第一部分 专题六 生物技术与工程 专题作业-【金版教程】2026年高考生物大二轮专题复习冲刺方案全书word（多选版）

大二轮专题复习冲刺方案　生物学(经典多选版 专题作业 【基础巩固】 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ ★★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ 题点 传统发酵技术 传统泡菜发酵 单克隆抗体制备 微生物分离(选择)与培养 植物细胞培养 植物体细胞杂交技术 基因工程 动物细胞培养技术(iPSC) 限制酶 基因工程过程、单克隆抗体的制备 微生物实验室选择培养 单克隆抗体 1.(2025·河南开封三模)河南作为中华酒文化重要发源地，其传统酿酒技艺遵循“春曲夏酿，秋收冬藏”的时序规律。其中“春曲”指春季制作酒曲，富含霉菌和酵母菌；“夏酿”指夏季将蒸熟的米与曲混合，先置于敞口陶罐中数日，后密封发酵；“冬藏”指冬季将酒液密封于陶瓮，埋入深窖保存。下列叙述错误的是(　　) A．制作“春曲”时需要提供适宜温度促进微生物的有氧呼吸 B．“夏酿”初期，敞口处理有利于霉菌的繁殖，促进淀粉分解 C．密封后陶罐中的酵母菌在线粒体基质中产生酒精和CO2 D．“冬藏”的低温环境能抑制微生物活动，延长酒液保存时间 答案：C 解析：微生物的有氧呼吸需要酶的催化，酶需要适宜的温度和pH，所以制作“春曲”时需要提供适宜温度促进微生物的有氧呼吸，A正确；“夏酿”初期，敞口处理有利于霉菌的繁殖，霉菌可以产生淀粉酶，进而促进淀粉的分解，B正确；酵母菌是真核生物，其酒精发酵，产生酒精和CO2的过程是在细胞质基质中进行的，C错误；低温会使酶的活性处于抑制状态，“冬藏”的低温环境能抑制微生物活动，延长酒液保存时间，D正确。 2．(2023·山东卷，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 答案：C 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。 3．某病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定簇，每一个抗原决定簇能够刺激机体产生一种抗体)。研究人员制备抗S单克隆抗体的过程如图所示，下列说法错误的是(　　) A．多次注射S抗原免疫小鼠是为了获得大量的能产生抗S抗体的B淋巴细胞 B．培养用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞时，需要保证无菌无毒的环境 C．单克隆抗体M和单克隆抗体N都能够识别S蛋白，说明制备的抗体不具有特异性 D．可用灭活病毒诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合 答案：C 解析：培养用于生产单克隆抗体的杂交瘤细胞时，需要保证无菌无毒的环境，可对培养用具灭菌、通过定期更换培养液等实现，B正确；由题意可知，病毒颗粒表面有一特征性的大分子结构蛋白S(含有多个不同的抗原决定簇，每一个抗原决定簇能够刺激机体产生一种抗体)，故单克隆抗体M和单克隆抗体N都能够识别S蛋白，但该现象仍可说明抗体具有特异性，C错误；灭活的病毒可用于对动物细胞进行融合，D正确。 4．(2025·江苏扬州一模)活性黑5是一种低毒性、难褪色的含氮染料。为从染料废水堆积池中的污泥获得分解活性黑5能力强的假单胞杆菌，具体操作流程如下图。相关叙述正确的是(　　) A．培养基Ⅰ中，除了活性黑5以外，还含有水、琼脂、葡萄糖、抗生素 B．将细菌从培养基Ⅰ转移到培养基Ⅱ的目的是进一步分离纯化细菌 C．高浓度的活性黑5是为了诱导假单胞杆菌发生基因突变 D．据图可知，驯化后的假单胞杆菌增强了BVU5基因的复制 答案：B 解析：培养基Ⅰ是选择培养基，除了以活性黑5为唯一氮源外，还需添加的成分是葡萄糖(碳源)、水、琼脂(凝固剂)，抗生素起杀菌作用，不在该培养基中使用，A错误；培养基Ⅰ接种的是污泥稀释液，培养基Ⅱ接种的则是培养基Ⅰ中初步筛选出来的菌株，因而将细菌从培养基Ⅰ转移到培养基Ⅱ的目的是进一步分离纯化细菌，B正确；实验目的是从染料废水堆积池中的污泥获得分解活性黑5能力强的假单胞杆菌，使用高浓度的活性黑5的目的是不断筛选出分解黑5能力强的假单胞杆菌，C错误；据题图分析可知，驯化后的假单胞杆菌BVU5基因表达水平升高，即增强了BVU5基因的转录和翻译，D错误。 5．(2023·山东卷，14)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　) A．利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B．植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C．次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D．该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 答案：A 6．(2024·湖北卷，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，过程如下图所示。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 答案：B 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。 7．(2025·北京海淀二模)为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。 下列叙述正确的是(　　) A．该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶 B．利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接 C．基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域 D．可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST 答案：B 解析：基因工程中，切割目的基因和载体需限制酶，连接二者需DNA连接酶，耐高温的DNA聚合酶用于PCR技术，而本题操作是切割和连接，无需PCR，A错误；B和Bg均产生－GATC－黏性末端(同尾酶)，可互补连接，S和Xh为另一对同尾酶，均产生－TCGA－黏性末端，切割后也能连接，利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接，B正确；由图知载体中有启动子和终止子，基因片段中不需要，C错误；重组质粒(pUAST－基因X)中，已不存在Bg和S酶切位点，D错误。 8．(多选)(2025·北京西城高三期末改编)我国科研人员成功地将大熊猫皮肤成纤维细胞培养成诱导多能干细胞(iPSC)，这些iPSC注入小鼠体内后逐渐形成了一个包括神经、肌肉和上皮组织的团块。下列叙述正确的是(　　) A．动物细胞培养技术是获得iPSC的基础 B．细胞培养基中应含有糖类和动物血清等 C．iPSC注入小鼠体内属于细胞融合技术 D．iPSC可用于心血管等疾病治疗的研究 答案：ABD 解析：诱导多能干细胞(iPSC)的获取需通过体外培养成纤维细胞，依赖动物细胞培养技术，A正确；动物细胞培养基需提供营养(如糖类)和天然成分(如动物血清)，以支持细胞生长，B正确；将iPSC注入小鼠体内属于细胞移植技术，而非细胞融合技术，C错误；iPSC具有分化潜能，可用于研究治疗因细胞损伤引起的疾病，如心血管疾病，D正确。 9．(多选)(2025·辽宁一模改编)在基因工程操作中，科研人员利用两种限制酶(EcoRⅠ和NotⅠ)处理基因载体，进行电泳检测，结果如图所示，下列相关叙述错误的是(　　) A．该基因载体最可能是环状DNA分子 B．该DNA分子上有4个EcoRⅠ酶切位点 C．EcoRⅠ和NotⅠ的切点之间最长相距约9 kb D．限制酶作用于该载体的氢键使其断裂 答案：BD 解析：由题图可知，当仅用NotⅠ切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段(10 kb)，因此该载体最有可能为环状DNA分子，该DNA分子上只有1个NotⅠ酶切位点，A正确；该基因载体是环状DNA分子，由题图可知，当仅用EcoRⅠ切割载体时，产生2种长度的DNA片段：2 kb和6 kb，该载体DNA片段长10 kb，所以用EcoRⅠ切割载体应产生3个DNA片段：2个2 kb和1个6 kb，该DNA分子上有3个EcoRⅠ酶切位点，B错误；由题可知，两种限制酶同时切割时则产生6 bp、2 bp和1 bp 3种长度的DNA片段：1个6 kb、1个2 kb、2个1 kb，所以两种限制酶的酶切位点最长相距9 kb，C正确；限制酶切割载体时直接破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。 10．(2025·湖南卷，21)非洲猪瘟病毒是一种双链DNA病毒，可引起急性猪传染病。基因A编码该病毒的主要结构蛋白A，其在病毒侵入宿主细胞和诱导机体免疫应答过程中发挥重要作用。回答下列问题： (1)制备特定抗原 ①获取基因A，构建重组质粒(该质粒的部分结构如图所示)。重组质粒的必备元件包括目的基因、限制酶切割位点、标记基因、启动子和________________等；为确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，应选用图中的一对引物________对待测质粒进行PCR扩增，预期扩增产物的片段大小为________bp。 ②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌。培养重组菌，诱导蛋白A合成。收集重组菌发酵液进行离心，发现上清液中无蛋白A，可能的原因是_____________________ ___________________________________(答出两点即可)。 (2)制备抗蛋白A单克隆抗体 用蛋白A对小鼠进行免疫后，将免疫小鼠B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，诱导融合的常用方法有__________________(答出一种即可)。选择培养时，对杂交瘤细胞进行克隆化培养和____________，多次筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。体外培养或利用小鼠大量生产的抗蛋白A单克隆抗体，可用于非洲猪瘟的早期诊断。 答案：(1)①终止子、复制原点　P1和P3　782　②重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到细胞外(或转速过高使蛋白A发生沉淀或蛋白A亲水性较差发生沉淀或蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解) (2)聚乙二醇(PEG)融合法(或灭活病毒诱导法、电融合法)　抗体检测 解析：(1)①PCR扩增时选用的两种引物应该方向相反，分析题图，P3是唯一一个与P1和P2方向相反的引物，故必选P3；PCR的目的是确定基因A已连接到质粒中且插入方向正确，P3和P2分别与基因A两端互补配对，若选该对引物进行扩增，无论基因A插入质粒方向是否正确都可以扩增出片段(基因A)，不符合要求；P1与质粒一段序列互补配对，P3与基因A的一端互补配对，选P1和P3为引物，扩增时，若基因A未插入质粒，则不能扩增出相应片段；若基因A插入质粒的方向错误，也不能扩增出相应片段，故应选P1和P3对待测质粒进行PCR扩增。预期扩增产物包括质粒的一段序列(200 bp)和基因A(582 bp)，故扩增片段大小为200＋582＝782(bp)。②将DNA测序正确的重组质粒转入大肠杆菌构建重组菌，培养后上清液中无蛋白A，可能的原因有：重组菌没有裂解或没有将蛋白A释放到细胞外或转速过高使蛋白A发生沉淀或蛋白A亲水性较差发生沉淀或蛋白A被大肠杆菌的蛋白酶降解。 11．(2025·北京西城高三期末)琥珀酸是一种天然有机酸，广泛应用于制药、食品等行业。产琥珀酸放线杆菌(SW)生长的最适pH为7.0，能利用糖类发酵生产琥珀酸，但耐酸能力较弱。 (1)培养SW的培养基包含水、NaCl、K2HPO4、葡萄糖、蛋白胨等成分，其中葡萄糖为SW提供________。 (2)有些微生物进化出由GadC和GadB组成的Gad系统以抵抗酸胁迫。研究人员将编码Gad系统的基因导入SW中，拟获得耐酸性强的重组菌株GSW(如图1)。当外界环境pH降低时，启动Gad系统，运到细胞内的谷氨酸(Glu)转化为γ－氨基丁酸(GABA)运出细胞，此过程________，同时运出细胞的H＋也减少，从而缓解酸胁迫。 (3)研究人员对SW、GSW进行耐酸性实验测定。 ①首先将等量菌液分为两组，分别接种到含或不含________且pH为4.6的液体培养基中培养1.5 h。 ②将上述菌液进行________后，依次分别涂布于pH为7的固体培养基上，37 ℃培养24 h，图2所示结果说明GSW菌株耐酸能力明显提高。此步骤配制的固体培养基pH为7而非4.6，目的是____________________________________________________。 (4)若要确定GSW菌株是否适用于工业生产，还需检测________。 答案：(1)碳源　(2)消耗H＋ (3)①谷氨酸　②梯度稀释　通过最适pH培养获得的菌落检测pH＝4.6培养基中菌株的存活率　(4)琥珀酸产量 解析：(2)当外界环境pH降低时，H＋增多，启动Gad系统，运到细胞内的谷氨酸(Glu)转化为γ－氨基丁酸(GABA)运出细胞，此过程消耗H＋，同时运出细胞的H＋也减少，从而缓解细胞外的H＋增多。 (3)①对SW、GSW进行耐酸性实验测定，首先将等量菌液分为两组，分别接种到含或不含谷氨酸且pH为4.6的液体培养基中培养1.5 h。②将上述菌液进行梯度稀释，得到稀释度不同的菌液，依次分别涂布于pH为7的固体培养基上；配制的固体培养基pH为7而非4.6，目的是通过最适pH培养获得的菌落检测pH＝4.6培养基中菌株的存活率。 12．某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过程中，需要表达N蛋白胞外段，制备相应的单克隆抗体，增加其对N蛋白胞外段特异性结合的能力。 Ⅰ.N蛋白胞外段抗原制备，流程如图1。 (1)构建重组慢病毒质粒时，选用氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，目的是____________________________。用脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞，质粒被包在脂质体__________(填“双分子层中”或“两层磷脂分子之间”)。 (2)质粒在包装细胞内组装出由________________________________组成的慢病毒，用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化N蛋白胞外段。 Ⅱ.N蛋白胞外段单克隆抗体制备，流程如图2。 (3)用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后，取小鼠脾组织用____________________酶处理，制成细胞悬液，置于含有混合气体的__________中培养，离心收集小鼠的B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞进行融合。 (4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细胞，将其接种到96孔板，进行________培养。用________________技术检测每孔中的抗体，筛选既能产生N蛋白胞外段抗体，又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株，经体外扩大培养，收集____________，提取单克隆抗体。 (5)利用N蛋白胞外段抗体与药物结合，形成__________________，实现特异性治疗。 答案：(1)检测目的基因是否成功导入受体细胞　双分子层中 (2)蛋白质外壳和含N蛋白胞外段基因的核酸 (3)胰蛋白酶或胶原蛋白　CO2培养箱 (4)克隆化　抗原抗体杂交　细胞培养液 (5)抗体－药物偶联物(ADC) 解析：(2)由于目的基因为N蛋白胞外段基因，在包装细胞内组装出由蛋白质外壳和含有N蛋白胞外段基因的核酸组成的慢病毒，用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化N蛋白胞外段。 (4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细胞，将其接种到96孔板，进行克隆化培养和抗体检测。用抗原抗体杂交技术检测每孔中的抗体，筛选既能产生N蛋白胞外段抗体，又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株，经体外扩大培养，收集细胞培养液，提取单克隆抗体。 【能力提升】 题号 1 2 3 4 5 难度 ★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★★ 题点 微生物实验室培养与选择培养 微生物培养与基因工程 基因工程 免疫调节与单克隆抗体 基因工程构建生物传感器 1.(2025·湖北模拟)喀斯特是一种独特的地质现象，我国是世界上喀斯特分布面积最大的国家，除了石林、溶洞外，喀斯特地区因其独特的气候、土壤条件也形成了优美的生态景观。喀斯特地区的土壤中广泛存在能分泌碳酸酐酶(CA)的微生物，CA能催化CO2的水合反应：CO2＋H2O―→H＋＋HCO，产生的H＋又促进碳酸钙的溶解。研究人员从喀斯特地区土壤中分离筛选出了高产CA的细菌并进行了相关检测，流程如图所示。回答下列问题： (1)配制菌液时应向土壤样品中加入________，振荡静置后过滤去除颗粒物，然后将所得滤液经________后进行接种。 (2)图中甲、乙均为牛肉膏蛋白胨培养基(培养细菌的基础培养基)，涂布培养后挑选不同形态、颜色的单菌落进行分区划线培养，分区划线的目的是_____________________________ _________。丙培养基为加入了白色碳酸钙的琼脂培养基，经涂布平板接种培养后，以是否产生____________为依据，挑取目的菌株做进一步检测鉴定。 (3)筛选到的目的菌株进行CA活性检测需用到BTB指示剂(酸性呈黄色，碱性呈蓝色)，将各待测菌液分别与等量的缓冲液、BTB溶液及CO2饱和水混合，观察颜色变化情况，若__________________________，则该菌液产生的CA活性最强，从而筛选出高产CA的细菌。 (4)肾小管上皮细胞也能合成CA，调节重吸收(如图所示)。若CA合成不足，会使尿量增多，其机理是_______________________________________________________________________ _____________________________。 答案：(1)无菌水　梯度稀释 (2)分别培养多种不同的菌种，并分离得到多种单菌落　透明圈(的大小) (3)菌液变黄速度最快(或相同时间内菌液黄色最深) (4)CA合成不足，不能生成足够的H＋，引起Na＋重吸收减弱，原尿的渗透压升高，水的重吸收减少，因而尿量增多 解析：(2)用细菌基础培养基培养，并没有很强的选择作用，筛选是根据菌落特征筛选，且挑选了多个不同的菌落，多个菌种均需进一步纯化，因此需分区划线培养，其目的是分别培养多种不同的菌种，并分离得到多种单菌落；丙培养基加入了白色碳酸钙，CA能催化CO2的水合反应，产生的H＋又促进碳酸钙的溶解，因此产CA的菌落周围会出现透明圈。 (3)进一步检测用到BTB，其特点是酸性呈黄色，碱性呈蓝色，检测体系中若菌液产生的CA活性越强，其催化CO2的水合反应速率越快，溶液变酸性的速度就越快，即菌液变黄速度最快(或相同时间内菌液黄色最深)，则该菌液产生的CA活性最强。 (4)若CA合成不足，则肾小管上皮细胞不能生成足够的H＋，由图可知H＋与Na＋重吸收相关联，因而导致Na＋重吸收减弱，原尿的渗透压升高，水的重吸收减少，因而尿量增多。 2．(2024·广东卷，21)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图1)。 回答下列问题： (1)研究者优化了培养基的____________(答两点)等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。 (2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图2，载体的部分结构见图3)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子①、②及③依次为________________，理由是___________________ _____________________________________。 (3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为________________________________________________(答两点)。 (4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是____________________________ ____________________________________________________________________________。 (5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：________________________________________________________________________。 答案：(1)碳源、氮源 (2)PT7、PBAD、PBAD　基因2、3可正常表达出无活性的T7RNAP，蓝光照射时再激活基因1(或酪氨酸酶基因或目的基因)的表达 (3)选择含有重组质粒的驹形杆菌，杀死其他杂菌避免污染 (4)蓝光照射诱导nMag和pMag结合，激活T7RNAP，从而与特异型启动子PT7结合表达酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素 (5)将酪氨酸酶基因换成合成其他色素酶的基因，催化产生不同的色素 解析：(2)依据图2及题干信息可知，为实现蓝光控制染色，应该先合成无活性的T7RNAP，故编码两者的基因上游应连接通用型启动子。在蓝光诱导下合成酪氨酸酶，酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素，实现蓝光控制染色。此过程中酪氨酸酶需要特异性合成，因此编码的基因上游应连接仅被T7RNAP识别的PT7启动子。 (3)将携带大观霉素抗性基因的光控表达载体导入驹形杆菌，会获得未成功导入的菌株和成功导入的工程菌株，长时间培养时也可能感染其他杂菌，在培养液中加入大观霉素(抗生素)可以筛选出工程菌株，同时也能抑制其他杂菌的生长，提高工程菌的生产效率。 3．为了提升猪瘟病毒疫苗的效果，科研人员构建了猪瘟病毒p30蛋白基因(p30)与白喉毒素无毒突变基因(CRM197A)的融合基因表达质粒，以生产融合蛋白疫苗。图1为质粒构建、疫苗生产以及效果测试示意图，请回答下列问题： (1)除图1中所示结构外，pET32a质粒上还具有的结构是________，终止子的功能是________。 (2)引物F1－F的设计依据是质粒上游同源序列和________________。通过PCR分别扩增p30基因和CRM197A基因时配制的两个反应体系中相同的物质有：缓冲液(含Mg2＋)、无菌水、________________________________________等，缓冲液的功能是______________________ _______________。 (3)筛选时科研人员挑选了5个菌落，提取质粒后加入BamHⅠ、HindⅢ酶切、电泳。结果如图2所示。可初步判断________号菌落含有构建成功的融合基因表达质粒。p30和CRM197A基因________(填“含”或“不含”)BamHⅠ、HindⅢ酶切位点，理由是___________________ ________________________________。 (4)为进一步确认质粒构建成功，科研人员检测上述菌落后发现某个菌落中同时含有空载质粒和融合基因表达质粒，可能的原因是___________________________________________ _________________________________________________________。 (5)为验证融合蛋白疫苗的效果，科研人员将p30蛋白、p30－CRM197A融合蛋白分别注射到小鼠体内，检测抗体含量，结果如图3所示。据此可以判定融合蛋白疫苗效果更好，依据有______________________________________________________________________。深入研究表明某些抗原呈递细胞表面有______________________，识别、摄取CRM197A的同时也促进了p30的摄取，从而加强了疫苗效果。 答案：(1)复制原点　终止转录 (2)p30上游序列　耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸　维持适宜的pH，为酶提供适宜的反应条件 (3)2和4　不含　2和4中只有两个条带(或若含有酶切位点，2和4中条带数应多于两条) (4)涂布平板时含有不同质粒的细菌未分开，形成一个菌落(或一个细菌同时吸收了空载质粒和融合表达质粒) (5)(诱发机体)短时间内产生更多抗体(或作用效果快)，长时间维持较高水平抗体(或持续时间长)　CRM197A受体(或特异性受体) 解析：(2)由图1可知，引物F1－F的设计依据是质粒上游同源序列和p30上游序列，PCR反应体系中共有的物质有缓冲液(含Mg2＋)、无菌水、耐高温的DNA聚合酶(以催化DNA的子链的延伸)、四种脱氧核苷酸(原料)等。 (3)由图1可知，如果目的基因内部不含两种限制酶的切割位点，构建成功的融合基因表达质粒经BamHⅠ、HindⅢ酶切形成两个片段，长度约为5900－25＝5875个碱基对和500＋600＝1100个碱基对，结合图2可知，2、4号菌落含有构建成功的融合基因表达质粒且p30和CRM197A基因不含BamHⅠ、HindⅢ酶切位点。 (4)由图1可知，上述菌落是经稀释涂布平板法获得的，可能在涂布平板时含有不同质粒的细菌未分开，形成一个菌落，或一个细菌同时吸收了空载质粒和融合表达质粒，导致某个菌落中同时含有空载质粒和融合基因表达质粒。 (5)由图3可知，p30－CRM197A融合蛋白注入小鼠体内后，产生抗体快，维持高抗体量时间长，说明其作为疫苗效果较p30蛋白更好。由题意可知，抗原呈递细胞能识别、摄取CRM197A，说明抗原呈递细胞上具有CRM197A受体。 4．人感染埃博拉病毒(EV)会引起致命的出血热。为了寻找治疗EV病的有效方法，中外科学家进行了系列研究。 (1)EV表面的糖蛋白(EV－GP)作为________刺激机体产生________性免疫反应。 (2)科学家采集了多年前感染EV并已康复的甲、乙两人的血液，检测抗EV－GP抗体的水平。据图1，应选取________的血液分离记忆B细胞用以制备单克隆抗体(单抗)。 (3)将制备的多种单抗分别与病毒混合，然后检测病毒对宿主细胞的感染率。据图2，抑制效果最好的两种单抗是____________。 (4)EV－GP具有多个与抗体结合的位点。为了研究上述两种单抗(分别称为A、B)与EV－GP结合的位点是否相同，可按图3所示简要流程进行实验。 ①请将图3中应使用的抗体填入下表ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ处(填“A”“B”或“无关抗体”)，完成实验方案(一种即可)。 抗体 组别 未标记抗体 荧光标记抗体 实验组 ⅰ.________ ⅱ.________ 对照组1 ⅲ.________ ⅳ.________ 对照组2 同ⅱ 同ⅱ ②若A、B与EV－GP结合的位点不同，与对照组1、2分别比较，实验组的荧光值应____________________________________________。 (5)中国科学家用分子结构成像技术证实了A、B与EV－GP结合的位点不同。基于上述系列研究，请你为治疗EV病提供两种思路_________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案：(1)抗原　特异　(2)甲　(3)Ⅲ和Ⅴ (4)①ⅰ.B　ⅱ.A　ⅲ.无关抗体　ⅳ.A(方案二：ⅰ.A　ⅱ.B　ⅲ.无关抗体　ⅳ.B) ②与对照组1基本相同，且明显高于对照组2 (5)思路一：单独或共同使用A、B进行治疗；思路二：利用单抗制成靶向药物；思路三：针对EV－GP与抗体结合位点的结构研制新型药物(答出两种思路即可) 解析：(2)由图1可知随着血浆稀释度的增大，抗体浓度逐渐下降，但甲组血浆中抗体的浓度明显大于对照组和乙组，且乙组血浆中的抗体浓度与对照组无明显差异，因此选用甲的血液分离记忆B细胞用以制备单克隆抗体(单抗)。 (3)由图2分析可知，Ⅲ和Ⅴ两种单抗与病毒混合，病毒对宿主细胞的感染率最小，说明这两种单抗对病毒的抑制效果最好。 (4)①为检测两种单抗(分别称为A、B)与EV－GP结合的位点是否相同，设计实验。实验设计时要注意单一变量原则和对照原则。实验组加未标记抗体A和荧光标记抗体B，对照组1加未标记的无关抗体和荧光标记抗体B，对照组2加未标记抗体B和荧光标记抗体B。②若A、B与EV－GP结合的位点不同，实验组中荧光标记抗体能与EV－GP结合，所以其荧光值应与对照组1基本相同(因为对照组1中无关抗体不影响荧光标记抗体与EV－GP的结合)，且明显高于对照组2(对照组2中未标记抗体与荧光标记抗体相同，会占据结合位点，导致荧光标记抗体无法结合，荧光值低)。 (5)一个抗原的表面不只有一个抗体结合位点，可能有多种，目的就是让抗原最终和抗体结合形成沉淀，被吞噬细胞分解，最后病就好了。因此三种思路，思路一：单独或共同使用A、B进行治疗；思路二：利用单抗制成靶向药物；思路三：针对EV－GP与抗体结合位点的结构研制新型药物。 5．(2025·北京海淀二模)为监测、调控和利用细菌的葡萄糖代谢途径，优化目标产物的生产过程，研究者尝试通过基因工程技术构建生物传感器。 (1)将GFP(绿色荧光蛋白)基因作为报告基因，构建出基因表达载体(R)，将其导入大肠杆菌时，应先用________处理大肠杆菌。 (2)PE基因编码的PE酶催化E蛋白磷酸化，磷酸化的E蛋白可转运葡萄糖进入大肠杆菌细胞，转运葡萄糖后E蛋白去磷酸化。M蛋白是一种转录抑制因子。R作为生物传感器，包括启动子(P)、GFP基因和PE基因等元件，工作过程如图1、图2。 ①据图1、图2可知，存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞中后被磷酸化，推测M蛋白____________，PE表达产物可使E蛋白重新磷酸化。 ②在周围环境中葡萄糖存在状态不同时，R均可监测大肠杆菌的葡萄糖摄取状态，请阐释其工作原理______________________________________________________________________ __________________________________。 ③在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测____________和荧光强度。若结果显示二者呈正相关，则可确定该生物传感器具有检测可靠性。 (3)在工业发酵生产色氨酸过程中，研究者利用R监测大肠杆菌对葡萄糖的摄取，发现菌体摄入的葡萄糖偏多，因为代谢过程中形成了一些副产品，导致生产成本偏高。已知大肠杆菌C基因编码的蛋白C可结合启动子Pc，促进RNA聚合酶也结合Pc；当胞内葡萄糖含量较高时，C蛋白无法结合Pc，Pc无法启动下游基因转录。研究者将R的启动子Р更换为启动子Pc，解决葡萄糖摄取偏多导致浪费的问题。请在表格中补充不同条件下，2个调控元件对R的精准调控过程。“＋”表示相应蛋白结合，“－”表示相应蛋白脱离。 条件 Pc中C蛋白的结合序列 M蛋白的结合序列 无葡萄糖 ＋ ＋ 低浓度葡萄糖 ⅰ.________ ⅱ.________ 高浓度葡萄糖 ⅲ.________ ⅳ.________ 答案：(1)Ca2＋　(2)①脱离启动子P　②存在葡萄糖时，葡萄糖进入细胞使M蛋白脱离启动子P，GFP基因表达，产生荧光；无葡萄糖时，M蛋白结合启动子P，GFP基因不表达，无荧光 ③葡萄糖摄取量 (3)ⅰ.＋　ⅱ.－　ⅲ.－　ⅳ.－ 解析：(2)①推测M蛋白的作用：当存在葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，此时M蛋白与启动子P脱离。这是因为葡萄糖的代谢产物可能改变了M蛋白的构象或磷酸化状态，使其失去对启动子的亲和力，从而解除对PE基因和GFP基因的转录抑制。②生物传感器的工作原理：无葡萄糖时，M蛋白结合在启动子P上，抑制PE基因和GFP基因的转录，因此细胞不产生GFP，无荧光信号。有葡萄糖时，葡萄糖通过E蛋白转运进入细胞并被磷酸化，导致M蛋白脱离启动子P。此时，启动子P启动PE基因和GFP基因的转录，PE酶使E蛋白重新磷酸化以维持葡萄糖摄取，同时GFP表达产生荧光。③验证生物传感器可靠性的检测指标：在含有葡萄糖的培养基中培养转入R的大肠杆菌，分别在不同培养时间检测葡萄糖摄取量和荧光强度。若二者呈正相关，则证明荧光信号可正确反映葡萄糖摄取量。 (3)调控机制解释：低浓度葡萄糖时C蛋白仍能结合Pc(＋)，启动子Pc被激活；同时，葡萄糖的存在使M蛋白脱离启动子(－)，PE基因和GFP基因高效表达，促进葡萄糖摄取。高浓度葡萄糖抑制C蛋白与Pc的结合(－)，启动子Pc活性降低；同时，M蛋白仍保持脱离状态(－)，但由于Pc失活，PE基因和GFP基因表达量下降，从而减少葡萄糖摄取，避免浪费。这种双调控机制使生物传感器能根据葡萄糖浓度动态调整基因表达，优化目标产物的生产过程。 16 学科网（北京）股份有限公司 $