新高考生物二轮复习专题训练专题五 生物技术与工程（综合题特训）（2份，原卷版+解析版）

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基因工程
细胞工程
发酵工程
选择题训练：
1．现代生物技术的发展越来越快，越来越贴近人们的生活。如转基因农作物、胚胎干细胞的利用、单克隆抗体、试管婴儿技术、生态工程等。根据所学知识，完成下列问题：
(1)在基因工程中，为了减少随花粉传播而造成的基因污染，可以将 基因转移到受体细胞中，该基因的遗传方式 （填“遵循”或“不遵循”）孟德尔遗传定律。
(2)科研人员利用经过埃博拉病毒免疫后的小鼠B淋巴细胞与小鼠的骨髓瘤细胞进行融合形成杂交瘤细胞，对上述杂交瘤细胞还需进行 和 。经筛选后就可以获得纯净的单一品种抗体，可以用此抗体与药物制成“生物导弹”抗击埃博拉病毒。
(3)农杆菌能在自然状态下感染双子叶植物和裸子植物，当植物受到损伤时，其受伤部位的细胞会分泌大量的 ，从而使农杆菌移向这些细胞。农杆菌进入细胞后，可将Ti质粒上的 转移至受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。
(4)胚胎干细胞是由早期的胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，所以胚胎干细胞应该来源于囊胚的 ，胚胎干细胞在功能上的特点是 。
2．科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS），继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠，流程如下图所示。请回答下列问题：
（1）iPS细胞与小鼠内细胞团一样，都具有 。在饲养层细胞上培养，iPS细胞可以保持 的状态，在培养液中加入 ，iPS细胞可以被诱导定向分化。
（2）克隆鼠的体色为 ，上述技术流程中与克隆鼠的性别一定相同的是 。
（3）图示过程中为达到无菌、无毒的培养条件，除了要对培养液和培养器具进行消毒外，还要 和 。
3．转基因动物是指将特定的外源基因导入动物受精卵或胚胎，使之稳定整合于动物的染色体基因组并能遗传给后代的一类动物。目前培育转基因动物的方法主要有显微注射法、反转录病毒感染法等。请回答：
（1）通过显微注射法培育转基因动物是目前最常用且成功率较高的方法，大致过程包括超数排卵、受精、显微注射、胚胎移植和目的基因的表达与检测。超数排卵阶段常用促性腺激素对 进行处理以获得 ；显微注射前要进行冲卵，冲卵是将早期胚胎从 冲出的操作，冲卵的生理基础是 。
（2）培育转基因动物时，通常选择 作为受体细胞，胚胎移植前，要对母畜进行同期发情处理，其目的是 。
（3）目前，科学家已通过显微注射法培育出“批量生产药用蛋白”的转基因动物，试写出培育该转基因动物的简要过程 。
4．目前，构成蛋白质的天然氨基酸都可以通过微生物发酵方法来生产，仅我国每年生产的谷氨酸（味精是谷氨酸钠）就远超200万吨。生产谷氨酸所用菌种多是谷氨酸棒杆菌。回答下列问题。
（1）各种天然氨基酸在结构上的共性部分是 （用化学结构式表示）。
（2）高产谷氨酸棒杆菌菌种来自土壤，为纯化菌种常用接种环通过 法接种至固体培养基进行培养，为防止杂菌污染，操作应在 进行。
（3）培养基中的碳源可为微生物的生命活动提供 ，氮源可为微生物在体内 提供氮元素。
（4）若需对培养过程中的微生物进行计数，常用的两种方法是 。
5．请回答微生物的培养、分离、计数和鉴定等方面的问题：
（1）培养不同微生物所用的培养基不同，配制培养基的原则是 ；调pH值应在培养基灭菌前，其原因是 。
（2）在牛肉膏蛋白胨固体培养基上纯化大肠杆菌时，常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，二者依次通过 措施来实现分离纯化的。
（3）对微生物的计数除用显微镜直接计数外，还可以用 方法统计样品中的活菌数目，该方法每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，其好处是 。
（4）利用菌落特征能够鉴别不同种类的微生物，其原理是 。
6．生活中常用的塑料袋，其主要成分是聚乙烯，不溶于水，被腐蚀会形成微塑料。为了减少微塑料的产生，科学家从啮噬米袋的蜡虫肠道内分离出能降解聚乙烯的芽孢杆菌YP1，实验流程如下。回答下列问题：
（1）将蜡虫肠道液进行选择培养时，培养基应以 为唯一的碳源。选择培养基除可以筛选出目的菌外，还可以 。
（2）鉴别培养基中加入白色聚乙烯粉末后，所倒的平板浑浊不透明，培养一段时间后，应该在培养基上具有 的菌落中挑选目的菌种。将挑选到的目的菌种接种到适宜的培养液中，通入无菌O2并在适宜条件培养10天后，检测到聚乙烯的降解率几乎为0，最可能的原因是 。
（3）芽孢杆菌YP1能降解聚乙烯，是因为YP1能够产生降解聚乙烯的漆酶、过氧化物酶和单加氧酶等，若要比较不同酶的活性大小，在相同条件下可通过比较 来衡量。若将获得的聚乙烯降解酶固定化，就可以降低降解聚乙烯的生产成本，原因是 。
（4）若要利用微生物来处理塑料垃圾，在确定处理塑料垃圾的方案时，通常需要考虑的因素有 （答出3点）。
7．水稻（2n=24）为二倍体雌雄同株。生殖生长期早衰严重影响水稻产品与质量，挖掘早衰相关基因对品种改良具有重要意义。研究人员利用甲基磺酸乙酯（EMS）对水稻进行处理，得到由10号染色体一对隐性基因控制的早衰突变体甲。
(1)获得该突变体采用的育种方式为 ，用EMS处理后还需要多代 后才能获得性状能稳定遗传的甲。
(2)甲突变基因中从ATG开始第147位和第287位两个碱基位点发生改变，但翻译产物中氨基酸序列只有96位亮氨酸变为谷氨酰胺，可以确定该基因内部非模板链发生的变化为 ，另一位点未发生氨基酸改变的原因可能是 。（密码子：亮氨酸为CUA、CUG，谷氨酰胺为CAA、CAG，起始密码子为AUG）
(3)吉林大学和吉林农科院研究人员获得另一早衰突变体乙，控制该性状的基因也为常染色体隐性基因。现欲通过杂交实验对乙突变体基因进行定位（不考虑实验过程中的基因突变、染色体变异和交叉互换），具体研究问题如下：
①乙突变基因与甲突变基因是否互为等位基因？
②二者若为非等位基因，乙突变基因是否位于10号染色体上？
8．I.植物细胞工程技术被广泛应用于作物新品种的培育，常见的有单倍体育种和突变体的利用。
(1)单倍体育种是通过 获得的单倍体植株。
(2)在植物组织培养过程中，由于细胞一直处于 状态，因此容易受到培养条件和外界压力的作用而产生突变，可以为培育新品种提供原材料，为了防止突变体后代发生性状分离，通常选择 的方式繁殖后代，若要生产人工种子，需在 上包上人工种皮。
II. 脐带血是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液，脐带血中含有的造血干细胞，可以代替骨髓进行移植，用人体自己的造血干细胞进行移植可以避免，
(3) 体外培养造血干细胞的培养液成分中加入一定量的 来防止杂菌污染，保存造血干细胞需要在 的条件下，从而降低 。
9．泡菜是我国传统食品之一，泡菜中的亚硝酸盐积累是人们普遍关注的问题，亚硝酸盐的积累与硝酸盐还原菌将蔬菜中的硝酸盐还原为亚硝酸盐有关。请回答下列相关问题：
（1）在制作泡菜的过程中要加入煮沸并冷却的盐水，煮沸和冷却的目的分别是 。
（2）泡菜制作时通常会往坛中加入“陈泡菜水”，目的是 。
（3）测定亚硝酸盐的原理是：在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生 反应，与 结合形成玫瑰红色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的 进行目测比较，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
（4）某研究小组在不同NaCl浓度条件下，发酵相同时间后，测定了泡菜中的亚硝酸盐含量，发现随NaCl浓度的增加，亚硝酸盐含量逐渐下降，其下降的原因主要是 。根据以上实验结果并结合日常生活中的具体情况，在泡菜制作过程中，NaCl的用量既要考虑 ，又要考虑 。
10．德阳中江盛产蜜柚，汁多肉脆，口感香甜。但是近年各地大面积种植该类产品，导致大量果品积压。为了解决果农的燃眉之急，有一定生物学知识的村干部想到了多渠道开发产品的方法，帮助果农办起了加工厂。请回答下列相关问题；
（1）利用蜜柚果肉可以生产果汁，为提高出汁率和澄清度，可向蜜柚汁中加入果胶酶将果胶分解为 ；生产果汁剩下的柚皮可用 法提取精油，作为工业原料。
（2）在利用蜜柚汁制作果酒的过程中，为了提高酵母菌的发酵效率，工作人员对酵母菌进行了固定化，过程如下：酵母细胞活化→①→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
上述流程中，①为配制 溶液；溶化海藻酸钠时，要用 加热，直至其完全溶化。
（3）上述固定酵母细胞的方法称为法 ，而制备固定化淀粉酶则不用此法进行固定，原因是
（4）在利用蜜抽果酒制作果醋的过程中，一工作人员又向发酵装置中添加一定量的蜜柚汁（不影响菌种的活性），检测发现乙醇的利用速率迅速下降，原因是 。
11．通过胚胎工程培育良种奶牛，对增强我国畜牧产业竞争力十分重要。下图是利用不同技术培育良种奶牛的过程。回答下列问题：
(1)自然条件下，公牛的精子必须在母牛的生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这一生理现象称为 。经过a过程形成受精卵，经历的两个阶段是 。
(2)受精卵经过b过程后，若采用c技术培育，则一般选用发育到 阶段的胚胎进行处理，处理时应注意将[③] 均等分割，以免影响 。
(3)d过程称为 ，此过程胚胎在母牛子宫内存活的生理基础是 。
(4)图示不同操作流程培育出的良种奶牛中，属于“试管牛”的是 牛（选填“A、B”或“C”）。
12．植物乳杆菌属于乳酸菌的一种，在繁殖过程中可分泌一类具有抑菌活性的蛋白质，此种蛋白质称为细菌素，可作为良好的食品防腐剂。现有两种较高产细菌素的菌株，菌株A产细菌素能力强于菌株B，但菌株A细胞中的细菌素合成途径中缺少两个重要的调控基因plnC和plnD，而菌株B细胞中具有这两个基因。研究人员按下图所示流程对菌株A和B进行改良，获得了更高产细菌素的新型菌株C。
（1）从细胞结构的角度分析，植物乳杆菌属于 生物，其进行合成细菌素等生命活动所需的能量由 （有氧/无氧）呼吸提供。在进行融合前，需分别用溶菌酶去除A、B两种菌株的 ，制备成原生质体，再利用PEG进行诱导融合。
（2）为鉴定融合菌株是否为A、B融合菌株，需要进行相关检测。以下检测方法和结果中，最能说明融合菌株是A、B融合菌株的是
A．在电子显微镜下观察并测量菌体长度，发现融合菌株明显长于菌株A或菌株B
B．提取融合菌株的基因组DNA进行PCR检测，发现其中已含有基因plnC和plnD
C．提取融合菌株的mRNA进行核酸分子杂交，发现其已转录基因plnC和plnD的mRNA
D．提取融合菌株的蛋白质进行抗原-抗体检测，发现其中含有菌株A、B的特征蛋白
（3）实验发现，植物乳杆菌对柠檬色葡萄球菌的抑菌效果最好，研究人员选择柠檬色葡萄球菌作为指示菌进行抑菌实验，来比较菌株A、B、C的产细菌素能力。实验步骤如下：
①在平板培养基中涂布柠檬色葡萄球菌菌液；
②分别在平板的不同位置接种蘸取A、B、C菌液的滤纸片作为实验组：对照组的处理是 ；
③培养一段时间后，观察并比较抑菌圈大小。预期结果为： 。
（4）抗生素是由微生物产生的具有较强抑菌杀菌效果的小分子有机物。请结合所学知识及相关信息，分析将细菌素而非抗生素用作食品防腐剂的优势 。
13．肠道微生物对宿主健康具有重要影响，但目前缺乏对特定菌株进行基因编辑的有效手段。科研人员尝试使用M13噬菌体作为载体，对大肠杆菌进行基因编辑。
(1)M13噬菌体与T2噬菌体相似、能够侵染大肠杆菌，其蛋白质外壳留在菌体外，头部的 注入菌体内，指导子代噬菌体的复制增殖。与T2噬菌体不同，被M13噬菌体侵染的大肠杆菌不发生裂解。
(2)科研人员将绿色荧光蛋白基因特异性序列（sgfp）、Cas酶基因与利用特定方法得到的M13噬菌体的环状DNA进行重组，构建重组基因编辑质粒（pCG）、如图1。
①构建PCG需要用到的工具酶有 。
②以PCG的绿色荧光蛋白基因特异性序列（sgfp）经 过程形成的RNA，会靶向结合绿色荧光蛋白基因，从而使Cas酶能够切割绿色荧光蛋白基因。
(3)科研人员将绿色荧光蛋白基因和红色荧光蛋白基因导入大肠杆菌，获得GS菌株。先用添加GS菌株的饲料喂养小鼠，一段时间后，将小鼠分为实验组和对照组。其中，实验组小鼠用添加含 的M13噬菌体和 的饲料喂养，以筛选获得肠道微生物被基因编辑的小鼠。本实验对照组使用的质粒应当包括图1中的 。
a、Cm+ b、sgfp c、Ori d、Cas
(4)为确认M13噬菌体作为载体对大肠杆菌进行基因编辑的可行性和特异性，科研人员检测肠道微生物的变化，结果如图2。
①图2中，标号为a、c的区域分代表含有红色荧光的微生物和无荧光的微生物，b区域代表含有 荧光的微生物。
②图3-1为实验组第0天小鼠肠道微生物的荧光情况。请在答题纸的图3-2中标注该组小鼠第14天时肠道微生物的荧光区域编号。
③图2表明，实验中M13噬菌体能 。
14．特异性重组的Cre/lxP敲除系统是首先利用同源重组将基因组上的靶基因替换为两端带有重组位点lxP的karR基因，然后由重组酶Cre识别lxP位点并发生重组反应，去除基因组上的karR基因，进一步利用质粒的温敏特性将其消除，从而实现靶基因的敲除。下图是研究人员利用Cre/lxP敲除系统敲除谷氨酸棒状杆菌argR基因（精氨酸代谢的调控因子），获得高产精氨酸菌株的过程，其中kanR是卡那霉素抗性基因，cat是氯霉素抗性基因，HindⅢ、BanHⅠ是限制酶。请据图回答下列问题：
(1)①过程的原料是 ，所需的酶是 。
(2)下列引物1、引物2用于扩增argR基因上游序列，引物3、引物4用于扩增argR基因下游序列，下划线序列是相关限制酶识别序列，则HindⅢ、BamHⅠ的识别序列分别是 、 。
引物1：5'-GTCGACGGTATCGATAAGCTTAGGACTCAAACTTATGACTTCACAACCA-3'
引物2：5-CGCCCTATAGTGAGTCGTATTGGGATTTAAGTTTTCCGGTGTTGACG-3'
引物3：5'-CTTTAGTGAGGGTTAATTGCGCGTTAATCGCTTGTTAATGCAGGCA-3'
引物4：5'-CGCTCTAGAACTAGTGGATCCCAAAGCCTCGTGAGCCTTAATC-3'
(3)②过程（融合PCR）是采用具有互补末端引物，形成具有重叠链的PCR引物，通过PCR引物重叠链的延伸，从而将不同来源的DNA片段连接起来。下列引物5、引物6用于扩增两端含lxP的karR片段，引物5、引物6可分别与 、 （引物1、引物2、引物3、引物4）重叠从而实现不同DNA片段的连接。
引物5：5'-CGTCAACACCGGAAAACTTAAATCCCAATACGACTCACTATAGGGCG-3'
引物6：5-TGCCTGCATTAACAAGCGATTAACGCGCAATTAACCCTCACTAAAG-3'
(4)④过程将质粒3导入 态谷氨酸棒状杆菌，⑤过程在同源重组的作用下谷氨酸棒状杆菌株的argR基因被替换为 片段。
(5)⑥过程导入质粒4的目的是 。
(6)由于质粒4的温敏特性，⑦过程先在37℃条件下培养消除质粒4，然后用影印接种（A、B、C三个培养基中接种菌种的位置相同）培养验证其抗性，其结果如下图，则 是目的基因被敲除的目的菌株。
15．回答下列有关基因表达和基因工程问题。
（1）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MbⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。下列分析中正确的是
A．若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，能产生2个平滑末端
B．若用限制酶MspⅠ酶切含目的基因的DNA片段，则获得的最长的DNA片段长度为788bp
C．若需将目的基因D导入图2中的质粒，应选择限制酶是BamHⅠ
D．为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，培养基上需分别添加抗生素B和抗生素A
（2）假设某基因的右侧序列是AAGCTTGAC∥TTCGAACTG，应选择下表中的 酶（填数字序号）作为内切酶。
（3）请在图3方框内画出上题酶切割后产生的两个末端的碱基序列。
图4甲是某目的基因（4.0kb，1kb=1000对碱基）与大肠杆菌pUC18质粒（2.7kb）重组的示意图。图中Ap′是抗氨苄青霉素基因，lacZ是显色基因，其上的EcRI识别位点位于目的基因插入位点的右侧，其控制合成的物质能使菌落呈现蓝色。（图乙中深色圆点即为蓝色菌落）
（4）图乙的培养基中含有氨苄青霉素，请判断图乙中所出现的白色和蓝色两种菌落中，何种会含有重组质粒？ 。
（5）现用EcRI酶切质粒，酶切后进行电泳观察。有人说，只有出现长度为3.0kb和3.7kb的片段，才可以判断该质粒已与目的基因重组成功（重组质粒上目的基因的插入位点与EcRI的识别位之间的碱基对忽略不计）。你如何评价之？ 。
实验思路
预测结果
结论
将突变体甲和突变体乙杂交，观察F1的表现型
若F1
甲乙突变基因互为等位基因
若F1
甲乙突变基因是非等位基因
实验思路
预测结果
结论
将上述F1自交,统计F2的表现型及比例
若F2
乙突变基因位于10号染色体上
若F2
乙突变基因不位于10号染色体上