2024-2025学年北京市通州区高二下学期4月期中质量检测生物学生物试卷（解析版）

这是一份2024-2025学年北京市通州区高二下学期4月期中质量检测生物学生物试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了 《诗经》记载， DMF等内容，欢迎下载使用。
下列各题均有四个选项，其中只有一个是符合题意要求的。
1. 《诗经》记载：“中田有庐，疆場有瓜。是剥是疽，献之皇祖”。菹即泡菜。在菹的制作过程中，起主要作用的微生物是（ ）
A. 毛霉B. 乳酸菌C. 醋酸菌D. 酵母菌
【答案】B
【分析】泡菜的制作原理：泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
【详解】A、在腐乳的制作过程中，起主要作用的微生物是毛霉，在菹的制作过程中，起主要作用的微生物是乳酸菌，A错误；
B、泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。因此在菹（泡菜）的制作过程中，起主要作用的微生物是乳酸菌，B正确；
C、在果醋的制作过程中，起主要作用的微生物是醋酸菌，C错误；
D、在果酒的制作过程中，起主要作用的微生物是酵母菌，D错误。
故选B。
2. 人体皮肤表面存在着多种微生物，一同学欲从皮肤表面分离出葡萄球菌，下列操作错误的是（ ）
A. 对配制的培养基进行湿热灭菌
B. 使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C. 用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D. 观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
【答案】C
【分析】实验室常用的消毒和灭菌方法的比较：
（1）消毒：煮沸消毒法（一般物品）、巴氏消毒法（一些不耐高温的液体，如牛奶）、化学药剂消毒法（如用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源等）、紫外线消毒法（接种室、 操作台）；
（2）灭菌：灼烧灭菌（接种工具）、干热灭菌（玻璃器皿、金属用具）、高压蒸汽灭菌（培养基）。
【详解】A、对培养基进行湿热灭菌可以有效杀灭杂菌，保证后续实验中培养的微生物是来自样品而非培养基本身带有的杂菌，A正确；
B、使用无菌棉拭子从皮肤表面取样能避免其他杂菌污染，确保所取样品的纯度，B正确；
C、用取样后的棉拭子浸出液在固体培养基上涂布，这样可以使样品均匀分布在培养基上，如果直接用棉拭子涂布，不仅涂布不均匀，还可能因棉拭子上的纤维等影响涂布效果，甚至引入杂菌，C错误；
D、不同的微生物形成的菌落具有不同的形态、大小、隆起程度和颜色等，观察这些特征可以对微生物进行初步的判断和鉴别，D正确。
故选C。
3. DMF（一种含碳有机物）是一种优良的工业溶剂和有机合成材料，它广泛应用于制革、医药、农药等多个生产行业。含DMF的废水毒性大，会对环境造成严重危害，某实验小组筛选分离得到能够高效降解DMF的细菌，用于DMF的降解。相关叙述正确的是（ ）
A. 分离高效降解DMF的菌株所用的培养基可以是液体培养基
B. 可采用平板划线法或稀释涂布平板法对细菌进行分离并计数
C. 利用平板划线法接种时，灼烧接种环的次数等于划线次数
D. 利用显微镜进行直接计数时，统计的结果往往大于实际活菌数
【答案】D
【分析】微生物常见的接种的方法：
①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落；
②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养基表面，经培养后可形成单个菌落。
【详解】A、对微生物的分离采用固体培养基，液体培养基可以用于微生物的扩大培养，A错误；
B、可采用平板划线法或稀释涂布平板法对细菌进行分离，后者还可用于微生物的计数，B错误；
C、利用平板划线法接种时，由于接种前需要对接种环灭菌，因此灼烧接种环的次数比划线次数多一次，C错误；
D、利用显微镜对细菌进行直接计数时，由于不能区分死菌和活菌，因此统计的结果往往大于实际活菌数，D正确。
故选D。
4. 为高效降解农业秸秆废弃物，研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌，在37℃条件下进行玉米秸秆降解实验，结果如下表所示。下列分析正确的是（ ）
A. 从土壤中筛选纤维素分解菌的培养基中的唯一氮源是纤维素
B. 如果将上述实验中的温度条件调整至25℃，效果会更明显
C. 实验中需要设置一个不接种纤维素分解菌的空白对照实验
D. 实验完成后，用于筛选的培养基可以直接进行丢弃处理
【答案】C
【分析】图表分析：在相同条件下，C组纤维素降解率最高，秸秆失重最多，说明其被分解的最多，即C组纤维素分解菌纤维素酶的活力最高。
【详解】A、纤维素不含氮，可为纤维素分解菌提供碳源，因此从土壤中筛选纤维素分解菌的培养基中的唯一碳源是纤维素，A错误；
B、本实验的温度是37℃，但根据实验设计不能确定最适温度，因此将上述实验中的温度条件调整至25℃，效果不一定会更明显，B错误；
C、实验中需要设置一个不接种纤维素分解菌的空白对照实验，以检验培养基灭菌是否彻底，C正确；
D、实验完成后，用于筛选的培养基需要经过灭菌后才能丢弃处理，避免污染环境和旁人，D错误。
故选C。
5. 随着对发酵原理的认识，微生物纯培养技术及密闭式发酵罐的建立，人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品，相关叙述正确的是（ ）
A. 发酵工程的中心环节是发酵罐内的发酵
B. 通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白
C. 微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物
D. 啤酒的工业化生产过程中，通过焙烤可实现麦芽的无菌化
【答案】A
【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。发酵工程在医药、食品、农业、冶金、环境保护等许多领域都得到广泛应用。
【详解】A、发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵，A正确；
B、单细胞蛋白是指微生物菌体，并不是从微生物细胞中提取的蛋白质，B错误；
C、由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，微生物的纯培养物是不含杂菌的微生物，C错误；
D、啤酒的工业化生产过程中，通过焙烤可加热杀死种子胚但不使淀粉酶失活，D错误。
故选A。
6. 下列关于菊花植物组织培养的叙述正确的是（ ）
A. 离体的菊花茎段必须经过严格灭菌后才能接种到培养基中
B. 诱导愈伤组织阶段为了使细胞获得能量应给与适当的光照
C. 培养基中生长素与细胞分裂素比值高时，有利于根的分化
D. 利用菊花茎段培育形成的试管苗可直接移栽入土进一步培养
【答案】C
【分析】植物组织培养：
过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）经脱分化获得愈伤组织，经再分化获得胚状体，最后获得植株（新植体）。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要。
原理：植物细胞的全能性。
应用：植物繁殖的新途径（快速繁殖优良品种、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种和突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。
【详解】A、离体的菊花茎段必需经过消毒才能接种到培养基中，灭菌过程会使外植体损伤，A错误；
B、诱导愈伤组织过程中不需要进行光照，B错误；
C、诱导生根和生芽的培养基的主要区别在于生长素和细胞分裂素的比例不同，诱导生根，生长素比例较大，诱导生芽，细胞分裂素比例较大，C正确；
D、利用菊花茎段培育形成的试管苗需要移至草炭土或蛭石中培养锻炼（练苗），然后再转移至土中定植，D错误。
故选C。
7. 研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦（2n=14）的优良性状导入普通小麦（2n=42）中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉，10天后只发现两个杂种幼胚，将其离体培养，产生愈伤组织，进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是（ ）
A. 簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离
B. 培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化
C. 杂种植株减数分裂时染色体能正常联会
D. 杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
【答案】C
【分析】（1）生殖隔离是指由于各方面的原因，使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不交配，即使能交配也不能产生后代或不能产生可育后代的现象。
（2）植物组织培养：
①原理：植物细胞具有全能性。
②过程：离体的植物组织、器官或细胞（外植体）经过脱分化形成愈伤组织，又经过再分化形成胚状体，最终形成植株（新植体）。
【详解】A、簇毛麦与小麦的后代在减数分裂时染色体联会紊乱，不可育，故二者之间存在生殖隔离，A正确；
B、幼胚细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成胚状体或丛芽，从而得到完整植株，B正确；
C、杂种植株细胞内由于没有同源染色体，故减数分裂时染色体无法正常联会，C错误；
D、杂种植株的染色体加倍后能获得可育植株，D正确。
故选C。
8. 为培育具有市场竞争力的无籽柑橘，研究者设计如下流程。相关叙述不正确的是（ ）

A. 过程①需使用胰蛋白酶处理
B. 实现过程②依赖膜的流动性
C. 过程③需应用植物组培技术
D. 三倍体植株可产生无籽柑橘
【答案】A
【分析】分析图示可知，①过程为原生质体的制备过程，需要纤维素酶和果胶酶，②过程为原生质体的融合过程，需要诱导剂诱导融合，③过程为植物组织培养的过程。
【详解】A、植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理，A错误；
B、②过程为原生质体融合过程，该过程依赖膜的流动性，B正确；
C、过程③需应用植物组培技术将杂种细胞培养形成个体，C正确；
D、三倍体植株含有三个染色体组，减数分裂时联会紊乱，不能产生可育的配子，故可产生无籽柑橘，D正确。
故选A。
9. 植物细胞工程在农业、医药工业等方面有着广泛的应用，相关叙述正确的是（ ）
A. 快速繁殖铁皮石斛的过程中，可以改良植物的遗传特性
B. 利用植物顶端分生组织培养的脱毒苗具有抗病毒的特点
C. 利用花药离体培养获得的玉米幼苗，可直接获得稳定遗传的个体
D. 细胞产物的工厂化生产是利用植物细胞培养技术获得次生代谢物
【答案】D
【分析】植物组织培养：是快速繁殖植物的技术，原理是植物细胞的全能性。在快速繁殖过程中，遗传物质一般不发生改变，不能改良植物的遗传特性。
【详解】A、快速繁殖铁皮石斛的过程属于无性繁殖，无性繁殖能保持母本的优良性状，不会改良植物的遗传特性。因为遗传物质在无性繁殖过程中基本保持不变，没有基因的重新组合等改变遗传特性的因素，A错误；
B、利用植物顶端分生组织培养的脱毒苗，是因为顶端分生组织病毒极少甚至无病毒，但脱毒苗本身并不具有抗病毒的特性，它只是去除了原本植株体内的病毒，而不是获得了抗病毒的能力，B错误；
C、利用花药离体培养获得的玉米幼苗是单倍体，单倍体植株长得弱小，而且高度不育，不能直接获得稳定遗传的个体，需要经过人工诱导染色体加倍后才能得到可稳定遗传的个体，C错误；
D、细胞产物的工厂化生产就是利用植物细胞培养技术，将植物细胞在体外培养，通过控制培养条件等，使细胞产生次生代谢物，然后进行提取等操作实现工厂化生产，D正确。
故选D。
10. 下列与动物细胞培养相关的叙述不正确的是（ ）
A. 动物细胞培养的原理是细胞的全能性
B. 动物细胞培养过程中需定期更换培养液
C. 动物细胞培养液中需要添加一定量的动物血清
D. CO2的作用是维持细胞培养液pH的相对稳定
【答案】A
【分析】动物细胞培养原理是细胞增殖；细胞全能性指已分化细胞仍具发育成完整个体的潜能；培养动物细胞需定期换液，目的是提供营养并清除代谢废物；动物细胞培养液要加动物血清，血清含细胞生长和增殖必需的营养、激素和生长因子；CO2可调节细胞培养液酸碱平衡，维持pH相对稳定。
【详解】A、动物细胞培养的原理是细胞增殖，而细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，动物细胞培养并没有发育成完整个体，所以不是细胞全能性，A错误；
B、细胞培养过程中会产生代谢废物等，会影响细胞的生长环境，所以需要定期更换培养液，以提供细胞所需营养物质并清除代谢废物，B正确；
C、动物细胞培养液中需要添加一定量的动物血清，因为血清中含有多种维持细胞生长和增殖所必需的营养成分、激素和生长因子等，C正确；
D、CO2可以参与细胞培养液中酸碱平衡的调节，其作用是维持细胞培养液pH的相对稳定，D正确。
故选A。
11. 在某靶向膜蛋白抗体药物的研发过程中，利用脂质体将含有膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒导入到宿主动物细胞进行增殖，最终获得膜蛋白胞外段，以此作为抗原对小鼠进行免疫，进而制备相应的单克隆抗体。下列叙述错误的是（ ）
A. 含膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒需被包裹在脂质体内部
B. 对贴壁生长的动物细胞进行传代培养时，需使用胰蛋白酶处理
C. 经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可持续分泌单克隆抗体
D. 将抗膜蛋白单克隆抗体与药物偶联，可以用来靶向治疗某些疾病
【答案】C
【分析】单克隆抗体的制备过程：（1）制备产生抗体的B淋巴细胞：向免疫小鼠体内注射特定的抗原，然后从小鼠脾内获得相应的B淋巴细胞。（2）获得杂交瘤细胞：①将鼠的骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合；②用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体。（3）克隆化培养和抗体检测。（4）将杂交瘤细胞在体外培养或注射到小鼠腹腔内增殖。（5）提取单克隆抗体：从细胞培养液或小鼠的腹水中提取。
【详解】A、重组慢病毒颗粒与辅助质粒导入病毒包装细胞需要依赖膜融合，故含膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒被包在脂质体双分子层中，即脂质体内部，A正确；
B、动物细胞培养传代培养时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之脱落，B正确；
C、经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外无增殖能力，无法通过培养获得单克隆抗体，C错误；
D、单克隆抗体本身不能杀伤肿瘤细胞，能利用其特异性帮助药物作用于病变细胞，起到靶向治疗的作用，D正确。
故选C。
12. 我国科研工作者将可表达绿色荧光蛋白的供体猕猴的胚胎干细胞（简称4CL干细胞）注射至与其遗传信息不同的猕猴胚胎中，形成嵌合胚胎，并最终得到嵌合体猴，过程如下图所示。相关叙述正确的是（ ）
A. 4CL干细胞注入后仅能于受体胚胎中发育成上皮组织
B. 桑葚胚阶段注入的4CL干细胞会与其他胚胎细胞发生融合
C. 通过观察嵌合原肠胚的外观，能准确推断4CL干细胞的占比情况
D. 嵌合体猴可能通过有性生殖将4CL干细胞的遗传信息遗传给后代
【答案】D
【分析】胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。胚胎干细胞，是高度未分化的细胞。如果进行体外培养，能够无限的增殖和分化。胚胎肝细胞还可以分化成多功能的细胞。胚胎干细胞具有多能性，可以分化成多种组织的能力但是无法独自发育成一个个体细胞。胚胎里的干细胞被称为一种“全能”细胞，可以分化成所有类型的细胞，并且携带生物体的全套遗传信息。
【详解】A、4CL干细胞在功能上，具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织和器官，A错误；
B、4CL干细胞不会与其他胚胎细胞发生细胞融合，4CL干细胞会与其他细胞共同发育，B错误；
C、原肠胚是胚胎发育的一个阶段，外观上难以直接量化不同来源细胞的占比，绿色荧光蛋白可用于标记4CL干细胞，但外观观察（如荧光分布）只能定性或半定量判断嵌合情况，无法“准确”推断占比，C错误；
D、若嵌合体猴的原始生殖细胞中含有4CL干细胞的遗传信息，可以通过有性生殖将4CL干细胞的遗传信息遗传给后代，D正确。
故选D。
13. 将某病毒的外壳蛋白（L1）基因与绿色荧光蛋白（GFP）基因连接，构建L1-GFP融合基因，再将融合基因与质粒连接构建下图所示表达载体。图中限制酶E1～E处理产生的黏性末端均不相同。相关叙述不正确的是（ ）

A. 构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种酶
B. E1、E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接
C. GFP可用于检测受体细胞中目的基因是否表达
D. 将表达载体转入羊的乳腺细胞中可培育乳汁中含L1蛋白的转基因羊
【答案】D
【分析】基因表达载体的构建是基因工程的核心内容，一个表达载体的组成，除了目的基因外，还有启动子、终止子和标记基因等。根据题意，将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因与绿色荧光蛋白（GFP）基因连接，构建L-GFP融合基因，其中绿色荧光蛋白（GFP）基因属于标记基因，用于筛选和鉴定。
【详解】A、构建L1-GFP融合基因需要先用内切酶处理获得L1基因和GFP基因，并将二者连接，故需要用到E1、E2、E4三种酶，A正确；
B、图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同，E1、E4双酶切可以有效减少载体自身连接和融合基因自身连接，保证L1-GFP融合基因与载体准确连接，B正确；
C、绿色荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达情况，C正确；
D、为了获得L1蛋白，可将表达载体转入受精卵中而不是乳腺细胞，用于培育乳汁中含有L1蛋白的转基因羊，D错误。
故选D。
14. 双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达，研究人员构建了下图所示的表达载体，以检测双向启动子作用效果。相关叙述不正确的是（ ）
A. 可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞
B. 为连入GUS基因，需用SalI和SphI酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
C. 在培养基中添加壮观霉素可筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞
D. 可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用
【答案】B
【分析】基因工程的基本操作程序是：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
【详解】A、将基因表达载体导入植物细胞，常用的方法是农杆菌转化法，A正确；
B、如果用SphI 酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒时就会破坏LUC基因，B错误；
C、如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体，受体细胞就具有抗壮观霉素的能力，在含有壮观霉素的培养基上能生存，因此可以筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞，C正确；
D、双向启动子如果正常表达，就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶，催化底物分别产生荧光和生成蓝色物质，从而确定双向启动子的作用，D正确。
故选B。
15. 下列应用实例最可能造成生物技术安全性与伦理问题的是（ ）
A. 对先天性免疫缺陷症患儿的免疫细胞进行基因编辑，然后回输给患儿进行治疗
B. 利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏，以增加器官移植供体来源
C. 利用人体的成纤维细胞转变成iPS细胞，进而利用iPS细胞治疗阿尔茨海默病
D. 利用基因编辑技术设计试管婴儿，以期得到身高标准和智力超群的“完美婴儿”
【答案】D
【分析】转基因生物的安全性问题：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）．对待转基因技术的利弊，正确的做法应该是趋利避害，不能因噎废食。
【详解】A、对先天性免疫缺陷症患儿的免疫细胞进行基因编辑，然后回输给患儿进行治疗，未涉及到新生命（例如已发育的胚胎、婴儿等），不会造成生物技术安全与伦理问题，A错误；
B、利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏，以增加器官移植供体来源，未涉及到新生命（例如已发育的胚胎、婴儿等），不会造成生物技术安全与伦理问题，B错误；
C、利用人体的成纤维细胞转变成iPS细胞，进而利用iPS细胞治疗阿尔茨海默病，未涉及到新生命（例如已发育的胚胎、婴儿等），不会造成生物技术安全与伦理问题，C错误；
D、利用基因编辑技术设计试管婴儿，以期得到身高标准和智力超群的“完美婴儿”，已经涉及到新生命的诞生，会造成生物技术安全与伦理问题，D正确。
故选D。
第二部分 非选择题（共70分）
16. 水稻白叶枯病由白叶枯菌引起，其导致水稻减产甚至绝收，为水稻三大病害之一。
（1）疣粒野生稻对白叶枯病高抗甚至免疫。但栽培水稻与疣粒野生稻存在________，无法通过有性杂交获得相应的抗性。
（2）研究人员利用不对称体细胞杂交技术（将一个亲本的染色体片段随机转移到另一个亲本体细胞中）对疣粒野生稻和栽培稻进行处理，以获得抗病栽培稻。已知大剂量的X射线能随机破坏细胞核中染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，使细胞不再持续分裂；碘乙酰胺（IOA）使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂。
①用_______处理两种水稻细胞，获得原生质体，再用X射线照射_______的原生质体，用碘乙酰胺（IOA）处理另一亲本的原生质体，经诱导融合后得到杂种细胞。
②将得到的多个杂种细胞培养为植株，并进行筛选，结果如下图。
可以确定是杂种植株的是_______。
（3）研究发现，有些杂种植株染色体数目与栽培稻相同，性状明显偏向栽培稻，但也表现出疣粒野生稻的一些特性，其可能的原因是________。
【答案】（1）生殖隔离
（2）①. ①纤维素酶和果胶酶 ②. 疣粒野生稻 ③. ②3、4、5、7、9、10
（3）来自疣粒野生稻的某些基因通过染色体易位整合到栽培稻细胞中
【分析】疣粒野生稻对水稻白叶枯病具有高度的抗病性，为转移这种抗病性，进行了栽培稻+疣粒野生稻不对称体细胞杂交。以软X射线处理过的疣粒野生稻原生质体作供体，来源于栽培稻品种02428的原生质体经碘乙酰胺(IOA)失活后作受体，采用PEG法诱导二者的原生质体融合。
【解析】（1）不同物种之间存在生殖隔离，栽培水稻与疣粒野生稻存在生殖隔离，无法通过有性杂交获得相应的抗性。
（2）①去除植物细胞壁常用纤维素酶和果胶酶处理，得到原生质体。已知大剂量的X射线能随机破坏细胞核中染色体结构，使其发生断裂、易位、染色体消除等，使细胞不再持续分裂；碘乙酰胺（IOA）使细胞质中的某些酶失活，抑制细胞分裂。疣粒野生稻对白叶枯病高抗甚至免疫，为了达到转移抗白叶枯病特性的目的，融合前要用X射线照射疣粒野生稻的原生质体。
②杂种植株应同时具有疣粒野生稻和栽培稻部分特征，从图中的DNA片段的对比来看，3、4、5、7、9、10这些植株的DNA片段既包含了与疣粒野生稻相似的部分，由包含了与栽培稻相似的部分。
（3）有些杂种植株染色体数目与栽培稻相同，性状明显偏向栽培稻，但也表现出野生稻的一些特性，推测这些杂种植株无多余染色体但具有野生稻特性的原因是来自野生稻的某些基因通过染色体易位整合到栽培稻细胞中。
17. 甲醇是一种高能量密度的有机物，是生物制造的理想原料。
（1）为从自然界中得到可利用甲醇的微生物——甲基营养菌，应将其接种到______的培养基进行筛选。从用途上来说，这种培养基属于________培养基。
（2）科研人员将筛选得到的甲基营养菌置于不同条件下培养，该菌的数量变化如图1所示。该菌的代谢类型为________型。

（3）甲基营养菌利用甲醇的途径如图2所示，其中Mdh催化甲醇生成甲醛的反应为可逆反应，且逆反应更容易发生。科研人员尝试利用柔性连接肽（一种由氨基酸组成的短肽序列，通常用于连接两个或多个蛋白质结构域或多肽链）将相应的酶聚集在一起，以减少中间产物的扩散，从而推动反应的正向进行。
科研人员检测了F6P的生成速率，实验结果表明融合蛋白质工程有助于甲醇的生物转化，而且Hps催化甲醛是加快甲醇转化的重要一步。请在图3中补充第3组、第4组的柔性连接肽的连接方式________。
（4）甲基营养菌还存在甲醇耐受性差的问题，下列可解决这一问题的做法有（ ）
A. 通过诱变育种筛选出耐甲醇突变体
B. 利用基因工程导入耐甲醇的基因
C. 使目的菌株在甲醇逐渐增加的环境中进行培育筛选
D. 调整培养基成分、pH值等，减轻甲醇对菌株的毒性影响
【答案】（1）①. 以甲醇为唯一碳源 ②. 选择
（2）异养兼性厌氧 （3） （4）ABCD
【分析】（1）微生物培养基的基本成分包括水、无机盐、碳源、氮源及特殊生长因子。培养基按物理性质分为固体、半固体、液体培养基；按用途分为选择培养基和鉴别培养基。
（2）选择培养基是在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。
【解析】（1）选择培养基是在培养基中加入相应的特殊营养物质或化学物质，抑制不需要的微生物的生长，有利于所需微生物的生长。因此为获得甲基营养菌，应将其接种到以甲醇为唯一碳源的培养基进行筛选，在该培养基上甲基营养菌能生长，其他微生物不能生长，故该培养基属于选择培养基。
（2）由图1可知，有无密封膜甲基营养菌的种群数量的变化相似，可知甲基营养菌的代谢类型为异养兼性厌氧型。
（3）柔性连接肽可将相应的酶聚集在一起，以减少中间产物的扩散，从而推动反应的正向进行。1组中三种酶没有连接，为对照组；2组中Phi与Hps连接，F6P的生成速率降低；3、4组中F6P的生成速率升高，且4组中的成速率最高，可知第4组中，三种酶相连，第3组中，Mdh和Hps相连，如图所示：
（4）A、通过诱变育种可改变甲基营养菌的遗传物质，筛选出耐甲醇突变体，A正确；
B、利用基因工程导入耐甲醇的基因，可获得耐甲醇的甲基营养菌，B正确；
C、目的菌株可能存在耐甲醇的个体，可通过逐渐增加的环境中的甲醇进行培育筛选，C正确；
D、调整培养基成分、pH值等，减轻甲醇对菌株的毒性影响，从而有利于菌株的生长，D正确。
故选ABCD。
18. 人类每年产生约4亿吨塑料废弃物，造成严重环境污染。研究者发现，能在高盐环境生存的嗜盐单胞菌等微生物，通过发酵能够产生可降解的塑料类似物聚羟基烷酸酯（简称PHA）。
（1）发酵是指人们利用微生物，在适宜条件下将原料通过________转化为人类所需要产物的过程。
（2）现代发酵技术中培养基和发酵设备都需要灭菌处理，目的是________，该过程需要消耗大量的能量。科学家根据嗜盐单胞菌的特性设计了一种不需要灭菌的开放式发酵系统（图1），该系统在工业生产中的独特优势是_______，并推测该系统不需灭菌的原理________。
（3）研究人员分析了嗜盐单胞菌合成PHA的过程（图2），为了最大限度地将葡萄糖和脂肪酸转化为PHA，可以敲除嗜盐单胞菌体内编码酶的基因_______，并从物质能量观的角度说明原因________。
注：细胞代谢物加方框，催化反应的酶未加方框。
（4）将选育的菌种经过________后，接种到发酵罐内进行发酵，最终获得大量菌体后还需要经过_______等措施，才能获得高纯度的PHA产品。
【答案】（1）微生物的代谢
（2）①. 防止杂菌污染 ②. 不需灭菌，减少能量消耗，降低成本 ③. 创造高盐环境，抑制杂菌生长
（3）①. ged和fadA、fadB基因 ②. 能够促进更多的葡萄糖和脂肪酸等物质和能量合成PHA，降低葡萄糖酸等无关物质和能量消耗
（4）①. 扩大培养 ②. 提取、分离、纯化
【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。
【解析】（1）发酵是微生物在适宜环境下，通过微生物的代谢将原料转化为目标产物的过程。
（2）现代发酵要求纯种培养，灭菌是维持微生物纯度的关键步骤，目的是防止杂菌污染。嗜盐单胞菌可在高盐下生长，而普通微生物因渗透压失衡死亡，利用其生产PHA可以不需灭菌，减少能量消耗，降低成本。嗜盐单胞菌在高盐环境中发酵，绝大多数微生物在此环境下难以生存，因此可创造高盐环境，抑制杂菌生长。
（3）敲除ged基因 → 葡萄糖100%进入PHA合成路径（葡萄糖→PHA前体）；敲除 fadA和fadB → 脂肪酸分解产生的乙酰辅酶A，全部用于PHA合成，从物质能量观的角度来说能够促进更多的葡萄糖和脂肪酸等物质和能量合成PHA，降低葡萄糖酸等无关物质和能量消耗。
（4）将少量选育的优良菌种进行生物量扩增，满足工业发酵罐的接种量需求，将选育的菌种经过扩大培养后，接种到发酵罐内进行发酵。扩大培养：大规模生产中需要使菌种达到一定数量，将菌种接种到培养基上。因为PHA产品是代谢产物，可采用提取、分离和纯化措施来获得产品。
19. 猫的Feld1蛋白主要存在于毛发和唾液中，是导致人类过敏的一种常见过敏原，因此开发Feld1蛋白的快速检测技术具有重要意义。
（1）科研人员通过多次注射_____对小鼠进行免疫，然后从免疫小鼠的脾脏收集______细胞和骨髓瘤细胞混合，并加入______试剂促进细胞融合，经选择的杂交瘤细胞进行_____培养和抗体阳性检测，最终在培养液中提取分离得到多种抗Feld1蛋白的单克隆抗体，分别命名为5H4和7D11。
（2）为了探究5H4和7D11结合抗原的具体表位，将Feld1蛋白分为F1、F2、F3三个小片段蛋白（图1A），并利用5H4和7D11进行蛋白质免疫印记实验（图1B），结果表明5H4和7D11分别识别Feld1蛋白的______片段。
（3）传统的双抗体夹心法可以快速检测样本中的抗原，原理如图2A。金标垫部位具有5H4蛋白-胶体金颗粒复合物，该复合物具有肉眼可见的红色斑点，并会随着标本流向移动。检测线（T线）和质控线（C线）分别包埋了固定在硝酸纤维素膜上的______（①5H4蛋白、②抗5H4蛋白的抗体、③7D11蛋白、④抗7D11蛋白的抗体）。请根据原理图分析不同结果下C线、T线的结果，并填入表格中______（“+”代表红色，“-”代表无色）。
（4）为了检测Feldl蛋白的含量，研究人员对双抗体夹心法做了进一步改造，如图3所示，三条检测线T1、T2、T3包埋相同的物质，请简述如何通过检测线的显色结果来判断待测血清中Feld1蛋白的相对含量______。
【答案】（1）①. Feld1蛋白 ②. B细胞 ③. PEG ④. 克隆化
（2）F3、F1 （3）①. ③、② ②.
（4）检测线出现红色条带数量越多，Feld1蛋白的含量越多
【分析】血糖的升高会刺激下丘脑的感受器进而通过神经刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，但同时血糖的升高也会直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素。 胰岛素分泌的增多：①会抑制胰高血糖素的分泌；②促进糖类的氧化的分解；③促进血糖转化为肝糖原、肌糖原；④促进糖类转化为脂肪、非必需氨基酸。血糖降低，刺激下丘脑和胰岛B细胞，而下丘脑也会通过神经刺激胰岛B细胞分泌胰高血糖素。胰高血糖素会促进储能物质向血糖的转化，进而提高血糖。
【解析】（1）科研人员通过多次注射Feld1蛋白作为抗原，对实验小鼠进行免疫，产生相应的B淋巴细胞，然后从脾脏中收集B淋巴细胞，然后与骨髓瘤细胞混合，在PEG的作用下促进B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞，经选择的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体阳性检测，最终在培养液中提取分离得到多种抗Feld1的单克隆抗体。
（2）据图1B可知，5H4可与F3片段产生免疫反应，7D11可与F1片段产生免疫反应，故5H4和7D11分别识别Feld1蛋白的F3、F1片段。
（3）据图2A结合题干信息可知，该检测工具的工作原理是:若样品中含有待测物质，经过金标垫时，可与其上的5H4蛋白-胶体金颗粒复合物(红色)结合，并移向检测线，检测线预埋的物质应能与该物质结合，使部分红色物质停留在检测线，此时检测线显示为红色，部分样品继续向质控线移动，而质控线预埋的物质不管样品中是否含有待测物质，均能与5H4蛋白-胶体金颗粒复合物(红色)结合，显示红色，以确保检测工具的有效性若质控线不显示红色，则说明检测工具本身质量有问题，那么检测线的结果不可信，因此检测线(T线)和质控线(C线)分别包埋了固定在硝酸纤维素膜上的③7D11蛋白和②抗5H4蛋白的抗体；根据该检测工具的工作原理，阴性和阳性结果对应的C线、T线是否显红色如表所示(“+”代表红色，“_’代表无色):。
（4）为了检测Feld1蛋白的含量，研究人员将一条检测线改成三条检测线，若检测线出现红色条带数量越多，则说明Feldl蛋白的含量越多。
20. 请学习以下材料，回答问题。
酵母菌中“鱼钩、鱼饵和鱼”
酵母菌中存在一种转录激活因子——GAL4，它由两个主要的功能结构域组成：DNA结合域（BD）和转录激活域（AD）。BD能够识别并结合基因上游某段序列，AD可以启动该序列的下游基因进行转录。有趣的是，BD和AD单独分别作用并不能激活转录反应，只有当二者在空间上充分接近时，才可以激活转录。
利用酵母菌这套独特的基因表达调控系统的原理，科研人员构建重组质粒pBR与pGA，并将其导入不具有Trp（色氨酸）、Leu（亮氨酸）合成能力的GAL4缺陷型的酵母菌中，通过控制酵母培养基中Met（甲硫氨酸）的有无，可以检测报告基因是否表达，进而分析“鱼饵物质”Z对“鱼钩蛋白”X和“鱼蛋白”Y互作的影响（如下图所示）。
注：Pmet25启动子（Met缺陷诱导型启动子）：只有在Met缺乏的情况下才能使下游蛋白表达，且缺乏Met不影响酵母细胞正常存活。
基于GAL4转录激活因子发展起来的酵母系统，不仅可以用于研究蛋白质的互作，也为研究RNA-蛋白质、小分子药物-蛋白质的相互作用提供了新的手段，但也存在部分局限性。
（1）结合所学知识与文中信息，在酵母菌中，转录激活因子GAL4通过识别并结合_______，招募______以启动相关基因的转录。
（2）将1～5组酵母菌接种于三种培养基，部分培养结果如下表所示。由此可见，设置培养基I的目的为________，同时，培养基Ⅱ和Ⅲ中还应添加______。若实验结果表明，Z抑制了X和Y的互作，请在表中空格处补全实验结果（“+”代表存在菌落，“-”代表不存在菌落）。
（3）你认为这种基于GAL4转录激活因子发展起来的酵母系统，在研究蛋白质互作方面存在哪些局限性? ______（答出一条即可）
【答案】（1）①. 启动子 ②. RNA聚合酶
（2）①. 检测重组质粒pBR和pGA是否成功导入酵母菌 ②. 金担子素 ③. ＋ ④. ＋ ⑤. ＋ ⑥. －
（3）这种蛋白质互作的反应是在细胞核中进行，而细胞核并非许多反应发生的最佳场所；可能存在部分蛋白质定位到核时的错误折叠或空间结构改变，导致结果误差；对不能被转运到细胞核的蛋白质，如跨膜蛋白和分泌型蛋白，则无法使用这种方式等
【分析】基因工程的基本操作程序是：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）结合题干信息可知，GAL4DNA有结合域（BD）和转录激活域（AD），BD能够识别并结合基因上游某段序列，AD可以启动该序列的下游基因进行转录。由此说明转录激活因子GAL4通过识别并结合启动子部位，启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，招募RNA聚合酶以启动相关基因的转录。
（2）将pBR和pGA导入酵母细胞，若是能合成Leu和Trp，酵母菌就能在培养基上存活，说明导入酵母菌的质粒能正常表达，因此设置培养基Ⅰ的目的为检测重组质粒pBR和pGA是否成功导入酵母菌。
酵母菌细胞能正常表达蛋白质的情况下，仅有BD基因和AD基因表达的情况下，BD和AD不能激活转录；X-BD融合基因和Y-AD融合基因能正常表达出相应的产物X-BD和Y-AD，若Z抑制了X和Y的互作，BD和AD空间上有一定距离，不能激活转录，金担子抗性基因不能表达，该酵母细胞不能在含金担子素的培养基上存活；若无Z抑制X和Y的互作，X与Y结合，使BD和AD在空间上充分接近，激活转录，金担子素抗性基因正常表达，该酵母菌细胞就能在含金担子素的培养基上存活；若加入了Pmet25启动子（Met缺陷诱导型启动子），则可通过培养基是否加入Met来控制是否表达Z基因。因此培养基Ⅱ和培养基Ⅲ中应该添加金担子素。
培养基Ⅱ的第4组和第5组，由于培养基含Met，Pmet25启动子不能激活，不能合成Z，因此X能与Y结合，BD与AD充分接近，激活转录，表达金担子素抗性基因，两组的菌落均能在含金担子素的培养基上存活；培养基Ⅲ由于缺Met，激活了Pmet25启动子，第3组本身无Z基因，但第4组的Z基因正常表达，因此第3组能激活金担子素抗性基因表达，而第4组由于Z抑制了X和Y的互作，不能激活金担子素抗性基因的表达，故第3组菌落存活，第4组菌落死亡。
（3）由于GAL4两个结构域BD部分要与DNA结合，AD激活转录，意味着这种蛋白质互作的反应是在细胞核中进行，而细胞核并非许多反应发生的最佳场所；可能存在部分蛋白质定位到核时的错误折叠或空间结构改变，导致结果误差；对不能被转运到细胞核的蛋白质，如跨膜蛋白和分泌型蛋白，则无法使用这种方式等。
21. 人β防御素是一种抗菌肽。为了达到高效纯化人β防御素的目的，科研人员对能生产该抗菌肽的基因工程酵母菌进行了下列改造。
（1）ELP是一段人工合成的DNA片段，科研人员将该片段插入pGE—H中，构建重组质粒pGE—H—ELP，以融合表达H—ELP蛋白，如下图所示。

注：XbaI的识别序列为：5′-TCTAGA-3'
NheI的识别序列为：5′-GCTAGC-3'
EcRI的识别序列为：5′-GAATTC-3'
为大量扩增ELP序列，可以采用_______法。在上述改造过程中，需要使用_______切割ELP序列和pGE-H质粒，再使用_______构建重组质粒。
（2）为鉴定筛选出的酵母菌菌落中是否含有正确插入ELP序列的重组质粒，科研人员将上述酵母菌培养在有_______的培养基中，挑取了1～4号菌落。扩大培养后，使用XbaI和NheI对菌落中提取到的质粒进行了双酶切和电泳。由右图可知，1～4号单菌落中，_______是含有正确插入ELP序列重组质粒的酵母菌。请结合上述信息解释2号菌落中出现长度为3.7kb条带的原因______。

（3）为探寻高效纯化H—ELP融合蛋白的方法，科研人员研究了温度、NaCl对H—ELP融合蛋白纯化效果的影响，如下图所示。

结合上述研究成果，你认为，高效纯化H—ELP蛋白的条件是_______。
【答案】（1）①. PCR ②. 限制酶（XbaI和NheI）③. DNA连接酶
（2）①. 庆大霉素 ②. 1 ③. 因XbaI和NheI两种限制酶切割后的黏性末端相同，故ELP序列可以反向连接入pGE—H质粒，总长度为3.7kb。但重组质粒构建完成后，两种酶的识别位点均消失，故重组质粒无法再被该两种酶重新切割，所以呈现3.7kb的条带。
（3）20℃、加NaCl
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）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。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）可以采用PCR法大量扩增ELP序列。在上述改造过程中，需要使用限制酶（XbaI和NheI）切割ELP序列和pGE-H质粒，再使用DNA连接酶构建重组质粒。
（2）分析右图可知，重组质粒含有庆大霉素抗性基因，所以可以将上述酵母菌培养在有庆大霉素的培养基中以鉴定筛选出的酵母菌菌落中是否含有正确插入ELP序列的重组质粒。扩大培养后，使用XbaI和NheI对菌落中提取到的质粒进行了双酶切和电泳，则重组质粒会切成两段，故1是含有正确插入ELP序列重组质粒的酵母菌。因XbaI和NheI两种限制酶切割后的黏性末端相同，故ELP序列可以反向连接入pGE—H质粒，总长度为3.7kb。但重组质粒构建完成后，两种酶的识别位点均消失，故重组质粒无法再被该两种酶重新切割，所以呈现3.7kb的条带。
（3）分析柱状图可知，相比其他组，20℃、加NaCl组H—ELP融合蛋白含量较高，酵母菌自身蛋白较低，所以高效纯化H—ELP蛋白的条件是20℃、加NaCl。
菌株
秸秆总重（g）
秸秆残重（g）
秸秆失重（%）
纤维素降解率（%）
A
2.00
1.51
24.50
16.14
B
2.00
1.53
23.50
14.92
C
2.00
142
29.00
23.32
阳性结果
阴性结果
C线
+
+
T线
+
-
组别
导入基因
pBR质粒
pGA质粒
1
BD
AD
2
X-BD
AD
3
BD
Y-AD
4
X-BD
Y-AD
5
X-BD、Z
Y-AD
组别
培养基I
培养基Ⅱ
培养基Ⅲ
-Trp、-Leu
-Trp、-Leu
-Trp、-Leu、-Met
1
+
-
-
2
+
-
-
3
+
-
-
4
+
____
____
5
+
____
____