(新高考)高考生物二轮复习第3部分 题型增分练 非选择题专练 第5练　生物技术与工程(含解析)

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第5练　生物技术与工程
1．(2020·山西省临汾市高三模拟)某小组同学配制培养基培养微生物，其配方为牛肉膏0.3 g、蛋白胨1.0 g、氯化钠0.5 g、磷酸二氢钾0.2 g、琼脂1.5 g、制霉菌素0.5 mg、蒸馏水100 mL。据此配方回答问题：
(l)该小组同学培养的微生物应是________(填“细菌”或“真菌”)，理由是_____________
________________________________________________________。
(2)牛肉膏、蛋白胨能为微生物提供________________________________等养分。
(3)加入的磷酸二氢钾主要有两方面的功能：养分上提供________；缓冲培养基的________。
(4)该培养基的物理性质是________(填“固体”或“液体”)培养基。培养基配制好后需经____________灭菌处理，并注意与未灭过菌的其他物体________。
答案　(1)细菌　培养基中含有制霉菌素，不适宜真菌生长　(2)碳源、氮源、无机盐、特殊营养物质　(3)磷、钾　pH　(4)固体　高压蒸汽　隔离
解析　(1)由题意可知：培养基中含有制霉菌素，不适宜真菌生长，因此该小组同学培养的微生物应是细菌。(2)牛肉膏、蛋白胨来源于动物原料，含有糖、维生素、有机氮等营养物质，能为微生物提供碳源、氮源、无机盐、特殊营养物质。(3)磷酸二氢钾属于无机盐，其水溶液在常温下呈现酸性，可见，加入的磷酸二氢钾能为微生物提供磷、钾，此外还能够缓冲培养基的pH。(4)琼脂是一种凝固剂，由此可见，该培养基的物理性质是固体培养基。培养基配制好后需经高压蒸汽灭菌处理，并注意与未灭过菌的其他物体隔离。
2．某同学利用图1所示装置制作苹果酒和苹果醋，请分析回答有关问题：


(1)可分别利用酵母菌和________菌制作果酒和果醋，这两种微生物的主要区别是后者为________(填“厌氧”“好氧”或“兼性厌氧”)微生物。
(2)加入苹果汁时，瓶内要留出大约1/3的空间，目的是
________________________________________________________________________。
(3)酵母菌利用苹果汁进行酒精发酵的反应式为________________________________，密封充气口后可用________________检测是否有酒精生成。
(4)要利用苹果酒继续发酵生产苹果醋，接种发酵所用菌种后，需要将发酵温度改变为________，并____________________________。
(5)图2中能表示装置内液体发酵过程中pH变化的曲线是________。
答案　(1)醋酸　好氧　(2)利于酵母菌进行繁殖；防止发酵旺盛时汁液溢出　(3)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋能量　(酸性)重铬酸钾　(4)30～35 ℃　适时通过充气口充气　(5)②
解析　(1)制作果醋所用的微生物是醋酸菌。酵母菌是兼性厌氧微生物，而醋酸菌是好氧微生物。(2)加入苹果汁时，瓶内要留出大约1/3的空间，有利于酵母菌进行繁殖，同时防止发酵旺盛时汁液溢出。(3)在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现绿色。(4)制作果酒时所需的条件是厌氧、18～25 ℃，而制作果醋时所需的条件是有氧、30～35 ℃。(5)初期酵母菌进行酒精发酵时，产生的CO2使溶液pH略微下降，进行果醋发酵时，产生了大量的醋酸，使溶液pH快速下降，所以图2中符合条件的是曲线②。
3．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与Ti质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。回答下列问题：
　
(1) PCR技术所用到的关键酶是__________________，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，其目的是______________________________。
(2)图1是花色基因C两侧被EcoRⅠ酶切后所形成的末端结构，请写出EcoRⅠ酶识别序列并标出切点：__________________(用“↓”表示切点位置)。图2中EcoRⅠ酶所识别的位点应在Ti质粒的____________片段上。
(3)将导入目的基因的菊花细胞培养成植株需要利用________________技术，其原理是________________________________________________________________________。
(4)在个体生物学水平上，如何鉴定转基因菊花培育是否成功？________________。
答案　(1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)　要根据这一序列合成引物　(2)G↓AATTC　T－DNA　(3)植物组织培养　植物细胞具有全能性　(4)观察转基因菊花是否表现出基因C所控制的花色
解析　(1)由于PCR技术应用了DNA双链复制的原理，在高温情况下进行，该过程需要的关键酶是热稳定DNA聚合酶；该过程中要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(2)根据酶切后形成的序列，可以推测出EcoRⅠ酶识别的序列为GAATTC，且酶切位点为G↓AATTC；由于后续需要将目的基因导入到受体细胞中，所以会将目的基因转移至Ti质粒的T－DNA片段上。(4)目的基因的检测在个体水平上需要观察到明显的性状变化或蛋白质的合成，因此该过程需要观察转基因菊花是否表现出基因C所控制的花色。
4．水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是
________________________________________________________________________
____________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为________。
(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了______________________
_______________________________________，从而改变了 Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列__________(填“发生”或“不发生”)改变，原因是_________________________________________。
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA (Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经____________过程获得总 cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出 Wx基因的cDNA，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案　(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶　转化
(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合　不发生　编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子
(3)逆转录(或反转录)　引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)
(4)品系3　品系3的Wx mRNA量最少，控制合成的直链淀粉合成酶的量最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强
解析　(1)构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，可以对目的基因和载体进行切割和连接，重组载体进入受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。(2)RNA聚合酶与启动子识别和结合后启动转录，启动子的序列改变会影响与RNA聚合酶的识别和结合，从而改变基因的转录，3个突变品系中改变的是启动子的序列，影响mRNA的转录，而编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含有启动子的序列，所以编码合成的直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。(3)通过mRNA获得cDNA是逆转录(或反转录)过程。PCR过程中需要模板、原料、酶、引物等，其中引物是根据已知基因上的一段序列合成的，这样要从总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，关键是要根据Wx基因的一段已知序列合成出相应的引物。(4)据题中信息可知，水稻胚乳中直链淀粉所占比例越小，糯性越强，题图中品系3中的WxmRNA量最少，这样合成的直链淀粉合成酶的量最少，则合成的直链淀粉所占比例最小，糯性最强。
5．电影《我不是药神》中的格列宁是一种治疗癌症的靶向药物，此类靶向药物可称为“生物导弹”。利用单克隆抗体来诊断和治疗癌症可能会成为攻克癌症的重要手段，以下为单克隆抗体制备流程图：

(1)若该图中的单克降抗体与药物结合制成“生物导弹”治疗肠癌，则图中特定抗原通常是________________________。靶向药物比普通的化疗药物疗效高、毒副作用小是因为________________________________________________________________________。
(2)近年来，科学家发现丁酸钠对杂交瘤细胞产生单克隆抗体有一定的影响，某科研小组进行了相关实验，结果如表所示：
丁酸钠对杂交瘤细胞产生单克隆抗体的影响
丁酸钠的浓度(mmo1/L)
时间(h)
48
96
144
0
1∶320
1∶640
1∶1 200
0.25
1∶320
1∶1 280
1∶2 500
0.5
1∶160
1∶2 500
1∶2 500
0.75
1∶320
1∶320
1∶640

注：表中比值表示抗体效价，1∶#中#值越高表明越有利于抗体的产生。
该实验过程中培养杂交瘤细胞的培养瓶放在了含5%CO2的培养箱中培养，CO2的主要作用是____________________，该实验的自变量为____________________。在该实验基础上，请设计实验：探究培养时间为144 h，促进杂交瘤细胞产生单克隆抗体的丁酸钠的最适浓度。
简述设计思路：________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)(肠)癌细胞(膜)表面的蛋白质　既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量　(2)维持培养液的pH　丁酸钠的浓度和培养时间　在丁酸钠浓度0.25～0.5 mmol/L范围内，设置系列更小浓度梯度实验，培养时间144 h，其余条件与原实验相同，检测各组抗体效价(能够正确体现自变量的控制即浓度范围和梯度、无关变量的控制、因变量检测指标)
解析　(2)细胞培养应在含有5%CO2的恒温培养箱中进行，其中CO2的作用是维持培养液的pH。从表格中看出，实验处理的不同因素是丁酸钠的浓度和处理时间，是实验的自变量，检测指标抗体效价为因变量。实验数据显示，培养时间为144小时，丁酸钠的浓度为0.25～0.5 mmol/L时，抗体效价最高。在这个浓度范围内，为探究更适宜的浓度，可以设置系列更小浓度梯度的实验相互对照，按照单克隆抗体的制备过程，在杂交瘤细胞的培养液中，分别加入等量的不同浓度的丁酸钠溶液，再加入等量的同种杂交瘤细胞，在培养箱中培养144小时，检测实验组抗体的效价，确定较适浓度。
6．波尔山羊被称为世界“肉用山羊之王”，某公司通过胚胎工程技术能快速繁殖大量波尔山羊。回答下列问题：
(1)山羊体外受精主要包括___________________________________________________
________________________________________________________________________
和受精等几个主要步骤。用______________(填激素名称)处理促进其排卵，从输卵管或子宫中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。精子获能处理通常采用培养法和________________。
(2)培养早期胚胎时，所用培养液的成分比较复杂，除了一些________________类外，还需要添加维生素、激素、
氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。不同胚胎移植时间一般不同，山羊一般要培养到____________________阶段才能进行移植。
(3)为了使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，处理方法是__________________。
答案　(1)卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能　促性腺激素　化学诱导法　(2)无机盐和有机盐　桑椹胚或囊胚　(3)对供体和受体母畜进行同期发情处理
7．2018年11月，一对名为“露露”和“娜娜”的基因编辑婴儿的诞生引发了国内巨大的争议。基因编辑过程的实质是用特殊的引导序列将“基因剪刀－Cas9酶”精准定位到所需修饰的基因上然后进行编辑。回答下列问题：
(1)科学家用______________法将特殊的引导序列与“基因剪刀－Cas9酶”导入目的细胞，上述实例中目的细胞为________。
(2)“露露”与“娜娜”其实也是试管婴儿，试管婴儿需让成熟且________的精子与成熟的卵细胞结合形成受精卵，然后进行早期胚胎培养。
(3)一个处于囊胚期的早期胚胎经过__________技术可形成两个甚至多个胚胎，该技术操作的关键是要做到将____________________，若科学家想在早期胚胎时就知道“露露”的性别，可通过________________________________实现。
答案　(1)显微注射　受精卵　(2)获能　(3)胚胎分割　内细胞团均等分割　取囊胚期胚胎的滋养层细胞进行染色体(或DNA)分析