专练9 生物技术与工程(一)（教师用书word）-【步步高】2025年高考生物大一轮复习讲义（浙科版 浙江、桂（梧州））

专练9　生物技术与工程(一) 1．活性染料废水含盐量高、色度高，对环境污染严重，拟利用微生物进行水体污染治理。请回答下列问题： (1)为获得治理活性染料废水所需的耐盐微生物，取海滩土样10 g于90 mL无菌水中制成土壤悬液，在恒温摇床上振荡后，用________取0.1 mL土壤悬液接种到含高浓度盐的培养基中培养5天，目的是______________________________________________________________。 (2)上述培养后的菌液经________后涂布到含印染废水的固体培养基中，37 ℃培养，选择________________________的单菌落若干分别接种在含一定营养物质的印染废水中振荡培养。 (3)为检验菌种对废水脱色效果，分别以________________________________________和清水作为对照，选择染料分子吸收率最高的光波长，取培养后的废水上层清液测定吸光度。吸光度与菌株的脱色能力呈________(填“正”或“负”)相关。影响脱色效果的因素除温度、pH、菌种、接种菌量外，还包括________________________等(答出两点即可)。 答案　(1)移液器(或移液枪或取样器)　增大耐盐菌种的数量和比例　(2)梯度稀释　能脱色(具有较大浅色圈或透明圈)　(3)等量含一定营养物质的印染废水　负　活性染料的种类、脱色时间 2．回答与啤酒酿造有关的问题： (1)啤酒是一种营养丰富的低酒精浓度饮料，以刚萌发的大麦种子(麦芽)为原料。酿造过程主要分为麦芽粉碎、糖化、发酵、罐装四个环节。首先称取一定量的麦芽，粉碎后装入糖化锅中，按照麦芽∶水＝1∶4的比例加入水。65 ℃水浴1小时，用____________试剂检测糖化是否彻底。经糖化后的麦芽汁中糊精含量极低，因为___________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)啤酒花的雌花序和果穗可用于啤酒酿造，赋予啤酒独特的香味和苦味等。将适量啤酒花加入过滤后的麦芽汁中，煮沸1小时，目的是使啤酒花中的物质溶出，且______________。过滤并__________后接种啤酒酵母，立即转移至发酵罐中，置于10 ℃发酵5～7天。 (3)发酵过程中发酵罐内的泡沫先逐渐增多后减少，泡沫减少的主要原因是____________________________________________。经测定发酵消耗的糖中，98.5%形成了酒精和其他发酵产物，其余则用于________________________。 (4)啤酒花还具有抑菌作用。为研究啤酒花的抑菌作用，在LB固体培养基中添加不同浓度的啤酒花提取液，经灭菌后制成____________，采用____________法接种大肠杆菌后置于恒温箱中培养24小时，观察并比较菌落生长情况。 答案　(1)碘—碘化钾　麦芽中有多种淀粉酶催化淀粉水解为麦芽糖和葡萄糖等　(2)杀灭杂菌　冷却　(3)酵母菌细胞呼吸产生的CO2减少　酵母菌的生长与繁殖　(4)平板　平板划线(或稀释涂布平板) 3．金属硫蛋白(MT)是由动植物和微生物产生的一类低分子量、富含半胱氨酸、具有金属结合能力的多肽，具有多种生物学功能。近年来，因其具有与Zn、Cu、Cd等重金属的较强结合能力，而用于生态修复。科研人员成功地将人MT蛋白基因用农杆菌转化法转入番茄，成功培育转基因番茄。请回答下列问题： (1)感受态农杆菌的制备：取保存的根癌农杆菌菌落用__________接种于相应的液体培养基中，并置于________________中进行振荡培养，完成菌种的活化和扩大培养；取适量菌液置于低浓度、__________的CaCl2溶液中处理，制得感受态农杆菌。 (2)MT目的基因的获取和转化：取人肝脏细胞破碎后提取mRNA，在逆转录酶的作用下形成cDNA，经PCR技术扩增后的产物分别与Ti质粒连接形成重组质粒(如图)，将其与制备好的感受态农杆菌混合，最后进行短暂的____________处理，使外源DNA转入细胞；经适宜条件培养一段时间，再加入适宜浓度的__________筛选出转化的农杆菌。 (3)转化番茄：取番茄子叶进行____________处理后切段，再与转化的农杆菌菌液进行共培养适宜时间，取出子叶放在________上吸取多余菌液，再将子叶放在适宜的以__________培养基为基础配制的培养基中进行活化和除菌培养。 (4)育成转基因番茄：取上述处理的番茄子叶先经____________过程形成愈伤组织，再经发芽和生根，最后经过________________过程，育成成熟的番茄植株。 (5)转基因番茄性状的检测和生产应用：为了检测番茄中是否成功导入目的基因，可依据________________________________________________________________________ ____________，设计引物进行PCR扩增，再用凝胶电泳技术进行检测，进行此实验的同时应以______________________________作为阴性对照，以农杆菌Ti质粒的番茄作为阳性对照；已知某转基因番茄植物能大量吸收Zn、Cd等元素，且主要富集在根，生产应用时需对其定期拔除并实施无害处理，原因是___________________________________________________ __________________________________________________________________(答出2点即可)。 答案　(1)接种环　摇瓶　低温　(2)热刺激　卡那霉素　(3)消毒　无菌滤纸　MS　(4)脱分化　炼苗和移栽　(5)T－DNA片段的(部分)序列　未导入质粒的野生型番茄　避免植物死亡后根等遗体被分解，这些元素再度返回土壤，造成二次污染；及时拔除植物后，缓解这些元素随食物链不断富集的危害 解析　(2)取人肝脏细胞破碎后提取mRNA，在逆转录酶的作用下形成cDNA，经PCR技术扩增后的产物分别与Ti质粒连接形成重组质粒，将其与制备好的感受态农杆菌混合，最后进行短暂的热刺激处理以便提高农杆菌的活性，进而使外源DNA转入细胞；由于图中的启动子属于真核细胞表达系统，因此能在农杆菌中表达的标记基因是卡那霉素抗性基因，因此，经适宜条件培养一段时间，再加入适宜浓度的卡那霉素筛选出转化的农杆菌。(5)为了检测番茄中是否成功导入目的基因，可依据T－DNA片段的序列设计引物进行PCR扩增，再用凝胶电泳技术进行检测，进行此实验的同时应以未导入质粒的野生型番茄作为阴性对照，以农杆菌Ti质粒的番茄作为阳性对照，而后对PCR扩增获得的DNA片段进行电泳检测并与对照组作比对。 4．(2024·绍兴高三二模)为获得纯合的转K基因植株，某同学设计了一个实验流程，其主要内容如图所示。 请回答下列问题： (1)天然的目的基因不满足生产需求，研究人员设想通过易错PCR技术引入随机突变，再进行定向筛选，获得满足需求的K基因。易错PCR与普通PCR相似，每次循环也包括变性、退火、_________三步，但可以通过改变PCR反应条件来提高碱基错配的概率。研究发现Mg2＋可以提高已发生错配区域的稳定性，Mn2＋可以降低DNA聚合酶对底物的专一性，因此与普通PCR相比，易错PCR反应体系中应适当________(填字母)。 A．提高Mg2＋和Mn2＋浓度 B．降低Mg2＋和Mn2＋浓度 C．提高Mg2＋降低Mn2＋浓度 D．降低Mg2＋和提高Mn2＋浓度 (2)农杆菌广泛分布在土壤中，若从土壤中分离农杆菌，应取________(填“表层”或“深层”)土壤。图中A感染愈伤组织的过程K基因随______________整合到植物细胞染色体中。 (3)组织培养过程中无菌操作是非常重要的。花粉在培养前需进行消毒处理，不同物种、不同外植体对消毒试剂的反应不同，所以应恰当选择消毒试剂的________、________和处理时间。培养基灭菌后应放置3～5天后使用，目的是使培养器皿内的____________挥发，并观察培养基的____________以保证外植体接种在无菌的培养基上。 (4)B过程将愈伤组织浸入高压灭菌的__________溶液中处理，再用________清洗后，接种于分化培养基上，再生植株。 (5)获得二倍体植株后，若需检测K基因是否存在于植株的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应以不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。若要进一步检测K基因是否正确表达，应检测此植株中K基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到改变。 答案　(1)延伸　A　(2)表层　T－DNA片段　(3)种类　浓度　水蒸气　灭菌状态　(4)秋水仙素　无菌水　(5)核DNA　表达产物　性状 解析　(1)PCR一般包括变性、退火、延伸三步，易错PCR需要提高碱基错配的概率，由于Mg2＋可以提高已发生错配区域的稳定性，Mn2＋可以降低DNA聚合酶对底物的专一性，故与普通PCR相比，易错PCR反应体系中应适当提高Mg2＋和Mn2＋浓度，A符合题意。(2)从土壤中分离农杆菌，应取表层土壤。农杆菌中有Ti质粒，Ti质粒上的T－DNA片段能整合到植物染色体DNA中，故图中A感染愈伤组织的过程K基因随T－DNA片段整合到植物细胞染色体中。(3)培养基灭菌后应放置3～5天后使用，一是为了让培养器皿内的水蒸气挥发，二是为了检验培养基的灭菌状态以保证外植体接种在无菌的培养基上。(4)经过B过程愈伤组织染色体数由n→2n，故B过程将愈伤组织浸入高压灭菌的秋水仙素溶液中处理，再用无菌水清洗后，接种于分化培养基上，再生植株。(5)若需检测K基因是否存在于植株的不同组织细胞中，可在分子水平进行检测，应以植株的不同组织细胞核DNA作为PCR模板。若要进一步检测K基因是否正确表达，应检测此植株中K基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，可再在个体水平进行检验，可进行抗性实验，即在田间试验中检测植株的性状是否得到改变。 5．(2023·台州高三期中)抗凝血酶Ⅲ(ATⅢ)在人体中主要由肝脏合成，是存在于血浆中的一种重要的抗凝血因子。研究者将人的抗凝血酶Ⅲ基因导入奶山羊细胞，获得乳汁中含有大量重组人的抗凝血酶Ⅲ的转基因克隆奶山羊。已知β-酪蛋白广泛存在于哺乳动物的乳汁中。请回答下列问题： (1)抗凝血酶Ⅲ基因的获取与表达载体的构建：从人的________中获得抗凝血酶Ⅲ基因的mRNA，逆转录成cDNA，并利用________技术进行扩增。为顺利将抗凝血酶Ⅲ基因连接到奶山羊β-酪蛋白基因表达载体上，在设计引物时，应在引物前加入______________。特地选用β-酪蛋白基因表达载体的原因是______________________________________。与抗凝血酶Ⅲ基因一起连接到基因表达载体上的还有新霉素抗性基因，该基因的作用是_____________________________________________________________________________。 (2)山羊成纤维细胞的培养、转化和筛选：取幼龄雌性动物的组织，经____________________________处理后获得成纤维细胞悬液，将带有ATⅢ转基因载体的脂质体(由磷脂和胆固醇组成的脂质双分子层所构成的封闭囊泡)与成纤维细胞共培养，获得含有目的基因的受体细胞，该转化方法的原理是_______________________________________ _____________________________________________________________________________。 (3)转基因奶山羊的克隆：将转基因细胞取核移入____________________中，用__________处理后进行胚胎体外培养。在移植到__________的代孕母羊的子宫前，应将早期胚胎培养在________________________的培养液中。代孕母羊怀孕、分娩获得转基因克隆奶山羊。 (4)人的抗凝血酶Ⅲ的分子量大小及含量检测：收集转基因羊的羊奶和正常对照羊奶进行蛋白质凝胶电泳，使不同分子量的蛋白质在凝胶上分开，根据与____________________________比较，确定羊奶中抗凝血酶Ⅲ的分子量大小。利用____________________________________与人的抗凝血酶Ⅲ进行特异性结合，根据荧光强度判断羊奶中抗凝血酶Ⅲ的含量。若最终获得的抗凝血酶Ⅲ不能很好地行使其功能，可利用________工程进行改造。 答案　(1)肝细胞　PCR　限制酶的识别序列　β-酪蛋白基因启动子会在乳腺细胞中起作用　筛选含有目的基因的受体细胞　(2)组织块剪碎和胰蛋白酶　细胞膜具有一定的流动性　(3)去核卵母细胞　电刺激　同期发情　一系列含有不同成分　(4)蛋白质分子质量标准物和空白对照　荧光标记的抗人的抗凝血酶Ⅲ抗体　蛋白质 解析　(1)根据题干信息可知，抗凝血酶Ⅲ在人体中主要由肝脏合成，说明控制抗凝血酶Ⅲ合成的基因在肝脏细胞内表达，因此为了获得抗凝血酶Ⅲ的相关基因，需要从人的肝细胞中获得抗凝血酶Ⅲ基因的mRNA，逆转录成cDNA，并利用PCR技术进行扩增。为顺利将抗凝血酶Ⅲ基因连接到奶山羊β-酪蛋白基因表达载体上，在设计引物时，应在引物前加入相应的限制酶的识别序列，以便获得的目的基因能够与质粒进行连接，同时为了保证目的基因的正常表达，特地选用β-酪蛋白基因表达载体，因为β-酪蛋白广泛存在于哺乳动物的乳汁中，说明β-酪蛋白基因在乳腺细胞中能正常表达，同时说明β-酪蛋白基因启动子会在乳腺细胞中起作用。与抗凝血酶Ⅲ基因一起连接到基因表达载体上的还有新霉素抗性基因，该基因作为标记基因用于筛选含有目的基因的受体细胞。(2)取幼龄雌性动物的组织，经组织块剪碎和胰蛋白酶处理后获得成纤维细胞悬液，便于培养的细胞能获得足够的营养，将带有ATⅢ转基因载体的脂质体(由磷脂和胆固醇组成的脂质双分子层所构成的封闭囊泡)与成纤维细胞共培养，由于细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层，因此利用细胞膜具有一定的流动性的结构特点，可获得含有目的基因的受体细胞。(3)将转基因细胞取核移入去核卵母细胞中，用电刺激处理促进重组细胞的形成，然后进行胚胎体外培养获得早期胚胎。此后将处于桑葚胚或囊胚期的胚胎移植到经过同期发情处理的代孕母羊的子宫内，早期胚胎移入前应培养在一系列含有不同成分的培养液中。(4)收集转基因羊的羊奶和正常对照羊奶进行蛋白质凝胶电泳，使不同分子量的蛋白质在凝胶上分开，并将分开的蛋白质与蛋白质分子质量标准物和空白对照比较，确定羊奶中抗凝血酶Ⅲ的分子量大小。利用荧光标记的抗人的抗凝血酶Ⅲ抗体与人的抗凝血酶Ⅲ进行特异性结合，即进行抗原－抗体杂交检测，根据荧光强度判断羊奶中抗凝血酶Ⅲ的含量。若最终获得的抗凝血酶Ⅲ不能很好地行使其功能，可利用蛋白质工程进行改造，因为通过蛋白质工程能实现对现有蛋白质的定向改造。 谢谢！ 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