简答题规范练　(五)生物技术与工程 (含答案）-2024高考生物二轮复习

(五)生物技术与工程
1．(2023·江苏徐州高三模拟)人误食被金黄色葡萄球菌污染的食物后，可能出现腹泻、呕吐等症状。研究者尝试用蜻蜓肠道共生菌的代谢产物开发新型抑菌药物，部分实验步骤如图所示，图中数字编号代表实验步骤。回答下列问题：
(1)步骤⑤培养肠道共生菌的培养基配方如表所示：
物质 马铃薯 葡萄糖 X 水
用量 200.0 g 20.0 g 20.0 g 1 000 mL
a.表格中的物质X最可能是_____________________________________________________；
b．表格中的马铃薯可以提供的营养成分有______________________________________。
(2)步骤⑤中，稀释涂布了5个培养基，每个培养基上涂布0.1 mL稀释液，5个培养基上生长的菌落数分别为80、62、75、88、95，则在步骤③的蜻蜓肠道提取液中，肠道共生菌的密度为________个/mL(假设所有共生菌都能在培养基上生长)。
(3)为了保证实验的顺利进行，下列操作正确的有________。
A．研磨蜻蜓肠道时加入蒸馏水，且在无菌操作台进行
B．解剖蜻蜓用的镊子等工具，事先用干热灭菌法进行灭菌
C．进行稀释涂布操作时，将需要用到的接种环先进行灼烧灭菌
D．实验结束后，将实验产生的废弃物进行集中灭菌处理
(4)接种培养一段时间，培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌，通过提取其DNA并测序可从分子水平上将其进行区分，其原理是_______________________________________________。
(5)研究者分离出蜻蜓肠道菌株A，提取其代谢产物并用丙酮定容制成“药液A”。欲比较“药液A”与庆大霉素液(用无菌水配制的抗生素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，请在表格中填写简要的实验步骤，完成实验方案(所有实验均在无菌环境操作)。
步骤与目的 操作与要点
接种微生物 在培养基上均匀涂布a.____________
加入药物 用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为“药液A”、b.________、c.___________
培养微生物 将培养基在d.____________℃下培养24小时
观测并分 析结果 测量e._______________________________________________________，记录、比较、得出结论
2.(2023·江苏镇江高三一模)如图是我国科学家培养克隆猴的流程图，回答下列问题：
(1)与诱导植物细胞融合相比，诱导动物细胞融合特有的方法是_________________________。
(2)体外培养成纤维细胞时需要提供_________________________________________________
_______________________________________________________________________________
以及适宜的气体环境。在培养液中添加抗生素的目的是__________________。
(3)克隆猕猴的培育遵循的生物学原理是____________________。与克隆相比，试管动物技术在细胞融合(受精)前要进行的准备是______________________________。试管猕猴在过程③进行之前要对受体母猴进行______________处理，为胚胎移植做准备。试管动物的培育属于________(填“有性”或“无性”)生殖。
(4)若培育能产生干扰素的转基因克隆猕猴，常采用____________法将目的基因导入受体细胞，通常选择的受体细胞是__________。若要从克隆猕猴的尿液中分离得到干扰素，则应在基因表达载体中添加____________________，才能使干扰素基因在克隆猕猴的膀胱壁细胞中表达。
3．(2023·江苏无锡高三模拟)巢式PCR是一种特殊的聚合酶链式反应，使用两组不同的引物实现目标DNA片段的扩增。第一组外引物扩增出的DNA片段(中间产物)长度超出目标区域，第二组内引物称为巢式引物，其结合部位在中间产物内部的目标区域，从而扩增出目标产物，具体过程如图所示。请回答下列问题：
(1)巢式PCR反应体系中需加入模板、________________、________________、引物、Mg2＋、缓冲液等。
(2)巢式PCR过程中反应温度最低的一步是________。巢式PCR中外引物的第一阶段扩增和内引物的第二阶段扩增通常在不同的离心管中进行，可防止__________在第一阶段PCR中与模板结合。
(3)若直接用图1中的内引物对模板DNA扩增，则内引物与模板的非目标区域进行碱基互补配对的概率会__________(填“上升”或“下降”)，不易得到目标产物。巢式PCR获得的产物特异性__________(填“高”或“低”)。
(4)家畜胚胎性别鉴定对畜牧业发展具有重要意义，科研人员利用多重巢式PCR技术同时扩增奶牛Y染色体上雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因(CSN1S1)，进行早期胚胎性别鉴定和胚胎移植，获得高产奶牛。请完成如表相关内容。
实验目的 方法步骤要点
囊胚样品DNA提取 选取①________细胞提取DNA
PCR引物的设计和合成 根据牛的SRY和CSN1S1基因序列设计合成4对引物
PCR扩增 预变性→变性→复性→延伸
鉴定分析 ②________________________
③________ 对受体奶牛注射前列腺素
胚胎移植 将符合要求的胚胎移植到受体奶牛的子宫内
(5)巢式PCR产物鉴定结果如图2所示，1～5号为取自不同胚胎的DNA样品，其中符合要求的胚胎是________________。下列方法也可鉴定奶牛胚胎性别的是________。
①核酸探针杂交法　②差速离心法　③抗HY血清免疫学法(HY抗原编码基因位于Y染色体上)
4．(2023·江苏扬州高三模拟)某科研人员从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，并将其导入大豆叶肉细胞，培育出抗虫的转基因大豆，主要过程如图。请回答下列问题：
(1)为了正确扩增Bt毒蛋白基因，并能与图中质粒正确连接，需要根据____________________
________、_______________设计两种引物。PCR时引物的作用是_______________________
_______________________________________________________________________________。
(2)PCR扩增产物根据________________________________________________________不同，
可以用____________________技术鉴定。结果发现有目的基因以外的杂带存在，分析可能的原因有____________________________________。解决方案一般是在目的基因的________(填“内部”或“上、下游”)重新设计引物进行PCR。
(3)图中①为请写出HindⅢ和BamHⅠ的识别序列分别是________________、________________。
(4)过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从__________水平上检测。
(五)生物技术与工程
1．(1)a.琼脂　b．碳源、氮源、无机盐　(2)8×105　(3)BD
(4)DNA分子具有特异性　(5)a.(稀释的)金黄色葡萄球菌菌液　b．丙酮　c．庆大霉素液　d．37　e．圆纸片周围无菌落生长区域(透明圈、清晰区)的大小(直径)
解析　(1)a.步骤⑤中的培养基为固体培养基，因此表格中的物质X应该为琼脂。b.表格中的马铃薯含有丰富的有机物，因而可以提供碳源、氮源、无机盐等成分。(2)步骤⑤中，稀释涂布了5个培养基，每个培养基上涂布0.1 mL稀释液，5个培养基上生长的菌落数分别为80、62、75、88、95，图中共稀释了3次，因此最后的稀释倍数为103，在计数时通常计数菌落数在30～300之间的平板，因此，步骤③的蜻蜓肠道提取液中，肠道共生菌的密度为(80＋62＋75＋88＋95)÷5÷0.1×103＝8×105(个/mL)。(3)为避免杂菌污染，研磨蜻蜓肠道时加入无菌水，且在无菌操作台进行，A错误；解剖蜻蜓用的镊子等工具需要灭菌处理，通常用干热灭菌法进行灭菌，B正确；进行稀释涂布操作时，将需要用到的涂布器进行灼烧灭菌，C错误；实验结束后，将实验产生的废弃物进行集中灭菌处理，避免污染环境和操作者，D正确。(4)接种培养一段时间，培养基上共出现42种蜻蜓肠道共生菌，通过提取其DNA并测序可从分子水平上将其进行区分，这是根据DNA分子的特异性来鉴别的，即每种生物的DNA分子具有其特定的碱基序列。(5)本实验的目的是比较“药液A”与庆大霉素液(用无菌水配制的抗生素溶液)对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，因而本实验的自变量是培养基中加入的药物种类，因变量是抑菌圈的大小。因此实验步骤为：首先培养出金黄色葡萄球菌的菌落，因此接种操作为在培养基上均匀涂布(稀释的)金黄色葡萄球菌菌液，以便获得均匀生长的金黄色葡萄球菌的菌落。然后用无菌镊子将分别浸过A、B、C液和无菌水的圆纸片沥干后均匀置于上述培养基表面。A、B、C液分别为“药液A”、丙酮、庆大霉素液。将培养基在37 ℃下培养24小时，该温度是细菌生长的适宜温度，最后测量圆纸片周围无菌落生长区域的大小，记录、比较、得出结论，该区域越大说明抑菌效果越好。
2．(1)灭活的病毒诱导　(2)无菌、无毒的环境，营养物质，适宜的温度和pH　防止杂菌污染　(3)动物细胞核的全能性　精子获能和卵子的准备　同期发情　有性　(4)显微注射　受精卵　膀胱壁蛋白基因的启动子
解析　(1)诱导动物细胞融合的方法有PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法等，其中与诱导植物细胞融合相比，诱导动物细胞融合特有的方法是灭活的病毒诱导。(2)体外培养成纤维细胞时需要提供无菌、无毒的环境，营养物质，适宜的温度和pH以及适宜的气体环境；在动物细胞培养过程中，为防止杂菌污染，可在培养液中添加抗生素。(3)克隆猕猴的培育遵循的生物学原理是动物细胞核的全能性；与克隆(核移植)相比，试管动物技术在细胞融合(受精)前要进行精子获能和卵子的准备，要将卵子培养到MⅡ期；③是胚胎移植，在胚胎移植之前，为使供体和受体处于相同的生理状态，需要对受体母猴进行同期发情处理；试管动物的培育涉及精子和卵子的结合过程，属于有性生殖。(4)基因工程中，将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射技术；由于受精卵的全能性最高，故通常选择的受体细胞是受精卵；若要从克隆猕猴的尿液中分离得到干扰素，则应在基因表达载体中添加膀胱壁蛋白基因的启动子构建成基因表达载体，使干扰素基因在膀胱壁中表达，通过回收尿液获得干扰素。
3．(1)TaqDNA聚合酶(耐高温的DNA聚合酶)　4种脱氧核苷酸　(2)复性　内引物　(3)上升　高　(4)①滋养层　②采用琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行鉴定，确定胚胎性别　③同期发情处理　(5)1号、2号、4号　①③
解析　(1)PCR反应体系包括5种基本成分，依次为引物、Taq DNA聚合酶、4种脱氧核苷酸(原料)、模板DNA、Mg2＋。(2)PCR过程包括高温变性、低温复性、中温延伸，故巢式PCR过程中反应温度最低的一步是复性。巢式PCR两次扩增所用的引物是不同的，因此两个阶段反应不在同一试管完成的主要原因是防止内引物在第一阶段PCR中与模板结合。(3)巢式PCR通过两轮PCR反应，使用两套引物扩增特异性的DNA片段，第二对引物的功能是特异性的扩增位于首轮PCR产物内的一段DNA片段。第一轮扩增中，外引物用以产生扩增产物，此产物在内引物的存在下进行第二轮扩增，从而提高反应的特异性，获得的产物特异性更高。若直接用图1中的内引物对模板DNA扩增，则内引物与模板的非目标区域进行碱基互补配对的概率会上升，不易得到目标产物。(4)对胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定。采用琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行鉴定，确定胚胎性别。在胚胎移植前需要对受体母牛进行同期发情处理，便于移植。(5)题中利用多重巢式PCR技术同时扩增Y染色体上雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因(CSN1S1)进行电泳，雌性个体没有SRY，只有一条条带，雄性有两条条带，因此1号、2号、4号是雌性，3号、5号是雄性，其中符合要求的胚胎是1号、2号、4号。核酸探针杂交法，Y染色体上雄性决定基因(SRY)制成探针可以鉴定性别，①符合题意；差速离心法是分离各种细胞器的方法，不能进行性别鉴定，②不符合题意；HY抗血清免疫学法(HY抗原编码基因位于Y染色体上)，也可以进行性别鉴定，③符合题意。
4．(1)Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列　Hind Ⅲ和BamHⅠ识别的核苷酸序列　使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸　(2)DNA分子的大小和构象(电荷)　琼脂糖凝胶电泳　引物特异性不强、退火温度过低、模板DNA污染　上、下游　(3)5′AAGCTT3′　5′GGATCC3′　(4)个体
解析　(1)由题图可知，质粒上有限制酶Hind Ⅲ和BamHⅠ的切割位点，因此为了正确扩增Bt毒蛋白基因并能与图中质粒正确连接(为保证正确连接，需要用两种不同的限制酶切割)，需根据Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列、Hind Ⅲ和BamHⅠ识别的核苷酸序列设计两种引物。PCR时，需要一对引物，其作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)PCR扩增产物为DNA，可用琼脂糖凝胶电泳技术鉴定，其原理是不同DNA分子由于大小和构象(电荷)不同，在凝胶中的迁移速率不同。引物特异性不强、退火温度过低(引物无法结合到模板链上)、模板DNA污染等都有可能导致目的基因以外的杂带存在。引物一般设计在目的基因上、下游，以便表达一段完整的基因。(3)图中①为限制酶切割目的基因(Bt毒蛋白基因)产生的黏性末端，结合图可知Bt毒蛋白基因的左边为Hind Ⅲ的识别序列，右边为BamH Ⅰ的识别序列，因此Hind Ⅲ和BamHⅠ的识别序列分别是5′AAGCTT3′、5′GGATCC3′。(4)个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等，因此过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从个体水平上检测。