2023届高考生物二轮复习生物技术与工程作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习生物技术与工程作业含答案，共22页。试卷主要包含了单项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
生物技术与工程
一、单项选择题
1.(2022广东模拟)蓝细菌(含特有色素——藻蓝蛋白)可引起水华,应用细菌治理水华取得了一定效果。科研人员为研究溶藻细菌S7的溶藻效果,做了相关实验,下列说法错误的是(　　)
A.培养溶藻细菌S7和蓝细菌的培养基都需加入有机碳源、氮源等物质
B.接种不同浓度的溶藻细菌S7培养液以探究接种溶藻的最适浓度
C.每个浓度下应设置至少三个平行且可重复的实验组来排除实验误差
D.可通过检测藻蓝蛋白含量反映不同浓度溶藻细菌S7的溶藻效果
2.(2022山东枣庄模拟改编)为宣传正确佩戴口罩可降低呼吸道传染疾病的风险,某同学进行了相关实验。实验中将牛肉膏蛋白胨培养基置于距正确佩戴口罩的实验者口部前方50 cm处,然后对着培养基讲话1 min或咳嗽2次,再进行微生物培养和观察。下列叙述错误的是(　　)
A.实验中牛肉膏蛋白胨应为固体培养基,并进行严格灭菌
B.实验者对培养基进行处理后,放入20 ℃恒温培养箱中培养1~2 d
C.实验中还应设置不戴口罩直接讲话或咳嗽进行实验对照
D.培养结束后可根据菌落的形状、大小、颜色等特征初步区分不同种的微生物
3.(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
4.(2022辽宁模拟)味精是谷氨酸的钠盐,利用谷氨酸棒状杆菌经过发酵可以生产谷氨酸,进而获得味精。在利用发酵罐生产味精的过程中,需要不停地进行搅拌,并严格控制发酵条件,以提高谷氨酸的产量和品质。下列关于谷氨酸生产的说法,正确的是(　　)
A.性状优良的谷氨酸棒状杆菌只能通过诱变育种获得
B.发酵过程中的搅拌可满足菌体对氧气和养分的需求
C.发酵过程中应控制pH,酸性条件下利于谷氨酸的生产
D.发酵过程中添加新的营养液会改变培养条件,不利于增产
5.(2022山东枣庄模拟)“不对称体细胞杂交法”可以将一个亲本的部分染色体或染色体上的某些片段转移到另一个亲本体细胞内,获得不对称杂种植株。大剂量的X射线能随机破坏染色体结构,使其发生断裂、易位、染色体消除等。下列叙述正确的是(　　)
A.获取亲本原生质体时,需在蔗糖浓度低于细胞液浓度的缓冲液中进行
B.可用X射线照射、高Ca2+—高pH处理等方式诱导两亲本原生质体的融合
C.与转基因技术相比,该法可转移控制优良性状的多基因甚至是未知基因
D.“不对称体细胞杂交法”存在变异的不定向性,需对杂种植株进行大量筛选
6.(2022辽宁锦州一模)克隆技术可用于繁殖性克隆和治疗性克隆,相关叙述错误的是(　　)

A.过程①选用的“未受精的卵”一般为MⅡ期次级卵母细胞
B.过程②的细胞分裂方式是有丝分裂
C.过程③需将胚胎移入经同期发情处理的受体母牛子宫内
D.过程④是在特定条件下诱导内细胞团发生基因突变的结果
7.(2022北京一模)我国科研人员利用大鼠、小鼠两个远亲物种创造出世界首例异种杂合二倍体胚胎干细胞(AdESCs),具体流程如图。下列叙述不正确的是(　　)

A.单倍体囊胚1最可能由小鼠的卵细胞经体外诱导培养获得
B.可用灭活病毒诱导孤雌与孤雄单倍体胚胎干细胞发生融合
C.体外培养AdESCs需向培养液中添加动物血清等天然成分
D.AdESCs的染色体组数与大鼠—小鼠体细胞融合的杂种细胞相同
8.(2022北京二模)乳酸菌是乳酸的传统生产菌,但耐酸能力较差,影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母,获得能产生乳酸的酵母工程菌株。如图为通过双酶切构建重组质粒的过程。GTG为原核生物偏好的编码起始密码子的序列,ATG为真核生物偏好的编码起始密码子的序列。相关叙述不正确的是(　　)


A.引物1的5'端序列应包含BamHⅠ的识别序列
B.引物1的5'端序列应考虑将GTG改为ATG
C.重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体
D.酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸脱氢酶
9.(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
二、单项选择题
10.(2022广东模拟)SIRT1基因被称为长寿基因,SIRT1蛋白对于延缓内皮细胞衰老,改善因衰老而引起的内皮细胞功能障碍具有重要作用。科学家研究白藜芦醇对人内皮细胞衰老凋亡、SIRT1基因的影响的部分实验结果如图所示。其中P1~P35是指体外培养的人内皮细胞的传代次数。下列说法正确的是(　　)

图1 图2

图3
A.人内皮细胞传代培养时,需使用胰蛋白酶处理贴壁生长的内皮细胞
B.随传代次数的增加,人内皮细胞内自由基减少,SIRT1基因的表达水平降低
C.对照组应使用等量清水处理人内皮细胞,温度等与实验组保持一致
D.适当浓度的白藜芦醇可以提高体外培养的内皮细胞的凋亡率
11.(2022广东模拟)抗体药物偶联物(ADC)是采用特定技术将具有生物活性的小分子药物连接到单克隆抗体上,实现对肿瘤细胞精准的选择性杀伤。ADC的结构及其发挥作用的机理如图所示,下列有关叙述不正确的是(　　)

A.ADC实现精准杀伤肿瘤细胞的基础是抗体与抗原特异性结合
B.该肿瘤细胞死亡是在ADC诱导下细胞自动死亡的过程
C.将特定抗原注射到小鼠体内,可以从小鼠血清中获得单克隆抗体
D.对特定抗原筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养可获得单克隆抗体
12.(2022广东佛山二模)叶绿体具有自身的基因组和遗传信息表达系统,叶绿体中的蛋白质一部分由自身基因编码,一部分由核基因编码。核基因编码的叶绿体蛋白质前端含有一段转运肽,可以引导其进入叶绿体。D1是叶绿体进行光反应依赖的一种核心蛋白,由自身的psbA基因编码。高温造成叶绿体内活性氧(ROS)的大量积累,ROS不但会破坏D1,还会抑制psbAmRNA的翻译。为了克服高温对作物产量的影响,我国科学家克隆了拟南芥叶绿体中的psbA基因,与高温响应的启动子连接,导入水稻细胞的核基因组中,培育出适应高温的转基因水稻。下列相关说法正确的是(　　)
A.D1核心蛋白主要分布在叶绿体基质中
B.拟南芥叶绿体中psbA基因的复制需要用到DNA酶
C.转基因水稻细胞核中转录产生的psbA mRNA进入叶绿体中进行翻译
D.除高温响应的启动子外,目的基因psbA还要与编码转运肽的DNA片段连接
三、非选择题
13.(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,为了进行纯种培养,除了稀释涂布平板法,还可采用　　　　　　法。据题图分析,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　　　　　　　　　　　　　　　。 
14.(2022广东模拟)接种新冠病毒疫苗是建立群体免疫屏障、防止疫情暴发的主要手段。灭活疫苗是使用非洲绿猴肾细胞(Vero细胞)进行病毒培养扩增,经β-丙内酯灭活的病毒,保留抗原成分以诱导机体产生免疫应答,并加入氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。回答下面的问题。
(1)非洲绿猴肾细胞(Vero细胞)培养是疫苗研发的主要环节,培养非洲绿猴肾细胞(Vero细胞)时,除了适宜的营养物质、温度等条件外,还需要控制的气体条件是95%空气与5%CO2的混合气体,CO2的主要作用是　　　　　　　　　　。在使用合成培养基时通常需加入血清,血清的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)把新冠病毒毒株接种于Vero细胞培养液,在适宜条件下培养,在有细胞出现　　　时,收获　　　　　　　　　　(填“细胞培养液”或“Vero细胞”),纯化后加入适宜浓度的β-丙内酯灭活,并加入　　　　　　　　以提高免疫原性。 
(3)为检测某种灭活疫苗的安全性,某研究所选择了15只生理状况相同的大鼠,随机分为5组。A组每只注射0.5 μg疫苗;B组每只注射5 μg疫苗;C组每只注射50 μg疫苗;D组每只注射5 mg疫苗;E组进行X操作。第1次免疫后,第7天加强免疫,第21天攻毒,第35天解剖检验。A、B、C、D四组均出现新冠病毒抗体、且均未出现免疫病理反应。
①该实验的自变量是　　　　　　　　　　,因变量是　　　　　　　　　　　　　　;对E组的X操作是　　　　　　　　　　。 
②该实验结果证明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
15.(2022山东菏泽一模)普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因(GhMnaA2),其能在纤维细胞中特异性表达,产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解,使棉纤维长度变短。科研人员通过构建反义GhMnaA2基因表达载体,利用农杆菌转化法导入棉花细胞,成功获得转基因棉花品种,具体过程如图。请分析回答下列问题。

(1)基因表达载体除图示组成外,还有复制原点、　　　　　　　　　　(答两个)等。①②过程中所用的限制酶分别是　　　　　　　　　　　　、　　　　　。 
(2)③过程中用酶切法可鉴定正、反义基因表达载体。用SmaⅠ和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.1 kb、3.75 kb、5.25 kb、8.6 kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是　　　　和　　　　。 
(3)导入细胞内的反义GhMnaA2能阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)为什么不能用GhMnaA2探针进行DNA分子杂交来鉴定基因表达载体是否导入棉花细胞?
16.(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FLAG-P和FLAG-P△。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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

图甲
(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　　　　　　　　　　　　。 

图乙

图丙
(4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是　　　　　　　　　　　　　　。

专题提升练8
1.A　解析:蓝细菌属于自养型生物,故培养基中不需要添加有机碳源,A项错误;结合分析可知,该实验的目的是探究溶藻细菌S7的溶藻效果,实验中的自变量是溶藻细菌S7的浓度,故接种不同浓度的溶藻细菌S7培养液以探究接种溶藻的最适浓度,B项正确;每个浓度下应设置至少三个平行且可重复的实验组来排除实验误差,确保实验结果的可靠性,C项正确;由题干信息可知,蓝细菌含特有色素——藻蓝蛋白,故通过检测藻蓝蛋白含量可反映不同浓度溶藻细菌S7的溶藻效果,D项正确。
2.B　解析:实验中牛肉膏蛋白胨培养基应为固体培养基,并进行严格灭菌处理,A项正确;分析题意可知,本实验是为了确定正确佩戴口罩可降低呼吸道传染疾病的风险,而人体的体温约为37 ℃,因此应设置与人体体温基本相同的温度,即在37 ℃恒温培养箱中培养1~2 d,B项错误;为宣传正确佩戴口罩可降低呼吸道传染疾病的风险,本实验的实验组为佩戴口罩对着培养基讲话1 min或咳嗽2次,实验中还应该设置不戴口罩直接讲话或咳嗽进行实验对照,C项正确;不同微生物的菌落具有其特殊的特征,在实验培养结束后,可根据菌落的形状、大小、色泽等特征初步区分不同种的微生物,D项正确。
3.D　解析: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,单位体积葡萄糖溶液中溶质微粒较多,会导致细胞失水,故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项正确。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项正确。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项正确。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项错误。
4.B　解析:性状优良的谷氨酸棒状杆菌可以从自然界中筛选出来,也可以通过基因工程育种或诱变育种获得,A项错误;发酵过程中的搅拌会使营养物质和菌种充分接触且能增加溶解氧的量,故可满足菌体对氧气和养分的需求,B项正确;谷氨酸的发酵过程中,中性和弱碱性条件利于谷氨酸的积累,酸性条件下容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,C项错误;发酵过程中添加新的营养液利于持续高效地获得发酵产品,D项错误。
5.D　解析:获取植物原生质体时,除使用纤维素酶和果胶酶外,还要在蔗糖浓度与细胞液浓度相当的缓冲液中进行,以免细胞过度吸水,A项错误;诱导原生质体融合的物理法包括电融合法、离心法等,化学方法包括PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等,B项错误;转基因技术也可转移控制优良性状的多基因甚至是未知基因,C项错误;由于染色体变异具有不定向性,通过“不对称体细胞杂交法”得到的杂种植株中也存在着多种变异类型,因此需对杂种植株进行大量筛选,以获得满足要求的类型,D项正确。
6.D　解析:在核移植过程中,一般选用MⅡ期次级卵母细胞去核,作为体细胞核移植中细胞核的受体,A项正确;过程②是动物细胞培养的过程,细胞分裂方式是有丝分裂,B项正确;过程③需将胚胎移入经同期发情处理的受体母牛子宫内,C项正确;过程④是进行治疗性克隆的过程,需要在特定条件下诱导内细胞团发生细胞分化,形成各种组织或器官,进行疾病的治疗,D项错误。
7.D　解析:根据单倍体囊胚1能发育成孤雌单倍体胚胎干细胞,可知单倍体囊胚1最可能由小鼠的卵细胞经体外诱导培养获得,A项正确;诱导动物细胞融合的方法有:生物法(灭活的病毒)、物理法和化学法,因此可用灭活病毒诱导孤雌与孤雄单倍体胚胎干细胞发生融合,B项正确;体外培养AdESCs需向培养液中添加动物血清等天然成分,以补充动物细胞对特殊营养物质的需求,C项正确;根据题意可知,该AdESCs是杂合二倍体胚胎干细胞,故细胞中有2个染色体组,但大鼠—小鼠杂种细胞是由体细胞融合产生的,因此其通常含有4个染色体组,两者染色体组数不同,D项错误。
8.D　解析:设计引物1的5'端序列,应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG,以便目的基因在酵母细胞中更好地表达;同时能通过双酶切以正确方向插入质粒,需要包含BamHⅠ的识别序列,A、B两项正确。结合题意可知,本过程中重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体,然后在缺乏尿嘧啶的选择培养基上,不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存,导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存,从而起到筛选作用,C项正确。结合题意可知,酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸,D项错误。
9.B　解析:低温时DNA酶的活性较低,过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解,A项正确。离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀,B项错误。沸水浴条件下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色,C项正确。由于是粗提取,因此粗提取的DNA中很可能含有蛋白质,D项正确。
10.A　解析:传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的内皮细胞,然后分瓶继续培养,让细胞继续增殖,A项正确;据图示可知,随传代次数的增加,细胞的凋亡率逐渐增大,说明内皮细胞内自由基增多,SIRT1基因的相对表达水平先增大(P1~P5)后减小(P5~P35),B项错误;对照组应使用等量的溶解白藜芦醇的溶剂处理人内皮细胞,温度等条件与实验组保持一致,C项错误;由图3可知,适当浓度的白藜芦醇可促进SIRT1基因的表达,从而降低体外培养的内皮细胞的凋亡率,D项错误。
11.C　解析:由于单克隆抗体的特异性强,能特异性识别抗原,因此可以把抗癌细胞的单克隆抗体跟放射性同位素、药物等相结合,借助单克隆抗体的定位导向作用将药物定向带到癌细胞,故ADC实现精准杀伤肿瘤细胞的基础是抗体与抗原特异性结合,A项正确;抗体进入细胞后,溶酶体裂解,释放药物,导致细胞凋亡,肿瘤细胞凋亡是细胞主动死亡的过程,B项正确;将特定抗原注射到小鼠体内,可以从小鼠血清中获得抗体,获得的抗体可能有多种,不是单克隆抗体,C项错误;对特定抗原筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养可获得单克隆抗体,D项正确。
12.D　解析:D1是叶绿体进行光反应依赖的一种核心蛋白,而光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜,据此可推测该蛋白分布在叶绿体的类囊体薄膜上,A项错误;拟南芥叶绿体中psbA基因的复制需要用到DNA聚合酶,DNA酶能催化DNA水解,B项错误;转基因水稻细胞核中转录产生的psbAmRNA在细胞质中的核糖体上进行翻译,C项错误;除高温响应的启动子外,由于目的基因导入的是水稻细胞的核基因组,而核基因组编码的蛋白质前端含有一段转运肽,据此可推测目的基因psbA还要与编码转运肽的DNA片段连接,D项正确。
13.答案:(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,归还到非生物环境中,有利于碳循环的顺利进行
(4)耐低温
解析:(1)对培养基进行灭菌,一般采用高压蒸汽灭菌法。纯化细菌时,可以采用稀释涂布平板法和平板划线法。从图中可以看出,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)由于深海中的环境比较特殊,某些微生物只能利用深海冷泉中的特有物质才能生存,所以在培养基中进行培养、分离筛选时,仍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,归还到非生物环境中,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,才能高效降解各种多糖,保证拟杆菌的生命活动正常进行。
14.答案:(1)维持培养液的pH　为培养细胞提供必要的营养物质、激素和各种细胞生长增殖必需的微量物质
(2)病变　细胞培养液　氢氧化铝佐剂
(3)①疫苗注射的剂量　是否出现抗体及有无免疫病理反应
不注射疫苗　②该种灭活疫苗是安全的,能有效预防新冠病毒且无免疫病理反应
解析:(1)在动物细胞培养中,除了适宜的营养物质、温度等条件外,还需要95%空气与5%CO2的气体条件,其中CO2的作用是调节培养液的pH;由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚,所以需要加入动物血清,以提供一个类似生物体内的环境,动物血清的作用是为培养细胞提供必要的营养物质、激素和各种细胞生长增殖必需的微量物质。(2)把新冠病毒毒株接种于Vero细胞培养液,在适宜条件下培养,在有细胞出现病变时,收获细胞培养液,纯化后加入适宜浓度的β-丙内酯灭活,并加入氢氧化铝佐剂以提高免疫原性。(3)①分析实验目的、分组、操作及结果可知,本实验探究疫苗注射的剂量是否对机体安全有影响,能否有效预防新冠病毒传染且无免疫病理反应,因此该实验的自变量是疫苗注射的剂量,因变量是是否出现抗体及有无免疫病理反应;对E组的X操作是不注射疫苗,作为空白对照。②由于A、B、C、D四组均出现新冠病毒抗体、且均未出现免疫病理反应,所以该实验结果证明该种灭活疫苗是安全的,能有效预防新冠病毒且无免疫病理反应。
15.答案:(1)终止子、标记基因　Hind Ⅲ和BamHⅠ　SmaⅠ　(2)5.35 kb　12.35 kb　(3)反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达(翻译)　(4)因为棉花细胞中本来就有GhMnaA2,不管是否导入都能与该探针发生碱基互补配对
解析:(1)基因表达载体除了图示组成(启动子和目的基因)外,还应包括复制原点、终止子、标记基因等。根据题图可知,①②过程中所用的限制酶分别是Hind Ⅲ和BamHⅠ、SmaⅠ。(2)③过程中,用SmaⅠ和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.1 kb、3.75 kb、5.25 kb、8.6 kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得的DNA片段的长度应是0.1+5.25=5.35(kb)、3.75+8.6=12.35(kb)。(3)由于反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达(翻译),故导入细胞内的反义GhMnaA2能阻止β-甘露糖苷酶合成,使棉纤维更长。(4)因为棉花细胞中本来就有GhMnaA2,不管基因表达载体是否导入都能与该探针发生碱基互补配对,故不能用GhMnaA2探针进行DNA分子杂交来鉴定基因表达载体是否导入棉花细胞。
16.答案:(1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸　5'端　(2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸,导致mRNA的密码子被错位读取　在引物中的EcoRⅠ识别序列3'端添加1个碱基　(3)增强FLAG-P与UBC的结合　参与P与UBC的结合　(4)药物A通过增强P与UBC结合促进P降解
解析:(1)通过PCR特异性扩增P基因时,由于DNA聚合酶不能从头复制DNA,因此需要引物,引物是与目的基因(P基因)进行碱基互补配对的短单链DNA或RNA;DNA合成时,新链的延伸方向是5'端→3'端,引物是人为添加的,因此需要在5'端加上酶切位点便于保护目的基因。(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基因的翻译过程出错。由题图可知,P基因编码链的第一个碱基(A)与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基(TC)编码一个氨基酸,导致mRNA的密码子被错误读取,导致翻译过程出错。可在修改扩增P基因时使用的引物中的EcoRⅠ识别序列的3'端添加1个碱基解决该问题。(3)①组仅添加UBC,用UBC抗体检测,不出现杂交带;②组添加UBC和FLAG-P,出现杂交带;③组添加UBC、药物A和FLAG-P,杂交带更加明显,说明药物A的作用是增强FLAG-P与UBC的结合。②④组或③⑤组的差异在于②③组使用FLAG-P,出现杂交带;④⑤组使用FLAG-P△,不出现杂交带,据此推测P△中缺失的特定序列参与P与UBC的结合。(4)根据(3)的分析推测,药物A通过增强P与UBC结合,从而促进P被蛋白酶识别并降解,达到治疗的目的。
命题篇强化练10(专项命题一)
1.[PCR技术及其应用](2022湖北黄冈一模)重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板,通过多次PCR扩增,从而获得目的基因的方法。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变,使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG),从而提高水蛭素的抗凝血活性,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

注:引物突起处代表与模板链不能互补的突变位点。
A.过程①需要模板、含Mg2+的缓冲液、引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶等
B.若引物2的突变位点设计为A,则引物3的突变位点应设计为G
C.经过过程④获得的杂交DNA有2种,只有其中一种可以经过过程⑤获得目的基因
D.以过程⑤获得的目的基因为模板,可以使用引物1和引物4进行PCR
2.[PCR技术及其应用](2022天津一模)通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。有关叙述不正确的是(　　)

A.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体
B.在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、Taq DNA聚合酶等
C.第3轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
D.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
3.[PCR技术及其应用](2022北京一模)小鼠肿瘤转移抑制基因(kissl基因)仅在特定组织中表达。在雌激素的诱导下,细胞内信号转导分子可以与kissl基因启动子的特定区域结合,激活kissl基因的转录。研究者扩增了kissl基因启动子不同长度的片段P1、P2、P3和P4,分别构建这些片段与绿色荧光蛋白基因(G)融合的载体,转入体外培养的特定细胞中,在培养液中添加雌激素,以确定不同片段的转录活性。下列叙述不正确的是(　　)

注:数字代表碱基的位置,-代表上游,+代表下游。
A.PCR获取不同长度片段时每组所用的引物有一个是统一的
B.应选择有kissl基因且能表达的小鼠细胞作为转化的受体细胞
C.在细胞中表达出绿色荧光强度弱的片段具有较高的转录活性
D.该启动子能响应外源激素信号,可在基因工程中发挥重要作用
4.[PCR技术及其应用](2022广东二模)图1是我国自主设计的“本地+移动”一站式新冠病毒核酸检测平台示意图,单平台混样日检测量可达13万人次。图2为RT-PCR(逆转录荧光PCR技术)的原理:PCR过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和淬灭基团(抑制荧光发出),当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。

图1

图2
请回答下列问题。
(1)进行PCR操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。RT-PCR过程中,需先将RNA逆转录成cDNA,故装置中需添加的酶有　　　　　　　　　　　。 
(2)对新冠病毒进行检测时,探针的设计依据是　　　　　　　　　　　　　　。探针与模板结合发生在PCR循环中的　　　　(填“变性”“复性”或“延伸”)阶段。 
(3)若监测系统检测到荧光信号,则可判定该检测样本为阳性,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)为了在没有核酸检测的条件下及早发现新冠病毒。我国于2022年3月11日推出新冠病毒抗原检测试剂盒,作为核酸检测的补充措施,该试剂盒的检测原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
5.[PCR技术及其应用](2022山东淄博一模)定点诱变技术是近年来生物工程研究中发展迅速的一个领域。通过定点诱变可以在体外改造目的DNA分子,进而研究基因的表达以及蛋白质的结构与功能之间的关系。经典的大引物PCR定点诱变技术成为基于PCR的定点诱变技术中应用最普遍的方法,操作过程如图甲。研究者欲改造某基因并将其导入大肠杆菌的质粒中保存,该质粒含有氨苄青霉素抗性基因、LacZ基因及一些酶切位点,结构如图乙。回答下列问题。

甲

乙
(1)利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR(PCR1和PCR2),在PCR1中,至少需要　　　个循环才能获得相应的大引物模板。在PCR2中,要获得带有诱变点的改良基因,引物应选用大引物两条链中的　　　(填“①”或“②”)。 
(2)为实现质粒和改良基因的高效连接,选用限制酶XmaⅠ而不选用限制酶SmaⅠ的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为将改良基因构建在质粒上,还需要　　　　　　　等酶。 
(3)在构建改良基因表达载体时,有的质粒含有改良基因,有的质粒为空白质粒,将含上述元件的溶液加入大肠杆菌菌液中,适宜温度下培养一段时间后,再将菌液涂布在含氨苄青霉素和　　　　　　　　　　的平板上。一段时间后,在培养基上出现白色和蓝色两种菌落,其中白色菌落含有重组质粒,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　。

命题篇强化练10(专项命题一)
1.B　解析:过程①为PCR反应,需要在添加Mg2+的缓冲液中才能进行,需提供模板DNA、分别与两条模板链结合的引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶等,A项正确;结合题图,若引物2的突变位点设计为A,则目的是让基因中的碱基对A—T突变为T—A,步骤④获得的杂交DNA,一条链与引物2互补,另一条链与引物3互补,所以引物2和引物3的序列互补,引物3的突变位点应设计为T,B项错误;过程④获得的杂交DNA有2种,一种3'端为单链,一种5'端为单链,5'端为单链的杂交DNA为所需DNA,C项正确;过程⑤获得的目的基因的一条链一端能与引物1互补,另一条链一端能与引物4互补,因此可以使用引物1和引物4进行PCR,D项正确。
2.D　解析:引物中设计两种限制酶识别位点,可以配合载体的限制酶识别位点,帮助目的基因定向定点插入载体,避免发生自身环化,A项正确;PCR反应体系中需要加入引物、4种游离的脱氧核苷酸、Taq DNA聚合酶等,直接利用高温解旋,B项正确;第3轮PCR中,②是引物2以引物1扩展得到的DNA链为模板进行复制得到的,故引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因,C项正确;第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA只有1个,而子代DNA有23=8(个),故含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/8,D项错误。
3.C　解析:结合图示可知,不同长度的片段P1、P2、P3和P4,分别构建这些片段与绿色荧光蛋白基因(G)融合的载体,因此与G融合的那段是一样的,即下游引物是一样的,A项正确;实验探究不同片段的转录活性,应选择有kissl基因且能表达的小鼠细胞作为转化的受体细胞,B项正确;若某片段被转录,则荧光基因也被表达,在细胞中表达出绿色荧光强度强的片段具有较高的转录活性,C项错误;在雌激素的诱导下,细胞内信号转导分子可以与kissl基因启动子的特定区域结合,该启动子能响应外源激素信号,可在基因工程中发挥重要作用,D项正确。
4.答案:(1)短时间内大量扩增目的基因　逆转录酶和Taq酶
(2)新冠病毒的核苷酸序列　复性
(3)检测样本中存在新冠病毒RNA,其逆转录产物可与探针特异性结合,PCR过程中探针被水解而发出荧光
(4)抗原与抗体特异性结合
解析:(1)进行PCR操作的目的是大量扩增目的基因片段,用于基因工程或检测。以RNA为模板逆转录成cDNA,需要用到逆转录酶和热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)探针是可以与模板结合的一小段DNA序列,故设计的依据是一段已知目的基因的核苷酸序列,即新冠病毒的核苷酸序列,变性过程是DNA双链打开的过程,复性时,引物与探针结合到模板DNA上。(3)根据题意可知,当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。因此,样本中有新冠病毒核酸时,其逆转录产物可与探针特异性结合,PCR过程中探针被水解而发出荧光。(4)抗原与抗体的结合具有特异性,因此新冠病毒抗原检测试剂盒的检测原理是抗原和抗体的特异性结合。
5.答案:(1)2　②
(2)SmaⅠ的酶切末端为平末端,无法与改良基因上的黏性末端连接　BglⅡ、DNA连接酶
(3)β-半乳糖苷　构建改良基因重组质粒时破坏了LacZ基因,含该质粒的大肠杆菌不能分解β-半乳糖苷产生蓝色物质,菌落为白色
解析:(1)由图可知,大引物的两条链均带有突变位点,进行第一轮循环,得到一个不含突变位点的DNA,一个有一条链含有突变位点的DNA,进行第二轮循环,即可得到一个两条链均含突变位点的DNA,即大引物。从大引物和目的基因的结合位点分析,要获得带有诱变点的改良基因,引物应选用大引物两条链中的②。(2)SmaⅠ的酶切末端为平末端,无法与改良基因上的黏性末端连接,因此为实现质粒和改良基因的高效连接,选用限制酶XmaⅠ而不是SmaⅠ,由酶切位点分析,除使用XmaⅠ外,还需使用BglⅡ切出相应黏性末端与改良基因-CTAG一侧进行配对。(3)因LacZ基因编码产生的酶能分解β-半乳糖苷,产生蓝色物质,所以应在平板上再加入β-半乳糖苷。白色菌落含有重组质粒,原因是重组质粒的LacZ基因在重组过程中被切断,不能编码相应的酶分解β-半乳糖苷。

命题篇强化练11(专项命题二)
1.[单克隆抗体的应用](2022辽宁沈阳模拟)杂交瘤技术制备的鼠源单抗(单克隆抗体)可诱导人体产生抗单抗的抗体(ADAs)而降低其治疗效果。利用生物工程技术,可在小鼠体内生产人鼠嵌合单抗,还可将人编码抗体的基因转移至经过人工改造的抗体基因缺失的小鼠中,使小鼠表达出完全人源化单抗。下列叙述错误的是(　　)
A.用杂交瘤技术制备单抗涉及动物细胞融合及动物细胞培养技术
B.不同类型单抗的制备过程都涉及基因工程和蛋白质工程技术
C.鼠源单抗疗效降低是由于ADAs与其发生了特异性结合
D.鼠源单抗、人鼠嵌合单抗、完全人源化单抗诱发产生ADAs的强度依次降低
2.[基因编辑技术及其应用](2022北京一模)基因编辑CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的sgRNA构成。在sgRNA的引导下,Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断。通过在Cas9基因中引入突变,获得了只有切割一条链活性的nCas9,可以实现C→T(C→A)或A→G(T→C)的碱基替换。下列相关说法不正确的是(　　)

A.sgRNA与靶序列特异性结合遵循碱基互补配对原则
B.利用CRISPR/Cas9系统可以使靶基因发生定点突变
C.可设计sgRNA与靶基因的启动子区域互补,从而抑制靶基因复制
D.将CRISPR/Cas9技术应用于人类疾病治疗时,需注意安全性及伦理问题
3.[单克隆抗体的应用](2022广东广州二模)2021年12月8日,中国国家药监局应急批准新冠病毒中和抗体联合治疗药物安巴韦单抗注射液(BRⅡ-196)及罗米司韦单抗注射液(BRⅡ-198)注册申请,是中国全自主研发的单抗,联合用于治疗新型冠状病毒感染患者,效果显著。结合所学生物知识,回答下列问题。
(1)制备新冠单克隆抗体时,可以将新冠抗原注入不同人体内,下表表示免疫次数和抗体效价(每分子抗体能结合抗原的数量)之间的关系,若血清抗体效价需达到1∶4 000以上,则人体要至少要经过　　　　次免疫才能符合要求,第一次免疫和第二次免疫时,人体内能产生新冠抗体的细胞分别是由　　　　　　　　　　　　　　增殖分化形成的。 
免疫次数
人体编号
A
B
C
D
E
第一次
1∶1 000
1∶1 000
1∶1 000
1∶1 000
1∶1 000
第二次
1∶2 000
1∶2 500
1∶3 600
1∶2 200
1∶3 000
第三次
1∶4 000
1∶4 600
1∶8 000
1∶5 000
1∶4 500

(2)制备新冠单克隆抗体过程中,涉及的技术原理是　　　　　　　　　　,专一抗体检测阳性和克隆化培养的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,培养动物细胞的四个基本条件有适宜的温度和pH、营养、　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)新冠单克隆抗体能准确地结合新冠病毒,这主要是因为单克隆抗体具有　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)的优点。 
(4)骨髓瘤细胞和浆细胞融合一般可用灭活(灭活是指　　　　　　　　　　　　　　)的病毒或PEG作为诱导剂,融合效果受pH的影响。某实验小组为了探究PEG诱导细胞融合的最适pH,在pH为1~8之内设置了系列等梯度的pH,发现随着pH的上升,细胞融合的效果越来越好,请你做补充实验,以达到该实验小组的实验目的:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
4.[基因编辑技术及其应用](2022江苏南通模拟)图1表示CRISPR/Cas9基因编辑的主要作用机理,通过对靶基因的剪切和DNA自我修复可实现靶基因的定点突变。图2是FANCM基因结构示意图,FANCM蛋白能阻止减数分裂过程中互换的发生。科研人员通过构建CRISPR/Cas9重组表达载体,以生菜嫩叶作外植体,经农杆菌转化,培育出FANCM基因的突变纯合新品种。请回答下列问题。

图1

图2
(1)组成FANCM基因外显子和内含子的基本组成单位是　　　　　　。根据图2靶序列设计的sgRNA中相应序列是　　　　　　　　　　。 
(2)构建CRISPR/Cas9重组表达载体时主要利用的工具酶有　　　　　　　　　。研究中需要将sgRNA和Cas9基因序列均插入Ti质粒的T-DNA内部,利用了T-DNA具有　　　　　　　　　　　的特点。 
(3)科研人员将CRISPR/Cas9重组表达载体导入农杆菌时,为提高导入成功率,常利用CaCl2处理农杆菌,其目的是　　　　　　　　　　　。将转化的农杆菌接种到液体培养基中,在220 r/min、28 ℃条件下摇床培养10~12 h,其目的是　　　　　　　　　。

命题篇强化练11(专项命题二)
1.B　解析:用杂交瘤技术制备单抗涉及动物细胞融合获得杂交瘤细胞及动物细胞培养技术进行克隆化培养,A项正确;基因工程制备单抗的过程涉及基因工程和蛋白质工程技术,杂交瘤技术制备单抗的过程不涉及,B项错误;鼠源单抗疗效降低是由于鼠源单抗诱导人体产生ADAs,ADAs与其发生了特异性结合,C项正确;单克隆抗体药物的来源经历了鼠源性、嵌合性、人源化和全人源单克隆抗体四个阶段,其诱发产生ADAs的强度依次降低,安全性逐步提升,D项正确。
2.C　解析:sgRNA与靶序列特异性结合遵循碱基互补配对原则,引导Cas9蛋白进行切割,A项正确;利用CRISPR/Cas9系统可以使靶基因实现碱基替换,从而发生定点突变,B项正确;可设计sgRNA与靶基因的启动子区域互补,从而抑制靶基因的转录过程,C项错误;根据题意分析可知,CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是利用该基因表达系统中的sgRNA能识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。由于其他DNA序列也含有与sgRNA互补配对的序列,造成sgRNA错误结合而出现脱靶现象。因此将CRISPR/Cas9技术应用于人类疾病治疗时,特别要注意安全性和伦理方面的问题,D项正确。
3.答案:(1)3　B细胞、B细胞和记忆B细胞
(2)细胞增殖和细胞膜的流动性　获得大量能产生特异性抗体的杂交瘤细胞　无菌、无毒的环境和适宜的气体环境
(3)特异性强、灵敏度高
(4)用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但是并不破坏这些病原体的抗原结构　在pH大于8之后继续设置等梯度的pH,重复实验,直至融合效果下降
解析:(1)表格信息表示免疫次数和抗体效价(每分子抗体能结合抗原的数量)之间的关系,从表格可以看出,血清抗体效价要达到1∶4 000以上,人体至少要经过3次免疫才能符合要求。在第一次免疫时,小鼠体内能产生抗体的细胞即浆细胞,是由B细胞增殖分化形成的,而第二次免疫时能产生抗体的浆细胞是由B细胞和记忆B细胞增殖分化形成的。(2)制备克隆抗体过程中用到的技术有动物细胞培养和动物细胞融合,所依据的生物学原理有细胞增殖和细胞膜的流动性。专一抗体检测阳性和克隆化培养为该过程的第二次筛选,其目的是获得大量能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(3)单克隆抗体能准确地检测新冠病毒,这主要是因为单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点。(4)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但是并不破坏这些病原体的抗原结构。为了探究PEG诱导细胞融合的最适pH,实验思路是先找到最适pH两侧的pH范围,然后缩小pH梯度再进行进一步实验,从而确定最适pH。而实验中在pH为1~8之内设置了系列等梯度的pH,发现随着pH的上升,细胞融合的效果越来越好,确定不了最适pH,所以应在pH大于8之后继续设置等梯度的pH,重复实验,直至融合效果下降。
4.答案:(1)脱氧核苷酸　5'-UUGUAUACCAUGAGCUGAAAGG-3'
(2)DNA连接酶和限制酶　可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上　(3)使农杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　使农杆菌恢复常态,易于大量培养增殖
解析:(1)外显子和内含子属于基因的结构,基本组成单位是脱氧核苷酸。按照碱基互补配对的原则,根据图2靶序列设计的sgRNA中相应序列是5'-UUGUAUACCAUGAGCUGAAAGG-3'。(2)构建基因表达载体需要的酶有限制酶和DNA连接酶。由于T-DNA具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上的特点,所以需要将sgRNA和Cas9基因序列均插入Ti质粒的T-DNA内部。(3)用CaCl2处理农杆菌,可以使农杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。将转化的农杆菌接种到液体培养基中,在220 r/min、28 ℃条件下摇床培养10~12 h,可以使农杆菌恢复常态,易于大量培养增殖。