模块限时检测卷5 生物技术与工程（综合训练）（全国通用）2027年高考生物一轮复习讲练测

**基本信息** 以生物技术与工程核心技术为脉络，通过传统发酵、环境修复、生物医药等真实情境整合知识，突出实验分析与技术应用的综合考查。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |发酵工程与微生物培养|5题（剁椒发酵、康普茶发酵等）|情境化选择+实验流程分析|从微生物代谢原理（结构与功能观）到发酵条件优化及培养技术（科学思维）| |细胞工程|4题（原生质体融合、核移植等）|图文结合+技术流程辨析|以植物/动物细胞工程技术为线索，串联细胞全能性及融合原理（探究实践）| |基因工程与蛋白质工程|6题（CRISPR-Cas、逆折叠AI设计等）|前沿情境+操作原理应用|从基因编辑工具到蛋白质结构设计，体现技术发展逻辑（进化与适应观）|

模块检测卷5生物技术与工程 参考答案 一、选择题：共15小题，每小题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题目要求。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D D B D C D D C 题号 11 12 13 14 15 答案 B C C D A 二、选择题：共5小题，每小题3分，共15分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个最符合题目要求。 题号 16 17 18 19 20 答案 ABC BD BC ABC BC 三、非选择题：共5小题，55分。 21．（13分，除标记外，每空2分） 【答案】(1) 稀释涂布平板法或平板划线（1分） 纤维素（1分） 透明圈与菌落直径的比值（1分） L3和P8 L3和P8的纤维素酶活性较高，且 L3中CMC酶的活性最高，P8中FPA酶的活性最高 (3)两种菌体均能正常生长 (4) 12 和对照组相比，三个添加复合菌系的秸秆剩余质量都小于对照组，其中复合菌系b处理的秸秆剩余质量最小（或降解率大小依次为b组、 c组、 a组、 对照组）。 22．（10分，除标记外，每空2分） 【答案】(1)灭菌（1分） (2) 纤维素酶和果胶（1分） PEG/聚乙二醇（1分） (3) 一个染色体组的染色体数为12条 3、4、5、6 红豆杉和柴胡的特异DNA序列 (4) 红豆杉（1分） 23．（11分，除标记外，每空2分） 【答案】(1)95%空气加5%CO2的混合气体 减数第二次分裂中/MⅡ（1分） 同期发情（1分） 恒河猴的存活时间或移植肾功能的维持时间 (3) CD40（1分） 筛选出能产生抗CD40抗体的杂交瘤细胞 (4) 猪器官携带的病原体可能引发感染；异种移植仍可能发生免疫排斥 （任答一点） 24．（10分，除标记外，每空2分） 【答案】(1)特异性降低（1分） (2) BclⅠ和SmaⅠ 有相同的黏性末端可发生碱基互补配对 遗传信息的传递都遵循中心法则或生物界共用一套遗传密码 (3) 四环素（1分） 2 (4)③→④→⑥→①→⑤ 25．（11分，除标记外，每空1分） 【答案】(1) 四环素 荧光检测 抑制 (2) CTLA-4 Baxbl (3) 有荧光 有抗体 42℃热刺激后，Tcl对PL的抑制作用解除，Baxbl基因表达Baxbl蛋白，该蛋白改变了P7的作用方向，使CTLA-4和GFP基因持续表达（4分） 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块检测卷5生物技术与工程 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证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。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、选择题：共15小题，每小题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题目要求。 1．【传统发酵・剁椒乳酸菌厌氧发酵，考察发酵工程必备知识】湖南特色剁椒鱼头依托传统发酵工艺，剁椒制作依靠辣椒表面天然乳酸菌厌氧发酵。现代工厂利用发酵工程规模化生产剁椒，优化发酵条件。下列叙述正确的是（     ） A．乳酸菌发酵过程在线粒体中产生少量 ATP B．发酵过程需要持续通入无菌空气，促进菌种繁殖 C．发酵罐中 pH 下降、代谢废物积累会抑制乳酸菌增殖 D．发酵工程的菌种均需要通过人工诱变获得 【答案】C 【详解】A、乳酸菌是原核生物，细胞中没有线粒体，其无氧呼吸（发酵）全过程在细胞质基质中进行，A错误； B、乳酸菌为厌氧型微生物，氧气会抑制其无氧呼吸，发酵过程需要保持无氧环境，不能持续通入无菌空气，B错误； C、乳酸菌发酵过程产生乳酸，会使发酵罐pH下降，同时代谢废物不断积累，会改变乳酸菌的适宜生存环境，抑制乳酸菌增殖，C正确； D、发酵工程的菌种可以从自然界直接筛选，也可通过人工诱变、基因工程等方式改造获得，并非都需要通过人工诱变获得，D错误。 2．【生活饮品情境・康普茶复合菌群发酵，区分好氧 / 厌氧微生物代谢关系】康普茶是以茶和蔗糖为发酵底物，以醋酸菌、酵母菌和乳酸菌形成的共生体菌膜为发酵剂，静置发酵而成的饮料，其发酵装置及制作过程如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．蔗糖为菌种发酵提供碳源和氮源 B．发酵过程中需要不断搅拌通气 C．酵母菌产生的酒精可作为醋酸菌发酵的原料 D．这三类微生物在菌膜两侧均匀分布 【答案】C 【详解】A、蔗糖的元素组成为C、H、O，不含N元素，只能为菌种发酵提供碳源，无法提供氮源，A错误； B、题干明确说明发酵过程为静置发酵，且乳酸菌为厌氧微生物，不断搅拌通气会抑制乳酸菌发酵，B错误； C、当氧气充足、糖源不足时，醋酸菌可将酵母菌无氧呼吸产生的酒精转化为醋酸，因此酒精可作为醋酸菌发酵的原料，C正确； D、醋酸菌为好氧菌，多分布在菌膜靠近氧气的上层，乳酸菌为厌氧菌，多分布在菌膜下层厌氧区域，三类微生物不会在菌膜两侧均匀分布，D错误。 3．【环境修复情境・除草剂降解菌筛选，平板划线 + 透明圈判读降解能力】某种除草剂不易降解，长期使用会污染土壤。研究人员按下图流程，选育能降解该除草剂的细菌（已知该除草剂是一种含氮有机物，在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明）。相关叙述正确的是（     ） A．图中Ⅰ所用培养基可用牛肉膏、蛋白胨来配制 B．由Ⅱ可推测，接种环共进行了5次灼烧灭菌 C．配制Ⅱ、Ⅲ的培养基时，先湿热灭菌再调节pH D．Ⅲ中透明圈直径/菌落直径的比值越大，说明其降解效果越好 【答案】D 【详解】A、题图中Ⅰ所用培养基的作用是筛选出可降解这种除草剂的细菌，所以属于选择培养基，应该以该除草剂作为唯一氮源，培养基中不可含有牛肉膏、蛋白胨，否则无法起到筛选作用，A错误； B、题图中Ⅱ表示平板划线法，操作时，每次划线前需灼烧接种环，最后一次划线结束后也需灼烧接种环以杀灭残留菌种，Ⅱ共划了5次线，共需要灼烧6次接种环，B错误； C、配制培养基的过程中，应先调节pH，再进行湿热灭菌，若先灭菌再调pH，易引入杂菌造成培养基污染，C错误； D、由题干信息可知，含一定量该除草剂的培养基不透明，所以培养基中的除草剂被成功降解的区域会出现透明圈，透明圈直径/菌落直径的比值越大，说明单位大小的菌落降解的除草剂越多，因而说明菌株对除草剂的降解能力越强、降解效果越好，D正确。 4．【病毒计数实验・双层平板法测噬菌体，琼脂浓度与噬菌斑结合图像分析】科研小组用双层平板法测定某污水样本中噬菌体的数量，操作流程是：①先铺2%琼脂于培养皿底层，形成底层琼脂培养基；②将敏感指示菌和待测污水样本混合液，加入已熔化并降温至45～48℃的1%琼脂培养基中，迅速倾注于底层培养基上，形成上层培养基；③倒置培养一段时间后，计数噬菌斑。双层平板如下图所示。下列叙述正确的是（     ） A．倒平板前需对培养基和培养皿进行干热灭菌 B．可用酵母菌作为敏感指示菌对T2噬菌体进行计数 C．上层培养基冷却至45～48℃，主要目的是防止底层培养基液化 D．上层培养基中琼脂浓度较低，形成的噬菌斑较大便于计数 【答案】D 【详解】A、对培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，而培养皿常用干热灭菌法，A错误； B、T2噬菌体专门寄生在大肠杆菌体内，酵母菌不是T2噬菌体的宿主，不能用酵母菌作为敏感指示菌对T2噬菌体进行计数，B错误； C、上层培养基冷却至45-48℃，主要目的是防止高温杀死敏感指示菌和噬菌体，C错误； D、由图可知，琼脂浓度越低越有利于噬菌体扩散，上层培养基中琼脂浓度较低，形成的噬菌斑较大便于计数，D正确。 5．【植物育种情境・油菜与羽衣甘蓝体细胞杂交，原生质体融合与组织培养综合】甘蓝型油菜DW871具有高产和出油率高的特点。羽衣甘蓝的叶色、叶型等具备观赏性。研究人员拟通过植物细胞工程技术培育多功能用途的油菜新品种，流程如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．甲过程可以使用胶原蛋白酶去除细胞壁 B．乙过程常用聚乙二醇诱导原生质体融合 C．丙过程体现了植物细胞的全能性 D．丁过程细胞的结构和功能维持不变 【答案】B 【详解】A、植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，甲过程去除细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，胶原蛋白酶是动物细胞培养过程中分散动物细胞所用的酶，A错误； B、乙为原生质体融合过程，聚乙二醇（PEG）是常用的化学诱导剂，可诱导原生质体融合，B正确； C、细胞全能性的体现是已分化的细胞发育为完整个体或其他各种细胞，丙过程仅为杂种细胞脱分化形成愈伤组织，没有发育成完整个体或其他各种细胞，不能体现植物细胞的全能性，C错误； D、丁过程为愈伤组织再分化形成目的植株的过程，细胞分化会使细胞的形态、结构和功能发生改变，D错误。 6．【生物医药新情境・骆驼纳米抗体噬菌体文库构建，区分病毒与宿主蛋白合成】研究人员从骆驼体内分离出一种分子量小、组织穿透力强的纳米抗体。利用基因工程等技术生产该抗体的流程如图所示。下列叙述错误的是（     ） A．多次抗原免疫可提高骆驼体内纳米抗体mRNA的含量 B．噬菌体文库含有骆驼的部分基因，其中包括纳米抗体基因 C．筛选的目的是从文库中选出能特异性结合目标抗原的噬菌体 D．扩大培养是利用噬菌体合成大量的纳米抗体，纯化后可用于临床诊断 【答案】D 【详解】A、多次抗原免疫会刺激骆驼产生更多可分泌纳米抗体的浆细胞，浆细胞中纳米抗体基因转录活跃，因此纳米抗体mRNA的含量升高，A正确； B、噬菌体文库由免疫后骆驼的mRNA反转录得到的cDNA构建，cDNA是骆驼部分已表达的基因的集合，其中包含纳米抗体基因，B正确； C、由于外源蛋白质可以展示在噬菌体表面，所以筛选的目的就是从噬菌体文库中选出携带纳米抗体基因、可特异性结合目标抗原的重组噬菌体，C正确； D、噬菌体是病毒，没有细胞结构，无法独立合成蛋白质，纳米抗体是在宿主细胞大肠杆菌中合成的，不是噬菌体合成的，D错误。 7．【基础实验操作・菠菜 DNA 粗提取与鉴定，溶解 / 析出原理辨析】某同学以新鲜菠菜叶作为材料，进行DNA的粗提取与鉴定实验。下列叙述错误的是（    ） A．在研磨液中加入一定量的纤维素酶可提高研磨效率 B．在漏斗中垫上纱布过滤菠菜叶研磨液，滤液静置后取上清液 C．将粗提取的DNA在冷酒精中反复溶解、析出，可提高DNA纯度 D．提取的DNA遇二苯胺沸水浴后呈现较深的蓝色，说明提取的DNA较多 【答案】C 【分析】DNA的粗提取和鉴定的原理是：（1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质可以溶液酒精。（3）DNA和蛋白质对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同。（4）DNA的鉴定：在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺反应生产蓝色。 【详解】A、植物细胞细胞壁的组成成分是纤维素和果胶，加入纤维素酶可溶解细胞壁，使细胞更易裂解释放内容物，A正确； B、过滤时，需在漏斗中垫上纱布，纱布孔径比滤纸大，可允许DNA分子通过，阻止其他杂质（如细胞碎片、蛋白质等）通过，B正确； C、DNA不溶于冷酒精，可溶于2mol/L的NaCl溶液中，分别在这两种溶液中反复析出和溶解DNA，可提高DNA的纯度，C错误； D、DNA遇二苯胺在沸水浴条件下呈现较深的蓝色，说明提取的DNA较多、纯度较高，D正确。 故选C。 8．【植物次生代谢生产・苦马豆素两条细胞工程获取途径，对比分析技术流程】苦马豆素是从苦马豆细胞中提取的能抗肿瘤的毒素。下图是通过细胞工程技术获得苦马豆素的途径，相关叙述正确的是（     ） A．两种途径都以细胞的全能性为理论基础 B．过程②应提高培养基中生长素的比例 C．过程④可用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理 D．途径一比途径二生产周期长、产量低 【答案】D 【详解】A、细胞全能性的核心是已分化细胞可发育为完整个体，途径一最终获得完整苦马豆植株，以细胞全能性为理论基础；途径二仅获取细胞代谢产物苦马豆素，未发育为完整个体，不依赖细胞全能性，A错误； B、过程②是愈伤组织再分化形成丛生芽，该过程需要提高培养基中细胞分裂素的比例（生长素与细胞分裂素的比值低时利于芽的分化），B错误； C、胰蛋白酶和胶原蛋白酶是动物细胞培养时用于分散动物组织的酶，植物细胞分散需要使用纤维素酶和果胶酶，C错误； D、途径一需要培养至完整植株才能提取苦马豆素，生产周期长、产物产量低；途径二通过悬浮细胞大量增殖即可获得产物，周期短、产量高，因此途径一比途径二生产周期长、产量低，D正确。 9．【远缘体细胞杂交・人参 + 胡萝卜原生质体融合，次生代谢物调控机制分析】科学家将人参和胡萝卜细胞的原生质体融合，经培养获得8个杂种愈伤组织，检测发现这8个杂种愈伤组织均含有人参皂苷（一种次生代谢物），其中大多数人参皂苷含量明显高于人参愈伤组织。蛋白质电泳检测中发现一条只在8个杂种愈伤组织中出现的特异条带。下列叙述正确的是（     ） A．人参皂苷是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质 B．可使用PEG融合法和灭活病毒诱导法促进两种原生质体融合 C．愈伤组织形成杂种植株过程中不需要调整相关激素的比例和浓度 D．大多数杂种愈伤组织的人参皂苷含量较高，可能与特异条带的蛋白质有关 【答案】D 【详解】A、人参皂苷是次生代谢物，不是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质，A错误； B、植物原生质体融合可使用PEG融合法，但灭活病毒诱导法常用于动物细胞融合，不能用于植物原生质体融合，B错误； C、愈伤组织形成杂种植株的过程属于植物组织培养，需要调整生长素和细胞分裂素等相关激素的比例和浓度，以调控其脱分化和再分化过程，C错误。 D、蛋白质电泳检测中发现一条只在8个杂种愈伤组织中出现的特异条带，因此可以推测大多数杂种愈伤组织的人参皂苷含量较高，可能与特异条带的蛋白质有关，D正确。 10．【动物克隆育种・基因敲除犬核移植，重构胚激活与核遗传物质分析】为探究编码酪氨酸酶的T基因对狗毛色的影响，有人通过如图所示过程获得了两只小狗。下列叙述正确的是（     ） A．采集卵子后立即与获能的精子受精，可有效提高受精率 B．将胚胎1培养至桑葚胚期，取成纤维细胞完成后续实验 C．用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚，可获得胚胎2和胚胎3 D．利用现代生物技术获得的两只小狗毛色和性别可能都不一样 【答案】C 【详解】A、采集的卵子需要在体外培养至减数第二次分裂中期（MⅡ 中期）才具备受精能力，不能采集后立即和获能精子受精，否则无法正常完成受精，A错误； B、桑葚胚阶段的细胞尚未分化，还没有成纤维细胞；囊胚仅分化为滋养层细胞和内细胞团，尚未分化形成成纤维细胞，无法直接分离得到成纤维细胞，B错误； C、核移植后形成的重构胚需人工激活以启动发育程序，常用方法包括蛋白酶合成抑制剂、电刺激或钙离子载体等，可有效诱导胚胎2和胚胎3的形成，C正确； D、成纤维细胞甲与乙均来自同一胚胎1，核遗传物质除T基因外其余都相同，性染色体组成一致，故小狗甲与乙性别一定相同。毛色受T基因影响（编码酪氨酸酶），敲除后可能导致白化表型，但其他毛色相关基因未变，因此毛色“可能不同”，D错误。 11．【农业前沿情境・2026 转基因耐旱玉米，启动子与转基因安全辨析】2026年1月，我国首个启动子pABP9驱动的转基因耐旱玉米转化体NAZ-4获批农业转基因生物安全证书。下列叙述错误的是（　　） A．启动子pABP9是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA B．启动子和起始密码子都是位于目的基因首端的一段有特殊结构的DNA片段 C．转基因玉米在环境保护方面的作用是可以减少农药使用，从而减少污染 D．转基因生物安全证书保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性 【答案】B 【详解】A、启动子是位于基因首端的特殊DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的位点，可驱动下游基因转录产生mRNA，A正确； B、启动子是DNA片段，但起始密码子位于mRNA上，是翻译过程的起始信号，其本质为核糖核苷酸序列，不属于DNA片段，B错误； C、耐旱转基因玉米抗逆性更强，生长状态更稳定，种植过程中可减少农药的使用量，进而降低环境污染，C正确； D、转基因生物安全证书是经过严格的食用安全、环境安全评价后按规定发放的，能够保证获批的转基因技术应用和对应上市转基因产品的安全性，D正确。 12．【原核免疫机制・CRISPR-Cas 基因编辑原始模型，图文结合分析核酸切割机制】原核生物为了抵御外来核酸的干扰，还进化出一套特殊的防御机制，即CRISPR-Cas 系统。该系统中的CRISPR序列是细菌受到噬菌体等外源DNA入侵时，将识别到的外源DNA整合到自身DNA中形成的一段序列。当外源DNA再次入侵细菌时，可由CRISPR-Cas系统发挥作用将其切割，机制如图所示。下列叙述错误的是（     ） A．CRISPR-Cas系统可看作细菌对外来核酸进行“识别、备份、响应和免疫”的防护系统 B．发挥作用的CRISPR RNA与入侵病毒DNA的部分碱基是互补配对的 C．Cas蛋白能识别到目标DNA的特定序列并断开其磷酸二酯键 D．CRISPR序列识别的特异性与其特有的碱基序列有关 【答案】C 【详解】A、据题干信息可知，该系统能识别外源 DNA，并将外源 DNA 片段整合到自身 CRISPR 序列中储存备份，当同种外源 DNA 再次入侵时，CRISPR-Cas 系统会切割外源 DNA，实现免疫防御。因此该系统可看作 “识别、备份、响应和免疫” 防护系统，A正确； B、CRISPR RNA由CRISPR序列转录而来，序列保留了外源 DNA 的互补信息，因此CRISPR RNA可与入侵病毒 DNA 部分碱基互补配对，实现精准定位，B正确； C、起到识别作用的是CRISPR RNA，Cas蛋白只是起到断开磷酸二酯键的作用，C错误； D、碱基排列顺序携带特异性遗传信息，CRISPR序列依靠独特碱基序列转录出对应的CRISPR RNA，从而精准匹配对应外源 DNA，决定识别特异性，D正确。 13．【模块综合，多技术辨析】下列关于生物技术与工程的实施过程的说法错误的是（　　） A．啤酒生产时，为加快大麦种子内淀粉的水解，可用赤霉素处理 B．进行DNA的粗提取与鉴定时，整个提取过程可以不使用离心机 C．在原代培养和传代培养前，都需要对动物细胞用胰蛋白酶等处理 D．将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物可防止转基因花粉传播 【答案】C 【详解】A、赤霉素可诱导大麦种子无需发芽就合成α-淀粉酶，加快淀粉水解，可简化啤酒生产工艺、降低成本，A正确； B、DNA粗提取实验中，可通过过滤、静置获得上清液，在上清液中加冷酒精静置析出DNA即可完成提取，B正确； C、原代培养前需要用胰蛋白酶处理剪碎的动物组织，分散为单个细胞制成细胞悬液；传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，C错误； D、将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物，由于α-淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，可防止转基因花粉传播，D正确。 14．【异种器官培育・人 iPS 细胞补偿动物缺陷胚胎，异源移植免疫排斥分析】我国科学家将人源的iPS细胞注入哺乳动物X特定器官发育缺陷的宿主囊胚中，使其补偿发育出人源肾脏。这些肾脏中人源细胞比例最高可达70%。下列有关叙述错误的是（     ） A．基因P、M是胚胎发育出肾脏所必需的 B．人源iPS细胞不能注入囊胚的滋养层 C．过程②可利用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚 D．人源肾脏移植后，患者一定不出现免疫排斥 【答案】D 【详解】A、敲除基因P和M的动物X胚胎无法自主发育出肾脏，需要人源iPS细胞补偿发育出肾脏，说明基因P、M是胚胎发育出肾脏所必需的，A正确； B、囊胚的滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘，内细胞团细胞才会分化为胎儿的各类组织器官，要获得人源肾脏需将人源iPS细胞注入内细胞团，不能注入滋养层，B正确； C、过程②为重构胚的激活和早期胚胎培养，蛋白酶合成抑制剂可抑制重构胚内抑制性蛋白的合成，从而激活重构胚使其启动分裂发育，是重构胚激活的常用方法之一，C正确； D、培育出的人源肾脏中人源细胞最高占比仅为70%，还存在动物X的细胞，这些异源细胞会引发免疫排斥，因此移植后患者仍可能出现免疫排斥，D错误。 15．【AI 生物新情境・逆折叠 AI 蛋白质设计，序列与空间结构对应关系】逆折叠AI模型是一类从蛋白质空间结构反向推导氨基酸序列的智能模型。该模型依据自然界中已知蛋白质的氨基酸序列与其空间结构的对应关系，能快速生成多种可能折叠成目标蛋白结构的氨基酸序列，实现蛋白质工程的自动化和标准化。下列叙述正确的是（     ） A．空间结构相同的蛋白质可能对应多种氨基酸序列 B．该模型以肽键的结构为依据生成目标氨基酸序列 C．该模型不需要核糖体的参与即可获得目标蛋白质 D．该模型实现了不通过改造基因而直接改造蛋白质 【答案】A 【详解】A、由题干信息“该模型能快速生成多种可能折叠成目标蛋白结构的氨基酸序列”可知，空间结构相同的蛋白质可能对应多种氨基酸序列，A正确； B、题干明确说明该模型的依据是自然界中已知蛋白质的氨基酸序列与其空间结构的对应关系，肽键是所有蛋白质共有的相同结构，无法作为生成不同氨基酸序列的依据，B错误； C、该模型仅能推导出符合要求的氨基酸序列，若要获得目标蛋白质，仍需经过翻译过程合成蛋白质，核糖体是翻译的场所，因此必须有核糖体参与，C错误； D、该模型仅得到目标蛋白质的氨基酸序列，若要获得目标蛋白质，仍然需要先合成对应的目的基因，再通过基因表达得到蛋白质，本质还是通过改造基因来获得所需蛋白质，D错误。 二、多项选择题（本题共5小题，每小题3分，共15分。每小题有不止一个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全得2分，有错选或不选得0分） 16．【微生物诱变筛选・选择培养基，逻辑分析】精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶，导致鸟氨酸在细胞内积累，这种菌可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。如图为野生型谷氨酸棒状杆菌经诱变获得精氨酸依赖型菌并进行筛选的过程示意图，待培养基甲上的菌落不再增加时，经过程②向培养基中添加物质a，继续培养。下列相关叙述不正确的是（     ） A．野生型菌株在甲培养基上无法生长 B．紫外线照射菌液可诱导细菌产生基因突变和染色体变异，从而提高获得目的菌株的概率 C．菌落A在甲乙培养基上均可生长，所以可作为鸟氨酸优良发酵菌种 D．过程②向培养基甲中添加的物质a是精氨酸 【答案】ABC 【详解】A、野生型谷氨酸棒状杆菌可自主合成精氨酸，在不含精氨酸的甲培养基上能够生长，A错误； B、谷氨酸棒状杆菌是原核生物，没有染色体，紫外线照射只能诱发基因突变，无法诱发染色体变异，B错误； C、菌落A在甲乙培养基上均可生长，说明其不需要添加精氨酸就能生长，不是精氨酸依赖型菌株，不能作为鸟氨酸优良发酵菌种，C错误； D、精氨酸依赖型菌株只能在添加精氨酸的培养基上生长，过程②向培养基甲中添加的物质a是精氨酸，D正确。 17．【生殖医学新情境・线粒体置换术阻断母系遗传病，核移植过程分析】线粒体置换术可用于预防母系线粒体遗传病，操作流程如图所示。下列不正确的是（     ） A．吸出的次级卵母细胞细胞核实际上是纺锤体-染色体复合物 B．重组次级卵母细胞可以用高Ca2+-高pH进行激活 C．重组次级卵母细胞在体外培养至减数第二次分裂中期才能受精 D．图示胚胎发育至原肠胚阶段，其内细胞团细胞仍然具有全能性 【答案】BD 【详解】A、动物体细胞核移植实验中，吸出的次级卵母细胞不具有真正的细胞核，实际上是纺锤体-染色体复合物，A正确； B、重组次级卵母细胞可以用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体，乙醇和蛋白酶合成抑制剂）进行激活，高Ca2+-高pH，是诱导植物原生质体融合的方法，B错误； C、重组次级卵母细胞在体外培养至减数第二次分裂中期才具备与精子受精的能力，此时的细胞具有体积大、营养物质丰富等特点，C正确； D、内细胞团是囊胚胚胎的结构，原肠胚已经完成细胞分化，形成三个胚层，细胞不再具有全能性，D错误。 18．【蛋白质工程制药・速效胰岛素氨基酸定点改造，原核表达系统特点辨析】天然人胰岛素易形成聚合体，起效慢。科学家通过将天然人胰岛素的第28位脯氨酸与第29位赖氨酸的位置互换，研发出速效胰岛素类药物，并利用大肠杆菌量产。下列说法正确的是（　　） A．天然人胰岛素基因转录过程中作为模板的是b链 B．天然人胰岛素中第28位氨基酸对应的反密码子为5′-CGG-3′ C．速效胰岛素基因表达需要mRNA、tRNA及rRNA的参与 D．速效胰岛素的生产需要内质网、高尔基体的参与 【答案】BC 【详解】A、转录时模板链与mRNA反向互补，编码链（非模板链）与mRNA序列仅存在T和U的差异。已知赖氨酸的密码子为AAA/AAG、脯氨酸的密码子为CCU/CCC/CCA/CCG，可推知对应mRNA序列（5'→3'）为脯氨酸密码子-赖氨酸密码子，即CCG-AAG，与mRNA反向互补的模板链为a链，因此天然人胰岛素基因转录的模板是a链，不是b链，A错误； B、第28位脯氨酸的密码子为5'-CCG-3'，反密码子与密码子反向互补，即反密码子为3'-GGC-5'，按5'→3'的书写规则为5'-CGG-3'，B正确； C、基因表达包括转录和翻译，翻译过程中mRNA作为翻译的模板，tRNA负责转运氨基酸，rRNA是核糖体的组成成分（核糖体为翻译的场所），三者均参与基因表达过程，C正确； D、速效胰岛素利用大肠杆菌量产，大肠杆菌为原核生物，细胞内无内质网、高尔基体，因此生产过程不需要这两种细胞器的参与，D错误。 19．【珍稀鱼类保护・中华鲟生殖干细胞移植，缩短繁殖周期技术分析】中华鲟和长江鲟均为国家重点保护动物，其性成熟时间分别约为20年和5年。如图示我国科学家运用鱼类生殖干细胞移植技术成功繁殖中华鲟的过程，该技术显著缩短了繁殖周期。下列分析正确的是（     ） A．①示从供体中华鲟分离性腺组织 B．②示用胰蛋白酶处理，获取生殖干细胞 C．③示干细胞移植过程，应在无菌环境中操作 D．④示体外受精，受精卵基因组均与中华鲟的相同 【答案】ABC 【详解】A、本技术的目的是繁殖中华鲟，生殖干细胞存在于性腺组织中，因此①是从供体中华鲟分离性腺组织，A正确； B、动物组织细胞间通过蛋白质类物质连接，用胰蛋白酶处理可分解胞间连接物质，将性腺组织分散为单个生殖干细胞，B正确； C、细胞移植操作需要在无菌环境中进行，避免杂菌污染导致移植失败，因此③干细胞移植过程应保持无菌环境，C正确； D、④表示体外受精作用，受精卵基因组可能来自长江鲟，D错误。 20．【农杆菌载体基础・Ti 质粒 T-DNA 转移机制，载体改造要点图文分析】Ti质粒的Vir基因表达产生的Vir蛋白能在T-DNA左右边界序列中产生切口，并复制出单链T-DNA从Ti质粒上释放后进入植物细胞。T-DNA左右边界序列与植物细胞DNA分子中某些序列有极强的同源性，因此可以插入植物细胞基因组中。T-DNA的生长素基因和细胞分裂素基因能使植物组织过度生长。形成瘤状组织（冠瘿），影响植物的正常生理功能。冠瘿碱合成基因使植物细胞合成并分泌冠瘿碱（一种氨基酸衍生物），为农杆菌的生长提供碳源和氮源。下列叙述正确的是（　　） A．Ti质粒中的冠瘿碱合成基因与植物细胞染色体DNA整合后，其最终表达产物为冠瘿碱 B．为保证转基因植物正常生长，Ti质粒作载体时需将生长素基因和细胞分裂素基因敲除 C．应将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上·且不能破坏左右边界序列 D．Ti质粒作为基因工程载体时，需将Vir基因替换成标记基因，用于重组DNA分子的筛选 【答案】BC 【详解】A、冠瘿碱合成基因整合后，表达产物是催化冠瘿碱合成的酶（蛋白质），冠瘿碱是一种氨基酸衍生物，不是蛋白质，A 错误； B、生长素基因和细胞分裂素基因会使植物过度生长形成冠瘿，为保证转基因植物正常生长，需剔除这两个基因，B 正确； C、目的基因需插入 T - DNA，且不能破坏左右边界序列（保证 T - DNA 转移和整合 ），C 正确； D、Vir 基因表达的 Vir 蛋白能切割 T - DNA，不可替换，标记基因用于筛选重组 DNA，无需替换 Vir 基因，D 错误。 三、非选择题：共5小题，55分。 21．【农业环保情境，考察综合实验分析能力】（13分，除标记外，每空2分）我国是水稻生产大国。水稻秸秆含有大量纤维素，微生物降解秸秆还田能提升土壤肥力，促进农业可持续发展。为筛选出低温条件下能高效降解秸秆的菌株，科研人员进行了相关实验，过程如图1所示。 回答下列问题： (1)过程①中，收集稻田腐烂秸秆和土壤混合物，并制成悬液，利用________法将其接种在以________为唯一碳源的培养基上。 (2)过程②中，将过程①获得的多个菌株分别接种在刚果红培养基（培养基中的纤维素与刚果红结合呈红色，纤维素被降解后红色消失）上，并置于10℃条件下培养。通过比较________筛选菌株。将筛选获得的4种菌株继续放在10℃下培养，测定菌株的纤维素酶（包括CMC和FPA）活性，结果如图2所示。 据图2分析，应选择________这两种菌株构建复合菌系，依据是________。 (3)菌株间拮抗作用指的是一种微生物通过产生某些代谢产物来抑制另一种微生物生长的现象。过程③中，科研人员将过程②筛选的两种菌株交叉划线接种到培养基上，交叉处________，说明这两种菌株间无拮抗作用。 (4)研究人员将筛选出来的菌株按不同体积比构建成复合菌系a、b、c，然后测定其酶活性，结果如图3所示。 为了解不同复合菌系的田间秸秆降解效果，称取30g水稻秸秆装入尼龙网袋中，分别加入不同的复合菌系后埋入水稻田中，每组重复3次，一段时间后取出尼龙网袋，称重并和对照组对比。实验中需要埋入________个尼龙网袋。据图3推测，预期结果是_______________________。 【答案】(1) 稀释涂布平板法或平板划线（1分） 纤维素（1分） (2) 透明圈与菌落直径的比值（1分） L3和P8 L3和P8的纤维素酶活性较高，且 L3中CMC酶的活性最高，P8中FPA酶的活性最高 (3)两种菌体均能正常生长 (4) 12 和对照组相比，三个添加复合菌系的秸秆剩余质量都小于对照组，其中复合菌系b处理的秸秆剩余质量最小（或降解率大小依次为b组、 c组、 a组、 对照组）。 【详解】（1）分离菌体常用的接种方法是平板划线法或稀释涂布平板法，该实验目的是筛选能高效降解秸秆的菌株，因此过程①中，收集稻田腐烂秸秆和土壤混合物，并制成悬液，利用平板划线法或稀释涂布平板法将其接种在以纤维素为唯一碳源的选择培养基上，不能分解纤维素的菌体在该培养基上因缺乏碳源而不能生长，因此可分离出分解纤维素的菌体。 （2）由于培养基中的纤维素与刚果红结合呈红色，纤维素被降解后红色消失，因此能分解纤维素的菌体所形成的菌落周围会形成透明圈，透明圈越大，说明菌体分解纤维素的能力越强，因此过程②中，将过程①获得的多个菌株分别接种在刚果红培养基上，并置于10℃条件下培养，通过比较透明圈的大小来筛选低温条件下高效降解纤维素的菌体。根据图2可知，L3中CMC酶的活性最高，P8中FPA酶的活性最高，两菌株构建复合菌系，两种酶的活性互补，降解纤维素的能力最强。 （3）由于菌株间拮抗作用指的是一种微生物通过产生某些代谢产物来抑制另一种微生物生长的现象。因此若两种菌株存在拮抗作用，则两种菌株交叉划线时所形成的交叉处只有一种菌株生长的好，而另一种菌株生长被抑制，若两种菌株之间不存在拮抗作用，则交叉处两种菌株都能正常生长。 （4）该实验中存在a、b、c三种复合菌系，每种复合菌系中存在三个重复实验，且存在对照组，因此实验中一共需要埋入3×4=12个尼龙网袋。图3中，复合菌系b中两种酶的活性均较高，降解纤维素的能力最强，复合菌系a和c中CMC酶的活性相同，但FPA酶的活性c菌株大于a菌株，因此复合菌系c的纤维素降解能力大于复合菌系a，因此和对照组相比，三个添加复合菌系的秸秆剩余质量都小于对照组，其中复合菌系b处理的秸秆剩余质量最小。 22．【远缘不对称体细胞杂交，考查获取信息能力、实验分析能力】（10分，除标记外，每空2分）红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇，为了培育产生紫杉醇的柴胡，红豆杉（2n＝24）与柴胡（2n＝12）进行了不对称体细胞杂交。 (1)科研人员剥离红豆杉种子的胚作为外植体接种于经过____________处理的培养基上，诱导形成愈伤组织。 (2)将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用________________酶分别处理，各自获得有活力的原生质体。用一定剂量的紫外线照射红豆杉原生质体，破坏部分染色体，与未经紫外线照射的柴胡原生质体用化学诱导剂____________诱导融合，得到融合细胞。 (3)诱导融合后，科研人员只统计了6组染色体数目不大于24条的细胞，如下表所示。 材料 融合细胞组号 1 2 3 4 5 6 染色体条数 9～10 11 12～14 12～16 13 14 ①科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞，因为柴胡细胞染色体数为12条，并且红豆杉细胞____________________。 ②实验时，科研人员判断组号为__________的细胞为杂种细胞，并进一步采用PCR方法鉴定这几组细胞。PCR扩增DNA时，需要分别以_____________________设计引物，扩增红豆杉、柴胡和杂种细胞的DNA，观察并比较扩增DNA的电泳结果。 (4)红豆杉和柴胡的亲缘关系较远，两种植物细胞的染色体间排斥较为明显，应在能够高效合成紫杉醇的杂种细胞中选择__________的核基因含量较低的杂交细胞进行培养。 【答案】(1)灭菌（1分） (2) 纤维素酶和果胶（1分） PEG/聚乙二醇（1分） (3) 一个染色体组的染色体数为12条 3、4、5、6 红豆杉和柴胡的特异DNA序列 (4) 红豆杉（1分） 【详解】（1）植物组织培养过程需要进行无菌操作，植物组织培养中，培养基必须经过灭菌处理，避免杂菌污染，才能接种外植体诱导愈伤组织。 （2）植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织细胞需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，形成原生质体，再用PEG诱导细胞融合。 （3）①本实验紫外线破坏红豆杉部分染色体，保留柴胡完整的12条染色体，目标杂种细胞为「完整柴胡染色体+部分红豆杉染色体」，因此红豆杉剩余染色体最多不超过12条，总染色体最多为12+12=24，所以染色体大于24的细胞不符合要求。 ② 杂种细胞含有完整柴胡的12条染色体+至少1条红豆杉染色体，因此染色体数目一定大于12，表格中染色体数大于12且不大于24的是组号3、4、5、6；PCR扩增需要根据待扩增DNA的序列设计引物，鉴定杂种细胞需要分别根据红豆杉和柴胡的特异性DNA序列设计引物，扩增后对比结果即可鉴定。 （4）不同物种亲缘关系越远，染色体间排斥越明显，红豆杉和柴胡的亲缘关系较远；本实验目的是获得能合成紫杉醇的杂种细胞，只需要保留红豆杉的紫杉醇合成相关基因，因此选择红豆杉核基因含量较低的杂种细胞培养，可降低染色体排斥。 23．【异种器官移植+单克隆抗体，图文综合分析能力】(11分，除标记外，每空2分)肾脏异种移植是解决肾源短缺的有效方法。由α-1，3半乳糖基转移酶（GGTA1）合成的α-1，3半乳糖（α-Gal）在猪体内含量高。当猪的器官移植到恒河猴体内时，会发生针对α-Gal的急性免疫排斥反应，导致移植失败。研究人员构建了GGTA1基因敲除猪，并将其肾脏移植进恒河猴体内，过程如图1所示。 回答下列问题： (1)扩大培养成功敲除GGTA1的猪成纤维细胞所需的气体环境是________。 (2)用于体细胞核移植的卵母细胞需在体外培养至________期，胚胎移植前需对代孕母猪进行________处理。实验中可将________作为异种肾移植成功与否的观察指标。 (3)敲除GGTA1后，肾移植的恒河猴还是会产生一定程度免疫排斥反应。研究发现，抗CD40单克隆抗体可靶向阻断T细胞的杀伤作用，延长受体的存活时间。抗CD40单克隆抗体制备流程如图2所示。 据图2可知，物质X是________，筛选2是为了________。 (4)利用基因编辑克隆猪提供异种器官为解决人类器官移植供体短缺问题提供了新思路。但该技术仍存在一定的安全风险，比如________________________（答出1点即可）。 【答案】(1)95%空气加5%CO2的混合气体 (3) 减数第二次分裂中/MⅡ（1分） 同期发情（1分） 恒河猴的存活时间或移植肾功能的维持时间 (3) CD40（1分） 筛选出能产生抗CD40抗体的杂交瘤细胞 (4) 猪器官携带的病原体可能引发感染；异种移植仍可能发生免疫排斥 【详解】（1）扩大培养成功敲除GGTA1的猪成纤维细胞所需的气体环境是95%空气加5%CO2​的混合气体。 （2）体细胞核移植中，卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期，该时期卵母细胞细胞质成熟，可支持细胞核完成全能性表达；胚胎移植前对代孕母猪进行同期发情处理，使代孕母猪生理状态与供体一致，为胚胎着床提供相同的生理环境；移植成功与否可通过恒河猴的存活时间、移植肾脏是否能维持正常功能作为观察指标。 （3）单克隆抗体制备中，首先需要给小鼠注射抗原刺激产生能分泌特异性抗体的B淋巴细胞，本实验制备抗CD40单克隆抗体，因此物质X是抗原CD40；单克隆抗体制备两次筛选，第一次筛选得到杂交瘤细胞，第二次筛选目的是获得能分泌所需特异性抗CD40抗体的杂交瘤细胞。 （4）该技术的安全风险如：猪携带的内源性病毒可能跨物种感染人类，基因编辑存在脱靶风险带来未知异常，仍存在免疫排斥风险等。 24．【工业发酵工程，限制酶切割 + 电泳图谱判读】（10分，除标记外，每空2分）在未断奶的小牛胃中存在一种凝乳酶，被广泛应用于奶酪和酸奶的生产。科学家将编码牛凝乳酶的基因（长度1.5kb）导入大肠杆菌获得工程菌，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 (1)提取小牛胃黏膜组织中的mRNA，经逆转录得到cDNA，选择合适的引物进行PCR扩增，PCR引物碱基数一般在20～30个之间，过短则导致 __________。 (2)如表为操作过程中可能用到的限制酶，图1为获得的目的基因及末端（除黏性末端序列外，其他碱基序列省略），图2为要使用的质粒，其中的Tetr、Ampr分别为四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。对质粒进行切割时，选用的两种限制酶为 __________。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是 __________，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是 __________。 限制酶 BamHⅠ BclⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别位点及切割位点 -G↓GATCC- -T↓GATCG- -CCC↓GGG- -↓GATC- (3)将转化后的大肠杆菌接种在含 __________的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如图3， __________号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。 注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中 (4)已知凝乳酶第20、24位氨基酸变成半胱氨酸，其活性可显著提高。科研人员希望运用蛋白质工程技术获得活性更强的凝乳酶，请选用合适的措施编号并排序： __________。（用箭头表示） ①重组DNA分子导入大肠杆菌②随机改变凝乳酶基因的序列③分析突变蛋白功能，设计结构④改变凝乳酶基因的特定序列⑤培养细胞后提纯突变蛋白⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组 【答案】(1)特异性降低（1分） (2) BclⅠ和SmaⅠ 有相同的黏性末端可发生碱基互补配对 遗传信息的传递都遵循中心法则或生物界共用一套遗传密码 (3) 四环素（1分） 2 (4)③→④→⑥→①→⑤ 【详解】（1）引物与模板之间遵循碱基互补配对原则，若引物太短则特异性降低。 （2）基因表达载体构建时，需要将目的基因和运载体切出相同的黏性末端。对质粒进行切割时，若选用BamHⅠ会把2个标记基因都破坏，故对质粒进行切割时，选用的两种酶为BclⅠ和SmaⅠ。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是有相同的黏性末端可发生碱基互补配对，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是遗传信息的传递都遵循中心法则或生物界共用一套遗传密码。 （3）图中构建目的基因表达载体时，氨苄青霉素抗性基因被限制酶破坏，故将转化后的大肠杆菌接种在四环素的培养基上进行培养及筛选；如果用BclⅠ和SmaⅠ两种酶切割重组质粒，电泳后将获得分别含有质粒和目的基因的两条条带，2、3含有两条条带，2中其中一条条带为1.5kb,3中其中一条条带为0.9kb左右，由于牛凝乳酶的基因大小为1.5kb,所以对应电泳图是菌落2很可能是含目的基因的重组质粒。 （4）蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），其前提是基因工程，故运用蛋白质工程技术从大肠杆菌中获得活性更强的凝乳酶，具体过程为：③分析突变蛋白功能，设计结构→④改变凝乳酶基因的特定序列→⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组→①重组DNA分子导入大肠杆菌→⑤培养细胞后提纯突变蛋白。 25．【肿瘤靶向生物治疗・温度敏感益生菌 EcN 基因工程改造，考查工程思维】（11分，除标记外，每空1分）大肠杆菌Nissle1917（EcN）是临床常用的益生菌，可在肿瘤核心位置生存繁殖。研究发现，基因CTLA-4编码的CTLA-4抗体可解除肿瘤引起的免疫抑制。研究人员设计了温度敏感型EcN，以实现对肿瘤的靶向治疗。回答下列问题： (1)TcI是一种温度敏感型转录因子。研究人员构建质粒①（图1）导入野生型EcN，经添加________的培养基培养后，结合PCR及电泳结果或________，筛选重组菌株。研究发现，用42℃热刺激时，TcI表达产物失活，重组菌株发出较强的绿色荧光，说明TcI可结合在PL上________（填“促进”或“抑制”）相应基因表达。 (2)TcI仅在42℃热刺激期间短暂失活，而肿瘤治疗通常需要维持数周。为实现长期稳定治疗，研究人员构建质粒②（图2），其中，Baxbl基因表达产物可催化attP和attB位点之间的P7序列发生不可逆翻转，进而改变其作用方向。 据图2推测，基因1及基因2分别是________、________（填“Baxbl”或“CTLA-4”）． (3)将质粒②导入野生型EcN中获得重组菌株，结果如下表所示。 温度 37℃ 42℃ EcN出现绿色荧光情况 无荧光 甲 培养基中CTLA-4抗体含量 无抗体 乙 表中“甲”、“乙”处分别填________、________，出现这一现象的原因是________。 【答案】(1) 四环素 荧光检测 抑制 (2) CTLA-4 Baxbl (3) 有荧光 有抗体 42℃热刺激后，Tcl对PL的抑制作用解除，Baxbl基因表达Baxbl蛋白，该蛋白改变了P7的作用方向，使CTLA-4和GFP基因持续表达（4分） 【详解】（1）由图1可知，质粒①带有四环素抗性基因tetR，因此需要在添加四环素的培养基中培养。筛选重组菌株时，除PCR电泳鉴定外，还可以通过荧光检测（因为重组质粒中有GFP即绿色荧光蛋白基因）筛选。TcI是一种温度敏感型转录因子，42℃热刺激时TcI表达产物失活，重组菌株才发出较强绿色荧光，说明TcI活性存在时会抑制GFP基因的表达，即TcI可结合在PL上抑制相应基因表达。 （2）基因CTLA-4编码的CTLA-4抗体可解除肿瘤引起的免疫抑制，若想实现对肿瘤长期稳定治疗，需要基因CTLA-4长期表达，P7是持续表达的启动子，因此基因1为CTLA-4；Baxbl基因表达产物可催化P7不可逆翻转，改变启动子方向，从而抑制基因1的表达。PL​是受TcI调控的启动子，42℃TcI失活后PL启动下游基因表达，因此PL下游的基因2是Baxbl；Baxbl表达后使P7​翻转，翻转后P7启动下游的目的基因CTLA-4持续表达。 （3）42℃处理时，TcI失活，TcI对PL的抑制作用解除，PL启动Baxbl基因表达为Baxbl蛋白，该蛋白改变了P7的作用方向，持续表达的P7启动GFP和CTLA-4基因持续表达，因此42℃时菌株有荧光，培养基中有CTLA-4抗体。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 模块检测卷5生物技术与工程 （考试时间：75分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证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。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷 一、选择题：共15小题，每小题2分，共30分，在每小题给出的四个选项中，只有一个最符合题目要求。 1．【传统发酵・剁椒乳酸菌厌氧发酵，考察发酵工程必备知识】湖南特色剁椒鱼头依托传统发酵工艺，剁椒制作依靠辣椒表面天然乳酸菌厌氧发酵。现代工厂利用发酵工程规模化生产剁椒，优化发酵条件。下列叙述正确的是（     ） A．乳酸菌发酵过程在线粒体中产生少量 ATP B．发酵过程需要持续通入无菌空气，促进菌种繁殖 C．发酵罐中 pH 下降、代谢废物积累会抑制乳酸菌增殖 D．发酵工程的菌种均需要通过人工诱变获得 2．【生活饮品情境・康普茶复合菌群发酵，区分好氧 / 厌氧微生物代谢关系】康普茶是以茶和蔗糖为发酵底物，以醋酸菌、酵母菌和乳酸菌形成的共生体菌膜为发酵剂，静置发酵而成的饮料，其发酵装置及制作过程如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．蔗糖为菌种发酵提供碳源和氮源 B．发酵过程中需要不断搅拌通气 C．酵母菌产生的酒精可作为醋酸菌发酵的原料 D．这三类微生物在菌膜两侧均匀分布 3．【环境修复情境・除草剂降解菌筛选，平板划线 + 透明圈判读降解能力】某种除草剂不易降解，长期使用会污染土壤。研究人员按下图流程，选育能降解该除草剂的细菌（已知该除草剂是一种含氮有机物，在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明）。相关叙述正确的是（     ） A．图中Ⅰ所用培养基可用牛肉膏、蛋白胨来配制 B．由Ⅱ可推测，接种环共进行了5次灼烧灭菌 C．配制Ⅱ、Ⅲ的培养基时，先湿热灭菌再调节pH D．Ⅲ中透明圈直径/菌落直径的比值越大，说明其降解效果越好 4．【病毒计数实验・双层平板法测噬菌体，琼脂浓度与噬菌斑结合图像分析】科研小组用双层平板法测定某污水样本中噬菌体的数量，操作流程是：①先铺2%琼脂于培养皿底层，形成底层琼脂培养基；②将敏感指示菌和待测污水样本混合液，加入已熔化并降温至45～48℃的1%琼脂培养基中，迅速倾注于底层培养基上，形成上层培养基；③倒置培养一段时间后，计数噬菌斑。双层平板如下图所示。下列叙述正确的是（     ） A．倒平板前需对培养基和培养皿进行干热灭菌 B．可用酵母菌作为敏感指示菌对T2噬菌体进行计数 C．上层培养基冷却至45～48℃，主要目的是防止底层培养基液化 D．上层培养基中琼脂浓度较低，形成的噬菌斑较大便于计数 5．【植物育种情境・油菜与羽衣甘蓝体细胞杂交，原生质体融合与组织培养综合】甘蓝型油菜DW871具有高产和出油率高的特点。羽衣甘蓝的叶色、叶型等具备观赏性。研究人员拟通过植物细胞工程技术培育多功能用途的油菜新品种，流程如图所示。下列叙述正确的是（     ） A．甲过程可以使用胶原蛋白酶去除细胞壁 B．乙过程常用聚乙二醇诱导原生质体融合 C．丙过程体现了植物细胞的全能性 D．丁过程细胞的结构和功能维持不变 6．【生物医药新情境・骆驼纳米抗体噬菌体文库构建，区分病毒与宿主蛋白合成】研究人员从骆驼体内分离出一种分子量小、组织穿透力强的纳米抗体。利用基因工程等技术生产该抗体的流程如图所示。下列叙述错误的是（     ） A．多次抗原免疫可提高骆驼体内纳米抗体mRNA的含量 B．噬菌体文库含有骆驼的部分基因，其中包括纳米抗体基因 C．筛选的目的是从文库中选出能特异性结合目标抗原的噬菌体 D．扩大培养是利用噬菌体合成大量的纳米抗体，纯化后可用于临床诊断 7．【基础实验操作・菠菜 DNA 粗提取与鉴定，溶解 / 析出原理辨析】某同学以新鲜菠菜叶作为材料，进行DNA的粗提取与鉴定实验。下列叙述错误的是（    ） A．在研磨液中加入一定量的纤维素酶可提高研磨效率 B．在漏斗中垫上纱布过滤菠菜叶研磨液，滤液静置后取上清液 C．将粗提取的DNA在冷酒精中反复溶解、析出，可提高DNA纯度 D．提取的DNA遇二苯胺沸水浴后呈现较深的蓝色，说明提取的DNA较多 8．【植物次生代谢生产・苦马豆素两条细胞工程获取途径，对比分析技术流程】苦马豆素是从苦马豆细胞中提取的能抗肿瘤的毒素。下图是通过细胞工程技术获得苦马豆素的途径，相关叙述正确的是（     ） A．两种途径都以细胞的全能性为理论基础 B．过程②应提高培养基中生长素的比例 C．过程④可用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理 D．途径一比途径二生产周期长、产量低 9．【远缘体细胞杂交・人参 + 胡萝卜原生质体融合，次生代谢物调控机制分析】科学家将人参和胡萝卜细胞的原生质体融合，经培养获得8个杂种愈伤组织，检测发现这8个杂种愈伤组织均含有人参皂苷（一种次生代谢物），其中大多数人参皂苷含量明显高于人参愈伤组织。蛋白质电泳检测中发现一条只在8个杂种愈伤组织中出现的特异条带。下列叙述正确的是（     ） A．人参皂苷是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质 B．可使用PEG融合法和灭活病毒诱导法促进两种原生质体融合 C．愈伤组织形成杂种植株过程中不需要调整相关激素的比例和浓度 D．大多数杂种愈伤组织的人参皂苷含量较高，可能与特异条带的蛋白质有关 10．【动物克隆育种・基因敲除犬核移植，重构胚激活与核遗传物质分析】为探究编码酪氨酸酶的T基因对狗毛色的影响，有人通过如图所示过程获得了两只小狗。下列叙述正确的是（     ） A．采集卵子后立即与获能的精子受精，可有效提高受精率 B．将胚胎1培养至桑葚胚期，取成纤维细胞完成后续实验 C．用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚，可获得胚胎2和胚胎3 D．利用现代生物技术获得的两只小狗毛色和性别可能都不一样 11．【农业前沿情境・2026 转基因耐旱玉米，启动子与转基因安全辨析】2026年1月，我国首个启动子pABP9驱动的转基因耐旱玉米转化体NAZ-4获批农业转基因生物安全证书。下列叙述错误的是（　　） A．启动子pABP9是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA B．启动子和起始密码子都是位于目的基因首端的一段有特殊结构的DNA片段 C．转基因玉米在环境保护方面的作用是可以减少农药使用，从而减少污染 D．转基因生物安全证书保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性 12．【原核免疫机制・CRISPR-Cas 基因编辑原始模型，图文结合分析核酸切割机制】原核生物为了抵御外来核酸的干扰，还进化出一套特殊的防御机制，即CRISPR-Cas 系统。该系统中的CRISPR序列是细菌受到噬菌体等外源DNA入侵时，将识别到的外源DNA整合到自身DNA中形成的一段序列。当外源DNA再次入侵细菌时，可由CRISPR-Cas系统发挥作用将其切割，机制如图所示。下列叙述错误的是（     ） A．CRISPR-Cas系统可看作细菌对外来核酸进行“识别、备份、响应和免疫”的防护系统 B．发挥作用的CRISPR RNA与入侵病毒DNA的部分碱基是互补配对的 C．Cas蛋白能识别到目标DNA的特定序列并断开其磷酸二酯键 D．CRISPR序列识别的特异性与其特有的碱基序列有关 13．【模块综合，多技术辨析】下列关于生物技术与工程的实施过程的说法错误的是（　　） A．啤酒生产时，为加快大麦种子内淀粉的水解，可用赤霉素处理 B．进行DNA的粗提取与鉴定时，整个提取过程可以不使用离心机 C．在原代培养和传代培养前，都需要对动物细胞用胰蛋白酶等处理 D．将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物可防止转基因花粉传播 14．【异种器官培育・人 iPS 细胞补偿动物缺陷胚胎，异源移植免疫排斥分析】我国科学家将人源的iPS细胞注入哺乳动物X特定器官发育缺陷的宿主囊胚中，使其补偿发育出人源肾脏。这些肾脏中人源细胞比例最高可达70%。下列有关叙述错误的是（     ） A．基因P、M是胚胎发育出肾脏所必需的 B．人源iPS细胞不能注入囊胚的滋养层 C．过程②可利用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚 D．人源肾脏移植后，患者一定不出现免疫排斥 15．【AI 生物新情境・逆折叠 AI 蛋白质设计，序列与空间结构对应关系】逆折叠AI模型是一类从蛋白质空间结构反向推导氨基酸序列的智能模型。该模型依据自然界中已知蛋白质的氨基酸序列与其空间结构的对应关系，能快速生成多种可能折叠成目标蛋白结构的氨基酸序列，实现蛋白质工程的自动化和标准化。下列叙述正确的是（     ） A．空间结构相同的蛋白质可能对应多种氨基酸序列 B．该模型以肽键的结构为依据生成目标氨基酸序列 C．该模型不需要核糖体的参与即可获得目标蛋白质 D．该模型实现了不通过改造基因而直接改造蛋白质 二、多项选择题（本题共5小题，每小题3分，共15分。每小题有不止一个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全得2分，有错选或不选得0分） 16．【微生物诱变筛选・选择培养基，逻辑分析】精氨酸依赖型谷氨酸棒状杆菌缺乏将鸟氨酸转化为精氨酸的酶，导致鸟氨酸在细胞内积累，这种菌可作为鸟氨酸发酵的优良菌种。如图为野生型谷氨酸棒状杆菌经诱变获得精氨酸依赖型菌并进行筛选的过程示意图，待培养基甲上的菌落不再增加时，经过程②向培养基中添加物质a，继续培养。下列相关叙述不正确的是（     ） A．野生型菌株在甲培养基上无法生长 B．紫外线照射菌液可诱导细菌产生基因突变和染色体变异，从而提高获得目的菌株的概率 C．菌落A在甲乙培养基上均可生长，所以可作为鸟氨酸优良发酵菌种 D．过程②向培养基甲中添加的物质a是精氨酸 17．【生殖医学新情境・线粒体置换术阻断母系遗传病，核移植过程分析】线粒体置换术可用于预防母系线粒体遗传病，操作流程如图所示。下列不正确的是（     ） A．吸出的次级卵母细胞细胞核实际上是纺锤体-染色体复合物 B．重组次级卵母细胞可以用高Ca2+-高pH进行激活 C．重组次级卵母细胞在体外培养至减数第二次分裂中期才能受精 D．图示胚胎发育至原肠胚阶段，其内细胞团细胞仍然具有全能性 18．【蛋白质工程制药・速效胰岛素氨基酸定点改造，原核表达系统特点辨析】天然人胰岛素易形成聚合体，起效慢。科学家通过将天然人胰岛素的第28位脯氨酸与第29位赖氨酸的位置互换，研发出速效胰岛素类药物，并利用大肠杆菌量产。下列说法正确的是（　　） A．天然人胰岛素基因转录过程中作为模板的是b链 B．天然人胰岛素中第28位氨基酸对应的反密码子为5′-CGG-3′ C．速效胰岛素基因表达需要mRNA、tRNA及rRNA的参与 D．速效胰岛素的生产需要内质网、高尔基体的参与 19．【珍稀鱼类保护・中华鲟生殖干细胞移植，缩短繁殖周期技术分析】中华鲟和长江鲟均为国家重点保护动物，其性成熟时间分别约为20年和5年。如图示我国科学家运用鱼类生殖干细胞移植技术成功繁殖中华鲟的过程，该技术显著缩短了繁殖周期。下列分析正确的是（     ） A．①示从供体中华鲟分离性腺组织 B．②示用胰蛋白酶处理，获取生殖干细胞 C．③示干细胞移植过程，应在无菌环境中操作 D．④示体外受精，受精卵基因组均与中华鲟的相同 20．【农杆菌载体基础・Ti 质粒 T-DNA 转移机制，载体改造要点图文分析】Ti质粒的Vir基因表达产生的Vir蛋白能在T-DNA左右边界序列中产生切口，并复制出单链T-DNA从Ti质粒上释放后进入植物细胞。T-DNA左右边界序列与植物细胞DNA分子中某些序列有极强的同源性，因此可以插入植物细胞基因组中。T-DNA的生长素基因和细胞分裂素基因能使植物组织过度生长。形成瘤状组织（冠瘿），影响植物的正常生理功能。冠瘿碱合成基因使植物细胞合成并分泌冠瘿碱（一种氨基酸衍生物），为农杆菌的生长提供碳源和氮源。下列叙述正确的是（　　） A．Ti质粒中的冠瘿碱合成基因与植物细胞染色体DNA整合后，其最终表达产物为冠瘿碱 B．为保证转基因植物正常生长，Ti质粒作载体时需将生长素基因和细胞分裂素基因敲除 C．应将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上·且不能破坏左右边界序列 D．Ti质粒作为基因工程载体时，需将Vir基因替换成标记基因，用于重组DNA分子的筛选 三、非选择题：共5小题，55分。 21．【农业环保情境，考察综合实验分析能力】（13分，除标记外，每空2分）我国是水稻生产大国。水稻秸秆含有大量纤维素，微生物降解秸秆还田能提升土壤肥力，促进农业可持续发展。为筛选出低温条件下能高效降解秸秆的菌株，科研人员进行了相关实验，过程如图1所示。 回答下列问题： (1)过程①中，收集稻田腐烂秸秆和土壤混合物，并制成悬液，利用________法将其接种在以________为唯一碳源的培养基上。 (2)过程②中，将过程①获得的多个菌株分别接种在刚果红培养基（培养基中的纤维素与刚果红结合呈红色，纤维素被降解后红色消失）上，并置于10℃条件下培养。通过比较________筛选菌株。将筛选获得的4种菌株继续放在10℃下培养，测定菌株的纤维素酶（包括CMC和FPA）活性，结果如图2所示。 据图2分析，应选择________这两种菌株构建复合菌系，依据是________。 (3)菌株间拮抗作用指的是一种微生物通过产生某些代谢产物来抑制另一种微生物生长的现象。过程③中，科研人员将过程②筛选的两种菌株交叉划线接种到培养基上，交叉处________，说明这两种菌株间无拮抗作用。 (4)研究人员将筛选出来的菌株按不同体积比构建成复合菌系a、b、c，然后测定其酶活性，结果如图3所示。 为了解不同复合菌系的田间秸秆降解效果，称取30g水稻秸秆装入尼龙网袋中，分别加入不同的复合菌系后埋入水稻田中，每组重复3次，一段时间后取出尼龙网袋，称重并和对照组对比。实验中需要埋入________个尼龙网袋。据图3推测，预期结果是_______________________。 22．【远缘不对称体细胞杂交，考查获取信息能力、实验分析能力】（10分，除标记外，每空2分）红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇，为了培育产生紫杉醇的柴胡，红豆杉（2n＝24）与柴胡（2n＝12）进行了不对称体细胞杂交。 (1)科研人员剥离红豆杉种子的胚作为外植体接种于经过____________处理的培养基上，诱导形成愈伤组织。 (2)将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用________________酶分别处理，各自获得有活力的原生质体。用一定剂量的紫外线照射红豆杉原生质体，破坏部分染色体，与未经紫外线照射的柴胡原生质体用化学诱导剂____________诱导融合，得到融合细胞。 (3)诱导融合后，科研人员只统计了6组染色体数目不大于24条的细胞，如下表所示。 材料 融合细胞组号 1 2 3 4 5 6 染色体条数 9～10 11 12～14 12～16 13 14 ①科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞，因为柴胡细胞染色体数为12条，并且红豆杉细胞____________________。 ②实验时，科研人员判断组号为__________的细胞为杂种细胞，并进一步采用PCR方法鉴定这几组细胞。PCR扩增DNA时，需要分别以_____________________设计引物，扩增红豆杉、柴胡和杂种细胞的DNA，观察并比较扩增DNA的电泳结果。 (4)红豆杉和柴胡的亲缘关系较远，两种植物细胞的染色体间排斥较为明显，应在能够高效合成紫杉醇的杂种细胞中选择__________的核基因含量较低的杂交细胞进行培养。 23．【异种器官移植+单克隆抗体，图文综合分析能力】(11分，除标记外，每空2分)肾脏异种移植是解决肾源短缺的有效方法。由α-1，3半乳糖基转移酶（GGTA1）合成的α-1，3半乳糖（α-Gal）在猪体内含量高。当猪的器官移植到恒河猴体内时，会发生针对α-Gal的急性免疫排斥反应，导致移植失败。研究人员构建了GGTA1基因敲除猪，并将其肾脏移植进恒河猴体内，过程如图1所示。 回答下列问题： (1)扩大培养成功敲除GGTA1的猪成纤维细胞所需的气体环境是________。 (2)用于体细胞核移植的卵母细胞需在体外培养至________期，胚胎移植前需对代孕母猪进行________处理。实验中可将________作为异种肾移植成功与否的观察指标。 (3)敲除GGTA1后，肾移植的恒河猴还是会产生一定程度免疫排斥反应。研究发现，抗CD40单克隆抗体可靶向阻断T细胞的杀伤作用，延长受体的存活时间。抗CD40单克隆抗体制备流程如图2所示。 据图2可知，物质X是________，筛选2是为了________。 (4)利用基因编辑克隆猪提供异种器官为解决人类器官移植供体短缺问题提供了新思路。但该技术仍存在一定的安全风险，比如________________________（答出1点即可）。 24．【工业发酵工程，限制酶切割 + 电泳图谱判读】（10分，除标记外，每空2分）在未断奶的小牛胃中存在一种凝乳酶，被广泛应用于奶酪和酸奶的生产。科学家将编码牛凝乳酶的基因（长度1.5kb）导入大肠杆菌获得工程菌，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 (1)提取小牛胃黏膜组织中的mRNA，经逆转录得到cDNA，选择合适的引物进行PCR扩增，PCR引物碱基数一般在20～30个之间，过短则导致 __________。 (2)如表为操作过程中可能用到的限制酶，图1为获得的目的基因及末端（除黏性末端序列外，其他碱基序列省略），图2为要使用的质粒，其中的Tetr、Ampr分别为四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。对质粒进行切割时，选用的两种限制酶为 __________。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是 __________，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是 __________。 限制酶 BamHⅠ BclⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别位点及切割位点 -G↓GATCC- -T↓GATCG- -CCC↓GGG- -↓GATC- (3)将转化后的大肠杆菌接种在含 __________的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如图3， __________号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。 注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中 (4)已知凝乳酶第20、24位氨基酸变成半胱氨酸，其活性可显著提高。科研人员希望运用蛋白质工程技术获得活性更强的凝乳酶，请选用合适的措施编号并排序： __________。（用箭头表示） ①重组DNA分子导入大肠杆菌②随机改变凝乳酶基因的序列③分析突变蛋白功能，设计结构④改变凝乳酶基因的特定序列⑤培养细胞后提纯突变蛋白⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组 25．【肿瘤靶向生物治疗・温度敏感益生菌 EcN 基因工程改造，考查工程思维】（11分，除标记外，每空1分）大肠杆菌Nissle1917（EcN）是临床常用的益生菌，可在肿瘤核心位置生存繁殖。研究发现，基因CTLA-4编码的CTLA-4抗体可解除肿瘤引起的免疫抑制。研究人员设计了温度敏感型EcN，以实现对肿瘤的靶向治疗。回答下列问题： (1)TcI是一种温度敏感型转录因子。研究人员构建质粒①（图1）导入野生型EcN，经添加________的培养基培养后，结合PCR及电泳结果或________，筛选重组菌株。研究发现，用42℃热刺激时，TcI表达产物失活，重组菌株发出较强的绿色荧光，说明TcI可结合在PL上________（填“促进”或“抑制”）相应基因表达。 (2)TcI仅在42℃热刺激期间短暂失活，而肿瘤治疗通常需要维持数周。为实现长期稳定治疗，研究人员构建质粒②（图2），其中，Baxbl基因表达产物可催化attP和attB位点之间的P7序列发生不可逆翻转，进而改变其作用方向。 据图2推测，基因1及基因2分别是________、________（填“Baxbl”或“CTLA-4”）． (3)将质粒②导入野生型EcN中获得重组菌株，结果如下表所示。 温度 37℃ 42℃ EcN出现绿色荧光情况 无荧光 甲 培养基中CTLA-4抗体含量 无抗体 乙 表中“甲”、“乙”处分别填________、________，出现这一现象的原因是________。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $