内容正文:
大庆实验中学2024级高二下学期期中考试
生物学科试题
说明:1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分100分,考试时间90分钟。
一、选择题(每小题只有一个正确答案。1-25每小题1分,26-30每小题2分,共计35分)
1. 为改善广西斑节对虾的养殖水质,研究人员欲从当地虾塘底泥中筛选出高效的自养型亚硝酸盐氧化菌,以用于制备微生物制剂。下列物质在其配制的固体选择培养基中,存在的可能性最小的是( )
A. NaCl B. 水 C. 琼脂 D. 牛肉膏
【答案】D
【解析】
【详解】培养基的基本成分为水、无机盐、碳源和氮源。由题意可知,制备培养自养型亚硝酸盐氧化菌固体选择培养基,不可加入碳源,需要加入琼脂,因此ABC正确,D错误。
故选D。
2. 关于发酵工程中所用性状优良菌种的来源,一般不包括( )
A. 自然界中筛选 B. 诱变育种
C. 基因工程育种 D. 杂交育种
【答案】D
【解析】
【分析】发酵工程一般包括菌种的选育,扩大培养,培养基的配制、灭菌、接种,产品的分离、提纯等。发酵工程中性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
【详解】杂交育种一般用于进行有性生殖的高等生物,发酵工程中性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来,也可以通过诱变育种或基因工程育种获得,ABC正确,D错误。
故选D。
3. 植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用,相关叙述正确的是( )
A. 快速繁殖铁皮石斛的过程中,可以改良植物的遗传特性
B. 利用植物顶端分生组织培养的脱毒苗具有抗病毒的特点
C. 利用花药离体培养获得的玉米幼苗,可直接获得稳定遗传的个体
D. 诱导愈伤组织突变,可筛选出对人们有用的突变体
【答案】D
【解析】
【详解】A、快速繁殖铁皮石斛采用植物组织培养技术,属于无性生殖,子代遗传物质与亲本完全一致,无法改良植物的遗传特性,A错误;
B、植物顶端分生组织病毒极少甚至无病毒,经组织培养获得的脱毒苗是不带病毒的植株,本身不具备抗病毒的特性,B错误;
C、花药离体培养获得的玉米幼苗是单倍体,高度不育,需经秋水仙素处理使染色体数目加倍后,才能获得稳定遗传的纯合个体,C错误;
D、愈伤组织分裂能力强,易受外界培养条件、诱变因素的诱导发生基因突变,对诱导突变的愈伤组织进行筛选,可获得抗病、抗逆、高产等对人们有用的突变体,D正确。
4. 广西是我国甘蔗主产地。甘蔗一般采用无性繁殖,但会由于病毒积累而产量下降,可通过植物组织培养获得脱毒苗的方法来解决。关于该方法,下列说法错误的是( )
A. 可选用甘蔗的茎尖为外植体
B. 选用的外植体需经高温灭菌处理
C. 一般采用加入琼脂的固体培养基
D. 脱毒苗的形成包括再分化过程
【答案】B
【解析】
【分析】植物组织培养即植物无菌培养技术,又称离体培养,是根据植物细胞具有全能性的理论,利用植物体离体的器官(如根、茎、叶、茎尖、花、果实等)、组织(如形成层、表皮、皮层、髓部细胞、胚乳等)或细胞(如大孢子、小孢子、体细胞等)以及原生质体,在无菌和适宜的人工培养基及温度等人工条件下,能诱导出愈伤组织、不定芽、不定根,最后形成完整的植株的学科。
【详解】A、培育脱毒苗时,一般选取茎尖(或芽尖或根尖)作为外植体,其依据是植物分生区附近(茎尖)病毒极少,甚至无病毒,A正确;
B、植物组织培养过程中,为防止杂菌污染,外植体需消毒处理,B错误;
C、植物组织培养过程中的脱分化与再分化所用的培养基一般采用加入了不同植物激素比例的琼脂固体培养基,C正确;
D、细胞脱分化是指已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞的过程,切取植物的茎尖进行组织培养时经过脱分化与再分化的过程可以获得脱毒苗,D正确。
故选B。
5. 下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,错误的是( )
A. 原肠胚期有外、中、内三个胚层
B. 精子和卵子的识别具有物种特异性
C. 囊胚期的滋养层细胞具有发育的全能性
D. 卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而减小
【答案】C
【解析】
【分析】精卵受精过程首先需经精、卵细胞相互识别,之后才能发生顶体反应、透明带反应和卵黄膜封闭作用。动物受精卵在卵裂过程中,卵裂球体积不增加,所以卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而减小。囊胚的滋养层细胞已经发生分化,将来只能发育成胎盘和胎膜细胞,而囊胚中的内细胞团具有发育的全能性。
【详解】A、原肠胚期通过细胞分化形成外胚层、中胚层和内胚层,A正确;
B、精子和卵子细胞膜表面的糖蛋白实现特异性识别,保证同种物种结合,B正确;
C、滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘,而内细胞团才具有发育全能性,C错误;
D、卵裂期细胞分裂使数目增多,但胚胎总体积不变,单个细胞体积减小,D正确。
故选C。
6. 下图为经过体外受精和胚胎分割、移植培育优质奶牛的过程。下列叙述错误的是( )
A. 体外受精过程中会发生雌雄原核核膜消失现象
B. 将①均等分割成8等份的成活率与图示的相同
C. 胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆方法之一
D. 胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理
【答案】B
【解析】
【详解】 A、体外受精过程中,精子和卵子受精时,会发生雌雄原核的融合,在此过程中核膜会消失,A正确;
B、胚胎分割时,分割的份数越多,胚胎的成活率越低,将①均等分割成8等份,其成活率比分割成2等份的低,B错误;
C、胚胎分割时由于这些个体来自同一个受精卵,遗传物质完全相同,可看作动物无性繁殖或克隆方法之一,C正确;
D、胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理,使受体母牛的生理状态与供体母牛相同,有利于胚胎的着床和发育,D正确。
故选B。
7. 肉羊良种繁育技术的应用可提高羊的生长速度、肉质以及疾病抵抗力,有效促进品种改良和遗传资源的优化。人工授精技术是肉羊良种繁育中的重要手段。下列叙述正确的是( )
A. 从雌性肉羊的卵巢中采集卵母细胞后应立即进行体外受精
B. 冷冻精子在解冻、离心分离后,注入ATP溶液可使精子获能
C. 通过饲喂激素可使供体肉羊超数排卵以发挥其繁殖潜能
D. 经选择早期胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体不同
【答案】D
【解析】
【详解】A、从雌性肉羊卵巢中采集的卵母细胞未发育成熟,需要体外培养至减数第二次分裂中期才具备受精能力,不能立即进行体外受精,A错误;
B、精子获能需要通过培养法或化学诱导法(使用肝素、钙离子载体溶液处理)实现,注入ATP溶液无法使精子完成获能过程,B错误;
C、超数排卵需要使用促性腺激素,促性腺激素本质为蛋白质类激素,饲喂会被消化道中的蛋白酶水解失活,无法发挥作用,需通过注射方式给药,C错误;
D、早期胚胎的遗传物质来自供体公羊和供体母羊,受体仅为胚胎提供发育的场所和营养,不参与子代遗传物质的组成,因此后代遗传特性与受体不同,D正确。
8. 下列关于体内受精过程的排序,正确的是( )
①受精卵卵裂开始 ②雄原核的形成 ③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 ④精子穿越卵细胞膜外的结构 ⑤释放第二极体,雌原核的形成 ⑥两个原核靠近,核膜消失
A. ③④②⑤⑥① B. ③②④⑤⑥① C. ④⑤②③⑥① D. ④⑤①②③⑥
【答案】A
【解析】
【分析】受精过程为:顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带(透明带反应)→卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)→卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失,雌、雄原核融合形成合子→第一次卵裂开始。
【详解】受精过程为:获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 →精子穿越卵细胞膜外的结构相继发生顶体反应→穿越放射冠→穿越透明带(透明带反应)→卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用)→卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体→雌雄原核的形成、核膜消失,雌、雄原核融合形成合子→受精卵第一次分裂开始。故过程为③④②⑤⑥①,A正确,BCD错误。
故选A。
9. 下列对动物核移植技术的描述中,错误的是( )
A. 哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植
B. 体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的细胞核
C. 通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制
D. 体细胞核移植过程中通常采用成熟的卵母细胞作为受体细胞
【答案】C
【解析】
【分析】动物核移植是指将动物的一个细胞的细胞核移入一个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为动物个体。核移植得到的动物称克隆动物,克隆动物的核基因完全来自供体动物,而细胞质基因来自受体细胞;核移植包括体细胞核移植和胚胎细胞核移植,其中体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植,因为体细胞的全能性低于胚胎细胞。
【详解】A、哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植,体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植,因为体细胞的全能性低于胚胎细胞,A正确;
B、体细胞核移植时通常用去核的卵母细胞做受体细胞,去除卵母细胞核时,可采用显微操作法,B正确;
C、通过体细胞核移植方法生产的克隆动物不是对供体细胞动物的完全复制,因为克隆动物还有一部分遗传物质来自受体的细胞质,C错误;
D、体细胞核移植过程中通常采用去核的减数第二次分裂中期卵母细胞作为受体细胞,D正确。
故选C。
10. “三亲试管婴儿”的培育过程可选用如下技术路线。下列叙述正确的是( )
A. 卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”
B. “三亲婴儿”的遗传物质来自提供细胞核的母亲和提供精子的父亲
C. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
D. 通常用灭活的病毒诱导精子和卵母细胞融合实现体外受精
【答案】C
【解析】
【详解】A、红绿色盲是核基因控制的遗传病,卵母细胞捐献者只提供细胞质,不提供细胞核,因此红绿色盲基因无法遗传给三亲婴儿,A错误;
B、三亲婴儿的遗传物质除了父母提供的核遗传物质,还包含捐献者细胞质中的线粒体遗传物质,B错误;
C、该技术中母亲仅提供细胞核,胎儿的细胞质线粒体来自捐献者,因此可以避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代,C正确;
D、灭活病毒是诱导动物细胞融合的方法,体外受精不需要该处理,可在体外适宜条件下完成精子和卵母细胞的受精过程,D错误。
11. 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A. 若以新鲜洋葱为实验材料,则研磨液过滤后保留沉淀
B. 实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA
C. 提取的DNA可溶解在2mol/L的NaCl溶液中
D. 二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化
【答案】A
【解析】
【分析】DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,利用这一原理,可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。
【详解】A、以新鲜洋葱为实验材料,研磨液过滤后保留滤液,A错误;
B、DNA不溶于酒精溶液,但某些蛋白质溶于酒精,实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA,B正确;
C、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2 mol/L的NaCl溶液,C正确;
D、DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后呈蓝色,因此二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化,D正确。
故选A。
12. 毛豆腐是用老豆腐经毛霉自然发酵制成的,成品表面覆盖白色菌丝,内部呈虎皮纹路,风味独特,制作流程如图所示。下列分析正确的是( )
A. 底部透气的主要目的是使豆腐中的水分快速蒸发
B. ①表示开水,使用开水处理豆腐可以防止杂菌污染
C. 发酵过程中,豆腐中的蛋白质会被分解为小分子的肽和氨基酸
D. 家庭制作的毛豆腐依赖毛霉单一菌种发酵的结果
【答案】C
【解析】
【详解】A、毛霉是需氧型微生物,底部透气的主要目的是为毛霉生长提供氧气,不是蒸发水分,A错误;
B、若用开水化开毛霉菌粉,高温会杀死毛霉,①应为冷却后的开水,B错误;
C、发酵过程中,毛霉产生的蛋白酶会将豆腐中的蛋白质分解为小分子肽和氨基酸,C正确;
D、家庭制作毛豆腐是自然发酵,依赖多种微生物共同作用,并非毛霉单一菌种发酵,D错误。
13. 下列关于病毒在现代生物工程等领域的应用的叙述,错误的是( )
A. 作为抗原用于疫苗的制备
B. 作为基因工程的运载体
C. 诱导愈伤组织再分化
D. 促进动物细胞融合
【答案】C
【解析】
【分析】植物细胞一般具有全能性。在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化细胞,进而形成不定形的薄壁组织团块,这称为愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官,该过程称为再分化。植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂 、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。
【详解】A、疫苗通常是用灭活的或减毒的病原体制成的生物制品,A正确;
B、在基因工程中使用的载体除质粒外,还有噬菌体、动植物病毒等,B正确;
C、植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂 、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向,愈伤组织再分化与病毒无关,C错误;
D、诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等,D正确。
故选C。
14. 作为基因工程中的“分子运输车”——载体,应具备的条件是( )
①必须有一个或多个限制酶的切割位点,以便目的基因可以插入到载体上
②载体必须具备自我复制的能力,或整合到受体染色体DNA上随其复制而同步复制
③必须带有标记基因,以便进行重组后的筛选
④必须是安全的,不会对受体细胞有害
A. 仅①③④ B. 仅②③④
C. 仅①②④ D. ①②③④
【答案】D
【解析】
【详解】作为基因工程中的“分子运输车”——载体,应具备的条件有:①限制酶切割位点是目的基因插入的结构基础,②复制能力保证目的基因在受体细胞中稳定存在、扩增,③标记基因用于重组后的筛选,④安全性保证受体细胞可正常存活、完成后续的目的基因表达,四个均为载体应具备的条件,D正确。
15. 限制性内切酶EcoRI识别并切割双链DNA,用EcoRI完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为( )
A. 6 B. 250 C. 4000 D. 24000
【答案】C
【解析】
【分析】限制性核酸内切酶能识别特定的DNA序列,切割特定的位点,在特定的碱基之间切割磷酸二酯键。
【详解】据图可知,EcoRI的酶切位点有6个碱基对,由于DNA分子的碱基组成为A、T、G、C,则某一位点出现该序列的概率为1/4×1/4×1/4×1/4×1/4×1/4=1/4096,即4096≈4000个碱基对可能出现一个限制酶EcoRI的酶切位点,故理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为4000。C符合题意。
故选C。
16. 某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生,以下措施中有效的是( )
A. 增加模板DNA的量 B. 延长热变性的时间
C. 延长延伸的时间 D. 提高复性的温度
【答案】D
【解析】
【分析】多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,PCR过程一般经历下述三循环:95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72℃下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。
【详解】A、增加模板DNA的量可以提高反应速度,但不能有效减少非特异性条带,A错误;
BC、延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性延伸过程,但对于延伸中的配对影响不大,故不能有效减少反应非特异性条带,BC错误;
D、非特异性产物增加的原因可能是复性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加,故可通过提高复性的温度来减少反应非特异性条带的产生,D正确。
故选D。
17. 制作传统泡菜主要是利用天然乳酸菌进行发酵,下列关于传统泡菜的制作叙述正确的是( )
A. 制作泡菜的过程中,应先通气使菌种繁殖,后进行密封发酵
B. 制作泡菜的盐水需煮沸后立即倒入装有食材的泡菜坛中
C. 制作泡菜的菜坛内有时会长出一层白膜,这是乳酸菌繁殖的结果
D. 泡菜腌制时间长短和温度高低等条件会影响亚硝酸盐含量
【答案】D
【解析】
【详解】A、乳酸菌是严格厌氧型微生物,泡菜制作全程需要密封,若先通气会抑制乳酸菌的生长繁殖,无法正常完成发酵,A错误;
B、制作泡菜的盐水煮沸是为了杀灭杂菌,若煮沸后立即倒入泡菜坛,高温会杀死食材表面附着的天然乳酸菌,导致发酵失败,需要冷却后再倒入,B错误;
C、泡菜坛内的白膜是液面表层的产膜酵母菌大量繁殖形成的,乳酸菌为厌氧生物,不会在液面表层大量繁殖形成白膜,C错误;
D、泡菜腌制时间、温度高低、食盐用量等条件都会影响亚硝酸盐含量,例如温度过高、腌制时间过短、食盐用量过低时,亚硝酸盐含量容易升高,D正确。
18. 下列有关获取目的基因的叙述错误的是( )
A. 目的基因就是编码蛋白质的基因
B. 来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
C. 序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会
D. 目的基因可以人工合成,也可以利用PCR快速获取或扩增
【答案】A
【解析】
【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】A、目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可能是一些具有调控作用的因子,A错误;
B、从苏云金杆菌体内分离出Bt抗虫蛋白基因,可以作为培育转基因抗虫棉的目的基因,B正确;
C、随着测序技术的发展,以及序列数据库和序列比对工具等的应用,越来越多的基因的结构和功能为人们所知,这为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能,C正确;
D、目的基因获取的方法有从基因文库获取、 PCR 扩增和人工合成,D正确。
故选A。
19. 在基因工程中,为使来源于真核生物的目的基因在原核受体细胞中成功表达,构建表达载体时,除目的基因外必须包含的关键元件是( )
A. 真核细胞的启动子 B. 原核细胞的启动子
C. 真核细胞的终止子 D. 原核细胞的抗性基因
【答案】B
【解析】
【详解】A、真核细胞的启动子无法被原核细胞的RNA聚合酶识别,无法启动转录,A错误;
B、原核细胞的启动子能被原核RNA聚合酶识别并结合,是启动目的基因转录的必要元件,B正确;
C、真核细胞的终止子与原核系统的转录终止机制不兼容,需使用原核生物的终止子,C错误;
D、原核细胞的抗性基因属于标记基因,用于重组DNA的筛选,与基因表达无直接关系,D错误。
故选B。
20. 农杆菌中含有一个大型的Ti质粒,若想用基因工程并通过农杆菌向某种双子叶植物中导入抗旱基因,下列分析不合理的是( )
A. 将重组Ti质粒导入农杆菌之前,可以用CaCl2溶液处理农杆菌
B. 若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功
C. 若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,要保证复制原点、启动子和终止子不被破坏
D. 要将抗旱基因插入到Ti质粒的T-DNA上才能转移到双子叶植物的染色体上
【答案】B
【解析】
【详解】A、将目的基因导入细菌时,需要用Ca2+处理细菌,使其成为易于吸收周围环境中DNA分子的生理状态,A正确;
B、基因工程成功的标志是目的基因在受体细胞中稳定表达并产生相应性状,仅检测到抗旱基因存在(未验证其是否表达)不能说明成功,B错误;
C、Ti质粒作为载体需保留复制原点(保证自主复制)、启动子和终止子(调控目的基因表达),C正确;
D、T-DNA是农杆菌转移至植物细胞的关键片段,必须将抗旱基因插入此区域才能整合到植物染色体DNA上,D正确。
故选B。
21. 若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT),EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A. 用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B. 用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C. 用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D. 用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
【答案】B
【解析】
【分析】限制酶选择原则:
(1)应选择切点位于目的基因两端的,不能位于目的基因内部,防止破坏目的基因,同时为避免目的基因和质粒自身环化或随意连接,可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。
(2)根据质粒特点确定限制酶种类具体原则:
①保证切割的黏性末端与目的基因的相同,以便两者能够连接。
②保证切割后的质粒至少保留一个标记基因,以便进行筛选;保留复制原点,以便在受体细胞中维持稳定和表达。
【详解】A、用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因切割目的基因会产生两种DNA片段,一种含有目的基因,一种不含目的基因,且有目的基因的片段与载体结合时容易发生反向连接,A错误;
B、只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,产生不同的黏性末端,防止发生反向连接,这样目的基因插入载体后,RNA聚合酶的移动方向肯定与图丙相同,B正确;
C、用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,也能产生相同的黏性末端,可能会发生反向连接,C错误;
D、用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,产生相同的黏性末端,用DNA连接酶连接时可能会发生反向连接,A错误。
故选B。
22. 胚胎工程是对动物早期胚胎或配子进行一系列显微操作和技术处理,以实现在分子水平和细胞水平上改良遗传特性的技术。下列相关叙述正确的是( )
A. 哺乳动物受精过程发生在子宫内
B. 采集到的精子可直接用于体外受精
C. 精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子进入卵内
D. 卵子形成过程中,减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ均在卵巢内完成
【答案】C
【解析】
【详解】A、哺乳动物受精过程发生在输卵管中,子宫是胚胎后期发育的主要场所,A错误;
B、采集到的精子必须经过获能处理,获得受精能力后才能用于体外受精,不可直接使用,B错误;
C、精子入卵后,卵细胞膜会立即发生卵细胞膜反应(卵黄膜封闭作用),这是防止多精入卵的第二道屏障,C正确;
D、卵子形成过程中,减数分裂Ⅰ在卵巢内完成,减数分裂Ⅱ在输卵管内完成,D错误。
23. 研究人员制备了乳腺生物反应器,用其获得具有特殊功能的蛋白质M,基本过程如图所示,①~③表示操作过程,下列说法正确的是( )
A. 具有启动子、复制原点和限制酶切割位点的质粒即可作为运载体
B. ①过程常用显微注射法,②过程形成早期胚胎时不经过细胞的分化
C. 该过程须选择雌性胚胎,胚胎移植前须取滋养层细胞,检测其性别
D. ③过程一般选择发育良好的原肠胚,须对代孕母牛进行同期发情处理
【答案】C
【解析】
【详解】A、质粒作为运载体除了需要具备启动子、复制原点、限制酶切割位点,还有标记基因、终止子等,A错误;
B、①过程导入动物细胞常用显微注射法,②过程形成早期胚胎时需经过细胞的分化,B错误;
C、该过程须选择雌性胚胎, 胚胎移植前须取滋养层细胞(不会损伤内细胞团,不影响胚胎后续发育),检测其性别,以减少对胚胎的影响,C正确;
D、步骤③表示胚胎移植,可选择发育良好的囊胚,且代孕母体需进行同期发情处理,这样可以为移入的胚胎提供相同的生理环境,D错误。
24. “筛选”是生物技术与工程中常用的技术手段。下列有关叙述正确的是( )
A. 胚胎移植前,无需对通过体外受精或其他方式得到的胚胎进行质量筛选
B. 诱导甘蓝根尖细胞和菠菜叶肉细胞的原生质体融合,观察到叶绿体便可筛选出杂种细胞
C. 单倍体育种时,需对F1的花药进行筛选后才可继续进行植物组织培养
D. 培育转基因抗虫棉时,需从分子水平及个体生物学水平进行筛选
【答案】D
【解析】
【详解】A、胚胎移植前需对胚胎质量进行筛选,选择发育良好的桑葚胚或囊胚以提高成功率,A错误;
B、甘蓝根尖细胞无叶绿体,菠菜叶肉细胞有叶绿体,但同种细胞融合(如菠菜叶肉细胞间融合)也会含叶绿体,无法仅凭叶绿体筛选杂种细胞,B错误;
C、单倍体育种时,F1的花药不需要筛选直接进行组织培养,之后用秋水仙素处理单倍体幼苗使染色体加倍后,再进行筛选,C错误;
D、培育转基因抗虫棉时,需从分子水平(可以用PCR或抗原-抗体检测)及个体性状水平(抗虫实验)进行筛选,D正确。
故选D。
25. 在检测抗虫棉培育是否成功的方法中,不属于分子水平检测的是( )
A. 观察害虫吃棉叶后是否死亡
B. 用PCR技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了目的基因
C. 用PCR技术检测目的基因是否转录形成mRNA
D. 用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质
【答案】A
【解析】
【分析】目的基因的检测与鉴定:
(1)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。
(2)个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、观察害虫吃棉叶后是否死亡,这是从抗虫棉对害虫产生的实际影响,也就是从个体与外界环境相互作用的角度来判断抗虫棉培育是否成功,属于个体水平上的鉴定,不属于分子水平检测,A正确;
B、PCR技术即聚合酶链式反应,能在体外大量扩增特定DNA片段,用PCR 技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了目的基因,是直接针对分子层面的DNA进行检测,属于分子水平上的检测,B错误;
C、同样利用PCR技术检测目的基因是否转录形成mRNA ,mRNA属于分子,这种检测是在分子层面探究基因转录情况,属于分子水平上的检测,C错误;
D、抗原-抗体杂交技术的原理是抗原与抗体的特异性结合,用于检测目的基因是否翻译成蛋白质,蛋白质也是分子,所以这属于分子水平上的检测,D错误。
故选A。
26. 人干扰素(IFN)是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时,每个细胞最多只能产生100~1000个干扰素分子,而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产(原理如图),在1~2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。下列说法正确的是( )
A. 构建重组质粒需要用到限制酶和DNA聚合酶
B. 逆转录得到的干扰素基因不含有启动子和终止子
C. 将重组质粒导入大肠杆菌通常采用农杆菌转化法
D. 在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌都能产生干扰素
【答案】B
【解析】
【分析】基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,此步骤需用到限制酶和DNA连接酶。大肠杆菌是原核生物没有内质网和高尔基体等众多细胞器,将重组质粒导入大肠杆菌常用钙离子处理法。
【详解】A、构建重组质粒需要用到限制酶和DNA连接酶,A错误;
B、通过逆转录得到的干扰素基因不含有启动子和终止子等非编码片段,B正确;
C、将重组质粒导入大肠杆菌时常用Ca2+处理,使其更易于吸收周围环境中DNA分子,C错误;
D、在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌既可能是导入了重组质粒的大肠杆菌,也可能是导入普通质粒(质粒上未插入干扰素基因)的大肠杆菌,因此在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌不一定都能产生干扰素,D错误。
故选B。
27. 动物细胞培养是动物细胞工程的基础。下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A. 动物细胞培养所用的培养基通常是固体培养基
B. 动物细胞培养需要CO2,CO2的主要作用是刺激细胞呼吸
C. 动物细胞培养过程中,需要定期更换培养液以防止病菌感染
D. 动物细胞培养时,需要培养基中添加适量血清
【答案】D
【解析】
【详解】A、动物细胞培养所用的培养基通常为液体培养基,固体培养基多用于植物组织培养,A错误;
B、动物细胞培养中CO2的主要作用是维持培养液的pH,而非刺激细胞呼吸,B错误;
C、动物细胞培养过程中定期更换培养液,是为了清除细胞代谢废物,避免代谢产物积累对细胞造成毒害,防止病菌感染主要依靠无菌操作和添加抗生素等措施,C错误;
D、由于人们尚未完全掌握动物细胞所需的全部营养物质,因此需要在培养基中添加血清等天然成分,补充细胞生长所需的未知营养,D正确。
28. 双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员构建了如图所示的表达载体,以检测双向启动子作用效果。下列分析正确的是( )
A. 表达载体中GUS基因和LUC基因转录时使用同一条DNA单链为模板
B. 通过观察是否出现荧光即可检测双向启动子的作用效果
C. 在培养基中添加壮观霉素可筛选出成功导入表达载体的植物受体细胞
D. 为连入GUS基因,需用Sal Ⅰ和Age Ⅰ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
【答案】D
【解析】
【详解】A、由图可知,双向启动子位于GUS基因和LUC基因之间,而RNA聚合酶在转录时,只能识别模板链的3'端,所以GUS基因和LUC基因转录时的模板链不是DNA分子的同一条链,A错误;
B、双向启动子如果正常表达,会分别合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶,催化底物分别产生荧光和生成蓝色物质,从而确定双向启动子的作用,B错误;
C、T-DNA中含有潮霉素抗性基因,而不包含壮观霉素抗性基因,因此可以通过在培养基中添加潮霉素来筛选成功导入表达载体的受体细胞,C错误;
D、根据题图可知,在不破坏LUC基因前提下,为连入GUS基因,需用Sal I和Age I酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒,D正确。
29. 单倍体胚胎干细胞是指只含一个染色体组,但拥有类似于正常干细胞分裂分化能力的细胞群。利用小鼠建立单倍体胚胎干细胞的操作如下图。下列叙述正确的是( )
A. 体外受精前,应将精子用含肝素、Na+载体的获能液处理
B. 过程②③④透明带和卵细胞膜之间存在两个第二极体
C. 该操作涉及体外受精、动物细胞培养和胚胎移植等技术
D. 单倍体的胚胎干细胞中可存在两条性染色体
【答案】D
【解析】
【详解】A、体外受精前,应将精子用含肝素、Ca2+载体的获能液处理,A错误;
B、卵母细胞在减数分裂I过程中产生第一极体,第一极体不再进行减数分裂Ⅱ,在受精时,次级卵母细胞完成减数分裂Ⅱ,产生第二极体,所以过程②③④透明带和卵细胞膜之间存在一个第一极体和一个第二极体,B错误;
C、由图可知,在培养单倍体胚胎干细胞的过程中,首先发生体外受精,然后通过核移植去除雄原核,再对去除雄原核的细胞进行培养,但未进行胚胎移植,C错误;
D、单倍体的胚胎干细胞可进行有丝分裂,在有丝分裂后期可存在两条性染色体,D正确。
故选D。
30. 一种广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解,长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤,可按下图程序选育能降解该除草剂的细菌。下列说法错误的是( )
A. 分离目的菌所用的培养基应添加该除草剂为唯一氮源
B. 步骤C第1次划线前、第5次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌
C. 步骤D的两种菌落氮源相同,应该选择透明圈大的菌落进行扩大培养
D. 将未接种的平板在相同条件下培养,可以判断培养基是否灭菌合格
【答案】C
【解析】
【详解】A、要选育能降解该含氮除草剂的细菌,需使用以该除草剂为唯一氮源的选择培养基,A正确;
B、平板划线法操作中,第一次划线前灼烧接种环是为了杀死接种环上的杂菌,避免污染;最后一次划线后灼烧接种环是为了杀死残留菌种,防止污染环境,B正确;
C、无透明圈的菌落以空气中的氮气作为氮源,有透明圈的菌落以该除草剂作为氮源,两者氮源不同,应该选择透明圈半径与菌落半径比值大的菌落进行扩大培养,C错误;
D、设置未接种的空白平板在相同条件培养,若空白平板长出菌落说明培养基灭菌不合格,无菌落说明灭菌合格,该操作可以判断培养基灭菌是否合格,D正确。
二、选择题(每小题至少有一个答案符合要求。多选、错选、不选得0分,少选得1分。每小题3分,共计15分)
31. 某品牌啤酒酿造工艺流程如下图,相关叙述错误的是( )
A. 该发酵主要利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的原理
B. 消毒过滤目的是杀死啤酒中的所有微生物和去除杂质
C. 糖化主要是利用发芽大麦释放的淀粉酶催化淀粉分解成糖浆
D. 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成
【答案】BD
【解析】
【详解】A、啤酒酒精发酵的原理是利用酵母菌的无氧呼吸,产物为酒精和二氧化碳,A正确;
B、消毒过滤的目的是杀死啤酒中的有害微生物、去除杂质,并不会杀死啤酒中的所有微生物,B错误;
C、糖化阶段,发芽大麦会产生淀粉酶,可以催化淀粉分解为可被酵母菌利用的糖浆,为后续发酵提供碳源,C正确;
D、啤酒发酵过程中,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,后发酵仅用于残糖后熟、改善啤酒风味,D错误。
32. 我国科学家首次利用化学重编程多能干细胞(CiPSCs)分化而来的胰岛细胞自体移植到一名糖尿病(T1DM)患者体内,患者在移植后75天开始不再需要外源胰岛素治疗。具体流程如图所示。下列分析正确的是( )
A. 从患者体内抽取的脂肪组织,在制备成单个细胞时需用相关酶处理
B. 人的CiPSCs转化为胰岛细胞的过程,类似于植物组织培养中的脱分化
C. 该成果不仅治愈了患者的糖尿病,还解决了免疫排斥问题
D. 脂肪细胞和CiPSCs的培养都需要在CO2培养箱中进行
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、从患者体内取出的脂肪组织是由细胞外基质(如胶原蛋白)连接起来的细胞团,要制备成单个细胞悬液,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,分解细胞间的蛋白质,使细胞分散开,A正确;
B、人的 CiPSCs(多能干细胞)转化为胰岛细胞,是多能干细胞分化为特定功能的体细胞,类似于植物组织培养中的再分化,B错误;
C、题干中提到 “患者在移植后 75 天开始不再需要外源胰岛素治疗”,说明移植的胰岛细胞已经可以正常分泌胰岛素,治愈了患者的糖尿病,这些胰岛细胞是由患者自身的脂肪细胞重编程、分化而来的,细胞表面的主要组织相容性抗原(MHC)与患者自身一致,不会被患者的免疫系统识别为 “异己”,从而解决了免疫排斥问题,C正确;
D、动物细胞培养(包括脂肪细胞和 CiPSCs 的培养)都需要在CO₂培养箱中进行,其中 CO₂的作用是维持培养液的 pH 稳定(通常为 5% 的 CO₂,可与培养液中的缓冲体系反应,保持 pH 在 7.2~7.4 之间),D正确。
33. 我国科学家首次通过把食蟹猴的胚胎干细胞注射到猪的胚胎中,培育出了“猪—猴嵌合体”仔猪(如下图所示)。这项研究的最终目的是在动物体内培养人体器官,用于器官移植。下列相关叙述错误的是( )
A. 动物细胞培养过程中,细胞会因接触抑制而停止分裂,需直接转移到新的培养液中继续培养
B. 采集的卵母细胞需培养至减数分裂Ⅰ中期才能与获能精子进行受精,进而获得猪胚胎
C. 从食蟹猴囊胚期胚胎的内细胞团中获取的胚胎干细胞具有发育成各种组织、器官的潜能
D. 该技术有望将人的胚胎干细胞注入猪的早期胚胎内,培育出完全由人体细胞组成的器官
【答案】AB
【解析】
【详解】A、“猪猴嵌合体”仔猪培育的基础是动物细胞培养技术,动物细胞培养过程中会因接触抑制而停止分裂增殖,需要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理后继续培养,而不是直接转移到新的培养液中继续培养,A错误;
B、体外受精时,需要将所采集到的卵母细胞在体外培养到减数分裂第二次分裂中期,才可以与获能精子完成受精作用,进而获得猪胚胎,B错误;
C、胚胎干细胞具有发育的全能性,故从食蟹猴囊胚期胚胎的内细胞团获取的胚胎干细胞具有发育成各种组织、器官的潜能,C正确;
D、据“猪—猴嵌合体”仔猪培育技术推测,将人的胚胎干细胞注入猪体内,可以制造出完全由人体细胞组成的器官,该研究能够解决器官移植的供体不足,避免器官移植中排斥反应,D正确。
34. 荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量,其原理是在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针,当耐高温的DNA聚合酶催化子链延伸至探针处,会水解探针,使荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光分子生成。下列叙述正确的是( )
A. 引物中G+C含量越高,引物与模板DNA结合的稳定性就越高
B. 引物1、2之间或引物自身发生碱基互补配对,则不能有效检测
C. 设计引物的目的是为了能够从其5'端开始连接脱氧核苷酸
D. 若某次PCR反应共产生52个等长DNA,则需加入6个荧光探针
【答案】AB
【解析】
【详解】A、C和G之间由三个氢键连接,引物中G+C的含量越高,引物与模板DNA结合的稳定性就越高,A正确;
B、如果引物1和引物2互补或引物自身发生碱基互补配对,那这两个引物或引物自身就会结合到一起,无法再和模板结合,不能做到有效检测,所以必须避免两个引物之间互补以及引物自身发生碱基互补配对,B正确;
C、引物为一段核苷酸序列,引物与DNA模板链结合后,能够从其3'端开始连接脱氧核糖核苷酸,开始子链的合成,C错误;
D、若某次PCR反应共产生52个等长的DNA,则至少扩增六次,其余为不等长的DNA,根据扩增过程可知,每利用一对引物延伸一次,就水解探针一个,则至少需加入26-1=63个荧光探针,D错误。
35. CRISPR/Cas9系统由向导RNA和Cas9蛋白组成,由向导RNA(gRNA)引导Cas9蛋白在特定的基因位点进行切割,从而完成基因的编辑过程,过程如图所示。现欲用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒(双链RNA病毒)进行编辑,下列相关叙述错误的是( )
A. 若向导RNA的序列为5′—UCACAUC—3′,则其识别的基因靶序列为3′—AGTGTAG—5′
B. Cas9类似于基因工程中的限制酶,其作用位点是分子中的氢键
C. 向导RNA的碱基序列越短,则其在基因上出现定位错误的概率越低
D. 可以根据目标基因的碱基序列人工设计向导RNA
【答案】ABC
【解析】
【详解】A、用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒(双链RNA病毒)进行编辑,向导 RNA 是 RNA,含碱基 U,识别的基因靶序列是RNA,配对关系应该是:5'-UCACAUC-3'与3′—AGUGUAG—5′,A错误;
B、Cas9切割 DNA,断开磷酸二酯键,功能和限制酶一样,定点切割核酸,B错误;
C、向导RNA的碱基序列越短,随机匹配上的概率越大,脱靶(定位错误)率越高,C错误;
D、向导 RNA(gRNA)靠碱基互补配对识别目标基因,可以按目标序列人工设计,D正确。
三、非选择题(每小题10分,共计50分)
36. 蓝莓酸甜宜人、细腻多汁,被誉为“水果皇后”,由蓝莓酿制的蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”和“口服化妆品”等。如图是以鲜蓝莓为原料天然发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图,回答下列问题:
(1)蓝莓酒所需微生物的代谢类型是_______(从同化作用和异化作用两个方面考虑)型。在生产过程中,过程④和过程⑤的发酵温度不同,过程④的温度_______(填“低于”或“高于”)过程⑤的。
(2)蓝莓醋可以在蓝莓汁中直接接种醋酸杆菌获得,过程③是在_______(填条件)都充足时,醋酸杆菌直接将蓝莓汁中的葡萄糖转化成醋酸;蓝莓醋也可以在蓝莓酒的基础上进行发酵,过程⑤是在醋酸杆菌的作用下将过程④产生的乙醇转变为_______进而转变为醋酸的过程。
(3)甲、乙、丙三位同学将蓝莓汁分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如下图所示。发酵过程中,每隔一段时间均需排气一次。据图分析,甲和丙同学的操作有误,其中丙同学的错误是_______。上述发酵过程结束后,甲、丙同学实际得到的发酵产品依次是_______。
【答案】(1) ①. 异养、兼性厌氧 ②. 低于
(2) ①. 氧气、糖源 ②. 乙醛
(3) ①. 瓶中发酵液过多 ②. 蓝莓醋(或果醋)、蓝莓酒(或果酒)
【解析】
【小问1详解】
蓝莓酒由酵母菌发酵制作,酵母菌不能利用无机物合成有机物(同化作用为异养),有氧、无氧条件均可存活(异化作用为兼性厌氧),因此代谢类型是异养兼性厌氧型。过程④为酵母菌酒精发酵,适宜温度是18-30℃;过程⑤为醋酸菌醋酸发酵,适宜温度是30-35℃,因此④的温度低于⑤。
【小问2详解】
醋酸菌是好氧细菌,当氧气和糖源都充足时,可直接将蓝莓汁中的葡萄糖分解为醋酸;当糖源不足时(以蓝莓酒为原料发酵时),醋酸杆菌先将乙醇转化为乙醛,再将乙醛转化为醋酸。
【小问3详解】
酒精发酵时,发酵瓶需要留出约1/3的空间,既利于酵母菌初期繁殖,也方便排出发酵产生的CO2。丙同学的错误是发酵液过多,淹没了瓶内排气管管口,无法正常排气。甲同学未关闭充气口,持续通入氧气,酵母菌无法进行无氧发酵产酒精,有氧条件下醋酸菌将糖类转化为醋酸,因此甲得到蓝莓醋;丙的装置充满发酵液,为无氧环境,酵母菌无氧发酵产生酒精,因此丙得到蓝莓酒。
37. 反刍动物的瘤胃中含有分解纤维素的微生物,科研小组从瘤胃中分离培养分解纤维素的微生物的流程如图1所示。请回答下列问题:
(1)筛选、培养纤维素分解菌需要以纤维素为唯一的碳源,此外还需要_______(答2点即可)等营养物质,同时培养基需采用_______法灭菌。
(2)若要测定培养液中纤维素分解菌数,将1mL发酵液稀释100倍,在3个平板上用稀释涂布平板法分别接种0.1mL稀释液,经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为120、150、180,据此可得出每升培养液中纤维素分解菌活菌数为_______个/L。
(3)W基因可编码一种高效降解纤维素的酶,提取该微生物的基因组DNA,可利用PCR技术将W基因特异性扩增。如图2所示,图中①~④为相应引物,扩增W基因所选用的引物组合为_______;若W基因转录方向是从左向右,则W基因转录的模板链是_______;图中箭头处为相关的限制酶,获取W基因不能用_______酶。
【答案】(1) ①. 水、无机盐、氮源 ②. 高压蒸汽灭菌(或湿热灭菌)
(2)1.5×108 (3) ①. ②③ ②. 乙链 ③. Mfe Ⅰ
【解析】
【小问1详解】
微生物培养基的基本营养成分包含碳源、氮源、水、无机盐,该培养基中已经含有碳源,故还需添加水、无机盐、氮源;微生物培养的关键是无菌技术,培养基常规灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。
【小问2详解】
稀释涂布平板法计数每ml菌落数公式C/V×M,该培养过程中平均菌落数=(120+150+180)÷3=150,据此可得出每升培养液中纤维素分解菌活菌数为 个/L。
【小问3详解】
PCR扩增时DNA子链延伸方向为5′→3′,需要引物结合在目的基因的3’端,扩增完整W基因需选择引物②和③;转录时RNA合成方向为5′→3′,转录方向从左向右说明RNA沿左→右合成,模板链方向需要满足左3′→右5′,对应图中乙链;Mfe I的酶切位点位于W基因内部,切割会破坏W基因的完整结构,因此获取完整W基因不能用Mfe I。
38. 紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草,但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁,单宁可与植物蛋白质结合,不引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种,科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如图(注:IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R-6G可阻止线粒体的呼吸作用)。
(1)该研究应用的生物技术所依据的原理是_______(写出两点)。
(2)获得原生质体最常用的方法是酶解法,先利用_______去除植物的细胞壁。然后进行人工诱导使原生质体融合,人工诱导原生质体融合的化学方法为_______(答一种即可)。经过过程①,只有异源融合的原生质体能够存活的原因是:IOA抑制百脉根原生质体及同源融合体的细胞呼吸第一阶段,R-6G阻止苜蓿原生质体及同源融合体的线粒体呼吸作用,而_______。
(3)过程③所用的培养基与②过程的主要区别是_______。百脉根富含单宁,单宁不是百脉根生长和生存所必需的产物,属于________代谢物。
【答案】(1)细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
(2) ①. 纤维素酶和果胶酶 ②. PEG诱导融合(高Ca2+-高pH诱导融合) ③. 异源融合的原生质体可互补缺陷从而存活
(3) ①. 培养基中植物激素的种类和比例不同 ②. 次生
【解析】
【小问1详解】
该研究是植物体细胞杂交育种:原生质体融合依赖细胞膜的流动性,最终杂种细胞培育为完整植株依赖植物细胞的全能性。
【小问2详解】
植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶,因此用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;人工诱导原生质体融合的化学方法常用聚乙二醇(PEG)诱导,此外也可用高Ca2+-高pH诱导融合;分析题意可知,IOA抑制百脉根呼吸第一阶段,R-6G破坏紫花苜蓿线粒体功能,只有异源融合的原生质体能缺陷互补:紫花苜蓿完成呼吸第一阶段,百脉根提供正常线粒体完成有氧呼吸后续阶段,细胞呼吸可正常进行,因此只有异源融合体能存活。
【小问3详解】
图中②为脱分化形成愈伤组织,③为再分化形成再生植株,两个过程培养基的主要区别是培养基中植物激素的种类(生长素和细胞分裂素)和比例不同,激素比例调控细胞分化方向;植物生长发育非必需的代谢产物属于次生代谢物,因此单宁是次生代谢物。
39. 细胞工程在治疗疾病和育种等领域应用十分广泛。为降低宫颈癌治疗药物的副作用,科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上,构建抗体药物偶联物(ADC),以便精准治疗,过程如图所示。
(1)本实验中体外培养细胞时,首先应保证其处于_______的环境,除了适宜的营养物质、温度等条件外,还需要控制气体条件是_______的混合气体。
(2)在单克隆抗体制备过程中,初步筛选出来的杂交瘤细胞需经过_______才可以获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。单克隆抗体是ADC中的_______(填“a”或“b”)部分。
(3)转基因克隆动物也可生产单克隆抗体,在上述操作过程中,“去核”实质上是去除_______。为了激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,常用物理法或化学法(如电刺激、_______(写出两种)、蛋白酶合成抑制剂等)。
【答案】(1) ①. 无菌无毒 ②. 95%的空气和5%的CO2
(2) ①. 克隆化培养和抗体检测 ②. a
(3) ①. 纺锤体—染色体复合物 ②. Ca2+载体、乙醇
【解析】
【小问1详解】
动物细胞体外培养的首要条件是保证无菌、无毒的环境,避免杂菌污染影响细胞生长;所需气体环境为95%的空气(满足细胞有氧呼吸需求)+5%的CO2(维持培养液的pH)的混合气体。
【小问2详解】
单克隆抗体制备过程中,选择培养基仅初步筛选出杂交瘤细胞,还需要经过克隆化培养获得足够数量细胞,再通过专一抗体阳性检测筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞;ADC是抗体偶联药物,单克隆抗体负责特异性识别癌细胞,对应图中发挥识别作用的a部分,b为偶联的治疗药物。
【小问3详解】
去核的时期是减数第二次分裂的中期,此时不具有真正的细胞核,故体细胞核移植中,去核的实质是去除受体卵母细胞的纺锤体—染色体复合物;激活重构胚的化学方法中,除蛋白酶合成抑制剂外,常见的两种为Ca2+载体、乙醇。
40. 图为4种质粒和1个含目的基因的DNA片段,Ampr为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因,lacZ为蓝色显色基因;EcoR Ⅰ、Pvu Ⅰ为两种限制酶,括号内数字表示酶切位点与复制原点的距离(单位:kb)。
(1)质粒A不宜作为基因工程载体的理由是_______。
(2)构建基因表达载体是基因工程的核心步骤,构建过程中需要用到的工具酶包括两种,其中常用的DNA连接酶有________(写两种)。启动子是指位于基因上游的一段有特殊序列结构的DNA片段,是_______识别和结合的部位,能驱动目的基因的转录过程。
(3)利用Pvu Ⅰ将质粒C与目的基因构建为重组质粒,再用EcoR Ⅰ完全酶切后,会出现长度为_______的两种条带。利用质粒C构建的重组质粒来培育工程菌,将在添加了氨苄青霉素、X-gal等成分的培养基上,成功导入重组质粒的菌落呈_______(填“蓝色”或“白色”)。
(4)研究人员利用质粒D与目的基因构建重组质粒,并转化农杆菌,再利用原位影印法将在含氨苄青霉素的琼脂平板(Amp平板)上生长的农杆菌菌落原位影印至Amp平板和含四环素的琼脂平板(Tet平板)上,可筛选出含重组质粒的农杆菌,过程如图所示。
接种Amp平板后培养并观察,理论上能长出的菌落都是质粒被成功转化的。影印Amp平板和Tet平板后,培养并观察两种平板的菌落,含有空载质粒和重组质粒的菌落分别为_______。
【答案】(1)质粒A无标记基因,不利于筛选
(2) ①. T4DNA连接酶和E.coliDNA连接酶 ②. RNA聚合酶
(3) ①. 1.1kb和5.6kb ②. 白色
(4)①、②
【解析】
【小问1详解】
基因工程载体需要带有标记基因,用于筛选成功导入重组质粒的受体细胞,质粒A不含抗性基因、显色基因等任何筛选标记,无法完成筛选,因此不适宜作为载体。
【小问2详解】
基因工程中常用的两种DNA连接酶为大肠杆菌来源的E·coli DNA连接酶和T4噬菌体来源的T4 DNA连接酶;启动子是位于基因上游的特殊DNA序列,是RNA聚合酶识别和结合的位点,可驱动目的基因转录。
【小问3详解】
质粒C总长2.7kb,目的基因经PvuⅠ切割后长度为4.0 kb,因此重组质粒总长度为2.7+4.0=6.7 kb,重组质粒带有2个EcoRⅠ位点:原质粒C上的EcoRⅠ距离PvuⅠ插入位点长度为0.8−0.7=0.1 kb,目的基因上的EcoRⅠ距离插入的PvuⅠ位点长度为1.0kb,因此两个EcoRⅠ切割后,一个片段长度为0.1+1.0=1.1 kb,另一个片段长度为6.7−1.1=5.6 kb,即酶切后得到两种条带为1.1kb和5.6kb;质粒C的PvuⅠ位点位于lacZ蓝色显色基因内部,插入目的基因后lacZ被破坏失活,无法催化X-gal产生蓝色显色,因此导入重组质粒的菌落为白色。
【小问4详解】
质粒D的PvuⅠ酶切位点位于四环素抗性基因(Tetr)内部,空载质粒(未插入目的基因)Ampr、Tetr均完整有活性,在Amp平板和Tet平板都能生长,对应图中的①;重组质粒(插入目的基因)Tetr被插入破坏失活,仅Ampr保持活性,因此只能在Amp平板生长,不能在Tet平板生长,对应图中的②。
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大庆实验中学2024级高二下学期期中考试
生物学科试题
说明:1.请将答案填涂在答题卡的指定区域内。
2.满分100分,考试时间90分钟。
一、选择题(每小题只有一个正确答案。1-25每小题1分,26-30每小题2分,共计35分)
1. 为改善广西斑节对虾的养殖水质,研究人员欲从当地虾塘底泥中筛选出高效的自养型亚硝酸盐氧化菌,以用于制备微生物制剂。下列物质在其配制的固体选择培养基中,存在的可能性最小的是( )
A. NaCl B. 水 C. 琼脂 D. 牛肉膏
2. 关于发酵工程中所用性状优良菌种的来源,一般不包括( )
A. 自然界中筛选 B. 诱变育种
C. 基因工程育种 D. 杂交育种
3. 植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用,相关叙述正确的是( )
A. 快速繁殖铁皮石斛的过程中,可以改良植物的遗传特性
B. 利用植物顶端分生组织培养的脱毒苗具有抗病毒的特点
C. 利用花药离体培养获得的玉米幼苗,可直接获得稳定遗传的个体
D. 诱导愈伤组织突变,可筛选出对人们有用的突变体
4. 广西是我国甘蔗主产地。甘蔗一般采用无性繁殖,但会由于病毒积累而产量下降,可通过植物组织培养获得脱毒苗的方法来解决。关于该方法,下列说法错误的是( )
A. 可选用甘蔗的茎尖为外植体
B. 选用的外植体需经高温灭菌处理
C. 一般采用加入琼脂的固体培养基
D. 脱毒苗的形成包括再分化过程
5. 下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,错误的是( )
A. 原肠胚期有外、中、内三个胚层
B. 精子和卵子的识别具有物种特异性
C. 囊胚期的滋养层细胞具有发育的全能性
D. 卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而减小
6. 下图为经过体外受精和胚胎分割、移植培育优质奶牛的过程。下列叙述错误的是( )
A. 体外受精过程中会发生雌雄原核核膜消失现象
B. 将①均等分割成8等份的成活率与图示的相同
C. 胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆方法之一
D. 胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理
7. 肉羊良种繁育技术的应用可提高羊的生长速度、肉质以及疾病抵抗力,有效促进品种改良和遗传资源的优化。人工授精技术是肉羊良种繁育中的重要手段。下列叙述正确的是( )
A. 从雌性肉羊的卵巢中采集卵母细胞后应立即进行体外受精
B. 冷冻精子在解冻、离心分离后,注入ATP溶液可使精子获能
C. 通过饲喂激素可使供体肉羊超数排卵以发挥其繁殖潜能
D. 经选择早期胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体不同
8. 下列关于体内受精过程的排序,正确的是( )
①受精卵卵裂开始 ②雄原核的形成 ③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 ④精子穿越卵细胞膜外的结构 ⑤释放第二极体,雌原核的形成 ⑥两个原核靠近,核膜消失
A. ③④②⑤⑥① B. ③②④⑤⑥① C. ④⑤②③⑥① D. ④⑤①②③⑥
9. 下列对动物核移植技术的描述中,错误的是( )
A. 哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植
B. 体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的细胞核
C. 通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制
D. 体细胞核移植过程中通常采用成熟的卵母细胞作为受体细胞
10. “三亲试管婴儿”的培育过程可选用如下技术路线。下列叙述正确的是( )
A. 卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”
B. “三亲婴儿”的遗传物质来自提供细胞核的母亲和提供精子的父亲
C. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
D. 通常用灭活的病毒诱导精子和卵母细胞融合实现体外受精
11. 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A. 若以新鲜洋葱为实验材料,则研磨液过滤后保留沉淀
B. 实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA
C. 提取的DNA可溶解在2mol/L的NaCl溶液中
D. 二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化
12. 毛豆腐是用老豆腐经毛霉自然发酵制成的,成品表面覆盖白色菌丝,内部呈虎皮纹路,风味独特,制作流程如图所示。下列分析正确的是( )
A. 底部透气的主要目的是使豆腐中的水分快速蒸发
B. ①表示开水,使用开水处理豆腐可以防止杂菌污染
C. 发酵过程中,豆腐中的蛋白质会被分解为小分子的肽和氨基酸
D. 家庭制作的毛豆腐依赖毛霉单一菌种发酵的结果
13. 下列关于病毒在现代生物工程等领域的应用的叙述,错误的是( )
A. 作为抗原用于疫苗的制备
B. 作为基因工程的运载体
C. 诱导愈伤组织再分化
D. 促进动物细胞融合
14. 作为基因工程中的“分子运输车”——载体,应具备的条件是( )
①必须有一个或多个限制酶的切割位点,以便目的基因可以插入到载体上
②载体必须具备自我复制的能力,或整合到受体染色体DNA上随其复制而同步复制
③必须带有标记基因,以便进行重组后的筛选
④必须是安全的,不会对受体细胞有害
A. 仅①③④ B. 仅②③④
C. 仅①②④ D. ①②③④
15. 限制性内切酶EcoRI识别并切割双链DNA,用EcoRI完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为( )
A. 6 B. 250 C. 4000 D. 24000
16. 某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生,以下措施中有效的是( )
A. 增加模板DNA的量 B. 延长热变性的时间
C. 延长延伸的时间 D. 提高复性的温度
17. 制作传统泡菜主要是利用天然乳酸菌进行发酵,下列关于传统泡菜的制作叙述正确的是( )
A. 制作泡菜的过程中,应先通气使菌种繁殖,后进行密封发酵
B. 制作泡菜的盐水需煮沸后立即倒入装有食材的泡菜坛中
C. 制作泡菜的菜坛内有时会长出一层白膜,这是乳酸菌繁殖的结果
D. 泡菜腌制时间长短和温度高低等条件会影响亚硝酸盐含量
18. 下列有关获取目的基因的叙述错误的是( )
A. 目的基因就是编码蛋白质的基因
B. 来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
C. 序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会
D. 目的基因可以人工合成,也可以利用PCR快速获取或扩增
19. 在基因工程中,为使来源于真核生物的目的基因在原核受体细胞中成功表达,构建表达载体时,除目的基因外必须包含的关键元件是( )
A. 真核细胞的启动子 B. 原核细胞的启动子
C. 真核细胞的终止子 D. 原核细胞的抗性基因
20. 农杆菌中含有一个大型的Ti质粒,若想用基因工程并通过农杆菌向某种双子叶植物中导入抗旱基因,下列分析不合理的是( )
A. 将重组Ti质粒导入农杆菌之前,可以用CaCl2溶液处理农杆菌
B. 若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功
C. 若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,要保证复制原点、启动子和终止子不被破坏
D. 要将抗旱基因插入到Ti质粒的T-DNA上才能转移到双子叶植物的染色体上
21. 若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT),EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A. 用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B. 用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C. 用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D. 用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
22. 胚胎工程是对动物早期胚胎或配子进行一系列显微操作和技术处理,以实现在分子水平和细胞水平上改良遗传特性的技术。下列相关叙述正确的是( )
A. 哺乳动物受精过程发生在子宫内
B. 采集到的精子可直接用于体外受精
C. 精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子进入卵内
D. 卵子形成过程中,减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ均在卵巢内完成
23. 研究人员制备了乳腺生物反应器,用其获得具有特殊功能的蛋白质M,基本过程如图所示,①~③表示操作过程,下列说法正确的是( )
A. 具有启动子、复制原点和限制酶切割位点的质粒即可作为运载体
B. ①过程常用显微注射法,②过程形成早期胚胎时不经过细胞的分化
C. 该过程须选择雌性胚胎,胚胎移植前须取滋养层细胞,检测其性别
D. ③过程一般选择发育良好的原肠胚,须对代孕母牛进行同期发情处理
24. “筛选”是生物技术与工程中常用的技术手段。下列有关叙述正确的是( )
A. 胚胎移植前,无需对通过体外受精或其他方式得到的胚胎进行质量筛选
B. 诱导甘蓝根尖细胞和菠菜叶肉细胞的原生质体融合,观察到叶绿体便可筛选出杂种细胞
C. 单倍体育种时,需对F1的花药进行筛选后才可继续进行植物组织培养
D. 培育转基因抗虫棉时,需从分子水平及个体生物学水平进行筛选
25. 在检测抗虫棉培育是否成功的方法中,不属于分子水平检测的是( )
A. 观察害虫吃棉叶后是否死亡
B. 用PCR技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了目的基因
C. 用PCR技术检测目的基因是否转录形成mRNA
D. 用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质
26. 人干扰素(IFN)是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时,每个细胞最多只能产生100~1000个干扰素分子,而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产(原理如图),在1~2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。下列说法正确的是( )
A. 构建重组质粒需要用到限制酶和DNA聚合酶
B. 逆转录得到的干扰素基因不含有启动子和终止子
C. 将重组质粒导入大肠杆菌通常采用农杆菌转化法
D. 在含有四环素的培养基上存活的大肠杆菌都能产生干扰素
27. 动物细胞培养是动物细胞工程的基础。下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A. 动物细胞培养所用的培养基通常是固体培养基
B. 动物细胞培养需要CO2,CO2的主要作用是刺激细胞呼吸
C. 动物细胞培养过程中,需要定期更换培养液以防止病菌感染
D. 动物细胞培养时,需要培养基中添加适量血清
28. 双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员构建了如图所示的表达载体,以检测双向启动子作用效果。下列分析正确的是( )
A. 表达载体中GUS基因和LUC基因转录时使用同一条DNA单链为模板
B. 通过观察是否出现荧光即可检测双向启动子的作用效果
C. 在培养基中添加壮观霉素可筛选出成功导入表达载体的植物受体细胞
D. 为连入GUS基因,需用Sal Ⅰ和Age Ⅰ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
29. 单倍体胚胎干细胞是指只含一个染色体组,但拥有类似于正常干细胞分裂分化能力的细胞群。利用小鼠建立单倍体胚胎干细胞的操作如下图。下列叙述正确的是( )
A. 体外受精前,应将精子用含肝素、Na+载体的获能液处理
B. 过程②③④透明带和卵细胞膜之间存在两个第二极体
C. 该操作涉及体外受精、动物细胞培养和胚胎移植等技术
D. 单倍体的胚胎干细胞中可存在两条性染色体
30. 一种广泛使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解,长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤,可按下图程序选育能降解该除草剂的细菌。下列说法错误的是( )
A. 分离目的菌所用的培养基应添加该除草剂为唯一氮源
B. 步骤C第1次划线前、第5次划线后都要对接种环进行灼烧灭菌
C. 步骤D的两种菌落氮源相同,应该选择透明圈大的菌落进行扩大培养
D. 将未接种的平板在相同条件下培养,可以判断培养基是否灭菌合格
二、选择题(每小题至少有一个答案符合要求。多选、错选、不选得0分,少选得1分。每小题3分,共计15分)
31. 某品牌啤酒酿造工艺流程如下图,相关叙述错误的是( )
A. 该发酵主要利用了酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳的原理
B. 消毒过滤目的是杀死啤酒中的所有微生物和去除杂质
C. 糖化主要是利用发芽大麦释放的淀粉酶催化淀粉分解成糖浆
D. 酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成
32. 我国科学家首次利用化学重编程多能干细胞(CiPSCs)分化而来的胰岛细胞自体移植到一名糖尿病(T1DM)患者体内,患者在移植后75天开始不再需要外源胰岛素治疗。具体流程如图所示。下列分析正确的是( )
A. 从患者体内抽取的脂肪组织,在制备成单个细胞时需用相关酶处理
B. 人的CiPSCs转化为胰岛细胞的过程,类似于植物组织培养中的脱分化
C. 该成果不仅治愈了患者的糖尿病,还解决了免疫排斥问题
D. 脂肪细胞和CiPSCs的培养都需要在CO2培养箱中进行
33. 我国科学家首次通过把食蟹猴的胚胎干细胞注射到猪的胚胎中,培育出了“猪—猴嵌合体”仔猪(如下图所示)。这项研究的最终目的是在动物体内培养人体器官,用于器官移植。下列相关叙述错误的是( )
A. 动物细胞培养过程中,细胞会因接触抑制而停止分裂,需直接转移到新的培养液中继续培养
B. 采集的卵母细胞需培养至减数分裂Ⅰ中期才能与获能精子进行受精,进而获得猪胚胎
C. 从食蟹猴囊胚期胚胎的内细胞团中获取的胚胎干细胞具有发育成各种组织、器官的潜能
D. 该技术有望将人的胚胎干细胞注入猪的早期胚胎内,培育出完全由人体细胞组成的器官
34. 荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量,其原理是在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针,当耐高温的DNA聚合酶催化子链延伸至探针处,会水解探针,使荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光分子生成。下列叙述正确的是( )
A. 引物中G+C含量越高,引物与模板DNA结合的稳定性就越高
B. 引物1、2之间或引物自身发生碱基互补配对,则不能有效检测
C. 设计引物的目的是为了能够从其5'端开始连接脱氧核苷酸
D. 若某次PCR反应共产生52个等长DNA,则需加入6个荧光探针
35. CRISPR/Cas9系统由向导RNA和Cas9蛋白组成,由向导RNA(gRNA)引导Cas9蛋白在特定的基因位点进行切割,从而完成基因的编辑过程,过程如图所示。现欲用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒(双链RNA病毒)进行编辑,下列相关叙述错误的是( )
A. 若向导RNA的序列为5′—UCACAUC—3′,则其识别的基因靶序列为3′—AGTGTAG—5′
B. Cas9类似于基因工程中的限制酶,其作用位点是分子中的氢键
C. 向导RNA的碱基序列越短,则其在基因上出现定位错误的概率越低
D. 可以根据目标基因的碱基序列人工设计向导RNA
三、非选择题(每小题10分,共计50分)
36. 蓝莓酸甜宜人、细腻多汁,被誉为“水果皇后”,由蓝莓酿制的蓝莓酒和蓝莓醋被称为“液体黄金”和“口服化妆品”等。如图是以鲜蓝莓为原料天然发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图,回答下列问题:
(1)蓝莓酒所需微生物的代谢类型是_______(从同化作用和异化作用两个方面考虑)型。在生产过程中,过程④和过程⑤的发酵温度不同,过程④的温度_______(填“低于”或“高于”)过程⑤的。
(2)蓝莓醋可以在蓝莓汁中直接接种醋酸杆菌获得,过程③是在_______(填条件)都充足时,醋酸杆菌直接将蓝莓汁中的葡萄糖转化成醋酸;蓝莓醋也可以在蓝莓酒的基础上进行发酵,过程⑤是在醋酸杆菌的作用下将过程④产生的乙醇转变为_______进而转变为醋酸的过程。
(3)甲、乙、丙三位同学将蓝莓汁分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如下图所示。发酵过程中,每隔一段时间均需排气一次。据图分析,甲和丙同学的操作有误,其中丙同学的错误是_______。上述发酵过程结束后,甲、丙同学实际得到的发酵产品依次是_______。
37. 反刍动物的瘤胃中含有分解纤维素的微生物,科研小组从瘤胃中分离培养分解纤维素的微生物的流程如图1所示。请回答下列问题:
(1)筛选、培养纤维素分解菌需要以纤维素为唯一的碳源,此外还需要_______(答2点即可)等营养物质,同时培养基需采用_______法灭菌。
(2)若要测定培养液中纤维素分解菌数,将1mL发酵液稀释100倍,在3个平板上用稀释涂布平板法分别接种0.1mL稀释液,经适当培养后,3个平板上的菌落数分别为120、150、180,据此可得出每升培养液中纤维素分解菌活菌数为_______个/L。
(3)W基因可编码一种高效降解纤维素的酶,提取该微生物的基因组DNA,可利用PCR技术将W基因特异性扩增。如图2所示,图中①~④为相应引物,扩增W基因所选用的引物组合为_______;若W基因转录方向是从左向右,则W基因转录的模板链是_______;图中箭头处为相关的限制酶,获取W基因不能用_______酶。
38. 紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草,但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁,单宁可与植物蛋白质结合,不引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种,科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如图(注:IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R-6G可阻止线粒体的呼吸作用)。
(1)该研究应用的生物技术所依据的原理是_______(写出两点)。
(2)获得原生质体最常用的方法是酶解法,先利用_______去除植物的细胞壁。然后进行人工诱导使原生质体融合,人工诱导原生质体融合的化学方法为_______(答一种即可)。经过过程①,只有异源融合的原生质体能够存活的原因是:IOA抑制百脉根原生质体及同源融合体的细胞呼吸第一阶段,R-6G阻止苜蓿原生质体及同源融合体的线粒体呼吸作用,而_______。
(3)过程③所用的培养基与②过程的主要区别是_______。百脉根富含单宁,单宁不是百脉根生长和生存所必需的产物,属于________代谢物。
39. 细胞工程在治疗疾病和育种等领域应用十分广泛。为降低宫颈癌治疗药物的副作用,科研人员尝试在单克隆抗体技术的基础上,构建抗体药物偶联物(ADC),以便精准治疗,过程如图所示。
(1)本实验中体外培养细胞时,首先应保证其处于_______的环境,除了适宜的营养物质、温度等条件外,还需要控制气体条件是_______的混合气体。
(2)在单克隆抗体制备过程中,初步筛选出来的杂交瘤细胞需经过_______才可以获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。单克隆抗体是ADC中的_______(填“a”或“b”)部分。
(3)转基因克隆动物也可生产单克隆抗体,在上述操作过程中,“去核”实质上是去除_______。为了激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,常用物理法或化学法(如电刺激、_______(写出两种)、蛋白酶合成抑制剂等)。
40. 图为4种质粒和1个含目的基因的DNA片段,Ampr为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因,lacZ为蓝色显色基因;EcoR Ⅰ、Pvu Ⅰ为两种限制酶,括号内数字表示酶切位点与复制原点的距离(单位:kb)。
(1)质粒A不宜作为基因工程载体的理由是_______。
(2)构建基因表达载体是基因工程的核心步骤,构建过程中需要用到的工具酶包括两种,其中常用的DNA连接酶有________(写两种)。启动子是指位于基因上游的一段有特殊序列结构的DNA片段,是_______识别和结合的部位,能驱动目的基因的转录过程。
(3)利用Pvu Ⅰ将质粒C与目的基因构建为重组质粒,再用EcoR Ⅰ完全酶切后,会出现长度为_______的两种条带。利用质粒C构建的重组质粒来培育工程菌,将在添加了氨苄青霉素、X-gal等成分的培养基上,成功导入重组质粒的菌落呈_______(填“蓝色”或“白色”)。
(4)研究人员利用质粒D与目的基因构建重组质粒,并转化农杆菌,再利用原位影印法将在含氨苄青霉素的琼脂平板(Amp平板)上生长的农杆菌菌落原位影印至Amp平板和含四环素的琼脂平板(Tet平板)上,可筛选出含重组质粒的农杆菌,过程如图所示。
接种Amp平板后培养并观察,理论上能长出的菌落都是质粒被成功转化的。影印Amp平板和Tet平板后,培养并观察两种平板的菌落,含有空载质粒和重组质粒的菌落分别为_______。
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