2023届高考生物二轮复习真题分类再回访生物技术与工程作业（不定项）含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习真题分类再回访生物技术与工程作业（不定项）含答案，共20页。
专题七　生物技术与工程
真题分类再回访
课堂定时练规范
——————————　等级考真题·真体验·寻趋势　——————————


Ⅰ.发酵工程
1．[2022·山东卷]青霉菌处在葡萄糖浓度不足的环境中时，会通过分泌青霉素杀死细菌，以保证自身生存所需的能量供应。目前已实现青霉素的工业化生产。关于该生产过程，下列说法错误的是(　　)
A．发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖
B．可用深层通气液体发酵技术提高产量
C．选育出的高产菌株经扩大培养后才可接种到发酵罐中
D．青霉素具有杀菌作用，因此发酵罐不需严格灭菌
2．[2022·山东卷](不定项选择)啤酒的工业化生产中，大麦经发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒等工序后，最终过滤、调节、分装。下列说法正确的是(　　)
A．用赤霉素处理大麦，可使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶
B．焙烤是为了利用高温杀死大麦种子胚并进行灭菌
C．糖浆经蒸煮、冷却后需接种酵母菌进行发酵
D．通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期
3．[2021·浙江6月]下列关于原生质体和细胞计数的叙述，错误的是(　　)
A．测定植物原生质体的密度时，可用血细胞计数板
B．红墨水不能进入活细胞，可用于检测细胞的存活状态并计数
C．涂布分离法和划线分离法均能得到单菌落，都可用于细菌计数
D．酵母菌在液体培养基中培养一段时间后，可用比浊计测定其密度
4．[2021·浙江1月]用白萝卜制作泡菜的过程中，采用适当方法可缩短腌制时间。下列方法中错误的是(　　)
A．将白萝卜切成小块
B．向容器中通入无菌空气
C．添加已经腌制过的泡菜汁
D．用沸水短时处理白萝卜块
5．[2022·湖南卷]黄酒源于中国，与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外，也产生不利于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成，各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。回答下列问题：
(1)某黄酒酿制工艺流程如图所示，图中加入的菌种a是________，工艺b是________(填“消毒”或“灭菌”)，采用工艺b的目的是______________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂，根据颜色变化，可以初步鉴定分解尿素的细菌。尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素，脲酶固定化后稳定性和利用效率提高，固定化方法有________________________(答出两种即可)。
(3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌L，在不同条件下分批发酵生产脲酶，结果如图所示。推测________是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)某公司开发了一种新的黄酒产品，发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．[2022·广东卷]研究深海独特的生态环境对于开发海洋资源具有重要意义。近期在“科学号”考察船对中国南海科考中，中国科学家采集了某海域1 146米深海冷泉附近沉积物样品，分离、鉴定得到新的微生物菌株并进一步研究了其生物学特性。

回答下列问题：
(1)研究者先制备富集培养基，然后采用________________法灭菌，冷却后再接入沉积物样品，28 ℃厌氧培养一段时间后，获得了含拟杆菌的混合培养物，为了获得纯种培养物，除了稀释涂布平板法，还可采用______________法。据图分析，拟杆菌新菌株在以________________为碳源时生长状况最好。
(2)研究发现，将采集的样品置于各种培养基中培养，仍有很多微生物不能被分离筛选出来，推测其原因可能是__________________________________________。(答一点即可)
(3)藻类细胞解体后的难降解多糖物质，通常会聚集形成碎屑沉降到深海底部。从生态系统组成成分的角度考虑，拟杆菌对深海生态系统碳循环的作用可能是____________________________________________。
(4)深海冷泉环境特殊，推测此环境下生存的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能还有________________。
7．[2022·浙江6月，节选]回答下列(一)小题：
(一)回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题：
(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可将土样用________制成悬液，再将含有悬液的三角瓶置于80 ℃的________中保温一段时间，其目的是________________________________________________。
(2)为提高筛选效率，可将菌种的________过程与菌种的产酶性能测定一起进行：将上述悬液稀释后涂布于以淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养，采用________显色方法，根据透明圈与菌落直径比值的大小，可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。
(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌，可利用现有菌种，通过________后再筛选获得或利用转基因、________等技术获得。
8．[2021·河北卷，节选]葡萄酒生产过程中会产生大量的酿酒残渣(皮渣)。目前这些皮渣主要用作饲料或肥料，同时研究者也采取多种措施拓展其利用价值。
回答下列问题：
(2)为了解皮渣中微生物的数量，取10 g皮渣加入90 mL无菌水，混匀、静置后取上清液，用稀释涂布平板法将0.1 mL稀释液接种于培养基上。104倍稀释对应的三个平板中菌落数量分别为78、91和95，则每克皮渣中微生物数量为__________个。
(3)皮渣堆积会积累醋酸菌，可从中筛选优良菌株。制备醋酸菌初筛平板时，需要将培养基的pH调至__________性，灭菌后须在未凝固的培养基中加入无菌碳酸钙粉末、充分混匀后倒平板，加入碳酸钙的目的是__________________________________________________________。培养筛选得到的醋酸菌，在缺少糖源的液体培养基中可加入乙醇作为__________。
(4)皮渣堆积过程中也会积累某些兼性厌氧型乳酸菌。初筛醋酸菌时，乳酸菌有可能混入其中，且两者菌落形态相似。请设计一个简单实验，区分筛选平板上的醋酸菌和乳酸菌。(简要写出实验步骤和预期结果)





9．[2021·广东卷]中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜(甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖)为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流程如图。

回答下列问题：
(1)为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为__________，并不断提高其浓度，经多次传代培养(指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养)以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用__________的方法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。此外，选育优良菌株的方法还有__________________________________等。(答出两种方法即可)
(2)基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60 g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60 d以上。该系统不需要灭菌的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。(答出两点即可)
(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH条件下发酵，结果发现发酵液中菌株H细胞增殖和PHA产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中__________可能是高密度培养的限制因素。
(4)菌株H还能通过分解餐厨垃圾(主要含蛋白质、淀粉、油脂等)来生产PHA，说明其能分泌________________________________________________________________________。
Ⅱ.基因工程和细胞工程
1. [2022·浙江6月] 下列关于菊花组织培养的叙述，正确的是(　　)
A．用自然生长的茎进行组培须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B．培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C．组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D．不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株

2．[2022· 山东卷]如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是(　　)
A．双抗可同时与2种抗原结合
B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
3．[2022·山东卷]关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是(　　)
A．过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质
4．[2021·山东卷]粗提取 DNA 时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是(　　)
A．加入适量的木瓜蛋白酶
B．37～40 ℃的水浴箱中保温 10～15 分钟
C．加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精
D．加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L
5．[2021·浙江6月]采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上，获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配，通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是(　　)
A．基因编辑处理的受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B．基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期，须将其植入同期发情小鼠的子宫，才可获得表达EGFP的小鼠
C．分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D．通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎
6．[2021·浙江1月]下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是(　　)

A．步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B．步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C．步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D．步骤④培养过程中不会发生细胞转化
7．[2020·北京卷]人体感染新冠病毒后，机体会产生多种特异性抗体。我国科学家从康复者的浆细胞中克隆出针对病毒表面抗原的抗体基因相关序列，构建表达载体并在相应系统中表达，可制备出全人源单克隆抗体。以下表述错误的是(　　)
A．该单抗可直接用于新冠病毒的核酸检测
B．在该单抗制备过程中利用了基因工程技术
C．该单抗可与新冠病毒相应蛋白特异性结合
D．可用抗原—抗体反应检测抗体基因表达产物
8．[2020·北京卷]为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图)。

为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是(　　)
A．①＋③ B．①＋②
C．③＋② D．③＋④
9．[2020·天津卷]在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(　　)
A．卵原细胞 B．初级卵母细胞
C．次级卵母细胞 D．卵细胞
10．[2022·湖南卷]水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：
(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a是________________，物质b是________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是______________________________。

(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有________________、________________________和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是________________。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11．[2022·山东卷]某种类型的白血病由蛋白P引发，蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解，药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG­P和FLAG­P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG是一种短肽，连接在P或P△的氨基端，使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合，但不影响P或P△的功能。
(1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是________________________，为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的________(填“3′端”或“5′端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG的序列形成一个融合基因，如图甲所示，其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析，出现该问题的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题，具体修改方案是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)融合蛋白表达成功后，将FLAG－P、FLAG－P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测，检测结果如图丙所示。已知FLAG－P和FLAG－P△不能降解UBC，由①②③组结果的差异推测，药物A的作用是________________；由②④组或③⑤组的差异推测，P△中缺失的特定序列的作用是
________________________________________________________________________。

(4)根据以上结果推测，药物A治疗该病的机理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．[2021·河北卷]采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内，进行后续处理(例如，收集植物组织器官异地妥善储存)，可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力，研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物，并检测了相关指标。回答下列问题：
(1)为获取YCF1基因，将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体称为__________________。
(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需要的两种酶是______________________________。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因，其作用是__________________________。
(3)进行前期研究时，将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是__________。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系，采用不育株系作为实验材料的目的是
________________________________________________________________________。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知，与野生型比，转基因植株对Cd具有更强的__________(填“耐性”或“富集能力”)；据图2可知，对转基因植株的__________进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。

(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析，转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是
________________________________________________________________。
相较于草本植物，采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于________________________________________________(写出两点即可)。
13．[2021·山东卷]人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对γ基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。

(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是________，在R末端添加的序列所对应的限制酶是________。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要________种酶。
(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞，成功转化后，含F1～F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白，受体细胞有荧光，含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)向培养液中添加适量的雌激素，含F1～F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，而含F5～F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，据此结果可推测，BCL11A蛋白结合位点位于__________________________________，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．[2021·广东卷]非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图)，可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原料)，以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。

回答下列问题：
(1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有__________________________________。(答出两种即可)
(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有________________________________。(答出两种即可)
(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备______________细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有
________________________________________________________________________。
(4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是______________________。在分子水平上，可以通过改变__________________，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
15．[2021·湖南卷]M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：

(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的____________断开。
(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为______________________(答出两点即可)，功能上具有______________。
(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的________淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路
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Ⅰ.发酵工程
1．[2021·全国乙卷]工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如下。

回答下列问题：
(1)米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的__________可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供________。
(2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶中的________、________能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分解为小分子的肽和________。米曲霉发酵过程需要提供营养物质，通入空气并搅拌，由此可以判断米曲霉属于________(填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。
(3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于________(填“真核生物”或“原核生物”)；添加的酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是________。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是________________(答出1点即可)。
2．[2020·全国卷Ⅰ]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100 μL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______________________________________。
3．[2020·全国卷Ⅲ，37节选]水果可以用来加工制作果汁、果酒和果醋等。回答下列问题：
(4)获得的果汁(如苹果汁)可以用来制作果酒或者果醋，制作果酒需要________菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是____________________________________。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌属于__________(填“好氧”或“厌氧”)细菌。
Ⅱ.基因工程和细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题
1．[2022·全国乙卷]新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。
(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT­PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是________________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的______________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是________________。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明____________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明________________________。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．[2022·全国甲卷]某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题。
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是______________________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到________时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有________________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．[2021·全国甲卷]PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是________(用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步，其中复性的结果是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与______________特异性结合。
(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指
________________________________________________________________________
________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
4．[2021·全国乙卷]用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。

回答下列问题：
(1)常用的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。图中________________酶切割后的DNA片段可以用E·coli DNA连接酶连接。图中____________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是________。
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能________；质粒DNA分子上有__________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是
________________________________________________________________________。
(4)表达载体含有启动子，启动子是指
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
等级考真题·真体验·寻趋势
Ⅰ.发酵工程
1．D　青霉菌处于葡萄糖浓度不足的环境中会通过分泌青霉素杀死细菌；提供相同含量的碳源，葡萄糖溶液单位体积中溶质微粒较多，会导致细胞失水，发酵液中的碳源不宜使用葡萄糖，乳糖是二糖，可被水解为半乳糖和葡萄糖，是青霉菌生长的最佳碳源，可以被青霉菌缓慢利用而维持青霉素分泌的有利条件，A正确；青霉菌的代谢类型为异养需氧型，可用深层通气液体发酵技术提高产量，B正确；选育出的高产青霉素菌株经扩大培养纯化后，才可接种到发酵罐中进行工业化生产，C正确；为了防止细菌、其他真菌等微生物的污染，获得纯净的青霉素，发酵罐仍需严格灭菌，D错误。
2．ACD　赤霉素能促进种子的萌发，据此可推测若用赤霉素处理大麦，可诱导α­淀粉酶相关基因的表达，促进α­淀粉酶的合成，进而使大麦种子无须发芽就能产生α­淀粉酶，A正确；焙烤可以杀死大麦种子的胚，但不使淀粉酶失活，没有进行灭菌，B错误；糖浆经蒸煮（产生风味组分、终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌）、冷却后再接种酵母菌进行发酵，防止高温杀死菌种，C正确；转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在微生物领域的应用，D正确。
3．C　血细胞计数板法适用于较大细胞或颗粒，因此可以将原生质体制成的悬浮液滴加在血细胞计数板上，对植物原生质体进行显微计数，A正确；活细胞的质膜具有选择透过性，不会被红墨水染上颜色，死细胞的质膜选择透过性丧失，会被红墨水染上颜色，故可通过观察细胞内部是否变红来判断细胞活性并计数，B正确；涂布分离法可以对样液中的细菌进行计数，而划线分离法无法对样液中的细菌进行计数，C错误；可以用比浊计测定酵母菌培养液中酵母菌细胞的数目，从而得到其密度，D正确。
4．B　将白萝卜切成小块可增大与腌料的接触面积，用沸水短时处理可抑制其他杂菌的繁殖，这两种方法均可缩短腌制时间，A、D正确；制作泡菜主要利用的是乳酸菌，其在无氧条件下进行发酵，因此向容器中通入无菌空气不利于腌制，B错误；泡菜汁含有一定量的发酵菌种，添加已经腌制过的泡菜汁相当于接种了菌种，可以缩短腌制时间，C正确。
5．（1）酵母菌　消毒　杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期　（2）酚红　化学结合法、包埋法、物理吸附法　（3）pH　随着培养时间延长，两图形中脲酶活力变化曲线基本一致，当pH从6.5降为4.5时，酶活力逐渐下降后保持相对稳定　（4）在发酵环节加入尿素分解菌，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量
解析：（1）制造果酒利用的是酵母菌的无氧呼吸，加入的菌种a是酵母菌。过滤能除去啤酒中部分微生物，工艺b是消毒，消毒能杀死啤酒中部分微生物，防止杂菌污染，延长其保存期。（2）由于细菌分解尿素的过程中合成脲酶，脲酶将尿素分解成氨，会使培养基碱性增强，pH升高，所以可以用检测pH变化的方法来判断尿素是否被分解，故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂可以鉴别尿素分解菌。固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性（如高效性、专一性和作用条件的温和性）依然保持。固定化酶的方法包括化学结合法、包埋法、物理吸附法等。（3）对比两坐标曲线，随着培养时间延长，两图形中脲酶活力先增加后保持相对稳定，两者变化曲线基本一致，所以培养时间不是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。左图中当pH从6.5降为4.5时，酶活力由1.6逐渐下降后相对稳定，右图中当pH为6.5时，酶活力可以达到5.0并保持不变，故pH值是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素。（4）从坐标图形看，利用脲酶消除其前体物质尿素可降低该黄酒中EC含量。该实验的实验思路为：将分解尿素的细菌，扩大培养后经过酸性培养基的初筛后，在添加酚红的培养基上进行复筛，挑选目标菌株接种到发酵环节，使尿素被分解， EC不能形成，从而降低EC含量。
6．（1）高压蒸汽灭菌　平板划线　纤维素
（2）某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存（或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活）
（3）拟杆菌作为分解者，将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行
（4）耐低温
解析：（1）培养基通常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。可以采用稀释涂布平板法或平板划线法，将单个微生物分散在固体培养基上，经过培养得到单菌落，从而获得纯净培养物。分析题图可知，在以纤维素为碳源的培养基中，细胞数量最多，可推知拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。（2）深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物质才能生存（或需要在深海冷泉的特定环境中才能存活），故将采集的样品置于各种培养基中培养，仍可能有很多微生物不能被分离筛选出来。（3）拟杆菌为异养生物，作为该生态系统的分解者，能将沉降到深海底部的难降解多糖物质分解为无机物，归还到无机环境中，有利于碳循环的顺利进行。（4）深海冷泉温度较低，故生活在其中的拟杆菌所分泌的各种多糖降解酶，应具有耐低温的特性，才能高效降解多糖，保证拟杆菌的正常生命活动所需。
7．（一）（1）无菌水　水浴　杀死不耐热微生物　（2）分离　KI­I2　（3）人工诱变　原生质体融合
解析：（一）本实验的目的是筛选产淀粉酶的枯草杆菌，在获得枯草杆菌的同时，该菌也能产淀粉酶。（1）将含有目的菌株的土样用无菌水制成悬液后，由于产淀粉酶的枯草杆菌有耐高温的特性，为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌，可在80 ℃的水浴中保温一段时间，把不耐热的微生物杀死。（2）将菌种的分离过程和菌种的产酶性能测定一起进行，可提高筛选的效率，结合淀粉与KI­I2反应显蓝色的特性，利用选择培养基进行筛选，根据透明圈与菌落直径比值的大小，粗略估计菌株是否产酶及产酶性能。（3）该目的菌株可以从自然界中筛选，也可用诱变育种的方法获得，还可用转基因技术或植物细胞工程中的原生质体融合等技术对现有菌种进行遗传物质改造，再进行筛选。
8．（2）8.8×107　（3）酸　醋酸菌产生的醋酸使碳酸钙溶解产生透明圈，从而筛选菌株　碳源
（4）将筛选培养基放入无氧环境中培养，透明圈变大的为乳酸菌，透明圈大小不变的为醋酸菌
解析：（2）三个平板中菌落数量平均值为（78＋91＋95）/3＝88，10 g皮渣加入90 mL无菌水，稀释倍数为104，接种量为0.1 mL，则每克皮渣中微生物数量为88÷0.1×104×100÷10＝8.8×107个。（3）醋酸菌适于在酸性环境中生存，因此应将培养基的pH调至酸性。由于醋酸菌产生的醋酸遇到碳酸钙会使碳酸钙溶解，因此在培养基中加入碳酸钙，优良菌株产生的醋酸较多，能使碳酸钙溶解产生较大的透明圈，从而筛选菌株。在缺少糖源的培养基中加入乙醇，可提供碳源。（4）醋酸菌为好氧菌，只能在有氧条件下生存，乳酸菌为兼性厌氧型菌，在有氧和无氧条件都可生存，故可将筛选培养基放入无氧环境中培养，透明圈变大的菌落为乳酸菌，透明圈大小不变的菌落为醋酸菌。
9．（1）唯一碳源　稀释涂布平板　诱变育种、基因工程育种　（2）该系统的高盐浓度、较强的碱性环境抑制其他微生物生长　（3）氧气　（4）蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶
解析：（1）为了使菌株H对蔗糖耐受性和利用效率提高，可在液体培养基中加入蔗糖作为唯一碳源，并不断提高蔗糖浓度进行培养。对菌落计数时常用稀释涂布平板法。另外选育优良菌株还可利用人工诱变处理微生物，使其发生突变，再从中筛选出符合要求的突变菌株，或者通过基因工程的方法得到优良菌株等。（2）由于菌株H具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，在发酵系统的培养基中加入高浓度盐并调节pH至强碱性，不会影响菌株H的生长繁殖，但可以抑制其他微生物的生长，因此不需要再进行灭菌。（3）乙醇是微生物无氧呼吸的产物，说明高密度培养时菌株H进行了无氧呼吸，故发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。（4）菌株H能分解含蛋白质、淀粉、油脂等的餐厨垃圾，说明菌株H能分泌蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶。
Ⅱ.基因工程和细胞工程
1．D　用自然生长的茎段进行组织培养，可取一茎段在70%乙醇中浸泡10 min，再放入5%次氯酸钠溶液中浸泡5 min，然后用另一5%次氯酸钠溶液浸泡5 min，最后在超净台中用无菌水清洗，A错误；培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入但不能阻止瓶内外的气体交换，B错误；蛭石不能为组培苗提供营养物质，C错误；不带叶片的菊花幼茎切段可以脱分化后再分化出根、叶等器官，最终形成完整的菊花植株，为器官发生途径，D正确。
2．D　根据题意，双抗具有双特异性，即可同时与2种抗原发生特异性结合，A正确；根据抗体与抗原特异性结合的原理，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物作用于特定的靶细胞，B正确；双抗是由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子经过解偶联后重新偶联形成的，故筛选时需要使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原—抗体检测，从而筛选出具有双特异性的抗体，C正确；同时注射2种抗原会刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，进而产生两种抗体，一种浆细胞只能产生一种抗体，并不能产生双抗，D错误。
3．B　过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行可以使酶的活性降低，可以防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了加速细胞膜、细胞器、一些较大杂质等的沉淀，B错误；在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。
4．A　木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有专一性，不能水解DNA，过滤后在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；DNA和蛋白质对高温耐受性不同，将滤液放在60～75 ℃的水浴箱中保温 10～15 分钟，使蛋白质变性析出，B错误；向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入滤液中，C错误；加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。
5．B　胚胎体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液，以培养不同发育时期的胚胎，A正确；基因编辑处理的受精卵经体外培养至8细胞期以上，才可将其植入同期发情小鼠的子宫，获得表达EGFP的小鼠，B错误；由于采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白（EGFP）基因定点插入到受精卵的Y染色体上，而Y染色体只存在于雄性体内，因此通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎；分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠，C、D正确。
6．C　动物细胞培养过程需要无菌操作，故步骤①的操作需要在无菌环境中进行，A错误；动物细胞培养过程需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，将其分散成单个细胞，制成细胞悬液，B错误；传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，使之分散成单个细胞，再分瓶培养，C正确；步骤④为传代培养过程，该过程中部分细胞可能发生细胞转化，核型改变，D错误。
7．A　由题意可知，该单抗可与新冠病毒相应蛋白质特异性结合，而不能与新冠病毒的核酸结合，所以该单抗不能直接用于新冠病毒的核酸检测，A错误；由题“针对病毒表面抗原的抗体基因相关序列，构建表达载体并在相应系统中表达，可制备出全人源单克隆抗体”可知，在该单抗制备过程中利用了基因工程技术，B正确；针对新冠病毒表面抗原制备出的单抗，可与新冠病毒相应蛋白特异性结合，C正确；抗体基因表达产物检测的方法是采用抗原—抗体杂交反应，若呈阳性，则说明已翻译出相应的蛋白质，D正确。
8．B　图示中克隆的重金属转运蛋白（HMA3）基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，应选择的引物组合是①＋②，即B正确，A、C、D错误。
9．C　克隆哺乳动物时，一般将动物的一个体细胞的细胞核移入一个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为动物个体。通常作为核移植受体细胞的是去核的次级卵母细胞，C正确。
10．（1）氨基酸序列多肽链　mRNA　密码子的简并性　（2）从基因文库中获取目的基因　通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成　DNA双链复制　（3）种类　提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏　（4）取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
解析：（1）物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几种密码子。（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 DNA双链复制。（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。
11．（1）两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补配对　 5′端
（2）在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变　在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数
（3）促进UBC与FLAG－P的结合　与UBC结合的关键序列
（4）药物A促进UBC与FLAG－P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。
解析：（1）引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核苷酸，因此设计扩增P基因的引物，需要两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补。DNA聚合酶延伸时，是将脱氧核苷酸加到引物的3′端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5′端。
（2）融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同，说明P基因翻译时出错。由图可看出，在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变，可通过在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数，这样能保证P基因转录出的mRNA上的读码框不改变，能够正常翻译。
（3）①组仅添加UBC，处理后，用UBC抗体检测，不出现杂交带；②组添加UBC和FLAG­P，出现杂交带；③组添加UBC、药物A和FLAG­P，杂交带更加明显，说明药物A的作用是促进UBC与FLAG­P的结合。②④组或③⑤组的差异在于②③组使用FLAG­P，出现杂交带；④⑤组使用FLAG­P△，不出现杂交带，据此推测P△中缺失的特定序列是与UBC结合的关键序列。
（4）根据（3）的分析推测，药物A促进UBC与FLAG­P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。
12．（1）基因组文库　（2）限制酶（或限制性核酸内切酶）和DNA连接酶　鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含目的基因的细胞筛选出来　（3）农杆菌转化法　避免转基因植物所含的目的基因通过花粉传播，使目的基因进入近缘作物造成基因污染　（4）富集能力　叶　（5）转基因植物细胞的液泡膜上有Cd转运蛋白，能够增强液泡对Cd的吸收，增加了细胞液浓度，从而增强细胞的吸水能力，有利于适应高Cd环境　一方面杨树有发达的根系，对土壤中Cd的吸收能力强；另一方面杨树枝叶繁茂，对富集到茎叶中的Cd后续处理方便
解析：（1）将某种生物体内的全部DNA提取出来，选用适当的限制酶切割，然后将切割后的DNA片段分别与载体连接，导入受体菌的群体中储存，这个群体包含了这种生物的所有基因，称为这种生物的基因组文库。（2）将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，需要用到限制酶和DNA连接酶；构建的重组基因表达载体必须含有标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含目的基因的细胞筛选出来。（3）农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，其含有的Ti质粒可携带目的基因进入受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上，因此将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜，采用最多的方法是农杆菌转化法；采用不育株系作为实验材料的目的是避免转基因植物所含的目的基因通过花粉传播，使目的基因进入近缘作物造成基因污染。（4）与野生型比较，转基因植株无论是地上部分还是地下部分，Cd含量都比野生型高，说明转基因植株对Cd具有更强的富集能力，转基因植物叶片中Cd含量最高，因此对转基因植株的叶进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。（5）由“YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上”可知，转基因植物细胞的液泡膜上有Cd转运蛋白，能够增强液泡对Cd的吸收，增加了细胞液浓度，从而增强细胞的吸水能力，有利于适应高Cd环境。相较于草本植物而言，一方面杨树有发达的根系，对土壤中的Cd吸收能力强，因此对Cd污染的土壤修复能力强，另一方面杨树枝叶繁茂，对富集到茎叶中的Cd后续处理方便，故采用杨树作为Cd污染土壤修复植物。
13．（1）SalⅠ　EcoRⅠ　6　（2）F7与R扩增产物不含完整的启动子，荧光蛋白基因不表达　（3）引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上　根据有无荧光情况判断，F1～F4与R扩增产物上均有结合位点，因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游（右侧）；F5～F6与R扩增产物上均无结合位点，可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游（左侧），所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上
解析：（1）由题意可知，为了扩增出γ基因上游调控序列及启动子的不同长度的片段，在调控序列及启动子的读取方向上（题图上图中从左至右）需要设计F1～F7多个引物，反向上只需同一个引物R即可。根据图示可知，荧光蛋白基因的终止子位于其左侧，为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，扩增后的产物需要插入到荧光蛋白基因的上游（题图下图中荧光蛋白基因右侧）才能发挥作用，结合图中限制酶的作用位置可知，EcoRⅠ能够破坏荧光蛋白基因，NheⅠ位于终止子的下游，二者不能用来切割载体，所以只能用MunⅠ和XhoⅠ来切割载体。由于γ基因上游的调控序列及启动子中也含有MunⅠ和XhoⅠ的识别序列，所以在F1～F7末端不能添加其相应序列。比较图中几种限制酶的识别序列及切割位点可知，MunⅠ和EcoRⅠ切割后所产生的黏性末端相同，XhoⅠ和SalⅠ切割后所产生的黏性末端也相同，所以在F1～F7末端添加限制酶SalⅠ所对应的序列，在R末端添加限制酶EcoRⅠ所对应的序列，这样可将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达。本实验中，产物扩增需要Taq酶，载体构建过程中需要MunⅠ和XhoⅠ来切割载体，需要SalⅠ和EcoRⅠ来切割扩增后的产物，还需要DNA连接酶连接切口，故共需要6种酶。（2）F1～F7与R作为引物扩增的产物可能含有启动子，也可能不含有，受体细胞中含F1～F6与R扩增产物的载体能够表达出荧光蛋白，受体细胞有荧光，说明这些扩增产物包含完整的启动子部分，而含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光，说明该扩增产物不含完整的启动子，荧光蛋白基因不表达。（3）向培养液中添加适量的雌激素后，P启动子能够启动BCL11A基因的表达，产生BCL11A蛋白，若受体细胞中含有BCL11A蛋白结合位点，BCL11A蛋白与该结合位点结合后，会抑制荧光蛋白基因的表达。含F1～F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光，据此可推测BCL11A蛋白结合位点位于F1～F4的共同部分，即F4所对应调控序列的下游，而含F5～F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光，据此可推测F5～F6与R扩增产物上均无BCL11A蛋白结合位点，即BCL11A蛋白结合位点应位于F5所对应调控序列的上游，而γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列，所以BCL11A蛋白结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上。
14．（1）基因文库中获取、人工合成法　（2）盐析法、酶解法或高温变性　（3）感受态　抗原—抗体杂交技术　（4）有的酶失活而使反应中断　基因的碱基序列
解析：（1）分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞，即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术进行检测。（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
15．（1）限制性核酸内切酶（限制酶）　磷酸二酯键　（2）清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养　（3）动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难　细胞体积小，细胞核大，核仁明显（任选两点作答）　发育的全能性　（4）B　取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交
解析：（1）基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶（限制酶），故在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是限制性核酸内切酶（限制酶）。限制性核酸内切酶是作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。（2）在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养。（3）由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。（4）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，制备M蛋白的单克隆抗体；若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活，如果M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故实验思路为：取动物A和克隆动物A的肝组织细胞，分别提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。
全国卷真题·再回访·寻共性
Ⅰ.发酵工程
1．（1）蛋白质　碳源　（2）蛋白酶　脂肪酶　氨基酸　异养好氧　（3）原核生物　CO2和酒精　酒精（乳酸、食盐）
解析：（1）大豆的主要成分为蛋白质，可为米曲霉的生长提供氮源；淀粉属于多糖，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供碳源。（2）蛋白酶可以将蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可以将脂肪水解为甘油和脂肪酸。由题干信息可知，米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，可推断出米曲霉属于异养好氧微生物。（3）乳酸菌为原核生物。酵母菌在无氧条件下通过无氧呼吸将葡萄糖分解成CO2和酒精。在发酵池发酵阶段添加的酵母菌和乳酸菌通过无氧呼吸产生的酒精、乳酸可以抑制杂菌的生长，加入的食盐也可抑制杂菌生长。
2．（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）取淤泥加入无菌水中，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）实验时，盛有水或培养基的摇瓶常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。题图中摇瓶M内装有液体培养基甲，培养皿中的培养基乙为固体培养基，相比甲需添加凝固剂Y琼脂。依据题干信息，甲、乙培养基均为以S（一种含有C、H、N的有机物）为唯一氮源和碳源的培养基，可抑制或阻止其他微生物繁殖，仅使能够降解和利用S的菌株生长和繁殖，故属于选择培养基。（2）若使平板上长出的菌落数不超过200个，则接种液中的菌体浓度至多为200个/0.1 mL＝2×103个/mL，已知摇瓶M中的细菌细胞数为2×107个/mL，则至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。（3）S作为一种营养物质，在培养基中浓度过高，可导致培养液渗透压升高，细菌细胞渗透失水，使其代谢速率下降；另一方面S作为污染物，其浓度过高可能抑制菌体生长、代谢和繁殖。（4）若要测定淤泥中能降解S的细菌细胞数，需进行的实验步骤如下：称取一定质量（10 g）的淤泥溶于一定体积的（90 mL）无菌水中，制备土壤浸出液，经梯度稀释（对于细菌，一般选用104、105、106倍的稀释液）后，采用稀释涂布平板法接种于以S为唯一碳源和氮源的固体培养基（即乙培养基）中，每个稀释倍数下设置三组重复实验；在适宜条件下培养，待长出菌落且菌落数目达到稳定后，选取菌落数在30～300的平板进行计数，统计并计算平均值。（5）在甲、乙两种培养基中，S既作为碳源，又作为氮源，同时培养基中还含有水、无机盐等营养物质。
3．（4）酵母　促进有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖　好氧
解析：（4）利用获得的果汁制作果酒时需要用酵母菌，果酒发酵前期需要O2，O2可促进酵母菌的有氧呼吸，使酵母菌大量繁殖。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，其对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。
Ⅱ.基因工程和细胞工程及生物技术的安全性与伦理问题
1．（1）反转录酶　（2）特定核苷酸序列　复性
（3）曾经感染过新冠病毒但已康复　已感染新冠病毒，还未康复（或为患者）
（4）目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞（微生物）→目的基因的检测与鉴定
解析：（1）以病毒RNA为模板合成cDNA需要反转录酶。（2）用PCR技术扩增新冠病毒RNA片段时，所需要的引物必须依据新冠病毒RNA中的特定核苷酸序列来进行设计。PCR过程每次循环分为变性（90～95 ℃）、复性（55～60 ℃）和延伸（70～75 ℃）三个阶段，复性阶段温度最低。（3）同时进行核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明曾感染新冠病毒，但现在已康复；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明已感染新冠病毒，还未康复，具有传染性。（4）基因工程技术获得大量蛋白S的基本操作流程：目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞（微生物）→目的基因的检测与鉴定。
2．（1）低温冷冻保存（－196 ℃液氮中保存）　精子不能直接与卵子受精，必须经获能处理后才能获得受精能力　肝素、钙离子载体A23187　MⅡ中期　（2）有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸
（3）对非繁殖期受体母羊注射雌激素使其发情；取保存的囊胚，用分割针处理获得滋养层细胞，对其进行DNA分析和性别鉴定，获得状态良好的雄性囊胚；将筛选得到的胚胎移植入受体母羊子宫内
解析：（1）精液或胚胎的保存方法为低温冷冻保存，也可将精液或胚胎置于－196 ℃的液氮中保存。刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须获能后才可具备与卵子受精的能力，可将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。动物排出的卵子成熟程度不同，但都需要到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力。（2）哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，主要包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。（3）为获得具有优良性状的公羊后代，可利用胚胎工程的方法进行操作：对非繁殖期受体母羊进行发情处理，取囊胚的滋养层细胞做DNA分析和性别鉴定，检测其质量，将筛选得到的状态良好的雄性囊胚移植入受体母羊子宫内。
3．（1）④②③①
（2）热稳定性DNA聚合酶（Taq酶）　延伸　两种引物分别与两条单链DNA模板结合
（3）病原菌DNA　（4）一种在生物体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能在短时间内大量扩增目的基因
解析：（1）用PCR技术进行临床的病原菌检测时，首先应采集病人组织样本，从病人组织样本中提取DNA，再利用PCR技术扩增DNA片段，分析PCR扩增结果。（2）利用PCR扩增DNA片段过程中使用的酶是Taq酶。PCR由变性—复性—延伸三个基本反应步骤构成，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合。（3）要扩增病原菌DNA，设计的引物就应该能和病原菌DNA特异性结合。（4）多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在短时间内大量扩增目的基因。
4．（1）EcoR Ⅰ、Pst Ⅰ　EcoR Ⅰ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcoRⅤ　（2）磷酸二酯键　（3）复制　限制酶的切割位点　用含抗生素的培养基进行培养　（4）RNA聚合酶识别、结合和驱动转录的一段DNA序列
解析：（1）由图可以直接看出，EcoR Ⅰ、Sma Ⅰ、Pst Ⅰ、EcoR Ⅴ切割后分别形成黏性末端、平末端、黏性末端和平末端；E·coli DNA连接酶可用于连接黏性末端，T4 DNA连接酶可用于连接黏性末端和平末端。（2）DNA连接酶催化形成磷酸二酯键。（3）复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，可以保证质粒在宿主细胞中复制。质粒上有限制酶的切割位点，可被限制酶切开并使目的基因插入其中。采用在含有特定抗生素的选择培养基上进行选择培养的方法可将含质粒载体的细胞筛选出来。（4）启动子是RNA聚合酶识别、结合和驱动转录的一段DNA序列。