福建省宁德市部分学校2024-2025学年高二下学期4月期中生物试卷（解析版）

这是一份福建省宁德市部分学校2024-2025学年高二下学期4月期中生物试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容等内容，欢迎下载使用。
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
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。
4．本试卷主要考试内容：人教版选择性必修2第4章，选择性必修3。
一、单项选择题：本题共15小题，其中，1~10小题，每题2分；11~15小题，每题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的。
1. 下列关于生态足迹和生态承载力的叙述，错误的是（ ）
A. 生态足迹越大，表明人类对生态系统的资源消耗和环境影响越大
B. 生态承载力代表了地球提供资源的能力
C. 可以通过某些资源重复利用、减小区域生态足迹来发展循环经济
D. 技术进步能够无限提高生态承载力，彻底解决生态赤字问题
【答案】D
【分析】生态足迹，又叫生态占用，是指在现有技术条件下，维持某一人口单位生存所需的生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。
【详解】A、生态足迹是衡量人类对自然资源利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的指标。它反映了人类对生态系统资源的需求和对环境的影响。因此，生态足迹越大，确实表明人类对生态系统的资源消耗和环境影响越大，A正确；
B、生态承载力是指在某一时期，某种环境状态下，某一区域环境对人类社会、经济活动的支持能力的限度。它代表了地球或特定区域提供资源以满足人类需求的能力，B正确；
C、循环经济强调资源的高效利用和循环利用，通过减少资源消耗和废弃物排放来降低对环境的压力。因此，通过某些资源的重复利用和减小区域生态足迹，确实可以发展循环经济，C正确；
D、技术进步可以在一定程度上提高资源利用效率，从而在一定程度上提高生态承载力，但并不能无限提高。此外，生态赤字（即生态足迹超过生态承载力）问题的解决不仅仅依赖于技术进步，还需要改变消费模式、提高资源利用效率、发展循环经济等多方面的努力，D错误。
故选D。
2. 梅花山国家级自然保护区已记录维管束植物约两千种；陆生脊椎动物数百种，其中包括华南虎、云豹、黄腹角雉等几十种国家重点保护动物。梅花山是现存华南虎数量最多、活动最频繁的区域，被科学家视为该物种的理想栖息地。下列叙述正确的是（ ）
A. 上述实例体现了该保护区的物种多样性和生态系统多样性，没有体现基因多样性
B. 将保护区内的华南虎全部迁至动物园进行人工繁育，对华南虎的繁衍和种群保护更有利
C. 建立自然保护区属于就地保护，是保护华南虎种群和栖息地的根本措施
D. 允许在保护区内大规模开发旅游业，能为生态保护提供充足的资金支持
【答案】C
【分析】就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等，这是对生物多样性最有效的保护。
【详解】A、上述实例体现了该保护区的物种多样性和生态系统多样性，也体现基因多样性，A错误；
B、梅花山是现存华南虎数量最多、活动最频繁的区域，被科学家视为该物种的理想栖息地。建立梅花山国家级自然保护区对华南虎的繁衍和种群保护更有利，B错误；
C、建立自然保护区属于就地保护，是保护华南虎种群和栖息地的根本措施，C正确；
D、对保护区的开发要注意程度，不能盲目地、掠夺式地开发，D错误。
故选C。
3. 某种老陈醋的发酵流程如图所示。据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A. 蒸熟的高粱需要立即加入大曲，有利于高粱糖化和酒精发酵
B. 糖化的目的是将高粱中的淀粉分解，形成糖浆，有利于酵母菌发酵产生酒精
C. 加入醋醅是为了接种醋酸菌，其可以将图中产生的酒精在无氧条件下转化为醋酸
D. 图中从酒精发酵到醋酸发酵需要适当降低温度，更有利于醋酸的发酵
【答案】B
【分析】参与果醋制作的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型。果醋制作的原理：当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
【详解】A、蒸熟的高粱要放凉后再加入大曲（接种），避免高温杀死菌种，A错误；
B、糖化主要是利用大曲中的微生物产生的淀粉酶将原料中的淀粉分解成葡萄糖，为酵母菌的发酵提供原料，有利于酵母菌发酵产生酒精，B正确；
CD、醋酸菌是好氧菌，需要在有氧条件下发酵，且醋酸发酵的温度略高于酒精发酵的，CD错误。
故选B。
4. 我国味精生产自20世纪80年代开始进入高速发展阶段，使我国成为世界味精生产大国。味精的主要成分为谷氨酸钠，在生产味精过程中，谷氨酸的工厂化生产是重要的环节。下列叙述错误的是（ ）
A. 中性和弱碱性条件有利于谷氨酸的积累
B. 一般在发酵罐中投入单一菌种，有利于提高产量
C. 发酵罐内发酵是生产味精的中心环节，需要随时监测培养液的情况
D. 在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法分离和干燥菌体以获得产品
【答案】D
【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、火菌，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。
【详解】A、谷氨酸棒状杆菌是谷氨酸发酵的主要菌种，属于细菌，发酵过程中，中性或弱碱性的条件有利于谷氨酸棒状杆菌的繁殖，有利于谷氨酸的积累，A正确；
B、工厂化生产谷氨酸所用的大多经过筛选获得的优质菌种，一般是单一菌种，获得的产物产量高更纯，B正确；
C、发酵条件能影响产品的品质和产量，发酵罐内的发酵是工厂化生产谷氨酸的中心环节，需要随时监测培养液的情况，C正确；
D、如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，谷氨酸属于代谢物，D错误。
故选D。
5. 动物细胞工程与植物细胞工程既有共同点，也有不同点。下列叙述正确的是（ ）
A. 动物细胞培养和植物组织培养一般都需要将组织细胞分散为单个细胞
B. 动物细胞培养的材料通常取自幼龄动物或分化程度高的部位
C. 动物细胞培养需要稳定的温度和pH条件，而植物细胞培养则不需要
D. 诱导动物细胞融合和植物细胞融合都可以采用电融合法等
【答案】D
【分析】动物细胞培养的过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培养箱培养。
培养条件：
（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物。
（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。
（3）温度和pH。
（4）气体环境：95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的pH值）。
【详解】A、植物组织培养从外植体开始，即离体的器官、组织或细胞，不需要用酶分散成单个细胞，动物细胞培养从细胞开始，A错误；
B、动物细胞培养的材料通常取自幼龄动物或胚胎组织（分化程度低、分裂能力强）。而非分化程度高的部位，分化程度高的细胞难以增殖，B错误；
C、动物细胞培养与植物细胞培养均需要稳定的温度和pH条件，C错误；
D、动物细胞融合和植物原生质体融合的原理都是细胞膜的流动性，不同的是诱导动物细胞融合时常用的方法是用灭活的病毒等，但两者都可以采用电融合法，D正确。
故选D
6. 通过体细胞核移植技术可以实现动物的克隆，某克隆羊的培育过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 图中涉及动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等技术
B. 该克隆羊的遗传性状主要来自供卵细胞母羊A
C. 融合细胞发育成的重构胚具有发育成完整个体的能力
D. 通过该克隆技术可以加速优质羊的遗传改良，促进优良羊群的繁育
【答案】B
【分析】动物细胞核移植：是将动物一个细胞的细胞核，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成一个新的个体。用核移植方法得到的动物称为克隆动物。
【详解】A、克隆过程中需要培养供核细胞 （乳腺细胞）、进行核移植（将供核母羊的细胞核移植到去核卵细胞中），最后将胚胎移植到代孕母羊体内，A正确；
B、该克隆羊的遗传性状主要来自供核母羊B，B错误；
C、核移植后形成的融合细胞（重构胚）具有全能性，可发育为克隆羊，C正确；
D、克隆技术能直接复制优良个体， 加快遗传改良进程，D正确。
故选B。
7. 基因工程中需要使用多种工具，部分限制酶的酶切位点如表所示，其中“↓”表示酶切位点。下列叙述正确的是（ ）
A. 限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，它们能够切割DNA两条链中的氢键
B. 限制酶1、2切割DNA分子产生的末端分别是平末端、黏性末端
C. 恢复被限制酶切开的DNA末端通常需要使用DNA聚合酶
D. 质粒是常用载体，通常具有一个至多个限制酶的酶切位点，且具有自我复制能力
【答案】D
【分析】限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，自然界中限制酶的天然作用是破坏外来基因，限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平末端。
【详解】A、限制酶主要来源于原核生物，但其作用是切割DNA的磷酸二酯键，而非氢键，A错误；
B、限制酶1的酶切位点（G↓GATCC）切割后产生黏性末端，而限制酶2的位点（CCC↓GGG）切割后产生平末端，B错误；
C、恢复被限制酶切开的DNA末端需通过DNA连接酶连接磷酸二酯键，而非DNA聚合酶（催化单个核苷酸连接），C错误；
D、质粒作为载体需具备自我复制能力，且通常含多个限制酶切位点以便插入外源基因，D正确。
故选D。
8. 下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（ ）
A. 实验材料可以选择新鲜洋葱、菠菜、猪肝、牛的成熟红细胞等
B. 可利用DNA溶于酒精，蛋白质不溶于酒精的原理初步分离DNA和蛋白质
C. 将研磨液离心后过滤，取沉淀物放入烧杯中，然后进行下一步的提取
D. 粗提取的DNA与二苯胺试剂混匀后，需要进行沸水浴加热，再观察颜色变化
【答案】D
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：（1）DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精；DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。（2）DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、牛的成熟红细胞不含细胞核，A错误；
B、DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用此原理将DNA与蛋白质分离，B错误；
C、将研磨液倒入塑料离心管中离心5min后，取上清液备用，C错误；
D、将DNA溶于2ml/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂，混匀后，在沸水浴条件下，呈蓝色，D正确。
故选D。
9. A型血友病患者的控制凝血因子的基因发生突变，导致其凝血因子含量降低或功能异常。控制凝血因子的基因主要在肝脏中表达，若将凝血因子第309位的丙氨酸替换为丝氨酸，则可增加凝血因子的分泌，从而达到基因治疗的目的。下列叙述错误的是（ ）
A. 上述蛋白质工程生产的只能是自然界中已经存在的蛋白质
B. 改造凝血因子须根据丝氨酸的密码子设计对应的DNA序列
C. 改造后的凝血因子的结构可通过计算机进行模拟，从而预测其功能变化
D. 选择肝脏蛋白基因的启动子可使控制凝血因子的基因只在肝细胞中表达
【答案】A
【分析】基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿缺陷和异常基因引起疾病，以达到治疗目的。基因治疗的靶细胞主要分为两大类：体细胞和生殖细胞。
【详解】A、蛋白质工程的核心是通过改造基因来设计并生产自然界不存在的蛋白质，A错误；
B、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要，其核心是基因工程，所以改造凝血因子须根据丝氨酸的密码子设计对应的DNA序列，B正确；
C、通过基因修饰或基因合成完成改造后的凝血因子的结构可通过计算机进行模拟，从而预测其功能变，C正确；
D、肝脏特异性启动子可限制控制凝血因子的基因，使其仅在肝细胞中表达，避免其他组织异位表达，符合基因治疗的靶向性需求，D正确。
故选A。
10. 转基因工程技术在给人们生活带来便利的同时，其安全性问题也引起了人们的关注。下列叙述错误的是（ ）
A. 转基因作物可能导致附近野生植物通过花粉传播发生基因污染
B. 长期种植抗虫转基因作物可能导致害虫群体中抗性基因频率升高
C. 转基因微生物若意外释放到自然环境中，则可能会破坏生态平衡
D. 转基因食品中的外源基因会直接整合到人体细胞DNA中，引发健康风险
【答案】D
【分析】转基因生物的安全性问题包括：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）。
【详解】A、转基因作物的花粉可能传播到野生植物，导致基因污染，属于基因扩散的风险，A正确；
B、抗虫作物长期选择压力下，具有抗性基因的害虫存活并繁殖，导致抗性基因频率升高，B正确；
C、转基因微生物若释放到环境中，可能通过竞争或基因转移影响原有物种，破坏生态平衡，C正确；
D、外源基因在消化道中被分解为小分子物质（如脱氧核苷酸），无法直接整合到人体DNA中，D错误。
故选D。
11. 实验人员以猴痘病毒的B6R蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体，相关过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 从小鼠体内得到的B淋巴细胞①不一定能产生抗B6R蛋白抗体
B. 由细胞①和细胞②融合得到的杂交瘤细胞具有无限增殖的能力
C. 推测在HAT培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡
D. 步骤④是将抗体检测为阴性的杂交瘤细胞进行体外培养，以便获取大量的单克隆抗体
【答案】D
【分析】单克隆抗体制备流程：先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养，即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养；最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、从小鼠体内提取的B淋巴细胞①是随机收集的，并非所有B细胞都能产生抗B6R蛋白抗体。只有少数特异性B细胞能产生目标抗体，A正确；
B、细胞①为B细胞，细胞②为骨髓瘤细胞，杂交瘤细胞由B细胞和骨髓瘤细胞融合形成，因此继承了骨髓瘤细胞的无限增殖能力，B正确；
C、在HAT培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合了具有不同核的杂交瘤细胞能存活，C正确；
D、步骤④是将抗体检测为阳性的杂交瘤细胞进行体外培养，以便获取大量的单克隆抗体，D错误。
故选D。
12. 某实验小组从种植过马铃薯的土壤中取样，以便筛选出能高效降解淀粉的微生物，相关实验流程如图所示。下列分析错误的是（ ）

A. 种植马铃薯的土壤能为降解淀粉的微生物提供较好的生存环境
B. 步骤甲接种需要使用接种环在X培养基表面进行数次划线以分离得到单菌落
C. X培养基上菌落周围的透明圈是微生物降解淀粉后形成的
D. 挑选菌落⑤到Y培养基中进行培养，以获得大量能高效降解淀粉的微生物
【答案】B
【分析】微生物常见接种的方法：①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养制成平板，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，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
【详解】A、马铃薯中富含淀粉，种植马铃薯的土壤能为降解淀粉的微生物提供较好的生存环境，A正确；
B、根据培养后培养基上形成的菌落分布可知，将含目的菌的土壤浸出液接种在 X 培养基上采用的是稀释涂布平板法，B错误；
C、碘液遇淀粉会变蓝，淀粉被分解，蓝色消失，形成透明圈，X培养基上菌落周围的透明圈是微生物降解淀粉后形成的，C正确；
D、图中⑤的透明圈最大，说明菌体⑤降解淀粉的能力最强，挑选菌落⑤到Y培养基中进行培养，以获得大量能高效降解淀粉的微生物，D正确。
故选B。
13. 基因修饰肿瘤模型小鼠的培育结合了多项技术，相关流程如图所示，ES细胞需要在饲养层细胞上培养，并经基因改造后注入早期胚胎。下列叙述正确的是（ ）
A. ES细胞存在于早期胚胎中，在各种干细胞中其的分化潜能较低
B. 饲养层细胞可能为ES细胞的生长创造了类似体内的微环境
C. 图中流程运用了动物细胞培养、基因工程、胚胎移植和体细胞核移植等技术
D. d过程运用了胚胎移植技术，需要对代孕小鼠注射免疫抑制剂以提高胚胎移植成功率
【答案】B
【分析】胚胎干细胞简称ES细胞，存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
【详解】A、ES细胞存在于早期胚胎中，在各种干细胞中其的分化潜能较高，A错误；
B、饲养层细胞通常为ES细胞提供维持未分化状态所需的生长因子等条件，模拟体内生长环境，利于ES细胞的培养，B正确；
C、图中过程虽涉及动物细胞培养、基因工程、胚胎移植等技术，但并未使用体细胞核移植技术，C错误；
D、鼠类胚胎移植通常不需要对代孕鼠注射免疫抑制剂，D错误。
故选B。
14. 为了获得植物次生代谢物，实验人员先用植物外植体获得愈伤组织，然后将其置于液体培养基中悬浮培养。在愈伤组织悬浮培养的过程中，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化情况如图所示。下列分析不合理的是（ ）
A. 外植体形成愈伤组织过程中需要用植物激素进行诱导
B. 培养液中的蔗糖既能调节培养液的渗透压，也能为细胞生长提供碳源和能源
C. 根据图中结果可知，只要提供足够的蔗糖，就能促进愈伤组织的持续生长
D. 随着时间的推移，培养液中的pH下降可能不利于植物次生代谢物的积累
【答案】C
【分析】分析曲线图：图示是细胞干重、蔗糖浓度和pH随着培养时间的变化曲线，随着细胞干重的增加，培养基的pH和蔗糖浓度都在不断下降，而蔗糖浓度下降导致愈伤组织营养供应不足，pH降低导致愈伤组织中酶的活性下降，这两者的持续下降都导致细胞干重有所下降。
【详解】A、外植体脱分化形成愈伤组织的过程需要植物激素（生长素和细胞分裂素）的诱导作用，A正确；
B、在细胞培养时，培养液中添加的蔗糖除了能提供能源外，还能够调节培养液的渗透压，B正确；
C、蔗糖能够调节培养液的渗透压，蔗糖溶度过高会导致细胞失水，不利于促进愈伤组织的持续生长，C错误；
D、次生代谢物是由次生代谢产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，据图可知，12d后蔗糖浓度下降，pH降低，不利于细胞的增殖、生长，进而影响次生代谢物的积累，D正确。
故选C。
15. 乙肝基因工程疫苗的生产过程如图所示，其中质粒上箭头所指部位为相应的限制酶的切割位点。质粒中LacZ基因编码产生的酶可以分解培养基中的X-gal，产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。下列相关分析正确的是（ ）
A. 过程①选择BamHⅠ和EcRV切割目的基因和质粒，可避免目的基因和质粒反向连接
B. 过程②利用农杆菌的T-DNA可将重组质粒上的目的基因转移到大肠杆菌细胞的DNA上
C. 筛选大肠杆菌的培养基中需要添加青霉素和X-gal，便于重组质粒的筛选
D. 若添加X-gal的培养基上的大肠杆菌菌落呈现蓝色，则说明该大肠杆菌成功导入重组质粒
【答案】C
【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、由图可知，BamHI和EcRI的酶切位点在目的基因两侧，用BamHI和EcRI来切割含有目的基因的DNA片段可以获得完整的目的基因，且质粒上也存在这两种酶的识别位点，因此过程①应该选择BamHI和EcRI来切割目的基因和质粒，可避免目的基因和质粒反向连接，A错误；
B、过程②是将重组质粒导入大肠杆菌，需要用Ca2+处理大肠杆菌，增大其细胞壁的通透性,使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA分子的生理状态，农杆菌转化法适合用于将目的基因导入植物细胞中，B错误；
C、质粒中LacZ基因编码产生的酶可以分解培养基中的X-gal，产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。LacZ基因内部含有BamHI的酶切位点，构建重组质粒时，目的基因的插入导致lacZ基因被破坏，因此在添加X-gal的培养基上，含重组质粒的大肠杆菌菌落呈现白色，导入空载质粒的大肠杆菌菌落显蓝色，没有导入任何外源DNA的大肠杆菌不含青霉素抗性基因，不能在含有青霉素的培养基上生存，因此筛选含重组质粒的大肠杆菌，应在培养基中加入X-gal和青霉素，便于重组质粒的筛选，C正确；
D、BamHI破坏了质粒上的LacZ基因，若添加X-gal的培养基上的大肠杆菌菌落呈现白色，则说明大肠杆菌成功导入重组质粒，D错误。
故选C。
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
16. 某地区为了治理环境污染，建立了人工湿地，利用湿地中的基质、微生物、植物等对污水进行净化，如图所示。回答下列问题：
（1）该地区在湿地建立过程中，选择污染物净化能力强的植物（如芦苇、香蒲）等多种生物，通过优化种间关系形成稳定群落，这主要体现了生态工程的______原理。污水中的有机物经微生物分解形成的无机盐，被植物吸收；植物残体又可作为基质或肥料回用，这主要体现了生态工程的______原理。
（2）科研人员在图示下行池中发现某种微生物具有特殊的降解污染物的能力，对此进行研究后发现该种微生物可用于开发新型的生物修复技术，这种研究成果主要体现了生物多样性的______价值。
（3）据图分析，该人工湿地生态系统中生产者固定的太阳能______（填“大于”“等于”或“小于”）该人工湿地生态系统中的总能量。随着污染的治理，该湿地的挺水层植物为鸟类提供栖息环境；浮水层和沉水层植物为鱼类和水生昆虫提供栖息环境和食物，这体现了群落的______结构。
（4）在污染物的净化过程中，污水的流入量不能太多，其原因是______。
【答案】（1）①. 自生 ②. 循环
（2）直接 （3）①. 小于 ②. 垂直
（4）该人工湿地生态系统的自我调节能力是有限的
【分析】生物多样性的价值：（1）直接价值：对人类有食用、药用和工业原料等使用意义以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的。（2）间接价值：对生态系统起重要调节作用的价值（生态功能）。（3）潜在价值：目前人类不清楚的价值。
【解析】（1）选择污染物净化能力强的植物（如芦苇、香蒲）等多种生物，通过相互之间的种间竞争和捕食关系自发构成有序的整体，实现系统结构和功能的协调，形成稳定群落，体现了生态工程的自生原理。生态工程的循环原理是指在生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高，污水中的有机物经微生物分解形成的无机盐，被植物吸收；植物残体又可作为基质或肥料回用，这种模式遵循了生态工程的循环原理。
（2）该种微生物可用于开发新型的生物修复技术属于对科学研究的实用意义，属于生态系统的直接价值。
（3）流经图中人工湿地生态系统的总能量包括该系统中生产者所固定的太阳能和城市污水中带入的能量，所以流经人工湿地生态系统的总能量大于该系统中生产者所固定的太阳能。该湿地的挺水层植物为鸟类提供栖息环境；浮水层和沉水层植物为鱼类和水生昆虫提供栖息环境和食物，体现了群落的垂直结构。
（4）在污水处理时，需控制污水流入速率，不能过量，因为该人工湿地自我调节能力是有一定限度的，超过这个限度该人工湿地生态系统就会遭到破坏。
17. 结核分枝杆菌可以引起结核病。如图所示，某研究人员为探究不同抗生素对结核分枝杆菌的抑菌效果，采集患者的细菌样本，检测细菌对不同的抗生素是否敏感，即药敏试验，可以帮助临床选择药物。回答下列问题：
（1）该培养基中主要含有天冬氨酸、甘油、鸡蛋黄、KH2PO4、MgSO4等，其中提供氮源的是______。
（2）为将单个细菌分散在固体培养基上，培养一段时间后统计菌落数目，可采用的接种方法是______。该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目______（填“少”或“多”），原因是______。
（3）实验中将滤纸片④（不含抗生素）用作对照，为了保证单一变量，对滤纸片④的处理是______。
（4）根据实验结果可知，临床上使用______进行抑菌处理的效果更佳。从进化的角度分析，长期滥用抗生素的危害是______。
【答案】（1）天冬氨酸和鸡蛋黄
（2）①. 稀释涂布平板法 ②. 少 ③. 当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
（3）浸无菌水 （4）①. 抗生素A和抗生素B ②. 会人工选择出耐药的细菌，增强了细菌的抗药性
【分析】（1）培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，分为固体培养基和液体培养基，培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐，其中碳源和氮源常采用蛋白胨和牛肉膏，因为它们来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质，在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质和氧气的需求。
（2）微生物常见的接种的方法包括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，均匀涂布在培养皿的表面，经培养后可形成单个菌落。
【解析】（1）培养基中的天门冬氨酸和鸡蛋黄都含有N，故此培养基成分中提供氮源的是天门冬氨酸和鸡蛋黄。
（2）微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，其中进行细菌计数需采用稀释涂布平板法进行接种；由于两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，因此该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
（3）图中④处放入不含抗生素的滤纸片，与含抗生素的滤纸片形成对照，便于观察抗生素的作用，但为了保证单一变量，应该用无菌水处理滤纸片④。
（4）细菌药敏试验最常用的是纸片法，即在涂满待检菌株的琼脂平板上，贴上浸有某种抗菌素的干纸片，根据各种抗菌素纸片周围抑菌圈的大小来判断此菌株对哪种药最敏感，临床上应选择抑菌圈大的抗生素来治疗，所以应选用抗生素A和抗生素B进行抑菌处理的效果更佳。从遗传与进化的角度分析滥用抗生素的危害是：滥用抗生素会人工选择出耐药的菌群，增强了细菌菌群的抗药。
18. 某牧场引入一只产肉性能优异的良种公羊，计划通过胚胎工程技术快速繁育其优良后代。结合现代生物技术流程，回答下列问题：
（1）精子需进行获能处理，其生理意义是______。采集的卵母细胞需在体外培养至______期，才能与获能精子结合形成受精卵。
（2）在体外培养受精卵时，培养液中除无机盐、激素、维生素、氨基酸、核苷酸外，还要添加______（填“合成”或“天然”）成分，如______，以支持胚胎发育。培养箱中维持5%CO2的主要作用是______。
（3）为了提高已有胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。胚胎分割时需注意______，否则分割后的胚胎难以正常发育。若该牧场需筛选雄性胚胎进行移植，则可取______细胞进行DNA分析。
（4）现需将保存的良种公羊囊胚移植到非繁殖期受体母羊体内以获取后代。请从生理调控和操作流程角度，简述关键步骤：①________；②________；③________。
【答案】（1）①. 使精子获得受精能力 ②. MⅡ
（2）①. 天然 ②. 动物血清 ③. 维持培养液的pH
（3）①. 将内细胞团均等分割 ②. 滋养层
（4）①. 对受体母羊进行同期发情处理 ②. 将囊胚植入母羊子宫 ③. 对受体进行妊娠检查
【分析】胚胎移植的基本程序主要包括：①对供、受体的选择和处理（选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体）。用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。②配种或人工授精。③对胚胎的收集、检查、培养或保存（对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑葚胚或胚囊胚阶段。④对胚胎进行移植。⑤移植后的检查。
【解析】（1）刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力，故在体外受精前要对精子进行获能处理。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期（MⅡ期）才能具备与精子受精的能力。
（2）在体外培养受精卵时，培养液中除无机盐、激素、维生素、氨基酸、核苷酸外，还要添加天然成分，如动物血清，以支持胚胎发育。培养箱中维持5%CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（3）对囊胚进行分割时，要注意对内细胞团均等分割，目的是保证胚胎的恢复和进一步发育。为鉴定胚胎的性别，可切取囊胚期的滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。
（4）将保存的良种公羊囊胚移植到非繁殖期受体母羊体内以获取后代，主要是利用胚胎移植技术，关键步骤是：对受体母羊进行发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查。一段时间后受体母羊可产下具有该公羊优良性状的后代。
19. 虫害是造成玉米产量减少的重要因素。随着转基因技术的发展，转Bt基因抗虫玉米对有效防治玉米害虫具有重要作用，相关技术流程如图1所示。回答下列问题：

（1）研究人员利用PCR扩增Btcry1Ah基因时，在PCR反应体系中加入了Btcry1Ah基因、DNA聚合酶、引物、Mg2+等，加入的Btcry1Ah基因的作用是______。与常规的DNA聚合酶相比，PCR反应体系中选择的DNA聚合酶具有的明显特点是______。
（2）步骤①是培养转Bt基因抗虫玉米的核心工作，其目的是______（答出2点）。
（3）步骤③中，需要在接种玉米细胞之前对培养基进行灭菌，常用的灭菌方法是______。
（4）步骤④诱导愈伤组织形成丛状苗的过程称为______（填“脱分化”或“再分化”），步骤④⑤______（填“需要”或“不需要”）光照，原因是______。
（5）研究人员通过一系列实验，获得了三种品系的转基因玉米：HGK60（甲）、HGK60（乙）、HGK60（丙）。为检测其遗传特性，研究人员对转基因玉米和非转基因玉米中的Btcry1Ah蛋白进行检测，结果如图2所示。

据图2分析，甲、乙、丙三种转基因玉米品系中可能获得抗虫能力的有______，依据是______。
【答案】（1）①. 提供DNA复制的模板 ②. 耐高温
（2）让Btcry1Ah基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代；使Btcry1Ah基因能够表达和发挥作用
（3）高压蒸汽灭菌法
（4）①. 再分化 ②. 需要 ③. 此时需要通过光照来诱导叶绿素的合成，使幼苗能进行光合作用
（5）①. HGK60（甲）、HGK60（丙）②. HGK60（甲）、HGK60（丙）中能检测到Btcry1Ah蛋白，而HGK60（乙）中没有检测到Btcry1Ah蛋白
【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。（即图1中的①过程）（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。（图1中使用的是农杆菌转化法）（4）目的基因的检测与鉴定。
【解析】（1）为获得转Bt基因抗虫玉米，研究人员利用PCR扩增Btcry1Ah基因，在PCR反应体系中加入Btcry1Ah基因的作用是提供DNA复制的模板，从而获取目的基因。PCR反应过程主要包括变性（90℃以上）、复性（50℃左右）、延伸（72℃左右），则所使用的酶需要在高温下保持活性，因此与常规的DNA聚合酶相比，PCR反应体系中选择的DNA聚合酶应耐高温。
（2）步骤①是培养转Bt基因抗虫玉米的核心工作，即基因表达载体的构建，从而让Btcry1Ah基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时使Btcry1Ah基因能够表达和发挥作用。
（3）步骤③是通过农杆菌介导将目的基因导入受体细胞（玉米细胞），在接种前需要对培养基进行灭菌，以避免杂菌污染，常用的培养基灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。
（4）步骤④为诱导玉米愈伤组织形成丛状苗，该过程称为再分化，步骤⑤进一步将丛状苗培养成试管苗，从愈伤组织到试管苗的培养过程需要光照，目的是诱导叶绿素的合成，使玉米幼苗能进行光合作用，有助于其生长发育。
（5）从图2实验结果可知，转基因玉米HGK60(甲)、HGK60(丙)中能检测到Btcry1Ah蛋白，HGK60(乙)中不能检测到Btcry1Ah蛋白，即HGK60(甲)、HGK60(丙)中的BtcrylAh基因能够表达，而HGK60(乙)中的BtcrylAh基因不能表达。因此，三种转基因玉米品系中可能获得抗虫能力的是甲、丙。
20. 幽门螺杆菌（HP）与胃炎、胃食管反流病等多种疾病有关。Ipp20基因作为幽门螺杆菌的核心功能基因，在疫苗研发中具有重要价值。实验人员以Ipp20基因为目的基因，通过基因工程制备HP疫苗的过程如图所示。回答下列问题：
（1）据图分析，使用限制酶切割质粒时________（填“能”或“不能”）选择限制酶BamHⅠ，理由是_______。
（2）过程①需要的原料是________。为了使质粒和Ipp20基因正确连接，在设计引物时需要在引物的________（填“5’”或“3’”）端添加限制酶的识别序列。
（3）实验人员通过过程③将重组质粒导入大肠杆菌体内进行扩增。该过程中，一般先用________处理大肠杆菌，有利于大肠杆菌吸收DNA。
（4）为了筛选成功导入重组质粒的大肠杆菌，过程④将大肠杆菌培养在含有________的培养基A中，能在其中生长的大肠杆菌即可能导入了重组质粒的大肠杆菌。初步筛选出的大肠杆菌存在导入空质粒（不含有Ipp20基因）或导入重组质粒的情况。实验人员用影印培养法（将培养基A上的菌落全部转移到丝绒面上，再将丝绒面印在培养基B上）来进行筛选。结合图中信息分析，培养基B添加了________，能用于制备HP疫苗的大肠杆菌菌落是________（填图中数字）。
【答案】（1）①. 不能 ②. 图中质粒至少存在两个BamHI的切割位点，使用BamHI切割质粒，会导致质粒被切割成多个片段，破坏质粒的完整性和功能
（2）①. 脱氧核苷酸 ②. 5'
（3）Ca2+
（4）①. 潮霉素 ②. 氯霉素 ③. 3、5
【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。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。(4)目的基因的检测与鉴定：可利用PCR技术进行分子水平的检测，还可以进行个体水平的检测。
【解析】（1）结合图示质粒分析，图中质粒至少存在两个BamHI位点，使用BamHI切割质粒，会导致质粒被切割成多个片段，破坏质粒的完整性和功能，因此不能使用BamHI切割质粒。
（2）过程①为PCR扩增，扩增产物是DNA，合成DNA所需的原料是脱氧核苷酸。PCR扩增是是从引物的3'开始的，限制酶的识别序列应该在引物的5'。
（3）将基因表达载体导入大肠杆菌时，为了有利于大肠杆菌吸收DNA，一般先用Ca2+处理大肠杆菌，增大其通透性。
（4）根据培养基A、B呈现菌落的差异可知，选择限制酶切割质粒时的组合可能是XhI、XbaI或PstI、XbaI（若选择XhI、PstI，则质粒上的潮霉素抗性基因和氯霉素抗性基因均未被破坏，在培养基A、B上添加潮霉素、氯霉素的结果相同，无法起到筛选的作用）。因此潮霉素抗性基因得以保留，氯霉素抗性基因被破坏，培养基A上添加潮霉素，培养基B上添加氯霉素，其中成功导入了目的基因的表达载体的大肠杆菌在培养基A上能生存，在培养基B上不能生存，能用于制备HP疫苗的大肠杆菌菌落是3和5。
限制酶
限制酶1
限制酶2
酶切位点
G↓GATCC
CCC↓GGG