第十单元 生物技术与工程（综合训练）（北京专用）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，通过新情境应用题整合发酵工程、基因工程及细胞工程，强化生命观念与科学思维的综合运用。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |发酵工程|5选择+1非选|新情境（猕猴桃醋/单细胞蛋白）结合原理判断|从微生物代谢（结构与功能观）到发酵条件优化（物质与能量观）| |基因工程|5选择+2非选|限制酶切割/PCR/反义技术等实验分析|基因操作工具→表达载体构建→功能验证（科学思维的分析与综合）| |细胞工程|5选择+3非选|原生质体融合/杂交瘤/植物再生等技术流程|细胞全能性→细胞融合→定向诱导（探究实践的方案设计与结果分析）|

学科网（北京）股份有限公司 第十单元 生物技术与工程 （考试时间：90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。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（新情境·猕猴桃醋）下图表示猕猴桃醋生产的基本工艺流程，下列叙述正确的是（　　） A．与酵母菌相比，乳酸菌和醋酸菌均没有核膜包被的细胞核 B．75℃和121℃处理都属于灭菌，能杀灭发酵液中所有微生物 C．酒精发酵阶段所添加的乳酸菌能够无氧呼吸产生酒精 D．醋酸发酵阶段需要密封，以免有氧时醋酸被分解为二氧化碳 【答案】A 【解析】A、酵母菌是真核生物，有核膜包被的细胞核；乳酸菌和醋酸菌都是原核生物，都没有核膜包被的细胞核，A正确； B、75℃处理30分钟属于消毒，只能杀死部分微生物，无法杀灭芽孢等休眠体，不能杀死所有微生物，只有121℃的处理属于灭菌，B错误； C、乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸，不能产生酒精，酒精发酵的酒精来自酵母菌的无氧呼吸，C错误； D、醋酸菌是好氧细菌，醋酸发酵过程需要持续通入氧气，醋酸不会在有氧条件下被分解为二氧化碳，D错误。 2．（新情境·单细胞蛋白）酵母菌可利用甲醇生产单细胞蛋白，野生型菌株甲醇利用率低，我国科研人员选育出高效利用甲醇的工程菌株并实现工业化生产。相关叙述正确的是（　　） A．甲醇为酵母菌提供碳源和氮源 B．菌种扩大培养是发酵工程的中心环节 C．提高通气量与搅拌速率可增加溶氧，提升产量 D．单细胞蛋白是通过分离纯化获得的代谢产物 【答案】C 【解析】A、甲醇仅含C、H、O三种元素，不含N元素，只能为酵母菌提供碳源，无法提供氮源，A错误； B、发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵过程，菌种扩大培养是发酵前的种子制备环节，并非中心环节，B错误； C、酵母菌为兼性厌氧型微生物，有氧条件下可大量繁殖，单细胞蛋白是酵母菌菌体本身，提高通气量与搅拌速率可增加溶氧量，促进酵母菌有氧呼吸大量增殖，进而提升产量，C正确； D、单细胞蛋白是微生物菌体本身，并非微生物的代谢产物，不需要分离纯化代谢产物，D错误。 3．豆瓣酱是我国地方特色调味品，生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲，再添加调料进一步发酵，下列说法错误的是（　　） A．沸水浸泡能杀死蚕豆细胞，减少有机物消耗 B．面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养 C．菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物 D．豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵 【答案】D 【解析】A、沸水浸泡能使蚕豆细胞死亡，从而减少细胞呼吸等对有机物的消耗，A正确； B、面粉中含有淀粉等营养物质，可为菌种的快速繁殖和生长提供营养，B正确； C、在发酵过程中需要将蛋白质和淀粉等分解，所以菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物，C正确； D、从图中可以看出，在制作豆瓣曲过程中有翻拌操作，且整个过程不是完全密封的，说明主要利用的是好氧微生物发酵，而不是厌氧微生物发酵，D错误。 4．研究发现，植物根际微生物对石油的降解起重要作用。如图为从土壤中筛选出高效石油降解菌的部分流程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．为获得分解石油的细菌，配制培养基时，应以石油为唯一碳源 B．配制步骤A、B所需培养基时，应先调节pH后再高压蒸汽灭菌 C．可使用稀释涂布平板法或细菌计数板计数法对目的菌进行计数 D．在B培养基中出现的菌落均是由能够降解石油的细菌形成的 【答案】D 【解析】A、为获得分解石油的细菌，配制培养基时，应以石油为唯一碳源，在该培养基中，只有分解石油的微生物才能生长，A正确； B、配制培养基时，应该先调节pH再灭菌，B正确； C、对目的菌计数可以采用稀释涂布平板法或细菌计数板计数法，C正确； D、在B培养基中出现的菌落不一定都是由能够降解石油的细菌形成的，例如有些自养型微生物可以以CO2为碳源，D错误。 5．显微镜直接计数法和稀释涂布平板法均可用于酵母菌计数。下列说法正确的是（　　） A．显微镜直接计数时，先滴菌液再盖盖玻片导致结果偏小 B．稀释涂布平板法计数的结果一般小于显微镜直接计数法 C．一定量培养液中酵母菌数量呈S型增长后下降，K值不变 D．显微镜直接计数法统计的是酵母菌活菌的数量变化 【答案】B 【解析】A、显微镜直接计数时，若先滴菌液再盖盖玻片，会导致盖玻片被抬高，计数室实际深度大于0.1 mm，统计体积增大，计数结果偏大，A错误； B、稀释涂布平板法仅统计能在培养基上形成菌落的活菌数（菌落形成单位），而显微镜直接计数法会统计包括死菌在内的所有菌体，故稀释涂布平板法结果一般小于显微镜直接计数法，B正确； C、K值（环境容纳量）由培养液体积、营养物质等环境因素决定。培养液量固定时，K值不变。酵母菌数量呈S型增长后因资源耗尽而下降，K值下降，C错误； D、显微镜直接计数法无法区分死菌与活菌，统计的是总菌数而非活菌数量变化，D错误。 6．蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度。下图为蛛丝蛋白基因对应的DNA片段结构示意图，其中1～4表示DNA上引物可能结合的位置，目前利用现代生物技术生产蜘蛛丝已取得成功。下列有关叙述正确的是（　　） A．获取蛛丝蛋白基因若采用限制酶切割其两侧，会破坏2个磷酸二酯键 B．若受体细胞为大肠杆菌，需先进行Ca2+处理，再使用显微注射法导入 C．若用PCR技术获取蛛丝蛋白基因，则2、3分别是2种引物结合的位置 D．要进一步提升蛛丝蛋白的性能，可直接改造氨基酸序列从而改变空间结构 【答案】C 【解析】A、用限制酶切割获取目的基因时，需要在目的基因两侧各切割1个位点，DNA为双链结构，每个切割位点会破坏2个磷酸二酯键，因此共破坏4个磷酸二酯键，A错误； B、将目的基因导入大肠杆菌时，经Ca2+处理得到感受态细胞后，使用感受态细胞法（钙离子转化法）导入目的基因，显微注射法是将目的基因导入动物细胞的常用方法，B错误； C、PCR技术中DNA子链的合成方向为5'→3'，引物需要结合在目的基因两侧模板链的3'端区域，2、3分别对应两条模板链的3'端侧，可作为两种引物的结合位点，保证扩增出中间的目的基因，C正确； D、改造蛛丝蛋白性能属于蛋白质工程的应用范畴，蛋白质工程是通过改造或合成目的基因，进而改造蛋白质的结构，不能直接改造氨基酸序列，D错误。 7．多囊肾病（PKD）是一种单基因显性遗传病，致病基因位于常染色体上。对某患者相关基因进行检测，得到2种序列（如下图）。图中限制酶E的识别序列为GATATC。下列判断正确的是（　　） A．致病基因碱基序列的改变导致密码子由GAT变为AAT B．用限制酶E切割该患者的基因，得到2种不同长度的片段 C．对患病家系进行调查，统计获得该病在人群中的发病率 D．若该患者与正常人婚配，生育患PKD男孩的概率为1/4 【答案】D 【解析】A、密码子是mRNA上的三个相邻碱基，而题干中给出的是DNA序列，所以不能直接得出致病基因碱基序列的改变导致密码子由GAT变为AAT，A错误； B、多囊肾病（PKD）是一种单基因显性遗传病，由图可知，正常基因有2个限制酶E的识别序列，被切成3种不同的片段，致病基因有1个限制酶E的识别序列，被切成2种不同的片段，其中204bp的片段相同，用限制酶E切割该患者的基因（杂合子，含正常基因和致病基因），会得到4种不同长度的片段，B错误； C、对患病家系进行调查，可统计该病的遗传方式，而要统计获得该病在人群中的发病率，应该在人群中随机调查，C错误； D、设致病基因为A，正常基因为a，患者基因型为Aa，正常人基因型为aa，他们婚配后生育患病孩子（Aa）的概率为1/2，生育男孩的概率为1/2，所以生育患PKD男孩的概率为1/2×1/2=1/4，D正确。 8．用限制酶Spe Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒，用限制酶Hind Ⅲ和Xba Ⅰ切割目的基因，之后连接，构建基因表达载体。下列叙述不正确的是（　　） 限制酶 Spe Ⅰ Hind Ⅲ Xba Ⅰ 识别序列 5'-A↓CTAGT-3' 3'-TGATC↑A-5' 5'-A↓AGCTT-3' 3'-TTCGA↑A-5' 5'-T↓CTAGA-3' 3'-AGATC↑T-5' A．青霉素抗性基因可作为筛选标记 B．限制酶可使磷酸二酯键发生断裂 C．表中限制酶切割之后均会产生黏性末端 D．连接后的基因表达载体可被Spe Ⅰ切开 【答案】D 【解析】A、青霉素抗性基因是质粒中的标记基因，表达产物能抵抗青霉素，故青霉素抗性基因可作为筛选标记，A正确； B、限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，B正确； C、由表格可知，这3种限制酶都是在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开，产生黏性末端，C正确； D、题干中用限制酶Spe Ⅰ切割质粒产生的黏性末端和用限制酶Xba Ⅰ切割目的基因产生的黏性末端遵循碱基互补配对，在DNA连接酶的作用下拼接起来，拼接起来的部分碱基序列为ACTAGA，而限制酶Spe Ⅰ识别的碱基序列为ACTAGT，所以连接后的基因表达载体不能被Spe Ⅰ切开，D错误。 9．在某植物中发现一种隐性（aa）突变体，根据野生型（AA）的DNA序列设计如下图所示引物，从植株提取DNA进行PCR，结果如下表。下列分析错误的是（　　） 引物 ①④ ②④ ②③ 个体 野生型 突变体 野生型 突变体 野生型 突变体 PCR条带 A．四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对 B．突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒 C．若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带 D．若选用引物①②进行PCR，都不能出现扩增条带 【答案】D 【解析】A、PCR的原理是DNA半保留复制。选用引物①④或②③进行PCR，野生型和突变体均出现相同的扩增条带，说明四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对，A正确； BC、选用引物②③进行PCR，野生型和突变体均出现相同的扩增条带，但选用引物②④进行PCR，仅野生型出现扩增条带，且该条带位置与选用引物②③进行PCR得到的条带位置不同，说明突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒，进而推知：若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带，BC正确； D、由图知，引物①②为同向，野生型扩增不出条带；突变型②③间片段颠倒，导致②与①异向，可扩增出条带，D错误。 10．聚半乳糖醛酸酶（PG）能降解果胶而使细胞壁破损。减少该酶的表达可有效防止蔬菜水果过早腐烂。将PG基因的5′端部分序列反向接在启动子下游，形成PG反义序列，并构建重组质粒（如图）导入大肠杆菌。通过大肠杆菌与农杆菌接合，将重组质粒导入农杆菌后再转化番茄细胞。下列表述错误的是（　　） A．在培养基中加入四环素筛选导入重组反义质粒的大肠杆菌 B．PG反义序列插入T-DNA中可将其整合到番茄染色体上 C．PG反义序列的mRNA与番茄细胞中的PG mRNA部分互补 D．转入PG反义序列通过干扰原PG基因的转录而抑制其表达 【答案】D 【解析】A、重组质粒含有四环素抗性基因，则可在培养基中加入四环素筛选导入重组反义质粒的大肠杆菌，A正确； B、T-DNA可整合到宿主的染色体上，所以PG反义序列插入T-DNA中可将其整合到番茄染色体上，B正确； C、PG反义序列的mRNA与番茄细胞中的PG mRNA部分互补，抑制了翻译过程，C正确； D、转入PG反义序列通过干扰原PG基因的翻译而抑制其表达，D错误。 11．研究者将羊肚菌的高产栽培种甲与耐高温野生种乙的原生质体融合，培育获得羊肚菌丙。在高温条件下，丙产量约为甲的两倍。下列叙述正确的是（　　） A．羊肚菌丙的形成应用了基因重组原理 B．使用纤维素酶处理菌丝制备原生质体 C．使用灭活的病毒处理能促进甲、乙细胞融合 D．实验时可能形成多种融合体，需要再筛选 【答案】D 【解析】A、羊肚菌丙的形成是通过原生质体融合（属于细胞工程），原理是染色体数目变异，而非基因重组，A错误； B、真菌细胞壁主要成分为几丁质，需用几丁质酶处理制备原生质体；纤维素酶用于植物细胞壁，B错误； C、灭活病毒是动物细胞融合的诱导剂；植物或真菌原生质体融合常用聚乙二醇（PEG）或电刺激，C错误； D、甲与乙的原生质体融合时，可能形成甲-甲、乙-乙、甲-乙多种融合体，需筛选出甲-乙融合体并培养，D正确。 12．生物碱为铁皮石斛的次生代谢物。下图是以铁皮石斛为材料，培养拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程。下列说法正确的是（　　） 第十单元 生物技术与工程（北京专用）（解析版） A．生物碱是铁皮石斛生长非必需的物质，所有细胞都可以合成 B．图中过程①为脱分化形成PLBs，过程②为再分化生产生物碱 C．培养高产细胞系应选择生物碱产量与细胞数量比值大的PLBs D．该过程运用了植物组织培养技术，原理是植物细胞的全能性 【答案】C 【解析】A、生物碱是铁皮石斛的次生代谢物，不是细胞进行正常生命活动必需的物质，但并非所有细胞都能合成生物碱，A错误； B、过程①为脱分化形成类似愈伤组织的PLBs，过程②是筛选并培养得到高产细胞系，没有发生再分化（再分化是愈伤组织分化形成根、芽等器官的过程），B错误； C、生物碱产量与细胞数量的比值越大，说明单位细胞的生物碱产量越高，更适合用于培养高产细胞系，C正确； D、该过程运用了植物组织培养技术，但最终没有获得完整植株，没有体现植物细胞的全能性，D错误。 13．双特异性抗体可以同时识别两种不同的抗原。研究者用过氧化物酶免疫大鼠，取其脾脏细胞与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞（甲细胞），用生长抑素免疫同品系大鼠，获得脾脏细胞（乙细胞）。将甲、乙细胞融合获得杂交-杂交瘤细胞，筛选获得分泌双特异性抗体的细胞株，流程如下图。 下列选项错误的是（　　） A．①过程可用PEG或灭活的病毒诱导细胞融合 B．②过程中未融合的乙细胞不能长时间存活并增殖 C．③过程需在单一培养孔中接种多个杂交-杂交瘤细胞 D．④过程需筛选过氧化物酶和生长抑素阳性反应细胞 【答案】C 【解析】A、动物细胞融合的常用诱导方法包括：化学法PEG（聚乙二醇），生物法灭活的仙台病毒，A正确； B、乙细胞是已免疫的B淋巴细胞，体外培养条件下无法无限增殖，会很快衰老死亡，B正确； C、③是克隆化培养，目的是获得能分泌单一抗体的细胞株，因此需要在单一培养孔中接种单个杂交-杂交瘤细胞，C错误； D、我们需要的是能同时识别两种抗原的双特异性抗体，因此④过程需要筛选出同时对过氧化物酶和生长抑素都呈阳性反应的细胞株，D正确。 14．传统杂交瘤技术常使用日本血凝病毒（HVJ）诱导细胞融合，生产单克隆抗体。改良杂交瘤技术通过施加不均匀的交流电场，使骨髓瘤细胞、B淋巴细胞在电极表面形成相邻的单层，在电场作用下融合成杂交瘤细胞。下列相关叙述不正确的是（　　） A．用特定抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾脏中获得B淋巴细胞 B．上述过程使用具活性HVJ，其表面某些糖蛋白可促进细胞互相凝聚而发生融合 C．杂交瘤细胞需要经过克隆化培养和抗体检测，进而获得能分泌特定抗体的细胞 D．改良杂交瘤技术可以提高细胞融合效率，但不能完全避免骨髓瘤细胞相互融合 【答案】B 【解析】A、用特定抗原对小鼠免疫，刺激小鼠产生免疫反应，从而从该小鼠的脾脏中获得B淋巴细胞，A正确； B、诱导细胞融合应使用灭活病毒，B错误； C、杂交瘤细胞需要经过克隆化培养和抗体检测，进而获得能分泌特定抗体的细胞，C正确； D、改良杂交瘤技术通过施加不均匀的交流电场，使骨髓瘤细胞、B淋巴细胞在电极表面形成相邻的单层，在电场作用下融合成杂交瘤细胞，因此可能存在同种细胞融合的现象，D正确。 15．正常情况下，由于父源基因和母源基因中有特定的“印记基因”，只能表达来自特定一方的基因，因此哺乳动物的2个精子无法形成1个正常发育的胚胎。如某些父源基因促进胚胎细胞增殖和营养吸收，某些母源基因抑制胚胎过度生长。科研人员使用特定技术修改关键的印记基因后，创造出“双父无母”的小鼠，具体过程如下图。下列叙述错误的是（　　） A．正常小鼠胚胎发育过程中，父源基因和母源基因共同表达 B．“双父”小鼠的培育过程中，不需要使用特定技术抑制母源基因的表达 C．图中“？”的处理可能是进行X染色体的复制 D．整个过程不需雌性小鼠的参与 【答案】D 【解析】A、题干中提到正常情况下只能表达来自特定一方的基因，但正常小鼠胚胎发育是由受精卵发育而来，受精卵的基因来自父方和母方，在正常胚胎发育过程中父源基因和母源基因共同表达才能保证胚胎正常发育，A正确； B、“双父”小鼠是通过对父源细胞进行处理得到的，在这个过程中不需要抑制母源基因表达，因为没有母源基因参与，B正确； C、丢失Y染色体的iPS细胞为XO型，要得到XX型卵原细胞，“？”的处理可能是进行X染色体的复制，然后细胞分裂得到XX型细胞，C正确； D、从图中可以看出，整个过程是将小鼠成纤维细胞经一系列处理最终培育出“双父”小鼠，但是“双父”小鼠需要在雌性小鼠子宫内进行胚胎发育，需要雌性小鼠的参与，D错误。 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（9分，除标记外，每空2分）L-精氨酸在制药等行业被广泛应用。研究者改造大肠杆菌以获得L-精氨酸高产菌株。 （1）大肠杆菌被接种至经________（1分）灭菌处理的培养基后，利用葡萄糖代谢产生L-精氨酸或乙酸，如图1。 （2）检测发现野生型菌株积累的L-精氨酸浓度极低，研究者开展实验探究其原因，结果如图2。 ①图2结果说明，野生型菌株积累的L-精氨酸浓度极低的原因不是L-精氨酸被快速降解，而是L-精氨酸会抑制内源L-精氨酸合成酶活性，依据是________。 ②菌株2的L-精氨酸产率低于预期，据图1和图2分析，原因是________。 （3）发酵过程中，菌株2在对数期快速增殖，之后进入稳定期。葡萄糖投入量一定的前提下，菌株2在对数期大量产生L-精氨酸，会导致用于自身生长的________不足，增殖减慢，稳定期的种群密度较低，进而影响L-精氨酸产量。 （4）综上，研究人员继续改造菌株2，以进一步提高L-精氨酸产率。下列选项中合理的改造方案是________（选填下列字母）。 a．敲除细胞呼吸酶基因 b．敲除乙酸合成酶基因 c．敲除外源L-精氨酸合成酶基因 d．将细胞呼吸酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子 e．将外源L-精氨酸合成酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子 【答案】（1）高压蒸汽灭菌法（1分） （2）菌株1中敲除了L‐精氨酸降解酶基因后，L‐精氨酸积累仍很低，且菌株2比菌株1积累L-精氨酸更多 丙酮酸在转变成L-精氨酸的同时还会转变成乙酸，同时催化乙酸合成的相关酶活性也不再被抑制 （3）物质和能量 （4）be 【解析】（1）大肠杆菌被接种至经高压蒸汽灭菌法灭菌处理的培养基后，利用葡萄糖代谢产生L-精氨酸或乙酸，即培养基的灭菌方法是湿热灭菌法，其中高压蒸汽灭菌法是常用的一种。 （2）①图2结果显示，菌株1中敲除了L‐精氨酸降解酶基因后，L‐精氨酸积累仍很低，且菌株2比菌株1积累L-精氨酸更多，结合两种菌株改造的区别可推测，野生型菌株积累的L-精氨酸浓度极低的原因不是L-精氨酸被快速降解，而是L-精氨酸会抑制内源L-精氨酸合成酶活性。 ②菌株2的L-精氨酸产率低于预期，据图1和图2分析，丙酮酸在转变成L-精氨酸的同时还会转变成乙酸，同时催化乙酸合成的相关酶活性也不再被抑制，因而L-精氨酸的含量低于预期。 （3）发酵过程中，菌株2在对数期快速增殖，之后进入稳定期。葡萄糖投入量一定的前提下，菌株2在对数期大量产生L-精氨酸，会导致用于自身生长的物质和能量不足，因而菌株增殖缓慢，进而影响L-精氨酸产量。 （4）a．敲除细胞呼吸酶基因是不合理的，因为细胞呼吸过程能为菌株的代谢活动提供能量，否则会影响其正常生长，也不能达到相应的目的，a错误； b．敲除乙酸合成酶基因会让更多的丙酮酸转变成L-精氨酸，进而达到生产目的，b正确； c．敲除外源L-精氨酸合成酶基因则恢复到野生状态，则生产的L-精氨酸很有限，c错误； d．将细胞呼吸酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子能加快呼吸作用，但未必能增加L-精氨酸在稳定期的产量，d错误； e．将外源L-精氨酸合成酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子，该操作会使菌株在对数期稳定增长，在稳定期大量合成L-精氨酸实现增产，e正确。 故选be。 17．（13分，除标记外，每空1分）牛多能性拓展干细胞（bEPSCs）是育种、培育优质牛肉等应用的核心材料，为建立可长期自我更新的bEPSCs系，科研人员开展系列实验。 （1）bEPSCs可从牛囊胚的________中分离获取，培养过程中需定期更换培养液的目的是补充营养物质、________。 （2）培养的bEPSCs呈致密、饱满的圆顶状克隆生长，细胞克隆边界清晰、结构规整。取部分bEPSCs均分为2组，第1组加入CHIR和XAV试剂，第2组仅添加CHIR。在相同适宜条件下培养一段时间，观察早期传代细胞，第1组细胞呈致密圆顶状克隆，边缘整齐，第2组细胞由致密变扁平、克隆松散。结果表明________（2分）。 （3）bEPSCs建系过程中，研究人员比较不同培养条件对长期传代细胞的影响，结果如下表。 组别 培养基成分 POU5F1基因表达 SOX2基因表达 对照组 CHIR+XAV ++ ++ A CHIR ++++ ++++ B iCRT3 +++ +++ C CHIR+iCRT3 +++++ +++++ 注：“+”数量表示相对表达量；POU5F1和SOX2表达量越高，干细胞特性保持越好 ①结果表明CHIR与iCRT3对bEPSCs分化的作用是________关系。 ②Wnt和β-catenin是调控干细胞分化关键通路的信号分子，XAV抑制Wnt/β-catenin通路。TCF1和TCF4均为功能性蛋白，iCRT3特异性破坏β-catenin-TCF1蛋白复合物形成。下图为bEPSCs的Wnt/β-catenin调控机制。 Ⅰ．写出早期传代调节过程中表示调控效应的关键词： 第1组：【Ⅰ+Ⅱ】（调节平衡）→Ⅲ→Ⅴ（b1________）→Ⅶ（c1________） 第2组：【Ⅰ】（a1________）→Ⅲ→Ⅴ（b1________）→Ⅶ（e1________） Ⅱ．写出晚期传代C组实验调节过程中表示调控效应的关键词：d________，b2________，c2________。 （a1和d选填“促进”、“抑制”或“无影响”，b1和b2选填“上调”、“下调”或“不变”，c1和c2选填“维持”或“脱离”）。 【答案】（1）内细胞团 及时清除代谢废物 （2）单独使用CHIR会诱导早期传代bEPSCs分化，而加入XAV后可逆转这一效应，维持细胞的干细胞特性（2分） （3）协同 下调 维持 促进 下调 脱离 抑制 上调 维持 【解析】（1）bEPSCs可从牛囊胚的内细胞团分离获取，内细胞团细胞具有发育的全能性，可分化为胎儿的各种组织。动物细胞培养过程中，细胞会不断产生乳酸、氨等代谢废物，这些物质积累会毒害细胞。定期更换培养液既能补充消耗的营养物质，又能及时清除代谢废物，维持细胞正常的生存环境。 （2）本实验的自变量是XAV的有无，因变量是bEPSCs的克隆形态（反映分化状态）。第1组（CHIR+XAV）：细胞呈致密圆顶状、边缘整齐，这是未分化干细胞的典型形态。第2组（仅CHIR）：细胞变扁平、克隆松散，说明细胞发生了分化。对比可知，单独使用CHIR会诱导早期传代bEPSCs分化，而加入XAV后可逆转这一效应，维持细胞的干细胞特性。 （3）①分析表格数据：单独使用CHIR（A组）或iCRT3（B组），POU5F1和SOX2的表达量均高于对照组（CHIR+XAV）。两者联合使用（C组）时，表达量显著高于单独使用的任何一组，且达到最高水平。由于POU5F1和SOX2表达量越高，干细胞特性保持越好（即抑制分化的效果越强），说明CHIR和iCRT3在抑制bEPSCs分化、维持干细胞特性方面具有协同作用（共同作用效果大于单独作用之和）。 ②早期传代bEPSCs主要通过β-catenin-TCF1通路调控，晚期传代主要通过β-catenin-TCF4通路调控。CHIR：促进Wnt/β-catenin通路激活，增加细胞内β-catenin的含量。XAV：抑制Wnt/β-catenin通路激活，减少细胞内β-catenin的含量。iCRT3：特异性抑制β-catenin与TCF1的结合（破坏β-catenin-TCF1复合物形成）。β-catenin-TCF1复合物：下调POU5F1和SOX2的表达（促进分化）。β-catenin-TCF4复合物：上调POU5F1和SOX2的表达（维持干细胞特性）。 Ⅰ.早期传代调节过程 第1组（CHIR+XAV）：β-catenin-TCF1复合物的固有作用是抑制（下调）多能性基因的表达。CHIR（促进通路）与XAV（抑制通路）达到平衡，β-catenin-TCF1复合物含量适中，多能性基因表达量足以维持干细胞特性，细胞不分化。 第2组（仅CHIR）：CHIR的作用是激活（促进）Wnt/β-catenin通路，使细胞内β-catenin含量显著升高。与第1组相同，β-catenin-TCF1复合物仍发挥下调多能性基因的作用。β-catenin含量升高导致β-catenin-TCF1复合物大量积累，多能性基因表达被显著抑制，细胞丧失干细胞特性，发生分化。 Ⅱ.晚期传代C组（CHIR+iCRT3）调节过程 iCRT3的特异性作用是抑制β-catenin与TCF1的结合，阻断β-catenin-TCF1通路。CHIR使β-catenin含量升高，同时iCRT3阻断了TCF1通路，因此大量β-catenin转向与TCF4结合，形成β-catenin-TCF4复合物，该复合物显著上调多能性基因的表达。多能性基因表达量达到最高水平，干细胞特性得到最有效的维持，细胞可长期自我更新。 18．（14分，除标记外，每空1分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 构建“动态调控”的工程酵母菌 酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成，但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾，我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。 在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体。并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统，如图。当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，引起Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因（GFP）作为报告基因进行检测，发现当酵母菌菌体数量达到一定值时，荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。 生长素受体与生长素（IAA）结合后，可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体，并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达，构建了IAA诱导的蛋白降解系统。 法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合，使工程酵母菌生长到一定密度后，才启动E酶的降解，实现对其代谢的动态调控，提高了生产效率。 （1）研究者从拟南芥中________目的基因，构建________后再导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。 （2）如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活，请选择适宜的基因和启动子填在图中。①________②________③________基因A：________基因B：________ a．持续表达下游基因的启动子 b．能结合细胞分裂素的启动子 c．含有SD的启动子 d．细胞分裂素合成酶基因 e．细胞分裂素受体基因 （3）为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，从而解决法尼烯生产中的问题，一方面需要将群体密度感应系统中的________基因替换为IAA合成酶基因，一方面还需导入________（2分）基因替换酵母菌内源的E酶基因。 （4）综合所学知识和文中信息，以下说法正确的是________（2分）。 A．利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术 B．文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段 C．工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成少，利于F酶催化FPP合成法尼烯 D．通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率 E．该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔 【答案】（1）筛选和获取（2分） 基因表达载体 （2）a c c e d （3）荧光蛋白（2分） IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合（2分） （4）ADE（2分） 【解析】（1）题干信息：在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体．并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统；可见目的基因从拟南芥中筛选与获取，然后构建基因表达载体，接着导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。 （2）题干信息：当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，可知基因A应该为细胞分裂素受体基因，①应该为持续表达下游基因的启动子，启动细胞分裂素受体基因转录；Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活，可知基因B为细胞分裂素合成酶基因，②和③是含有SD的启动子。 （3）分析题图酵母菌群体密度感应系统可知，只有荧光蛋白基因可以被替换，故为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，需要将群体密度感应系统中的荧光蛋白基因替换为IAA合成酶基因；题干信息IAA诱导的蛋白降解系统，需要IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合基因，故还需导入IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合基因替换酵母菌内源的E酶基因。 （4）A、利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及酵母菌培养和群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统，而前者属于发酵工程，后者属于基因工程技术，A正确； B、转录是由DNA到RNA的过程，由mRNA到蛋白质的过程是翻译；文中的两个系统均属于翻译水平的代谢调控手段，B错误； C、依据题意可知，工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成多，利于F酶催化FPP合成法尼烯，C错误； D、题干信息可知，酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加；通过引入两个系统促进E酶降解有利于法尼烯的合成，由此可知，通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率，D正确； E、题干信息：酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成；综合上述研究者的工作，可推测该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔，E正确。 故选ADE。 19．（12分，每空2分）溶细胞素A（ClyA）与细胞膜接触时可形成跨膜孔道，直接导致靶细胞裂解。研究者拟利用该原理使结肠癌细胞裂解死亡，为结肠癌的治疗提供新策略。 （1）由于________发生突变，正常结肠黏膜上皮细胞的分裂和生长失去控制，形成结肠癌细胞。研究发现，癌细胞主要通过________呼吸，消耗大量葡萄糖并释放乳酸。 （2）大肠杆菌（EcN）能适应肿瘤组织低氧、酸性微环境，并在肿瘤组织内定植。研究者尝试利用大肠杆菌实现ClyA的靶向递送。 ①设计如图1所示的乳酸感应模块（gfp为绿色荧光蛋白基因），导入大肠杆菌，获得可合成ClyA的工程菌E1。当乳酸存在时，________，E1发出绿色荧光。 ②将E1置于含不同浓度乳酸的培养液中（10 mM为模拟肿瘤环境），一段时间后测定其荧光强度，结果如图2。该实验的目的是________。 ③对E1进行升级改造，通过导入信号转导模块使其可吸收近红外光并转化为热能，快速升高局部温度。在此基础上，研究者又构建一个基因表达载体，与图1所示载体共同导入，以实现ClyA蛋白仅在近红外光照射的肿瘤部位释放。请根据示例，选择合适的启动子和基因构建该基因表达载体________。 备选启动子：启动子J、启动子R、启动子P 备选基因：TcI基因、Mel裂解肽基因、LldR基因 提示：温度升高可使TcI蛋白失去抑制启动子P的能力；Mel裂解肽可使细菌裂解 示例： （3）采用升级改造后的工程菌治疗结肠癌的优势为：可精准调控ClyA在结肠癌细胞处释放，________。 【答案】（1）原癌基因和抑癌基因 无氧 （2）LldR二聚体分解，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达 探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况 （3）减少对正常细胞的损伤 【解析】（1）细胞癌变的根本原因是原癌基因（调控细胞周期、促进分裂）和抑癌基因（抑制细胞异常增殖）发生突变，导致细胞分裂和生长失去控制；癌细胞具有“瓦氏效应”，即使在有氧条件下也优先通过无氧呼吸供能，消耗大量葡萄糖并产生乳酸，形成肿瘤微环境的酸性特征。 （2）①分析图1调控逻辑：无乳酸时，LldR形成二聚体，抑制启动子R，下游gfp-ClyA基因不表达；当乳酸存在时，乳酸结合LldR二聚体使其解聚，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达，工程菌发出绿色荧光。 ②据题图2可知，该实验自变量为乳酸浓度，因变量为荧光强度，据此推测该实验目的是探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况。 ③根据题意，要实现仅在近红外照射（升温）的肿瘤部位释放ClyA：需要常温下持续表达TcI，抑制启动子P，Mel不表达，细菌不裂解；升温后TcI失活，解除对启动子P的抑制，Mel表达使细菌裂解，释放ClyA。因此选择持续表达的启动子J驱动TcI基因，温度响应的启动子P驱动Mel裂解肽基因即可，可用下图表示：。 （3）该改造策略仅在肿瘤部位、经照射诱导后才释放溶细胞素，因此可以避免ClyA对正常组织细胞的损伤，降低副作用，提高治疗的安全性和特异性。 20．（11分，除标记外，每空2分）植物受伤后的再生是植物细胞工程研究的重要方向。研究者以拟南芥为材料，探究了水对植物伤口再生方向的调控机制。 （1）植物组织培养时，培养基中除无机盐、蔗糖等营养物质外，还需添加一定比例的________，以调控细胞的脱分化和再分化。 （2）研究者用拟南芥幼叶进行离体培养，设置不同琼脂浓度的培养基模拟不同水分条件：高水分组（0.75%琼脂）和低水分组（3%琼脂），检测叶柄伤口组织再生方向（图1A）。 图1A说明________。研究者在琼脂培养基上放置封口膜（不透气、不透水）进行对照实验（图1B），该实验的目的是排除________。 （3）为解析水分信号的下游通路，研究者检测乙烯合成基因ACS6的转录情况，结果如图2。 由此推测，水分可能通过乙烯信号通路调控伤口再生方向。为验证该推测，设计了两个实验方案，其中实验组的设计如下表。 实验方案 组别 实验处理 检测指标 一 Ⅰ组 高水分+AVG 伤口再生方向 Ⅱ组 低水分+AVG 二 Ⅰ组 高水分+AVG Ⅱ组 低水分+ACC 注：AVG为乙烯合成抑制剂、ACC为乙烯前体物质。 方案________（1分）更严谨，理由是________。 （4）研究发现，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点；而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，且发现乙烯前体物质ACC处理可诱导生长素运输蛋白（PIN1）在根原基起始部位富集。综上研究，总结水分调控植物伤口再生方向的机制（从高水分和低水分两种条件中任选其一）________。 【答案】（1）生长素和细胞分裂素 （2）高水分促进根再生，低水分促进愈伤组织再生 物理接触、机械压力等无关因素对伤口再生的影响 （3）二（1分） 方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性，证据链完整 （4）高水分→激活乙烯信号通路→诱导PIN1在根原基起始位点富集→生长素最大值出现在根原基起始位点→促进根再生 【解析】（1）植物组织培养时，培养基中除常规营养物质外，还需添加一定比例的生长素和细胞分裂素，以调控细胞的脱分化和再分化，生长素浓度高时，诱导根的分化，细胞分裂素浓度高时，诱导芽的分化，二者浓度相当时，诱导愈伤组织的形成。 （2）由图可知，图1中A高水分组促进根的生长，低水分组促进愈伤组织的形成。图1B中封口膜直接包裹形成机械压力，封口膜中加水，制造物理接触，所以该实验的目的是排除物理接触、机械压力等无关因素对伤口再生的影响。 （3）据表可知，方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性，证据链完整，所以方案二更严谨。 （4）由题意可知，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点，而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，说明高水分条件可激活乙烯信号通路，进而诱导PIN1在根原基起始位点富集，使生长素最大值出现在根原基起始位点，从而促进根再生。 21．（11分，除标记外，每空2分）水稻His基因控制合成的酶参与除草剂的代谢解毒过程。科研人员利用基因编辑工具Cre-LoxP系统和CRISPR/Cas9系统提高His基因表达水平。 （1）Cre-LoxP系统包含三种载体，载体1、载体2携带Lox序列，载体3携带Cre酶基因。 三种载体通过________（1分）法导入水稻细胞后，载体1、2的Lox序列会分别插入目的基因左侧、右侧，载体3表达的Cre酶可特异性识别Lox序列，催化如图1所示的剪切过程，实现一对lox序列间的基因敲除。 （2）His基因所在的染色体部分片段如图2，其附近的RPL基因带有强启动子。RPL基因表达水平变化不会对水稻植株的生命活动造成影响。 科研人员优化了Cre-LoxP系统，使其能引起315 kb片段位置颠倒，导致________，提高His基因的表达。请根据图3中Cre酶切割位点，在下表中选出可行的Lox序列组合________，使该系统在Cre酶切割及细胞内DNA连接酶修复后，能实现上述实验目的。 组合 左侧Lox 5'——3' 右侧Lox 5'——3' 一 AGCATA TATGCT 二 AGCATA AGCATA 三 TATGCT TATGCT 四 TATGCT AGCATA （3）科研人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术去除Cre-LoxP操作后残留的Lox序列（“痕迹”）。为了检验CRISPR/Cas9去除痕迹的情况，建立荧光报告系统：将载体A、载体B和CRISPR/Cas9共同导入水稻原生质体中。若Lox序列被去除，则原生质体可检测到绿色荧光。 无绿色荧光 无绿色荧光 注：GFP-1、GFP-2和GFP-3片段可以通过同源重组的方式拼接成完整的GFP（绿色荧光蛋白基因） 有绿色荧光 请根据表中信息解释此系统的检验原理：________（4分）。 （4）通过上述技术的优化，科研人员成功制备出抗除草剂的水稻。请分析此工程的优势。________ 【答案】（1）农杆菌转化（1分） （2）RPL基因的强启动子与His基因的弱启动子交换 一、四 （3）若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，GFP基因能拼接完整并表达，可检测到绿色荧光；若未成功删除，GFP基因无法拼接完整，检测不到绿色荧光。（4分） （4）能提高His基因表达水平，同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 【解析】（1）植物基因工程常用的导入法是农杆菌转化法，因此三种载体通过农杆菌转化法导入水稻细胞。 （2）RPL基因带有强启动子，启动子是RNA聚合酶结合位点，驱动基因转录。原本His基因远离强启动子，表达水平低。315kb片段颠倒后，His基因所带的弱启动子与RPL强启动子互换，His基因受RPL强启动子驱动，转录大幅增强，His基因的表达提高。 Cre酶切割后要实现片段颠倒，必须两侧Lox方向相反；若两侧Lox同向→Cre酶切割后会删除片段；若两侧Lox反向→Cre酶切割后片段会颠倒（倒位），因此必须让左侧Lox与右侧Lox方向相反。结合图3中Cre酶切割位点的方向与基因排列（RPL强启动子位置），组合一和组合四在切割重接后，能让His基因正好被颠倒到强启动子下游，实现表达增强，因此选择组合一和四。 （3）根据图示，若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，形成完整绿色荧光蛋白基因，GFP基因能拼接完整并表达，可检测到绿色荧光；若未成功删除，GFP-1与GFP-2被隔开，GFP基因无法拼接完整，检测不到绿色荧光。 （4）根据题意，能提高His基因表达水平；同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 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 第十单元 生物技术与工程 （考试时间：90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。 第一部分 本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1．（新情境·猕猴桃醋）下图表示猕猴桃醋生产的基本工艺流程，下列叙述正确的是（　　） A．与酵母菌相比，乳酸菌和醋酸菌均没有核膜包被的细胞核 B．75℃和121℃处理都属于灭菌，能杀灭发酵液中所有微生物 C．酒精发酵阶段所添加的乳酸菌能够无氧呼吸产生酒精 D．醋酸发酵阶段需要密封，以免有氧时醋酸被分解为二氧化碳 2．（新情境·单细胞蛋白）酵母菌可利用甲醇生产单细胞蛋白，野生型菌株甲醇利用率低，我国科研人员选育出高效利用甲醇的工程菌株并实现工业化生产。相关叙述正确的是（　　） A．甲醇为酵母菌提供碳源和氮源 B．菌种扩大培养是发酵工程的中心环节 C．提高通气量与搅拌速率可增加溶氧，提升产量 D．单细胞蛋白是通过分离纯化获得的代谢产物 3．豆瓣酱是我国地方特色调味品，生产豆瓣酱时要将蚕豆瓣制作成豆瓣曲，再添加调料进一步发酵，下列说法错误的是（　　） A．沸水浸泡能杀死蚕豆细胞，减少有机物消耗 B．面粉可为菌种的快速繁殖和生长提供营养 C．菌种中含有产蛋白酶和淀粉酶的微生物 D．豆瓣酱的制备主要是利用厌氧微生物发酵 4．研究发现，植物根际微生物对石油的降解起重要作用。如图为从土壤中筛选出高效石油降解菌的部分流程示意图，相关叙述错误的是（　　） A．为获得分解石油的细菌，配制培养基时，应以石油为唯一碳源 B．配制步骤A、B所需培养基时，应先调节pH后再高压蒸汽灭菌 C．可使用稀释涂布平板法或细菌计数板计数法对目的菌进行计数 D．在B培养基中出现的菌落均是由能够降解石油的细菌形成的 5．显微镜直接计数法和稀释涂布平板法均可用于酵母菌计数。下列说法正确的是（　　） A．显微镜直接计数时，先滴菌液再盖盖玻片导致结果偏小 B．稀释涂布平板法计数的结果一般小于显微镜直接计数法 C．一定量培养液中酵母菌数量呈S型增长后下降，K值不变 D．显微镜直接计数法统计的是酵母菌活菌的数量变化 6．蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度。下图为蛛丝蛋白基因对应的DNA片段结构示意图，其中1～4表示DNA上引物可能结合的位置，目前利用现代生物技术生产蜘蛛丝已取得成功。下列有关叙述正确的是（　　） A．获取蛛丝蛋白基因若采用限制酶切割其两侧，会破坏2个磷酸二酯键 B．若受体细胞为大肠杆菌，需先进行Ca2+处理，再使用显微注射法导入 C．若用PCR技术获取蛛丝蛋白基因，则2、3分别是2种引物结合的位置 D．要进一步提升蛛丝蛋白的性能，可直接改造氨基酸序列从而改变空间结构 7．多囊肾病（PKD）是一种单基因显性遗传病，致病基因位于常染色体上。对某患者相关基因进行检测，得到2种序列（如下图）。图中限制酶E的识别序列为GATATC。下列判断正确的是（　　） A．致病基因碱基序列的改变导致密码子由GAT变为AAT B．用限制酶E切割该患者的基因，得到2种不同长度的片段 C．对患病家系进行调查，统计获得该病在人群中的发病率 D．若该患者与正常人婚配，生育患PKD男孩的概率为1/4 8．用限制酶Spe Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒，用限制酶Hind Ⅲ和Xba Ⅰ切割目的基因，之后连接，构建基因表达载体。下列叙述不正确的是（　　） 限制酶 Spe Ⅰ Hind Ⅲ Xba Ⅰ 识别序列 5'-A↓CTAGT-3' 3'-TGATC↑A-5' 5'-A↓AGCTT-3' 3'-TTCGA↑A-5' 5'-T↓CTAGA-3' 3'-AGATC↑T-5' A．青霉素抗性基因可作为筛选标记 B．限制酶可使磷酸二酯键发生断裂 C．表中限制酶切割之后均会产生黏性末端 D．连接后的基因表达载体可被Spe Ⅰ切开 9．在某植物中发现一种隐性（aa）突变体，根据野生型（AA）的DNA序列设计如下图所示引物，从植株提取DNA进行PCR，结果如下表。下列分析错误的是（　　） 引物 ①④ ②④ ②③ 个体 野生型 突变体 野生型 突变体 野生型 突变体 PCR条带 A．四种引物均能与突变体的DNA进行碱基互补配对 B．突变体中引物②③间的染色体片段发生了位置颠倒 C．若选用引物①③进行PCR，仅野生型出现扩增条带 D．若选用引物①②进行PCR，都不能出现扩增条带 10．聚半乳糖醛酸酶（PG）能降解果胶而使细胞壁破损。减少该酶的表达可有效防止蔬菜水果过早腐烂。将PG基因的5′端部分序列反向接在启动子下游，形成PG反义序列，并构建重组质粒（如图）导入大肠杆菌。通过大肠杆菌与农杆菌接合，将重组质粒导入农杆菌后再转化番茄细胞。下列表述错误的是（　　） A．在培养基中加入四环素筛选导入重组反义质粒的大肠杆菌 B．PG反义序列插入T-DNA中可将其整合到番茄染色体上 C．PG反义序列的mRNA与番茄细胞中的PG mRNA部分互补 D．转入PG反义序列通过干扰原PG基因的转录而抑制其表达 11．研究者将羊肚菌的高产栽培种甲与耐高温野生种乙的原生质体融合，培育获得羊肚菌丙。在高温条件下，丙产量约为甲的两倍。下列叙述正确的是（　　） A．羊肚菌丙的形成应用了基因重组原理 B．使用纤维素酶处理菌丝制备原生质体 C．使用灭活的病毒处理能促进甲、乙细胞融合 D．实验时可能形成多种融合体，需要再筛选 12．生物碱为铁皮石斛的次生代谢物。下图是以铁皮石斛为材料，培养拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程。下列说法正确的是（　　） A．生物碱是铁皮石斛生长非必需的物质，所有细胞都可以合成 B．图中过程①为脱分化形成PLBs，过程②为再分化生产生物碱 C．培养高产细胞系应选择生物碱产量与细胞数量比值大的PLBs D．该过程运用了植物组织培养技术，原理是植物细胞的全能性 13．双特异性抗体可以同时识别两种不同的抗原。研究者用过氧化物酶免疫大鼠，取其脾脏细胞与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞（甲细胞），用生长抑素免疫同品系大鼠，获得脾脏细胞（乙细胞）。将甲、乙细胞融合获得杂交-杂交瘤细胞，筛选获得分泌双特异性抗体的细胞株，流程如下图。 下列选项错误的是（　　） A．①过程可用PEG或灭活的病毒诱导细胞融合 B．②过程中未融合的乙细胞不能长时间存活并增殖 C．③过程需在单一培养孔中接种多个杂交-杂交瘤细胞 D．④过程需筛选过氧化物酶和生长抑素阳性反应细胞 14．传统杂交瘤技术常使用日本血凝病毒（HVJ）诱导细胞融合，生产单克隆抗体。改良杂交瘤技术通过施加不均匀的交流电场，使骨髓瘤细胞、B淋巴细胞在电极表面形成相邻的单层，在电场作用下融合成杂交瘤细胞。下列相关叙述不正确的是（　　） A．用特定抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾脏中获得B淋巴细胞 B．上述过程使用具活性HVJ，其表面某些糖蛋白可促进细胞互相凝聚而发生融合 C．杂交瘤细胞需要经过克隆化培养和抗体检测，进而获得能分泌特定抗体的细胞 D．改良杂交瘤技术可以提高细胞融合效率，但不能完全避免骨髓瘤细胞相互融合 15．正常情况下，由于父源基因和母源基因中有特定的“印记基因”，只能表达来自特定一方的基因，因此哺乳动物的2个精子无法形成1个正常发育的胚胎。如某些父源基因促进胚胎细胞增殖和营养吸收，某些母源基因抑制胚胎过度生长。科研人员使用特定技术修改关键的印记基因后，创造出“双父无母”的小鼠，具体过程如下图。下列叙述错误的是（　　） A．正常小鼠胚胎发育过程中，父源基因和母源基因共同表达 B．“双父”小鼠的培育过程中，不需要使用特定技术抑制母源基因的表达 C．图中“？”的处理可能是进行X染色体的复制 D．整个过程不需雌性小鼠的参与 第二部分 本部分共6题，共70分。 16．（9分，除标记外，每空2分）L-精氨酸在制药等行业被广泛应用。研究者改造大肠杆菌以获得L-精氨酸高产菌株。 （1）大肠杆菌被接种至经________（1分）灭菌处理的培养基后，利用葡萄糖代谢产生L-精氨酸或乙酸，如图1。 （2）检测发现野生型菌株积累的L-精氨酸浓度极低，研究者开展实验探究其原因，结果如图2。 ①图2结果说明，野生型菌株积累的L-精氨酸浓度极低的原因不是L-精氨酸被快速降解，而是L-精氨酸会抑制内源L-精氨酸合成酶活性，依据是________。 ②菌株2的L-精氨酸产率低于预期，据图1和图2分析，原因是________。 （3）发酵过程中，菌株2在对数期快速增殖，之后进入稳定期。葡萄糖投入量一定的前提下，菌株2在对数期大量产生L-精氨酸，会导致用于自身生长的________不足，增殖减慢，稳定期的种群密度较低，进而影响L-精氨酸产量。 （4）综上，研究人员继续改造菌株2，以进一步提高L-精氨酸产率。下列选项中合理的改造方案是________（选填下列字母）。 a．敲除细胞呼吸酶基因 b．敲除乙酸合成酶基因 c．敲除外源L-精氨酸合成酶基因 d．将细胞呼吸酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子 e．将外源L-精氨酸合成酶基因的启动子替换为仅在稳定期高效表达的启动子 17．（13分，除标记外，每空1分）牛多能性拓展干细胞（bEPSCs）是育种、培育优质牛肉等应用的核心材料，为建立可长期自我更新的bEPSCs系，科研人员开展系列实验。 （1）bEPSCs可从牛囊胚的________中分离获取，培养过程中需定期更换培养液的目的是补充营养物质、________。 （2）培养的bEPSCs呈致密、饱满的圆顶状克隆生长，细胞克隆边界清晰、结构规整。取部分bEPSCs均分为2组，第1组加入CHIR和XAV试剂，第2组仅添加CHIR。在相同适宜条件下培养一段时间，观察早期传代细胞，第1组细胞呈致密圆顶状克隆，边缘整齐，第2组细胞由致密变扁平、克隆松散。结果表明________（2分）。 （3）bEPSCs建系过程中，研究人员比较不同培养条件对长期传代细胞的影响，结果如下表。 组别 培养基成分 POU5F1基因表达 SOX2基因表达 对照组 CHIR+XAV ++ ++ A CHIR ++++ ++++ B iCRT3 +++ +++ C CHIR+iCRT3 +++++ +++++ 注：“+”数量表示相对表达量；POU5F1和SOX2表达量越高，干细胞特性保持越好 ①结果表明CHIR与iCRT3对bEPSCs分化的作用是________关系。 ②Wnt和β-catenin是调控干细胞分化关键通路的信号分子，XAV抑制Wnt/β-catenin通路。TCF1和TCF4均为功能性蛋白，iCRT3特异性破坏β-catenin-TCF1蛋白复合物形成。下图为bEPSCs的Wnt/β-catenin调控机制。 Ⅰ．写出早期传代调节过程中表示调控效应的关键词： 第1组：【Ⅰ+Ⅱ】（调节平衡）→Ⅲ→Ⅴ（b1________）→Ⅶ（c1________） 第2组：【Ⅰ】（a1________）→Ⅲ→Ⅴ（b1________）→Ⅶ（e1________） Ⅱ．写出晚期传代C组实验调节过程中表示调控效应的关键词：d________，b2________，c2________。 （a1和d选填“促进”、“抑制”或“无影响”，b1和b2选填“上调”、“下调”或“不变”，c1和c2选填“维持”或“脱离”）。 18．（14分，除标记外，每空1分）学习以下材料，回答（1）～（4）题。 构建“动态调控”的工程酵母菌 酿酒酵母作为极具潜力的细胞工厂，经遗传改造后被广泛的应用于生物燃料、化工产品、医药保健品等的合成，但代谢途径改变常造成细胞生长受损即存在“生长”与“生产”之间的矛盾。为解决这一矛盾，我国研究者在酿酒酵母中构建了群体密度调控的蛋白降解系统。 在酿酒酵母中表达拟南芥的细胞分裂素合成酶和细胞分裂素受体。并使细胞分裂素响应途径与酵母菌内源的Ypd1-Skn7信号转导途径结合，构建出群体密度感应系统，如图。当菌体密度增至足够高时，扩散到胞外的细胞分裂素浓度达到一定阈值，会进入细胞与受体结合，引起Skn7与特定启动子中一段重复序列（SD）结合，导致下游基因从低表达状态显著上调表达水平，通过选择适当的下游基因，实现了细胞分裂素信号的正反馈激活。研究者利用绿色荧光蛋白基因（GFP）作为报告基因进行检测，发现当酵母菌菌体数量达到一定值时，荧光强度开始随菌体数量增加而显著增强。 生长素受体与生长素（IAA）结合后，可进一步结合特定蛋白并导致特定蛋白的降解。这些特定蛋白中共同的氨基酸序列称为IAA蛋白降解决定子。研究者在酵母菌中表达生长素受体，并将IAA蛋白降解决定子与目标蛋白融合表达，构建了IAA诱导的蛋白降解系统。 法尼烯是喷气燃料的替代品。酿酒酵母可利用F酶将法尼基焦磷酸（FPP）合成为法尼烯，E酶会与F酶竞争FPP催化合成麦角固醇，麦角固醇过少时严重影响菌体数量增加。研究者将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合，使工程酵母菌生长到一定密度后，才启动E酶的降解，实现对其代谢的动态调控，提高了生产效率。 （1）研究者从拟南芥中________目的基因，构建________后再导入酿酒酵母，经检测鉴定后获得工程菌。 （2）如何通过提高细胞分裂素浓度实现其信号的正反馈激活，请选择适宜的基因和启动子填在图中。①________②________③________基因A：________基因B：________ a．持续表达下游基因的启动子 b．能结合细胞分裂素的启动子 c．含有SD的启动子 d．细胞分裂素合成酶基因 e．细胞分裂素受体基因 （3）为将群体密度感应系统和IAA诱导的蛋白降解系统整合入酿酒酵母，从而解决法尼烯生产中的问题，一方面需要将群体密度感应系统中的________基因替换为IAA合成酶基因，一方面还需导入________（2分）基因替换酵母菌内源的E酶基因。 （4）综合所学知识和文中信息，以下说法正确的是________（2分）。 A．利用酿酒酵母工业生产法尼烯涉及发酵工程和基因工程技术 B．文中的两个系统均属于转录水平的代谢调控手段 C．工程菌大量增殖后，细胞分裂素合成多，IAA合成少，利于F酶催化FPP合成法尼烯 D．通过引入两个系统，实现了工程菌生长和生产的平衡，有利于提高法尼烯生产效率 E．该策略也可推广至酿酒酵母多种代谢途径的调控，应用前景广阔 19．（12分，每空2分）溶细胞素A（ClyA）与细胞膜接触时可形成跨膜孔道，直接导致靶细胞裂解。研究者拟利用该原理使结肠癌细胞裂解死亡，为结肠癌的治疗提供新策略。 （1）由于________发生突变，正常结肠黏膜上皮细胞的分裂和生长失去控制，形成结肠癌细胞。研究发现，癌细胞主要通过________呼吸，消耗大量葡萄糖并释放乳酸。 （2）大肠杆菌（EcN）能适应肿瘤组织低氧、酸性微环境，并在肿瘤组织内定植。研究者尝试利用大肠杆菌实现ClyA的靶向递送。 ①设计如图1所示的乳酸感应模块（gfp为绿色荧光蛋白基因），导入大肠杆菌，获得可合成ClyA的工程菌E1。当乳酸存在时，________，E1发出绿色荧光。 ②将E1置于含不同浓度乳酸的培养液中（10 mM为模拟肿瘤环境），一段时间后测定其荧光强度，结果如图2。该实验的目的是________。 ③对E1进行升级改造，通过导入信号转导模块使其可吸收近红外光并转化为热能，快速升高局部温度。在此基础上，研究者又构建一个基因表达载体，与图1所示载体共同导入，以实现ClyA蛋白仅在近红外光照射的肿瘤部位释放。请根据示例，选择合适的启动子和基因构建该基因表达载体________。 备选启动子：启动子J、启动子R、启动子P 备选基因：TcI基因、Mel裂解肽基因、LldR基因 提示：温度升高可使TcI蛋白失去抑制启动子P的能力；Mel裂解肽可使细菌裂解 示例： （3）采用升级改造后的工程菌治疗结肠癌的优势为：可精准调控ClyA在结肠癌细胞处释放，________。 20．（11分，除标记外，每空2分）植物受伤后的再生是植物细胞工程研究的重要方向。研究者以拟南芥为材料，探究了水对植物伤口再生方向的调控机制。 （1）植物组织培养时，培养基中除无机盐、蔗糖等营养物质外，还需添加一定比例的________，以调控细胞的脱分化和再分化。 （2）研究者用拟南芥幼叶进行离体培养，设置不同琼脂浓度的培养基模拟不同水分条件：高水分组（0.75%琼脂）和低水分组（3%琼脂），检测叶柄伤口组织再生方向（图1A）。 图1A说明________。研究者在琼脂培养基上放置封口膜（不透气、不透水）进行对照实验（图1B），该实验的目的是排除________。 （3）为解析水分信号的下游通路，研究者检测乙烯合成基因ACS6的转录情况，结果如图2。 由此推测，水分可能通过乙烯信号通路调控伤口再生方向。为验证该推测，设计了两个实验方案，其中实验组的设计如下表。 实验方案 组别 实验处理 检测指标 一 Ⅰ组 高水分+AVG 伤口再生方向 Ⅱ组 低水分+AVG 二 Ⅰ组 高水分+AVG Ⅱ组 低水分+ACC 注：AVG为乙烯合成抑制剂、ACC为乙烯前体物质。 方案________（1分）更严谨，理由是________。 （4）研究发现，高水分条件下，生长素最大值出现在稍远离伤口处的根原基起始位点；而低水分条件下，最大值集中在伤口附近，且发现乙烯前体物质ACC处理可诱导生长素运输蛋白（PIN1）在根原基起始部位富集。综上研究，总结水分调控植物伤口再生方向的机制（从高水分和低水分两种条件中任选其一）________。 21．（11分，除标记外，每空2分）水稻His基因控制合成的酶参与除草剂的代谢解毒过程。科研人员利用基因编辑工具Cre-LoxP系统和CRISPR/Cas9系统提高His基因表达水平。 （1）Cre-LoxP系统包含三种载体，载体1、载体2携带Lox序列，载体3携带Cre酶基因。 三种载体通过________（1分）法导入水稻细胞后，载体1、2的Lox序列会分别插入目的基因左侧、右侧，载体3表达的Cre酶可特异性识别Lox序列，催化如图1所示的剪切过程，实现一对lox序列间的基因敲除。 （2）His基因所在的染色体部分片段如图2，其附近的RPL基因带有强启动子。RPL基因表达水平变化不会对水稻植株的生命活动造成影响。 科研人员优化了Cre-LoxP系统，使其能引起315 kb片段位置颠倒，导致________，提高His基因的表达。请根据图3中Cre酶切割位点，在下表中选出可行的Lox序列组合________，使该系统在Cre酶切割及细胞内DNA连接酶修复后，能实现上述实验目的。 组合 左侧Lox 5'——3' 右侧Lox 5'——3' 一 AGCATA TATGCT 二 AGCATA AGCATA 三 TATGCT TATGCT 四 TATGCT AGCATA （3）科研人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术去除Cre-LoxP操作后残留的Lox序列（“痕迹”）。为了检验CRISPR/Cas9去除痕迹的情况，建立荧光报告系统：将载体A、载体B和CRISPR/Cas9共同导入水稻原生质体中。若Lox序列被去除，则原生质体可检测到绿色荧光。 无绿色荧光 无绿色荧光 注：GFP-1、GFP-2和GFP-3片段可以通过同源重组的方式拼接成完整的GFP（绿色荧光蛋白基因） 有绿色荧光 请根据表中信息解释此系统的检验原理：________（4分）。 （4）通过上述技术的优化，科研人员成功制备出抗除草剂的水稻。请分析此工程的优势。________ 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十单元 生物技术与工程 参考答案 第一部分（本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A C D D B C D D D D 题号 11 12 13 14 15 答案 D C C B D 第二部分（本部分共6题，共70分。） 16．（9分，除标记外，每空2分） （1）高压蒸汽灭菌法（1分） （2）菌株1中敲除了L‐精氨酸降解酶基因后，L‐精氨酸积累仍很低，且菌株2比菌株1积累L-精氨酸更多 丙酮酸在转变成L-精氨酸的同时还会转变成乙酸，同时催化乙酸合成的相关酶活性也不再被抑制 （3）物质和能量 （4）be 17．（13分，除标记外，每空1分） （1）内细胞团 及时清除代谢废物 （2）单独使用CHIR会诱导早期传代bEPSCs分化，而加入XAV后可逆转这一效应，维持细胞的干细胞特性（2分） （3）协同 下调 维持 促进 下调 脱离 抑制 上调 维持 18．（14分，除标记外，每空1分） （1）筛选和获取（2分） 基因表达载体 （2）a c c e d （3）荧光蛋白（2分） IAA蛋白降解决定子对应的DNA序列与E酶基因的融合（2分） （4）ADE（2分） 19．（12分，每空2分） （1）原癌基因和抑癌基因 无氧 （2）LldR二聚体分解，解除对启动子R的抑制，gfp-ClyA基因表达 探究工程菌中的乳酸感应模块对乳酸浓度的响应情况 （3）减少对正常细胞的损伤 20．（11分，除标记外，每空2分） （1）生长素和细胞分裂素 （2）高水分促进根再生，低水分促进愈伤组织再生 物理接触、机械压力等无关因素对伤口再生的影响 （3）二（1分） 方案一只使用AVG，仅能验证乙烯对根再生的必要性；方案二同时使用AVG、ACC，可同时验证乙烯对根再生的必要性与充分性，证据链完整 （4）高水分→激活乙烯信号通路→诱导PIN1在根原基起始位点富集→生长素最大值出现在根原基起始位点→促进根再生 21．（11分，除标记外，每空2分） （1）农杆菌转化（1分） （2）RPL基因的强启动子与His基因的弱启动子交换 一、四 （3）若成功删除Lox序列，则载体A与载体B发生同源重组，GFP基因能拼接完整并表达，可检测到绿色荧光；若未成功删除，GFP基因无法拼接完整，检不到绿色荧光。（4分） （4）能提高His基因表达水平，同时，因强启动子来自水稻自身基因且去除残留Lox，避免引入外源基因的干扰，提高了产品安全性。 1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $