高三生物二轮专题强化训练（浙科版2019）：专题8 生物技术与工程(含解析）

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高三生物二轮专题强化训练
专题八　生物技术与工程
微专题1　发酵工程
1.(2022·精诚联盟)培养微生物需要提供适宜的培养基。下列关于培养微生物的培养基的叙述，错误的是(　　)
A.培养基为目标微生物提供适宜的生长环境
B.培养基的成分需根据微生物的代谢特点而定
C.培养基需满足各种微生物生长繁殖的需求
D.培养基通常需包含水、无机盐、碳源、氮源和生长因子等成分
答案　C
解析　培养基中含有微生物生长需要的营养物质，还能满足微生物生长对环境的要求，A正确；配制培养基时，需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质的需要，B正确；培养基是根据不同微生物的生长繁殖需求进行配制的，不能满足各种微生物生长繁殖的需求，C错误；培养基中一般含有水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等特殊营养物质，D正确。
2.(2022·金丽衢一联)下图是从土壤中筛选产α－淀粉酶细菌的过程，下列说法错误的是(　　)
A.定期取样，可用稀释涂布平板法统计活细菌总数
B.上述选择培养基是以淀粉为唯一碳源的平板培养基
C.利用上述过程，可以比较细菌分泌α－淀粉酶的能力
D.最终分离出的单菌落，用接种环接种到斜面上，即可放入4 ℃冰箱保存
答案　D
解析　将分离纯化的菌种用接种环接种到斜面培养基上封口后，37 ℃培养一天后置于4 ℃冰箱保存，D错误。
3.(2022·湖丽衢质检)利用纤维素酶降解秸秆生产燃料乙醇，对缓解全球能源危机有重大意义。科研人员开展筛选、诱变及选育高产纤维素酶菌株的相关研究，过程如图。下列叙述正确的是(　　)
A.采集的黑土壤需经过高压蒸汽灭菌进行富集培养
B.需用牛肉膏、纤维素、琼脂等配制CMC平板
C.诱变处理使每个细菌的产纤维素酶能力提高
D.人工筛选可以使产纤维素酶菌株发生定向进化
答案　D
解析　为避免菌种被杀死，采集的黑土壤不需要高压蒸汽灭菌，A错误；本实验目的是选育高产纤维素酶菌株，故应在以纤维素为唯一碳源的培养基上培养，不能添加牛肉膏，B错误；诱变处理的原理是基因突变，基因突变是不定向的，故诱变处理不能使每个细菌的产纤维素酶能力提高，C错误；人工筛选是定向的，在该定向选择的作用下，可以使产纤维素酶菌株向着高产的方向发生定向进化，D正确。
微专题2　细胞工程
4.(2022·诸暨诊断)植物组织培养技术被广泛应用于育种、人工种子的培育及获得植物次生代谢产物等生产生活实践中。下列叙述正确的是(　　)
A.植物组织培养得到试管苗的过程中只需要更换一次培养基
B.该技术生产的人工种子长成的植株具有可育的能力
C.该过程所用的MS培养基只能给外植体提供无机营养
D若取菊花茎段进行组织培养，不添加植物激素也可能成功
答案　D
解析　在植物组织培养过程中需要在不同时期，根据培养对象的需求添加或减少一些物质，尤其是植物激素的比例，故植物组织培养得到试管苗的过程中不止更换一次培养基，A错误；该技术生产的人工种子长成的植株不一定可育，若所选外植体为花药，则经花药离体培养获得人工种子长成的植株为单倍体，一般不可育，B错误；MS培养基是目前使用最普遍的植物组织培养基，MS培养基含有硝酸铵、硝酸钾、磷酸二氢钾等无机盐，还含有氨基酸、维生素等，故并非只能给外植体提供无机营养，C错误；由于菊花茎段组织细胞的再生能力强，组织培养比较容易，故若取菊花茎段进行组织培养，不添加植物激素也可能成功，D正确。
5.(2022·湖丽衢质检)高危类型人乳头状瘤病毒(如HPV16型)的持续感染是宫颈癌发生的主要原因。为研制抗HPV16的单克隆抗体，科研人员以小鼠为实验材料设计了以下实验流程。下列叙述错误的是(　　)
A.过程①表示注射HPV16蛋白以诱导特异性B淋巴细胞的增殖
B.过程②③筛选杂交瘤细胞用的培养基成分相同
C.过程④培养的杂交瘤细胞是经纯化的连续细胞株
D.过程⑤生产的单克隆抗体需要经纯化后才能使用
答案　B
解析　题图为研制抗HPV16的单克隆抗体的过程，因此过程①表示注射HPV16蛋白以诱导特异性B淋巴细胞的增殖，A正确；据图分析，过程②是从融合细胞中筛选得到杂交瘤细胞，过程③是筛选出能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞，因此两者所用培养基成分不同，B错误；过程④是杂交瘤细胞的体外培养，得到的是经纯化的连续细胞株，C正确；过程⑤是杂交瘤细胞的体内培养，生产的单克隆抗体需要经纯化后才能使用，D正确。
6.(2022·余慈联考)三亲婴儿的培育技术路线如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.将受精卵植入母体子宫可提高胚胎的成活率
B.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
C.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
D.三亲婴儿的培育过程涉及核移植技术，属于无性生殖
答案　C
解析　受精卵要先进行胚胎体外培养，并检测受精状况及胚胎发育状况，再将早期胚胎植入母体子宫以提高胚胎的成活率，A错误；图中三亲婴儿是经过核移植和体外受精产生的，其染色体来自母亲和父亲提供的细胞核，B错误；三亲婴儿的培育技术用的是母亲的卵母细胞的细胞核，因此能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，C正确；三亲婴儿的培育涉及体外受精技术，属于有性生殖，D错误。
微专题3　基因工程
7.(2022·杭州质检)T4 DNA连接酶可将任意2个具有相同黏性末端的DNA片段连接在一起。该反应过程需消耗ATP，其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连，随后AMP转移至DNA片段，进而完成连接反应。下列叙述正确的是(　　)
A.T4 DNA连接酶的底物种类较多，故其无专一性
B.T4 DNA连接酶催化反应后，其组成成分已改变
C.ATP在该反应过程中可能打开两个高能磷酸键
D.T4 DNA连接酶需保存于最适温度和pH条件下
答案　C
解析　T4 DNA连接酶有专一性，A错误；酶在催化反应前后性质不变，故T4 DNA连接酶催化反应后，其组成成分不变，B错误；ATP水解产生ADP需要打开两个高能磷酸键，结合题干“该反应过程需消耗ATP，其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连”可推测ATP在该反应过程中可能打开两个高能磷酸键，C正确；T4 DNA连接酶需在低温和最适pH条件下保存，D错误。
8.(2022·绍兴适应性考试)将山核桃miRNA169基因转入到拟南芥中，可促进拟南芥提前开花，部分流程如下图。下列叙述正确的是(　　)
A.过程①通常需要RNA聚合酶催化
B.过程②中可利用PCR技术筛选并扩增出目的基因
C.过程③中转化农杆菌一般需要大肠杆菌质粒作为表达载体
D.过程④收获转化的种子需经植物组织培养才能获得提前开花的植株
答案　B
解析　过程①为mRNA逆转录得到cDNA的过程，需要逆转录酶的催化，A错误；过程②序列已知，可利用PCR技术筛选并扩增出目的基因，B正确；过程③中转化农杆菌一般需要Ti质粒(农杆菌质粒)作为表达载体，C错误；转化的种子，直接在土壤中培养就可以长成植株，不一定需要经植物组织培养，D错误。
9.(2022·诸暨诊断)图1表示正确的重组质粒酶切结果，据此分析图2中目的基因(长度为2.0 kb)插入方向正确的重组质粒序号和作出该判断所用的限制酶是(　　)
图1
图2
A.①，BamH Ⅰ B.②，EcoR Ⅰ
C.①，EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ D.②，EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ
答案　C
解析　重组质粒①被EcoR Ⅰ酶切后，能得到5.8 kb的片段；被BamH Ⅰ酶切后能产生3.8 kb和2.0 kb两种片段；被EcoR Ⅰ和HindⅢ两种限制酶同时酶切后，产生了4.5 kb和1.3 kb的片段。而重组质粒②被EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时酶切后，产生的片段为2.3 kb和3.5 kb，与图1酶切结果不符合。综上所述，C正确。
10.(2022·余慈联考)(1)若用稀释涂布平板法计数乳酸菌的个数，要想使所得估计值更接近实际值，除应严格操作、多次重复外。还应保证待测样品稀释的________________。为了能鉴别乳酸菌菌落，往往在配制培养基时加入碳酸钙，原因是_______________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)利用无菌培养的植物幼苗进行组织培养时，________(填“需要”或“不需要”)先将材料在化学药剂中浸泡一定时间。将幼苗带芽切段置于________(A.LB培养基　B.MS培养基＋NAA/6－BA＝1∶10　C.MS培养基＋NAA/6－BA＝10∶1　D.MS培养基＋NAA/6－BA＝1∶1)上可长成丛状苗。
(3)经过炼苗的幼苗移栽到实验室外前需要洗苗，目的是洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根，洗苗时通常用________(填“自来水”或“无菌水”)。
答案　(1)比例合适　乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙，形成透明圈
(2)不需要　B
(3)自来水
解析　(1)用稀释涂布平板法计数乳酸菌个数时，除需要严格操作、多次重复外，还应保证待测样品稀释的比例合适，才能使所得估计值更接近真实值。乳酸菌产生的乳酸会溶解培养基中的碳酸钙，形成透明圈，据此可以鉴别乳酸菌菌落。
(2)利用无菌培养的植物幼苗作为外植体进行组织培养时，不需要再对外植体进行消毒。将幼苗带芽切段置于MS培养基＋NAA/6－BA＝1∶10上，可诱导长成丛状苗。
(3)经过炼苗的幼苗移栽到实验室外前需要洗苗，目的是洗掉根部的琼脂，以免琼脂发霉引起烂根，洗苗时通常用自来水即可。
11.(2022·Z20二联)回答下列关于转基因大豆生产白细胞介素－21的问题：
(1)大豆种子的蛋白质含量高，是天然的蛋白贮存空间，可利用转基因大豆作为________生产白细胞介素－21等外源重组蛋白。
(2)将无菌大豆子叶与已成功导入白细胞介素－21基因的________共同培养一段时间后，转入添加________和适宜配比生长调节剂的MS培养基中培养。为进一步确定目的基因是否成功导入，在试管苗阶段，从组织中提取DNA，并通过核酸分子杂交或________技术进行鉴定。除利用完整大豆植株生产白细胞介素－21外，也可通过________培养获得特定细胞系以实现产物的工业化生产。
(3)除植物外，哺乳动物细胞也常用于生产白细胞介素－21。在动物细胞培养过程中，当细胞发生贴壁和________现象时，加入胰蛋白酶可使其脱壁分散，处理一段时间后添加血清以________。
答案　(1)生物反应器
(2)农杆菌　营养物质　PCR　植物组织(细胞)
(3)接触抑制　传代培养
解析　(1)大豆种子的蛋白质含量高，是天然的蛋白贮存空间，可利用转基因大豆作为生物反应器，导入目的基因——白细胞介素－21基因，生产白细胞介素－21等外源重组蛋白。
(2)培育转基因植物的方法一般为农杆菌转化法，具体的方法是：先将目的基因整合到Ti质粒的T－DNA上，形成重组质粒，并将重组Ti质粒导入农杆菌。最后将无菌大豆子叶与已成功导入白细胞介素－21基因的农杆菌共同培养一段时间，再转入添加一定营养物质和适宜配比生长调节剂的MS培养基中培养，为进一步确定目的基因是否成功导入大豆。可在试管苗阶段，从组织中提取DNA，并通过核酸分子杂交或PCR扩增技术进行鉴定。除了利用完整大豆植株生产白细胞介素－21外，还可通过植物组织培养到愈伤组织阶段，通过获得特定细胞系以实现细胞产物的工厂化生产。
(3)除植物外，还可通过哺乳动物细胞培养来生产白细胞介素－21。在动物细胞培养过程中，当细胞发生贴壁和接触抑制现象时，可加入胰蛋白酶使其脱壁分散，处理一段时间后，再添加血清以传代培养，生产更多的白细胞介素－21。
12.(2022·绍兴适应性考试)亨廷顿舞蹈症是由HTT基因异常引起的单基因显性遗传病，其病理复杂，难以治愈。为便于研究亨廷顿舞蹈症致病机理及不同治疗方法的效果，可利用基因编辑技术培育“亨廷顿舞蹈症猪模型”，其主要过程如下图。
回答下列问题：
(1)步骤①将异常HTT基因导入成纤维细胞通常需要使用________的方法。步骤②为________过程。步骤③借助________技术获得了更多的转基因胚胎。
(2)为提高妊娠率和产仔率，一是要选取________特征明显的雌猪作为代孕母猪进行胚胎移植；二是移植时，尽量将胚胎分散移植到两侧的输卵管或子宫角，以使代孕子宫中的胚胎均匀分布。另外，妊娠成功率还与受体的________、激素水平、子宫内部环境以及疾病等因素有着密切关系，所以受体的术后管理非常重要，采用添加精氨酸的饲料饲喂可极大提高受体妊娠成功率。
(3)获得的亨廷顿舞蹈症猪F1经相互配种后，利用________技术筛选含有异常HTT基因的胚胎进行移植，可获得更多亨廷顿舞蹈症猪F2，以满足持续研究需要。理论上淘汰的胚胎所占比例约为________。
答案　(1)显微注射　胚胎体外培养　胚胎分割
(2)发情　营养状况
(3)核酸分子杂交　1/4
解析　(1)将外源基因导入宿主细胞通常采用显微注射法；步骤②是重组细胞发育成胚胎的过程，为胚胎体外培养；对胚胎进行分割可以得到相同的多个胚胎。
(2)妊娠率和产仔率与代孕母猪关系很大，一是要选择发情特征明显(同期发情)的雌猪作为代孕母猪；二是注意代孕母猪的营养状况，因此采用添加精氨酸的饲料饲喂可极大提高受体妊娠成功率。
(3)F1为杂合子，F1经相互配种后，不含异常HTT基因的子代需要淘汰，可以用核酸分子杂交(异常HTT基因的一条链作为探针，与待测胚胎的DNA进行杂交，若出现杂交带，则说明含有异常HTT基因)鉴定是否有异常HTT基因；不含异常HTT基因的胚胎为1/4，是需要淘汰的胚胎。
13.(2022·浙南名校联考)科研人员利用基因工程构建了超量表达蛋白的转基因玉米。在超量表达X基因载体的构建中，所用的含目的基因的DNA片段和根癌农杆菌Ti质粒的酶切位点如图1所示，其中强启动子具有结合RNA聚合酶且能多次启动转录的功能；X蛋白在不同玉米株系的表达量如图2所示。回答下列问题：
(1)为使X基因在玉米植株中超量表达，应优先选用________酶组合，将目的基因片段插入T－DNA区段，其中T－DNA的作用是___________________________
____________________________________________________________________。
(2)可在农杆菌培养基中加入卡那霉素以筛选________________的农杆菌，得到的农杆菌与玉米愈伤组织混合培养，在接下来的筛选过程中，除了以X基因为模板设计探针进行DNA分子杂交外，还可以通过____________________鉴别导入T－DNA序列的愈伤组织。
(3)筛选出的愈伤组织经过诱导，分化成________，最终获得多个转基因玉米株系。在诱导形成愈伤组织和愈伤组织再分化形成植株过程需要更换新的培养基，原因是：________________________。待生根后，将苗移栽至蛭石中，逐渐________________进行炼苗。
(4)不同转基因玉米系中X蛋白表达量差异性能与______________有关(答出两点即可)。
答案　(1)BamH Ⅰ和SacⅠ　T－DNA可以将强启动子和X基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞染色体DNA上　(2)成功导入超量表达X基因载体　在培养基中添加潮霉素/以X基因为模板设计探针与X基因mRNA杂交/以X蛋白为抗体，获得特异性抗原探针，与愈伤组织表达的X蛋白杂交　(3)芽和根的分生组织(丛状苗或幼苗)　这两个过程所需的营养物质和植物生长调节剂配比不同　降低环境湿度
(4)目的基因在染色体插入次数/目的基因在染色体上的插入位置/强启动子是否丢失/受体RNA聚合酶表达量差异/目的基因是否导入受体细胞
解析　(1)为使X基因在玉米植株中超量表达，在获得X基因时，应将强启动子与X基因捆绑切割，故应选择BamH Ⅰ和SacⅠ酶组合处理获得目的基因。农杆菌Ti质粒中T－DNA片段在农杆菌感染植物细胞的过程中，T－DNA序列可进入宿主细胞中，并整合到玉米细胞染色体DNA上，故将目的基因插入T－DNA区段，可以实现将强启动子和X基因带入玉米细胞并整合到玉米细胞染色体DNA上的目的，完成转化过程。
(2)农杆菌侵染法获得转基因植物过程当中，涉及到两次筛选过程，包括筛选导入重组X基因载体的农杆菌，筛选导入重组X基因载体的植物细胞。在农杆菌筛选过程中，由于导入超量表达X基因载体的农杆菌将带有卡那霉素抗性基因，所以可在农杆菌培养基中加入卡那霉素以筛选成功导入超量表达X基因载体的农杆菌。在筛选植物细胞时，由于目的植物细胞获得了超量表达X基因，故可通过核酸分子杂交技术和抗原抗体杂交技术进行鉴定，除此之外，T－DNA序列中存在潮霉素抗性基因，故除以X基因为模板设计探针进行DNA分子杂交外，还可以通过在培养基中添加潮霉素/以X基因为模板设计探针与X基因mRNA杂交/以X蛋白为抗体，获得特异性抗原探针，以愈伤组织表达的X蛋白杂交鉴别导入T－DNA序列的愈伤组织。
(3)筛选后形成的愈伤组织经过诱导，分化形成幼苗(胚胎发生途径)或是芽和根的分生组织(器官发生途径)，进而获得多个转基因玉米株系。在诱导形成愈伤组织和愈伤组织再分化形成植株的过程中需要更换新的培养基，是因为脱分化和再分化两个过程所需的营养物质和植物生长调节剂配比不同。待生根后，将苗移栽至蛭石中，逐渐降低环境湿度进行炼苗。
(4)不同转基因玉米株系中X蛋白表达量差异性可能与目的基因在染色体上的插入次数/目的基因在染色体上的插入位置/强启动子是否丢失/受体RNA聚合酶表达量差异/目的基因是否导入受体细胞等因素有关。