1。 ①若在一个平板中完成图1中三组平板对峙实验，请在图2中画出实验方案____。 ②分析实验结果可知ZY-17的抑菌效果较好，依据是：ZY-17处理后_______。 (3)为探究ZY-17抑制大丽轮枝菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证_______。 主要实验材料和设备：ZY-17、大丽轮枝菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱。 14．（23-24高三上·北京丰台·期末）对香豆酸具有强大的抗氧化、抗菌和抗炎作用，在植物体内可由TAL基因编码的酶催化合成。科学家欲利用人工改造的酵母菌，实现可控地生产对香豆酸。 (1)为构建工程菌株，科研人员向酵母菌内导入TAL基因及VPRH基因，VPRH基因可编码转录激活因子复合物，该复合物可在绿光条件下解聚失活，从而调控目的基因的表达。由此可知，光可以作为_______来调控细胞的代谢，工程菌株在_______条件下可以生产对香豆酸，后者对于工程菌来说属于______代谢产物。 (2)为验证此光控系统对光的响应，研究人员分别检测不同条件下的菌体生长量（吸光度越高，菌体数量越大）及对香豆酸的产量，结果如图1和图2所示。 ①用于测定的培养基在物理性质上属于________培养基，过程为：配制培养基→调pH→________→接种→培养→抽样检测。 ②由图可知，对香豆酸发酵的最适条件为_______，请从物质与能量的角度解释与持续黑暗组相比，产生此现象的原因是_____。 (3)综上所述，在本研究后续实际生产过程中，可以通过精确调控______等因素，达到菌体生长与产物产量的最大化。 15．（23-24高三上·北京昌平·期末）黄色粘球菌能够捕食其他细菌。为探究其捕食机制，研究者进行了系列实验。 (1)在琼脂平板上靠近猎物细菌菌落处接种黄色粘球菌的细胞悬浮液，2天后记录共培养情况，结果如图1。 ①猎物细菌主要为黄色粘球菌提供碳源、______、.水和无机盐等营养物质。 ②图1结果说明黄色粘球菌对这四种猎物细菌都有捕食行为，判断依据是黄色粘球菌从接种点向外扩散，原本圆形的菌落出现______。 (2)研究者制备了黄色粘球菌的不同蛋白质组分，并将它们分别与四种实验菌株混合，比较其溶菌活性，结果如图2。使用硫酸铵沉淀法分离分泌蛋白，因此分泌蛋白会有硫酸铵残留。 实验结果说明，______不会引起4种菌株裂解，分泌蛋白能够使得______裂解；80℃加热10min，分泌蛋白的溶菌作用消失，这表明蛋白质参与了溶菌过程，并排除了这种影响是由于______所致；当______时，黄色粘球菌对4种菌捕食效果最好。 (3)为研究黄色粘球菌捕食菌种3的机制，研究者初步筛选出可能参与捕食菌种的相关基因，包括K基因，并逐步解析了“黄色粘球菌K基因表达的K蛋白参与菌种3的裂解过程”。请将研究思路排序：______。 ①检测K基因缺失突变体接触菌种3后是否暂停运动 ②构建K基因缺失突变体并检测其捕食菌种3的能力 ③比较有荧光区域和无荧光区域菌种3细胞壁被降解情况 ④荧光标记K蛋白，检测野生型接触菌种3前后其在细胞中的分布 16．（23-24高三上·北京石景山·期末）黄曲霉毒素B1（AFB1）是污染农产品与食品最常见的真菌毒素之一，危害不容忽视。研究者尝试从微生物中获取能够降解AFB1的物质。 (1)取被污染谷物样品10g置于90mL无菌蛋白胨培养基中振荡培养，一段时间后采用_______法，将样品接种于以_______为唯一碳源的培养基中，多次筛选获得菌株A，并确定其为一种酵母菌。 (2)制备菌株A悬液进行分组实验，实验处理及检测结果见下图1。              推测菌株A中存在不耐高温的蛋白质，可降解AFB1，其依据是_______。 (3)从菌株A中筛选到编码上述蛋白的M基因，导入用_______处理的大肠杆菌中，发现M蛋白合成量少且活性低。原因是：原核与真核生物编码同一氨基酸的密码子使用的频率不同（见下表1）。M基因在大肠杆菌内表达的过程中，识别酵母菌_______（选填“低频”或“高频”）密码子的tRNA少，核糖体在此处停留时间更长，导致多肽链延伸速率降低甚至停止，从而影响M蛋白的合成量及活性。据此，需要对所用大肠杆菌进行改造，改造思路是_______。 表两种菌中精氨酸密码子使用频率 (4)将M基因导入改造后的大肠杆菌中，获得生产M蛋白的工程菌，经_______后，接种到发酵罐中，实现工业化生产。 地 城 考点02 基因工程 一、选择题 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）基因工程应用广泛，成果丰硕。下列有关基因工程应用的叙述，错误的是（　　） A．利用大肠杆菌可以直接生产出有活性的重组人胰岛素 B．通过增加转入外源抗除草剂基因的种类提高作物抗性 C．利用乳腺特异表达基因的启动子在乳汁中获得血清白蛋白 D．将海鱼抗冻蛋白基因通过转基因操作获得抗冻番茄新品种 2．（24-25高三上·北京昌平·期末）人胰岛素分子容易聚合导致药效降低，可采用PCR技术改造人胰岛素基因（下图），下列说法错误的是（   ） A．可通过人工合成获取突变型目的基因 B．上述方法可将待突变序列改造成5'-AAGCCC-3’ C．需要在耐高温的DNA聚合酶作用下进行延伸 D．通过电泳检测PCR产物，可确定基因是否改造成功 3．（24-25高三上·北京石景山·期末）5-羟色氨酸是具药用价值的色氨酸衍生物，主要从植物中提取。利用大肠杆菌实现5-羟色氨酸的规模化生产的主要代谢过程如下图。然而构建的工程菌产生的色氨酸羟化酶催化效率很低，将其肽链中197位和219位氨基酸替换后，催化效率大大提高。下列相关步骤不正确的是（　　） A．可通过改变DNA序列改变色氨酸羟化酶的氨基酸序列 B．用相同的限制酶处理目的基因与大肠杆菌质粒，再用DNA连接酶处理 C．将大肠杆菌用Ca2+处理后，导入构建的基因表达载体 D．通过PCR技术不能检测转入的色氨酸羟化酶基因是否转录 4．（24-25高三上·北京丰台·期末）在生产实践中，不需要运用多项生物工程技术的是（    ） A．单克隆抗体的制备 B．人胰岛素工业化生产 C．转基因抗虫棉的培育 D．用酚酞鉴别尿素分解菌 5．（24-25高三上·北京东城·期末）利用小麦细胞与柴胡细胞进行植物体细胞杂交，希望获得具有柴胡药效的小麦。通过PCR对杂种植株和双亲植株的物种特异性DNA进行扩增，电泳结果如下图所示。下列说法不正确的是（　　） A．用纤维素酶和果胶酶处理柴胡和小麦细胞 B．用电融合的方法或PEG诱导原生质体融合 C．杂种细胞中丢失了部分来自小麦的遗传信息 D．杂种细胞染色体组成与柴胡细胞完全相同 6．（24-25高三上·北京朝阳·期末）IL-17A是一种细胞因子，在银屑病等自身免疫病的发病机制中发挥关键作用。我国科研人员研发了抗IL-17A人源-鼠源重组单克隆抗体。以下关于该抗体制备过程的叙述正确的是（    ） A．用IL-17A注射小鼠，从小鼠血清中分离出B细胞 B．用灭活病毒诱导小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞 C．用克隆化培养和PCR技术筛选出能分泌抗IL-17A抗体的杂交瘤细胞 D．用蛋白质工程技术直接将鼠源抗IL-17A抗体中的部分氨基酸序列替换为人源的 7．（23-24高三上·北京房山·期末）不能以洋葱鳞片叶为材料完成的实验是（    ） A．DNA的粗提取与鉴定 B．观察细胞质壁分离和复原 C．检测生物组织中的糖类 D．观察叶绿体和细胞质流动 8．（23-24高三上·北京朝阳·期末）毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质。以下说法正确的是（    ） A．毕赤酵母属于基因工程常用的载体 B．可用显微注射法将目的基因导入毕赤酵母 C．可用DNA分子杂交技术检测目的基因是否成功表达 D．用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌 9．（23-24高三上·北京海淀·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。下列叙述不正确的是（    ） 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 10．（22-23高三上·北京通州·期末）下列关于生物技术的操作过程、原理或应用的说法错误的是（    ） A．基因工程的核心环节是构建基因表达载体 B．胚胎分割可以看作动物有性生殖方法的之一 C．细胞膜具有流动性是植物体细胞杂交的基础 D．稀释涂布平板法可用于微生物的分离与纯化 11．（22-23高三上·北京昌平·期末）为探究海鲷催乳素启动子（psbPRL）的关键功能位点，将启动子区域序列进行分段截短，分别构建含荧光素酶基因的重组质粒，检测启动子的启动能力，结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．将启动子序列插入荧光素酶基因的上游 B．用限制酶和DNA连接酶构建重组质粒 C．荧光值越高代表启动子的启动能力越强 D．150-700bp之间具有提高启动能力的序列 12．（22-23高三上·北京昌平·期末）科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（    ） A．需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B．图中b是PCR反应的复性过程 C．多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D．由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 13．（22-23高三上·北京东城·期末）人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白，可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因 B．目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子 C．用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物 D．若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ 二、非选择题 14．（24-25高三上·北京·期末）炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐，且生成量与疾病严重程度正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。 (1)科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出图1所示表达载体。先用______处理大肠杆菌细胞，使细胞处于感受态，再将表达载体导入其中，筛选得到菌株E。最常用的表达载体是______。饲喂菌株E的IBD小鼠症状明显缓解。选用启动子P的优点是仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且______，能精准治疗IBD。 (2)科研人员拟向菌株E中导入新元件，得到菌株Ec，以通过观察饲喂菌株Ec的小鼠粪便中的荧光情况来诊断IBD严重程度。制备新元件有图2所示两种方案。 ①与方案1相比，方案2的主要优势是排除不同的小鼠粪便样品中______对诊断结果的影响。 ②利用方案2所获得的Ec菌饲喂IBD小鼠后，若粪便样品中仅发红色荧光的菌为x个，同时发红色和绿色荧光的菌为y个，则反映IBD发病程度的数学表达式为______。 (3)硫代硫酸盐易被分解，因此Ec菌荧光情况的观察只能反映观察时刻的情况。为了让曾经患过IBD的情况被记录下来，科研人员继续向菌株Ec中导入含图3所示元件的表达载体，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因编码的蛋白可使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。突变基因A-LacZ无法表达LacZ酶，B-sgRNA能使突变基因A-LacZ恢复正常序列。    给小鼠饲喂智能工程菌R后，收集小鼠粪便中的工程菌R，将工程菌R涂布在含______的平板上，若______，则说明小鼠曾患IBD。 (4)为将工程菌R用于临床诊断和治疗，请提出下一步应该研究的问题：______。 15．（23-24高三上·北京房山·期末）某种嗜热菌株具有能在高温环境下增殖，产生高价值的化学产物（如核黄素）等优势，但该菌株存在稳定性较差，产量低等不足，科研人员对其进行基因改造。 (1)嗜热菌不具有_______，属于原核微生物，可在高温环境（>50℃）生活。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的___________，营养需求低，便于培养。 (2)CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA（如质粒等）。现被科研人员改造后成为一种编辑基因的工具，主要原理是：利用向导RNA根据___________原则识别目标DNA，在Cas9酶的作用下使_______键断裂，改变目标DNA的碱基序列，达到编辑目标基因的目的（如图所示）。 由于Cas9酶不耐高温，因此传统的基因编辑工具不适用于嗜热菌。 (3)嗜热菌的细胞内有与CRISPR/Cas9功能相似的I-BCRISPR-Cas蛋白复合物,科研人员用以下材料制备耐高温的I-B-CRISPR-Cas基因编辑工具，制备和检测过程如下： ①改造I-B-CRISPR-Cas基因组：科研人员将荧光蛋白基因（作为报告基因）插入嗜热菌的I-BCRISPR-Cas基因组中，构成Y1菌； ②导入向导RNA：科研人员将能够转录形成不同长度的向导RNA的质粒转入Y1菌内 ③添加木糖：培养基中的木糖被Y1菌利用后，可诱导向导RNA的合成，检测荧光强度，结果如图所示。 请完善制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线：___________→连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→___________→接种到含木糖的培养基，筛选___________组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 (4)合成生物学又称为细胞工厂，是指利用多种生物技术让细胞来完成预先设想的各种任务。该嗜热菌在I-BCRUSPR-Cas工具的编辑下，所产生的核黄素达到了工业生产的要求，请从物质与能量的角度分析该高温细胞工厂相较于常温细胞工厂的优势___________。（写出一点即可） 16．（23-24高三上·北京海淀·期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。 (1)CRISPR-Cas9是被普遍应用的基因编辑系统，由人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中__________的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。 (2)热纤梭菌中Co和Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将Cas9蛋白的N端和C端两个片段分别与Co和Do蛋白融合，构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。 启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时，受体细胞中Cas9（N）、Cas9（C）和Cas9蛋白的存在状态及位置是___________。与持续表达Cas9全酶相比，上述方法的优势是___________。 (3)为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。 ①检测本系统对目标基因PLK（一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂）的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA，PCR扩增PLK基因片段，所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶（可识别含错配碱基的DNA并在错配处切割）酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。 据图2核酸电泳分离的DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是_________。 ②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是_________。 (4)科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是______。 17．（22-23高三上·北京朝阳·期末） 疫苗接种是预防新型冠状病毒感染最重要的措施之一，然而病毒的不断变异对现有疫苗的接种效力提出挑战。 (1)新型冠状病毒通过其表面的S蛋白与宿主细胞膜蛋白ACE-2结合而侵入细胞，S蛋白作为_______刺激机体产生_______免疫反应，其中_______细胞产生的抗体通过结合S 蛋白的受体结合区域（RBD）中和病毒，进而阻断其侵害过程，因此RBD是疫苗开发的重要靶点。 (2)多种新型冠状病毒突变株在RBD区域出现突变。研究者比较病毒野生型和最具代表性的5种突变株的RBD氨基酸序列，找到一小段保守序列RBD9. 1，并展开研究： 实验组小鼠：注射含RBD9. 1的缓冲液； 对照组小鼠：注射含野生型病毒RBD蛋白或乙肝病毒抗原的缓冲液，同时设置空白对照组。 实验一：取各组小鼠的血清与ACE-2蛋白和野生型病毒RBD蛋白混合，检测RBD和 ACE-2结合情况。 据图1分析，乙组和丙组阻断率较高的原因是_______，但由于_______，导致丙组的阻断率低于乙组。 为进一步评估RBD9. 1血清对病毒的中和能力，研究者将各组小鼠的血清分别与病毒 野生型、5种突变株混合，检测ACE-2过表达细胞的病毒感染率，发现_______，说明 RBD9. 1血清能有效中和野生型病毒及其突变株。 实验二：用RBD9. 1刺激各组免疫后小鼠脾细胞，发现仅乙、丙两组检测到细胞毒性T 细胞比例、IL-2等细胞因子的分泌量明显提高，表明RBD9. 1可以诱导小鼠产生_______免疫记忆。 (3)某些病毒诱导机体产生的抗体与病毒结合后可引发ADE效应（图2)，加重病情发展。 为探究RBD9.1抗体能否通过Fc-FcγR相互作用介导最新流行突变毒株产生ADE效 应，请选择实验材料，设计实验方案。 实验材料： ①Fc段突变的RBD9. 1抗体；②RBD9. 1抗体；③FcγR抗体；④表达FcγR的 细胞D ;⑤FcγR基因敲除的细胞D;⑥最新流行突变毒株 实验方案： 组别 实验处理 检测 实验组 将_I_共同温育一段时间后，加入到_II_细胞培养瓶中 细胞的病毒感染率 对照组 将 Ⅲ共同温育一段时间后，加入到 V细胞培养瓶中 ____________ (4)依据本研究，你是否支持针对RBD9. 1进行新型疫苗研发，请说明理由_______。 18．（22-23高三上·北京丰台·期末）大白菜是重要的蔬菜作物，有显著的杂种优势。科研人员用EMS诱变白菜A品系，获得了雄性不育植株Am。为研究该雄性不育性状的遗传特性，科研人员做了如下研究。 (1)A品系与Am杂交，F2代可育株377株，不育株136株，该实验结果符合孟德尔_________定律，说明该性状受________________基因控制。进一步研究发现在突变体Am中，Br基因对应的mRNA第160号位为U（在A植株中为C），导致___________，使蛋白质_________变化，该基因功能丧失。 (2)为验证Br基因功能，进行了异源转基因实验。首先需要用PCR技术筛选拟南芥Br基因突变的纯合植株M（引物结合位点如图1）：T-DNA插入位点两侧的引物分别为LP和RP，T-DNA区段上的引物为BP，则PCR结果应为___________（若PCR目的片段包括完整T-DNA，则由于T-DNA过长，无条带）。 A．利用LP+RP能扩增出条带 B．利用LP+RP不能扩增出条带 C．利用BP+RP能扩增出条带 D．利用BP+RP不能扩增出条带 (3)将正常的Br基因导入M植株，质粒结构如图2所示，图中______________基因一般用于检测农杆菌是否导入了质粒，然后利用添加了_____________的培养基筛选转基因植株。获得转基因拟南芥后，检测该植株、M植株以及野生型植株的花粉粒数和单荚结种数，若结果为_______________，说明Br基因异常是导致雄性不育的原因，可用于后续研究。 19．（23-24高三上·北京海淀·期末）向细菌中导入一些特殊的DNA序列作为生物传感器，可制备出在特定环境中优先生长的工程菌，应用于生物治疗。 (1)研究者利用图1所示的原理分别设计氧气传感器和乳酸传感器。 利用基因工程技术构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时，需将含有______________和特定基因的DNA片段与载体连接，构建表达载体，导入用____________处理的大肠杆菌细胞内。 (2)研究者用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌，发现在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高﹐传感器灵敏度低。请提出改造重组质粒以提高灵敏度的两条措施：_____________。 (3)将不同的传感器导入同一细菌，可使工程菌同时感知多种环境因素。请选填下列字母到图2中，利用所给出的材料，构建下图所示的两种工程菌。 缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌：传感器1：类型_______；传感器中的特定基因_______；传感器2：类型_______；传感器中的特定基因_______；__________菌 仅缺氧且无乳酸的环境条件下增殖的工程菌：传感器1：类型_______；传感器中的特定基因_______；传感器2：类型_______；传感器中的特定基因_______；__________菌 传感器的类型：a．氧气传感器            b．乳酸传感器 可选择的特定基因：c．细菌生长必需的asd基因                d．细菌生长必需的glms基因 e．对细菌生长有毒性的T基因            f．GFP基因 受体菌类型：甲：普通细菌            乙：asd基因与glms基因双缺失突变型细菌 丙：asd基因缺失突变型细菌            丁：glms基因缺失突变型细菌 (4)将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌中，获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有______________的优势。 20．（22-23高三上·北京海淀·期末）向细菌中导入一些特殊的DNA序列作为生物传感器，可制备出在特定环境中优先生长的工程菌，应用于生物治疗。 (1)研究者利用图1所示的原理分别设计氧气传感器和乳酸传感器。 利用基因工程技术构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时，需将含有_____和特定基因的DNA片段与载体连接，构建表达载体，导入用_____处理的大肠杆菌细胞内。 (2)研究者用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌，发现在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高，传感器灵敏度低。请提出改造重组质粒以提高灵敏度的两条措施：_____。 (3)将不同的传感器导入同一细菌，可使工程菌同时感知多种环境因素。请选填下列字母到图2中，利用所给出的材料，构建下图所示的两种工程菌。 传感器的类型：a、氧气传感器    b、乳酸传感器 可选择的特定基因：c、细菌生长必需的asd基因      d、细菌生长必需的glms基因     e、对细菌生长有毒性的T基因      f、GFP基因 受体菌类型：甲：普通细菌     乙：asd基因与glms基因双缺失突变型细菌    丙：asd基因缺失突变型细菌    丁：glms基因缺失突变型细菌 (4)将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌中，获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有_____的优势。 21．（24-25高三上·北京西城·期末）近年来，压力大、饮食不规律等原因造成的胃肠道慢性炎症患者不断增加。传统的胃肠镜侵入诊断会给患者造成创伤，研究者尝试开发智能益生菌，以实现肠炎早期诊断。 (1)开发智能益生菌常以_____作载体，将目的基因导入用_____处理过的大肠杆菌中。 (2)临床上将肠炎患者肠道内产生的硫代硫酸盐作为疾病标志物。某海洋菌细胞膜上的蛋白激酶S能接受硫代硫酸盐刺激，通过系列信号转导调控基因表达。研究人员将S、R和GFP（绿色荧光蛋白）基因转入大肠杆菌，构建可用于早期诊断的工程菌甲，机理如图1。 将甲置于不同浓度的硫代硫酸盐溶液中，荧光检测结果如图2。初步判断甲研制成功，理由是_______。 (3)将工程菌定植到小鼠肠道中，通过粪便分离菌落，检测相关指标。因GFP和硫代硫酸盐易被分解，为准确记录曾发生过的炎症，在甲的基础上进一步改造工程菌。 ①正常LacZ基因编码的蛋白可使菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。BE2基因编辑系统中的BE2蛋白可在sgRNA引导下，将特定DNA序列中C定向编辑为T。将突变的LacZ基因和BE2编辑系统（图3）转入甲中，得到工程菌乙。与被编辑前相比，该方法使LacZ基因表达过程中的______能正常进行，从而可通过检测菌落颜色对炎症情况进行诊断。 ②将乙进行多代繁殖，在12代内交替用0或1mmol·L-1硫代硫酸盐处理，结果表明，乙繁殖多代后依然能有效应答硫代硫酸盐。请在答题卡图中补充实验组的结果______。 (4)免疫调节剂Av蛋白能减缓炎症反应，科研人员将A~E所示基因导入大肠杆菌，开发出集诊断、记录曾患病和改善炎症于一体的智能益生菌。请根据上述研究，从A~E选出需与诱导型启动子相连接的基因_。 A．S基因和R基因 B．GFP基因 C．突变的lacZ基因 D．sgRNA+BE2基因 E．Av基因 22．（23-24高三上·北京昌平·期末）病毒侵染植物时，植物识别外源的核酸并启动一系列的调控机制来降解病毒的RNA。研究人员改造病毒载体，使其携带目的基因cDNA后侵染植物，最终特异性降解目的基因mRNA，即病毒诱导的基因沉默技术（VIGS），RNA病毒TSWV能侵染辣椒，科研人员推测用VIGS技术沉默TSWV的N基因可使辣椒抵抗TSWV，进行如下实验。 (1)用改造的病毒TRV作为载体，与TSWV的N基因连接，构建重组载体TRV—N（如下图），通过农杆菌转化法导入辣椒细胞。请完善制备TRV—N的技术路线：获取N基因的mRNA→______→PCR→______→连接成TRV—N。 (2)C基因是类胡萝卜素合成关键酶的基因，当类胡萝卜素合成途径被阻断，植物出现白化现象。用上述方法构建重组载体TRV—C并导入辣椒细胞，作为构建沉默体系的对照。若辣椒出现白化表型，说明________________________。 (3)TSWV侵染辣椒植株会使其叶片出现明显的褪绿、黄化斑等症状，以易感TSWV的辣椒作为实验材料，实验分组及处理如下表。 组别 实验处理 第1组 第2组 第3组 导入TRV—C + — — 导入TRV—N — — + ？ — + + 注：+代表添加，—代表不添加 ①表中“？”的处理为___________。 ②为使实验结果更准确，除设置空白对照组外，还应该增加第4组，其实验处理为__________________。 ③观察各组辣椒叶片状态和颜色，若结果为____________，则说明沉默TSWV的N基因可使辣椒抵抗TSWV。 23．（23-24高三上·北京大兴·期末）影响小鼠内耳形态的基因A突变会导致遗传性耳聋，研究人员尝试进行基因治疗。 (1)CRISPR/Cas9基因编辑系统由sgRNA及Cas9蛋白组成。图1所示，sgRNA与目标DNA结合，引导Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致________键断裂。 (2)同源重组是指在DNA断裂的情况下，含有同源区段的DNA之间发生的重组。科研人员尝试利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗。                              ①利用________技术扩增野生型小鼠的基因A，再用图2中的限制酶________切割基因A与腺病毒载体形成黏性末端，最后利用________酶进行拼接，构建腺病毒表达载体。科研人员尝试利用该载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳。   ②在上述基础上，科研人员又将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体（见图3），同时引入sgRNA的识别序列，目的是________。图3所示的腺病毒表达载体还需要哪些必要的结构或基因_____（多选）。 A．启动子和终止子                     B．RNA聚合酶基因       C．标记基因 D．起始密码子和终止密码子             E．反密码子             F．复制原点 (3)将腺病毒表达载体注入耳聋小鼠的单侧耳组织细胞。为评估该治疗方案的效果，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除________对实验结果的影响。 (4)进一步研究结果表明该方案可以有效纠正小鼠的突变基因，从而治疗小鼠的遗传性耳聋。人体内基因A突变也会导致遗传性耳聋，欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注________。 地 城 考点03 胚胎工程、生物技术的安全性及伦理问题 一、选择题 1．（24-25高三上·北京石景山·期末）波尔山羊具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述正确的是（　　） A．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 B．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 C．卵裂期细胞数目增多，体积变小，有机物含量和种类不断减少 D．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 2．（24-25高三上·北京顺义·期末）选择恰当的材料和方法，合理控制实验条件是顺利完成动物细胞工程技术的前提。下列做法最可能取得理想实验结果的是（    ） A．将动物细胞置于纯氧环境中培养 B．使用灭活病毒诱导动物细胞融合 C．早期胚胎移植给同种未发情的雌性个体 D．在原肠胚期进行胚胎分割获得同卵多胎 3．（23-24高三上·北京丰台·期末）我国科学家成功构建了首个活产的嵌合灵长类动物——嵌合幼猴。研究人员将遗传信息改造后的胚胎干细胞（ES细胞）注射到受体猴囊胚中，再将胚胎移植到代孕母猴中，生育出嵌合幼猴。下列叙述错误的是（　　） A．植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素 B．嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息一定能传给后代 C．嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光 D．嵌合幼猴是由两种来源的细胞发育而成的 4．（23-24高三上·北京大兴·期末）现代生物工程的操作常常涉及如图的流程，下列说法错误的是（　　） A．若为植物体细胞杂交过程，需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞 B．若为单克隆抗体制备过程，④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞 C．若为动物细胞融合的过程，形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性 D．若为试管牛生产的流程，则获得精子①后可直接与②进行体外受精 5．（22-23高三上·北京朝阳·期末）如图是培育“试管婴儿”的主要过程。2012年中国首例“设计试管婴儿”诞生，该女婴出生目的是挽救患有重度致命贫血病的14岁姐姐。 下列叙述错误的是（    ） A．“设计试管婴儿”需在②时进行遗传学诊断 B．“试管婴儿”“设计试管婴儿”均属有性生殖 C．“设计试管婴儿”的技术不属于“治疗性克隆” D．该女婴造血干细胞不能挽救其他贫血病患者 6．（22-23高三上·北京朝阳·期末）下图是利用猪唾液腺生产大量高纯度人神经生长因子（hNGF）的流程，相关说法错误的是（    ） A．培养猪细胞A和重构胚胎通常需在培养液中加入血清 B．培育转基因猪D的过程涉及核移植、胚胎移植等技术 C．转基因猪D的遗传性状由A和C的遗传物质决定 D．猪唾液腺作为生物反应器具有不受性别限制的特点 7．（22-23高三上·北京丰台·期末）早在2018年，当最后一头雄性北白犀离世那天起，地球上就只剩下2头雌性北白犀。下列利用现代科技帮助它们产生后代的方案中不可行的是（    ） A．将北白犀的体细胞与去核卵母细胞融合，利用胚胎移植等技术培育出新个体 B．将北白犀的卵细胞与保存的精细胞体外受精，通过胚胎分割技术培育更多个体 C．将北白犀的体细胞与骨髓瘤细胞融合，利用动物细胞培养技术培育出新个体 D．将北白犀的体细胞诱导成多能干细胞，进而诱导出生殖细胞再繁衍培育新个体 8．（22-23高三上·北京西城·期末）试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（    ） A．需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵 B．试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植 C．进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 D．试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆 9．（22-23高三上·北京·阶段练习）制备敲除小鼠需要将编辑过的敲除基因转入小鼠胚胎干细胞，移植至正常小鼠的早期胚胎中，植入代孕母鼠子宫。出生的F1小鼠发育成熟后互相交配，鉴定F2代小鼠基因型，筛选得到纯合的基因敲除小鼠。下列相关说法不正确的是（    ） A．实验中F1代小鼠体细胞中均含有敲除基因 B．利用胚胎分割技术可以获得更多的子代个体 C．早期胚胎的体外培养需要无菌、无毒的环境 D．检测代孕小鼠激素水平的变化可确定胚胎移植是否成功 10．（22-23高三上·北京·阶段练习）团头鲂又名武昌鱼，肉质鲜美，属于鲤科鱼类，是我国主要的淡水鱼之一，但团头鲂肌间刺较多，给食用带来不便。我国科学家敲除了与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，从而解决了“卡嗓子”问题。下列相关叙述不正确的是（    ） A．无刺鱼的培育过程属于分子水平的育种 B．Runx2b基因突变的个体无法完成胚胎发育 C．需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变 D．该技术可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上 11．（24-25高三上·北京朝阳·期末）法律和法规是规范生物技术研究，防止生物技术滥用的有力武器。下列叙述与我国相关法规不符的是（    ） A．用农业转基因生物加工制成的产品需提供标识 B．不得将体外受精获得的人类胚胎植入人体生殖系统 C．在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器 D．禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和选择性别人工终止妊娠 12．（23-24高三上·北京西城·期末）关于现代生物技术的应用及其安全性与伦理问题，以下说法正确的是（　　） A．动物细胞工程可用于保护濒危动物 B．孩子身高明显高于父母，一定是试管婴儿 C．转基因食品千万不能吃，吃了会导致性早熟 D．诱导多能干细胞的研究不涉及任何安全与伦理问题 13．（24-25高三上·北京昌平·期末）科学家利用仙台病毒诱导A、B两种动物细胞进行融合，之后进行细胞培养。已知A、B两种细胞各自的生活环境（如下表所示），且融合细胞只能在选择培养基Ⅱ上生长，下列叙述错误的是（　　） A细胞 只能在选择培养基Ⅰ上生长，生长环境的pH为4～6 B细胞 只能在选择培养基Ⅱ上生长，生长环境的pH为7～8 A．可用PEG融合法和电融合法诱导动物细胞融合 B．选择培养基Ⅱ上存活下来并生长的细胞就是融合细胞 C．将融合后的细胞置于CO2培养箱以维持培养液的 D．A、B两种动物细胞融合体现了细胞膜具有一定的流动性 14．（24-25高三上·北京海淀·期末）某校学生小组利用植物组织培养技术培育“手指植物”，下列说法错误的是（　　） A．对健壮的外植体进行消毒后接种 B．诱导愈伤组织时需要遮光处理 C．再分化时培养基无需添加有机物 D．诱导过程需调整植物激素比例 15．（24-25高三上·北京海淀·期末）图示为我国科学家成功培养得到健康存活的克隆恒河猴的过程，下列叙述错误的是（　　） A．培养过程涉及到体外受精、动物细胞培养和显微注射等技术 B．细胞核在受体细胞中不能完全恢复分化前功能导致克隆成功率低 C．胚胎移植前可用滋养层乙的细胞对克隆的恒河猴进行遗传筛查 D．该技术可获得特定疾病模型的恒河猴用于评估药物有效性 16．（24-25高三上·北京海淀·期末）科研人员通过细胞改造制造出人工胰岛B细胞，移植到糖尿病模型鼠腹腔内。一段时间后检测其血糖浓度，如下图。下列叙述正确的是（　　） A．本实验是为了检验人工胰岛B细胞可否替代胰岛B细胞 B．由图可知，3组降低模型鼠血糖浓度的效果优于2组 C．2、3组的血糖浓度低于1组说明移植可完全治愈糖尿病 D．1组初始血糖浓度高于4组可能是肌糖原分解过多所致 17．（24-25高三上·北京石景山·期末）药用植物板蓝根（2n=14）具抗菌作用，某课题组将其与“华双3号”油菜（2n=38）进行体细胞杂交，以期获得抗病菌的油菜。下列叙述正确的是（　　） A．可以用盐酸和酒精混合配制的解离液获得原生质体 B．诱导融合后的原生质体均含有52条染色体 C．融合原生质体再生出细胞壁是细胞融合成功的关键 D．脱分化和再分化需分别添加细胞分裂素和生长素 18．（24-25高三上·北京西城·期末）甜叶菊中所含的甜菊糖是一种低热量、高甜度的天然甜味剂，可用于预防肥胖症、儿童龋齿等。研究不同激素浓度对甜叶菊组培产生不定芽的影响，结果如下表。相关叙述错误的是（    ） 分组 激素浓度/（mg·L-1） 芽分化率/% 6-BA NAA 1 0.5 0.1 20.0 2 1.0 0.1 51.1 3 1.5 0.1 70.0 4 2.0 0.1 71.4 5 2.0 0.2 71.4 6 2.0 0.3 75.8 7 2.0 0.4 78.8 A．细胞的全能性是植物组培的理论基础 B．利用组培技术可快速繁殖大量甜叶菊 C．6-BA与NAA比值越高越利于芽分化 D．应补充一组不施加外源激素的对照组 19．（23-24高三上·北京丰台·期末）某生物兴趣小组利用植物组织培养技术进行实验，以下说法正确的是（　　） A．培养基中生长素与细胞分裂素的比值低时有利于生根 B．该技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖 C．如果给予适当的刺激，也可以用已死亡的细胞来培养 D．配制培养基的过程中应该对培养基进行严格消毒处理 20．（23-24高三上·北京石景山·期末）下表为抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的操作步骤及其目的或结果。下列叙述不正确的是（    ） 操作步骤 目的或结果 处死注射了丙肝病毒特定抗原的小鼠，取出脾脏 ① 诱导上述细胞与②融合 产生多种融合细胞 ③ 淘汰未融合的细胞及同种融合细胞 进行抗原-抗体检测 筛选出④ 注射到健康小鼠体内 获得抗丙肝病毒的单克隆抗体 A．①是促使B细胞产生更多的抗体 B．②是小鼠的骨髓瘤细胞 C．③是在特定的选择培养基上培养 D．④是能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 二、非选择题 21．（22-23高三上·北京大兴·期末）蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。 (1)CRISPR/Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白，如图1。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过__________与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。 (2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR/Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。 ①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因__________。 A．限定在体细胞内表达的启动子 B．限定在生殖细胞内表达的启动子 C．限定在受精卵内表达的启动子 D．I-Ppol基因（能够切割X染色体DNA的核酸酶基因） E.氨苄青霉素抗性基因 ②通过____________技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成_____________性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。 (3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有_____________（答出两点）。 (4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因___________。 22．（23-24高三上·北京昌平·期末）活性氧（ROS）是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，ROS产生过多是高氧诱导肺损伤的主要原因。为研究高氧导致细胞内活性氧升高的机制，科学家使用大鼠肺泡上皮细胞（R）进行相关的实验。 (1)有氧呼吸第三阶段，氧气参与______过程，此阶段的产物可满足细胞对______的需求。 (2)将R细胞接种于培养瓶中，加入所需营养和抗生素，并调节______，置于CO2恒温培养箱中进行培养。一段时间后将R细胞分为对照组、高氧组和拮抗剂组，高氧组置于氧浓度90%的培养箱中；拮抗剂组加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，置于氧浓度90%的培养箱中。 (3)4h后检测线粒体内相关指标，结果如下表。 检测指标 组别 细胞（个/mL） Ca2+（nmol/L） 活性氧（RFU） NAD+/NADH比值 对照组 2×106 19.5 491 3.89 高氧组 2×106 24.3 530 2.44 拮抗剂组 2×106 17.2 480 3.71 注：RFU是相对荧光单位，代表活性氧的量 ①表中结果显示______，说明R细胞高氧模型制备成功。 ②比较高氧组和拮抗剂组结果，有关Ca2+、活性氧量和NAD+/NADH比值之间调控关系的推测合理的是______。 A． B．Ca2+→活性氧→NAD+/NADH比值 C．Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧 D．NAD+/NADH比值→活性氧→Ca2+ E.NAD+/NADH比值→Ca2+→活性氧 (4)进一步研究表明，Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值。组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+。 综合以上信息，分析高氧导致细胞内活性氧升高的机制：______（用关键词加箭头表达）。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题10 生物技术与工程 3大高频考点概览 考点01 传统发酵技术及其应用、发酵工程 考点02 基因工程 考点03 胚胎工程、生物技术的安全性及伦理问题 地 城 考点01 传统发酵技术及其应用、发酵工程 一、选择题 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）从马盲肠中分离出能够降解纤维素的厌氧细菌并对其进行鉴定，实验流程和结果如下图。下列叙述错误的是（　　） A．①~③的培养基以纤维素为唯一碳源 B．①~③应在无氧条件下倒置培养 C．菌落甲分泌的纤维素分解酶的降解能力低于乙 D．筛选出的菌株可研发为反刍动物的饲料添加剂 【答案】C 【分析】稀释涂布平板法：将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中的微生物细胞分散开，使成单个细胞存在，再取一定稀释度、一定量的稀释液接种到平板中，使其均匀分布于平板中的培养基内。 【详解】A、①~③的培养基以纤维素为唯一碳源，选择能够降解纤维素的厌氧细菌并对其进行鉴定，A正确； B、厌氧细菌氧气对其有毒害作用，因此①~③应在无氧条件下倒置培养，B正确； C、菌落甲的透明圈与菌落直径比值大于乙，因此分泌的纤维素分解酶的降解能力高于乙，C错误； D、从马盲肠中分离出能够降解纤维素的厌氧细菌，可研发为反刍动物的饲料添加剂，D正确。 故选C。 2．（24-25高三上·北京石景山·期末）下列相关实验操作正确的是（　　） A．利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物电泳后，在紫外灯下观察结果 B．鉴定脂肪时，子叶切片先用体积分数为50%的酒精浸泡，再用苏丹Ⅲ染液染色 C．探究温度对酶活性的影响时，先将酶与底物混合，然后在不同温度下水浴处理 D．将接种环烧红，迅速蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落 【答案】A 【分析】琼脂糖凝胶电泳是一种电泳形式，用于根据核酸（DNA或RNA）片段的大小进行分离。当施加电流时，带负电的DNA/RNA通过琼脂糖凝胶的孔隙向凝胶带正电的一端迁移，较小的片段迁移较快。由此产生的条带可以用紫外线（UV）光来观察。 【详解】A、琼脂糖凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来，A正确； B、鉴定脂肪时，子叶临时切片先用苏丹Ⅲ染液染色，然后用体积分数为50%的乙醇洗去浮色，B错误； C、探究温度对酶活性的影响时，应先将酶和底物分别在不同温度下处理，然后再混合，若先将酶与底物混合，再在不同温度下水浴处理，会在达到设定温度前就发生反应，影响实验结果，C错误； D、将接种环烧红，待冷却后（避免菌种被烫死），蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落，D错误。 故选A。 3．（24-25高三上·北京西城·期末）单细胞蛋白即微生物菌体，是一种新型的蛋白质来源，利用发酵工程能提高其产量和品质。下列工艺流程中不合理的是（    ） A．可通过诱变育种等手段获得优良菌种 B．培养基和发酵设备均需高温消毒 C．发酵过程需控制合适的温度和pH D．采用过滤、沉淀、干燥等方法获得菌体 【答案】B 【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。 【详解】A、诱变育种可以通过物理、化学等因素诱导微生物发生基因突变，从而有可能获得优良菌种，提高单细胞蛋白的产量和品质，该做法合理，A正确； B、培养基和发酵设备应该进行灭菌处理，而不是高温消毒，消毒一般只能杀死部分微生物，不能彻底杀灭包括芽孢和孢子在内的所有微生物，灭菌能更彻底地消灭微生物，保证发酵过程不受杂菌污染，B错误； C、不同的微生物发酵需要适宜的温度和pH环境，控制合适的温度和pH有利于微生物的生长和代谢，从而提高单细胞蛋白的产量和品质，该做法合理，C正确； D、采用过滤、沉淀、干燥等方法可以将发酵后的微生物菌体从发酵液等体系中分离出来并进行干燥处理，从而获得单细胞蛋白，该做法合理，D正确。 故选B。 4．（24-25高三上·北京顺义·期末）中国是酿酒历史最古老的国家之一，家酿葡萄酒和工业化生产啤酒的过程均需要（    ） A．利用醋酸菌无氧呼吸的原理 B．接种人工选育的单一菌种 C．为发酵过程提供适宜的温度 D．对发酵产物进行分离和提纯 【答案】C 【分析】发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味要求的不同而有所差异。 【详解】A、家酿葡萄酒和工业化生产啤酒是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精的原理，A错误； B、家酿葡萄酒不需要接种人工选育的单一菌种，B错误； C、酵母菌的发酵需要适宜的温度，所以家酿葡萄酒和工业化生产啤酒的过程需要为发酵过程提供适宜的温度，C正确； D、家酿葡萄酒一般不会再对产物进行分离和提纯处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离，D错误。 故选C。 5．（23-24高三上·北京昌平·期末）研究者用酸笋开发具有降低胆固醇功能的益生菌。先将酸笋发酵液接种到含有CaCO3的固体培养基上，筛选出乳酸菌。然后将乳酸菌接种到含有胆固醇的培养液中，筛选出能够降解胆固醇的乳酸菌。相关叙述不正确的是（　　） A．腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无氧环境 B．将酸笋发酵液用稀释涂布法接种到固体培养基中 C．溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落 D．胆固醇属于脂质，主要为微生物的生长提供氮源 【答案】D 【分析】1、筛选与分离微生物常用的接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法。 2、微生物常见的接种方法①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板、接种、划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。 ②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过梯度稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】A、乳酸菌是厌氧菌，腌制酸笋需要水封，为乳酸菌发酵提供无氧环境，A正确； B、可用稀释涂布法将酸笋发酵液接种到固体培养基中，B正确； C、乳酸菌发酵产生的乳酸能与CaCO3发生反应，使CaCO3分解成可溶性物质乳酸钙和气体二氧化碳，导致菌落周围出现透明圈，故溶钙圈直径与菌落直径的比值可代表微生物溶解CaCO3的能力大小，比值越大微生物溶解CaCO3的能力越大，所以溶钙圈直径与菌落直径比值大的菌落为目标菌落，C正确； D、胆固醇属于脂质，含有C、H、O元素，主要为微生物的生长提供碳源，不能为微生物的生长提供氮源，D错误。 故选D。 6．（23-24高三上·北京石景山·期末）快速发展的生物技术与人类生产生活的关系越来越密切。下列说法不正确的是（    ） A．利用发酵工程可大量获得用作饲料的微生物菌体或蛋白质 B．利用马铃薯茎尖进行组织培养获得的脱毒马铃薯能提高产量 C．蛋白质工程可对蛋白质结构直接改造以满足生产生活需求 D．利用胚胎分割与胚胎移植技术可促进优良动物品种的繁殖 【答案】C 【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 【详解】A、单细胞蛋白是指利用发酵工程获得的大量的微生物菌体，可在发酵结束之后采用过滤沉淀等方法将菌体分离和干燥得到产品，可作为饲料，A正确； B、马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，利用马铃薯茎尖组织培养获得的脱毒苗能提高产量，B正确； C、要对蛋白质的结构进行改造，必须通过改造或合成基因来完成，C错误； D、利用胚胎分割与胚胎移植技术可提高优良胚胎的利用率，促进优良动物品种的繁殖正确，D正确。 故选C。 7．（23-24高三上·北京西城·期末）下列关于无菌技术的叙述，错误的是（　　） A．常用湿热灭菌法对培养基灭菌 B．制作泡菜时，靠水封坛沿灭菌 C．接种环使用前后都需要灼烧灭菌 D．组培时可用酒精和次氯酸钠消毒外植体 【答案】B 【分析】获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。灭菌则是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 【详解】A、湿热灭菌是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌的效果最好，可用于培养基的灭菌，A正确； B、制作泡菜时，向坛盖边沿的水槽中注满水来隔绝空气，B错误； C、接种环使用前灼烧灭菌，杀死接种环上的杂菌，接种环使用后灼烧灭菌可以避免菌种污染环境和感染操作者，故接种环使用前后都需要灼烧灭菌，C正确； D、酒精和次氯酸钠消毒外植体是常见的化学消毒方法，可以杀死外植体表面的微生物，D正确。 故选B。 8．（23-24高三上·北京东城·期末）我国利用微生物发酵制作酱油的历史悠久，如图是通过发酵制作酱油的流程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源 B．为利于发酵的进行，应将大豆蒸熟后趁热立即加入米曲霉 C．米曲霉分泌的蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸 D．发酵过程中加盐不仅可以调味还可以抑制杂菌的生长 【答案】B 【分析】发酵，是指人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程。直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术一般称为传统发酵技术。传统发酵以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，通常是家庭式或作坊式的。 【详解】A、小麦含有丰富的淀粉、大豆含有丰富的蛋白质，制曲过程中小麦、大豆可为米曲霉提供碳源和氮源，A正确； B、为利于发酵的进行，应将大豆蒸熟，待冷却后再加入米曲霉，防止高温条件下米曲霉死亡，B错误； C、发酵过程中，米曲霉合成和分泌蛋白酶，蛋白酶将蛋白质分解为肽或氨基酸，C正确； D、抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，在发酵过程中添加食盐能抑制杂菌的生长，还能调节酱油的风味，D。 故选B。 9．（23-24高三上·北京朝阳·期末）在食醋酿造的酒精发酵阶段，除了酒精含量显著增加外，乳酸、乙酸等有机酸含量也略有增加。检测不同阶段发酵醪液（加入了酒曲的原料和水）中细菌的相对丰度（数量占比），结果如图。 相关说法错误的是（    ） A．酒曲可为发酵提供产生酒精的微生物 B．食醋酒精发酵阶段需提供无菌空气 C．解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受力 D．细菌的丰度变化会影响食醋的风味 【答案】B 【分析】1、参与果酒制作的微生物是酵母菌，其新陈代谢类型为异养兼性厌氧型。 2、参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的果糖分解成醋酸。当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。 【详解】A、酿造食醋的过程中的酒精发酵阶段，能产生酒精的微生物是酵母菌，发酵醪液加入了酒曲，故酵母菌是由酒曲提供的，A正确； B、食醋酒精发酵阶段的产物是酒精是酵母菌无氧呼吸的产物，要严格密封，B错误； C、在食醋酿造的酒精发酵阶段，酒精含量显著增加，从柱形图可以看出解淀粉乳杆菌含量也在增加，故解淀粉乳杆菌具有较强的酒精耐受性，C正确； D、不同的微生物会产生不同的代谢产物，故细菌的丰度变化会影响食醋的风味，D正确； 故选B。 10．（23-24高三上·北京海淀·期末）嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯（PHA，一种新型生物塑料），在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（    ） A．利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌 B．高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长 C．培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量 D．发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA 【答案】A 【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。 【详解】A、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，不能用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌，A错误； B、高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或蛋白质变性而死亡，故可抑制杂菌生长，B正确； C、培养液上清可以循环利用，可避免物质和能量的浪费，有利于节约物质和能量，C正确； D、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒，因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA，D正确。 故选A。 11．（20-21高三上·北京·期末）物质Y是一种会污染土壤的含氮有机物，Y在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解Y的细菌。在筛选目的菌的培养基中观察到几个菌落（如图所示）。下列相关叙述正确的是（    ） A．应首选菌落①中的菌株进一步纯化 B．将所选取土壤灭菌后用无菌水稀释涂布于培养基 C．图中菌落都具有能够降解Y的能力 D．图中培养基可用牛肉膏、蛋白胨配制 【答案】A 【分析】筛选培养基是指根据某种微生物的特殊营养要求或对某些化学、物理因素的抗性而设计的，能选择性地区分这种微生物的培养基。利用选择培养基，可使混合菌群中的目标菌种变成优势种群，从而提高该种微生物的筛选效率。 【详解】A、据图可知，①菌落最小，周围透明圈最大，说明①菌落分解Y的能力最强，所以应该选择①菌落进一步纯化，A正确； B、土壤稀释液中含有接种的微生物，不能灭菌，B错误； C、据图可知，图中菌落③周围未形成透明圈，不能降解Y，C错误； D、实验目的是筛选出能降解Y的细菌，所以不能加入牛肉膏、蛋白胨，只能以Y作为唯一氮源，D错误。 故选A。 二、非选择题 12．（24-25高三上·北京顺义·期末）胰高血糖素样肽GLPI作用于肠道受体，通过激活相关神经影响中枢神经系统使人产生饱腹感。科研人员设计可在光控条件下产生GLP1的乳酸乳球工程菌。 (1)培养乳酸乳球菌需在培养基中添加水、无机盐、葡萄糖、蛋白胨等成分，其中葡萄糖主要为其提供的营养是_____。 (2)为获得能在光控条件下产生CLP1的工程菌，科研人员利用如图所示的质粒P对乳酸乳球菌进行改造。 ①需将GLP1基因插入质粒P的_______（填图1中序号）点，构建重组质粒，导入经_______处理的乳酸乳球菌，使之能合成GLP1。 ②阻遏蛋白CL可抑制启动子λ的活性，YF/FJ双蛋白调节系统由共用同一启动子的相邻基因编码，前者具有磷酸化酶活性，感应蓝光后活性丧失，后者磷酸化后可激活FJ基因下游启动子β。若要使①的乳酸乳球菌仅在蓝光照射时合成GLP1，还需在图1质粒P的启动子α后增设序列组合，调控GLP1基因表达。以下主要元件在该序列组合中的合理排序是______。 a．启动子β b．启动子λ c．CL基因 d．FJ基因 e．YF基因 (3)海藻酸钠微珠常用于生物活性物质的口服递送，它可在pH低于3.4~4.4时形成水凝胶沉于溶液底层，pH升高时涨破，将内容物释放到环境溶液中。工程菌发挥作用的主要部位在肠道，且易被胃酸降解。请利用以下材料和设备设计实验，为海藻酸钠微珠可防止工程菌在胃液中释放提供证据支持。 主要实验材料和设备：包裹工程菌的海藻酸钠微珠、缓冲液1（pH=2）、缓冲液2（pH=8）、含氯霉素的平板（两个）、细菌培养箱。 实验方案及预期结果为________。 【答案】(1)碳源 (2) Ш CaCl2 edacb/deacb (3) 实验方案：先将海藻酸钠微珠浸于缓冲液1一段时间，再转移到缓冲液2处理相同时间，取两种缓冲液的上清液分别涂布两个含氯霉素的平板上，培养并观察菌落生长情况 预期结果：仅在涂抹缓冲液2上清液的平板上生长大量工程菌菌落 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，标记基因可便于目的基因的鉴定和筛选。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因——DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）虽然各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源 （提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机 盐等营养物质；培养乳酸乳球菌需在培养基中添加水、无机盐、葡萄糖、蛋白胨等成分，其中葡萄糖主要为其提供的营养是碳源。 （2）①GLP1基因需要表达，可见需要将其插入启动子与终止子之间，题图可知，需将GLP1基因插入质粒P的Ш 点，构建重组质粒，导入经CaCl2处理的乳酸球菌，使之能合成GLP1。 ②阻遏蛋白CL可抑制启动子λ的活性，根据题意可知，没有蓝光照射时，CL基因表达从而抑制启动子λ的活性，从而抑制GLP1基因表达，而蓝光照射时，YF基因表达的磷酸化酶失活，导致CL基因不表达，从而解除对启动子λ的抑制作用，导致GLP1基因表达，故主要元件在该序列组合中的合理排序是edacb或deacb。 （3）实验需要遵循对照原则、单一变量原则和控制无关变量原则，实验目的是验证海藻酸钠微珠可防止工程菌在胃液中释放，根据题干信息可知，实验方案：先将海藻酸钠微珠浸于缓冲液1一段时间，再转移到缓冲液2处理相同时间，取两种缓冲液的上清液分别涂布两个含氯霉素的平板上，培养并观察菌落生长情况；预期结果：仅在涂抹缓冲液2上清液的平板上生长大量工程菌菌落。 13．（23-24高三上·北京房山·期末）大丽轮枝菌侵染棉花导致其减产。科学家欲用芽孢杆菌对其进行生物防治。 (1)培养基中的蛋白胨可为菌体生长提供___________和维生素等。将现有的芽孢杆菌ZY-17、ZY-109置于___________（填“液体”或“固体”）培养基中进行扩大培养。 (2)在培养基平板中央分别放置大丽轮枝菌的菌丝块，然后在菌丝块对应三角点分别滴加ZY-17和ZY-109的菌液，以接种___________的培养基为空白对照，进行“平板对峙实验”，结果如图1。 ①若在一个平板中完成图1中三组平板对峙实验，请在图2中画出实验方案____。 ②分析实验结果可知ZY-17的抑菌效果较好，依据是：ZY-17处理后_______。 (3)为探究ZY-17抑制大丽轮枝菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证_______。 主要实验材料和设备：ZY-17、大丽轮枝菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱。 【答案】(1) 供氮源、碳源、无机盐 液体 (2) 不含菌体的培养基 ZY-17处理后大丽轮枝菌的菌丝块明显小于ZY-109处理效果 (3)假设ZY-17通过分泌相关物质抑制大丽轮枝菌先用培养基分别培养ZY-17和大丽轮枝菌，一段时间后，将ZY-17及其培养基离心后取其上清液（含有ZY-17的分泌物），用圆形滤纸小片浸入其中，随后将浸有ZY-17的分泌物接种到含大丽轮枝菌的培养基上，同时以只接种大丽轮枝菌的平板作为对照，置于细菌培养箱，一段时间后观察，若含有圆形滤纸小片的平板上，大丽轮枝菌菌落明显小于对照组，则说明假设成立 【分析】蛋白胨可为菌体生长提供氮源、碳源、无机盐、维生素等营养。由图可知，ZY-17处理后大丽轮枝菌的菌丝块明显小于ZY-109处理效果，说明ZY-17的抑菌效果较好。 【详解】（1）蛋白胨可为菌体生长提供氮源、碳源、无机盐、维生素等营养；菌体扩大培养一般用液体培养基，有利于菌体与培养基充分接触。 （2）ZY-17和ZY-109的菌液中除菌体外为培养基，所以接种不含菌体的培养基为空白对照。 ①若在一个平板中完成图1中三组平板对峙实验，则可在培养基平板中央放置大丽轮枝菌的菌丝块，然后分别在对应三角点分别滴加ZY-17和ZY-109的菌液和不含菌体的培养基，其接种如下： ②由图可知，ZY-17处理后大丽轮枝菌的菌丝块明显小于ZY-109处理效果，说明ZY-17的抑菌效果较好。 （3）假设ZY-17通过分泌相关物质抑制大丽轮枝菌。可先用培养基分别培养ZY-17和大丽轮枝菌，一段时间后，将ZY-17及其培养基离心后取其上清液（含有ZY-17的分泌物），用圆形滤纸小片浸入其中，随后将浸有ZY-17的分泌物接种到含大丽轮枝菌的培养基上，同时以只接种大丽轮枝菌的平板作为对照，置于细菌培养箱，一段时间后观察，若含有圆形滤纸小片的平板上，大丽轮枝菌菌落明显小于对照组，则说明假设成立。 14．（23-24高三上·北京丰台·期末）对香豆酸具有强大的抗氧化、抗菌和抗炎作用，在植物体内可由TAL基因编码的酶催化合成。科学家欲利用人工改造的酵母菌，实现可控地生产对香豆酸。 (1)为构建工程菌株，科研人员向酵母菌内导入TAL基因及VPRH基因，VPRH基因可编码转录激活因子复合物，该复合物可在绿光条件下解聚失活，从而调控目的基因的表达。由此可知，光可以作为_______来调控细胞的代谢，工程菌株在_______条件下可以生产对香豆酸，后者对于工程菌来说属于______代谢产物。 (2)为验证此光控系统对光的响应，研究人员分别检测不同条件下的菌体生长量（吸光度越高，菌体数量越大）及对香豆酸的产量，结果如图1和图2所示。 ①用于测定的培养基在物理性质上属于________培养基，过程为：配制培养基→调pH→________→接种→培养→抽样检测。 ②由图可知，对香豆酸发酵的最适条件为_______，请从物质与能量的角度解释与持续黑暗组相比，产生此现象的原因是_____。 (3)综上所述，在本研究后续实际生产过程中，可以通过精确调控______等因素，达到菌体生长与产物产量的最大化。 【答案】(1) 信号 黑暗 次生 (2) 液体 灭菌 24h绿光后黑暗 前期绿光照射可以使更多的物质和能量用于菌体数量增加，从而有利于后期产物的合成 (3)光照强度或光照时间 【分析】对香豆酸具有强大的抗氧化、抗菌和抗炎作用，在植物体内可由TAL基因编码的酶催化合成。 【详解】（1）复合物可在绿光条件下解聚失活，从而调控目的基因的表达。由此可知，光可以作为信号来调控细胞的代谢；题干对香豆酸在植物体内可由TAL基因编码的酶催化合成，科研人员向酵母菌内导入TAL基因及VPRH基因，VPRH基因可编码转录激活因子复合物，该复合物可在绿光条件下解聚失活，可见工程菌株在黑暗条件下可以生产对香豆酸，后者对于工程菌来说属于次生代谢产物。 （2）由题可知，培养的酵母菌，测量菌体的吸光度，使用的是液体培养基，制作过程为，配制培养基→调pH→灭菌→接种→培养→抽样检测。 由图可知，对香豆酸发酵的最适条件为24h绿光后黑暗。从物质与能量的角度解释与持续黑暗组相比，产生此现象的原因是前期绿光照射可以使更多的物质和能量用于菌体数量增加，从而有利于后期产物的合成。 （3）综上所述，在本研究后续实际生产过程中，可以通过精确调控光照强度或光照时间等因素，达到菌体生长与产物产量的最大化。 15．（23-24高三上·北京昌平·期末）黄色粘球菌能够捕食其他细菌。为探究其捕食机制，研究者进行了系列实验。 (1)在琼脂平板上靠近猎物细菌菌落处接种黄色粘球菌的细胞悬浮液，2天后记录共培养情况，结果如图1。 ①猎物细菌主要为黄色粘球菌提供碳源、______、.水和无机盐等营养物质。 ②图1结果说明黄色粘球菌对这四种猎物细菌都有捕食行为，判断依据是黄色粘球菌从接种点向外扩散，原本圆形的菌落出现______。 (2)研究者制备了黄色粘球菌的不同蛋白质组分，并将它们分别与四种实验菌株混合，比较其溶菌活性，结果如图2。使用硫酸铵沉淀法分离分泌蛋白，因此分泌蛋白会有硫酸铵残留。 实验结果说明，______不会引起4种菌株裂解，分泌蛋白能够使得______裂解；80℃加热10min，分泌蛋白的溶菌作用消失，这表明蛋白质参与了溶菌过程，并排除了这种影响是由于______所致；当______时，黄色粘球菌对4种菌捕食效果最好。 (3)为研究黄色粘球菌捕食菌种3的机制，研究者初步筛选出可能参与捕食菌种的相关基因，包括K基因，并逐步解析了“黄色粘球菌K基因表达的K蛋白参与菌种3的裂解过程”。请将研究思路排序：______。 ①检测K基因缺失突变体接触菌种3后是否暂停运动 ②构建K基因缺失突变体并检测其捕食菌种3的能力 ③比较有荧光区域和无荧光区域菌种3细胞壁被降解情况 ④荧光标记K蛋白，检测野生型接触菌种3前后其在细胞中的分布 【答案】(1) 氮源 缺口 (2) 黄色粘球菌的膜蛋白 菌种1 硫酸铵 保持整个黄色粘球菌细胞结构完整时 (3)②①④③ 【分析】培养基一般需要含有碳源，氮源，无机盐、水等，才能提供细菌所需要的营养物质。 分析图2可知，当保持整个黄色粘球菌细胞结构完整时，黄色粘球菌对4种菌捕食效果最好。 【详解】（1）①培养基一般需要含有碳源，氮源，无机盐、水等，才能提供细菌所需要的营养物质，故猎物细菌主要为黄色粘球菌提供碳源、氮源、水和无机盐等营养物质。 ②分析图1可知，图1结果说明黄色粘球菌对这四种猎物细菌都有捕食行为，判断依据是黄色粘球菌从接种点向外扩散，原本圆形的菌落出现缺口。 （2）从图2结果可知，实验结果说明，黄色粘球菌的膜蛋白不会引起4种菌株裂解，分泌蛋白能够使得菌种1裂解；80℃加热10min，分泌蛋白的溶菌作用消失，这表明蛋白质参与了溶菌过程，并排除了这种影响是由于硫酸铵所致；当保持整个黄色粘球菌细胞结构完整时，黄色粘球菌对4种菌捕食效果最好。 （3）实验目的是逐步了解“黄色粘球菌K基因表达的K蛋白参与菌种3的裂解过程”，实验思路应为：构建K基因缺失突变体并检测其捕食菌种3的能力、检测K基因缺失突变体接触菌种3后是否暂停运动、荧光标记K蛋白，检测野生型接触菌种3前后其在细胞中的分布、比较有荧光区域和无荧光区域菌种3细胞壁被降解情况，即②①④③。 16．（23-24高三上·北京石景山·期末）黄曲霉毒素B1（AFB1）是污染农产品与食品最常见的真菌毒素之一，危害不容忽视。研究者尝试从微生物中获取能够降解AFB1的物质。 (1)取被污染谷物样品10g置于90mL无菌蛋白胨培养基中振荡培养，一段时间后采用_______法，将样品接种于以_______为唯一碳源的培养基中，多次筛选获得菌株A，并确定其为一种酵母菌。 (2)制备菌株A悬液进行分组实验，实验处理及检测结果见下图1。              推测菌株A中存在不耐高温的蛋白质，可降解AFB1，其依据是_______。 (3)从菌株A中筛选到编码上述蛋白的M基因，导入用_______处理的大肠杆菌中，发现M蛋白合成量少且活性低。原因是：原核与真核生物编码同一氨基酸的密码子使用的频率不同（见下表1）。M基因在大肠杆菌内表达的过程中，识别酵母菌_______（选填“低频”或“高频”）密码子的tRNA少，核糖体在此处停留时间更长，导致多肽链延伸速率降低甚至停止，从而影响M蛋白的合成量及活性。据此，需要对所用大肠杆菌进行改造，改造思路是_______。 表两种菌中精氨酸密码子使用频率 (4)将M基因导入改造后的大肠杆菌中，获得生产M蛋白的工程菌，经_______后，接种到发酵罐中，实现工业化生产。 【答案】(1) 稀释涂布平板（或平板划线） AFB1 (2)1组AFB1的含量低于2、3组 (3) Ca2+ 高频 导入能转录出识别酵母菌高频密码子的tRNA的基因，使这种tRNA数量增加 (4)扩大培养 【分析】微生物常见的接种的方法：①平板划线法是将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板、接种、划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。②稀释涂布平板法是将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】（1）为了筛选能够降解AFB1的获得菌株A，需要将含有目的菌的菌液通过稀释涂布平板（或平板划线）接种到以AFB1的固体选择培养基上，培养一段时间后挑取菌落进行进一步纯化。 （2） 2组为加热胞内裂解液，3组使用蛋白酶处理胞内裂解液，而1组的胞内裂解液不做处理，结合图1数据可知，1组AFB1的含量低于2、3组，说明菌株A中存在不耐高温的蛋白质，可降解AFB1。 （3）将目的基因导入大肠杆菌等微生物中一般用钙离子处理法，即用Ca2+处理微生物使之处于一种容易吸收周围DNA的状态。原核与真核生物编码同一氨基酸的密码子使用的频率不同，酵母菌对密码子的使用频率更高，说明酵母菌中有更多的tRNA参与翻译，将M基因导入大肠杆菌后，由于大肠杆菌编码同一氨基酸的密码子使用的频率较低，相应的tRNA数量较少，即识别酵母菌高频密码子的tRNA少，最终导致M蛋白的合成量及活性受到影响。若要对所用大肠杆菌进行改造，使M蛋白的合成量及活性表现正常，可以通过导入能转录出识别酵母菌高频密码子的tRNA的基因，使这种tRNA数量增加，提高对密码子的识别速率。 （4）实现工业化生产之前不仅需要筛选出高产、优良的能生产M蛋白的工程菌，还需要对工程菌进行扩大培养，以增大目的菌的浓度，有利于发酵。 地 城 考点02 基因工程 一、选择题 1．（24-25高三上·北京海淀·期末）基因工程应用广泛，成果丰硕。下列有关基因工程应用的叙述，错误的是（　　） A．利用大肠杆菌可以直接生产出有活性的重组人胰岛素 B．通过增加转入外源抗除草剂基因的种类提高作物抗性 C．利用乳腺特异表达基因的启动子在乳汁中获得血清白蛋白 D．将海鱼抗冻蛋白基因通过转基因操作获得抗冻番茄新品种 【答案】A 【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。其中，基因表达载体的构建是基因工程的核心。 【详解】A、人胰岛素是真核生物表达的蛋白质，大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体，利用大肠杆菌直接生产出的胰岛素无活性，还需要另外加工，A错误； B、转入外源抗除草剂基因可以使作物抗除草剂，增加转入外源抗除草剂基因的种类提高作物抗性，B正确； C、利用乳腺特异表达基因的启动子使外源基因在乳腺中表达，在乳汁中获得血清白蛋白，C正确； D、将海鱼抗冻蛋白基因通过转基因操作转入番茄细胞内，通过植物组织培养获得抗冻番茄新品种，D正确。 故选A。 2．（24-25高三上·北京昌平·期末）人胰岛素分子容易聚合导致药效降低，可采用PCR技术改造人胰岛素基因（下图），下列说法错误的是（   ） A．可通过人工合成获取突变型目的基因 B．上述方法可将待突变序列改造成5'-AAGCCC-3’ C．需要在耐高温的DNA聚合酶作用下进行延伸 D．通过电泳检测PCR产物，可确定基因是否改造成功 【答案】D 【分析】PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。其过程如下：①高温变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链。②低温复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。③中温延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。 【详解】A、在基因工程中，确实可以通过人工合成的方法获取目的基因，包括突变型目的基因，A正确； B、根据图示，正常引物延伸方向是从5'到3'，突变引物延伸方向也是从5'到3'，按照碱基互补配对原则，最终得到的突变序列应该是5'-AAGCCC-3’，B正确； C、PCR 技术需要在耐高温的 DNA 聚合酶（如 Taq 酶）作用下进行延伸，这是 PCR 技术的基本条件之一，C正确； D、PCR 产物电泳主要是用于检测 PCR 扩增是否成功，即是否得到了预期大小的 DNA 片段。但仅通过电泳检测 PCR 产物，并不能确定基因是否改造成功。基因改造成功与否不仅取决于是否扩增出特定片段，还涉及到基因序列的精确改变、是否插入或缺失特定碱基对、基因表达情况以及是否产生预期的功能变化等多方面。电泳只能直观呈现 DNA 片段的大小和数量，无法反映基因内部序列的精确改变以及功能上的变化，D错误。 故选D。 3．（24-25高三上·北京石景山·期末）5-羟色氨酸是具药用价值的色氨酸衍生物，主要从植物中提取。利用大肠杆菌实现5-羟色氨酸的规模化生产的主要代谢过程如下图。然而构建的工程菌产生的色氨酸羟化酶催化效率很低，将其肽链中197位和219位氨基酸替换后，催化效率大大提高。下列相关步骤不正确的是（　　） A．可通过改变DNA序列改变色氨酸羟化酶的氨基酸序列 B．用相同的限制酶处理目的基因与大肠杆菌质粒，再用DNA连接酶处理 C．将大肠杆菌用Ca2+处理后，导入构建的基因表达载体 D．通过PCR技术不能检测转入的色氨酸羟化酶基因是否转录 【答案】D 【分析】基因工程的基本操作程序有四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、通过改变DNA序列，例如通过定点突变或基因编辑技术，可以改变色氨酸羟化酶的氨基酸序列，这种方法常用于优化酶的催化效率，A正确； B、为了将目标基因插入到大肠杆菌的质粒中，通常使用限制酶切割目的基因和质粒DNA，使其具有互补的黏性末端，再用DNA连接酶将其连接起来，形成重组质粒，B正确； C、用Ca2+处理大肠杆菌是常见的转化方法之一，这种方法可以使大肠杆菌细胞膜变得更加透化，从而更容易将外源基因导入细胞中，C正确； D、PCR技术可以用来检测转入的色氨酸羟化酶基因是否成功克隆，并且可以通过逆转录PCR（RT-PCR）来检测基因是否转录，如果通过RT-PCR检测到相应的mRNA，说明该基因已经转录。因此，PCR技术可以用来检测基因是否转录，D错误。 故选D。 4．（24-25高三上·北京丰台·期末）在生产实践中，不需要运用多项生物工程技术的是（    ） A．单克隆抗体的制备 B．人胰岛素工业化生产 C．转基因抗虫棉的培育 D．用酚酞鉴别尿素分解菌 【答案】D 【分析】生物工程包括发酵工程、细胞工程、基因工程等。 【详解】A、单克隆抗体的制备需要使用动物细胞工程，包括动物细胞培养技术和动物细胞融合技术，A错误； B、人胰岛素的工厂化生产需要使用基因工程技术，B错误； C、转基因抗虫棉的培育需要使用基因工程技术，C错误； D、用酚酞鉴别尿素分解菌的过程，用到了酚酞遇碱变红的原理，不需要使用生物工程技术，D正确。 故选D。 5．（24-25高三上·北京东城·期末）利用小麦细胞与柴胡细胞进行植物体细胞杂交，希望获得具有柴胡药效的小麦。通过PCR对杂种植株和双亲植株的物种特异性DNA进行扩增，电泳结果如下图所示。下列说法不正确的是（　　） A．用纤维素酶和果胶酶处理柴胡和小麦细胞 B．用电融合的方法或PEG诱导原生质体融合 C．杂种细胞中丢失了部分来自小麦的遗传信息 D．杂种细胞染色体组成与柴胡细胞完全相同 【答案】D 【分析】进行植物体细胞杂交时先用酶解法去除植物细胞的细胞壁，进行植物原生质体的融合，形成杂种细胞，再通过植物的组织培养将杂种细胞培育成杂种植株。不同种的植物之间具有生殖隔离，该种方法打破了不同种植物间的生殖隔离，克服了远缘杂交不亲和的障碍。 【详解】A、需要先用纤维素酶和果胶酶处理柴胡和小麦细胞获得原生质体，再进行融合获得杂种细胞，A正确； B、原生质体融合的常用方法包括了电融合、PEG、离心等方法，B正确； C、结合电泳结果分析，杂种细胞中没有包含小麦所有的DNA，说明丢失了部分来自小麦的遗传信息，C正确； D、结合电泳结果分析，杂种细胞只含有柴胡的部分DNA，即杂种细胞染色体组成与柴胡细胞不完全相同，D错误。 故选D。 6．（24-25高三上·北京朝阳·期末）IL-17A是一种细胞因子，在银屑病等自身免疫病的发病机制中发挥关键作用。我国科研人员研发了抗IL-17A人源-鼠源重组单克隆抗体。以下关于该抗体制备过程的叙述正确的是（    ） A．用IL-17A注射小鼠，从小鼠血清中分离出B细胞 B．用灭活病毒诱导小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞 C．用克隆化培养和PCR技术筛选出能分泌抗IL-17A抗体的杂交瘤细胞 D．用蛋白质工程技术直接将鼠源抗IL-17A抗体中的部分氨基酸序列替换为人源的 【答案】B 【分析】单克隆抗体制备的基本步骤：对小鼠进行免疫→提取B淋巴细胞→将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合→通过筛选、克隆化培养和扩大化培养→最终注入小鼠体内→从腹腔腹水中提取单克隆抗体。 【详解】A、在制备单克隆抗体的过程中，需要用特定的抗原（这里是IL−17A）注射到小鼠体内，使其产生免疫反应。然而，从小鼠血清中分离出的是抗体，而不是B细胞。B细胞是产生抗体的免疫细胞，它们位于小鼠的脾脏等免疫器官中，A错误； B、制备杂交瘤细胞时，通常使用灭活的病毒或化学试剂（如聚乙二醇）作为融合剂，诱导小鼠的B细胞与骨髓瘤细胞融合。这个过程是制备单克隆抗体的关键步骤之一，B正确； C、在筛选出能分泌抗IL−17A抗体的杂交瘤细胞时，通常使用克隆化培养（即将单个杂交瘤细胞培养在多个培养皿中，以形成克隆）和特异性抗原-抗体反应（如使用IL−17A作为抗原进行抗体检测）来筛选。而PCR技术（聚合酶链式反应）是一种用于扩增特定DNA片段的技术，它不能用于筛选杂交瘤细胞，C错误； D、据题干信息分析可知，抗IL−17A人源-鼠源重组单克隆抗体是通过基因工程技术将鼠源抗体的基因与人源抗体的基因进行重组而获得的，而不是直接替换氨基酸序列。这种技术通常涉及将鼠源抗体的可变区（即与抗原结合的区域）与人源抗体的恒定区（即与效应细胞结合的区域）进行重组，以获得既具有特异性又降低免疫原性的抗体，D错误。 故选B。 7．（23-24高三上·北京房山·期末）不能以洋葱鳞片叶为材料完成的实验是（    ） A．DNA的粗提取与鉴定 B．观察细胞质壁分离和复原 C．检测生物组织中的糖类 D．观察叶绿体和细胞质流动 【答案】D 【分析】洋葱是比较好的实验材料，洋葱根尖分生区细胞观察植物细胞的有丝分裂；洋葱鳞片叶外表皮细胞，色素含量较多，用于观察质壁分离和复原；洋葱的绿叶做叶绿体中色素的提取和分离实验，叶肉细胞做细胞质流动实验，观察叶绿体的形态和分布；洋葱的内表皮细胞颜色浅、由单层细胞构成，适合观察DNA、RNA在细胞中的分布状况。 【详解】A、洋葱鳞片叶中含有DNA，可以用于进行DNA的粗提取与鉴定实验，A正确； B、洋葱鳞片叶具有成熟的中心大液泡，可以用于观察质壁分离和质壁分离复原实验，B正确； C、洋葱中含有糖，可以用于检测生物组织中的糖类，C正确； D、洋葱鳞片叶无叶绿体，故不可以用以观察叶绿体和细胞质流动，D错误。 故选D。 8．（23-24高三上·北京朝阳·期末）毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质。以下说法正确的是（    ） A．毕赤酵母属于基因工程常用的载体 B．可用显微注射法将目的基因导入毕赤酵母 C．可用DNA分子杂交技术检测目的基因是否成功表达 D．用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌 【答案】D 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、基因工程常用的载体有这里、λ噬菌体和动植物病毒等，不包括毕赤酵母，A错误； B、毕赤酵母属于微生物，将目的基因导入微生物的常用方法是钙离子处理法，B错误； C、毕赤酵母高效表达的产物是蛋白质，可用抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否成功表达，C错误； D、毕赤酵母是一种高效的分泌蛋白表达系统，能用于大量生产外源蛋白质，该类蛋白质合成和加工后可分泌到细胞外，故用毕赤酵母表达系统生产外源蛋白质可不必裂解酵母菌，D正确。 故选D。 9．（23-24高三上·北京海淀·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。下列叙述不正确的是（    ） 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 【答案】A 【分析】基因工程技术的基本步骤：目的基因的获取；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。 【详解】A、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； B、用Ca2+处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于感受态，便于转入构建好的表达载体，B正确； C、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； D、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。 故选A。 10．（22-23高三上·北京通州·期末）下列关于生物技术的操作过程、原理或应用的说法错误的是（    ） A．基因工程的核心环节是构建基因表达载体 B．胚胎分割可以看作动物有性生殖方法的之一 C．细胞膜具有流动性是植物体细胞杂交的基础 D．稀释涂布平板法可用于微生物的分离与纯化 【答案】B 【分析】胚胎分割：是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胚或多胚的技术。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 【详解】A、基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，A正确； B、胚胎分割可以看作动物无性生殖方法的之一，B错误； C、植物体细胞杂交涉及原生质体的融合，依赖于细胞膜的流动性，因此细胞膜具有流动性是植物体细胞杂交的基础，C正确； D、稀释涂布平板法是将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落，可用于微生物的分离与纯化，D正确。 故选B。 11．（22-23高三上·北京昌平·期末）为探究海鲷催乳素启动子（psbPRL）的关键功能位点，将启动子区域序列进行分段截短，分别构建含荧光素酶基因的重组质粒，检测启动子的启动能力，结果如下图。下列叙述错误的是（    ） A．将启动子序列插入荧光素酶基因的上游 B．用限制酶和DNA连接酶构建重组质粒 C．荧光值越高代表启动子的启动能力越强 D．150-700bp之间具有提高启动能力的序列 【答案】D 【分析】1.基因工程的工具：限制酶、DNA连接酶； 2．基因工程的步骤：目的基因的提取、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，将启动子序列插入荧光素酶基因的上游，才能启动基因的转录，A正确； B、构建重组质粒 ，用限制酶切割后需要用DNA连接酶的作用下才能连接，B正确； C、据图分析，荧光值越高代表启动子的启动能力越强，C正确； D、据图分析，90-150bp时具有提高启动能力的序列，D错误。 故选D。 12．（22-23高三上·北京昌平·期末）科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，检测原理（a、b）及结果（c）如下图。下列叙述错误的是（    ） A．需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针 B．图中b是PCR反应的复性过程 C．多重PCR同时完成对4种病原体的检测 D．由结果推测该检测样品中有A病原体的核酸 【答案】B 【分析】PCR技术： （1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。 （2）原理：DNA复制。 （3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。 （4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。 【详解】A、不同的病原体的碱基序列是不同的，因此需要根据病原体的碱基序列设计不同的特异性引物和荧光探针，A正确； B、图中b是PCR反应的延伸过程，该过程中发生合成子链的过程，B错误； CD、科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术，由图c可知，多重PCR同时完成对（A、B、C、D）4种病原体的检测，实验组中B、C、D的剩余探针荧光强度与阴性对照组相似，说明该检测样品中没有B、C、D病原体的核酸，实验组中A的剩余探针荧光强度与阴性对照组不同，说明该检测样品中有A病原体的核酸，CD正确。 故选B。 13．（22-23高三上·北京东城·期末）人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白，可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是（    ） A．可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因 B．目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子 C．用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物 D．若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ 【答案】C 【分析】利用基因工程技术，还可以让哺乳动物批量生产药物。科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。目前，科学家已经在牛、山羊等动物乳腺生物反应器中，获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要的医药产品。 【详解】A、可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因，此时获得的目的基因没有启动子、终止子等，A正确； B、动物乳腺生物反应器需要使目的基因在乳腺细胞表达，目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子，B正确； C、动物受精卵全能性最高，用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，在乳腺细胞表达特定的基因是启动子的作用，并非将目的基因导入乳腺细胞，C错误； D、大肠杆菌是原核生物，不具有加工分泌蛋白的内质网和高尔基体，若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ，D正确。 故选C。 二、非选择题 14．（24-25高三上·北京·期末）炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐，且生成量与疾病严重程度正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。 (1)科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出图1所示表达载体。先用______处理大肠杆菌细胞，使细胞处于感受态，再将表达载体导入其中，筛选得到菌株E。最常用的表达载体是______。饲喂菌株E的IBD小鼠症状明显缓解。选用启动子P的优点是仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且______，能精准治疗IBD。 (2)科研人员拟向菌株E中导入新元件，得到菌株Ec，以通过观察饲喂菌株Ec的小鼠粪便中的荧光情况来诊断IBD严重程度。制备新元件有图2所示两种方案。 ①与方案1相比，方案2的主要优势是排除不同的小鼠粪便样品中______对诊断结果的影响。 ②利用方案2所获得的Ec菌饲喂IBD小鼠后，若粪便样品中仅发红色荧光的菌为x个，同时发红色和绿色荧光的菌为y个，则反映IBD发病程度的数学表达式为______。 (3)硫代硫酸盐易被分解，因此Ec菌荧光情况的观察只能反映观察时刻的情况。为了让曾经患过IBD的情况被记录下来，科研人员继续向菌株Ec中导入含图3所示元件的表达载体，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因编码的蛋白可使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。突变基因A-LacZ无法表达LacZ酶，B-sgRNA能使突变基因A-LacZ恢复正常序列。 给小鼠饲喂智能工程菌R后，收集小鼠粪便中的工程菌R，将工程菌R涂布在含______的平板上，若______，则说明小鼠曾患IBD。 (4)为将工程菌R用于临床诊断和治疗，请提出下一步应该研究的问题：______。 【答案】(1) Ca2+/CaCl2 质粒 表达量与IBD程度正相关 (2) Ec菌数量差异 y/（x+y） (3) X-gal 出现蓝色菌落 (4)研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响（或研究R菌对治疗人类IBD是否有效） 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）利用Ca2+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，从而将重组的基因表达载体导入其中；最常用的表达载体是质粒。 由图1可知，启动子P是硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子，因此，只有小鼠患IBD，菌株E中的抗炎蛋白基因才会表达且精准治疗IBD，所以其表达量与IBD程度呈正相关， （2）①由图2可知，方案1中的诱导型启动子只有在IBD发生时才会表达绿色荧光蛋白基因，绿色荧光蛋白的数量受Ec菌株数量和IBD发病程度的影响； ②方案2中，因为有持续表达启动子Pc，在未受到IBD诱导的时候，菌株Ec表达红色荧光蛋白基因，当受到IBD诱导时，Ec既表达红色荧光蛋白基因，也表达绿色荧光蛋白基因，如此，IBD的患病程度就可以利用同时发红色和绿色荧光的工程菌的数量与所有发荧光的工程菌的数量之比表示，即y/(x+y)。 （3）由图3可知，当小鼠患IBD时，启动子P会让B-sgRNA基因表达，从而使突变基因A-LacZ恢复正常序列，即LacZ基因会编码蛋白质使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色，从而记录下曾经患过IBD的情况。 （4）工程菌的结构、功能研究清楚后，下一步就是用于人类的疾病治疗，所以需要研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响（或研究R菌对治疗人类IBD是否有效），从而进行进一步的研发。 15．（23-24高三上·北京房山·期末）某种嗜热菌株具有能在高温环境下增殖，产生高价值的化学产物（如核黄素）等优势，但该菌株存在稳定性较差，产量低等不足，科研人员对其进行基因改造。 (1)嗜热菌不具有_______，属于原核微生物，可在高温环境（>50℃）生活。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的___________，营养需求低，便于培养。 (2)CRISPR/Cas9是细菌和古细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的病毒及外源DNA（如质粒等）。现被科研人员改造后成为一种编辑基因的工具，主要原理是：利用向导RNA根据___________原则识别目标DNA，在Cas9酶的作用下使_______键断裂，改变目标DNA的碱基序列，达到编辑目标基因的目的（如图所示）。 由于Cas9酶不耐高温，因此传统的基因编辑工具不适用于嗜热菌。 (3)嗜热菌的细胞内有与CRISPR/Cas9功能相似的I-BCRISPR-Cas蛋白复合物,科研人员用以下材料制备耐高温的I-B-CRISPR-Cas基因编辑工具，制备和检测过程如下： ①改造I-B-CRISPR-Cas基因组：科研人员将荧光蛋白基因（作为报告基因）插入嗜热菌的I-BCRISPR-Cas基因组中，构成Y1菌； ②导入向导RNA：科研人员将能够转录形成不同长度的向导RNA的质粒转入Y1菌内 ③添加木糖：培养基中的木糖被Y1菌利用后，可诱导向导RNA的合成，检测荧光强度，结果如图所示。 请完善制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线：___________→连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→___________→接种到含木糖的培养基，筛选___________组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 (4)合成生物学又称为细胞工厂，是指利用多种生物技术让细胞来完成预先设想的各种任务。该嗜热菌在I-BCRUSPR-Cas工具的编辑下，所产生的核黄素达到了工业生产的要求，请从物质与能量的角度分析该高温细胞工厂相较于常温细胞工厂的优势___________。（写出一点即可） 【答案】(1) 以核膜为界限的细胞核 碳源 (2) 碱基互补配对 磷酸二酯 (3) 筛选和获取荧光蛋白基因 导入能转录形成不同长度的向导RNA的质粒 荧光强度最高 (4)嗜热菌在高温环境下增殖，这种条件下能减少杂菌污染的风险，减少不必要的能源损耗 【分析】 基因工程：目的基因的筛选与获取、构建基因表达载体、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）嗜热菌不具有以核膜为界限的细胞核，属于原核微生物。以葡萄糖、木糖、低聚糖等作为其广泛的碳源，营养需求低，便于培养。 （2）据图可知，利用向导RNA根据碱基互补配对原则识别目标DNA，脱氧核苷酸之间以磷酸二酯键连接，在Cas9酶的作用下可以使磷酸二酯键断裂。 （3）根据题干可总结制备最优I-BCRISPR-Cas的技术路线：筛选和获取荧光蛋白基因→连接到表达载体→转入嗜热菌→筛选获得Y1菌→导入能转录向导RNA的质粒→接种到含木糖的培养基，当I-BCRISPR-Cas蛋白复合物表达，荧光蛋白也表达，因此筛选荧光强度最高的组为最佳I-B-CRISPR-Cas工具。 （4）相较于常温细胞工厂，嗜热菌在高温环境下增殖，这种条件下能减少杂菌污染的风险，减少不必要的能源损耗。 16．（23-24高三上·北京海淀·期末）为提高基因编辑的精准性，减少脱靶，科研人员尝试对基因编辑系统进行改造。 (1)CRISPR-Cas9是被普遍应用的基因编辑系统，由人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂，促使细胞启动自然的DNA修复过程，断口处可能产生碱基错配，从而使目标基因产生突变或缺失等。Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中__________的功能类似，但长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶。 (2)热纤梭菌中Co和Do蛋白能以高亲和力相互作用，形成复合物。科研人员将Cas9蛋白的N端和C端两个片段分别与Co和Do蛋白融合，构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性。科研人员构建图1所示的表达载体，导入受体细胞。 启动子1为远红光诱导型启动子，启动子2为持续表达启动子。据此分析，在没有远红光照射时，受体细胞中Cas9（N）、Cas9（C）和Cas9蛋白的存在状态及位置是___________。与持续表达Cas9全酶相比，上述方法的优势是___________。 (3)为检测上述基因编辑系统治疗肿瘤的效果，科研人员在小鼠皮下移植肿瘤制作荷瘤小鼠。将构建好的上述载体注射到荷瘤小鼠的肿瘤部位，实验组一段时间内定期用远红光照射荷瘤小鼠。 ①检测本系统对目标基因PLK（一种肿瘤标志基因，可促进细胞分裂）的编辑效果。实验过程如下：提取不同组别小鼠肿瘤细胞的DNA，PCR扩增PLK基因片段，所得PCR产物热变性后降温复性。用T酶（可识别含错配碱基的DNA并在错配处切割）酶切复性后的PCR产物，电泳检测结果如图2所示。 据图2核酸电泳分离的DNA分子大小可知此系统对目标基因进行了编辑，理由是_________。 ②实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组，分析原因是_________。 (4)科研人员希望利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑，思路是______。 【答案】(1)限制酶 (2) 无 Cas9（N）、Cas9（C）存在于细胞质、无 Cas9 仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割 (3) 与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切 远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，抑制肿瘤细胞的增殖 (4)构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子 【分析】1、CRISPR-Cas9基因编辑系统是由sgRNA通过碱基互补配对原则准确地识别并结合到DNA的特定位点，从而引导切割Cas9蛋白到达准确位置进行DNA的切割，在随后DNA自我修复过程中，容易随机引起一些碱基对的插入和缺失，导致基因功能改变。 2、基因工程的工具：①限制性内切核酸酶，又称限制酶。这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定部位将磷酸二酯键切开。②DNA连接酶，连接两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③基因进入受体细胞的载体，质粒是最常用的载体，除此之外，还有噬菌体、动植物病毒等。 【详解】（1）根据题干信息“人工设计的sgRNA靶向目标基因，Cas9蛋白在sgRNA引导下切割目标基因的双链DNA，使其断裂”可知Cas9蛋白与sgRNA所形成的复合物的功能与基因操作工具中限制酶的功能类似，作用于磷酸二酯键将DNA在特定位点切开。 （2）表达载体1中的启动子1为远红光诱导型启动子，在没有远红光照射时则Cas9（N）蛋白基因不能发生转录，受体细胞中也就不能合成Cas9（N）蛋白。表达载体2中的启动子2为持续表达启动子，即使没有受到远红光照射，Cas9（C）蛋白基因也能正常转录，并翻译合成Cas9（C）蛋白，然后由表达载体2中的核外运序列引导蛋白质定位于细胞质，因此受体细胞中有Cas9（C）蛋白并且存在于细胞质。由于没有远红光照射，受体细胞没有合成Cas9（N）-Co复合物，Cas9（C）-Do复合物不能和Cas9（N）-Co复合物相遇，受体细胞中也就不会有Cas9蛋白存在；根据题干中“长期存在于细胞核中的Cas9蛋白也可能产生对非目标DNA的切割，从而造成脱靶”这一弊端，则上述方法通过“构建Cas9（N）-Co复合物和Cas9（C）-Do复合物，这两个复合物在细胞中相遇时，Cas9可恢复全酶活性”，其优势在于仅在远红光诱导时才有全酶进入细胞核，减少Cas9全酶长时间在细胞核中对非目标DNA的切割。 （3）定期用远红光照射荷瘤小鼠后，Cas9（N）-Co和Cas9（C）-Do两个复合物在细胞中结合，使Cas9恢复全酶活性，Cas9蛋白在sgRNA引导下对目标基因PLK进行切割，与黑暗组相比，远红光组增加了两条更小的条带，说明PCR产物被酶切；因为远红光诱导使Cas9恢复全酶活性，PLK基因产生突变，从而抑制了肿瘤细胞的增殖，实验组小鼠的肿瘤明显小于对照组。 （4）可以构建多个不同表达载体3导入细胞，不同的表达载体3含不同的sgRNA基因与不同的诱导型启动子，这样就可以利用本编辑系统对多个基因在不同时间进行可控编辑。 17．（22-23高三上·北京朝阳·期末） 疫苗接种是预防新型冠状病毒感染最重要的措施之一，然而病毒的不断变异对现有疫苗的接种效力提出挑战。 (1)新型冠状病毒通过其表面的S蛋白与宿主细胞膜蛋白ACE-2结合而侵入细胞，S蛋白作为_______刺激机体产生_______免疫反应，其中_______细胞产生的抗体通过结合S 蛋白的受体结合区域（RBD）中和病毒，进而阻断其侵害过程，因此RBD是疫苗开发的重要靶点。 (2)多种新型冠状病毒突变株在RBD区域出现突变。研究者比较病毒野生型和最具代表性的5种突变株的RBD氨基酸序列，找到一小段保守序列RBD9. 1，并展开研究： 实验组小鼠：注射含RBD9. 1的缓冲液； 对照组小鼠：注射含野生型病毒RBD蛋白或乙肝病毒抗原的缓冲液，同时设置空白对照组。 实验一：取各组小鼠的血清与ACE-2蛋白和野生型病毒RBD蛋白混合，检测RBD和 ACE-2结合情况。 据图1分析，乙组和丙组阻断率较高的原因是_______，但由于_______，导致丙组的阻断率低于乙组。 为进一步评估RBD9. 1血清对病毒的中和能力，研究者将各组小鼠的血清分别与病毒 野生型、5种突变株混合，检测ACE-2过表达细胞的病毒感染率，发现_______，说明 RBD9. 1血清能有效中和野生型病毒及其突变株。 实验二：用RBD9. 1刺激各组免疫后小鼠脾细胞，发现仅乙、丙两组检测到细胞毒性T 细胞比例、IL-2等细胞因子的分泌量明显提高，表明RBD9. 1可以诱导小鼠产生_______免疫记忆。 (3)某些病毒诱导机体产生的抗体与病毒结合后可引发ADE效应（图2)，加重病情发展。 为探究RBD9.1抗体能否通过Fc-FcγR相互作用介导最新流行突变毒株产生ADE效 应，请选择实验材料，设计实验方案。 实验材料： ①Fc段突变的RBD9. 1抗体；②RBD9. 1抗体；③FcγR抗体；④表达FcγR的 细胞D ;⑤FcγR基因敲除的细胞D;⑥最新流行突变毒株 实验方案： 组别 实验处理 检测 实验组 将_I_共同温育一段时间后，加入到_II_细胞培养瓶中 细胞的病毒感染率 对照组 将 Ⅲ共同温育一段时间后，加入到 V细胞培养瓶中 ____________ (4)依据本研究，你是否支持针对RBD9. 1进行新型疫苗研发，请说明理由_______。 【答案】(1) 抗原 特异性 #效应B/浆# (2) 乙组和丙组中注射了RBD，其血清中含有RBD的抗体，能与ACE-2蛋白结合 丙组中为一小段保守序列RBD9. 1，特异性较乙组低 野生型与突变型的感染率相同（近） 细胞 (3)Ⅰ：RBD9.1抗体与最新流行突变毒株 Ⅱ：FcγR基因敲除的细胞 Ⅲ：RBD9. 1抗体与最新流行突变毒株 V：表达FcγR的细胞 (4)RBD9. 1特异性低，不适宜进行新型疫苗研发 【分析】疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。 【详解】（1）S蛋白使人体产生特异性反应，为抗原；抗原可以使人体发生特异性反应，包括细胞免疫和体液免疫；抗体是体液免疫中产生的，产生抗体的细胞为效应B细胞即浆细胞。 （2）乙组为RBD组，丙组为RBD9.1组，两者都是S 蛋白的受体结合区域，乙组和丙组的血清中含有受体结合区域的抗体，膜蛋白ACE-2也是S蛋白的结合位点，因此乙组和丙组的血清都能和 ACE-2结合；由于丙组只有一小段保守序列RBD9. 1，特异性较低，因此，产生的抗体特异性也较低，结合率丙组较乙组低，导致丙组的 阻断率低于乙组；5种突变株的病毒感染率与野生型相同，说明 RBD9. 1血清能有效中和野生型病毒及其突变株；细胞毒性T 细胞参与的是细胞免疫，因此RBD9. 1可以诱导小鼠产生细胞免疫。 （3）Ⅰ为RBD9.1抗体与最新流行突变毒株共同温育一段时间后，加入到FcγR基因敲除的细胞中，因此Ⅱ为FcγR基因敲除的细胞，该组为实验组；Ⅲ为RBD9. 1抗体与最新流行突变毒株共同温育一段时间后，加入表达FcγR的细胞，因此V为表达FcγR的细胞，该组对照组。若实验组的病毒感染率大于对照组，则说明RBD9.1抗体能通过Fc-FcγR相互作用介导最新流行突变毒株产生ADE效应。 （4）RBD是疫苗开发的重要靶点，RBD9. 1是一小段保守序列，RBD9. 1血清能有效中和野生型病毒及其突变株，因此，RBD9. 1特异性低，不适宜作为疫苗研发的对象。 18．（22-23高三上·北京丰台·期末）大白菜是重要的蔬菜作物，有显著的杂种优势。科研人员用EMS诱变白菜A品系，获得了雄性不育植株Am。为研究该雄性不育性状的遗传特性，科研人员做了如下研究。 (1)A品系与Am杂交，F2代可育株377株，不育株136株，该实验结果符合孟德尔_________定律，说明该性状受________________基因控制。进一步研究发现在突变体Am中，Br基因对应的mRNA第160号位为U（在A植株中为C），导致___________，使蛋白质_________变化，该基因功能丧失。 (2)为验证Br基因功能，进行了异源转基因实验。首先需要用PCR技术筛选拟南芥Br基因突变的纯合植株M（引物结合位点如图1）：T-DNA插入位点两侧的引物分别为LP和RP，T-DNA区段上的引物为BP，则PCR结果应为___________（若PCR目的片段包括完整T-DNA，则由于T-DNA过长，无条带）。 A．利用LP+RP能扩增出条带 B．利用LP+RP不能扩增出条带 C．利用BP+RP能扩增出条带 D．利用BP+RP不能扩增出条带 (3)将正常的Br基因导入M植株，质粒结构如图2所示，图中______________基因一般用于检测农杆菌是否导入了质粒，然后利用添加了_____________的培养基筛选转基因植株。获得转基因拟南芥后，检测该植株、M植株以及野生型植株的花粉粒数和单荚结种数，若结果为_______________，说明Br基因异常是导致雄性不育的原因，可用于后续研究。 【答案】(1) (基因)分离 一对隐性(核) 氨基酸改变 空间结构 (2)BC (3) 卡那霍素抗性(基因) 潮霉素 与M植株(非转基因植株)相比，该转基因植株花粉粒数变多、单荚结种数变多，接近野生型植株 【分析】质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选。 【详解】（1）A品系与Am杂交，F2代可育株377株，不育株136株，符合3：1的性状分离比，实验结果符合孟德尔的分离定律；说明雄性不育性状受一对隐性基因的控制。突变体Am中，Br基因对应的mRNA第160号位为U（在A植株中为C），说明根本原因是发生了碱基对的替换，导致氨基酸改变进而使蛋白质的空间结构变化，该基因功能丧失。 （2）根据题目信息，若PCR目的片段包括完整T-DNA，则由于T-DNA过长，无条带，故用利用LP+RP不能扩增出条带，利用BP+RP能扩增出条带，故选BC。 （3）农杆菌对卡那霉素敏感，白菜对潮霉素敏感，而基因工程中，标记基因的作用是便于重组DNA分子的筛选，故图中卡那霉素抗性基因一般用于检测农杆菌是否导入了质粒，然后利用添加了潮霉素的培养基筛选转基因植株。若与M植株相比，该转基因植株花粉粒数变多、单荚结种数变多，接近野生型植株说明Br基因异常是导致雄性不育的原因，可用于后续研究。 19．（23-24高三上·北京海淀·期末）向细菌中导入一些特殊的DNA序列作为生物传感器，可制备出在特定环境中优先生长的工程菌，应用于生物治疗。 (1)研究者利用图1所示的原理分别设计氧气传感器和乳酸传感器。 利用基因工程技术构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时，需将含有______________和特定基因的DNA片段与载体连接，构建表达载体，导入用____________处理的大肠杆菌细胞内。 (2)研究者用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌，发现在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高﹐传感器灵敏度低。请提出改造重组质粒以提高灵敏度的两条措施：_____________。 (3)将不同的传感器导入同一细菌，可使工程菌同时感知多种环境因素。请选填下列字母到图2中，利用所给出的材料，构建下图所示的两种工程菌。 缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌：传感器1：类型_______；传感器中的特定基因_______；传感器2：类型_______；传感器中的特定基因_______；__________菌 仅缺氧且无乳酸的环境条件下增殖的工程菌：传感器1：类型_______；传感器中的特定基因_______；传感器2：类型_______；传感器中的特定基因_______；__________菌 传感器的类型：a．氧气传感器            b．乳酸传感器 可选择的特定基因：c．细菌生长必需的asd基因                d．细菌生长必需的glms基因 e．对细菌生长有毒性的T基因            f．GFP基因 受体菌类型：甲：普通细菌            乙：asd基因与glms基因双缺失突变型细菌 丙：asd基因缺失突变型细菌            丁：glms基因缺失突变型细菌 (4)将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌中，获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有______________的优势。 【答案】(1) 启动子A的DNA片段 Ca2+ (2)增多启动子B和L蛋白基因的数目、减少启动子C和特定基因的数目 (3) a c b d 乙 a c b e 丙 (4)该工程菌只在肿瘤增殖的部位增殖表达 【分析】基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型的生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。基因工程的基本工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶以及运载体等；基因工程的步骤包括目的基因的获取（从基因文库中获取目的基因、利用PCR技术扩增目的基因以及化学方法人工合成）、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）据图，构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时，需将含有启动子A的DNA片段和特定基因的DNA片段与载体连接，将基因表达载体导入微生物细胞时，需要先用Ca2+处理大肠杆菌细胞成感受态细胞。 （2）用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因时，乳酸抑制L蛋白转化为阻遏蛋白，而阻遏蛋白是抑制特定基因的启动子的功能。在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高﹐传感器灵敏度低，可增多启动子B和L蛋白基因的数目，使阻遏蛋白的含量增大；减少启动子C和特定基因的数目，使绿色荧光蛋白的含量减少。 （3）如果制备缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌，传感器1需要氧气传感器，传感器中的特定基因选择细菌生长必需的asd基因，传感器2选择乳酸传感器，传感器中的特定基因选择细菌生长必需的glms基因，受体菌选择asd基因与glms基因双缺失突变型细菌，在缺氧条件下，传感器1中的asd基因表达，在高乳酸条件下，传感器2中的glms基因表达，从而使asd基因与glms基因双缺失突变型细菌能够繁殖。如果制备仅缺氧且无乳酸的环境条件下增殖的工程菌，传感器1需要氧气传感器，传感器中的特定基因选择细菌生长必需的asd基因，传感器2选择乳酸传感器，传感器中的特定基因选择对细菌生长有毒性的T基因，受体菌选择asd基因缺失突变型细菌，在缺氧条件下，传感器1中的asd基因表达，在无乳酸条件下，传感器2中的对细菌生长有毒性的T基因不表达，从而使asd基因缺失突变型细菌能够繁殖。 （4）将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌，由于肿瘤部位癌细胞增殖消耗大量的氧气，从而使肿瘤部位低氧且乳酸浓度高，此时工程菌增殖，表达出抗肿瘤蛋白，只作用于癌细胞。 20．（22-23高三上·北京海淀·期末）向细菌中导入一些特殊的DNA序列作为生物传感器，可制备出在特定环境中优先生长的工程菌，应用于生物治疗。 (1)研究者利用图1所示的原理分别设计氧气传感器和乳酸传感器。 利用基因工程技术构建含氧传感器的大肠杆菌工程菌时，需将含有_____和特定基因的DNA片段与载体连接，构建表达载体，导入用_____处理的大肠杆菌细胞内。 (2)研究者用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌，发现在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高，传感器灵敏度低。请提出改造重组质粒以提高灵敏度的两条措施：_____。 (3)将不同的传感器导入同一细菌，可使工程菌同时感知多种环境因素。请选填下列字母到图2中，利用所给出的材料，构建下图所示的两种工程菌。 传感器的类型：a、氧气传感器    b、乳酸传感器 可选择的特定基因：c、细菌生长必需的asd基因      d、细菌生长必需的glms基因     e、对细菌生长有毒性的T基因      f、GFP基因 受体菌类型：甲：普通细菌     乙：asd基因与glms基因双缺失突变型细菌    丙：asd基因缺失突变型细菌    丁：glms基因缺失突变型细菌 (4)将抗肿瘤基因导入低氧和高乳酸条件同时具备才能增殖的工程菌中，获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有_____的优势。 【答案】(1) 启动子A Ca2+ (2)修改启动子C以降低基因表达量；增强阻遏蛋白与启动子C的结合；修改启动子B以增强L基因的表达；增加L蛋白基因的拷贝数 (3) (4)在低氧、有乳酸的肿瘤组织中增殖并抗肿瘤，扩散到其他正常组织后难以增殖 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，可以驱动记忆的呢转录，结合题意可知，构建基因表达载体时，需要将含有启动子A和特定基因的DNA片段与载体连接；将目的基因导入微生物细胞时，需要用Ca2＋处理微生物细胞，使其处于感受态。 （2）分析题意，用GFP（绿色荧光蛋白）基因作为特定基因制备出含乳酸传感器的试验性工程菌，发现在无乳酸状态下GFP基因的表达量偏高，传感器灵敏度低，结合题图可知，原因可能是启动子C过量表达或者L基因表达不足所致，故可修改启动子C以降低基因表达量；增强阻遏蛋白与启动子C的结合；修改启动子B以增强L基因的表达；增加L蛋白基因的拷贝数。 （3）分析题意，该实验目的是构建在缺氧和高乳酸条件同时存在时才能增殖的工程菌及仅缺氧且无乳酸条件见下增殖的工程菌，两者的区别在于有无乳酸，且将不同的传感器导入同一细菌，可使工程菌同时感知多种环境因素，结合图1信息可知，工程菌可选择asd基因与glms基因双缺失突变型细菌 ，该过程应控制无氧条件，故传感器1应选择a氧气传感器以保证无氧气通入，而传感器2应选择乳酸传感器以检测乳酸含量，传感器1中的基因应不同，故传感器1和2的基因可分别加入c细菌生长必需的asd基因 和d细菌生长必需的glms基因 ，故可绘制图形如下： 。 同理，可选择工程菌丙asd基因缺失突变型细菌 和丁glms基因缺失突变型细菌，同样需要控制氧气和乳酸含量，故也可绘制图形如下： 。 （4）结合以上信息可知，获得的新的工程菌可能在治疗肿瘤中具有在低氧、有乳酸的肿瘤组织中增殖并抗肿瘤，扩散到其他正常组织后难以增殖的特点。 21．（24-25高三上·北京西城·期末）近年来，压力大、饮食不规律等原因造成的胃肠道慢性炎症患者不断增加。传统的胃肠镜侵入诊断会给患者造成创伤，研究者尝试开发智能益生菌，以实现肠炎早期诊断。 (1)开发智能益生菌常以_____作载体，将目的基因导入用_____处理过的大肠杆菌中。 (2)临床上将肠炎患者肠道内产生的硫代硫酸盐作为疾病标志物。某海洋菌细胞膜上的蛋白激酶S能接受硫代硫酸盐刺激，通过系列信号转导调控基因表达。研究人员将S、R和GFP（绿色荧光蛋白）基因转入大肠杆菌，构建可用于早期诊断的工程菌甲，机理如图1。 将甲置于不同浓度的硫代硫酸盐溶液中，荧光检测结果如图2。初步判断甲研制成功，理由是_______。 (3)将工程菌定植到小鼠肠道中，通过粪便分离菌落，检测相关指标。因GFP和硫代硫酸盐易被分解，为准确记录曾发生过的炎症，在甲的基础上进一步改造工程菌。 ①正常LacZ基因编码的蛋白可使菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。BE2基因编辑系统中的BE2蛋白可在sgRNA引导下，将特定DNA序列中C定向编辑为T。将突变的LacZ基因和BE2编辑系统（图3）转入甲中，得到工程菌乙。与被编辑前相比，该方法使LacZ基因表达过程中的______能正常进行，从而可通过检测菌落颜色对炎症情况进行诊断。 ②将乙进行多代繁殖，在12代内交替用0或1mmol·L-1硫代硫酸盐处理，结果表明，乙繁殖多代后依然能有效应答硫代硫酸盐。请在答题卡图中补充实验组的结果______。 (4)免疫调节剂Av蛋白能减缓炎症反应，科研人员将A~E所示基因导入大肠杆菌，开发出集诊断、记录曾患病和改善炎症于一体的智能益生菌。请根据上述研究，从A~E选出需与诱导型启动子相连接的基因_。 A．S基因和R基因 B．GFP基因 C．突变的lacZ基因 D．sgRNA+BE2基因 E．Av基因 【答案】(1) 质粒       Ca2+/ CaCl2 (2)在硫代硫酸盐低浓度范围内即出现荧光，强度随其浓度的增加而增强，灵敏度高 (3) 翻译          (4)BDE 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。 （4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）开发智能益生菌常以质粒作运载体，将目的基因导入用Ca2+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，即感受态，从而将重组的基因表达载体导入其中。 （2）甲置于不同浓度的硫代硫酸盐溶液中，荧光检测结果如图2，即在硫代硫酸盐低浓度范围内即出现荧光，强度随其浓度的增加而增强，灵敏度高，因此工程菌甲可用于肠炎患者肠道内产生的硫代硫酸盐的含量测定，进而推测患者的肠炎情况。 （3）①根据题意， BE2基因编辑系统中的BE2蛋白可在sgRNA引导下，将特定DNA序列中C定向编辑为T，根据图示，突变的LacZ基因ACG被BE2蛋白定向编辑为ATG，进而在翻译时作为起始密码子AUG，因此与被编辑前相比，该方法使LacZ基因表达过程中的翻译能正常进行，从而可通过检测菌落颜色对炎症情况进行诊断。 ②将乙进行多代繁殖，在12代内交替用0或1mmol·L-1硫代硫酸盐处理，结果表明，乙繁殖多代后依然能有效应答硫代硫酸盐。图中补充实验组的结果如下：   （4）要开发出集诊断、记录曾患病和改善炎症于一体的智能益生菌，根据上述研究，从A~E选出需与诱导型启动子相连接的基因，应选择GFP基因进行诊断、sgRNA+BE2基因准确记录曾发生过的炎症、Av基因改善炎症，因此选择BDE。 22．（23-24高三上·北京昌平·期末）病毒侵染植物时，植物识别外源的核酸并启动一系列的调控机制来降解病毒的RNA。研究人员改造病毒载体，使其携带目的基因cDNA后侵染植物，最终特异性降解目的基因mRNA，即病毒诱导的基因沉默技术（VIGS），RNA病毒TSWV能侵染辣椒，科研人员推测用VIGS技术沉默TSWV的N基因可使辣椒抵抗TSWV，进行如下实验。 (1)用改造的病毒TRV作为载体，与TSWV的N基因连接，构建重组载体TRV—N（如下图），通过农杆菌转化法导入辣椒细胞。请完善制备TRV—N的技术路线：获取N基因的mRNA→______→PCR→______→连接成TRV—N。 (2)C基因是类胡萝卜素合成关键酶的基因，当类胡萝卜素合成途径被阻断，植物出现白化现象。用上述方法构建重组载体TRV—C并导入辣椒细胞，作为构建沉默体系的对照。若辣椒出现白化表型，说明________________________。 (3)TSWV侵染辣椒植株会使其叶片出现明显的褪绿、黄化斑等症状，以易感TSWV的辣椒作为实验材料，实验分组及处理如下表。 组别 实验处理 第1组 第2组 第3组 导入TRV—C + — — 导入TRV—N — — + ？ — + + 注：+代表添加，—代表不添加 ①表中“？”的处理为___________。 ②为使实验结果更准确，除设置空白对照组外，还应该增加第4组，其实验处理为__________________。 ③观察各组辣椒叶片状态和颜色，若结果为____________，则说明沉默TSWV的N基因可使辣椒抵抗TSWV。 【答案】(1) cDNA N基因 (2)重组载体TRV—C侵染成功,类胡萝卜素合成途径被阻断。 (3) 不做处理 导入TSWV 第1组白化，第2组正常，第3组正常，第4组褪绿、黄化斑 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成． （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等． （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法． （4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等． 【详解】（1）制备TRV—N的技术路线：获取N基因的mRNA→cDNA→PCR→N基因→连接成TRV—N。 （2）C基因是类胡萝卜素合成关键酶的基因，当类胡萝卜素合成途径被阻断，植物出现白化现象，重组载体TRV—C并导入辣椒细胞，重组载体TRV—C侵染成功,类胡萝卜素合成途径被阻断，辣椒出现白化表型。 （3）表中“？”的处理为不做处理，作为空白对照；为使实验结果更准确，除设置空白对照组外，还应该增加第4组，其实验处理为导入TSWV，观察各组辣椒叶片状态和颜色，若结果为第1组白化，第2组正常，第3组正常，第4组褪绿、黄化斑，则说明沉默TSWV的N基因可使辣椒抵抗TSWV。 23．（23-24高三上·北京大兴·期末）影响小鼠内耳形态的基因A突变会导致遗传性耳聋，研究人员尝试进行基因治疗。 (1)CRISPR/Cas9基因编辑系统由sgRNA及Cas9蛋白组成。图1所示，sgRNA与目标DNA结合，引导Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致________键断裂。 (2)同源重组是指在DNA断裂的情况下，含有同源区段的DNA之间发生的重组。科研人员尝试利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗。                              ①利用________技术扩增野生型小鼠的基因A，再用图2中的限制酶________切割基因A与腺病毒载体形成黏性末端，最后利用________酶进行拼接，构建腺病毒表达载体。科研人员尝试利用该载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳。   ②在上述基础上，科研人员又将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体（见图3），同时引入sgRNA的识别序列，目的是________。图3所示的腺病毒表达载体还需要哪些必要的结构或基因_____（多选）。 A．启动子和终止子                     B．RNA聚合酶基因       C．标记基因 D．起始密码子和终止密码子             E．反密码子             F．复制原点 (3)将腺病毒表达载体注入耳聋小鼠的单侧耳组织细胞。为评估该治疗方案的效果，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除________对实验结果的影响。 (4)进一步研究结果表明该方案可以有效纠正小鼠的突变基因，从而治疗小鼠的遗传性耳聋。人体内基因A突变也会导致遗传性耳聋，欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注________。 【答案】(1)磷酸二酯键 (2) PCR SpeI和Sal DNA连接酶 通过CRISPR/Cas9基因编辑系统切割腺病毒表达载体DNA和耳聋模型鼠染色体DNA，使DNA发生断裂，启动同源重组 ACF (3)小鼠的个体差异 (4)该技术对其他功能基因是否存在非特异性编辑 【分析】1、实现基因工程的操作至少需要三种“分子工具”，即准确切割DNA分子的 “分子手术刀”——限制酶、将DNA片段再连接起来的“分子缝合针”——DNA连接酶和将体外重组好的DNA分子导入受体细胞的“分子运输车”——载体。 2、基因工程技术的基本步骤： 目的基因的获取；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。 【详解】（1）DNA分子的单体间通过磷酸二酯键相连接，Cas9蛋白切割靶序列的双链DNA，导致靶序列磷酸二酯键断裂。 （2）①PCR为体外扩增DNA分子的一项技术，若要扩增野生型小鼠的基因A，则要用到PCR技术。如图2所示，若要利用同源重组原理对耳聋小鼠进行基因治疗，则构建的基因表达载体中应包含同源区a、b，所用的限制酶要能同时把基因A中的同源区a、b切割下来。因此，所用的限制酶是SpeI和Sal，即能把基因A中的同源区a、b切割下来，也在腺病毒载体上有相应切口。利用限制酶所获取的目的片段和腺病毒载体片段，还要用DNA连接酶进行连接，形成重组的基因表达载体。 ②利用图2所示的载体与耳聋小鼠的DNA进行同源重组，效果不佳，有可能是未启动重组。将sgRNA基因、Cas9基因接入了腺病毒表达载体，同时引入sgRNA的识别序列，目的是通过CRISPR/Cas9基因编辑系统切割腺病毒表达载体DNA和耳聋模型鼠染色体DNA，使DNA发生断裂，启动同源重组。一个能正常表达的重组基因表达载体应包含有目的基因、标记基因、启动子和终止子、复制原点，因此图3所示的腺病毒表达载体还需要标记基因、启动子和终止子、复制原点，故选ACF。 （3）实验过程要遵循单一变量原则，研究人员使用同一只小鼠的非注射耳作为对照，而不是另一只没有注射腺病毒表达载体的小鼠，好处是可以排除小鼠的个体差异对实验结果的影响。 （4）欲将该方案用于临床治疗，从安全性角度还应关注该技术对其他功能基因是否存在非特异性编辑。 地 城 考点03 胚胎工程、生物技术的安全性及伦理问题 一、选择题 1．（24-25高三上·北京石景山·期末）波尔山羊具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述正确的是（　　） A．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 B．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 C．卵裂期细胞数目增多，体积变小，有机物含量和种类不断减少 D．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割 【答案】B 【分析】胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。 【详解】A、生产中需选择品质良好的波尔公山羊提供精子，故需要进行筛选，A错误； B、选择遗传性状优良的健康波尔母山羊作为供体，进行超数排卵处理，使其排出更多的卵子，B正确； C、卵裂期细胞数目增多，体积变小，有机物含量减少，但种类会增多，C错误； D、胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均等分割，D错误。 故选B。 2．（24-25高三上·北京顺义·期末）选择恰当的材料和方法，合理控制实验条件是顺利完成动物细胞工程技术的前提。下列做法最可能取得理想实验结果的是（    ） A．将动物细胞置于纯氧环境中培养 B．使用灭活病毒诱导动物细胞融合 C．早期胚胎移植给同种未发情的雌性个体 D．在原肠胚期进行胚胎分割获得同卵多胎 【答案】B 【分析】胚胎移植的基本程序主要包括：①对供、受体的选择和处理（选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体。用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理）。②配种或人工授精。③对胚胎的收集、检查、培养或保存。④对胚胎进行移植。⑤移植后的检查。 【详解】A、将动物细胞置于95%的空气和5%的二氧化碳组成的混合气体环境中培养，此时二氧化碳的作用是维持培养液的pH，A错误； B、使用灭活病毒诱导动物细胞融合，该方法是诱导动物细胞融合特有的方法，B正确； C、胚胎移植时，供体母畜需选择遗传性能和生产性能优秀的个体，受体母畜需要经过同期发情处理，C错误； D、在桑葚胚期或囊胚期进行胚胎分割可获得同卵多胎，该生殖方式属于无性繁殖，D错误。 故选B。 3．（23-24高三上·北京丰台·期末）我国科学家成功构建了首个活产的嵌合灵长类动物——嵌合幼猴。研究人员将遗传信息改造后的胚胎干细胞（ES细胞）注射到受体猴囊胚中，再将胚胎移植到代孕母猴中，生育出嵌合幼猴。下列叙述错误的是（　　） A．植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素 B．嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息一定能传给后代 C．嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光 D．嵌合幼猴是由两种来源的细胞发育而成的 【答案】B 【分析】由图中可看出，整个过程涉及到的技术有：胚胎体外培养、胚胎干细胞培养、胚胎移植等。嵌合幼猴是由ES细胞和囊胚细胞发育而成。 【详解】A、植入胚胎前通常需要对代孕母猴注射相关的性激素，使之处于易受孕的生理状态，A正确； B、嵌合幼猴中来源于ES细胞的遗传信息是否遗传给后代，取决于基因的表达状况和存在位置，基因在不同的细胞中表达状况不同，若ES存在于体细胞中，则不会遗传给后代，所以，来源于ES细胞的遗传信息不一定能传给后代，B错误； C、由于ES细胞经过了荧光标记，所以嵌合幼猴的部分组织细胞会发出绿色荧光，C正确； D、依据题干信息，嵌合幼猴是由ES细胞和囊胚细胞发育而成，D正确。 故选B。 4．（23-24高三上·北京大兴·期末）现代生物工程的操作常常涉及如图的流程，下列说法错误的是（　　） A．若为植物体细胞杂交过程，需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞 B．若为单克隆抗体制备过程，④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞 C．若为动物细胞融合的过程，形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性 D．若为试管牛生产的流程，则获得精子①后可直接与②进行体外受精 【答案】D 【分析】植物体细胞杂交的原理是细胞膜具有流动性和植物细胞具有全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性。 【详解】A、植物细胞融合之前需要去壁，其细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此需用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。故若图示为植物体细胞杂交过程，需用纤维素酶和果胶酶处理①和②细胞，A正确； B、制备单克隆抗体时，选择被抗原免疫过的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成的杂交瘤进行克隆培养。所以，若图示为单克隆抗体制备过程，④代表筛选出的产生所需抗体的杂交瘤细胞，B正确； C、动物细胞融合的原理是细胞膜具有流动性，若图示为动物细胞融合的过程，形成③杂种细胞依赖于细胞膜的流动性，C正确； D、若图示为试管牛生产的流程，则采集到的卵母细胞②和精子①，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精，D错误。 故选D。 5．（22-23高三上·北京朝阳·期末）如图是培育“试管婴儿”的主要过程。2012年中国首例“设计试管婴儿”诞生，该女婴出生目的是挽救患有重度致命贫血病的14岁姐姐。 下列叙述错误的是（    ） A．“设计试管婴儿”需在②时进行遗传学诊断 B．“试管婴儿”“设计试管婴儿”均属有性生殖 C．“设计试管婴儿”的技术不属于“治疗性克隆” D．该女婴造血干细胞不能挽救其他贫血病患者 【答案】D 【分析】试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术。设计试管婴儿技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符合要求的胚胎，再经移植后产生后代的技术。 【详解】A、“设计试管婴儿”的目的是用于治疗某些疾病，需在②胚胎移植前进行遗传学诊断，A正确； B、“试管婴儿”和“设计试管婴儿”均涉及精卵细胞在体外受精，所以均属有性生殖，B正确； C、“设计试管婴儿”也是利用体外授精和胚胎移植的方法，培育新生命，属于有性生殖，不属于克隆，C正确； D、只要供者和受者的主要HLA有一半以上相同，即可进行器官移植，因此该女婴造血干细胞也能挽救其他贫血病患者，D错误。 故选D。 6．（22-23高三上·北京朝阳·期末）下图是利用猪唾液腺生产大量高纯度人神经生长因子（hNGF）的流程，相关说法错误的是（    ） A．培养猪细胞A和重构胚胎通常需在培养液中加入血清 B．培育转基因猪D的过程涉及核移植、胚胎移植等技术 C．转基因猪D的遗传性状由A和C的遗传物质决定 D．猪唾液腺作为生物反应器具有不受性别限制的特点 【答案】C 【分析】图示是利用了基因工程、细胞核移植和胚胎移植等技术生产人神经生长因子（hNGF）。 【详解】A、血清中含有多种未知的促进细胞生长的物质，因此培养猪细胞A和重构胚胎通常需在培养液中加入血清，A正确； B、图示将经过转基因的猪的成纤维细胞核导入去核的卵母细胞，采用了细胞核移植技术，形成的重构胚发育到桑椹胚或囊胚后经胚胎移植导入代孕猪C子宫内，该过程采用了胚胎移植技术，B正确； C、据图可知，转基因猪的遗传物质来自卵细胞B的细胞质和成纤维细胞A的细胞核以及人的hNGF基因，代孕猪C没有为其提供遗传物质，C错误； D、雌雄动物体的唾液腺都可以合成分泌物，因此猪唾液腺作为生物反应器具有不受性别限制的特点，D正确。 故选C。 7．（22-23高三上·北京丰台·期末）早在2018年，当最后一头雄性北白犀离世那天起，地球上就只剩下2头雌性北白犀。下列利用现代科技帮助它们产生后代的方案中不可行的是（    ） A．将北白犀的体细胞与去核卵母细胞融合，利用胚胎移植等技术培育出新个体 B．将北白犀的卵细胞与保存的精细胞体外受精，通过胚胎分割技术培育更多个体 C．将北白犀的体细胞与骨髓瘤细胞融合，利用动物细胞培养技术培育出新个体 D．将北白犀的体细胞诱导成多能干细胞，进而诱导出生殖细胞再繁衍培育新个体 【答案】C 【分析】核移植技术指的是将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体；用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，原理是动物细胞核的全能性。 【详解】A、将北白犀的体细胞与去核卵母细胞融合，利用胚胎移植等技术培育出新个体，该过程属于克隆，方案可行，A正确； B、将北白犀的卵细胞与保存的精细胞体外受精，培养到桑椹胚（桑葚胚）或囊胚阶段后，通过胚胎分割技术培育更多个体，方案可行，B正确； C、动物细胞全能性受限制，现有技术无法将动物细胞直接培育为完整个体，C错误； D、将北白犀的体细胞诱导成多能干细胞，进而诱导出生殖细胞，由生殖细胞再繁衍培育新个体属于干细胞技术的应用，该方案可行，D正确。 故选C。 8．（22-23高三上·北京西城·期末）试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（    ） A．需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵 B．试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植 C．进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 D．试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆 【答案】D 【分析】试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是：将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。 【详解】A、注射促性腺激素后，促性腺激素能促进卵巢产生更多卵细胞，A正确； B、试管牛技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。两种技术均需进行胚胎移植，B正确； C、胚胎移植时，供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期，进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，C正确； D、试管牛技术是有性生殖，不可实现良种牛的大量克隆，D错误。 故选D。 9．（22-23高三上·北京·阶段练习）制备敲除小鼠需要将编辑过的敲除基因转入小鼠胚胎干细胞，移植至正常小鼠的早期胚胎中，植入代孕母鼠子宫。出生的F1小鼠发育成熟后互相交配，鉴定F2代小鼠基因型，筛选得到纯合的基因敲除小鼠。下列相关说法不正确的是（    ） A．实验中F1代小鼠体细胞中均含有敲除基因 B．利用胚胎分割技术可以获得更多的子代个体 C．早期胚胎的体外培养需要无菌、无毒的环境 D．检测代孕小鼠激素水平的变化可确定胚胎移植是否成功 【答案】A 【分析】早期胚胎通常培养至桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植，胚胎移植是胚胎工程中的最后一道工序。 【详解】A、实验中F1代小鼠是通过将编辑过的敲除基因转入小鼠胚胎干细胞，移植至正常小鼠的早期胚胎中，植入代孕母鼠子宫，出生后发育成熟的，是一种嵌合体小鼠，此代小鼠体细胞有的含有敲除基因，有的体细胞不含有敲除基因，A错误； B、胚胎分割借助显微操作技术或徒手操作方法切割早期胚胎成二、四或多等份再移植给受体，从而获得同卵双胎或多胎的生物学新技术，故利用胚胎分割技术可以获得更多的子代个体，B正确； C、早期胚胎的体外培养需要无菌、无毒的环境，对培养液和培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作， C正确； D、代孕小鼠胚胎植入后激素水平的变化，通常意味着胚胎植入成功，D正确。 故选A。 10．（22-23高三上·北京·阶段练习）团头鲂又名武昌鱼，肉质鲜美，属于鲤科鱼类，是我国主要的淡水鱼之一，但团头鲂肌间刺较多，给食用带来不便。我国科学家敲除了与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，从而解决了“卡嗓子”问题。下列相关叙述不正确的是（    ） A．无刺鱼的培育过程属于分子水平的育种 B．Runx2b基因突变的个体无法完成胚胎发育 C．需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变 D．该技术可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上 【答案】B 【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组 DNA 技术。 【详解】A、敲除与肌间刺发育密切相关的Runx2b基因，获得了第一代杂合体（F0代）少刺鱼，经过雌雄交配繁育出完全没有肌间刺的F1代无刺鱼，属于分子水平的育种，A正确； B、由题意知，Runx2b基因与肌间刺发育密切相关，Runx2b基因突变的个体可以正常完成胚胎发育，B错误； C、获得无刺鱼后，还需检测无刺鱼在其它性状上是否发生改变，C正确； D、该技术可解决吃鱼“卡嗓子”问题，可推广到其它鲤科鱼类的无刺培育上，D正确。 故选B。 11．（24-25高三上·北京朝阳·期末）法律和法规是规范生物技术研究，防止生物技术滥用的有力武器。下列叙述与我国相关法规不符的是（    ） A．用农业转基因生物加工制成的产品需提供标识 B．不得将体外受精获得的人类胚胎植入人体生殖系统 C．在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器 D．禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和选择性别人工终止妊娠 【答案】B 【分析】转基因生物的安全性问题：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）.对待转基因技术的利弊，正确的做法应该是趋利避害，不能因噎废食。 【详解】A、用农业转基因生物加工制成的产品需提供标识，以确保消费者的知情权，A正确； B、生产试管婴儿需要将体外受精获得的人类胚胎植入人体生殖系统，B错误； C、生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等，我国已申明在任何情况下，不发展、不生产、不储存生物武器，C正确； D、禁止非医学需要的胎儿性别鉴定和选择性别人工终止妊娠，以避免引发伦理问题等，D正确。 故选B。 12．（23-24高三上·北京西城·期末）关于现代生物技术的应用及其安全性与伦理问题，以下说法正确的是（　　） A．动物细胞工程可用于保护濒危动物 B．孩子身高明显高于父母，一定是试管婴儿 C．转基因食品千万不能吃，吃了会导致性早熟 D．诱导多能干细胞的研究不涉及任何安全与伦理问题 【答案】A 【分析】1、转基因生物的安全性问题：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）．对待转基因技术的利弊，正确的做法应该是趋利避害，不能因噎废食。 2、中国政府：禁止生殖性克隆人，坚持四不原则（不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验），不反对治疗性克隆人。 【详解】A、体细胞核移植技术可用于保护濒危动物，A正确； B、表型是由基因型和环境共同决定，所以孩子身高明显高于父母，不能说明是试管婴儿，B错误； C、转基因食品中含有外源基因，但是食用后外源基因会被酶水解，不能进入人体细胞，所以转基因食品不会导致性早熟，C错误； D、与经典的胚胎干细胞技术相比，诱导多能干细胞不使用胚胎，是经过诱导转化技术，因此一般不涉及伦理问题，但不意味着不涉及安全问题，D错误。 故选A。 13．（24-25高三上·北京昌平·期末）科学家利用仙台病毒诱导A、B两种动物细胞进行融合，之后进行细胞培养。已知A、B两种细胞各自的生活环境（如下表所示），且融合细胞只能在选择培养基Ⅱ上生长，下列叙述错误的是（　　） A细胞 只能在选择培养基Ⅰ上生长，生长环境的pH为4～6 B细胞 只能在选择培养基Ⅱ上生长，生长环境的pH为7～8 A．可用PEG融合法和电融合法诱导动物细胞融合 B．选择培养基Ⅱ上存活下来并生长的细胞就是融合细胞 C．将融合后的细胞置于CO2培养箱以维持培养液的 D．A、B两种动物细胞融合体现了细胞膜具有一定的流动性 【答案】B 【分析】诱导动物细胞融合的方法包括物理法、化学法（聚乙二醇等）和生物法（灭活的病毒）。 【详解】A、可用PEG融合法和电融合法、灭活病毒诱导法，诱导动物细胞融合，A正确； B、虽然融合细胞只能在选择培养基Ⅱ上生长，但在选择培养基Ⅱ上存活下来并生长的细胞不一定都是融合细胞，有可能存在B细胞（因为B细胞原本就能在选择培养基Ⅱ上生长），B错误； C、将融合后的细胞置于CO2培养箱以维持培养液的pH，C正确； D、A、B两种动物细胞融合，体现了细胞膜具有流动性，D正确。 故选B。 14．（24-25高三上·北京海淀·期末）某校学生小组利用植物组织培养技术培育“手指植物”，下列说法错误的是（　　） A．对健壮的外植体进行消毒后接种 B．诱导愈伤组织时需要遮光处理 C．再分化时培养基无需添加有机物 D．诱导过程需调整植物激素比例 【答案】C 【分析】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。 这些离体培养的植物器官、组织或细胞被称为外植体。 【详解】A、对健壮的外植体进行消毒后杀灭微生物，后在培养基上进行接种，A正确； B、诱导愈伤组织时需要经过脱分化过程，需要遮光处理，B正确； C、在具有叶片分化之前植物细胞不能进行光合作用，所以植物组织培养再分化过程中需要加入有机营养物质，C错误； D、诱导过程需调整植物激素比例，这与植物正常生长过程中不同阶段体内激素种类和含量不同有关，D正确。 故选C。 15．（24-25高三上·北京海淀·期末）图示为我国科学家成功培养得到健康存活的克隆恒河猴的过程，下列叙述错误的是（　　） A．培养过程涉及到体外受精、动物细胞培养和显微注射等技术 B．细胞核在受体细胞中不能完全恢复分化前功能导致克隆成功率低 C．胚胎移植前可用滋养层乙的细胞对克隆的恒河猴进行遗传筛查 D．该技术可获得特定疾病模型的恒河猴用于评估药物有效性 【答案】C 【分析】胚胎移植的生理基础（1） 供体与受体相同的生理变化，为供体的胚胎植入受体提供了相同的生理环境；(2）胚胎在早期母体中处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能；（3） 子宫不对外来胚胎发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能；(4)胚胎遗传性状不受受体任何影响。 【详解】A、图示将甲的内细胞团注入到乙的去内细胞团胚胎中，培养过程涉及到体外受精、动物细胞培养和显微注射等技术，A正确； B、细胞核的功能受到细胞质的影响，细胞核在受体细胞中不能完全恢复分化前功能导致克隆成功率低，B正确； C、移植后的胚胎内细胞团来自甲，内细胞团将发育成完整的克隆恒河猴胚胎，因此胚胎移植前用滋养层乙的细胞不能对克隆的恒河猴进行遗传筛查，C错误； D、该技术可获得特定疾病模型的恒河猴，构建动物模型，可用于评估药物有效性，D正确。 故选C。 16．（24-25高三上·北京海淀·期末）科研人员通过细胞改造制造出人工胰岛B细胞，移植到糖尿病模型鼠腹腔内。一段时间后检测其血糖浓度，如下图。下列叙述正确的是（　　） A．本实验是为了检验人工胰岛B细胞可否替代胰岛B细胞 B．由图可知，3组降低模型鼠血糖浓度的效果优于2组 C．2、3组的血糖浓度低于1组说明移植可完全治愈糖尿病 D．1组初始血糖浓度高于4组可能是肌糖原分解过多所致 【答案】A 【分析】血糖平衡调节：由胰岛A细胞分泌胰高血糖素（分布在胰岛外围）提高血糖浓度，促进血糖来源；由胰岛B细胞分泌胰岛素（分布在胰岛内）降低血糖浓度，促进血糖去路，减少血糖来源，两者激素间是拮抗关系。 【详解】A、科研人员通过细胞改造制造出人工胰岛B细胞，移植到糖尿病模型鼠腹腔内，检验人工胰岛B细胞可否替代胰岛B细胞，达到降血糖的目的，A正确； B、由图可知，在240min前，3组降低模型鼠血糖浓度的效果低于2组，B错误； C、2、3组的血糖浓度低于1组说明移植可缓解高血糖，但血糖浓度仍高于健康小鼠，因此不能完全治愈糖尿病，C错误； D、肌糖原分解不能产生葡萄糖来补充血糖，D错误。 故选A。 17．（24-25高三上·北京石景山·期末）药用植物板蓝根（2n=14）具抗菌作用，某课题组将其与“华双3号”油菜（2n=38）进行体细胞杂交，以期获得抗病菌的油菜。下列叙述正确的是（　　） A．可以用盐酸和酒精混合配制的解离液获得原生质体 B．诱导融合后的原生质体均含有52条染色体 C．融合原生质体再生出细胞壁是细胞融合成功的关键 D．脱分化和再分化需分别添加细胞分裂素和生长素 【答案】C 【分析】植物体细胞杂交过程，①去除细胞壁，②原生质体融合，③脱分化形成愈伤组织，④获得杂种植株，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此在植物体细胞杂交过程中使用纤维素酶和果胶酶制备板蓝根和油菜的原生质体，A错误； B、可采用高Ca2+—高pH融合法诱导原生质体融合得到杂种细胞，杂种细胞的染色体数目为14+38=52条，但不是所有的融合细胞均含有52条染色体，B错误； C、融合原生质体再生出细胞壁是细胞融合成功的标志，即为细胞融合成功的关键，C正确； D、脱分化和再分化过程中都需要添加细胞分裂素和生长素，只是两种激素的比例不同而已，D错误。 故选C。 18．（24-25高三上·北京西城·期末）甜叶菊中所含的甜菊糖是一种低热量、高甜度的天然甜味剂，可用于预防肥胖症、儿童龋齿等。研究不同激素浓度对甜叶菊组培产生不定芽的影响，结果如下表。相关叙述错误的是（    ） 分组 激素浓度/（mg·L-1） 芽分化率/% 6-BA NAA 1 0.5 0.1 20.0 2 1.0 0.1 51.1 3 1.5 0.1 70.0 4 2.0 0.1 71.4 5 2.0 0.2 71.4 6 2.0 0.3 75.8 7 2.0 0.4 78.8 A．细胞的全能性是植物组培的理论基础 B．利用组培技术可快速繁殖大量甜叶菊 C．6-BA与NAA比值越高越利于芽分化 D．应补充一组不施加外源激素的对照组 【答案】C 【分析】细胞的全能性是指离体细胞或组织，在特定条件下，能再分化为完整个体或各种细胞的潜能。 由表可知，当6-BA浓度达到2.0后，升高NAA浓度，更有利于芽的分化。 【详解】A、细胞的全能性是指离体细胞或组织，在特定条件下，能再分化为完整个体或各种细胞的潜能，是植物组培的理论基础，A正确； B、组培技术可用于快速繁殖，B正确； C、由表可知，当6-BA浓度达到2.0后，升高NAA浓度，更有利于芽的分化，C错误； D、应补充一组不施加外源激素的对照组，排除内源激素对实验造成的干扰，D正确。 故选C。 19．（23-24高三上·北京丰台·期末）某生物兴趣小组利用植物组织培养技术进行实验，以下说法正确的是（　　） A．培养基中生长素与细胞分裂素的比值低时有利于生根 B．该技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖 C．如果给予适当的刺激，也可以用已死亡的细胞来培养 D．配制培养基的过程中应该对培养基进行严格消毒处理 【答案】B 【分析】植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。 【详解】A、培养基中生长素与细胞分裂素的比值高时有利于生根，A错误； B、植物组织培养技术属于无性繁殖的技术手段，不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖，B正确； C、死亡的细胞不能用于植物组织培养，C错误； D、配制培养基的过程中应该对培养基进行严格灭菌处理，D错误。 故选B。 20．（23-24高三上·北京石景山·期末）下表为抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的操作步骤及其目的或结果。下列叙述不正确的是（    ） 操作步骤 目的或结果 处死注射了丙肝病毒特定抗原的小鼠，取出脾脏 ① 诱导上述细胞与②融合 产生多种融合细胞 ③ 淘汰未融合的细胞及同种融合细胞 进行抗原-抗体检测 筛选出④ 注射到健康小鼠体内 获得抗丙肝病毒的单克隆抗体 A．①是促使B细胞产生更多的抗体 B．②是小鼠的骨髓瘤细胞 C．③是在特定的选择培养基上培养 D．④是能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 【答案】A 【分析】制备单克隆抗体的具体过程：用特定抗原免疫小鼠，使小鼠产生经过免疫的B淋巴细胞，诱导各种淋巴细胞可与骨髓瘤细胞发生融合，形成杂交瘤细胞，在选择性培养基中，未融合的骨髓瘤细胞、未融合的淋巴细胞死亡，以及同种相同细胞的融合体不能增殖，只有融合的杂交瘤细胞存活和增殖→筛选和克隆化→单克隆抗体的大量制备。 【详解】A、丙肝病毒特定抗原能引起机体发生免疫反应，处死注射了丙肝病毒特定抗原的小鼠，取出脾脏，目的①为获得已免疫的B淋巴细胞，A错误； B、②将已免疫的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞进行融合，目的是获得融合细胞，B正确； C、③是在特定的选择培养基上培养进行筛选杂交瘤细胞，能淘汰未融合的细胞及同种融合细胞，C正确； D、进行专一抗体阳性检测，是利用了抗原-抗体杂交技术筛选出④能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 ，D正确。 故选A。 二、非选择题 21．（22-23高三上·北京大兴·期末）蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR/Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。 (1)CRISPR/Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白，如图1。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过__________与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。 (2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR/Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。 ①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因__________。 A．限定在体细胞内表达的启动子 B．限定在生殖细胞内表达的启动子 C．限定在受精卵内表达的启动子 D．I-Ppol基因（能够切割X染色体DNA的核酸酶基因） E.氨苄青霉素抗性基因 ②通过____________技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成_____________性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。 (3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有_____________（答出两点）。 (4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因___________。 【答案】(1)碱基互补配对 (2) C 显微注射 雄 (3)基因可以实现子代都继承，更持久；无需其他生物的参与，起效更快 (4)有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染 【分析】CRISPR/Cas9基因编辑系统类似基因工程中的限制酶，切割DNA上特定片段后插入目的基因。基因工程中一般动物细胞选择受精卵细胞进行表达。 【详解】（1）sgRNA与DNA的结合遵循碱基互补配对原则。 （2）①基因工程中一般动物细胞选择受精卵细胞进行表达，所以需要在受精卵中可以表达的启动子 A、由题意知需要在受精卵表达，不是体细胞，A错误； B、由题意知需要在受精卵表达，不是生殖细胞，B错误； C、由题意知需要在受精卵表达，C正确； D、基因由CRISPR/Cas9系统切割，无需I-Ppol基因，D错误； 故选②C。 ②导入动物细胞使用显微注射技术；由题目分析可知要提高雄蚊比例。 （3）相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有基因可以实现子代都继承，无需代代操作更持久；无需其他生物参与，简单起效快。 （4）转基因有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染。 22．（23-24高三上·北京昌平·期末）活性氧（ROS）是指在生物体内与氧代谢有关的、含氧自由基和易形成自由基的过氧化物的总称，ROS产生过多是高氧诱导肺损伤的主要原因。为研究高氧导致细胞内活性氧升高的机制，科学家使用大鼠肺泡上皮细胞（R）进行相关的实验。 (1)有氧呼吸第三阶段，氧气参与______过程，此阶段的产物可满足细胞对______的需求。 (2)将R细胞接种于培养瓶中，加入所需营养和抗生素，并调节______，置于CO2恒温培养箱中进行培养。一段时间后将R细胞分为对照组、高氧组和拮抗剂组，高氧组置于氧浓度90%的培养箱中；拮抗剂组加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，置于氧浓度90%的培养箱中。 (3)4h后检测线粒体内相关指标，结果如下表。 检测指标 组别 细胞（个/mL） Ca2+（nmol/L） 活性氧（RFU） NAD+/NADH比值 对照组 2×106 19.5 491 3.89 高氧组 2×106 24.3 530 2.44 拮抗剂组 2×106 17.2 480 3.71 注：RFU是相对荧光单位，代表活性氧的量 ①表中结果显示______，说明R细胞高氧模型制备成功。 ②比较高氧组和拮抗剂组结果，有关Ca2+、活性氧量和NAD+/NADH比值之间调控关系的推测合理的是______。 A． B．Ca2+→活性氧→NAD+/NADH比值 C．Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧 D．NAD+/NADH比值→活性氧→Ca2+ E.NAD+/NADH比值→Ca2+→活性氧 (4)进一步研究表明，Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值。组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+。 综合以上信息，分析高氧导致细胞内活性氧升高的机制：______（用关键词加箭头表达）。 【答案】(1) NADH形成水 能量 (2)酸碱度和渗透压 (3) 高氧组活性氧值比对照组高 C (4)高氧→Ca2+进入线粒体基质增多→线粒体内部分酶的活性升高→NAD+/NADH的比值下降→SIRT3功能减弱→活性氧清除酶激活量减少→细胞内活性氧升高 【分析】有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段是葡萄糖酵解形成丙酮酸和还原氢，同时产生少量的ATP，该过程发生在细胞质基质中，第二阶段是丙酮酸和水反应产生二氧化碳和还原氢，同时也产生少量的ATP，该过程发生在线粒体基质中，第三阶段是还原氢与氧气在线粒体内膜上结合形成水，同时释放出大量的能量。 【详解】（1）有氧呼吸的第三阶段氧气和还原氢结合形成水，同时释放大量的能量，满足细胞对能量的需求。 （2）动物细胞培养所需要的条件为营养物质、无菌无毒的环境、适宜的气体环境和适宜的酸碱度和渗透压。 （3）根据表中数据高氧组活性氧值比对照组高，说明R细胞高氧模型制备成功； 比较高氧组和拮抗剂组结果，高氧组的Ca2+和活性氧量均比对照组高，NAD+/NADH比值比对照组低，而拮抗剂组与对照组差别不大，且拮抗剂组的处理为加入能与线粒体钙通道蛋白结合的拮抗剂后，也置于氧浓度90%的培养箱中，同时结合（４）Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值，说明Ca2+→NAD+/NADH比值→活性氧，故C正确。 （4）根据题意Ca2+可提高线粒体内部分酶的活性，从而调节NAD+/NADH的比值，组蛋白脱乙酰基酶（SIPT3）可以激活活性氧清除酶（如SOD2），SIRT3功能的发挥依赖NAD+，且由表格信息高氧组Ca2+浓度较高，所以高氧导致细胞内活性氧升高的机制为：高氧→Ca2+进入线粒体基质增多→线粒体内部分酶的活性升高→NAD+/NADH的比值下降→SIRT3功能减弱→活性氧清除酶激活量减少→细胞内活性氧升高。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $