第11章　生物技术与工程（2019新人教高考真题分类集训）(共60张PPT)

(共60张PPT)
第36练　微生物的培养技术及应用
第十一章　生物技术与工程
2019新人教高考真题分类集训
1. [2021天津·1,4分,难度★★☆☆☆]
下列操作能达到灭菌目的的是 (　　)
A.用免洗酒精凝胶擦手
B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环
D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
答案
1.C　用免洗酒精凝胶擦手、制作泡菜前用开水烫洗容器、防疫期间用石炭酸喷洒教室,这三种操作都属于消毒,A、B、D项不符合题意;在火焰上灼烧接种环属于灭菌,C项符合题意。
【知识总结】
　
结果 常用方法 应用范围
消毒 杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子) 煮沸消毒法 日常用品
巴氏消毒法 不耐高温的液体
化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
紫外线消毒法 接种室、接种箱或超净工作台等
灭菌 杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 微生物的接种工具等
干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具等
高压蒸汽灭菌法 培养基等
2. [2021北京·12,2分,难度★★☆☆☆]
人体皮肤表面存在着多种微生物,某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是(　　)
A.对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌
B.使用无菌棉拭子从皮肤表面取样
C.用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布
D.观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
答案
2.C　通常采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌,A项正确;从皮肤表面分离出葡萄球菌,可用无菌棉拭子从皮肤表面取样,B项正确;不能直接用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布,C项错误;一般情况下,不同微生物形成的菌落的形态和颜色等特征不同,可根据菌落的特征对细菌的种类进行初步判断,D项正确。
3. [2020江苏·19,2分,难度★★★☆☆]
为纯化菌种,在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌,培养结果如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A.倒平板后需间歇晃动,以保证表面平整
B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多,应从Ⅲ区挑取单菌落
C.该实验结果因单菌落太多,不能达到菌种纯化的目的
D.菌落周围的纤维素被降解后,可被刚果红染成红色
答案
3.B　倒平板后无需间歇晃动,A错误;图中Ⅰ区、Ⅱ区的细菌数量太多,Ⅲ区的细菌数量较少,可从Ⅲ区挑取单菌落,B正确;Ⅲ区中存在单菌落,该实验结果能达到菌种纯化的目的,C错误;刚果红能与纤维素形成红色复合物,但不能和纤维素水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物,因此菌落周围的纤维素被降解后,不能被刚果红染成红色,D错误。
4. [2021山东·14,2分,难度★★★☆☆]
解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色,乙菌菌落周围不变色,下列说法错误的是(　　)
A.甲菌属于解脂菌
B.实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源
C.可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比
D.该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力
答案
4.B　解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用,脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色,根据实验结果甲菌菌落周围呈现深蓝色可知,甲菌属于解脂菌,A正确;据题意可知,乙菌不能在以脂肪为唯一碳源的培养基上生长,B错误;可以将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行观察,对比两种菌分泌脂肪酶的能力,C正确;可以根据平板上菌落周围深蓝色面积大小,比较解脂菌分泌脂肪酶的能力,D正确。
5. [2019北京·3,6分,难度★★★☆☆]
筛选淀粉分解菌需使用以淀粉为唯一碳源的培养基。接种培养后,若细菌能分解淀粉,培养平
板经稀碘液处理,会出现以菌落为中心的透明圈(如图),实验结果见下表。有关本实验的叙述,
错误的是 (　　)
A.培养基除淀粉外还含有氮源等其他营养物质
B.筛选分解淀粉的细菌时,菌液应稀释后涂布
C.以上两种细菌均不能将淀粉酶分泌至细胞外
D.H/C值反映了两种细菌分解淀粉能力的差异
答案
5.C　微生物培养基含有四类营养物质:水、无机盐、碳源、氮源,A选项正确;常用稀释涂布平板法筛选淀粉分解菌,涂布前需将菌液稀释,B选项正确;淀粉分解菌可分解淀粉,导致菌落周围的淀粉被分解,不能与碘液反应生成蓝色,故而出现透明圈,透明圈直径与菌落直径的比值越大,说明细菌分解淀粉能力越强,D选项正确;由题图可知,细菌Ⅰ和Ⅱ形成的菌落周围都出现了透明圈,说明两种细菌都能将淀粉酶分泌至细胞外,C选项错误。
菌种 菌落直径:C(mm) 透明圈直径:H(mm) H/C
细菌Ⅰ 5.1 11.2 2.2
细菌Ⅱ 8.1 13.0 1.6
6. [2021江苏·18,3分,难度★★★★☆](多选)
为提高一株石油降解菌的净化能力,将菌涂布于石油为唯一碳源的固体培养基上,以致死率为90%的辐照剂量诱变处理。下列叙述不合理的是 (　　)
A.将培养基分装于培养皿中后灭菌,可降低培养基污染的概率
B.涂布用的菌浓度应控制在30~300 个/mL
C.需通过预实验考察辐照时间对存活率的影响,以确定最佳诱变时间
D.挑取培养基上长出的较大单菌落,纯化后进行降解效率分析
答案
6.AB　培养基应先灭菌再分装于培养皿中,A项错误;石油降解菌能分解石油,可在以石油为唯一碳源的固体培养基上形成菌落,挑取培养基上长出的较大单菌落,纯化后进行降解效率分析,以获得能高效降解石油的菌种,D项正确。
7. [2020山东·20,3分,难度★★★★☆]
野生型大肠杆菌可以在基本培养基上生长,发生基因突变产生的氨基酸依赖型菌株需要在基本培养基上补充相应氨基酸才能生长。将甲硫氨酸依赖型菌株M和苏氨酸依赖型菌株N单独接种在基本培养基上时,均不会产生菌落。某同学实验过程中发现,将M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养基上,培养后出现许多由单个细菌形成的菌落,将这些菌落分别接种到基本培养基上,培养后均有菌落出现。该同学对这些菌落出现原因的分析,不合理的是(　　)
A.操作过程中出现杂菌污染
B.M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸
C.混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传物质
D.混合培养过程中,菌株中已突变的基因再次发生突变
答案
7.B　若操作过程中出现杂菌污染,则基本培养基上会有杂菌生长,从而出现菌落,A正确;若M、N菌株互为对方提供所缺失的氨基酸,则M、N菌株混合培养一段时间,充分稀释后再涂布到基本培养基上,培养后会出现许多由单个细菌形成的菌落,但由于M、N菌株的遗传物质没有改变,将这些菌落分别接种到基本培养基上时,培养后不会再有菌落出现,B错误;若混合培养过程中,菌株获得了对方的遗传物质或菌株中已突变的基因再次发生突变,都会造成遗传物质改变,则混合培养一段时间,充分稀释涂布到基本培养基上培养后会有菌落出现,将这些菌落再分别接种到基本培养基上培养后,也会有菌落出现,C、D正确。
8. [2020全国Ⅰ·37,15分,难度★★★★☆]
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　　　　　　　。
答案
8.【参考答案】　(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
【解题思路】　(1)实验过程中,对盛有水或培养基的摇瓶进行灭菌时,常采用高压蒸汽灭菌法。据题图分析可知,乙培养基为固体培养基,与甲培养基相比,其特有的组分Y物质应是凝固剂琼脂。甲、乙培养基均只允许能利用物质S作为氮源和碳源的微生物生长,因此均为选择培养基。(2)据题意,假设至少将摇瓶M中的菌液稀释X倍,才能保证稀释后的100 μL菌液中细菌细胞数不超过200个,初步估测摇瓶M中细菌细胞数为2×107个/mL,则稀释之前100 μL菌液中有2×106个细菌,可得2×106×(1/X)=200,则X=104,因此至少应将摇瓶M中的菌液稀释104倍。(3)在筛选过程中,若培养基中S浓度过高,可能会导致细胞失水,进而抑制菌株的生长。(4)将含有能降解S的细菌的淤泥加入无菌水中,进行适当稀释后,利用稀释涂布平板法,取适量的菌液涂布到乙培养基上,在适宜条件下进行培养,一段时间后,统计菌落数,即可估算出淤泥中能降解S的细菌细胞数。(5)本实验中,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的营养物质是水、碳源、氮源和无机盐。
9. [2022全国甲·37,15分,难度★★★★☆]
某同学从被石油污染的土壤中分离得到A和B两株可以降解石油的细菌,在此基础上采用平板培养法比较二者降解石油的能力,并分析两个菌株的其他生理功能。
实验所用的培养基成分如下。
培养基Ⅰ:K2HPO4,MgSO4,NH4NO3,石油。
培养基Ⅱ:K2HPO4,MgSO4,石油。
操作步骤:
①将A、B菌株分别接种在两瓶液体培养基Ⅰ中培养,得到A、B菌液;
②液体培养基Ⅰ、Ⅱ中添加琼脂,分别制成平板Ⅰ、Ⅱ,并按图中所示在平板上打甲、乙两孔。
回答下列问题。
(1)实验所用培养基中作为碳源的成分是　　　　。培养基中NH4NO3的作用是为菌株的生长提供氮源,氮源在菌体内可以参与合成　　　　　　　　　　(答出2种即可)等生物大分子。
(2)步骤①中,在资源和空间不受限制的阶段,若最初接种N0个A细菌,繁殖n代后细菌的数量是　　　　　　　　。
(3)为了比较A、B降解石油的能力,某同学利用步骤②所得到的平板Ⅰ、Ⅱ进行实验,结果如表所示(“+”表示有透明圈,“+”越多表示透明圈越大,“-”表示无透明圈),推测该同学的实验思路是　　　　　。
(4)现有一贫氮且被石油污染的土壤,根据上表所示实验结果,治理石油污染应选用的菌株是　　　　,理由是　 　。
答案
9.【参考答案】　(1)石油　DNA、RNA和蛋白质(合理即可)
(2)N0·2n
(3)在平板Ⅰ和平板Ⅱ的甲孔中均滴加A菌液,在平板Ⅰ和平板Ⅱ的乙孔中均滴加等量的B菌液,培养相同时间,观察透明圈大小(,分解石油的能力越强,透明圈越大)
(4)菌株A　菌株A在无NH4NO3的培养基上可以生长繁殖,而菌株B在无NH4NO3的培养基上不能生长繁殖,且菌株A分解石油的能力较强(合理即可)
【解题思路】　(1)石油中含有含碳有机物,可以作为碳源。菌体内的含氮生物大分子有蛋白质和核酸。(2)在资源和空间不受限制的阶段,细菌呈“J”形增长。若最初接种N0个A细菌,繁殖n代后A细菌的数量是N0·2n。(3)由题表可知,A菌株降解石油的能力比B菌株强,形成的透明圈比B菌株的大,且A菌株可以固氮,在培养基中不添加氮源的情况下也可以生长繁殖,产生透明圈;B菌株不能固氮,在培养基中不添加氮源的情况下不能生长繁殖,不能产生透明圈,可据此设计实验。(4)据表格信息可知,菌株A在无NH4NO3的培养基上可以生长繁殖,而菌株B在无NH4NO3的培养基上不能生长繁殖,因此对于贫氮且被石油污染的土壤来说,治理石油污染应该选用菌株A。
10. [2021湖南·21节选,14分,难度★★★★☆]
大熊猫是我国特有的珍稀野生动物,每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12~38 kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题:
(1)为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以　　　　为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于　　　　培养基。
(2)配制的培养基必须进行灭菌处理,目的是　　　　　　　　。检测固体培养基灭菌效果的常用方法是　 。
(3)简要写出测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数的实验思路 　。
(4)为高效降解农业秸秆废弃物,研究人员利用从土壤中筛选获得的3株纤维素分解菌,在37 ℃条件下进行玉米秸秆降解实验,结果如表所示。在该条件下纤维素酶活力最高的是菌株　　　　,理由是　 。
菌株 秸秆总重(g) 秸秆残重(g) 秸秆失重(%) 纤维素降解率(%)
A 2.00 1.51 24.50 16.14
B 2.00 1.53 23.50 14.92
C 2.00 1.42 29.00 23.32
答案
10.【参考答案】　(1)纤维素　选择 (2)杀灭培养基中的微生物　将灭菌的固体培养基放置在适宜的温度下培养后,观察是否长出菌落 (3)取一定量的大熊猫新鲜粪便,用无菌水对其进行梯度稀释,在适宜稀释倍数下用稀释涂布平板法接种到以纤维素为唯一碳源的刚果红固体培养基上, 培养后计数,再进行纤维素分解菌的活菌数计算 (4)C　C菌株纤维素降解率最高,推测该菌株纤维素酶活力最高
【解题思路】　(1)在以纤维素为唯一碳源的培养基中,纤维素分解菌能够很好地生长,其他微生物则不能生长。为筛选纤维素分解菌,将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以纤维素为唯一碳源的固体培养基上进行培养,该培养基从功能上分类属于选择培养基。(2)配制的培养基常采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,目的是杀死培养基中的所有微生物(包括芽孢和孢子),防止培养基中的微生物对实验结果造成影响。为检测灭菌效果可对培养基进行空白培养,即将未接种的培养基在适宜条件下培养一段时间,若无菌落出现,说明培养基灭菌彻底,否则说明培养基灭菌不彻底。(3)为测定大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数,常采用稀释涂布平板法,在适宜的条件下对大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌进行纯化并计数时,对照组应该涂布等量的无菌水。将大熊猫新鲜粪便样液稀释适当倍数后,取0.1 mL涂布到若干个平板(每个稀释度至少涂布三个平板),对菌落数在30~300个的平板上的菌落进行计数,则可根据公式推测大熊猫新鲜粪便中纤维素分解菌活菌数。(4)测定酶活力时可以用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。由表格可知,在37 ℃条件下,接种菌株C后秸秆残重最小,失重最多,纤维素降解率最大,说明该菌株产生的纤维素酶活力最大。
11. [2022广东·21,12分,难度★★★★☆]
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　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案
11.【参考答案】　(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(或某些微生物只有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
【解题思路】　(1)富集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对微生物进行分离纯化。分析题图可知,在以纤维素为碳源的培养基中细胞数最多,故拟杆菌新菌株在以纤维素为碳源时生长状况最好。(2)深海冷泉中某些微生物可能只有利用深海冷泉中的特有物质才能生存,故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。(3)拟杆菌为异养生物,其作为深海生态系统中的分解者,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,这样才能高效降解多糖,以满足拟杆菌正常的生命活动。
第37练　发酵工程及其应用
1. [2021海南·17,3分,难度★★☆☆☆]
关于果酒、果醋和泡菜这三种传统发酵产物的制作,下列叙述正确的是 (　　)
A.发酵所利用的微生物都属于原核生物
B.发酵过程都在无氧条件下进行
C.发酵过程都在同一温度下进行
D.发酵后形成的溶液都呈酸性
答案
1.D　参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,A项错误;参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌,果醋发酵需要在有氧条件下进行,B项错误;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,醋酸发酵时一般将温度控制在30~35 ℃,C项错误。
2. [2021山东·12,2分,难度★★☆☆☆]
葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是 (　　)
A.无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖
B.自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌
C.葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的
D.制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
答案
2.D　酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸,会大量繁殖,在无氧条件下进行酒精发酵,不会大量繁殖,A正确;在自然发酵制作葡萄酒的过程中,起主要作用的菌是附着在葡萄皮上的野生型酵母菌,B正确;发酵过程中,随着酒精浓度的提高,葡萄皮中的色素进入发酵液,使葡萄酒呈现特定颜色,C正确;制作过程中随着发酵的进行,发酵液中糖因不断消耗而逐渐减少,D错误。
3. [2021湖北·3,2分,难度★★☆☆☆]
中国的许多传统美食制作过程蕴含了生物发酵技术。下列叙述正确的是 (　　)
A.泡菜制作过程中,酵母菌将葡萄糖分解成乳酸
B.馒头制作过程中,酵母菌进行呼吸作用产生CO2
C.米酒制作过程中,将容器密封可以促进酵母菌生长
D.酸奶制作过程中,后期低温处理可产生大量乳酸杆菌
答案
3.B　在泡菜制作过程中,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸,A项错误;在馒头制作过程中,酵母菌进行细胞呼吸产生CO2,从而使馒头变得松软,B项正确;在米酒制作过程中,将容器密封的目的是让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精,将容器密封不利于酵母菌生长,C项错误;在酸奶制作过程中,后期低温处理的目的是抑制微生物的生长,延长保质期,D项错误。
4. [2021辽宁·8,2分,难度★★☆☆☆]
利用菠萝蜜制作果醋的大致流程为:先在灭菌的果肉匀浆中接种酵母菌,发酵6天后,再接入活化的醋酸杆菌,发酵5天。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.乙醇既是醋酸发酵的底物,又可以抑制杂菌繁殖
B.酵母菌和醋酸杆菌均以有丝分裂的方式进行增殖
C.酵母菌和醋酸杆菌发酵过程中控制通气的情况不同
D.接入醋酸杆菌后,应适当升高发酵温度
答案
4.B　据题意可知,利用菠萝蜜制作果醋时,首先利用酵母菌进行果酒发酵产生乙醇,再利用醋酸杆菌将乙醇转化为醋酸,乙醇可抑制杂菌繁殖,A正确;酵母菌的繁殖方式有有性生殖和无性生殖两种,醋酸杆菌属于原核生物,以二分裂的方式进行增殖,B错误;利用酵母菌进行发酵时,应先通入空气使其进行大量繁殖,再密封使其进行无氧呼吸产生酒精,而醋酸杆菌是好养细菌,用其进行醋酸发酵时应一直通入空气,C正确;酒精发酵时一般将温度控制在18~30 ℃,而醋酸杆菌的最适生长温度为30~35 ℃,D正确。
5. [2020山东·12,2分,难度★★★☆☆]
我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是(　　)
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快
B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的
C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施
D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
答案
5.C　由题意可知,“浸曲发”是将酒曲浸泡活化,在活化的过程中微生物代谢加快,A正确;“鱼眼汤”是指冒出鱼眼大小的气泡,气泡是微生物进行呼吸作用产生的CO2释放形成的,B正确;酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长,而“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质,C错误;由题意可知,“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透,其目的是防止蒸熟的米温度过高使酒曲中的微生物死亡,D正确。
6. [2018江苏·16,2分,难度★★★☆☆]
某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒主发酵过程的研究,下列叙述错误的是 (　　)
A.夏季生产果酒时,常需对罐体进行降温处理
B.乙醇为挥发性物质,故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C.正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
D.可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
答案
6.B　果酒制作的适宜温度是18~30 ℃,故夏季生产果酒时需对罐体进行降温处理,A项正确;罐体密封生产果酒时不能再通入空气,B项错误;发酵时发酵罐为密闭环境,酒精发酵过程会产生CO2气体,正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压, C项正确;可通过排料阀取样,检测残余糖的浓度从而决定终止发酵的时间, D项正确。
7. [2021全国乙·37,15分,难度★★★★☆]
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)。
答案
7.【参考答案】　(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)
【解题思路】　(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。
8. [2021广东·21,12分,难度★★★★☆]
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　 。
答案
8.【参考答案】　(1)唯一碳源　稀释涂布平板(或血细胞计数)　诱变育种、基因工程育种
(2)盐浓度为60 g/L的条件下,其他杂菌因失水过多而死亡;pH为10的条件下,其他杂菌的酶变性失活,生长繁殖受抑制
(3)氧气的浓度
(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等
【解题思路】　(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唯一碳源,并不断提高其浓度,经多次传代培养以获得目标菌株。培养过程中定期取样并用稀释涂布平板法或血细胞计数法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的方法还有诱变育种和基因工程育种等。(2)该系统不需要灭菌的原因是在题中盐浓度溶液中及pH条件下,杂菌无法生长繁殖。(3)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,说明该条件下发酵液中微生物进行了无氧呼吸,该发酵条件中氧气浓度可能是高密度培养的限制因素。(4)餐厨垃圾主要含蛋白质、淀粉、油脂等,菌株H能通过分解餐厨垃圾来生产PHA,说明其能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。
第38练　细胞工程的原理及应用
1. [2020山东·14,2分,难度★★☆☆☆]
经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　　)
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
答案
1.C　为获得更多卵子,需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵处理,A正确;刚排出的精子不能与卵子受精,必须进行获能处理后才具备受精能力,B正确;胚胎移植前要检查胚胎质量,牛、羊等一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植,小鼠等可在更早的阶段移植,C错误;可通过转基因等技术获得遗传改造的小鼠胚胎干细胞,D正确。
2. [2021江苏·5,2分,难度★★★☆☆]
植物组织培养技术常用于商业化生产,其过程一般为无菌培养物建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定,下列相关叙述错误的是 (　　)
A.为获得无菌培养物,外植体要消毒处理后才可以接种培养
B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成,直接形成胚状体等结构
C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根
D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
答案
2.D　用同一植株体细胞离体培养获得再生苗的过程中可能会发生基因突变、染色体变异,D项错误。
3. [2021福建·11,2分,难度★★★☆☆]
科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种,技术流程示意图如图。下列叙述正确的是 (　　)
A.愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B.获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C.可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D.用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
答案
3.D　愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的,A错误;获得的杂种植株不一定都能表现出双亲的优良性状,B错误;聚乙二醇可诱导原生质体甲和乙的融合,细胞壁再生不需要诱导,C错误。
A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
B.过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体
C.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
答案
4. [2021辽宁·13,2分,难度★★★☆☆]
如图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图。有关叙述正确的是(　　)
4.B　据图可知,后代丁的遗传物质来自甲牛和乙牛,丙牛只提供了胚胎发育的场所,并未提供遗传物质,故后代丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定,A错误;进行动物细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养,B正确;过程②常使用显微操作去核法对处于减数第二次分裂中期的卵母细胞进行处理,C错误;通常情况下,过程③将激活后的重组细胞培养至囊胚阶段后移植,D错误。
5. [2021山东·15,2分,难度★★★☆☆]
一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内,可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗,也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是 (　　)
A.注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大
B.单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合
C.利用该小鼠只能制备出一种抗p72的单抗
D.p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况
答案
5.D　由题意可知,一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,由同一抗原刺激机体可以产生多抗,抗原纯度对多抗纯度的影响大,单抗理论上与抗原纯度无关,A错误;单抗制备过程中,通常将分离出的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,B错误;一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇,一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体,利用该小鼠能制备出多种抗p72的单抗,C错误;p72部分结构改变会导致部分抗原决定簇改变,原单抗会失效,而多抗仍有效,D正确。
6. [2020江苏·23,3分,难度★★★★☆](多选)
小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞,制备流程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.为获得更多的囊胚,采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同,所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
答案
6.ABC　限制获得更多早期胚胎的最大的问题是没有足够的卵母细胞,所以应该通过注射促性腺激素促进雌鼠超数排卵,A错误;细胞a和细胞 b是由同一个受精卵分裂分化形成的,所以两细胞的核基因应该是相同的,由于基因的选择性表达,囊胚期细胞b已经分化形成了滋养层细胞,所以全能性降低,B错误;用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织一段时间,消化了细胞间的蛋白质,从而获得分散的胚胎干细胞,C错误;动物细胞培养所需气体主要有氧气和二氧化碳,一般将动物细胞置于含95%空气加5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养,D正确。
【解题关键】　解答本题的关键是要掌握早期胚胎发育的过程、认识并识记囊胚的结构组成、认识胚胎干细胞的来源和动物细胞培养过程及条件。
7. [2022全国甲·38,15分,难度★★★☆☆]
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　　　　　　　　　　　。
答案
7.【参考答案】　(1)冷冻保存　只有获能的精子才能和培养成熟的卵子完成受精过程(合理即可)　肝素或钙离子载体A23187溶液(答1点即可)　减数第二次分裂的中期(MⅡ中期)
(2)有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸(答出3点)
(3)用相关激素对非繁殖期受体母羊进行同期发情处理→(将保存的囊胚进行)胚胎移植
【解题思路】　(1)一般采取冷冻保存的方法对采集的精液进行保存。只有获能的精子和培养成熟的卵子才能用于体外受精,因此,在体外受精前,要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有两种:培养法和化学诱导法。对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法,即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。当卵母细胞达到减数第二
次分裂的中期时,才具备与精子受精的能力。(2)精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。(3)为了获得具有该公羊优良性状的后代,应先用相关激素对非繁殖期的受体母羊进行同期发情处理,再将保存的囊胚进行胚胎移植。
8. [2020江苏·28,8分,难度★★★★☆]
新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上
皮细胞的ACE2受体结合,侵入人体,引起肺炎。图1为病毒侵入后,
人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘
附或入侵,故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。
图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列
问题:
(1)图1中人体内抗原递呈细胞吞噬病毒,并将病毒的抗原暴露在细
胞表面,被　　　细胞表面的受体识别后激活该细胞。
(2)B细胞识别入侵的病毒后,在淋巴因子作用下,经过细胞的　　　　,形成　　　　细胞。
(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者,采集鼻咽拭子主要用于病原学检查,检测病毒的　　　　;采集血液样本主要用于血清学检查,检测　。
(4)据图2所示,研制抗S蛋白单克隆抗体,需先注射　　　　免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞,再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合,用HAT培养基筛选获得　　　　细胞。因为同一种抗原可能激活　　　　细胞,还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
答案
8.【参考答案】　(1)T
(2)增殖、分化　浆细胞和记忆
(3)核酸　抗新型冠状病毒抗体
(4)刺突蛋白(或S蛋白)　杂交瘤　多种B
【解题思路】　(1)图1中,抗原递呈细胞吞噬病毒,并将病毒抗原呈递给T细胞,后者识别抗原后被激活,分泌淋巴因子。(2)B细胞识别入侵的病毒后,在淋巴因子作用下,经过细胞的增殖、分化,形成浆细胞和记忆细胞。(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者,采集鼻咽拭子用于病原学检查时,检测的是病毒的核酸;采集血液样本用于血清学检查时,检测的是抗新型冠状病毒抗体。(4)为了诱导小鼠产生能够分泌抗S蛋白抗体的B淋巴细胞,实验时需先给小鼠注射S蛋白,再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合,用HAT培养基筛选可获得杂交瘤细胞。因为同一种抗原可能激活多种B淋巴细胞,还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
第39练　基因工程及生物技术
的安全性和伦理问题
1. [2021湖北·16,2分,难度★★☆☆☆]
某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是 (　　)
　　　　 　　　　 　　　　
A.增加模板DNA的量　 B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间 D.提高复性的温度
答案
1.D　PCR过程中,引物和模板不完全配对会形成非特异条带,增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生,A项错误;延长热变性的时间,有利于双链DNA解聚为单链,不能减少反应中非特异条带的产生,B项错误;延长延伸的时间,有利于合成新的DNA链,但不能减少反应中非特异条带的产生,C项错误;在一定温度范围内,选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合,D项正确。
2. [2021辽宁·14,2分,难度★★★☆☆]
腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得N1的过程需要进行转录和翻译
D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境
答案
2.D　据题意可知,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1),故N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一,A正确;改造蛋白质的结构需要通过改造基因来实现,B正确;利用蛋白质工程技术获得N1的过程涉及转录和翻译,C正确;检测N1的活性时,应先将N1置于高温环境中,再将其与底物充分混合,D错误。
答案
3.A　木瓜蛋白酶能够分解蛋白质,故在得到的滤液中加入适量的木瓜蛋白酶后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物,A符合题意。将制备的含有DNA的滤液放入60~75 ℃的水浴箱中保温10~15分钟,利用DNA和蛋白质对高温的耐受性不同,使蛋白质变性,从而与DNA更好的分离,B不符合题意。DNA不溶于冷却的95%的酒精,因此向含有DNA的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精后DNA会析出,不能得到DNA相对含量较高的白色丝状物,C不符合题意。DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低,因此将含DNA的NaCl溶液调至0.14 mol/L,滤液中几乎不含DNA,D不符合题意。
3. [2021山东·13,2分,难度★★★☆☆]
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
4. [2020北京·11,2分,难度★★★☆☆]
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
答案
4.A　该单抗可用来检测新冠病毒是否存在,但不能直接用于新冠病毒的核酸检测,A错误;由题中信息“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”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;检测抗体基因是否表达出相应的蛋白质,所用的方法是抗原—抗体杂交技术,若有杂交带出现,则说明抗体基因表达出了相应的蛋白质,D正确。
5. [2022全国乙·38,15分,难度★★★☆☆]
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)可以采用RT-PCR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　　　　。
答案
5.【参考答案】　(1)逆转录酶(或反转录酶)
(2)一段特有的核苷酸序列　复性
(3)该人近期可能感染过新冠病毒,经自身免疫系统的作用,体内病毒被消灭,但体内产生的抗体尚未消失　该人感染了新冠病毒,且机体免疫系统产生了相应抗体,但还未将病毒完全消灭
(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→目的基因的检测与鉴定
【解题思路】　(1)以RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶起催化作用。(2)在设计PCR引物时,为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,应依据新冠病毒RNA中一段特有的核苷酸序列来进行。PCR过程每次循环分为3步,变性(温度为90 ℃以上)、复性(温度为50 ℃左右)、延伸(温度为72 ℃左右),故其中温度最低的一步是复性。(3)在对某人同时进行核酸检测和抗体检测时,若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明该人近期可能感染过新冠病毒,经自身免疫系统的作用,体内病毒被消灭,但体内产生的抗体尚未消失。若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明该人感染了新冠病毒,且机体免疫系统产生了相应抗体,但还未将病毒完全消灭。(4)基因工程的基本流程是: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目的基因的检测与鉴定。
6. [2021全国乙·38,15分,难度★★★☆☆]
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T4 DNA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T4 DNA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 　。
答案
6.【参考答案】　(1)EcoRⅠ、PstⅠ　EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、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
【解题思路】　(1)由图可以直接看出,EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ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。
【要点速记】　根据酶的来源不同,可以将DNA连接酶分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为E·coli DNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的,称为T4 DNA连接酶。
(1)这两类酶都是将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。
(2)这两类酶的作用有所差别:E·coli DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来,不能连接具有平末端的DNA片段。而T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端,但连接平末端的效率比较低。
7. [2022广东·22,12分,难度★★★★☆]
“绿水逶迤去,青山相向开。”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题:
(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对　　　　　　,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是　　　　　,终止子的作用是　 。
(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是　　　　　,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了　　　　　　　　,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
答案
7.【参考答案】　(1)引物
(2)作为标记基因,筛选含有目的基因的受体细胞　终止转录,使转录在所需要的地方停下来
(3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长
(4)废物的资源化　不仅不排放二氧化碳,而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
【解题思路】　(1)利用PCR技术扩增目标酶基因的前提是根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物。(2)基因表达载体中,抗生素抗性基因作为标记基因,可用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。终止子相当于一盏红色信号灯,可使转录在所需要的地方停下来。(3)重组梭菌可大量表达题述酶蛋白,在这些酶蛋白的作用下,二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长,所以重组梭菌大量表达题述酶蛋白会导致其生长迟缓。(4)根据题意可知,这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染排放企业排出的二氧化碳等一碳温室气体为原料生产丙酮,实现了废物的资源化,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,利用该技术生产丙酮的过程中不仅不排放二氧化碳,还可以消耗工业废气中的二氧化碳,有利于减缓温室效应,并实现较高的经济效益,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
8. [2021河北·24,15分,难度★★★★★]
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)。
答案
8.【参考答案】　(1)基因组文库 (2)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,从而将含有目的基因的细胞筛选出来 (3)农杆菌转化法　防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染 (4)耐性　叶 (5)YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高　根系发达、生命力强
【解题思路】 　(1)将酵母细胞的全部DNA提取出来,切割成一定大小范围DNA,然后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体包含了酵母细胞的所有基因,叫基因组文库。(2)将目的基因和运载体连接构建重组载体时,所需的两种酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)将目的基因导入双子叶植物最常用的方法是农杆菌转化法。采用不育杨树株系作为实验材料的目的是防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染。(4)据图1可知,与野生型比,转基因植株在Cd污染的土壤中干重更高,说明转基因植株对Cd具有更强的耐性。 据图2可知,转基因植株的叶中Cd的含量较高,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)据题意可知,YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高,能更好地适应高Cd环境的土壤。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杨树根系发达、生命力强等。
9. [2021山东·25,12分,难度★★★★★]
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　 。
答案
9.【参考答案】　(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
【解题思路】　(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。