内容正文:
肇庆宣卿中学2025-2026学年第二学期期中考试
高二年级生物学科
考试时间:75分钟满分:100分
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1-12小题,每小题2分,第13-16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 将纤维素、半纤维素预处理和酶解后,利用某大肠杆菌菌株发酵产乳酸的过程如图。阻断该菌株产乙酸(或乙醇)的代谢途径,构建了高产乳酸工程菌。相关叙述错误的是( )
A. 需敲除乙酸(或乙醇)代谢途径中相关酶的基因
B. 可将纤维素酶基因等导入工程菌以简化生产环节
C. 葡萄糖可为大肠杆菌提供碳源
D. 发酵过程中需保证充足的氧气以代谢生产乳酸
【答案】D
【解析】
【详解】A、要构建高产乳酸工程菌,阻断该菌株产乙酸(或乙醇)的代谢途径,就需敲除乙酸(或乙醇)代谢途径中相关酶的基因,使代谢更多地向产生乳酸的方向进行,A正确;
B、将纤维素酶基因等导入工程菌,工程菌自身就能产生纤维素酶,对纤维素、半纤维素进行酶解,从而简化生产环节,B正确;
C、从图中可知,葡萄糖可参与乳酸的生成过程,能为大肠杆菌提供碳源,C正确;
D、大肠杆菌发酵产生乳酸的过程是无氧呼吸过程,发酵过程中需保证无氧环境,而不是充足的氧气,D错误。
故选D。
2. 从种植草莓的土壤中分离致病菌,简易流程如下:制备土壤悬液→分离→纯化→鉴定。下列叙述正确的是( )
A. 采集的土壤样品需高压蒸汽灭菌
B. 纯化培养应使用液体培养基
C. 配制培养基时应先灭菌再调节pH
D. 根据菌落特征初步鉴定致病菌
【答案】D
【解析】
【详解】A、本实验目的是分离土壤中的致病菌,若对土壤样品高压蒸汽灭菌,会杀死所有目的菌,无法完成分离,A错误;
B、纯化培养需要获得单菌落,必须使用固体培养基;液体培养基无法分离得到单菌落,一般用于扩大培养,B错误;
C、配制培养基的正确流程是:计算→称量→溶化→调节pH→灭菌,若先灭菌再调pH,调pH过程会重新引入杂菌,C错误;
D、不同种类微生物的菌落特征(形状、大小、颜色、隆起程度等)不同,可根据菌落特征初步鉴定致病菌,D正确。
3. 去除植物源饲料中的单宁(含碳有机物)可提高动物对蛋白质和矿物质等营养成分的利用效率,降低养殖成本。研究发现,家蚕肠道中的微生物可高效降解食物中的单宁,研究人员欲从家蚕肠道中筛选单宁降解菌,筛选过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 培养基甲和乙都应当以单宁作为唯一碳源
B. 设置培养基甲的目的是增大单宁降解菌的数量
C. 培养基乙的接种方法可对微生物进行分离并计数
D. 培养基乙上获得的菌落的形状、颜色和光泽相同
【答案】D
【解析】
【详解】A、筛选单宁降解菌时,需利用选择培养基,培养基甲(富集培养)和乙(分离纯化)都需要以单宁作为唯一碳源,才能筛选出能降解单宁的菌株,A正确;
B、培养基甲是富集培养基,目的是通过选择培养增大单宁降解菌的数量(富集目标菌),B正确;
C、培养基乙采用了稀释涂布平板法进行接种,可同时实现微生物的分离和计数(通过菌落数计算活菌数),C正确;
D、培养基乙上的菌落可能是不同的单宁降解菌形成的,不同菌株的菌落形态通常存在差异,D错误。
故选D。
4. 青霉素可采取液体发酵方式以青霉菌(一种需氧、多细胞丝状真菌)为生产菌株进行生产,过程中操作不当的是( )
A. 用诱变或基因工程等途径得到的菌种进行接种 B. 监控pH、温度、溶解氧等参数
C. 用血细胞计数板实时监测活菌数量 D. 用大肠杆菌为指示菌监测青霉素产量
【答案】C
【解析】
【详解】A、诱变或基因工程等途径可改造青霉菌菌株,获得高产等优良菌种,用于接种发酵生产青霉素,操作恰当,A正确;
B、发酵过程中,pH、温度、溶解氧等参数会影响青霉菌的生长和代谢,监控这些参数是必要的,操作恰当,B正确;
C、血细胞计数板无法区分死菌与活菌,且青霉菌为多细胞丝状结构,难以分散计数,实时监测活菌数不准确,操作不当,C错误;
D、大肠杆菌对青霉素敏感,可用大肠杆菌为指示菌,通过观察大肠杆菌的生长情况来监测青霉素产量,操作恰当,D正确。
故选C。
5. 牧草紫花苜蓿富含蛋白,但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含的单宁可结合蛋白,避免鼓胀病。科学家以二者为材料培育了抗鼓胀病的牧草新品种,如图所示。下列叙述错误的是( )
注:IOA抑制细胞呼吸第一阶段,R-6G抑制线粒体功能,两者均为不可逆抑制
A. 为获得原生质体,需要在含有体细胞的清水中加入适量的纤维素酶和果胶酶
B. PEG诱导原生质体融合后,未融合或同种融合的细胞无法继续生长和增殖
C. 愈伤组织在固体培养基和黑暗条件下培养,可发生基因的选择性表达
D. 该过程克服了远缘杂交不亲和的障碍,实现了基因组的重组,但不属于有性生殖
【答案】A
【解析】
【详解】A、为获得原生质体,需要在含有体细胞的等渗溶液中加入适量的纤维素酶和果胶酶,以去除细胞壁,而不是在清水中,A错误;
B、据图注可知,IOA抑制细胞呼吸第一阶段,R-6G抑制线粒体功能,两者均为不可逆抑制。PEG诱导原生质体融合后,未融合或同种融合的细胞因呼吸作用受抑制无法继续生长和增殖,B正确;
C、愈伤组织在固体培养基和黑暗条件下培养,可发生基因的选择性表达,进而再分化形成特定的组织和器官,C正确;
D、植物体细胞杂交,可将不同物种的原生质体融合,克服了远缘杂交的生殖隔离障碍。杂种细胞包含两个物种的基因组,实现了基因组重组。整个过程没有经过两性生殖细胞的结合,所以不属于有性生殖,D正确。
6. 为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A. 克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B. 体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C. 囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D. 滋养层可影响内细胞团的发育
【答案】D
【解析】
【详解】A、克隆动物的核基因组来源于甲,细胞质中的基因来源于乙,A错误;
B、体外受精需用获能的精子与MⅡ期的卵母细胞受精,而不是MI期,B错误;
C、囊胚①的内细胞团可发育为个体,滋养层细胞发育为胎膜和胎盘,C错误;
D、滋养层可影响内细胞团的发育,如滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团细胞的分化等,D正确。
故选D。
7. 牛的体细胞有两套染色体组,基因组编辑困难且耗时长,严重制约育种效率。我国科研人员利用牛精子和去核卵母细胞建立了孤雄单倍体干细胞系,其后将干细胞快速“压缩”成类似精子的结构,导入正常卵母细胞后形成重构胚,最终培育出二倍体健康牛。下列叙述错误的是( )
A. 单倍体干细胞有分化成多种细胞的潜能
B. 单倍体干细胞更易进行基因组编辑
C. 该育种策略涉及两次显微操作去核
D. 该育种策略可缩短牛的育种周期
【答案】C
【解析】
【详解】A、单倍体干细胞属于干细胞,具备干细胞的特性,具有增殖分化能力,具有分化成多种细胞的潜能,A正确;
B、单倍体干细胞仅含一套染色体组,基因不存在等位基因的掩盖效应,进行基因组编辑时更容易获得可稳定遗传的突变性状,因此更易进行基因组编辑,B正确;
C、该育种策略仅在构建孤雄单倍体干细胞系时,对卵母细胞进行1次去核操作;后续将类精子结构导入的是正常卵母细胞,无需第二次去核,因此仅涉及1次显微操作去核,C错误;
D、题干明确原有基因组编辑技术耗时长、制约育种效率,该策略解决了编辑难的问题,且可快速获得类精子结构,可缩短牛的育种周期,D正确。
8. 我国自主研发的全球首款“异体通用型”药品,含人异体诱导多能干细胞(iPS)再生的脊髓神经祖细胞注射液,可改善脊髓损伤患者的运动功能。该药研发过程不涉及( )
A. 胚胎干细胞的伦理争议
B. 细胞的原代和传代培养
C. 给药后免疫排斥的监测
D. 调控基因的选择性表达
【答案】A
【解析】
【详解】A、iPS细胞是通过对成熟体细胞诱导重编程得到的多能干细胞,无需破坏胚胎获取,因此研发过程不涉及胚胎干细胞相关的伦理争议,A符合题意;
B、获取足量的iPS细胞及诱导其分化为脊髓神经祖细胞的过程,需要通过原代培养、传代培养完成细胞扩增,涉及该操作,B不符合题意;
C、该药品为异体来源的细胞制剂,研发阶段需要监测给药后的免疫排斥反应,以验证其安全性,涉及该操作,C不符合题意;
D、iPS细胞分化为脊髓神经祖细胞的实质是基因的选择性表达,研发过程需要定向调控相关基因的表达才能获得目标细胞,涉及该操作,D不符合题意。
故选A。
9. 关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”(实验I)和“DNA的粗提取与鉴定”(实验Ⅱ)的实验操作,下列相关叙述正确的是( )
A. 实验I中,PCR实验所需的移液器、枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理
B. 实验I中,将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳,加样前应先接通电源
C. 实验Ⅱ中,取洋葱研磨液的上清液,加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNA
D. 实验Ⅱ中,将白色丝状物直接加入到二苯胺试剂中并进行沸水浴,用于鉴定DNA
【答案】C
【解析】
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理:(1)DNA的溶解性:DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同;DNA不溶于酒精溶液,但细胞中的某些蛋白质溶于酒精;DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。(2)DNA的鉴定:在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、实验Ⅰ中,PCR实验所需的枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理,移液器不需要进行高压蒸汽灭菌处理,A错误;
B、实验Ⅰ中,将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳,应先加样后接通电源,B错误;
C、实验Ⅱ中,取洋葱研磨液的上清液,由于DNA不溶于酒精溶液,加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNA,C正确;
D、实验Ⅱ中,将丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液后加入二苯胺试剂,在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色,用于鉴定DNA,D错误。
故选C。
10. 在DNA高通量测序中,通常要在目标DNA片段上添加一段人工合成的特定核苷酸序列,用于为测序引物提供结合位点。该人工合成序列一般连接在目的DNA片段的( )
A. 两端的5′ B. 两端的3′
C. 一端的5′和3′ D. 两端的5′和3′
【答案】B
【解析】
【详解】由于DNA聚合酶是从3'端开始延伸DNA链的,为了使引物能正常结合并启动测序过程,人工合成序列一般连接在目的DNA片段两端的3'端,这样引物可以结合到该人工合成序列的3'端,从而为后续测序提供起始结合位点,所以该人工合成序列一般连接在目的DNA片段的两端的3'端,B正确,ACD错误。
11. 发根农杆菌能够快速将自身含有的Ri质粒上T-DNA片段(含生长素合成基因)转移至植物细胞中,诱导植物产生毛状根。利用发根农杆菌介导法侵染植物下胚轴,可高效导入目的基因(见图)。下列说法错误的是( )
A. 细胞内生长素浓度改变有利于下胚轴细胞形成毛状根
B. 侵染处理时应设置只含发根农杆菌的侵染液作为对照
C. 侵染处理后转移至含抗生素的培养基杀死残留农杆菌
D. 利用毛状根诱导植株再生获得稳定遗传的转基因植株
【答案】B
【解析】
【详解】A、发根农杆菌的Ri质粒上的T-DNA片段会将生长素合成基因转移到植物细胞中,使植物细胞内生长素浓度改变,而生长素可以促进下胚轴细胞形成毛状根,A正确;
B、在进行侵染处理的实验中,应该设置不含发根农杆菌的侵染液作为对照,以此验证是农杆菌的作用导致了毛状根的产生,B错误;
C、侵染处理后转移至含抗生素的培养基,目的是杀死残留的发根农杆菌,若培养基无残留农杆菌,就不会出现农杆菌菌落,C正确;
D、毛状根诱导植株再生属于无性生殖,遗传特性不发生改变,可以稳定遗传,D正确。
故选B。
12. 为制备抗甲肝抗原的人源单克隆抗体,从病毒携带者的淋巴细胞获取抗体基因,通过基因工程使抗体展示在噬菌体表面,从中筛选携带目标抗体的噬菌体克隆。此过程中不需要的步骤是( )
A. 设计引物,通过PCR获取抗体基因
B. 将分离的B细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选
C. 构建抗体基因—噬菌体表面蛋白基因融合基因
D. 通过抗原—抗体杂交对噬菌体抗体库进行筛选
【答案】B
【解析】
【详解】A、获取抗体基因时,可根据已知抗体基因序列设计引物,通过PCR技术特异性扩增得到目的基因,A不符合题意;
B、题干为基因工程方法,直接获取抗体基因导入噬菌体表达,不需要进行细胞融合,B符合题意;
C、要实现抗体展示在噬菌体表面,需要将抗体基因与噬菌体表面蛋白基因拼接为融合基因,使表达的抗体随表面蛋白共同呈现在噬菌体外壳上,C不符合题意;
D、抗原与抗体可特异性结合,因此可通过抗原-抗体杂交技术从噬菌体抗体库中筛选出携带目标抗体的噬菌体克隆,D不符合题意。
13. 科技社同学为证明细菌耐药性突变是产生在接触抗生素之前而非抗生素诱导产生的,设计如图的实验技术路线并得到下表结果。下列叙述正确的是( )
大试管结果(I)
小试管结果(II)
抑菌圈直径方差
c
d
注:方差可反映数据的波动程度。方差越大,数据波动越大。
A. 本实验可以采用平板划线法将细菌接种到培养基上
B. a中细菌较早产生耐药性变异造成抑菌圈的直径a>b
C. 耐药性突变同步发生造成I中的抑菌圈直径几乎相同
D. c<d可说明细菌耐药性突变是在接触抗生素前产生的
【答案】D
【解析】
【详解】A、平板划线法的特点是菌液稀释不均,无法保证接种等量菌到培养基,本实验需要定量分析抑菌圈直径,应保证接种菌量一致,采用稀释涂布平板法,A 错误;
B、抑菌圈直径越小,说明培养基中耐药菌数量越多,若 a 中细菌较早产生耐药性突变,耐药菌比例更高,抑菌圈直径应a < b,B错误;
C、I 组抑菌圈直径几乎相同的原因是大试管中细菌混合培养,耐药突变在接触抗生素前已发生,且在种群中随机混合,导致接种到各平板的耐药菌比例基本一致,C错误;
D、大试管中细菌为混合种群,耐药突变提前发生并均匀分布,各平板抑菌圈直径差异小,方差小,小试管分装后独立培养,耐药突变随机发生在不同试管中,有的试管早突变、耐药菌多,有的晚突变、耐药菌少,导致各平板抑菌圈直径差异大,方差大,c < d说明耐药突变在细菌接触抗生素之前就已自发产生,D正确。
故选D。
14. 下图为PML蛋白单克隆抗体的制备过程。下列叙述正确的是( )
A. 应使用总蛋白进行多次免疫且每次免疫间隔适宜时间
B. W细胞是先提取B淋巴细胞再用PML蛋白免疫而获得
C. 步骤2的目的是去除不能产生特异性抗体的细胞
D. 应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体
【答案】D
【解析】
【详解】A、PML蛋白单克隆抗体的制备过程,应用PML蛋白作为抗原间隔多次免疫小鼠,目的是获得更多的能产生PML蛋白抗体的B淋巴细胞,A错误;
B、W细胞是先用PML蛋白免疫而获得相应的B淋巴细胞,后通过筛选提取能产生单一抗体的B淋巴细胞,B错误;
C、根据题意可知步骤1是诱导W细胞与骨髓瘤细胞融合,步骤2是利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,C错误;
D、根据电泳结果可知应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体,因为孔2中的细胞能特异性产生PML蛋白的抗体,,D正确。
故选D。
15. 双脱氧核苷酸(ddNTP)的分子结构与脱氧核苷酸(dNTP)高度相似(如图所示)。ddNTP在DNA复制过程中子链延伸时会随机地插入,进而导致子链合成终止。现有ddATP和4种dNTP为原料,以一定量的“5′-ATAGGCCTAGA-3′”为模板链进行一轮DNA复制。有关说法错误的是( )
A. ddNTP和dNTP都可脱去两分子磷酸为反应体系提供能量和原料
B. ddNTP的3′-C位置上缺少-OH,因此复制中不能与下一个核苷酸连接
C. 该过程需要具有DNA聚合酶,其沿着模板移动的方向为5′→3′
D. 在该反应体系中,该轮复制生成的产物有3种,最短的是5′-TCTA-3′
【答案】C
【解析】
【详解】A、 dNTP(脱氧核苷酸三磷酸)是 DNA 复制的原料,同时可通过水解 2 分子磷酸释放能量;ddNTP 与 dNTP 结构高度相似,也可作为原料并提供能量,A正确;
B、 ddNTP 的 3'-C 位置缺少 - OH(dNTP 的 3'-C 有 - OH),而 DNA 复制中核苷酸通过 3'-OH 与下一个核苷酸的 5'- 磷酸连接,因此 ddNTP 插入后无法形成磷酸二酯键,导致链延伸终止,B正确;
C、 DNA 复制需要 DNA 聚合酶催化,且 DNA 聚合酶的移动方向是沿模板链的 3'→5' 方向(合成子链的方向为 5'→3'),C错误;
D、 模板链为 5'-ATAGG CCTAGA-3',复制时子链的互补序列为 3'-TATCC GGATCT-5'(即 5'-TCTAGG CCATA-3')。 由于 ddATP 会随机插入(替代 dATP),当 ddATP 插入时链终止,可能的产物包括: 5'-TCTA-3'、 5'-TCTAGG CCA-3'、 5'-TCTAGG CCATA-3',最短的是5′-TCTA-3′,D正确。
故选C。
16. 研究表明,COX-2基因与肿瘤细胞的迁移有关,科研人员通过构建COX-2基因表达载体(如图),用于进一步研究COX-2基因表达产物对肿瘤细胞迁移的作用机制。图中1链为转录的模板链,BamHⅠ、SacⅠ为限制酶识别序列,LacZ基因表达产物可使显色剂X-gal变蓝。下列说法正确的是( )
A. 通过PCR扩增COX-2基因片段,需要加入引物A和引物D
B. 为构建COX-2表达载体,需在与1链结合的引物的5'端添加BamHⅠ识别序列
C. 在含氨苄青霉素的培养基中能生长的是含重组质粒的菌落
D. 在含X-gal培养基中长出的蓝色菌落含重组质粒
【答案】B
【解析】
【详解】A、已知COX-2基因的1链为转录的模板链,根据PCR扩增引物的设计原则,引物需要与模板链的两端互补。由图可以看出,引物C与1链的3'端互补,引物B与2链的3'端互补,DNA聚合酶是从引物的3''端进行延伸的,所以应该选择引物B和C扩增COX-2基因,A错误;
B、使基因准确插入质粒,需要在引物的5'端添加限制酶的识别序列。DNA聚合酶是从引物的3'端开始延伸DNA链的,在5'端添加序列不影响DNA链的延伸,同时可以利用限制酶对引物和质粒进行切割,以便后续连接。从质粒的结构(有BamHⅠ和SacⅠ的酶切位点)以及实验目的来看,与1链结合的引物的5'端需添加限制酶BamHⅠ,与2链结合的引物的5'端需添加限制酶SacⅠ的识别序列,B正确;
C、在含氨苄青霉素的培养基中能生长的是含重组质粒的菌落,也可能是空载质粒,C错误;
D、根据题意,在含X-gal培养基中长出的白色菌落含重组质粒,D错误。
故选B。
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
17. 基因递送是植物遗传改良的重要技术之一,我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding,简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。
回答下列问题。
(1)图1中,从外植体转变成愈伤组织的过程属于_____;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和_____,该过程还需要光照,其作用是_____。
(2)图1中的愈伤组织,若不经过共培养环节,直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的_____。图1中,含有外源基因的转化植株A若用于生产种子,其包装需标注_____。
(3)图1与图2中,农杆菌侵染植物细胞时,可将外源基因递送到植物细胞中的原因是_____。
(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因),利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根,成功获得转化植株B.据此分析,从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_____,图2中,鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是_____,依据是_____。
(5)与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点是_____(答出2点即可)。
【答案】(1) ①. 脱分化 ②. 细胞分裂素 ③. 诱导叶绿素的形成;满足叶绿体利用光能制造有机物的需要
(2) ①. 遗传特性 ②. 转基因标识
(3)Ti质粒中的T-DNA能将外源基因递送到植物细胞中,并与植物细胞的染色体DNA整合到一起
(4) ①. 荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根 ②. 观察幼苗是否表现出白化特征 ③. PDS缺失会导致植株白化,白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除
(5)操作方法简单,不需要借助植物组织培养技术进行操作,且培养周期较短。
【解析】
【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。
【小问1详解】
图1中,从外植体转变成愈伤组织的过程属于脱分化过程,该过程的本质是使细胞失去原来特定的结构和功能;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和细胞分裂素,这两种激素的比值能调控愈伤组织的分化方向,该过程还需要光照,因为叶绿素的形成需要光;且叶绿体利用光能制造有机物,供试管苗生长发育。
【小问2详解】
图1中的愈伤组织,若不经过共培养环节,直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的遗传特性。图1中,含有外源基因的转化植株A若用于生产种子,其包装需标注转基因种子,即进行转基因标识。
【小问3详解】
图1与图2中,农杆菌侵染植物细胞时,利用了农杆菌含有的Ti质粒的作用,Ti质粒中的T-DNA能将外源基因递送到植物细胞中,并与植物细胞的染色体DNA整合到一起。
【小问4详解】
已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因),利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根,成功获得转化植株B,该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段,图2中,鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征,因为PDS缺失会导致植株白化,而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。
【小问5详解】
与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点主要表现在操作方法简单,不需要借助植物组织培养技术进行操作,且培养周期较短。
18. 赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸,而人类主要食物中的赖氨酸含量很低,利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。回答下列问题:
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时,能抑制合成过程中两种关键酶的活性,导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平,这种调节方式属于_______。根据这种调节方式,在培养基中添加______,用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞,可得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体,通过培养获得再生植株。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展,2011年我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为:
①构建乳腺专一表达载体。随着测序技术的发展,为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因),可通过检索基因数据库获取其编码序列,用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有_______等调控元件的相应载体连接,构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内,与BEF膜发生_______,表达载体最终进入细胞核,发生转化。
③核移植。将转基因的BEF作为核供体细胞,从牛卵巢获取卵母细胞,经体外培养及去核后作为_______。将两种细胞进行电融合,电融合的作用除了促进细胞融合,同时起到了______重组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至______,植入代孕母牛子宫角,直至小牛出生。
⑤检测。DNA水平检测:利用PCR技术,以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照,以______为阳性对照,检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA水平检测:从非转基因牛乳汁中的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞,提取总RNA,对总RNA进行_______处理,以去除DNA污染,再经逆转录形成cDNA,并以此为______,利用特定引物扩增目的基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达,而不在牛耳组织细胞内表达,原因是______。
【答案】(1) ①. 负反馈调节 ②. 过量赖氨酸类似物
(2) ①. 乳腺特异性启动子 ②. 融合 ③. 受体细胞 ④. 激活 ⑤. 桑椹胚或囊胚 ⑥. 转基因BEF ⑦. DNA酶 ⑧. 模板 ⑨. 构建的表达载体只含有乳腺特异性启动子,只能在乳腺细胞中启动转录,而在牛耳细胞中不能表达。
【解析】
【小问1详解】
负反馈调节是指在一个系统中,系统工作的效果,反过来又作为信息调节该系统的工作,并且使系统工作的效果减弱或受到限制,有助于系统保持稳定。植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时,能抑制合成过程中两种关键酶的活性,导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平,这种调节方式属于负反馈调节。如果想得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体可在培养基中添加过量赖氨酸类似物。
【小问2详解】
①从基因数据库获取目的基因编码序列,用化学合成法制备可得到目的基因。再将获得的目的基因与含有乳腺特异性启动子的相应载体连接,构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内,根据细胞膜成分,其与BEF膜发生融合。
③去核的卵母细胞作为受体细胞,其处于减数第二次分裂中期,因为卵母细胞中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件,所以常用处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞作为受体细胞。电融合的作用除了促进细胞融合,同时起到了激活重组细胞发育的作用。
④胚胎发育到适宜阶段可取出向受体移植。牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段;植入代孕母牛子宫角,直至小牛出生。
⑤阳性对照:按照当前实验方案一定能得到正面预期结果的对照实验。阳性对照是已知的对测量结果有影响的因素,目的是确定实验程序无误。阴性对照和阳性对照相反,按照当前的实验方案一定不能得到正面预期结果的对照实验。排除未知变量对实验产生的不利影响。本实验以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照,为了检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。应该以含有目的基因的转基因BEF,牛耳组织细胞为阳性对照。为了除去DNA污染,可以使用DNA酶使其水解。经逆转录形成cDNA,并以此为PCR的模板进行扩增。目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达,而不在牛耳组织细胞内表达,原因是构建的表达载体只含有乳腺特异性启动子,只能在乳腺细胞中启动转录,而在牛耳细胞中不能表达。
19. 用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到phESC(孤雌单倍体干细胞),然后通过基因编辑技术使phESC中的3个基因沉默,phESC的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态,如下图1所示。用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC(孤雄单倍体干细胞) ,然后对ahESC中的8个基因进行编辑,ahESC的细胞核便具有卵细胞核的特点,如下图2所示。根据以上资料回答下列问题:
(1)体内受精过程中,防止多精入卵的两道屏障是:________、_________;精子入卵后被激活的卵子完成____________,排出__________后,形成___________。
(2)用___________对雌性小鼠进行处理可得到大量卵母细胞,将这些卵母细胞转化为phESC的过程相当于植物组织培养中的_________过程。
(3)ahESC与精子和去核卵细胞融合后,得到的融合细胞的性染色体组成可能是________。
(4)据图1和图2分析可知,只依赖雌性小鼠就可以得到孤雌小鼠,而只依赖雄性小鼠是不能得到孤雄小鼠的,理由是____________________。
【答案】(1) ①. 透明带反应 ②. 卵黄膜的封闭作用 ③. 减数分裂Ⅱ ④. 第二极体(极体) ⑤. 雌原核
(2) ①. 促性腺激素 ②. 脱分化 (3)XX、XY或YY
(4)需要将ahESC和另一个精子一起注入一个去核卵细胞中,且重构的受精卵发育成的胚胎必须移植到雌性小鼠的体内才能发育为个体
【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)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胶消失,雄雄原核融合形成合子第次卵裂开始。
【小问1详解】
防止多精子入卵的两道屏障:①透明带反应:顶体酶可将透明带溶出孔道,精子穿入,在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应。②卵黄膜的封闭作用:精子外膜和卵黄膜融合,精子入卵后,卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程。精子入卵后卵子完成减数分裂Ⅱ、排出第二极体、形成雌原核。
【小问2详解】
用促性腺激素对雌性小鼠进行超数排卵处理可得到大量卵母细胞,这些卵母细胞转化为phESC(孤雄单倍体干细胞)的过程(发生了分裂)相当于植物组织培养中的脱分化过程。
【小问3详解】
孤雌单倍体干细胞ahESC与精子和去核卵母细胞融合后,得到的融合细胞的性染色体组成可能是XX (含X精子或ahESC自身融合、含X精子和ahESC融合)、XY (含Y精子和ahESC融合)或YY (含Y精子的自身融合)。
【小问4详解】
据图1和图2分析可知,只依赖雄性小鼠不能得到孤雄小鼠,因为需要将ahESC和另一个精子一起注入一个去核卵细胞中,且重构的受精卵发育成的胚胎必须移植到雌性小鼠的体内才能发育为个体。
20. 农杆菌能侵染真菌,介导真菌细胞的转基因。3-磷酸甘油脱氢酶是假丝酵母中甘油合成代谢途径的关键酶,将3-磷酸甘油脱氢酶基因(Gpd)构建到表达载体上,如图1所示。通过农杆菌介导法,转化假丝酵母野生型菌株,获得转Gpd的重组菌株。野生型菌株与某重组菌株分别进行发酵实验,生产甘油的结果如图2所示。
注:ZeoR是腐草霉素抗性基因,KanR是卡那霉素抗性基因
回答下列问题:
(1)表达载体导入农杆菌细胞:用溶液处理农杆菌,制备________,再用电击法将表达载体导入农杆菌细胞,经筛选获得阳性克隆。为验证阳性克隆是否为转化成功的农杆菌,从繁殖后的菌株细胞中提取质粒,经________限制酶酶切后电泳,若出现4条DNA条带,则表明转化成功。
(2)假丝酵母重组菌株的获得:在________中的酒精灯火焰旁,取野生型假丝酵母菌种,采用________方法接种在固体培养基上培养,适时挑选________再接种到液体培养基进行培养。取适量的假丝酵母与农杆菌进行共培养一段时间后,杀灭农杆菌,然后在含有________的选择培养基中筛选,最终获得重组菌株。
(3)重组菌株生产甘油能力的分析:根据图2可知,与野生型菌株相比,该重组菌株用于发酵生产甘油的2个优点是________。若某生长正常的重组菌株发酵液中甘油的含量显著低于野生型菌株,从引起变异的因素分析,可能的原因有:在培养过程中重组菌株发生了突变,或________,导致甘油合成代谢受阻。
【答案】(1) ①. 感受态细胞/可导入外源DNA分子的农杆菌 ②. EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ
(2) ①. 超净工作台/无菌实验室/灭菌的操作台 ②. (平板)划线法/稀释涂布平板法 ③. 单菌落 ④. 腐草霉素
(3) ①. 提高发酵液中甘油的含量;缩短发酵时间 ②. T-DNA的插入导致重组菌株发生了变异
【解析】
【分析】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。
【小问1详解】
用CaCl₂溶液处理农杆菌,目的是制备感受态细胞(可导入外源DNA分子的农杆菌)。感受态细胞是指处于能吸收周围环境中DNA分子状态的细胞,这种处理会使农杆菌细胞膜通透性增加,便于外源表达载体的导入。 从图1可知,质粒上有两个Hind Ⅲ酶切位点和两个EcoR Ⅰ酶切位点。 用这两种酶同时酶切,会将质粒切成4个大小不同的片段,电泳后就会出现4条 DNA 条带,以此证明农杆菌成功导入了重组质粒。
【小问2详解】
为了营造一个无菌环境,避免杂菌污染实验材料,微生物接种应在超净工作台(或无菌实验室或灭菌的操作台)的酒精灯火焰旁进行。平板划线法和稀释涂布平板法是常用的微生物接种方法,这两种方法都可以将菌种分散,最终获得单菌落。单菌落是由单个细胞繁殖而来的,能保证后续培养的菌株遗传背景一致。质粒的 T-DNA区域带有腐草霉素抗性基因(Zeoᴿ)。当农杆菌将T-DNA 整合到假丝酵母基因组后,只有成功导入该基因的重组酵母才能在含有腐草霉素的选择培养基上存活,从而筛选出重组菌株。
【小问3详解】
从图2的曲线对比可以看出:重组菌株的发酵液中甘油峰值明显高于野生型菌株;重组菌株的甘油含量上升速度更快,能在更短时间内达到产量高峰。若重组菌株甘油含量显著低于野生型,除了基因突变外,还可能是T-DNA 插入导致重组菌株发生了变异,破坏了假丝酵母自身甘油合成关键基因的功能。
21. 大豆是重要的粮油作物,提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现,基因S在大豆品种DN(种子较大)中的表达量高于品种TL(种子较小),然后克隆了该基因(两品种中基因S序列无差异)及其上游的启动子序列,并开展相关研究。
(1)基因S启动子的基本组成单位是____________。
(2)通过基因工程方法,将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据题19图所示信息(不考虑未标明序列)判断构建重组表达载体时,为保证目标序列的完整性,不宜使用的限制酶是____________;此外,不宜同时选用酶SpeⅠ和XbaⅠ。原因是____________。
(3)为验证“启动子D+基因S”是否连接在表达载体上,可用限制酶对重组表达载体酶切后进行电泳。电泳时,对照样品除指示分子大小的标准参照物外,还应有______________。经验证的重组表达载体需转入农杆菌,检测转入是否成功的技术是______________。
(4)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ-1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ,所得再生植株YZ-2的种子也变大,但小于YZ-1。综合分析,大豆品种DN较TL种子大的原因是_______________。
【答案】(1)脱氧核糖核苷酸(脱氧核苷酸)
(2) ①. EcoRⅠ ②. 酶切后形成的片段黏性末端相同,易自我环化;不能保证目标片段与载体正向链接(可能会反向链接)
(3) ①. 酶切后的空载体片段,启动子D+基因S片段 ②. PCR
(4)品种DN的基因S上游启动子效应比TL强,使得基因S表达量更高,种子更大
【解析】
【分析】【关键能力】
(1)信息获取与加工
题干关键信息
所学知识
信息加工
启动子的基本组成单位
基因的结构
启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,用于启动DNA的转录,是一段DNA片段,其基本组成单位是四种脱氧核糖核苷酸
电泳时,对照样品除指示分子大小的标准参照物外,还应有哪些成分
PCR及琼脂糖凝胶电泳
电泳可以分离不同大小的DNA片段,用限制酶对重组表达载体酶切后的产物不仅有“启动子D+基因S”片段,还有酶切后的空载体片段,因此电泳时,对照样品除指示分子大小的标准参照物外,还应有酶切后的空载体片段和“启动子D+基因S”片段
检测转入是否成功的技术
检测目的基因是都导入受体细胞的方法
在分子水平上检测目的基因是否转入成功可通过PCR等技术检测受体细胞的DNA上是否插入目的基因或目的基因是否转录出mRNA
(2)逻辑推理与论证
【小问1详解】
启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,用于启动DNA的转录,是一段DNA片段,其基本组成单位是四种脱氧核糖核苷酸。
【小问2详解】
①根据图示信息可知,“启动子D+基因S”的DNA序列上存在EcoR Ⅰ的识别序列,若使用限制酶EcoR Ⅰ,会使目的基因序列被破坏;
②根据图中限制酶的识别序列可知,酶Spe Ⅰ和Xba Ⅰ切割产生的黏性末端相同,若用这两种限制酶切割,形成的DNA片段在构建基因表达载体时,容易出现自我环化,以及无法保证目的基因片段与载体片段单向连接,影响目的基因在受体细胞中的表达。
【小问3详解】
①DNA电泳可以分离不同大小的DNA片段,用限制酶对重组表达载体酶切后的产物不仅有“启动子D+基因S”片段,还有酶切后的空载体片段,因此电泳时,对照样品除指示分子大小的标准参照物外,还应有酶切后的空载体片段和“启动子D+基因S”片段;
②在分子水平上检测目的基因是否转入成过可通过PCR等技术检测受体细胞的DNA上是否插入目的基因或目的基因是否转录出mRNA。
【小问4详解】
根据(4)题目信息可知,再生植株YZ-1导入的目的基因为取自品种DN的“启动子D+基因S”序列,再生植株YZ-2导入的目的基因为取自品种TL的“启动子T+基因S”序列,结合题干信息“两品种中基因S序列无差异”可推测:品种DN的基因S上游的启动子D的效应强于品种TL的启动子T,启动子D使基因S表达量更高,因而种子更大。
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肇庆宣卿中学2025-2026学年第二学期期中考试
高二年级生物学科
考试时间:75分钟满分:100分
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题:本题共16小题,共40分。第1-12小题,每小题2分,第13-16小题,每小题4分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的。
1. 将纤维素、半纤维素预处理和酶解后,利用某大肠杆菌菌株发酵产乳酸的过程如图。阻断该菌株产乙酸(或乙醇)的代谢途径,构建了高产乳酸工程菌。相关叙述错误的是( )
A. 需敲除乙酸(或乙醇)代谢途径中相关酶的基因
B. 可将纤维素酶基因等导入工程菌以简化生产环节
C. 葡萄糖可为大肠杆菌提供碳源
D. 发酵过程中需保证充足的氧气以代谢生产乳酸
2. 从种植草莓的土壤中分离致病菌,简易流程如下:制备土壤悬液→分离→纯化→鉴定。下列叙述正确的是( )
A. 采集的土壤样品需高压蒸汽灭菌
B. 纯化培养应使用液体培养基
C. 配制培养基时应先灭菌再调节pH
D. 根据菌落特征初步鉴定致病菌
3. 去除植物源饲料中的单宁(含碳有机物)可提高动物对蛋白质和矿物质等营养成分的利用效率,降低养殖成本。研究发现,家蚕肠道中的微生物可高效降解食物中的单宁,研究人员欲从家蚕肠道中筛选单宁降解菌,筛选过程如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 培养基甲和乙都应当以单宁作为唯一碳源
B. 设置培养基甲的目的是增大单宁降解菌的数量
C. 培养基乙的接种方法可对微生物进行分离并计数
D. 培养基乙上获得的菌落的形状、颜色和光泽相同
4. 青霉素可采取液体发酵方式以青霉菌(一种需氧、多细胞丝状真菌)为生产菌株进行生产,过程中操作不当的是( )
A. 用诱变或基因工程等途径得到的菌种进行接种 B. 监控pH、温度、溶解氧等参数
C. 用血细胞计数板实时监测活菌数量 D. 用大肠杆菌为指示菌监测青霉素产量
5. 牧草紫花苜蓿富含蛋白,但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含的单宁可结合蛋白,避免鼓胀病。科学家以二者为材料培育了抗鼓胀病的牧草新品种,如图所示。下列叙述错误的是( )
注:IOA抑制细胞呼吸第一阶段,R-6G抑制线粒体功能,两者均为不可逆抑制
A. 为获得原生质体,需要在含有体细胞的清水中加入适量的纤维素酶和果胶酶
B. PEG诱导原生质体融合后,未融合或同种融合的细胞无法继续生长和增殖
C. 愈伤组织在固体培养基和黑暗条件下培养,可发生基因的选择性表达
D. 该过程克服了远缘杂交不亲和的障碍,实现了基因组的重组,但不属于有性生殖
6. 为保护濒危哺乳动物甲,科研工作者将甲的近亲物种乙(种群数量多)进行了如图所示的研究,下列叙述正确的是( )
A. 克隆动物的核基因组来源于甲、乙
B. 体外受精需用获能的精子与MI期的卵母细胞受精
C. 囊胚①的内细胞团可发育为胎盘、个体
D. 滋养层可影响内细胞团的发育
7. 牛的体细胞有两套染色体组,基因组编辑困难且耗时长,严重制约育种效率。我国科研人员利用牛精子和去核卵母细胞建立了孤雄单倍体干细胞系,其后将干细胞快速“压缩”成类似精子的结构,导入正常卵母细胞后形成重构胚,最终培育出二倍体健康牛。下列叙述错误的是( )
A. 单倍体干细胞有分化成多种细胞的潜能
B. 单倍体干细胞更易进行基因组编辑
C. 该育种策略涉及两次显微操作去核
D. 该育种策略可缩短牛的育种周期
8. 我国自主研发的全球首款“异体通用型”药品,含人异体诱导多能干细胞(iPS)再生的脊髓神经祖细胞注射液,可改善脊髓损伤患者的运动功能。该药研发过程不涉及( )
A. 胚胎干细胞的伦理争议
B. 细胞的原代和传代培养
C. 给药后免疫排斥的监测
D. 调控基因的选择性表达
9. 关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”(实验I)和“DNA的粗提取与鉴定”(实验Ⅱ)的实验操作,下列相关叙述正确的是( )
A. 实验I中,PCR实验所需的移液器、枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理
B. 实验I中,将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳,加样前应先接通电源
C. 实验Ⅱ中,取洋葱研磨液的上清液,加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNA
D. 实验Ⅱ中,将白色丝状物直接加入到二苯胺试剂中并进行沸水浴,用于鉴定DNA
10. 在DNA高通量测序中,通常要在目标DNA片段上添加一段人工合成的特定核苷酸序列,用于为测序引物提供结合位点。该人工合成序列一般连接在目的DNA片段的( )
A. 两端的5′ B. 两端的3′
C. 一端的5′和3′ D. 两端的5′和3′
11. 发根农杆菌能够快速将自身含有的Ri质粒上T-DNA片段(含生长素合成基因)转移至植物细胞中,诱导植物产生毛状根。利用发根农杆菌介导法侵染植物下胚轴,可高效导入目的基因(见图)。下列说法错误的是( )
A. 细胞内生长素浓度改变有利于下胚轴细胞形成毛状根
B. 侵染处理时应设置只含发根农杆菌的侵染液作为对照
C. 侵染处理后转移至含抗生素的培养基杀死残留农杆菌
D. 利用毛状根诱导植株再生获得稳定遗传的转基因植株
12. 为制备抗甲肝抗原的人源单克隆抗体,从病毒携带者的淋巴细胞获取抗体基因,通过基因工程使抗体展示在噬菌体表面,从中筛选携带目标抗体的噬菌体克隆。此过程中不需要的步骤是( )
A. 设计引物,通过PCR获取抗体基因
B. 将分离的B细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选
C. 构建抗体基因—噬菌体表面蛋白基因融合基因
D. 通过抗原—抗体杂交对噬菌体抗体库进行筛选
13. 科技社同学为证明细菌耐药性突变是产生在接触抗生素之前而非抗生素诱导产生的,设计如图的实验技术路线并得到下表结果。下列叙述正确的是( )
大试管结果(I)
小试管结果(II)
抑菌圈直径方差
c
d
注:方差可反映数据的波动程度。方差越大,数据波动越大。
A. 本实验可以采用平板划线法将细菌接种到培养基上
B. a中细菌较早产生耐药性变异造成抑菌圈的直径a>b
C. 耐药性突变同步发生造成I中的抑菌圈直径几乎相同
D. c<d可说明细菌耐药性突变是在接触抗生素前产生的
14. 下图为PML蛋白单克隆抗体的制备过程。下列叙述正确的是( )
A. 应使用总蛋白进行多次免疫且每次免疫间隔适宜时间
B. W细胞是先提取B淋巴细胞再用PML蛋白免疫而获得
C. 步骤2的目的是去除不能产生特异性抗体的细胞
D. 应选择孔2中的细胞进行后续处理以制备单克隆抗体
15. 双脱氧核苷酸(ddNTP)的分子结构与脱氧核苷酸(dNTP)高度相似(如图所示)。ddNTP在DNA复制过程中子链延伸时会随机地插入,进而导致子链合成终止。现有ddATP和4种dNTP为原料,以一定量的“5′-ATAGGCCTAGA-3′”为模板链进行一轮DNA复制。有关说法错误的是( )
A. ddNTP和dNTP都可脱去两分子磷酸为反应体系提供能量和原料
B. ddNTP的3′-C位置上缺少-OH,因此复制中不能与下一个核苷酸连接
C. 该过程需要具有DNA聚合酶,其沿着模板移动的方向为5′→3′
D. 在该反应体系中,该轮复制生成的产物有3种,最短的是5′-TCTA-3′
16. 研究表明,COX-2基因与肿瘤细胞的迁移有关,科研人员通过构建COX-2基因表达载体(如图),用于进一步研究COX-2基因表达产物对肿瘤细胞迁移的作用机制。图中1链为转录的模板链,BamHⅠ、SacⅠ为限制酶识别序列,LacZ基因表达产物可使显色剂X-gal变蓝。下列说法正确的是( )
A. 通过PCR扩增COX-2基因片段,需要加入引物A和引物D
B. 为构建COX-2表达载体,需在与1链结合的引物的5'端添加BamHⅠ识别序列
C. 在含氨苄青霉素的培养基中能生长的是含重组质粒的菌落
D. 在含X-gal培养基中长出的蓝色菌落含重组质粒
二、非选择题:本题共5小题,共60分。
17. 基因递送是植物遗传改良的重要技术之一,我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding,简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。
回答下列问题。
(1)图1中,从外植体转变成愈伤组织的过程属于_____;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和_____,该过程还需要光照,其作用是_____。
(2)图1中的愈伤组织,若不经过共培养环节,直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的_____。图1中,含有外源基因的转化植株A若用于生产种子,其包装需标注_____。
(3)图1与图2中,农杆菌侵染植物细胞时,可将外源基因递送到植物细胞中的原因是_____。
(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因),利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根,成功获得转化植株B.据此分析,从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_____,图2中,鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是_____,依据是_____。
(5)与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点是_____(答出2点即可)。
18. 赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸,而人类主要食物中的赖氨酸含量很低,利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。回答下列问题:
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时,能抑制合成过程中两种关键酶的活性,导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平,这种调节方式属于_______。根据这种调节方式,在培养基中添加______,用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞,可得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体,通过培养获得再生植株。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展,2011年我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为:
①构建乳腺专一表达载体。随着测序技术的发展,为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因),可通过检索基因数据库获取其编码序列,用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有_______等调控元件的相应载体连接,构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内,与BEF膜发生_______,表达载体最终进入细胞核,发生转化。
③核移植。将转基因的BEF作为核供体细胞,从牛卵巢获取卵母细胞,经体外培养及去核后作为_______。将两种细胞进行电融合,电融合的作用除了促进细胞融合,同时起到了______重组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至______,植入代孕母牛子宫角,直至小牛出生。
⑤检测。DNA水平检测:利用PCR技术,以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照,以______为阳性对照,检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA水平检测:从非转基因牛乳汁中的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞,提取总RNA,对总RNA进行_______处理,以去除DNA污染,再经逆转录形成cDNA,并以此为______,利用特定引物扩增目的基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达,而不在牛耳组织细胞内表达,原因是______。
19. 用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到phESC(孤雌单倍体干细胞),然后通过基因编辑技术使phESC中的3个基因沉默,phESC的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态,如下图1所示。用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC(孤雄单倍体干细胞) ,然后对ahESC中的8个基因进行编辑,ahESC的细胞核便具有卵细胞核的特点,如下图2所示。根据以上资料回答下列问题:
(1)体内受精过程中,防止多精入卵的两道屏障是:________、_________;精子入卵后被激活的卵子完成____________,排出__________后,形成___________。
(2)用___________对雌性小鼠进行处理可得到大量卵母细胞,将这些卵母细胞转化为phESC的过程相当于植物组织培养中的_________过程。
(3)ahESC与精子和去核卵细胞融合后,得到的融合细胞的性染色体组成可能是________。
(4)据图1和图2分析可知,只依赖雌性小鼠就可以得到孤雌小鼠,而只依赖雄性小鼠是不能得到孤雄小鼠的,理由是____________________。
20. 农杆菌能侵染真菌,介导真菌细胞的转基因。3-磷酸甘油脱氢酶是假丝酵母中甘油合成代谢途径的关键酶,将3-磷酸甘油脱氢酶基因(Gpd)构建到表达载体上,如图1所示。通过农杆菌介导法,转化假丝酵母野生型菌株,获得转Gpd的重组菌株。野生型菌株与某重组菌株分别进行发酵实验,生产甘油的结果如图2所示。
注:ZeoR是腐草霉素抗性基因,KanR是卡那霉素抗性基因
回答下列问题:
(1)表达载体导入农杆菌细胞:用溶液处理农杆菌,制备________,再用电击法将表达载体导入农杆菌细胞,经筛选获得阳性克隆。为验证阳性克隆是否为转化成功的农杆菌,从繁殖后的菌株细胞中提取质粒,经________限制酶酶切后电泳,若出现4条DNA条带,则表明转化成功。
(2)假丝酵母重组菌株的获得:在________中的酒精灯火焰旁,取野生型假丝酵母菌种,采用________方法接种在固体培养基上培养,适时挑选________再接种到液体培养基进行培养。取适量的假丝酵母与农杆菌进行共培养一段时间后,杀灭农杆菌,然后在含有________的选择培养基中筛选,最终获得重组菌株。
(3)重组菌株生产甘油能力的分析:根据图2可知,与野生型菌株相比,该重组菌株用于发酵生产甘油的2个优点是________。若某生长正常的重组菌株发酵液中甘油的含量显著低于野生型菌株,从引起变异的因素分析,可能的原因有:在培养过程中重组菌株发生了突变,或________,导致甘油合成代谢受阻。
21. 大豆是重要的粮油作物,提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现,基因S在大豆品种DN(种子较大)中的表达量高于品种TL(种子较小),然后克隆了该基因(两品种中基因S序列无差异)及其上游的启动子序列,并开展相关研究。
(1)基因S启动子的基本组成单位是____________。
(2)通过基因工程方法,将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据题19图所示信息(不考虑未标明序列)判断构建重组表达载体时,为保证目标序列的完整性,不宜使用的限制酶是____________;此外,不宜同时选用酶SpeⅠ和XbaⅠ。原因是____________。
(3)为验证“启动子D+基因S”是否连接在表达载体上,可用限制酶对重组表达载体酶切后进行电泳。电泳时,对照样品除指示分子大小的标准参照物外,还应有______________。经验证的重组表达载体需转入农杆菌,检测转入是否成功的技术是______________。
(4)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ-1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ,所得再生植株YZ-2的种子也变大,但小于YZ-1。综合分析,大豆品种DN较TL种子大的原因是_______________。
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