精品解析：四川省雅安市天立学校2025-2026学年高二下学期6月月考生物试题

高2024级2025-2026学年春期第三次月考 生物 满分100分，考试时间75分钟 注意事项： 1.答题前，考生务必将自己的学校、班级、姓名用0.5毫米黑色墨水签字笔填写清楚。 2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再选涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔书写在答题卡的对应框内，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 3.考试结束后将答题卡收回。 第Ⅰ卷 一、选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分） 1. 肺炎支原体和流感病毒都是能引起人的呼吸道感染的病原体，都能在宿主细胞内寄生增殖，肺炎支原体中的DNA为环状并均匀的散布在细胞内。红霉素（一种抗生素）能够用于治疗支原体肺炎。下列说法正确的是（　　） A. 流感病毒和肺炎支原体都没有核膜和核仁等结构 B. 流感病毒和肺炎支原体中都含有DNA和RNA C. 流感病毒和肺炎支原体都是利用宿主细胞的核糖体合成自身的蛋白质 D. 破坏支原体的细胞壁，是红霉素能够用于治疗支原体肺炎的原因 2. 下列关于细胞中元素和化合物的叙述正确的是（　　） A. 非常肥胖的人的细胞中含量最多的是脂肪，性激素、维生素D都属于脂质 B. 静脉注射时，要用0.9%的NaCl溶液溶解药物，目的是为机体补充钠盐 C. 鸡蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素 D. 血Ca2+低会引起肌肉抽搐，血Na+缺乏会引发肌肉酸痛、无力 3. 人工智能能够基于氨基酸序列预测蛋白质结构。由于氨基酸之间能够形成氢键等，使得肽链能够盘曲、折叠形成一定的空间结构。下列说法错误的是（　　） A. 高温会改变肽链盘曲、折叠的方式，进而改变蛋白质的空间结构 B. 氨基酸序列的改变可能会影响蛋白质的空间结构 C. 每种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构 D. 胰岛素能够识别并结合靶细胞上的受体与其空间结构无关 4. 下列关于细胞中核酸的叙述，错误的是（　　） A. 细胞内，脱氧核糖核酸和核糖核酸携带遗传信息 B. 核酸与生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成密切相关 C. 在真核细胞中，DNA分布在细胞核内、RNA分布在细胞质中 D. 细胞中核酸彻底水解产物有8种 5. 科学家将小鼠的骨髓瘤细胞与免疫小鼠的淋巴细胞融合制备了一种杂交瘤细胞，该杂交瘤细胞能分泌抗体（一种免疫球蛋白）。电镜观察发现，与亲本细胞相比，杂交瘤细胞的粗面内质网膜面积扩张明显、高尔基体的分泌小泡增多、线粒体增大且数量增加。下列叙述错误的是（　　） A. 粗面内质网膜面积的扩张可能与大量抗体的加工和暂存有关 B. 高尔基体的分泌小泡增多体现了其对抗体合成、分类和包装的作用 C. 线粒体的变化可为杂交瘤细胞产生抗体提供更多能量 D. 可利用差速离心法分离杂交瘤细胞中的各种细胞器 6. 肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin-1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下列有关叙述正确的是（ ） A. 核孔无选择透过性，肌动蛋白可自由进出细胞核 B. Cofilin-1的合成场所在溶酶体 C. 细胞骨架与运动、分裂、分化等生命活动密切相关 D. Cofilin-1缺失不会影响细胞核控制细胞遗传的能力 7. 动物肠道中含多种纤维素降解菌，研究人员发明了一种全新的分离纤维素降解菌的方法，部分流程如下图。下列相关叙述正确的是（　　） A. 磁性纳米颗粒、培养基和培养器皿等需使用不同方法进行消毒 B. 食草动物肠道提取物可通过摇床培养增加溶解氧扩增目的菌种 C. 过程⑤中被磁铁间接吸附的微生物即为纤维素降解菌 D. 可通过刚果红培养基进一步筛选高效降解纤维素的菌株 8. 产黄青霉菌生产青霉素的发酵流程如下图所示，其中“补料”是指补充培养基，其成分有花生饼粉、玉米浆、葡萄糖、磷酸二氢钠等。下列关于该发酵过程的叙述，错误的是（ ） A. 对产黄青霉菌分离纯化时采用的接种方法是稀释涂布平板法 B. “种母培养”时采用液体培养基有利于增加产黄青霉菌的数量 C. 产黄青霉菌为异养厌氧型真菌，添加的磷酸二氢钠具有多种作用 D. 向主发酵罐添加pH调节液是因为环境条件会影响青霉素的形成 9. 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中酶处理的时间有差异，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PEG或电刺激诱导原生质体融合 C. 融合后的原生质体，经脱分化形成具有特定形态和功能的愈伤组织 D. ⑤过程一般是先诱导生芽，后诱导生根 10. 某科研团队为了研发一种新型抗病毒药物，需要利用动物细胞培养技术建立体外细胞模型，下列叙述正确的是（　　） A. 动物细胞培养时，需要置于含有5%CO2和95%O2的培养箱中 B. 为防止动物细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量维生素等 C. 动物细胞培养的温度一般维持在36.5℃左右 D. 动物细胞培养过程中需要考虑渗透压这一环境参数，植物细胞培养可以不考虑 11. 干细胞是一类具有自我更新能力，并能分化产生多种类型细胞的“种子细胞”，下列叙述正确的是（　　） A. 干细胞存在于早期胚胎、骨髓等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等 B. 将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后分化为“胰岛样”细胞，体现干细胞的全能性 C. 将成纤维细胞诱导形成iPS细胞（诱导多能干细胞）的过程属于细胞分化 D. 胚胎干细胞分化后，细胞内基因数量会大幅减少 12. 动物体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域有着广泛的应用前景。下列叙述错误的是（　　） A. 若卵母细胞去核不完全，可能会导致重构胚细胞中染色体数目改变 B. 胚胎移植前，需要对核移植获得的重构胚进行遗传筛查和性别鉴定 C. 胚胎移植前，需要对受体进行处理，使其生理状态适合胚胎发育 D. 克隆动物的核遗传物质与供体相同，但性状与供体不完全相同 13. 女性甲患有严重的线粒体遗传病，现用线粒体置换技术从其卵母细胞中取得“细胞核”，植入女性乙的去核卵母细胞中，经体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，最后生育出健康婴儿。下列说法错误的是（　　） A. 对女性乙的卵母细胞“去核”可采用紫外线短时间照射的方法 B. 可用肝素、Ca2+载体等处理使体外培养的精子获得受精的能力 C. 卵裂期胚胎总体积不增加，发育到囊胚阶段胚胎会孵化 D. 线粒体置换技术能去除来自女性甲卵母细胞的全部致病基因 14. 南通某生物兴趣小组的同学用猪肝进行DNA的粗提取与鉴定实验，主要实验流程如下图。相关叙述正确的是（ ） A. 过程①向猪肝组织块中加入研磨液进行充分研磨 B. 过程②过滤后弃去滤液，取纱布上的丝状物 C. 过程⑤加入酒精后，也可将溶液倒入离心管离心后取上清液 D. 过程⑥中A、B试管均会出现蓝色，但B试管中蓝色更深 15. RT-PCR是将RNA逆转录（RT）成cDNA（与mRNA互补的DNA单链）和聚合酶链式反应（PCR）相结合的技术，具体过程如图所示，下列叙述正确的是（　　） A. 过程Ⅰ获得cDNA的过程与DNA复制过程中碱基配对方式相同 B. 图中A、B两种引物在72°C时通过碱基互补配对结合到模板链 C. 图中子链的合成均是以四种核糖核苷酸为原料从引物的一端开始的 D. 过程Ⅱ中，若进行6轮循环，则共需要加入引物的数量为63个 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 二、填空题：本大题共4小题，将答案书写在答题卡对应题号的横线上。 16. 下图表示人体细胞生物膜系统的部分组成在结构和功能上的联系，COPI、COPII是被膜小泡，可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图回答以下问题： （1）由图可知，溶酶体起源于乙__________（填细胞器），其内富含水解酶，不仅能吞噬并杀死侵入细胞的细菌或病毒，还能__________，以维持细胞功能的稳定。 （2）将H标记的亮氨酸注射到细胞中以研究分泌蛋白合成与运输的途径。研究发现，带有放射性标记的物质依次出现在__________→甲→__________→乙→囊泡→细胞膜，最后释放到细胞外。定位于甲中的驻留蛋白无需高尔基体参与加工，若这类蛋白被错误发送到乙中，则会通过__________（填“COPI”或“COPII”）小泡再“回收”回来。 （3）从分子水平上解释细胞内生物膜系统融合机制的SNARE假说，如图所示： ①由图可知，囊泡膜上的Rab—GTP可与靶膜上的__________结合，从而将囊泡锚定在靶膜上，进而协助囊泡膜上的__________与相应靶膜上的t—SNARE特异性结合，形成稳定的蛋白复合物，随后完成膜融合，最后完成“货物”的定向运输。 ②在胰岛素合成、加工的过程中，由内质网分离出的囊泡不能直接释放到细胞外，结合SNARE假说，原因是__________。 17. 细菌纤维素（BC）是由驹形杆菌等微生物合成的D-葡萄糖基聚合物组装成的纤维素网。BC漂浮在空气-水界面，像生物膜一样包裹和保护生长的细胞。在生物医药、食品工业等领域展现出广泛应用前景。研究人员利用HS培养基从米醋中成功分离获得高产菌株欧洲驹形杆菌-FET1。为降低BC生产成本，研究人员尝试将稻米糠转化为高效BC发酵培养基。回答下列问题： （1）从物理性质分析，分离FET1的HS培养基与BC发酵培养基的区别是____。 （2）图1为BC发酵动力学曲线，据图分析，稻米糠直接用于BC发酵无法成功的原因是____。 （3）科研团队现已探知稻米糠在不同条件下发酵的BC产量如图2、3所示。欲进一步提高BC的产量，现探究乙酸和酶联合使用是否存在最优组合，请写出实验设计思路____。 （4）工业化利用稻米糠进行BC发酵的中心环节是________，BC发酵是高耗氧过程，为保证在发酵过程中微生物的供氧量，可采取的措施是____（至少答出2点）。 18. 狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉，其生产的黄酮类化合物可入药。狼爪瓦松野生资源有限，难以满足市场化需求。因此，目前一般通过植物细胞工程手段进行培养，具体过程如图所示，其中的数字序号代表处理或生理过程，请回答下列问题： （1）狼爪瓦松植株乙、丙、丁的获得都利用了________技术，该技术的原理是________，启动②③的关键激素是________，①选择幼嫩的叶用于接种的原因是________，但也不能太嫩，因为太嫩的组织细胞在________处理时化学药品渗透较快，后续用无菌水多次冲洗也不易清除，导致细胞失活甚至破裂。 （2）经过⑥过程获得的细胞需要转移到________培养基中进行扩大培养以获得________代谢物（黄酮类化合物），该过程利用了________原理，选用愈伤组织获得大量黄酮类化合物的原因是________。若此时用射线或化学物质进行诱变，________（填“不一定”或“一定”）会得到青蒿素高产突变体。该过程与植物组织培养相比的优点有________。 A.细胞与培养基的结合更加充分 B.受培养基中成分差异的影响较小 C.对营养物质的吸收更容易 （3）⑤原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇，请从细胞吸水与失水的角度分析原因:________。 19. 科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。回答下列问题： （1）获得A需将人凝血因子IX基因与_______启动子等调控元件重组在一起，该过程需_____酶，通过_______法将A导入绵羊胎儿成纤维细胞。 （2）受体细胞应选用_______期的卵母细胞，核移植之前，必须先去掉卵母细胞的核，“核”是指_______，去核的目的是______。 （3）进行胚胎移植前，需对代孕母羊进行__________处理，目的是__________。对移入子宫的重组胚胎__________（选填“会”或“不会”）发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。 20. 科学家通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功治疗罕见的尿素代谢疾病—氨基甲酰磷酸合成酶1缺陷症，实现了为单个病患量身定制基因编辑治疗。利用CRISPR/Cas9复合体进行基因编辑时，复合体首先会定位非模板链目标序列上的PAM序列，如5′-NGG-3′位点（N表示任意一种碱基），然后利用向导RNA（sgRNA），与该位点5′端相连的序列互补配对，若能够互补，Cas9会切割互补序列某位点，可实现基因定向改造，如图所示。回答下列问题： （1）科学家通过CRISPR/Cas9基因编辑技术实现精准治疗的关键在于设计一条精准识别异常基因的sgRNA，其原理是_______。Cas9催化DNA分子双链上的____化学键断裂。 （2）该系统在寻找靶位点时，可能在非目标位置发生切割，原因是______，因此在设计sgRNA时，sgRNA的长度尽可能______（选填“长”或“短”）。 （3）设计sgRNA需要患者突变的氨基甲酰磷酸合成酶1（CPS1）基因序列，科学家根据正常人体细胞中CPS1基因序列作为参考设计引物，以______为模板进行PCR扩增，得到突变CPS1基因，再以CPS1基因设计分子探针，靶向基因组分析发现，突变CPS1基因模板链第1003位碱基由C变为T，第2140位碱基由G变为T，请从下图分析患者发病的原因______。 （4）十年来，华人科学家张峰及其团队发现的CRISPR/Cas9广泛应用于生物学的各个领域，今年2月，张峰团队又发现了基因编辑新系统——TIGR-Tas系统，其编辑原理为tigRNA引导Tas蛋白到特定切割位点，Tas蛋白在间隔区第5位碱基互补的3′端切割双链DNA。如图所示： 对比CRISPR/Cas9系统，据图分析TIGR-Tas系统的优点_________。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高2024级2025-2026学年春期第三次月考 生物 满分100分，考试时间75分钟 注意事项： 1.答题前，考生务必将自己的学校、班级、姓名用0.5毫米黑色墨水签字笔填写清楚。 2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再选涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色墨水签字笔书写在答题卡的对应框内，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。 3.考试结束后将答题卡收回。 第Ⅰ卷 一、选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分） 1. 肺炎支原体和流感病毒都是能引起人的呼吸道感染的病原体，都能在宿主细胞内寄生增殖，肺炎支原体中的DNA为环状并均匀的散布在细胞内。红霉素（一种抗生素）能够用于治疗支原体肺炎。下列说法正确的是（　　） A. 流感病毒和肺炎支原体都没有核膜和核仁等结构 B. 流感病毒和肺炎支原体中都含有DNA和RNA C. 流感病毒和肺炎支原体都是利用宿主细胞的核糖体合成自身的蛋白质 D. 破坏支原体的细胞壁，是红霉素能够用于治疗支原体肺炎的原因 【答案】A 【解析】 【详解】A、流感病毒无细胞结构，不存在核膜、核仁等细胞结构；肺炎支原体属于原核生物，原核生物没有成形的细胞核，不具有核膜和核仁，A正确； B、流感病毒属于RNA病毒，仅含有RNA和蛋白质，不含DNA；肺炎支原体作为原核生物，同时含有DNA和RNA，B错误； C、肺炎支原体是有细胞结构的原核生物，自身含有核糖体，可利用自身核糖体合成蛋白质；仅无细胞结构的流感病毒需要利用宿主细胞的核糖体合成自身蛋白质，C错误； D、支原体不具有细胞壁的原核生物，红霉素的作用机制是抑制支原体的核糖体功能，阻止其合成蛋白质，并非破坏细胞壁，D错误。 2. 下列关于细胞中元素和化合物的叙述正确的是（　　） A. 非常肥胖的人的细胞中含量最多的是脂肪，性激素、维生素D都属于脂质 B. 静脉注射时，要用0.9%的NaCl溶液溶解药物，目的是为机体补充钠盐 C. 鸡蛋的卵清蛋白中N元素的质量分数高于C元素 D. 血Ca2+低会引起肌肉抽搐，血Na+缺乏会引发肌肉酸痛、无力 【答案】D 【解析】 【详解】A、活细胞中含量最多的化合物是水，即使是肥胖者的细胞中含量最多的物质也是水，A错误； B、0.9%的NaCl溶液是和人体细胞外液渗透压相等的等渗溶液，用其溶解药物的目的是维持细胞正常形态和渗透压，而非补充钠盐，B错误； C、蛋白质的基本单位是氨基酸，每个氨基酸至少含有1个N原子，但C原子数至少为2，因此蛋白质中C元素的质量分数远高于N元素，C错误； D、无机盐可维持细胞和生物体的正常生命活动，血Ca2+浓度过低会引起肌肉抽搐，血Na+缺乏会导致神经肌肉兴奋性降低，引发肌肉酸痛、无力，D正确。 3. 人工智能能够基于氨基酸序列预测蛋白质结构。由于氨基酸之间能够形成氢键等，使得肽链能够盘曲、折叠形成一定的空间结构。下列说法错误的是（　　） A. 高温会改变肽链盘曲、折叠的方式，进而改变蛋白质的空间结构 B. 氨基酸序列的改变可能会影响蛋白质的空间结构 C. 每种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构 D. 胰岛素能够识别并结合靶细胞上的受体与其空间结构无关 【答案】D 【解析】 【分析】1、蛋白质是生命活动的主要承担者，蛋白质的结构多样，在细胞中承担的功能也多样：①有的蛋白质是细胞结构的重要组成成分，如肌肉蛋白；②有的蛋白质具有催化功能，如大多数酶的本质是蛋白质；③有的蛋白质具有运输功能，如载体蛋白和血红蛋白；④有的蛋白质具有信息传递，能够调节机体的生命活动，如胰岛素；⑤有的蛋白质具有免疫功能，如抗体； 2、蛋白质结构多样性的直接原因：构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构千差万别。 【详解】A、高温会破坏氢键，改变肽链盘曲、折叠的方式，进而改变蛋白质的空间结构，A正确； B、比如，有些氨基酸含有巯基“—S—H基团”，氨基酸序列的改变可能改变二硫键，进而使得蛋白质空间结构发生改变，B正确； C、根据“结构与功能相适应”的生命观念，可以推断每种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，C正确； D、胰岛素分子的空间结构保证了它能够识别并结合靶细胞上的受体，D错误。 故选D。 4. 下列关于细胞中核酸的叙述，错误的是（　　） A. 细胞内，脱氧核糖核酸和核糖核酸携带遗传信息 B. 核酸与生物的遗传、变异和蛋白质的生物合成密切相关 C. 在真核细胞中，DNA分布在细胞核内、RNA分布在细胞质中 D. 细胞中核酸彻底水解产物有8种 【答案】C 【解析】 【分析】核酸包括两类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA），在真核细胞中，DNA主要分布在细胞核，RNA主要分布在细胞质。 【详解】A、脱氧核糖核酸（DNA）是遗传信息的载体，核糖核酸（RNA）如mRNA可传递遗传信息，因此两者均携带遗传信息，A正确； B、核酸（DNA和RNA）通过储存、传递遗传信息控制生物的遗传和变异，并通过指导蛋白质合成实现功能表达，B正确； C、真核细胞中，DNA主要分布在细胞核，线粒体和叶绿体中也含少量DNA；RNA主要在细胞质中，但细胞核内也存在RNA（如转录产物），C错误； D、核酸（DNA和RNA）彻底水解产物包括脱氧核糖、核糖、磷酸、5种碱基（A、T、C、G、U），共8种，D正确。 故选C。 5. 科学家将小鼠的骨髓瘤细胞与免疫小鼠的淋巴细胞融合制备了一种杂交瘤细胞，该杂交瘤细胞能分泌抗体（一种免疫球蛋白）。电镜观察发现，与亲本细胞相比，杂交瘤细胞的粗面内质网膜面积扩张明显、高尔基体的分泌小泡增多、线粒体增大且数量增加。下列叙述错误的是（　　） A. 粗面内质网膜面积的扩张可能与大量抗体的加工和暂存有关 B. 高尔基体的分泌小泡增多体现了其对抗体合成、分类和包装的作用 C. 线粒体的变化可为杂交瘤细胞产生抗体提供更多能量 D. 可利用差速离心法分离杂交瘤细胞中的各种细胞器 【答案】B 【解析】 【详解】A、粗面内质网是蛋白质合成和初步加工的场所，抗体作为分泌蛋白需在此加工。膜面积扩张说明其加工和暂存抗体能力增强，A正确； B、抗体的化学本质是蛋白质，高尔基体对抗体进行修饰、分类和包装，形成分泌小泡进行运输，但不直接参与抗体的合成，B错误； C、线粒体是细胞的“动力工厂”，其数量增多、体积增大可提供更多能量支持抗体合成等耗能过程，C正确； D、差速离心法利用不同离心速度分离细胞器，是研究细胞器功能的常用方法，D正确。 故选B。 6. 肌动蛋白是细胞骨架的主要成分之一。研究表明，Cofilin-1是一种能与肌动蛋白相结合的蛋白质，介导肌动蛋白进入细胞核。Cofilin-1缺失可导致肌动蛋白结构和功能异常，引起细胞核变形，核膜破裂，染色质功能异常。下列有关叙述正确的是（ ） A. 核孔无选择透过性，肌动蛋白可自由进出细胞核 B. Cofilin-1的合成场所在溶酶体 C. 细胞骨架与运动、分裂、分化等生命活动密切相关 D. Cofilin-1缺失不会影响细胞核控制细胞遗传的能力 【答案】C 【解析】 【详解】A、核孔复合体具有选择透过性，允许特定物质（如蛋白质、RNA）通过，但需依赖核转运蛋白的介导。题干中“Cofilin-1介导肌动蛋白进入细胞核”说明该过程并非自由进出，A错误； B、蛋白质的合成场所是核糖体，溶酶体是水解酶储存和降解物质的场所。Cofilin-1作为蛋白质，其合成与溶酶体无关，B错误； C、细胞骨架（由微管、微丝等构成）参与细胞运动（如伪足）、分裂（纺锤体）、分化（细胞形态改变）等生命活动，题干明确肌动蛋白是细胞骨架成分，C正确； D、Cofilin-1缺失导致“染色质功能异常”，染色质是遗传物质的载体，其异常将直接影响细胞核控制遗传信息传递和表达的能力，D错误。 故选C。 7. 动物肠道中含多种纤维素降解菌，研究人员发明了一种全新的分离纤维素降解菌的方法，部分流程如下图。下列相关叙述正确的是（　　） A. 磁性纳米颗粒、培养基和培养器皿等需使用不同方法进行消毒 B. 食草动物肠道提取物可通过摇床培养增加溶解氧扩增目的菌种 C. 过程⑤中被磁铁间接吸附的微生物即为纤维素降解菌 D. 可通过刚果红培养基进一步筛选高效降解纤维素的菌株 【答案】D 【解析】 【详解】A、实验所用磁性纳米颗粒、培养基和培养器皿应进行严格灭菌，而不是消毒，A错误； B、动物肠道中的纤维素降解菌多数为厌氧型细菌，增加溶解氧会抑制这些微生物的增殖，B错误； C、根据图示，纤维素化的磁性纳米颗粒被细菌吸附，而纤维素分解菌需要纤维素作为碳源，因此，纤维素分解菌会吸附纤维素化磁性纳米颗粒，在步骤⑤中不被吸附的黑色菌体能降解纤维素，故不被吸附的是纤维素降解菌，C错误； D、根据刚果红培养基中菌落周围透明圈直径与菌落直径比值可进一步筛选高效纤维素降解菌，D正确。 故选D。 8. 产黄青霉菌生产青霉素的发酵流程如下图所示，其中“补料”是指补充培养基，其成分有花生饼粉、玉米浆、葡萄糖、磷酸二氢钠等。下列关于该发酵过程的叙述，错误的是（ ） A. 对产黄青霉菌分离纯化时采用的接种方法是稀释涂布平板法 B. “种母培养”时采用液体培养基有利于增加产黄青霉菌的数量 C. 产黄青霉菌为异养厌氧型真菌，添加的磷酸二氢钠具有多种作用 D. 向主发酵罐添加pH调节液是因为环境条件会影响青霉素的形成 【答案】C 【解析】 【分析】稀释涂布平板法统计菌落数目：①原理：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菌。 【详解】A、由图中平板上菌落的分布可推知,分离纯化菌种时采用的接种方法是稀释涂布平板法，A正确； B、由于发酵过程中需要的菌种数量大,因此将分离后的菌种先进行“种母培养”,采用液体培养基有利于增加产黄青霉菌的数量，B正确； C、培养基中含有花生饼粉、玉米浆、葡萄糖等有机碳源,且发酵过程中需要通入无菌空气,可推知产黄青霉菌的代谢类型为异养需氧型,磷酸二氢钠是培养基中的无机盐之一,除此之外还可以作为缓冲剂调节培养基的pH，C错误； D、环境条件会影响微生物的生长、繁殖和发酵产物(即青霉素)的形成,因此要严格控制，D正确。 故选C。 9. 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中酶处理的时间有差异，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PEG或电刺激诱导原生质体融合 C. 融合后的原生质体，经脱分化形成具有特定形态和功能的愈伤组织 D. ⑤过程一般是先诱导生芽，后诱导生根 【答案】C 【解析】 【详解】A、过程①是用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体，不同植物的细胞壁结构存在差异，因此酶解所需时间不同，A正确； B、过程②为原生质体融合，常用的诱导方法包括物理法（如电刺激）和化学法（如PEG诱导），B正确； C、愈伤组织是未分化的、无特定形态和功能的薄壁细胞，杂种细胞经脱分化形成的愈伤组织不具有特定形态和功能，C错误； D、⑤是再分化过程，植物组织培养中一般先调整激素比例诱导生芽，再调整激素比例诱导生根，D正确。 10. 某科研团队为了研发一种新型抗病毒药物，需要利用动物细胞培养技术建立体外细胞模型，下列叙述正确的是（　　） A. 动物细胞培养时，需要置于含有5%CO2和95%O2的培养箱中 B. 为防止动物细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量维生素等 C. 动物细胞培养的温度一般维持在36.5℃左右 D. 动物细胞培养过程中需要考虑渗透压这一环境参数，植物细胞培养可以不考虑 【答案】C 【解析】 【详解】A、动物细胞培养的气体环境为95%空气（保障细胞有氧呼吸的O2供应）和5%CO2（维持培养液pH稳定），并非95%O2，A错误； B、为防止动物细胞培养过程中细菌污染，需向培养液中添加适量抗生素，维生素属于培养液中的营养成分，没有抑菌作用，B错误； C、动物细胞培养的温度需匹配动物正常体温，一般维持在36.5℃左右，C正确； D、渗透压会影响细胞的吸水和失水，进而影响细胞形态和生理活性，动物细胞培养和植物细胞培养都需要考虑渗透压参数，D错误。 11. 干细胞是一类具有自我更新能力，并能分化产生多种类型细胞的“种子细胞”，下列叙述正确的是（　　） A. 干细胞存在于早期胚胎、骨髓等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等 B. 将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后分化为“胰岛样”细胞，体现干细胞的全能性 C. 将成纤维细胞诱导形成iPS细胞（诱导多能干细胞）的过程属于细胞分化 D. 胚胎干细胞分化后，细胞内基因数量会大幅减少 【答案】A 【解析】 【详解】A、干细胞分为胚胎干细胞（来源于早期胚胎）和成体干细胞（存在于骨髓等多种成体组织、器官中），该选项表述符合干细胞的分布和分类，A正确； B、细胞全能性是指已分化的细胞具有发育成完整个体或者分化成其他各种细胞的潜能，骨髓干细胞仅分化为“胰岛样”细胞，未形成完整个体或者分化成其他各种细胞，不能体现细胞的全能性，B错误； C、成纤维细胞是高度分化的细胞，诱导其形成iPS细胞的过程类似于植株组织培养过程中的脱分化，不属于细胞分化，C错误； D、细胞分化的实质是基因的选择性表达，分化过程中细胞内的遗传物质不发生改变，D错误。 12. 动物体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域有着广泛的应用前景。下列叙述错误的是（　　） A. 若卵母细胞去核不完全，可能会导致重构胚细胞中染色体数目改变 B. 胚胎移植前，需要对核移植获得的重构胚进行遗传筛查和性别鉴定 C. 胚胎移植前，需要对受体进行处理，使其生理状态适合胚胎发育 D. 克隆动物的核遗传物质与供体相同，但性状与供体不完全相同 【答案】B 【解析】 【详解】A、在动物体细胞核移植中，细胞核内染色体来自供体细胞，若卵母细胞去核不完全，残留的卵母细胞核（含染色体）会与供体细胞核融合，因此可能导致重构胚细胞中染色体数目改变，A正确； B、在动物体细胞核移植中，重构胚的遗传物质主要来自供体细胞，而供体细胞来源于已知性别的个体，因此重构胚的性别是确定的，即无需对重构胚进行性别鉴定，B错误； C、在胚胎移植前，通常需要对受体进行同期发情处理，使其生殖器官的生理状态与移植胚胎的发育阶段同步，从而为胚胎提供适宜的着床和发育环境，C正确； D、克隆动物的核DNA全部来自供体细胞，因此核遗传物质与供体相同，但细胞质遗传物质来自卵细胞，而生物的性状是由核遗传物质、细胞质遗传物质以及环境因素共同决定的，因此克隆动物的性状与供体不完全相同，D正确。 13. 女性甲患有严重的线粒体遗传病，现用线粒体置换技术从其卵母细胞中取得“细胞核”，植入女性乙的去核卵母细胞中，经体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，最后生育出健康婴儿。下列说法错误的是（　　） A. 对女性乙的卵母细胞“去核”可采用紫外线短时间照射的方法 B. 可用肝素、Ca2+载体等处理使体外培养的精子获得受精的能力 C. 卵裂期胚胎总体积不增加，发育到囊胚阶段胚胎会孵化 D. 线粒体置换技术能去除来自女性甲卵母细胞的全部致病基因 【答案】D 【解析】 【详解】A、卵母细胞去核的常用方法包括显微操作去核法、紫外线短时间照射法、梯度离心法等，A正确； B、体外精子获能可采用化学诱导法，用肝素、Ca2+载体等处理精子可使其获得受精能力，B正确； C、卵裂期细胞通过有丝分裂增殖，细胞数目增多但胚胎总体积不增加甚至略有缩小；发育到囊胚阶段时，透明带破裂，胚胎从其中伸展出来即发生孵化，C正确； D、提取女性甲的细胞核时，细胞核外会不可避免地携带少量甲的细胞质（含部分线粒体），因此无法去除来自女性甲卵母细胞的全部致病线粒体基因，D错误。 14. 南通某生物兴趣小组的同学用猪肝进行DNA的粗提取与鉴定实验，主要实验流程如下图。相关叙述正确的是（ ） A. 过程①向猪肝组织块中加入研磨液进行充分研磨 B. 过程②过滤后弃去滤液，取纱布上的丝状物 C. 过程⑤加入酒精后，也可将溶液倒入离心管离心后取上清液 D. 过程⑥中A、B试管均会出现蓝色，但B试管中蓝色更深 【答案】A 【解析】 【分析】DNA的溶解性：（1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol/L溶解度最低），利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。 【详解】A、过程①向猪肝组织块中加入研磨液进行充分研磨，得到含DNA的混合液，A正确； B、过程②是第一次过滤，应保留滤液，弃去纱布上的物，B错误； C、DNA不溶于酒精溶液，过程⑤加入酒精后，需要静置析出，如果将溶液倒入离心管离心后应取沉淀，C错误； D、将DNA丝状物放入物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中，使其溶解，再加入二苯胺试剂，沸水浴加热出现蓝色，过程⑥中B试管均会出现蓝色，A试管为无色的二苯胺溶液，D错误。 故选A。 15. RT-PCR是将RNA逆转录（RT）成cDNA（与mRNA互补的DNA单链）和聚合酶链式反应（PCR）相结合的技术，具体过程如图所示，下列叙述正确的是（　　） A. 过程Ⅰ获得cDNA的过程与DNA复制过程中碱基配对方式相同 B. 图中A、B两种引物在72°C时通过碱基互补配对结合到模板链 C. 图中子链的合成均是以四种核糖核苷酸为原料从引物的一端开始的 D. 过程Ⅱ中，若进行6轮循环，则共需要加入引物的数量为63个 【答案】D 【解析】 【分析】PCR技术是聚合酶链式反应的简称，利用DNA复制的原理，RT-PCR需要先完成逆转录过程再进行DNA复制，逆转录和DNA复制都遵循碱基互补配对原则。 【详解】A、过程I是逆转录过程，是以mRNA为模板合成cDNA，该过程的碱基配对方式为A-T、U-A、G-C、C-G，而DNA复制过程的碱基配对方式为A-T、T-A、G-C、C-G，二者碱基配对方式不完全相同，A错误； B、引物是通过碱基互补配对结合到模板链上的，该过程是在复性阶段完成的，复性的温度一般为55-60°C，而不是72°C，72°C是延伸阶段的温度，B错误； C、图中子链的合成是以四种脱氧核糖核苷酸为原料，从引物的一端开始进行合成，C错误； D、过程Ⅱ中，若进行6轮循环，最终产生的DNA单链数为26=64（条），新合成的子链数为63条，则进行6轮循环，共需要加入引物的数量为63个，D正确。 故选D。 第Ⅱ卷（非选择题，共60分） 二、填空题：本大题共4小题，将答案书写在答题卡对应题号的横线上。 16. 下图表示人体细胞生物膜系统的部分组成在结构和功能上的联系，COPI、COPII是被膜小泡，可以介导蛋白质在甲与乙之间的运输。据图回答以下问题： （1）由图可知，溶酶体起源于乙__________（填细胞器），其内富含水解酶，不仅能吞噬并杀死侵入细胞的细菌或病毒，还能__________，以维持细胞功能的稳定。 （2）将H标记的亮氨酸注射到细胞中以研究分泌蛋白合成与运输的途径。研究发现，带有放射性标记的物质依次出现在__________→甲→__________→乙→囊泡→细胞膜，最后释放到细胞外。定位于甲中的驻留蛋白无需高尔基体参与加工，若这类蛋白被错误发送到乙中，则会通过__________（填“COPI”或“COPII”）小泡再“回收”回来。 （3）从分子水平上解释细胞内生物膜系统融合机制的SNARE假说，如图所示： ①由图可知，囊泡膜上的Rab—GTP可与靶膜上的__________结合，从而将囊泡锚定在靶膜上，进而协助囊泡膜上的__________与相应靶膜上的t—SNARE特异性结合，形成稳定的蛋白复合物，随后完成膜融合，最后完成“货物”的定向运输。 ②在胰岛素合成、加工的过程中，由内质网分离出的囊泡不能直接释放到细胞外，结合SNARE假说，原因是__________。 【答案】（1） ①. 高尔基体 ②. 分解衰老、损伤的细胞器 （2） ①. 核糖体 ②. COPⅡ ③. COPⅠ （3） ①. Rab效应器 ②. v—SNARE ③. 来自内质网的囊泡上的v—SNARE只能与高尔基体膜上的t—SNARE特异性结合（或来自内质网的囊泡的靶膜是高尔基体膜而非细胞膜）   【解析】 【分析】分泌蛋白形成过程：分泌蛋白最初是在游离的核糖体中由氨基酸形成多肽，然后进入内质网进行加工，形成有一定空间结构的蛋白质，内质网以“出芽”形成囊泡，包裹着要运输的蛋白质到达高尔基体，并实现膜融合，在此时，对蛋白质进一步修饰加工，然后再形成囊泡，移动到细胞膜，再次实现膜融合，并将蛋白质分泌到细胞外。 【小问1详解】 溶酶体起源于图中的高尔基体，溶酶体含多种水解酶，除了具有吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌的功能外，溶酶体还能够分解衰老、损伤的细胞器，以保持细胞的功能稳定。 【小问2详解】 分泌蛋白形成过程：分泌蛋白最初是在游离的核糖体中由氨基酸形成多肽，然后进入内质网进行加工，形成有一定空间结构的蛋白质，内质网以“出芽”形成囊泡，包裹着要运输的蛋白质到达高尔基体，并实现膜融合，在此时，对蛋白质进一步修饰加工，然后再形成囊泡，移动到细胞膜，再次实现膜融合，并将蛋白质分泌到细胞外。故将带有放射性标记的物质依次出现在核糖体→甲（内质网）→COPⅡ→乙（高尔基体）→囊泡→细胞膜，最后释放到细胞外。甲（内质网）中的驻留蛋白无需高尔基体参与加工，若这类蛋白被错误发送到乙中，则会通过COPⅠ小泡再“回收”回来。 【小问3详解】 由图可知，囊泡膜上的Rab—GTP可与靶膜上的Rab效应器结合，从而将囊泡锚定在靶膜上，进而协助囊泡膜上的v—SNARE与相应靶膜上的t—SNARE特异性结合，形成稳定的蛋白复合物，随后完成膜融合，最后完成“货物”的定向运输。来自内质网的囊泡上的v—SNARE只能与高尔基体膜上的t—SNARE特异性结合（或来自内质网的囊泡的靶膜是高尔基体膜而非细胞膜），故在胰岛素合成、加工的过程中，由内质网分离出的囊泡不能直接释放到细胞外。 17. 细菌纤维素（BC）是由驹形杆菌等微生物合成的D-葡萄糖基聚合物组装成的纤维素网。BC漂浮在空气-水界面，像生物膜一样包裹和保护生长的细胞。在生物医药、食品工业等领域展现出广泛应用前景。研究人员利用HS培养基从米醋中成功分离获得高产菌株欧洲驹形杆菌-FET1。为降低BC生产成本，研究人员尝试将稻米糠转化为高效BC发酵培养基。回答下列问题： （1）从物理性质分析，分离FET1的HS培养基与BC发酵培养基的区别是____。 （2）图1为BC发酵动力学曲线，据图分析，稻米糠直接用于BC发酵无法成功的原因是____。 （3）科研团队现已探知稻米糠在不同条件下发酵的BC产量如图2、3所示。欲进一步提高BC的产量，现探究乙酸和酶联合使用是否存在最优组合，请写出实验设计思路____。 （4）工业化利用稻米糠进行BC发酵的中心环节是________，BC发酵是高耗氧过程，为保证在发酵过程中微生物的供氧量，可采取的措施是____（至少答出2点）。 【答案】（1）前者是固体培养基，后者是液体培养基 （2）BC发酵利用的碳源是还原糖，而稻米糠中富含纤维素，还原糖含量低。 （3）用不同乙酸添加量分别与3种酶组合，每组接种等量FEF1并处理等量稻米糠，相同条件下发酵一段时间后，检测各组BC产量并与图2、图3对比分析 （4） ①. 发酵罐内发酵 ②. 持续向发酵罐内通入无菌空气、加快搅拌速度 【解析】 【分析】发酵是利用微生物在适宜条件下进行代谢活动生产所需产物的过程。主要环节包括菌种选育和扩大培养、培养基配制、无菌操作、发酵罐内发酵及产物分离提纯等。 【小问1详解】 分离微生物时，常使用固体培养基，以便通过划线、涂布等方法获得单菌落；而发酵过程通常使用液体培养基，有利于微生物与营养物质充分接触，更好地进行代谢和产物合成。所以从物理性质分析，分离FET1的HS培养基为固体培养基，BC发酵培养基为液体培养基。 【小问2详解】 分析图1曲线可知，还原糖含量下降的同时BC含量增加，说明BC发酵过程中利用的碳源是还原糖，而稻米糠中富含纤维素，还原糖含量低，导致发酵无法成功。 【小问3详解】 要探究酸和酶联合使用是否存在最优组合，可设置用不同乙酸添加量分别与3种酶组合，每组接种等量FEF1并处理等量稻米糠，相同条件下发酵一段时间后，检测各组BC产量并与图2、图3对比分析。 【小问4详解】 发酵的中心环节是发酵罐内发酵。对于BC发酵这种高耗氧过程，为保证微生物的供氧量，可采取的措施有：持续向发酵罐内通入无菌空气、加快搅拌速度。 18. 狼爪瓦松是一种具有观赏价值的野生花卉，其生产的黄酮类化合物可入药。狼爪瓦松野生资源有限，难以满足市场化需求。因此，目前一般通过植物细胞工程手段进行培养，具体过程如图所示，其中的数字序号代表处理或生理过程，请回答下列问题： （1）狼爪瓦松植株乙、丙、丁的获得都利用了________技术，该技术的原理是________，启动②③的关键激素是________，①选择幼嫩的叶用于接种的原因是________，但也不能太嫩，因为太嫩的组织细胞在________处理时化学药品渗透较快，后续用无菌水多次冲洗也不易清除，导致细胞失活甚至破裂。 （2）经过⑥过程获得的细胞需要转移到________培养基中进行扩大培养以获得________代谢物（黄酮类化合物），该过程利用了________原理，选用愈伤组织获得大量黄酮类化合物的原因是________。若此时用射线或化学物质进行诱变，________（填“不一定”或“一定”）会得到青蒿素高产突变体。该过程与植物组织培养相比的优点有________。 A.细胞与培养基的结合更加充分 B.受培养基中成分差异的影响较小 C.对营养物质的吸收更容易 （3）⑤原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇，请从细胞吸水与失水的角度分析原因:________。 【答案】（1） ①. 植物组织培养 ②. 植物细胞的全能性 ③. 生长素和细胞分裂素 ④. 分裂能力强，分化程度低（或更易诱导形成愈伤组织） ⑤. 消毒 （2） ①. 液体 ②. 次生 ③. 细胞增殖 ④. 愈伤组织分裂能力强，代谢旺盛，可产生大量黄酮类化合物 ⑤. 不一定 ⑥. AC （3）维持细胞膜内外渗透压平衡（或防止原生质体皱缩或破裂） 【解析】 【小问1详解】 狼爪瓦松植株乙、丙、丁的获得都是经过在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株的过程，都利用了植物组织培养技术；该技术的原理是植物细胞的全能性。在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞的分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽，所以启动②脱分化和③再分化的关键激素是生长素和细胞分裂素。幼嫩的叶有丝分裂旺盛，细胞分裂能力强，分化程度低，有利于植物组织培养，因此①选择幼嫩的叶用于接种，但也不能太嫩，因为太嫩的组织细胞在消毒处理时化学药品渗透较快，后续用无菌水多次冲洗也不易清除，导致细胞失活甚至破裂。 【小问2详解】 经过⑥过程获得的细胞需要转移到液体培养基中进行扩大培养以获得次生代谢物，该过程利用了细胞增殖原理，之所以选用愈伤组织获得大量黄酮类化合物，是由于愈伤组织分裂能力强，代谢旺盛，可产生大量黄酮类化合物。若此时使用射线或化学物质进行诱变，会提高突变的频率，但由于基因突变具有不定向性，因而不一定会得到青蒿素高产突变体。与植物组织培养相比较，该过程可使细胞与培养基的结合更加充分，也可以使细胞对营养物质的吸收更容易，但不具有受培养基中成分差异的影响较小的优点，AC正确。 【小问3详解】 由于原生质体失去了细胞壁的保护作用，所以培养原生质体时加入适宜浓度的甘露醇，能够维持细胞膜内外渗透压平衡，防止原生质体皱缩或破裂。 19. 科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。回答下列问题： （1）获得A需将人凝血因子IX基因与_______启动子等调控元件重组在一起，该过程需_____酶，通过_______法将A导入绵羊胎儿成纤维细胞。 （2）受体细胞应选用_______期的卵母细胞，核移植之前，必须先去掉卵母细胞的核，“核”是指_______，去核的目的是______。 （3）进行胚胎移植前，需对代孕母羊进行__________处理，目的是__________。对移入子宫的重组胚胎__________（选填“会”或“不会”）发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。 【答案】（1） ①. 乳腺中特异性表达的基因的 ②. 限制酶和DNA连接酶 ③. 显微注射 （2） ①. MⅡ ②. 纺锤体—染色体复合物 ③. 保证重组细胞的核遗传物质来自整合有目的基因的成纤维细胞 （3） ①. 同期发情处理 ②. 为供体胚胎移入受体子宫提供相同的生理环境 ③. 不会 【解析】 【分析】动物体细胞核移植技术（又称体细胞核移植）是将动物的一个体细胞的细胞核，移入一个已经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的技术。其核心是将体细胞核移入去核卵母细胞，实现细胞核的全能性表达。 【小问1详解】 要获得能在乳腺中表达人凝血因子IX的转基因绵羊，需将人凝血因子IX基因与乳腺中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，这样才能使目的基因在乳腺细胞中特异性表达。 基因表达载体的构建过程需要限制酶切割目的基因和载体，DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，所以该过程需要限制酶和DNA连接酶。 将目的基因导入动物细胞常用显微注射法，所以通过显微注射法将A导入绵羊胎儿成纤维细胞。 【小问2详解】 受体细胞应选用MⅡ（减数第二次分裂）期的卵母细胞，因为此时的卵母细胞细胞质中含有能促进细胞核全能性表达的物质。核移植之前，必须先去掉卵母细胞的核，这里的“核”是指纺锤体—染色体复合物。 去核的目的是保证重组细胞的核遗传物质来自整合有目的基因的成纤维细胞。 【小问3详解】 进行胚胎移植前，需对代孕母羊进行同期发情处理。 同期发情处理的目的是使供、受体生殖器官的生理变化相同，为供体的胚胎移入受体子宫提供相同的生理环境。 对移入子宫的重组胚胎不会发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。 20. 科学家通过CRISPR/Cas9基因编辑技术成功治疗罕见的尿素代谢疾病—氨基甲酰磷酸合成酶1缺陷症，实现了为单个病患量身定制基因编辑治疗。利用CRISPR/Cas9复合体进行基因编辑时，复合体首先会定位非模板链目标序列上的PAM序列，如5′-NGG-3′位点（N表示任意一种碱基），然后利用向导RNA（sgRNA），与该位点5′端相连的序列互补配对，若能够互补，Cas9会切割互补序列某位点，可实现基因定向改造，如图所示。回答下列问题： （1）科学家通过CRISPR/Cas9基因编辑技术实现精准治疗的关键在于设计一条精准识别异常基因的sgRNA，其原理是_______。Cas9催化DNA分子双链上的____化学键断裂。 （2）该系统在寻找靶位点时，可能在非目标位置发生切割，原因是______，因此在设计sgRNA时，sgRNA的长度尽可能______（选填“长”或“短”）。 （3）设计sgRNA需要患者突变的氨基甲酰磷酸合成酶1（CPS1）基因序列，科学家根据正常人体细胞中CPS1基因序列作为参考设计引物，以______为模板进行PCR扩增，得到突变CPS1基因，再以CPS1基因设计分子探针，靶向基因组分析发现，突变CPS1基因模板链第1003位碱基由C变为T，第2140位碱基由G变为T，请从下图分析患者发病的原因______。 （4）十年来，华人科学家张峰及其团队发现的CRISPR/Cas9广泛应用于生物学的各个领域，今年2月，张峰团队又发现了基因编辑新系统——TIGR-Tas系统，其编辑原理为tigRNA引导Tas蛋白到特定切割位点，Tas蛋白在间隔区第5位碱基互补的3′端切割双链DNA。如图所示： 对比CRISPR/Cas9系统，据图分析TIGR-Tas系统的优点_________。 【答案】（1） ①. sgRNA与目标基因发生碱基互补配对 ②. 磷酸二酯键 （2） ①. 非目标位置存在与靶位点高度相似的序列（或sgRNA较短，特异性低） ②. 长 （3） ①. 患者DNA ②. 突变CPS1基因发生碱基对的替换，使转录出的mRNA上终止密码提前出现，翻译提前终止导致肽链变短，CPS1活性降低或丧失 （4）tigRNA配对目标DNA的两条链，特异性更强；（TIGR-Tas系统不依赖PAM序列，可应用范围更广；TIGR-Tas系统能在目标DNA的特定位点切割，编辑更精准） 【解析】 【分析】基因编辑是指通过基因编辑技术对生物体基因组特定目标进行修饰的过程，高效而精准的实现基因插入、缺失或替换，从而改变其遗传信息和表现型特征。 【小问1详解】 sgRNA能精准识别异常基因的原理是sgRNA与目标基因发生碱基互补配对，通过sgRNA与异常基因特定序列的碱基互补配对来定位目标序列。Cas9催化DNA分子双链上的磷酸二酯键断裂，从而实现对DNA的切割。 【小问2详解】 该系统在非目标位置发生切割的原因是非目标位置存在与靶位点高度相似的序列（或sgRNA较短，特异性低） ，导致Cas9错误识别并切割，为了减少在非目标位置的切割，在设计sgRNA时，sgRNA的长度尽可能长，因为更长的sgRNA与目标序列的互补配对更具特异性，减少与非目标序列的错配概率。 【小问3详解】 以患者细胞的DNA为模板进行PCR扩增，因为要扩增患者突变的CPS1基因，患者细胞中的DNA包含了突变的CPS1基因序列，所以以患者细胞的DNA为模板。从图中分析患者发病的原因：由于突变CPS1基因发生碱基对的替换，突变CPS1基因模板链第1003位碱基由C变为T，第2140位碱基由G变为T，使转录出的mRNA上终止密码提前出现，翻译提前终止导致肽链变短，CPS1活性降低或丧失，最终导致尿素代谢疾病。 【小问4详解】 对比CRISPR/Cas9系统，TIGR-Tas系统的优点：tigRNA配对目标DNA的两条链，特异性更强；（TIGR-Tas系统不依赖PAM序列，可应用范围更广；TIGR-Tas系统能在目标DNA的特定位点切割，编辑更精准）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $