新教材高二生物下学期暑假训练9生物技术与工程含答案

9 生物技术与工程

例1．（2020年全国统一高考生物试卷（新课标Ⅰ）·37）某种物质S（一种含有C、H、N的有机物）难以降解，会对环境造成污染，只有某些细菌能降解S。研究人员按照下图所示流程从淤泥中分离得到能高效降解S的细菌菌株。实验过程中需要甲、乙两种培养基，甲的组分为无机盐、水和S，乙的组分为无机盐、水、S和Y。

回答下列问题：

（1）实验时，盛有水或培养基的摇瓶通常采用_______________的方法进行灭菌。乙培养基中的Y物质是_______________。甲、乙培养基均属于______________培养基。

（2）实验中初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107 个/mL，若要在每个平板上涂布100μL稀释后的菌液，且保证每个平板上长出的菌落数不超过200个，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释________________倍。

（3）在步骤⑤的筛选过程中，发现当培养基中的S超过某一浓度时，某菌株对S的降解量反而下降，其原因可能是________________（答出1点即可）。

（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，请写出主要实验步骤________________。

（5）上述实验中，甲、乙两种培养基所含有的组分虽然不同，但都能为细菌的生长提供4类营养物质，即________________。

1．很多生活实例中蕴含着生物学原理，下列实例和生物学原理对应不准确的是（   ）

A．长时间存放的剩菜一般不宜食用－剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康

B．夏天开瓶后的红酒容易变酸－醋酸菌将乙醇变成乙醛，再将乙醛变为醋酸

C．用巴氏消毒法对牛奶消毒－既杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中的营养成分

D．泡菜坛内有时会长一层白膜－大量乳酸菌聚集在发酵液表面形成一层白膜

2．微生物实验需要严格的无菌操作以防止污染，下列说法错误的是（   ）

A．紫外线用于实验室空气及实验台表面的消毒

B．无菌技术可效地避免实验操作者自身被微生物感染

C．为防止DNA污染，PCR用水应来自加热煮沸的自来水

D．使用后的培养基在丢弃前需要灭菌处理

3．如图是研究人员从红棕壤中筛选高效分解尿素细菌的示意图，有关叙述正确的是（   ）

A．步骤③纯化分解尿素细菌的原理是将聚集的细菌分散，可以获得单细胞菌落

B．在配制步骤②、③的培养基时；高压蒸汽灭菌后还需调pH

C．步骤③中需要配制含酚红的选择性培养基进行筛选

D．步骤③采用稀释涂布平板法接种，并需向牛肉膏蛋白胨培养基中加入尿素

4．细胞工程技术在制药、动物繁殖、植物育种等领域广泛使用。相关叙述错误的是（   ）

A．利用植物体细胞杂交技术获得的“番茄—马铃薯”可以产生可育配子

B．利用体外受精等技术可以实现优质奶牛种群的快速扩大，提高经济效益·

C．利用组织培养技术，实现无籽西瓜的培育

D．利用自体细胞诱导干细胞技术培育造血干细胞，可避免免疫排斥

5．人参是重要的药用植物，常以根入药，由于过度采挖导致人参资源枯竭，人工栽培周期长。研究表明，可采用植物组织培养的方式培养人参不定根，用以满足市场需求。下列说法错误的是（   ）

A．人参不定根培养中有脱分化和再分化过程

B．过程①必须光照培养以增加有机物来源

C．过程②所需要的生长素比例大于细胞分裂素

D．需要检测获得的不定根中有效成分的含量

6．下列关于基因工程的说法，正确的是（   ）

A．将目的基因与载体结合时，应该将目的基因插入到启动子和终止子之间

B．不同的限制性核酸内切酶切割形成的黏性末端一定不相同

C．相同黏性末端连接形成的DNA片段，一定会被原限制性核酸内切酶识别

D．限制性核酸内切酶切割DNA和RNA内部的磷酸二酯键

7．基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程（字母代表相应的物质或结构，数字代表过程或方法），下列说法正确的是（   ）

A．③④过程中所用的培养基需含有营养物质和植物生长调节剂以及血清

B．②过程常用的方法是用CaCl2处理植物细胞，以增大细胞壁通透性

C．b为愈伤组织，在摇床上经过液体悬浮培养后可以分散成胚性细胞

D．转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术检测

8．生物技术正越来越多的影响普通人的生活，下列人们对生物技术应用相关的认识中，正确的是（   ）

A．应用试管动物技术产下新个体的过程属于无性生殖

B．我国禁止生殖性人克隆实验，允许治疗性克隆研究

C．食用转基因食品会导致外源基因整合入人的基因组

D．接种流感疫苗对预防变异的流感病毒感染一定无效

9．为探究细菌间的相互作用，科研人员利用基因工程技术，对无法利用乳糖的大肠杆菌进行改造。

（1）将乳糖酶基因转入大肠杆菌，获得营养菌（能利用乳糖）；将抗生素CRO降解酶基因转入大肠杆菌，获得抗性菌。已知乳糖酶基因来自真核生物，则该基因可以从____________（基因组／cDNA/基因组或cDNA）文库中获得，理由是____________。利用PCR技术对乳糖酶基因进行扩增，需加入热稳定DNA聚合酶和引物，加入引物的原因是____________。反应体系中加入dATP、dTTP、dCTP和dGTP代替四种脱氧核苷酸，这是因为dATP、dTTP、dCTP和dGTP的作用是____________。

（2）将两种菌分别用____________进行一系列梯度稀释，然后用涂布法单独接种于加入含CRO并以乳糖为唯一碳源的培养基中，培养一段时间后，培养皿中均未出现菌落，推测两种菌________（填“发生”或“未发生”）可遗传变异。

（3）将种菌混合接种，培养一段时间后，培养皿中有菌落长出，且同时含有两种细菌。为进一步探究上述现象的原因，科研人员设计了图1所示装置进行实验。

在接种了营养菌和抗性菌混合菌液的培养板左侧，加入含CRO并以乳糖为唯一碳源的培养基，培养基可从左侧逐渐扩散到混合菌液培养板上。培养一段时间后发现，营养菌和抗性菌的变化趋势是二者均显著增加并逐渐向近培养基端（相对距离0的方向）增殖，分析其原因是___________。

10．新冠肺炎的快速检测和治疗新冠肺炎是全世界的期盼。

（1）新冠病毒的检测方法有免疫学检测和核酸检测。免疫学检测是通过制备单克隆抗体生产快速检测新冠病毒的试剂盒。可将__________注入到小鼠体内，再从脾脏中分离出B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，并用特定的________________筛选出杂交瘤细胞。对上述筛选出的杂交瘤细胞，还需进行克隆化培养和抗体检测，该步骤的目的是_____________________。

（2）核酸检测多数采用实时荧光RT—PCR法。由于新冠病毒的遗传物质为RNA，在进行PCR之前，应该将样本中的病毒RNA提取出来，在__________酶的作用下合成互补的__________。PCR反应体系中需要加入的原料是____________________。

（3）人们可利用胚胎干细胞具有发育全能性的特点，在培养液中添加________________，诱导其分化成肺泡样细胞，用来培养足量的新冠病毒以用于科学研究。

（4）目前新冠病毒疫苗已研制成功，且需要两次接种，即第一次接种产生免疫后，间隔一段时间进行第二次接种。若提前进行第二次接种，则会减弱免疫的效果。其原因是_______________________________。

例1．【答案】（1）高压蒸汽灭菌    琼脂    选择   

（2）104

（3）S的浓度超过某一值时会抑制菌株的生长   

（4）取淤泥加入无菌水，涂布（或稀释涂布）到乙培养基上，培养后计数   

（5）水、碳源、氮源和无机盐

【解析】（1）常用高压蒸汽灭菌法处理盛有水或培养基的摇瓶，乙为固体培养基，故需要加入Y琼脂；甲和乙培养基可以用于筛选能降解S的菌株，故均属于选择培养基。（2）若要在每个平板上涂布100μL稀释液后的菌液，且每个平板上长出的菌落数不超过200个，则摇瓶M中的菌液稀释的倍数至少为2×107÷1000×100÷200=1×104倍。（3）当培养基中的S超过某一浓度后，可能会抑制菌株的生长，从而造成其对S的降解量下降。（4）要测定淤泥中能降解S的细菌的细胞数，可以取淤泥加无菌水制成菌悬液，稀释涂布到乙培养基上，培养后进行计数。（5）甲和乙培养基均含有水、无机盐、碳源、氮源。

1．【答案】D

【解析】长时间存放的剩菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康，A正确；夏天开瓶后的红酒容易变酸是因为有氧条件下酒精变成了醋酸，B正确；用巴氏消毒法对牛奶消毒既能杀死牛奶中的微生物，又不破坏牛奶中的营养成分，C正确；泡菜坛内有时会长层白膜是大量酵母菌聚集在发酵液表面形成的，D错误。

2．【答案】C

【解析】紫外线能破坏DNA的结构，故紫外线可用于实验室空气及实验台表面的消毒，A正确；无菌技术可以避免实验材料被感染，也可以避免操作者自身被微生物感染，B正确；为防止DNA污染，PCR用水应为高压的双蒸水，加热煮沸的自来水也仍存在细菌等微生物，C错误；使用后的培养基在丢弃前需要高压蒸汽灭菌处理，以免污染环境，D正确。

3．【答案】A

【解析】步骤③是利用稀释涂布平板法将聚集的细菌分散成单个，从而获得单细胞菌落，A正确；制备培养基时，需要先调节pH，后进行高压蒸汽灭菌，B错误；步骤③中含有酚红指示剂的培养基是鉴别培养基，C错误；由于实验目的是筛选高效分解尿素细菌，所以应该以尿素作为唯一的氮源，而不应该加入牛肉膏和蛋白胨，D错误。

4．【答案】A

【解析】番茄和马铃薯体细胞杂交属于远缘杂交，所形成的的异源四倍体在染色体自由分配的时候会发生紊乱，故不会形成正常的配子，A错误；利用体外受精技术和胚胎移植，可实现优质奶牛种群的快速扩大，B正确；培育无籽西瓜通常需要年年制种，用植物组织培养技术可以快速进行无性繁殖，C正确；由于自体干细胞不会被自身免疫系统识别为抗原，因此利用自体细胞诱导干细胞技术培育造血干细胞，不会发生免疫排斥反应，D正确。

5．【答案】B

【解析】人参不定根培养中有①脱分化和②再分化过程，A正确；脱分化过程不需要光照，B错误；生长素和细胞分裂素的比值高时，有利于根的分化，所以过程②再分化形成根所需要的生长素比例大于细胞分裂素，C正确；需要检测不定根中的有效成分判定不定根的药用价值，D正确。

6．【答案】A

【解析】启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转录，故只有将目的基因插入启动子和终止子之间，目的基因才能表达，A正确；不同限制酶可能形成相同的黏性末端，如限制酶甲识别GAATTC碱基序列，并在GA之间切割，限制酶乙识别CAATTG碱基序列，在C与A之间切割，形成的黏性末端是相同的，B错误；结合B选项，酶具有专一性，限制酶甲与限制酶乙形成的黏性末端连接后，形成的碱基序列为CAATTC，另一条链为GAATTG，不能被限制酶甲和乙识别，C错误；限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，不能切割RNA，D错误。

7．【答案】C

【解析】由外植体培养为转基因植株的③、④过程为脱分化和再分化，所用的培养基需含有营养物质和植物生长调节剂，但是不需要血清，A错误；由于培育转基因植株，所以②过程所常用的方法是农杆菌转化法，B错误；识图分析可知，b为愈伤组织，在摇床上经过液体悬浮培养后可以分散成胚性细胞，C正确；检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，应采用DNA分子杂交技术检测，D错误。

8．【答案】B

【解析】试管动物的培育需经过体外受精过程，属有性生殖过程，A错误；我国政府的态度是禁止生殖性克隆人，也不接受任何生殖性克隆人的实验，但不反对治疗性克隆，B正确；用转基因食品不会导致外源基因转入人体细胞，C错误；接种流感疫苗可以预防病毒性流感的发生，对变异的的流感病毒不一定完全无效，D错误。

9．【答案】（1）cDNA    cDNA文库中没有内含子，大肠杆菌是原核生物，其基因结构与cDNA结构更接近    DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链    提供反应所需的原料和能量   

（2）无菌水    未发生   

（3）抗性菌增殖，降解了CRO，使营养菌能存活并增殖；营养菌增殖，分解乳糖，代谢产物为抗性菌生长提供碳源

【解析】（1）由题意知，乳糖酶基因来自真核生物，由于cDNA文库中没有内含子，大肠杆菌是原核生物，其基因结构与cDNA结构更接近，故可从cDNA文库中获得。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链且不耐热，利用PCR技术对乳糖酶基因进行扩增，需加入热稳定DNA聚合酶和引物，因此加入引物的原因是DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。反应体系中加入dATP、dTTP、dCTP和dGTP代替四种脱氧核苷酸，这是因为dATP、dTTP、dCTP和dGTP能提供反应所需的原料和能量。（2）稀释细菌要用无菌水进行梯度稀释，用涂布平板的方法接种于培养基，培养皿中均未出现菌落，说明两种菌都不能生存（两种菌都没有乳糖酶基因），导入不成功，两种菌未发生可遗传变异。（3）由题意知，培养一段时间之后，营养菌和抗性菌在近基端的数目都在不断增加，所以二者都在向近培养基端（相对距离0的方向)增殖，营养菌不能再含CRO的地方生存，但抗性菌可以，所以可能的原因是抗性菌增殖，降解了CRO，使营养菌能存活并增殖;营养菌增殖，分解乳糖，代谢产物为抗性菌生长提供碳源。

10．【答案】（1）S蛋白（新冠病毒）    选择培养基    筛选出产生专一性抗体的杂交瘤细胞   

（2）逆转录    DNA单链    dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP或四种脱氧核苷酸）   

（3）分化诱导因子   

（4）第二次接种的疫苗会与第一次免疫后产生的抗体结合而被清除

【解析】（1）通过制备单克隆抗体生产快速检测新冠病毒的试剂盒。S蛋白作为新冠病毒的抗原，故可将S蛋白或灭活的新冠病毒注入到小鼠体内，再从脾脏中分离出已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，并用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。为了筛选出产生专一性抗体的杂交瘤细胞，需对上述筛选出的杂交瘤细胞，进行克隆化培养和抗体检测。（2）核酸检测多数采用实时荧光RT—PCR法。由于新冠病毒的遗传物质为RNA，在进行PCR之前，应该将样本中的病毒RNA提取出来，在逆转录酶的作用下合成互补的DNA单链。由于DNA的基本单位是脱氧核苷酸，故在PCR反应体系中需要加入的原料是dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP或四种脱氧核苷酸）。（3）诱导胚胎干细胞分化成肺泡样细胞，需要在培养液中添加分化诱导因子，诱导其分化成肺泡样细胞，用来培养足量的新冠病毒以用于科学研究。（4）目前新冠病毒疫苗已研制成功，且需要两次接种，即第一次接种产生免疫后，间隔一段时间进行第二次接种。由于第二次接种的疫苗会与第一次免疫后产生的抗体结合而被清除，故若提前进行第二次接种，则会减弱免疫的效果。