内容正文:
衡阳县四中2026年下学期期中考试
高二生物试卷
(本试卷满分100分,考试用时75分钟。)
一、单项选择题(本题共12小题,每小题2分,共 24 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列关于传统发酵技术及发酵工程叙述正确的是( )
A. 泡菜坛装八成满,以防止发酵液溢出和菜料变质腐烂
B. 以尿素为唯一氮源的培养基上只有分解尿素的细菌能生长和繁殖
C. 啤酒生产过程中通常加入啤酒花以提供发酵的菌种
D. 为防止杂菌污染,菌液涂布均匀后需立即将平板倒置
2. 下图为实验室培养和纯化酵母菌的部分操作步骤,下列说法正确的是( )
A. 用此方法进行微生物计数时,所得数据往往比实际数据偏小
B. ①②③步骤操作时都需要在酒精灯火焰旁进行
C. 步骤④中接种环共需5次灼烧处理
D. 在5区域中才可以得到单菌落
3. 瘤胃是牛、羊等反刍动物具有的特殊的器官,其中的微生物多为厌氧菌,接触空气后会死亡。已知刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员对瘤胃中的纤维素分解菌进行了分离、鉴定,过程如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 实验时,牛体内提取的瘤胃液不能使用干热灭菌,应使用湿热灭菌
B. 为分离出纤维素分解菌,甲、乙、丙培养基应以纤维素为唯一营养成分
C. 通过向乙和丁培养基中加入刚果红,可对纤维素分解菌进行鉴定和计数
D. 在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡能有效获得目标菌落
4. 下列有关菊花组织培养的说法,错误的是( )
A. 植物组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性
B. 诱导形成愈伤组织过程中不需要光照,但再分化过程需要光照
C. 对外植体进行消毒时先用酒精后用次氯酸钠溶液依次处理
D. 培养基中生长素、细胞分裂素的浓度是影响该过程中植物细胞发育方向的关键因素
5. 红豆杉是濒危植物,其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是植物组织培养和细胞培养的流程图。图中②为愈伤组织。通过B过程可最终产生新的植株。通过C过程可产生大量细胞。下列相关叙述中正确的是( )
A. A和B培养过程中都不需要光照条件
B. C过程可提取细胞初生代谢物——紫杉醇
C. B和C培养过程中所用的培养基物理性质一般相同
D. A和B过程都与基因选择性表达有关
6. 科研人员研发出单克隆抗体—肺癌药物偶联物,以减少肺癌药物对正常细胞的伤害,基本流程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A. 注射的特定抗原是肺癌细胞特有的大分子
B. ①利用选择培养基筛选的方式获得了杂交瘤细胞
C. 步骤③细胞培养时应提供95%O2和5%CO2的气体环境
D. 抗体—肺癌药物偶联物中的a能特异性结合并杀死肿瘤细胞
7. 动物细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列相关叙述正确的是( )
A. 在使用合成培养基培养动物细胞时,通常需要加入血清等天然成分
B. 诱导小鼠成纤维细胞形成 iPS细胞的过程属于细胞分化
C. 将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞
D. 动物体细胞核移植技术中,可采用Ca2+载体或聚乙二醇等激活重构胚
8. 2025年春节档电影市场的火爆,得益于多部影片的精彩表现.其中电影《哪吒2》里相关情节和生物学中各种生物元素和概念匹配有误的是( )
A. 哪吒的肉身重塑:ES有分化为体内的任何细胞并形成机体的组织和器官甚至个体的潜能
B. 申公豹的药单:通过植物组织培养和细胞培养,可快速繁殖三七种苗及生产次生代谢物
C. 哪吒大战敖丙:发生战斗时,组织细胞代谢旺盛,但细胞内ATP的含量基本不变
D. 无量仙翁的灭魂丹:灭魂丹形似病毒、细菌,都是引起疾病的病原体,遗传物质是DNA
9. 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
10. 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
11. 为研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素(多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症),某科研机构从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A. 该项研究运用了蛋白质工程的原理
B. Klenow酶是一种DNA连接酶
C. ②过程还需要加入2种引物
D. 合成的双链DNA有72个碱基对,其中嘌呤数等于嘧啶数
12. 下列有关细胞工程的叙述,正确的有( )
①植物体细胞杂交技术,能克服远缘杂交不亲和的障碍
②动物细胞培养时不能用机械的方法将组织分散成单个细胞
③利用动物细胞培养技术和细胞融合技术可以制备单克隆抗体
④受精完成的标志是雌雄原核融合
⑤桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为“孵化”
A. 2项 B. 3项 C. 4项 D. 5项
二、不定项选择题(本题共4个小题,每题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一项或多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
13. 下列关于重组DNA技术的叙述,错误的是( )
A. 限制酶、DNA连接酶和质粒是重组DNA技术需要使用的基本工具酶
B. 限制酶切割DNA分子一次可切断2个磷酸二酯键,增加2个游离的磷酸基团
C. 用作分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因,便于重组DNA分子的筛选
D. E.coli DNA连接酶连接平末端的效率远远高于T4 DNA连接酶
14. 一种杂交瘤细胞只能产一种抗体,抗体由两条相同的重链和两条相同的轻链构成。科学家通过动物细胞融合技术,将两株不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB。双杂交瘤细胞能够悬浮在培养基中生长繁殖,可以产生双特异性抗体AB。过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. 杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,可利用HAT选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
B. 双杂交瘤细胞同时识别α、β抗原后,才能产生双特异性抗体
C. 对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,无需使用胰蛋白酶处理,直接离心收集
D. 将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔,腹水能为细胞提供所需的营养条件
15. 我国科研团队培育出“猴一猪嵌合体”仔猪,流程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 图示过程涉及动物体细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
B. 代孕母猪对嵌合胚胎无免疫排斥反应,因为二者的组织相容性抗原相同
C. 应将猴的ES细胞注入猪囊胚内细胞团进行培养,从而发育成嵌合胚胎
D. 可提取仔猪不同组织的DNA,利用PCR 技术检测仔猪体内猴源细胞的嵌合比例
16. 研究发现,大豆GmNF-YA19基因在干旱胁迫中有响应。科研人员利用PCR扩增GmNF-YA19基因,构建GmNF-YA19基因表达载体并转化烟草。含GmNF-YA19基因的DNA片段和载体的结构分别如图1、2所示。下列叙述正确的是( )
A. PCR扩增GmNF-YA19基因所需的两种引物的碱基序列一般不同
B. 为获得能正确表达目的基因的重组质粒,应选用限制酶KpnI、EcoRI进行切割
C. 终止子为一段DNA序列,其作用是使翻译在所需要的地方停下来
D. 重组质粒转化烟草后,可使用含氨苄青霉素的培养基来筛选受体细胞
三、非选择题(本题共5个小题,共60分)
17. 某研究小组分离提纯葡萄皮上的野生酵母菌时,选取了从自然界中采集到的葡萄,用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中进行培养。请回答下列问题:
(1)配制酵母菌培养液时,需控制培养液的浓度,浓度过高则会导致_______。另需加入一定剂量的青霉素等抗生素,其目的是______________。
(2)该研究小组成功分离出某品种的酵母菌后,取等量菌液分别接种于3个盛有等量液体培养基的锥形瓶中,并分别置于转速为150 r/min、200 r/min、250 r/min的摇床上培养,检测结果如图1所示,摇床转速为250 r/min的酵母菌种群密度最大的原因是________。
(3)通过如图3所示的方法进行纯化培养时,用移液枪取最终的酵母菌稀释液0.1 mL滴在培养基表面,然后将蘸有少量酒精的涂布器_________后再进行涂布。在恒温培养箱中培养一段时间后,其中某组的3个平板上菌落数分别为69个、52个、44个,则可以推测原酵母菌液中每毫升含菌数为_______个。
(4)稀释涂布平板法的计数原理是____________。
18. 细胞工程在药物生产和育种等领域应用十分广泛。阅读下列材料,回答下列问题。
材料一:人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白。如图是制备抗HCG单克隆抗体流程示意图。
材料二:西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物,具有提神、抗衰老功效,可利用植物组织培养技术来实现茶碱的工业化生产。
(1)免疫处理的小鼠产生相应的B淋巴细胞群能合成并分泌___________(填“一种”或“多种”)抗体。步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行___________及抗体检测,该过程一般在多孔细胞培养板上进行:先将细胞悬浮液稀释到7~10个细胞/mL,再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液,其目的是___________。
(2)单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂,如科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体,制作出了早孕试纸,该试纸可以利用尿液诊断早孕的理由是_______________。鼠源性单克隆抗体可应用于肿瘤的临床免疫治疗,在注射前需要进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,目的是降低___________。
(3)若利用植物组织培养技术,可将龙井茶叶细胞培养到___________阶段,然后从___________(填细胞器)中提取茶碱;若要获得神奇的人工种子,可将龙井茶叶细胞培养到___________,再和具有养分的人工胚乳一起包埋在具有保护功能的人工种皮中;由其培育成的植株生殖方式为___________。
(4)与常规育种相比,植物组织培养技术产生的植株特点有___________。
19. 2024年2月25日,世界首例克隆藏羊“青青”出生,这也是诞生在青藏高原的首只克隆动物。科研人员选择3只优良欧拉型良种公羊和1只母羊作为供体。克隆技术只需要将一个体细胞注入一个去核的卵母细胞内,通过电融合和化学激活等方法得到重构胚。体外培养重构胚发育出早期胚胎后,再将其移植到受体的体内,发育足月就获得了克隆动物。回答下列问题:
(1)克隆藏羊的获得属于________繁殖,该过程需要先获得卵母细胞,采集的卵母细胞在体外培养到________期,然后将卵母细胞去核,目前,动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是________。卵母细胞去“核”,其实是指去除________(单选)。
A.细胞核B.纺锤体C.中心体一染色体复合物 D.纺锤体一染色体复合物
(2)在进行胚胎移植前,需要对代孕母羊进行________处理,通过电融合和化学等方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。
(3)体外培养重构胚发育出早期胚胎后,再将其移植到受体母羊体内,胚胎移植的实质是____________。
(4)若要对早期胚胎进行性别鉴定,应选取________细胞,理由是________。
20. I 《周礼•天官》中记载“大羹不致五味,铡羹加盐菜”,所谓“盐菜”便是泡菜的雏形。几千年文明传承中,泡菜已深刻融入了我国饮食文化。某种泡菜的制作流程如下所示。
将洗净晾干后的新鲜蔬菜切
块,混合均匀后装入
泡菜坛内,装至半坛
放入蒜瓣、生姜及其
他香辛料,继
续装至八成满
加入煮沸冷却
后5%~20%盐水,没
过全部材料
密封泡菜坛,置
于适宜温度下发酵
回答下列问题。
(1)乳酸菌的代谢类型是 ____ 。在泡菜制作过程中如果加入少量白糖,可缩短发酵周期,其原因可能是白糖为酵母菌提供了______ ,有利于乳酸菌的繁殖和发酵。
(2)古代因缺乏冷藏技术,人们在制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是___________ 。某同学同一批次制作的多坛泡菜中,有一坛发生了质变。检查发现该坛泡菜位置摆放不当,每天10:00~16:00会被阳光照射,推测发生质变的原因可能是 __________ 。
(3)泡菜工业化生产流程中,出厂前需要测定微生物数量,甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一批样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是33、169和176,取平均值126。有人认为这两位同学的结果中,_____ 同学的结果可信度低。用该方法进行微生物计数的原理是_________。
II培育大豆耐盐品种应对盐胁迫是提高大豆产量的有效途径。某农业科学院通过农杆菌转化技术,将来自拟南芥的耐盐基因导入大豆,获得的耐盐新品种在盐胁迫处理条件下,在芽期、苗期和全生育期具有较强的萌发能力和适应性,并且能够稳定遗传,相关过程如图所示。回答下列问题:
(4)图1中_________作为载体,必须含有_________ (至少答出3点)等元件。
(5)基因工程操作时,需使用合适的限制酶对_________ 和质粒进行酶切,本实验不适合选择BamHⅠ酶,原因是___________ 。图2耐盐基因一端缺乏限制酶识别序列,可添加限制酶识别序列,最好选择__________ 酶,这样既可以完成酶切又可以避免自身环化和反向连接问题。
21. 水蛭是我国传统中药材,主要药理成分水蛭素(由65个氨基酸组成的单链多肽)为水蛭蛋白中的重要成分,具有良好的抗凝血作用。研究人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素,提高其抗凝血活性。请回答下列问题:
(1)蛋白质工程基本思路如下图所示,物质a是______,物质b是______。要对水蛭素的结构进行设计改造,最终必须通过________来完成。
(2)若通过发酵工程利用大肠杆菌生产水蛭素,则一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是_________;若通过乳腺生物反应器生产水蛭素,请写出简要操作步骤:________。
(3)利用________(填“大肠杆菌”或“乳腺生物反应器”)生产的水蛭素活性更高,原因是________。
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衡阳县四中2026年下学期期中考试
高二生物试卷
(本试卷满分100分,考试用时75分钟。)
一、单项选择题(本题共12小题,每小题2分,共 24 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 下列关于传统发酵技术及发酵工程叙述正确的是( )
A. 泡菜坛装八成满,以防止发酵液溢出和菜料变质腐烂
B. 以尿素为唯一氮源的培养基上只有分解尿素的细菌能生长和繁殖
C. 啤酒生产过程中通常加入啤酒花以提供发酵的菌种
D. 为防止杂菌污染,菌液涂布均匀后需立即将平板倒置
【答案】A
【解析】
【分析】果酒发酵的主要菌种是酵母菌,果醋发酵的主要菌种是醋酸杆菌,腐乳制作的微生物主要是毛霉,泡菜制作的主要菌种是乳酸菌。
【详解】A、泡菜坛中菜料只能装八成满是为了防止发酵液溢出坛外,还防止盐水未完全淹没菜料使杂菌生长导致变质,A正确;
B、以尿素为唯一氮源的培养基上长出的可能是固氮菌,它可以利用空气中游离的N2作为氮源,B错误;
C、啤酒生产过程中通常加入啤酒花,使啤酒产生特殊风味,而不是提供发酵的菌种,C错误;
D、完成稀释涂布平板接种后,需静置后再将平板倒置,否则菌液滑落,导致接种失败,D错误。
故选A。
2. 下图为实验室培养和纯化酵母菌的部分操作步骤,下列说法正确的是( )
A. 用此方法进行微生物计数时,所得数据往往比实际数据偏小
B. ①②③步骤操作时都需要在酒精灯火焰旁进行
C. 步骤④中接种环共需5次灼烧处理
D. 在5区域中才可以得到单菌落
【答案】B
【解析】
【详解】A、平板划线法只能用于微生物的分离纯化,不能用于微生物计数,A错误;
B、①②③都属于接种过程的操作,为了防止杂菌污染,所有接种操作都需要在酒精灯火焰旁的无菌区域进行,B正确;
C、平板划线法中,每次划线前需要灼烧接种环,最后一次划线结束后仍需要灼烧接种环灭菌;图中共有5个划线区,因此接种环共需要灼烧5+1=6次,C错误;
D、随着划线进行,菌种密度逐渐降低,若划线操作合适,在5区之前的3、4区就可以得到单菌落,D错误。
3. 瘤胃是牛、羊等反刍动物具有的特殊的器官,其中的微生物多为厌氧菌,接触空气后会死亡。已知刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员对瘤胃中的纤维素分解菌进行了分离、鉴定,过程如下图所示。下列有关说法正确的是( )
A. 实验时,牛体内提取的瘤胃液不能使用干热灭菌,应使用湿热灭菌
B. 为分离出纤维素分解菌,甲、乙、丙培养基应以纤维素为唯一营养成分
C. 通过向乙和丁培养基中加入刚果红,可对纤维素分解菌进行鉴定和计数
D. 在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡能有效获得目标菌落
【答案】D
【解析】
【分析】牛、羊等反刍动物具有特殊的瘤胃,在瘤胃中生活着多种厌氧微生物,其中许多微生物能分解纤维素。在筛选和分离降解纤维素的微生物时,确保能够分离得到目的微生物,一般先将样液进行选择培养,以增大样液中目的微生物的数量。然后用固体培养基培养,分离得到单个菌落。刚果红是一种染色剂,可与纤维素等多糖形成红色复合物。如果培养基中唯一的碳源纤维素被降解了,那么菌落周边就会出现没有红色的透明圈。且透明圈越大,说明微生物降解纤维素的能力越强。
【详解】A、从牛体内提取的瘤胃液不能灭菌,否则不能分离出目标微生物,A错误;
B、为分离出纤维素分解菌,甲、乙、丙培养基应以纤维素为唯一碳源,还需要添加氮源等营养成分,B错误;
C、由图可知,将菌液接种到乙上所用的方法是平板划线法,不能用于计数,C错误;
D、牛、羊等反刍动物具有特殊的瘤胃,在瘤胃中生活着多种厌氧微生物,在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡能有效获得目标菌落,D正确。
故选D。
4. 下列有关菊花组织培养的说法,错误的是( )
A. 植物组织培养的理论基础是植物细胞具有全能性
B. 诱导形成愈伤组织过程中不需要光照,但再分化过程需要光照
C. 对外植体进行消毒时先用酒精后用次氯酸钠溶液依次处理
D. 培养基中生长素、细胞分裂素的浓度是影响该过程中植物细胞发育方向的关键因素
【答案】D
【解析】
【分析】植物组织培养的过程为:离体的植物组织,器官或细胞经过脱分化形成愈伤组织;愈伤组织经过再分化过程形成胚状体,进一步发育形成植株。
【详解】A、已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能,植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础之一,A正确;
B、外植体脱分化形成愈伤组织的过程一般不需要光照,但愈伤组织再分化形成胚状体的过程需要光照,B正确;
C、植物组织培养时外植体用流水充分清洗后用体积分数为70%的酒精消毒30s,用无菌水清洗2-3次,再用次氯酸钠溶液处理30分钟,立即用无菌水清洗2-3次,C正确;
D、生长素和细胞分裂素的浓度和比例等会影响植物细胞的发育方向,是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,D错误。
故选D。
5. 红豆杉是濒危植物,其树皮产生的紫杉醇对癌症有一定的疗效。下图是植物组织培养和细胞培养的流程图。图中②为愈伤组织。通过B过程可最终产生新的植株。通过C过程可产生大量细胞。下列相关叙述中正确的是( )
A. A和B培养过程中都不需要光照条件
B. C过程可提取细胞初生代谢物——紫杉醇
C. B和C培养过程中所用的培养基物理性质一般相同
D. A和B过程都与基因选择性表达有关
【答案】D
【解析】
【详解】A、A 过程为脱分化形成愈伤组织的过程,该过程不需要光照;而B过程为再分化形成新植株的过程,此过程需要光照,以利于叶绿素的合成等,A错误;
B、紫杉醇是红豆杉细胞的次生代谢物,通过愈伤组织培养即经C过程可获得次生代谢物——紫杉醇,B错误;
C、B过程是植物组织培养形成新植株的过程,一般使用固体培养基;C过程是细胞培养产生大量细胞的过程,一般使用液体培养基,C错误;
D、脱分化(A)和再分化(B)过程中,细胞的形态功能都发生了改变,都是基因选择性表达的结果,D正确。
6. 科研人员研发出单克隆抗体—肺癌药物偶联物,以减少肺癌药物对正常细胞的伤害,基本流程如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A. 注射的特定抗原是肺癌细胞特有的大分子
B. ①利用选择培养基筛选的方式获得了杂交瘤细胞
C. 步骤③细胞培养时应提供95%O2和5%CO2的气体环境
D. 抗体—肺癌药物偶联物中的a能特异性结合并杀死肿瘤细胞
【答案】A
【解析】
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、要制备针对肺癌细胞的单克隆抗体,注射的特定抗原应是肺癌细胞特有的大分子,这样才能刺激小鼠产生能特异性结合肺癌细胞的B淋巴细胞 ,A正确;
B、①是细胞融合过程,之后还需用选择培养基筛选(获得杂交瘤细胞 )以及进行抗体检测(获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞 ),并非仅通过①利用选择培养基筛选就获得杂交瘤细胞,B错误;
C、动物细胞培养时应提供95%空气(其中O2满足细胞呼吸需求 )和5%CO2(维持培养液的pH)的气体环境,C错误;
D、抗体-肺癌药物偶联物中的a为抗体,能特异性结合肿瘤细胞,起到导向作用,杀死肿瘤细胞的是偶联的药物,不是抗体,D错误。
故选A。
7. 动物细胞工程技术已在生物制药和物种繁育等领域得到了广泛应用。下列相关叙述正确的是( )
A. 在使用合成培养基培养动物细胞时,通常需要加入血清等天然成分
B. 诱导小鼠成纤维细胞形成 iPS细胞的过程属于细胞分化
C. 将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞即为能分泌所需抗体的细胞
D. 动物体细胞核移植技术中,可采用Ca2+载体或聚乙二醇等激活重构胚
【答案】A
【解析】
【详解】A、在使用合成培养基培养动物细胞时,通常需要加入血清等天然成分,该操作的目的是满足细胞培养过程中对未知营养的需求,A正确;
B、诱导小鼠成纤维细胞形成 iPS细胞的过程类似脱分化,不属于细胞分化,但有基因选择性表达过程,B错误:
C、将B 淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经诱导融合的细胞需要进一步筛选才能获得分泌所需抗体的细胞,C错误;
D、动物体细胞核移植技术中,可采用Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等激活重构胚,D错误。
8. 2025年春节档电影市场的火爆,得益于多部影片的精彩表现.其中电影《哪吒2》里相关情节和生物学中各种生物元素和概念匹配有误的是( )
A. 哪吒的肉身重塑:ES有分化为体内的任何细胞并形成机体的组织和器官甚至个体的潜能
B. 申公豹的药单:通过植物组织培养和细胞培养,可快速繁殖三七种苗及生产次生代谢物
C. 哪吒大战敖丙:发生战斗时,组织细胞代谢旺盛,但细胞内ATP的含量基本不变
D. 无量仙翁的灭魂丹:灭魂丹形似病毒、细菌,都是引起疾病的病原体,遗传物质是DNA
【答案】D
【解析】
【分析】1、胚胎干细胞简称ES细胞,来源于早期胚胎或原始性腺(即囊胚期的内细胞团)。2、胚胎干细胞的特点是:在形态上,表现为体积较小,细胞核大,核仁明显;在功能上,具有发育的全能性,可分化为成年动物任何一种组织细胞;另一方面,在体外培养条件下,ES细胞可不断增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可以进行某些遗传改造。
【详解】A、ES细胞为胚胎干细胞具有发育的全能性,具有分化为成年动物体内任何一种类型细胞并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能,哪吒的肉体重塑可与之关联,A正确;
B、通过植物组织培养技术和细胞培养,对于三七等植物,既能快速繁殖种苗,又能利用细胞培养直接生产其次生代谢物,B正确;
C、ATP在细胞中含量少,但代谢旺盛时通过快速合成与分解保持动态平衡,总量基本不变,C正确;
D、病毒分为DNA病毒和RNA病毒(如流感病毒),并非所有病毒遗传物质均为DNA,而细菌的遗传物质是DNA。若灭魂丹包含RNA病毒,则遗传物质是RNA,D错误。
故选D。
9. 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。
10. 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。
11. 为研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素(多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症),某科研机构从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如下图所示。下列说法正确的是( )
A. 该项研究运用了蛋白质工程的原理
B. Klenow酶是一种DNA连接酶
C. ②过程还需要加入2种引物
D. 合成的双链DNA有72个碱基对,其中嘌呤数等于嘧啶数
【答案】A
【解析】
【详解】A、该项研究以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质,属于蛋白质工程,A正确;
BC、②过程是单个的核苷酸连接到2条单链DNA的3端,所以Klenow酶是一种DNA聚合酶,单链DNA相当于引物,所以②过程不需要加入引物,BC错误;
D、合成的双链DNA含72×2-18=126个碱基对,其中嘌呤数等于嘧啶数,D错误。
12. 下列有关细胞工程的叙述,正确的有( )
①植物体细胞杂交技术,能克服远缘杂交不亲和的障碍
②动物细胞培养时不能用机械的方法将组织分散成单个细胞
③利用动物细胞培养技术和细胞融合技术可以制备单克隆抗体
④受精完成的标志是雌雄原核融合
⑤桑葚胚从透明带中伸展出来的过程称为“孵化”
A. 2项 B. 3项 C. 4项 D. 5项
【答案】B
【解析】
【分析】植物的体细胞杂交是将不同植物的细胞通过细胞融合技术形成杂种细胞,进而利用植物的组织培养将杂种细胞培育成多倍体的杂种植株。
【详解】①植物体细胞杂交技术,能克服远缘杂交不亲和的障碍,①正确;
②在进行细胞培养时,将动物组织分散成单个细胞,可采用机械的方法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间,②错误;
③制备单克隆抗体的过程利用了动物细胞培养技术和细胞融合技术,③正确;
④雌雄原核融合是受精完成的标志,④正确;
⑤囊胚从透明带中伸展出来的过程称为“孵化”⑤错误;
综上,①③④正确,共3项正确,B正确,ACD错误。
故选B。
二、不定项选择题(本题共4个小题,每题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一项或多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。)
13. 下列关于重组DNA技术的叙述,错误的是( )
A. 限制酶、DNA连接酶和质粒是重组DNA技术需要使用的基本工具酶
B. 限制酶切割DNA分子一次可切断2个磷酸二酯键,增加2个游离的磷酸基团
C. 用作分子运输车的质粒常有特殊的抗生素合成基因,便于重组DNA分子的筛选
D. E.coli DNA连接酶连接平末端的效率远远高于T4 DNA连接酶
【答案】ACD
【解析】
【详解】A、限制酶、DNA连接酶是重组DNA技术需要使用的基本工具酶,而质粒是重组DNA技术需要使用的基本工具之一但不属于工具酶,质粒是具有自我复制能力的双链环状DNA分子,A错误;
B、限制酶切割DNA分子一次,该过程断裂两个磷酸二酯键,产生2个游离的磷酸基团,消耗2分子水,B正确;
C、质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子;用作分子运输车的质粒常有特殊的抗生素抗性基因,便于重组DNA分子的筛选,C错误;
D、从大肠杆菌中分离的E.coliDNA连接酶连接效率远远低于T4DNA连接酶,D错误。
14. 一种杂交瘤细胞只能产一种抗体,抗体由两条相同的重链和两条相同的轻链构成。科学家通过动物细胞融合技术,将两株不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB。双杂交瘤细胞能够悬浮在培养基中生长繁殖,可以产生双特异性抗体AB。过程如图所示。下列说法正确的是( )
A. 杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,可利用HAT选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
B. 双杂交瘤细胞同时识别α、β抗原后,才能产生双特异性抗体
C. 对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,无需使用胰蛋白酶处理,直接离心收集
D. 将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔,腹水能为细胞提供所需的营养条件
【答案】CD
【解析】
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞需要进行两次筛选,第一次利用选择培养基筛选出能在特定培养基生长且能无限增殖的杂交瘤细胞,第二次筛选可用抗原-抗体杂交的方法筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞,双杂交瘤细胞本身就是由两个杂交瘤细胞融合而成,利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB,A错误;
B、分析题意可知,杂交瘤细胞是由已免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合,无需接触抗原就能产生抗体,B错误;
C、杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,细胞之间并未接触,若要传代培养,细胞培养液直接离心,去除上清液培养基,加入新鲜培养基即可,不用胰蛋白酶处理,C正确;
D、将杂交瘤细胞注射到小鼠腹水中培养,腹水作为天然培养基,为细胞提供各种生长条件,D正确。
故选CD。
15. 我国科研团队培育出“猴一猪嵌合体”仔猪,流程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A. 图示过程涉及动物体细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
B. 代孕母猪对嵌合胚胎无免疫排斥反应,因为二者的组织相容性抗原相同
C. 应将猴的ES细胞注入猪囊胚内细胞团进行培养,从而发育成嵌合胚胎
D. 可提取仔猪不同组织的DNA,利用PCR 技术检测仔猪体内猴源细胞的嵌合比例
【答案】AB
【解析】
【详解】A、图中可知,培育“猪—猴嵌合体”涉及早期胚胎培养,得到的胚胎,通过胚胎移植等技术才能得到个体,未涉及动物体细胞核移植,A错误;
B、胚胎在子宫内着床时,会形成滋养层细胞,滋养层细胞表面的抗原性极低,且母体子宫会产生免疫抑制因子,抑制母体免疫细胞对胚胎的攻击; 嵌合胚胎的遗传物质来自猪和猴,其组织相容性抗原与代孕母猪不可能完全相同,B错误;
C、囊胚的内细胞团有发育为胎儿各种组织器官的基础,具有全能性, 将猴的ES细胞注入猪囊胚的内细胞团中,猴的ES细胞可以伴随猪胚胎的发育,整合到胎儿的各种组织中,最终形成嵌合体,C正确;
D、猴和猪的基因组存在物种特异性的DNA序列,我们可以针对猴的特异性基因设计引物: 提取仔猪不同组织的DNA后,用特异性引物进行PCR扩增; 通过检测PCR产物的有无和含量,判断该组织中是否存在猴源细胞,以及猴源细胞在该组织中的嵌合比例,D正确。
故选AB。
16. 研究发现,大豆GmNF-YA19基因在干旱胁迫中有响应。科研人员利用PCR扩增GmNF-YA19基因,构建GmNF-YA19基因表达载体并转化烟草。含GmNF-YA19基因的DNA片段和载体的结构分别如图1、2所示。下列叙述正确的是( )
A. PCR扩增GmNF-YA19基因所需的两种引物的碱基序列一般不同
B. 为获得能正确表达目的基因的重组质粒,应选用限制酶KpnI、EcoRI进行切割
C. 终止子为一段DNA序列,其作用是使翻译在所需要的地方停下来
D. 重组质粒转化烟草后,可使用含氨苄青霉素的培养基来筛选受体细胞
【答案】AD
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤:
(1)目的基因的获取: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:分子水平上的检测:PCR技术扩增等。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、PCR扩增GmNF-YA19基因的前提是根据已知核苷酸序列合成两种引物,因为子链的延伸方向是在引物的3’端连接脱氧核苷酸,因此PCR扩增GmNF-YA19基因所需的两种引物的碱基序列一般不同,A正确;
B、根据图中信息,在质粒的启动子和终止子中间含有的限制酶为Pvu Ⅱ、Kpn I 和EcoR I三种限制酶切割位点,由于Kpn I在质粒中不只一个识别位点,用其切割会丢失终止子,因此最好选用Pvu Ⅱ和EcoR I进行切割。且在目的基因的两端也存在着两种酶的识别位点,即选用Pvu Ⅱ和EcoR I两种限制酶切割含目的基因的DNA片段和载体,这样可以保证目的基因和质粒正向连接,避免它们发生自身环化,B错误;
C、终止子是位于基因末端的一段特殊的DNA序列,其作用是使转录过程在所需要的地方停下来,C错误;
D、重组质粒转化烟草后,重组质粒中含有抗氨苄青霉素的基因,该基因可作为标记基因,因而使用含氨苄青霉素的培养基来筛选成功导入重组质粒的目的细胞,D正确。
故选AD。
三、非选择题(本题共5个小题,共60分)
17. 某研究小组分离提纯葡萄皮上的野生酵母菌时,选取了从自然界中采集到的葡萄,用无菌水将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中进行培养。请回答下列问题:
(1)配制酵母菌培养液时,需控制培养液的浓度,浓度过高则会导致_______。另需加入一定剂量的青霉素等抗生素,其目的是______________。
(2)该研究小组成功分离出某品种的酵母菌后,取等量菌液分别接种于3个盛有等量液体培养基的锥形瓶中,并分别置于转速为150 r/min、200 r/min、250 r/min的摇床上培养,检测结果如图1所示,摇床转速为250 r/min的酵母菌种群密度最大的原因是________。
(3)通过如图3所示的方法进行纯化培养时,用移液枪取最终的酵母菌稀释液0.1 mL滴在培养基表面,然后将蘸有少量酒精的涂布器_________后再进行涂布。在恒温培养箱中培养一段时间后,其中某组的3个平板上菌落数分别为69个、52个、44个,则可以推测原酵母菌液中每毫升含菌数为_______个。
(4)稀释涂布平板法的计数原理是____________。
【答案】(1) ①. 酵母菌失水过多死亡 ②. 抑制细菌的生长
(2)溶解氧含量更高,酵母菌与培养液接触充分
(3) ①. 灼烧冷却 ②. 5.5×107
(4)当样品稀释度足够高时,培养基表面的一个菌落来源于一个活菌,通过统计菌落数即可推测出样品中大约有多少活菌
【解析】
【小问1详解】
配制酵母菌培养液时,培养液浓度不能过高,否则会使酵母菌失水过多死亡。分离野生酵母菌时需要加入青霉素等抗生素的原因是酵母菌(一种真菌)对抗生素不敏感,而细菌对抗生素敏感,所以培养基中加入青霉素等抗生素可以抑制细菌的生长,防止杂菌污染。
【小问2详解】
从图1中可看出,摇床转速为250r/min的酵母菌种群密度最大,因为摇床转速越高,培养液中的溶解氧含量更高,酵母菌与培养液接触充分,更有利于酵母菌的繁殖。
【小问3详解】
在培养基上进行涂布时,要将蘸有少量酒精的涂布器灼烧冷却后才能进行操作,以防止杂菌污染。根据图解可知菌液被稀释了105倍,同时选择菌落数目在30-300的进行计数,所以每毫升含菌数为 (69+52+44)÷3÷0.1×105=5.5×107个。
【小问4详解】
测定微生物数量常用的方法有稀释涂布平板法计数法和显微镜直接计数法,应用稀释涂布平板法统计样品中活菌数目的原理是当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活细菌。
18. 细胞工程在药物生产和育种等领域应用十分广泛。阅读下列材料,回答下列问题。
材料一:人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白。如图是制备抗HCG单克隆抗体流程示意图。
材料二:西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物,具有提神、抗衰老功效,可利用植物组织培养技术来实现茶碱的工业化生产。
(1)免疫处理的小鼠产生相应的B淋巴细胞群能合成并分泌___________(填“一种”或“多种”)抗体。步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行___________及抗体检测,该过程一般在多孔细胞培养板上进行:先将细胞悬浮液稀释到7~10个细胞/mL,再在每个培养孔中滴入0.1 mL细胞稀释液,其目的是___________。
(2)单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂,如科学家利用人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体,制作出了早孕试纸,该试纸可以利用尿液诊断早孕的理由是_______________。鼠源性单克隆抗体可应用于肿瘤的临床免疫治疗,在注射前需要进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,目的是降低___________。
(3)若利用植物组织培养技术,可将龙井茶叶细胞培养到___________阶段,然后从___________(填细胞器)中提取茶碱;若要获得神奇的人工种子,可将龙井茶叶细胞培养到___________,再和具有养分的人工胚乳一起包埋在具有保护功能的人工种皮中;由其培育成的植株生殖方式为___________。
(4)与常规育种相比,植物组织培养技术产生的植株特点有___________。
【答案】(1) ①. 多种 ②. 克隆化培养 ③. 使每个孔内不多于一个细胞,达到单克隆培养的目的
(2) ①. 怀孕后尿液中含有 HCG,单克隆抗体可以与它特异性结合,从而诊断早孕 ②. 免疫排斥反应
(3) ①. 愈伤组织 ②. 液泡 ③. 胚状体 ④. 无性生殖
(4)能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快
【解析】
【分析】1、单克隆抗体的制备过程:首先用特定抗原注射小鼠体内,使其发生免疫,小鼠体内产生具有免疫能力的B淋巴细胞。利用动物细胞融合技术将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。
2、植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径(微型繁殖、作物脱毒、人工种子)、作物新品种的培育(单倍体育种、突变体的利用)、细胞产物的工厂化生产。
【小问1详解】
免疫处理的小鼠产生相应的B淋巴细胞群,能合成并分泌多种抗体,而1个浆细胞只能合成一种抗体;步骤③需对选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养及抗体检测,该过程一般在多孔细胞培养板上进行;用多孔培养板培养时,需要稀释,其目的是使每个孔内不多于一个细胞,达到单克隆培养的目的。
【小问2详解】
人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体本质为蛋白质,所用检测早孕的方法为抗原-抗体杂交,生产的单克隆抗体可以与人绒毛膜促性腺激素(或HCG)特异性结合,怀孕后尿液中含有 HCG,单克隆抗体可以与它特异性结合,从而诊断早孕。为避免鼠源性单克隆抗体进入人体后被人体免疫系统识别并清除,降低免疫排斥反应,在注射前需要进行人源化改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段。
【小问3详解】
液泡中含有无机盐、糖类等有机物,故若利用植物组织培养技术,可将龙井茶叶细胞培养到愈伤组织阶段,愈伤组织细胞呈高度液泡化,然后从其液泡中提取茶碱;若要获得神奇的人工种子,可将龙井茶叶细胞培养到胚状体阶段,经过人工薄膜包裹得到人工种子;由于该过程中没有经过精卵结合,故生殖方式为无性生殖。
【小问4详解】
植物组织培养为无性生殖,与常规育种相比,植物组织培养技术产生的植株特点是:能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等。
【点睛】本题考查了制备单克隆抗体和植物组织培养的相关知识,意在考查考生能理解所学知识的要点,把握知识间的内在联系;理论联系实际,综合运用所学知识解决自然界和社会生活中的一些生物学问题的能力。
19. 2024年2月25日,世界首例克隆藏羊“青青”出生,这也是诞生在青藏高原的首只克隆动物。科研人员选择3只优良欧拉型良种公羊和1只母羊作为供体。克隆技术只需要将一个体细胞注入一个去核的卵母细胞内,通过电融合和化学激活等方法得到重构胚。体外培养重构胚发育出早期胚胎后,再将其移植到受体的体内,发育足月就获得了克隆动物。回答下列问题:
(1)克隆藏羊的获得属于________繁殖,该过程需要先获得卵母细胞,采集的卵母细胞在体外培养到________期,然后将卵母细胞去核,目前,动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是________。卵母细胞去“核”,其实是指去除________(单选)。
A.细胞核B.纺锤体C.中心体一染色体复合物 D.纺锤体一染色体复合物
(2)在进行胚胎移植前,需要对代孕母羊进行________处理,通过电融合和化学等方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。
(3)体外培养重构胚发育出早期胚胎后,再将其移植到受体母羊体内,胚胎移植的实质是____________。
(4)若要对早期胚胎进行性别鉴定,应选取________细胞,理由是________。
【答案】(1) ①. 无性 ②. MⅡ ③. 显微操作法 ④. D
(2)同期发情 (3)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
(4) ①. 滋养层 ②. 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,不会影响胚胎的发育
【解析】
【分析】动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。由于动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易,而动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难,因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
【小问1详解】
克隆技术只需要将一个体细胞注入一个去核的卵母细胞内,属于无性生殖,采集的卵母细胞需要培养到MⅡ期才能进行核移植。目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法,采集的卵母细胞在体外培养到MⅡ期,对该时期的卵母细胞去“核”其实是指去除纺锤体—染色体复合物。
【小问2详解】
获得重构胚后,在进行胚胎移植前,需要对代孕母羊进行同期发情处理,给胚胎发育提供相同的生理条件。通过电融合和化学等方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。
【小问3详解】
胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
【小问4详解】
若要对早期胚胎进行性别鉴定,应取样滋养层细胞,因为滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,不会影响胚胎的发育。
20. I 《周礼•天官》中记载“大羹不致五味,铡羹加盐菜”,所谓“盐菜”便是泡菜的雏形。几千年文明传承中,泡菜已深刻融入了我国饮食文化。某种泡菜的制作流程如下所示。
将洗净晾干后的新鲜蔬菜切
块,混合均匀后装入
泡菜坛内,装至半坛
放入蒜瓣、生姜及其
他香辛料,继
续装至八成满
加入煮沸冷却
后5%~20%盐水,没
过全部材料
密封泡菜坛,置
于适宜温度下发酵
回答下列问题。
(1)乳酸菌的代谢类型是 ____ 。在泡菜制作过程中如果加入少量白糖,可缩短发酵周期,其原因可能是白糖为酵母菌提供了______ ,有利于乳酸菌的繁殖和发酵。
(2)古代因缺乏冷藏技术,人们在制作泡菜的过程中往往会加入大量的食盐,其主要目的是___________ 。某同学同一批次制作的多坛泡菜中,有一坛发生了质变。检查发现该坛泡菜位置摆放不当,每天10:00~16:00会被阳光照射,推测发生质变的原因可能是 __________ 。
(3)泡菜工业化生产流程中,出厂前需要测定微生物数量,甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一批样品中微生物的数量,在同一稀释倍数下得到以下结果:甲同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是110、140和149,取平均值133;乙同学涂布了3个平板,统计的菌落数分别是33、169和176,取平均值126。有人认为这两位同学的结果中,_____ 同学的结果可信度低。用该方法进行微生物计数的原理是_________。
II培育大豆耐盐品种应对盐胁迫是提高大豆产量的有效途径。某农业科学院通过农杆菌转化技术,将来自拟南芥的耐盐基因导入大豆,获得的耐盐新品种在盐胁迫处理条件下,在芽期、苗期和全生育期具有较强的萌发能力和适应性,并且能够稳定遗传,相关过程如图所示。回答下列问题:
(4)图1中_________作为载体,必须含有_________ (至少答出3点)等元件。
(5)基因工程操作时,需使用合适的限制酶对_________ 和质粒进行酶切,本实验不适合选择BamHⅠ酶,原因是___________ 。图2耐盐基因一端缺乏限制酶识别序列,可添加限制酶识别序列,最好选择__________ 酶,这样既可以完成酶切又可以避免自身环化和反向连接问题。
【答案】(1) ①. 异养厌氧型 ②. 碳源(和能源)
(2) ①. 抑制微生物的生长,防腐保鲜 ②. 阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,导致泡菜变质
(3) ①. 乙 ②. 当稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来自样品稀释液中的一个活菌
(4) ①. Ti质粒 ②. 标记基因、启动子、终止子、复制原点等
(5) ①. 目的基因 ②. BamH Ⅰ酶的酶切位点出现在目的基因内部,会导致目的基因被破坏 ③. EcoR Ⅰ
【解析】
【小问1详解】
乳酸菌是一种厌氧型细菌,其代谢类型是厌氧异养型。白糖可为酵母菌提供碳源和能源,有利于乳酸菌的繁殖和发酵,故在泡菜制作过程中如果加入少量白糖,可缩短发酵周期。
【小问2详解】
在制作泡菜的过程中加入大量的食盐,增大了外界溶液的浓度,从而既可以抑制微生物的生长,又可以防腐保鲜。坛泡菜位置摆放不当,每天10:00~16:00会被阳光照射,阳光照射使得泡菜坛内温度上升,有利于杂菌大量繁殖,最终导致泡菜变质。
【小问3详解】
检查发现甲同学三个平板的数据差异较小,而乙同学的结果中,第1个平板33个,与另2个平板169、176相差悬殊,结果重复性差,乙同学的结果可信度低。稀释涂布平板法进行微生物计数的原理是当稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来自样品稀释液中的一个活菌。
【小问4详解】
图1中Ti质粒作为载体,其必须含有复制原点,标记基因、多种限制酶识别序列、启动子和终止子等元件。
【小问5详解】
目的基因需要插入Ti质粒的T-DNA区域,图1中Ti质粒上具有三种限制酶,即BamHⅠ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ,而目的基因耐盐基因内部含有BamHⅠ,为了防止目的基因被破坏不能选用BamHⅠ,故基因工程操作时,需使用合适的限制酶EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ,对目的基因耐盐基因和Ti质粒进行酶切。图2耐盐基因一端缺乏EcoR Ⅰ限制酶识别序列,故需要在目的基因的一端添加EcoR Ⅰ,这样目的基因两端为两种不同的限制酶,可以完成酶切又可以避免自身环化和反向连接问题。
21. 水蛭是我国传统中药材,主要药理成分水蛭素(由65个氨基酸组成的单链多肽)为水蛭蛋白中的重要成分,具有良好的抗凝血作用。研究人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素,提高其抗凝血活性。请回答下列问题:
(1)蛋白质工程基本思路如下图所示,物质a是______,物质b是______。要对水蛭素的结构进行设计改造,最终必须通过________来完成。
(2)若通过发酵工程利用大肠杆菌生产水蛭素,则一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是_________;若通过乳腺生物反应器生产水蛭素,请写出简要操作步骤:________。
(3)利用________(填“大肠杆菌”或“乳腺生物反应器”)生产的水蛭素活性更高,原因是________。
【答案】(1) ①. 多肽链 ②. mRNA ③. 改造(改造或合成)水蛭素基因
(2) ①. 使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态 ②. 将改造后的水蛭素基 因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起,通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中,并通过 胚胎移植等技术培养成个体
(3) ①. 乳腺生物反应器 ②. 与大肠杆菌细胞相比,动物细胞中含有多种细胞器(或生物膜系统),可以对蛋白质进行加工修饰
【解析】
【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与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。也就是说,蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,是包含多学科的综合科技工程领域。
【小问1详解】
蛋白质工程的基本思路是从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因。根据这个流程,物质a是多肽链,它是根据预期蛋白质结构推测出的氨基酸序列连接而成的,物质b是mRNA,基因转录形成mRNA,再由mRNA翻译形成蛋白质。因水蛭素基因在自然界中已经存在,所以要对水蛭素的结构进行设计改造,最终通过改造水蛭素基因来完成.
【小问2详解】
若通过发酵工程利用大肠杆菌生产水蛭素,用Ca2+处理大肠杆菌细胞,目的是使大肠杆菌细胞成为感受态细胞,这样可以提高细胞吸收外源DNA的能力,便于重组DNA分子的导入。若通过乳腺生物反应器生产水蛭素,简要步骤是将改造后的水蛭素基因与乳腺中特异表达的基因的启动子重组在一起,通过显微注射导入哺乳动物的受精卵中,并通过胚胎移植等技术培养成个体。
【小问3详解】
利用乳腺生物反应器生产的水蛭素活性更高。原因是大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体等细胞器,无法对水蛭素进行加工修饰;而乳腺生物反应器是真核生物细胞,有内质网和高尔基体等细胞器,能够对水蛭素进行加工修饰,使其空间结构更接近天然水蛭素,从而具有更高的活性。
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