2024年北京市中国人民大学附属中学高二下学期期中考试
生物
本练习共12页，100分。练习时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。练习结束后，将答题卡交回。
第一部分
本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列关于果酒、果醋和泡菜制作的说法，正确的是（ ）
A. 葡萄冲洗干净后再除去枝梗榨汁以防止杂菌污染
B. 酒精消毒后的玻璃瓶装满葡萄汁以保证无氧环境
C. 果酒发酵后放入冰箱以提供果醋发酵的适宜温度
D. 将沸盐水倒入泡菜坛并水封坛口以防止杂菌污染
【答案】A
【解析】
【分析】1、果酒和果醋制作步骤：器具消毒→冲洗葡萄→榨汁→酒精发酵→醋酸发酵。
2、泡菜的制作步骤：配制盐水→原料处理→装坛→封坛发酵。
【详解】A、若先去枝梗，则可能引起葡萄破损，增加被杂菌污染机会，所以应冲洗干净后再除去枝梗榨汁，A正确；
B、葡萄汁装入发酵瓶中，要留有大约1/3的空间，这样做为了防止发酵液溢出，并且能保证酵母菌有足够的氧气进行一段时间的有氧呼吸，达到大量增殖的目的，所以不应装满，B错误；
C、果酒发酵后，应打开瓶盖，盖上一层纱布，为了醋酸发酵提供充足的氧气，其发酵温度为30~35℃，时间为7~8d，所以果酒发酵后，不应放在冰箱里，C错误；
D、制作泡菜时，盐水入坛前要煮沸，是为了排除溶解氧的同时，还可以防止微生物污染，冷却后使用，是为了避免高温杀死乳酸菌，所以沸盐水应在冷却后待用，D错误。
故选A。
2. 嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯（PHA，一种新型生物塑料），在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B. 高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C. 培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量
D. 发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
【答案】A
【解析】
【分析】发酵工程是指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种技术。发酵工程的内容包括菌种选育、培养基的配制、灭菌、种子扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯（生物分离工程）等方面。
【详解】A、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，不能用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌，A错误；
B、高盐、高pH的发酵液使杂菌因失水过多或蛋白质变性而死亡，故可抑制杂菌生长，B正确；
C、培养液上清可以循环利用，可避免物质和能量的浪费，有利于节约物质和能量，C正确；
D、嗜盐单胞菌可利用海水合成PHA，在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒，因此发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA，D正确。
故选A。
3. 为解决中药藿香种质退化、易感染病虫害等问题，研究者对组织培养不同阶段的藿香进行辐射处理，以期获得性状优良的突变株。
据图分析，相关叙述正确的是（ ）
A. ①②应持续照光以诱导外植体的再分化 B. ③④过程细胞表达基因种类和水平相同
C. 培养材料在射线的作用下发生定向突变 D. 筛选出的优良突变株可再进行快速繁殖
【答案】D
【解析】
【分析】植物组织培养的流程是：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，经再分化形成芽、根或胚状体，进而形成完整植株。
【详解】A、①和②脱分化，不需要持续光照，A错误；
B、③诱导生芽，④过程诱导生根，二者基因表达种类不同，水平不同，B错误；
C、射线为物理诱变因素，导致基因不定向突变，C错误；
D、筛选出的优良突变株可以再进行快速繁殖，进而能保持亲本的优良遗传特性、繁殖种苗的速度快，D正确。
故选D。
4. 草木樨状黄芪（2n=32）是一种优良牧草，木本霸王（2n=22）是一种沙漠植物。研究者用UV 照射木本霸王的原生质体，使其染色体片段化，并将处理后的木本霸王原生质体与草木樨状黄芪原生质体进行融合，获得染色体数为48 条的杂种植株。下列说法错误的是（ ）
A. 需要用灭活病毒处理原生质体以获得杂种细胞
B. 杂种植株的获得需经历脱分化和再分化的过程
C. 杂种植株减数分裂时部分染色体可能无法联会
D. 本研究可用于培育抗旱能力强的草木樨状黄芪
【答案】A
【解析】
【分析】人工诱导原生质体融合的方法基本可以分为两大类—物理法和化学法。物理法包括电融合法、离心法等；化学法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等，不能用灭活的病毒诱导植物原生质体融合。
【详解】A、灭活的病毒不能促进植物细胞的融合，A错误；
B、杂种植株的获得需经历脱分化和再分化的过程，即植物的组织培养过程，使杂种细胞表达出全能性，B正确；
C、UV 照射木本霸王的原生质体，使其染色体片段化，并将处理后的木本霸王原生质体与草木樨状黄芪原生质体进行融合，说明杂种植株中来自木本霸王的染色体可能无法联会，C正确；
D、木本霸王使沙漠植物，含有抗旱基因，故本研究可用于培育抗旱能力强的草木樨状黄芪，D正确。
故选A。
5. 下图为幼鼠肾脏上皮细胞培养过程示意图，已知肾脏上皮细胞属于需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 甲→乙过程需要用机械的方法和特定的酶处理
B. 丙过程会出现细胞贴壁生长和接触抑制的现象
C. 丙在CO2培养箱中培养以维持培养液pH相对稳定
D. 丁过程为传代培养，利用了动物细胞全能性原理
【答案】D
【解析】
【分析】原代培养 ：将动物机体的各种组织从机体中取出，经各种酶（常用胰蛋白酶）或机械方法处理，分散成单细胞，置于合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖，这一过程称原代培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养；
传代培养：细胞在培养瓶长成致密单层后，已基本上饱和，为使细胞能继续生长，同时也将细胞数量扩大，就必须进行传代，即将分瓶之后的培养称为传代培养。
【详解】A、甲→乙过程表示将组织块分散成单个细胞，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，A正确；
B、丙过程表示原代培养，对于需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞而言，在培养过程中会出现细胞贴壁和接触抑制现象，B正确；
C、丙过程表示原代培养，在CO2培养箱中培养，CO2可以维持培养液pH相对稳定，D正确；
D、丁过程是传代培养过程，利用细胞增殖的原理，D错误。
故选D。
6. 科学家将某些诱导基因转入小鼠成纤维细胞中成功获取诱导多能干细胞，这类细胞可用于一系列的研究，具体过程如下图所示。
以下说法错误的是（ ）
A. 干细胞具有自我更新能力和分化潜能
B. 过程③可用物理、化学等方法诱导
C. 还可通过导入特定蛋白来实现过程①
D. 过程④裂解丁细胞后获得单克隆抗体
【答案】D
【解析】
【分析】单克隆抗体制备流程：先给小鼠洋注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获得已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨骼瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养；最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】A、干细胞是具有分裂分化能力的细胞，具有自我更新能力和分化潜能，A正确；
B、过程③为细胞融合成杂交细胞的过程，可用物理、化学等方法诱导，B正确；
C、科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞（诱导多能干细胞），包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞，C正确；
D、杂交瘤细胞可分泌抗体，不需要裂解细胞，D错误。
故选D。
7. 2017年，我国科学家培育出轰动世界的体细胞克隆猴“中中”和“华华”，下图为其培育流程。
下列相关叙述错误的是（ ）
A. 过程①可将成纤维细胞显微注射到去核卵母细胞中
B. 过程②通常需在液体培养基中加入血清等天然成分
C. 该过程需用到体外受精、细胞培养和胚胎移植技术
D. 体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
【答案】C
【解析】
【分析】图示的是动物细胞核移植技术，①代表利用显微注射将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，②代表体外早期胚胎培养，③代表胚胎移植。
【详解】A、图示的是动物细胞核移植技术，①代表利用显微注射将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，A正确；
B、进行体外动物细胞培养需要在培养基中添加血清等天然成分，培养基物理状态为液体培养基，B正确
C、图中过程需用到细胞培养、胚胎移植等技术，没用到体外受精技术，C错误；
D、体细胞分化程度高全能性低，胚胎细胞分化程度低全能性高，因此体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植，D正确。
故选C。
8. 研究者通过下图所示的操作过程，获得导入S基因的基因编辑小鼠。
下列相关叙述正确的是（ ）
A. 过程①获得的卵母细胞需培养至MⅡ期
B. 过程②在雌鼠a的输卵管内完成受精
C. 过程③需将表达载体注射到子宫中
D. 过程④需抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥
【答案】A
【解析】
【分析】胚胎移植的生理学基础：
①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
【详解】A、卵母细胞需要培养到MⅡ期才具备与精子受精的能力，因此过程①获得的卵母细胞需培养至MⅡ期，A正确；
B、过程②是体外受精，体外受精是将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间，来促使它们完成受精，B错误；
C、③是导入含S基因的表达载体，应该将含S基因的表达载体通过显微注射法注射至小鼠的受精卵中，C错误；
D、受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，故过程④不需要抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥，D错误。
故选A。
9. 试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（ ）
A. 需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵
B. 试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植
C. 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
D. 试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆
【答案】D
【解析】
【分析】试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是：将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。
【详解】A、注射促性腺激素后，促性腺激素能促进卵巢产生更多卵细胞，A正确；
B、试管牛技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。核移植技术是将供体体细胞核导入受体去核卵母细胞，形成重组细胞，用电脉冲刺激形成早期胚胎，导入代孕母羊的子宫，妊娠、出生后即克隆动物。两种技术均需进行胚胎移植，B正确；
C、胚胎移植时，供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期，进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，C正确；
D、试管牛技术是有性生殖，不可实现良种牛的大量克隆，D错误。
故选D。
10. 反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列（图中L、R）进行扩增的技术，其过程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割
B. 过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键
C. 过程③PCR体系需要添加DNA聚合酶和解旋酶
D. 该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置
【答案】C
【解析】
【分析】1、PCR只能扩增两端序列已知的基因片段，反向PCR可扩增一段已知序列的两端未知序列。反向PCR的目的在于扩增一段已知序列旁侧的DNA，也就是说这一反应体系不是在一对引物之间而是在引物外侧合成DNA。
2、如图所示，DNA分子被限制酶切割，然后环化并加入已知序列合成的引物，再通过PCR扩增得到中间是未知序列两侧是已知序列的DNA分子。
【详解】A、由图可知，过程①即酶切后，已知序列能环化，说明两端的黏性末端相同，故过程①是用同一种限制酶对未知序列两端进行切割，A正确；
B、过程②即环化，将DNA片段连接起来，该过程中使用DNA连接酶催化相邻核苷酸之间形成磷酸二酯键，B正确；
C、过程③即PCR扩增，PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶，不需要解旋酶解旋断氢键，高温变性即可断开DNA分子的氢键，C错误；
D、PCR分析可以使用一种叫做引物的专用分子，它能够识别被复制的DNA并且在指定的区域进行复制。引物的位置很重要，因为以给定的位置与目的基因互补。如果目的基因已经整合到染色体DNA上，那么PCR产物（也就是复制得到的DNA）就会在对应的位置出现。可以快速确认目的基因是否整合到染色体DNA上，因此该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置，D正确；
故选C。
11. 研究人员将PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S（箭头表示转录方向）插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 引物I、Ⅱ中应分别含有BamHI、XhoI的识别序列
B. 质粒载体上除具有图中所示的元件外还应有复制原点
C. 用含氨苄青霉素的培养基对转入操作后的菌株进行筛选
D. 可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中毒物情况
【答案】A
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：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。
【详解】A、根据启动子的方向，以及终止子的位置，图中引物I、Ⅱ分别加入XhoI、BamHI识别序列，A错误；
B、基因表达载体上应具有启动子、终止子、目的基因、标记基因和复制原点等元件，因此质粒载体上除具有图中所示的元件外还应有复制原点，B正确；
C、氨苄青霉素抗性基因为标记基因，可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入载体的菌株，C正确；
D、PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S（箭头表示转录方向）插入图中载体P区，若水中有毒物，绿色荧光蛋白能表达，可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中是否含毒物，D正确。
故选A。
12. C基因编码具有高度特异性杀虫活性的C蛋白，V基因编码的V蛋白是结构和作用机理不同于C蛋白的杀虫蛋白。利用C-V融合基因和下图中的载体，获得具有高抗虫性的转基因玉米。
下列叙述错误的是（ ）
A. 农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞过程中用到了该载体
B. 可采用含卡那霉素的培养基筛选成功转化的植物细胞
C. 可从分子水平、个体水平对转基因玉米进行检测与鉴定
D. 与转一种抗虫基因相比，此玉米可减缓害虫抗性基因频率增加
【答案】B
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：
(1) 目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
(2)基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
(3)将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
(4)目的基因的检测与鉴定:分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、农杆菌转化法的原理：农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，因此农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞过程中用到了该载体，A正确；
B、T-DNA上含有潮霉素抗性基因，T-DNA会整合到植物细胞中染色体的DNA上，因此培养基中应加入潮霉素以检测玉米细胞中是否含有目的基因，B错误；
C、转基因玉米的检测与鉴定可以从分子水平，如通过PCR等技术检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；个体水平上，如是否出现目的基因对应的性状，C正确；
D、该玉米具有C-V融合基因具有高抗虫性，与转一种抗虫基因相比，此玉米可延缓害虫抗性基因频率增加，D正确
故选B
13. 为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因（卡那霉素抗性基因）。培养和筛选过程如下图所示。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组
B. 诱变处理可能获得产药物A能力更强的菌株
C. 卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达强度
D. 应选用b培养基上菌株作为工程菌生产药物A
【答案】D
【解析】
【分析】基因工程的原理是基因重组，基因工程的基本操作程序为：目的基因的筛选与获取、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。
【详解】A、导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组，目的基因会插入到受体细胞的基因组中，发生的可遗传变异类型为基因重组，A正确；
B、基因突变可能大幅度提升生物的优良性状，因此诱变处理可能获得产药物A能力更强的菌株，B正确；
C、药物A基因和Neo基因（卡那霉素抗性基因）共用一个启动子，二者共同表达，所以卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量，C正确；
D、诱变处理后将菌液稀释后涂布，在含不同浓度卡那霉素的培养基上各接种等量同一稀释度的培养液，应该选择含卡那霉素浓度最高的培养基（即d）上所长出的菌落，其生产药物A的能力也较强，D错误。
故选D。
14. 快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold 2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础
B. 预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程
C. 结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制
D. 依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列
【答案】D
【解析】
【分析】蛋白质工程的基本流程：根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列（基因）→DNA合成，最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。
【详解】A、蛋白质多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序及肽链盘曲折叠形成的蛋白质的空间结构不同有关，因此蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础，A正确；
B、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过化学、物理和分子生物学的手段进行基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求，因此预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程，B正确；
C、结构决定功能，结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制，C正确；
D、一个氨基酸的密码子可能有多个，因此依据新蛋白质的氨基酸序列能推出多个基因序列，D错误。
故选D。
15. 下列与高中生物学实验相关的叙述中，不合理的是（ ）
A. 接种环和涂布器在使用前后均需要进行灼烧灭菌
B. DNA粗提取时使用酒精溶解DNA使之与蛋白质分离
C. 通过调整培养基中植物激素的比例诱导愈伤组织分化
D. 通过改变反应体系的温度来控制PCR反应的进程
【答案】B
【解析】
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：
（1）DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精；DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。
（2）DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、为了防止杂菌污染和感染操作者，每次接种前后，接种环和涂布器在使用前后均需要进行灼烧灭菌，A正确；
B、DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用这个特性将DNA与蛋白质分离，B错误；
C、细胞分裂素与生长素的比例可以影响细胞分化的方向，因此通过调整细胞分裂素与生长素的比例可诱导愈伤组织形成完整的植株，C正确；
D、PCR反应中，每次循环一般分为变性（超过90°C）、复性（50°C左右）和延伸（72°C左右），所以通过改变体系中的温度，控制PCR的反应进程，D正确。
故选B。
第二部分
本部分共6题，共70分。
16. 豆汁是北京独有的、久负盛名的传统风味名吃，以其独特的风味及丰富的营养深受当地居民的喜爱。下图是以绿豆为原料制备豆汁的传统工艺流程。在此过程中，淀粉分离和发酵产酸是豆汁加工的关键工序。
（1）豆汁中的酸味主要来自乳酸菌在______，条件下所产生的乳酸，绿豆液中的糖类为乳酸菌的生命活动提供了______，乳酸发酵的反应简式是______。
（2）研究人员通过筛选豆汁中的关键发酵菌株，优化发酵工艺。将额外添加了碳酸钙的培养基经______法灭菌后倒平板，将经自然发酵得到的生豆汁采用______法接种于平板上，进行分离和计数。在适宜条件下培养一段时间后，选取培养基上______（选填“有”或“没有”）碳酸钙溶解圈的菌落，进一步纯化和培养。
（3）将得到的乳酸菌分别接种到绿豆液后，在相同条件下，检测相关指标，结果见下表。应优先选取菌株______作为优化发酵工艺的菌种，理由是______。
菌株类型 检测指标 菌株A 菌株B 菌株C 菌株D
絮凝率（%） 51.61 65.42 53.87 61.37
发酵液pH 3.59 4.09 4.15 3.78
豆汁风味 腐味 清香味 清香味 弱清香味
注：絮凝率与淀粉沉降分离速度正相关，淀粉沉降分离速度越快，豆汁品质越佳。
（4）若要对筛选出的菌株进行工业化生产，还需研究其进行发酵的最佳条件，为此请提出一个可以进一步研究的问题______。
【答案】（1） ①. 无氧 ②. 碳源（和能源） ③. C6H12O62C3H6O3+少量能量
（2） ①. 高压蒸汽灭菌 ②. 稀释涂布平板法 ③. 有
（3） ①. B ②. 菌株B的发酵液酸味柔和有清香味，且絮凝率高
（4）单位时间、单位体积的最适接种量
【解析】
【分析】乳酸菌是厌氧型细菌，其参加的发酵过程需在无氧条件下进行。
【小问1详解】
乳酸菌是厌氧型细菌，需在无氧条件下进行发酵。绿豆液中的糖类为乳酸菌的生命活动提供了碳源，乳酸发酵的反应简式是C6H12O62C3H6O3+少量能量。
【小问2详解】
对培养基常用高压蒸汽灭菌法灭菌。灭菌后倒平板，将经自然发酵得到的生豆汁采用稀释涂布平板法接种于平板上，进行分离和计数。产酸菌能在含CaCO3的培养基上产生溶解圈，故需选取由碳酸钙溶解圈的单菌落作为目的菌种，采用稀释涂布平板法进一步纯化，挑选出碳酸钙溶解圈大的菌落作为目标菌株扩大培养。
【小问3详解】
对比表中A、B、C、D四种菌株，菌株B发酵液中酸味柔和、有清香味，絮凝率最高，可作为优化发酵工艺的菌种。
【小问4详解】
菌株发酵需要在特定条件下进行，若要对筛选出的菌株进行工业化生产，还需研究其进行发酵的最佳条件，可从单位时间、单位体积的最适接种量；最适温度；最佳的发酵时长等方面进行研究。
17. 我国科研人员对秸秆资源的合理利用进行了研究。
（1）秸秆的主要成分包括植物细胞壁中的纤维素和半纤维素等多种物质，纤维素彻底水解后得到______，半纤维素水解后可得到木糖及醋酸盐等。
（2）科研人员首先从土壤中分离纤维素分解菌和半纤维素分解菌。其中，分离纤维素分解菌的大致流程如下。
①制备培养基：制备以______的选择培养基，并加入刚果红。
②取样：从秸秆还田的农田或覆盖枯枝败叶的林下收集土壤样品，原因是这些地方______。
③接种：将收集的土壤加入到一定量的______中后摇匀，然后，进行梯度稀释并接种在过程①制备的平板上。
④纤维素分解菌的分离：纤维素分解菌能够分泌纤维素酶，依据______的比值，筛选得到能高效分解纤维素的菌种。
（3）用所得菌种进行发酵，分解秸秆中的纤维素和半纤维素，其中，半纤维素水解产物中的醋酸盐是进一步发酵的抑制剂。科研人员尝试利用代谢途径较多的酵母菌株S将醋酸盐消耗掉，并在此基础上改造菌种，发酵产生维生素A等更多有价值的产物。①科研人员进行图1所示实验，探究不同底物条件下醋酸盐对菌株S的影响。该实验结果表明______。
②研究发现，菌株S能吸收木糖和醋酸盐等物质进行发酵，代谢途径如图2。由图2可知，葡萄糖和木糖进入酵母细胞后，通过______过程为酵母菌的生长和分裂提供大量能量。据图2分析，图1中3组酵母细胞干重小于6组的原因是：葡萄糖可以通过______两个方面，减少维生素A等脂类物质的合成。
（4）将工程菌加入到含有秸秆水解产物的发酵罐中，严格控制发酵条件，随时检测培养液中微生物数量和______等，以便及时补充发酵原料，实现秸秆资源的充分利用。
【答案】（1）葡萄糖 （2） ①. 纤维素为唯一碳源 ②. 纤维素分解菌较多 ③. 无菌水 ④. 菌落直径与透明圈直径
（3） ①. 葡萄糖为底物的条件下，不同浓度醋酸盐均抑制菌株S生长，浓度越高抑制作用越强；木糖为底物的条件下则相反 ②. 有氧呼吸 ③. 抑制醋酸盐转运进入酵母细胞、抑制醋酸盐转化为乙酰辅酶A （4）产物浓度
【解析】
【分析】1、分解纤维素的微生物的分离实验的原理：
①土壤中存在着大量纤维素分解酶，包括真菌、细菊和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作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。
②在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。
2、有氧呼吸的全过程，可以分为三个阶段：第一个阶段，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，在分解的过程中产生少量的[H]，同时释放出少量的能量，这个阶段是在细胞质基质中进行的；第二个阶段，丙酮酸和水经过一系列的反应，分解成二氧化碳和[H]，同时释放出少量的能量。这个阶段是在线粒体基质中进行的；第三个阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的反应，与氧结合而形成水，同时释放出大量的能量。
【小问1详解】
纤维素属于多糖，是葡萄糖脱水缩合形成的多聚物，其彻底水解产物是葡萄糖。
【小问2详解】
①分离纤维素分解菌，首先制备以纤维素为唯一碳源的选择培养基，在其上能生长的即为能利用纤维素的微生物。
②秸秆还田的农田或覆盖枯枝败叶的林下中纤维素分解菌含量丰富，因此从秸秆还田的农田或覆盖枯枝败叶的林下收集土壤样品。
③将收集的土壤加入无菌水后摇匀，进行梯度稀释。
④纤维素被分解，会使菌落周围出现透明圈，因此透明圈直径与菌落直径比值大的，即为降解纤维素能力强的菌种。
【小问3详解】
①根据图1所示结果，自变量为不同底物（葡萄糖或者木糖）、醋酸盐浓度，因变量为细胞干重。组别1、2、3为葡萄糖为底物醋酸盐的作用，1为对照组，可知，葡萄糖为底物的条件下，不同浓度醋酸盐均抑制菌株S生长，浓度越高抑制作用越强；4、5、6为木糖为底物，4为对照组，可知木糖为底物的条件下，不同浓度醋酸盐均促进菌株S生长，浓度越高促进作用越强。
②由图2可知，葡萄糖和木糖进入酵母细胞后，首先转化为丙酮酸，再进入线粒体中氧化分解释放能量，合成ATP，即通过有氧呼吸（氧化分解）过程为酵母菌的生长和分裂提供大量能量。据图2分析，葡萄糖可以通过作用于两个过程来抑制脂类物质的合成，一方面可以抑制醋酸盐进入酵母菌细胞，另一方面可以抑制醋酸盐与ATP反应生成乙酰辅酶A。
【小问4详解】
发酵过程是发酵工程的中心环节，在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，以便及时补充发酵原料，实现秸秆资源的充分利用。
18. 常规种植的棉花（陆地棉）含有棉酚，棉酚具有一定毒性，主要分布在茎、叶、苞片、铃壳及种子里的许多黑色细小的腺体中，高棉酚植株的这些腺体也比较丰富。科研人员选取低棉酚的野生棉（2n=26）和品质好的陆地棉（4n=52）来培育棉酚含量低且品质好的棉花新品种。
（1）科研人员用______酶处理野生棉和陆地棉的悬浮细胞，分别获得两种棉的原生质体，
（2）用一定剂量的紫外线处理野生棉原生质体，破坏部分染色体。用流式细胞仪测定上述各种原生质体中DNA的相对含量，结果如图1所示。未经处理的野生棉、紫外线处理后的野生棉、陆地棉原生质体的检测结果依次对应图中______（请选填图）中的字母）。
（3）将紫外线处理后的野生棉原生质体与陆地棉原生质体用化学诱导剂______诱导融合，获得的原生质体经过______过程，成为完整植物细胞，进而分裂和脱分化形成______，最终经过______过程形成完整的再生植株。
（4）①用特异性引物对陆地棉和野生棉基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图2是用该引物对双亲及再生植株1~6进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1~6中属于杂种植株的有______。
②在个体水平上，可通过观察杂种植株______，筛选出低棉酚的杂种植物，并对其产棉品质进行鉴定，以获得所需棉花新品种。
（5）上述培育棉花新品种所用到的生物技术称为______，该技术的原理是______。
【答案】（1）纤维素酶、果胶酶
（2）B、C、A （3） ①. 聚乙二醇 ②. 再生细胞壁 ③. 愈伤组织 ④. 再分化
（4） ①. 1、3、5、6 ②. 茎、叶等结构中黑色细小腺体的数量
（5） ①. 植物体细胞杂交技术 ②. 细胞膜的流动性、细胞全能性
【解析】
【分析】植物体细胞杂交技术的原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性。意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍，使后代具备两个亲本的遗传物质
【小问1详解】
进行植物体细胞杂交，首先需用纤维素酶和果胶酶处理野生棉和陆地棉的悬浮细胞，去除细胞壁，获得各自获得有活力的原生质体。
【小问2详解】
一定剂量的紫外线处理野生棉原生质体，可破坏部分染色体。用流式细胞仪测定上述各种原生质体细胞的DNA含量，据图1可知，图A中大多数细胞的DNA含量约为100，图B中大多数细胞的DNA约等于50，图C细胞中DNA含量差异较大，未经处理的野生棉、紫外线处理后的野生棉、陆地棉细胞的检测结果依次为图中B、C、A。
【小问3详解】
将紫外线处理后的野生棉原生质体与陆地棉原生质体用化学诱导剂聚乙二醇（PEG） 诱导融合，形成的融合细胞经过细胞壁再生，成为完整细胞，进而分裂和脱分化形成愈伤组织，经过再分化形成完整的再生植株。
【小问4详解】
①杂种植株含有两个亲本的遗传物质，据图可知，1、3、5、6含有两个亲本的遗传物质，属于杂种植株。
②棉酚主要分布在茎、叶、苞片、铃壳及种子里的许多黑色细小的腺体中，对杂种植株可通过观察茎、叶黑色细小腺体的多少，筛选出低酚的杂种植物。
【小问5详解】
上述培育棉花新品种所用到的生物技术称为植物体细胞杂交技术，植物体细胞杂交技术的原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性。
19. 乙肝由乙型肝炎病毒（HBV）引起。我国科学家在该病毒的研究领域做出了重要贡献。
（1）HBV由一层包膜和一个内含DNA分子的核衣壳组成，包膜上pre-SI肽段是病毒进入细胞的关键结构。HBV只能侵染人、猩猩和树齣的肝细胞，原因是_______。
（2）将树鼩肝脏细胞剪碎后经______等处理后，进行体外培养，加入pre-SI肽段后经检测确定细胞膜上与该肽段特异性结合的是NTCP蛋白。
（3）人的细胞膜上也存在NTCP。为验证NTCP在肝细胞感染HBV中的作用，设计一种能与NTCP的mRNA互补结合并使其降解的siRNA，加入可被HBV侵染的人HepaRG细胞中，使其进入胞内（如图1），先后检测HBV侵染前细胞中NTCPmRNA量、HBV侵染细胞一段时间后HBV的总RNA量，结果如图2。
①加入siRNA的目的是抑制______。甲组（对照组）细胞中应加入等量______。
②实验结果表明NTCP在HBV感染肝细胞过程中发挥关键作用，请阐述理由______。
（4）为进一步验证上述结论，利用不易被HBV感染的HepG2细胞进行实验（如图3）。
组别 实验材料 实验处理
导入受体细胞的质粒 抑制HBV感染活性的药物
1 HepG2细胞 空质粒 __________
2 __________ 不加入
3 加入
实验处理后分别在第4、10天检测病毒含量的相对值（如图4），结果支持（3）结论。请完善表中的实验方案并补充图4中处理后10天的柱状图结果______。
【答案】（1）人、猩猩和树鼩的肝细胞表面有HBV受体
（2）胰蛋白酶、胶原蛋白酶
（3） ①. 与NTCP mRNA结合后抑制翻译（抑制表达） ②. 不与NTCP mRNA互补结合的RNA ③. 乙组的NTCPmRNA含量和HBV的RNA含量均明显低于甲组，即siRNA抑制NTCP表达时HBV的感染率也降低
（4） ①. 不加入 ②. 含NTCP基因的质粒 ③.
【解析】
【分析】动物细胞培养过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培养箱培养。
【小问1详解】
因为人、猩猩和树鼩的肝细胞表面有HBV受体，故HBV能感染的动物只有人、猩猩和树鼩，且只能侵染肝细胞。
【小问2详解】
取树鼩肝脏细胞剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞后进行体外培养，NTCP蛋白能与pre-S1肽段特异性结合，加入pre-S1肽段后经检测确定细胞膜上与该肽段特异性结合的是NTCP蛋白。
【小问3详解】
siRNA能与NTCP的mRNA互补结合并使其降解，故 siRNA阻碍了NTCP基因的翻译过程，即siRNA与NTCP mRNA结合后抑制翻译（抑制表达）。分析题意可知，自变量是是否加入与NTCP mRNA互补结合的RNA，故甲组（对照组）细胞中加入的是等量不与NTCP mRNA互补结合的RNA。因为乙组的NTCP mRNA含量和HBV的RNA含量均明显低于甲组，即siRNA抑制NTCP表达时HBV的感染率也降低，故NTCP是肝细胞感染HBV的关键受体。
【小问4详解】
为验证NTCP是肝细胞感染HBV的关键受体，利用不易被HBV感染的HepG2细胞进行实验，则组别1是空白对照，导入的是空质粒，不加入抑制HBV感染的药物，组别2、3是实验组，导入含NTCP基因的质粒。若结果支持（3）结论，实验处理后组别1、2第4、10天病毒很低且没有变化，而组别2的病毒逐渐升高，如图所示： 。
20. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。
抗体—药物偶联物（ADC）——瞄准肿瘤的生物导弹
抗体—药物偶联物（ADC）通过化学键将药物连接到能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体上，ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。单克隆抗体作为载体将细胞毒素靶向运输到肿瘤细胞，对肿瘤细胞起选择性杀伤作用。
在设计一款ADC药物之前，得先确定靶点。靶点必须是肿瘤特异性的，或者在肿瘤中高表达的。HER2蛋白是人类表皮生长因子受体，在细胞生长发育及分化过程中起重要作用，HER2蛋白过量表达会导致细胞功能紊乱。常与肿瘤的发生发展密切相关。乳腺癌细胞上的HER2蛋白是正常组织中的100倍以上，在单位细胞中的拷贝数接近200万，使其成为理想的肿瘤治疗靶标。
用纯化的人HER2蛋白多次免疫小鼠，取免疫小鼠的脾脏细胞与骨髓瘤细胞融合，用特定的①______筛选获得杂交瘤细胞。对杂交瘤细胞进行多次克隆化培养和抗体检测，获得②______的细胞株。提取该细胞株的总RNA，用逆转录试剂盒将mRNA逆转录成cDNA，以cDNA为模板进行PCR获得抗体可变区（结合抗原区）基因序列，将人抗体基因的恒定区基因序列与其相连，构建人源化抗体表达载体，导入人细胞株293F，实现人源化抗HER2抗．体的体外生产。
通过接头将人源化抗HER2抗体与细胞毒素结合，制备出ADC。ADC进入血液循环后随血液到达全身，当它与肿瘤细胞结合后，就会发生内化作用，即细胞膜产生凹陷，最终向内生成一个小球，称为内吞体，ADC保留在内吞体中，随着内吞体与溶酶体的融合，这些ADC被溶酶体中的各种酶降解，释放出细胞毒素分子。这些细胞毒素分子有的直接杀死肿瘤细胞，有的则通过诱导其凋亡将其消灭。
（1）请为文中①、②两处填入恰当的内容。
（2）文中制备的ADC与乳腺癌细胞特异性结合的分子机制是______。
（3）与直接注射细胞毒素相比，ADC在临床应用上的主要优势是______。
（4）从文中有关的信息分析，下列叙述合理的有______（请选填下列字母）。
a．HER2蛋白是乳腺癌细胞所特有的蛋白
b．ADC的细胞毒素可以通过诱导细胞凋亡来消灭癌细胞
c．人源化抗体的制备属于蛋白质工程，不涉及基因工程
d．人源化处理可减轻人体免疫系统对ADC的免疫反应
【答案】（1） ①. 选择培养基 ②. 既产生特异性抗体又能大量增殖
（2）抗体—药物偶联物（ADC）通过细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤
（3）ADC的细胞毒素仅杀伤肿瘤细胞，对正常细胞影响小（或“毒副作用小”） （4）bd
【解析】
【分析】单克隆抗体的制备过程：首先用特定抗原注射小鼠体内，使其发生免疫，小鼠体内产生具有免疫能力的B淋巴细胞。利用动物细胞融合技术将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，单克隆抗体制备过程中的两次筛选：第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞（A为B淋巴细胞，B为骨髓瘤细胞），不需要A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原-抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。
【小问1详解】
单克隆抗体制备存在于两次筛选，第一次筛选是利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞。对杂交瘤细胞进行多次克隆化培养和抗体检测，可以获得产生特定抗体的杂交瘤细胞，这种细胞既产生特异性抗体又能大量增殖。
【小问2详解】
抗体—药物偶联物（ADC）通过细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现对肿瘤细胞的选择性杀伤，ADC进入肿瘤细胞需依赖抗HER2的抗体，抗HER2抗体特异性结合肿瘤细胞表面抗原，形成ADC-抗原复合物通过内吞作用进入到细胞内。
【小问3详解】
ADC药物是抗体药物偶联物，是将抗HER2抗体通过连接子与小分子细胞毒药物（也称之为载药）偶联形成的复合物，抗HER2抗体将细胞毒素靶向运输到肿瘤细胞，对肿瘤细胞起选择性杀伤作用，细胞毒素仅杀伤肿瘤细胞，对正常细胞影响小（或“毒副作用小”）。
【小问4详解】
a、正常细胞和乳腺癌细胞都能表达出HER2蛋白，因此HER2蛋白不是乳腺癌细胞表面的特异性蛋白，a错误；
b、据题意可知，ADC中的细胞毒素分子有的直接杀死肿瘤细胞，有的则通过诱导其凋亡将其消灭，b正确；
c、据题意可知，人源化抗体的制备需要将人抗体基因的恒定区基因序列与抗体可变区（结合抗原区）基因序列相连，最终获得，属于基因工程，c错误；
d、与鼠源单克隆抗体相比，人源化抗体中的抗体基因恒定区基因序列来自人体，因此可显著减轻人针对ADC的免疫反应，d正确。
故选bd。
21. 炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐，且生成量与疾病严重程度正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。
（1）科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出含图1所示元件的表达载体。先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于______的生理状态，再将表达载体导入其中，筛选得到菌株E。饲喂菌株E的IBD小鼠症状明显缓解。选用启动子P的优点是仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且______，在时机和剂量两方面精准治疗IBD．
（2）科研人员拟向菌株E中导入新元件，得到菌株Ec，以通过观察饲喂菌株Ec的小鼠粪便中的荧光情况来诊断IBD严重程度。制备新元件有图2所示两种方案。
①与方案1相比，方案2的主要优势是通过观察红色荧光情况排除不同的小鼠粪便样品中Ec菌的______差异对诊断结果的影响。
②利用方案2所获得的Ec菌饲喂IBD小鼠后，若粪便样品中同时发红色和绿色荧光的菌为x个，仅发红色荧光的菌为y个，则反映IBD发病程度的数学表达式为______。
（3）硫代硫酸盐易被分解，因此Ec菌荧光情况的观察只能反映观察时刻的情况。为了让曾经患过IBD的情况被记录下来，科研人员继续向菌株Ec中导入含图3所示元件的表达载体，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因编码的蛋白可使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。突变基因A-LacZ无法表达LacZ酶，B-sgRNA能使突变基因A-LacZ恢复正常序列。
给小鼠饲喂智能工程菌R后，收集小鼠粪便中的工程菌R，将工程菌R涂布在含______的平板上，若______，则说明小鼠曾患IBD。
（4）为将工程菌R应用于临床医疗实践，请至少从两个不同角度各提出一个需要进一步研究的问题______。
【答案】（1） ①. 能吸收周围环境中DNA分子 ②. 表达量与IBD程度正相关
（2） ①. 数量和活性 ②. y/（x+y）
（3） ①. X-gal ②. 出现蓝色菌落
（4）研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响、工程菌R的遗传稳定性、R菌是否会对环境产生影响等
【解析】
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【小问1详解】
利用Ca2+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，即感受态，从而将重组的基因表达载体导入其中；由图1可知，启动子P是硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子，因此，只有小鼠患IBD，菌株E中的抗炎蛋白基因才会表达且精准治疗IBD，所以其表达量与IBD程度呈正相关。
【小问2详解】
①由图2可知，方案1中的诱导型启动子只有在IBD发生时才会表达绿色荧光蛋白基因，绿色荧光蛋白的数量受Ec菌株数量和Ec菌活性差异的影响，因此与方案1相比，方案2的主要优势是通过观察红色荧光情况排除不同的小鼠粪便样品中Ec菌的数量和活性差异对诊断结果的影响。
②方案2中，因为有持续表达启动子Pc，在未受到IBD诱导的时候，菌株Ec表达红色荧光蛋白基因，当受到IBD诱导时，Ec既表达红色荧光蛋白基因，也表达绿色荧光蛋白基因，如此，IBD的患病程度就可以利用同时发红色和绿色荧光的工程菌的数量与所有发荧光的工程菌的数量之比表示，即y/(x+y)。
【小问3详解】
由图3可知，当小鼠患IBD时，启动子P会让B-sgRNA基因表达，从而使突变基因A-LacZ恢复正常序列，即LacZ基因会编码蛋白质使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色（出现蓝色菌落），从而记录下曾经患过IBD的情况。
【小问4详解】
工程菌的结构、功能研究清楚后，下一步就是用于人类的疾病治疗，所以需要研究R菌对人类肠道稳态是否有负面影响、工程菌R的遗传稳定性、R菌是否会对环境产生影响等从而进行进一步的研发。2024年北京市中国人民大学附属中学高二下学期期中考试
生物
本练习共12页，100分。练习时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。练习结束后，将答题卡交回。
第一部分
本部分共15题，每题2分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列关于果酒、果醋和泡菜制作的说法，正确的是（ ）
A. 葡萄冲洗干净后再除去枝梗榨汁以防止杂菌污染
B. 酒精消毒后的玻璃瓶装满葡萄汁以保证无氧环境
C. 果酒发酵后放入冰箱以提供果醋发酵的适宜温度
D. 将沸盐水倒入泡菜坛并水封坛口以防止杂菌污染
2. 嗜盐单胞菌可利用海水合成聚羟基脂肪酸酯（PHA，一种新型生物塑料），在细胞内形成由膜包裹的不溶性颗粒。科研人员从海水中分离得到一株嗜盐单胞菌，在非灭菌、高盐、高pH的发酵液中连续发酵生产PHA，其流程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 利用含PHA的选择培养基筛选嗜盐单胞菌
B. 高盐、高pH的发酵液抑制了杂菌生长
C. 培养液上清循环利用，有利于节约物质和能量
D. 发酵完成后收集沉淀的菌体以得到PHA
3. 为解决中药藿香种质退化、易感染病虫害等问题，研究者对组织培养不同阶段的藿香进行辐射处理，以期获得性状优良的突变株。
据图分析，相关叙述正确的是（ ）
A. ①②应持续照光以诱导外植体的再分化 B. ③④过程细胞表达基因种类和水平相同
C. 培养材料在射线的作用下发生定向突变 D. 筛选出的优良突变株可再进行快速繁殖
4. 草木樨状黄芪（2n=32）是一种优良牧草，木本霸王（2n=22）是一种沙漠植物。研究者用UV 照射木本霸王的原生质体，使其染色体片段化，并将处理后的木本霸王原生质体与草木樨状黄芪原生质体进行融合，获得染色体数为48 条的杂种植株。下列说法错误的是（ ）
A. 需要用灭活病毒处理原生质体以获得杂种细胞
B. 杂种植株的获得需经历脱分化和再分化的过程
C. 杂种植株减数分裂时部分染色体可能无法联会
D. 本研究可用于培育抗旱能力强草木樨状黄芪
5. 下图为幼鼠肾脏上皮细胞培养过程示意图，已知肾脏上皮细胞属于需要贴附于某些基质表面才能生长增殖的细胞。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 甲→乙过程需要用机械的方法和特定的酶处理
B. 丙过程会出现细胞贴壁生长和接触抑制现象
C. 丙在CO2培养箱中培养以维持培养液pH相对稳定
D. 丁过程为传代培养，利用了动物细胞全能性的原理
6. 科学家将某些诱导基因转入小鼠成纤维细胞中成功获取诱导多能干细胞，这类细胞可用于一系列的研究，具体过程如下图所示。
以下说法错误的是（ ）
A. 干细胞具有自我更新能力和分化潜能
B 过程③可用物理、化学等方法诱导
C. 还可通过导入特定蛋白来实现过程①
D. 过程④裂解丁细胞后获得单克隆抗体
7. 2017年，我国科学家培育出轰动世界的体细胞克隆猴“中中”和“华华”，下图为其培育流程。
下列相关叙述错误的是（ ）
A. 过程①可将成纤维细胞显微注射到去核卵母细胞中
B. 过程②通常需在液体培养基中加入血清等天然成分
C. 该过程需用到体外受精、细胞培养和胚胎移植技术
D. 体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
8. 研究者通过下图所示操作过程，获得导入S基因的基因编辑小鼠。
下列相关叙述正确的是（ ）
A. 过程①获得的卵母细胞需培养至MⅡ期
B. 过程②在雌鼠a的输卵管内完成受精
C. 过程③需将表达载体注射到子宫中
D. 过程④需抑制雌鼠b对植入胚胎的免疫排斥
9. 试管牛技术和核移植技术已应用于培育良种牛。相关叙述错误的是（ ）
A. 需要注射促性腺激素促进供卵母牛超数排卵
B. 试管牛技术和核移植技术培育良种牛均需进行胚胎移植
C. 进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
D. 试管牛技术和核移植技术均可实现良种牛的大量克隆
10. 反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列（图中L、R）进行扩增的技术，其过程如下图所示。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割
B. 过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键
C. 过程③PCR体系需要添加DNA聚合酶和解旋酶
D. 该技术可检测T-DNA整合到植物染色体DNA的位置
11. 研究人员将PCR扩增得到的毒物诱导型启动子S（箭头表示转录方向）插入图中载体P区，构建表达载体，转入大肠杆菌，获得能够检测水中毒物的大肠杆菌。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 引物I、Ⅱ中应分别含有BamHI、XhoI的识别序列
B. 质粒载体上除具有图中所示的元件外还应有复制原点
C. 用含氨苄青霉素的培养基对转入操作后的菌株进行筛选
D. 可通过转基因大肠杆菌的荧光情况判断水中毒物情况
12. C基因编码具有高度特异性杀虫活性的C蛋白，V基因编码的V蛋白是结构和作用机理不同于C蛋白的杀虫蛋白。利用C-V融合基因和下图中的载体，获得具有高抗虫性的转基因玉米。
下列叙述错误的是（ ）
A. 农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞过程中用到了该载体
B. 可采用含卡那霉素的培养基筛选成功转化的植物细胞
C. 可从分子水平、个体水平对转基因玉米进行检测与鉴定
D. 与转一种抗虫基因相比，此玉米可减缓害虫抗性基因频率增加
13. 为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因（卡那霉素抗性基因）。培养和筛选过程如下图所示。
下列叙述不正确的是（ ）
A. 导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组
B. 诱变处理可能获得产药物A能力更强的菌株
C. 卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达强度
D. 应选用b培养基上的菌株作为工程菌生产药物A
14. 快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold 2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是（ ）
A. 蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础
B. 预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程
C. 结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制
D. 依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列
15. 下列与高中生物学实验相关的叙述中，不合理的是（ ）
A. 接种环和涂布器在使用前后均需要进行灼烧灭菌
B. DNA粗提取时使用酒精溶解DNA使之与蛋白质分离
C. 通过调整培养基中植物激素的比例诱导愈伤组织分化
D. 通过改变反应体系的温度来控制PCR反应的进程
第二部分
本部分共6题，共70分。
16. 豆汁是北京独有的、久负盛名的传统风味名吃，以其独特的风味及丰富的营养深受当地居民的喜爱。下图是以绿豆为原料制备豆汁的传统工艺流程。在此过程中，淀粉分离和发酵产酸是豆汁加工的关键工序。
（1）豆汁中的酸味主要来自乳酸菌在______，条件下所产生的乳酸，绿豆液中的糖类为乳酸菌的生命活动提供了______，乳酸发酵的反应简式是______。
（2）研究人员通过筛选豆汁中的关键发酵菌株，优化发酵工艺。将额外添加了碳酸钙的培养基经______法灭菌后倒平板，将经自然发酵得到的生豆汁采用______法接种于平板上，进行分离和计数。在适宜条件下培养一段时间后，选取培养基上______（选填“有”或“没有”）碳酸钙溶解圈的菌落，进一步纯化和培养。
（3）将得到的乳酸菌分别接种到绿豆液后，在相同条件下，检测相关指标，结果见下表。应优先选取菌株______作为优化发酵工艺的菌种，理由是______。
菌株类型 检测指标 菌株A 菌株B 菌株C 菌株D
絮凝率（%） 51.61 65.42 53.87 61.37
发酵液pH 3.59 4.09 4.15 3.78
豆汁风味 腐味 清香味 清香味 弱清香味
注：絮凝率与淀粉沉降分离速度正相关，淀粉沉降分离速度越快，豆汁品质越佳。
（4）若要对筛选出的菌株进行工业化生产，还需研究其进行发酵的最佳条件，为此请提出一个可以进一步研究的问题______。
17. 我国科研人员对秸秆资源的合理利用进行了研究。
（1）秸秆的主要成分包括植物细胞壁中的纤维素和半纤维素等多种物质，纤维素彻底水解后得到______，半纤维素水解后可得到木糖及醋酸盐等。
（2）科研人员首先从土壤中分离纤维素分解菌和半纤维素分解菌。其中，分离纤维素分解菌的大致流程如下。
①制备培养基：制备以______的选择培养基，并加入刚果红。
②取样：从秸秆还田的农田或覆盖枯枝败叶的林下收集土壤样品，原因是这些地方______。
③接种：将收集的土壤加入到一定量的______中后摇匀，然后，进行梯度稀释并接种在过程①制备的平板上。
④纤维素分解菌的分离：纤维素分解菌能够分泌纤维素酶，依据______的比值，筛选得到能高效分解纤维素的菌种。
（3）用所得菌种进行发酵，分解秸秆中的纤维素和半纤维素，其中，半纤维素水解产物中的醋酸盐是进一步发酵的抑制剂。科研人员尝试利用代谢途径较多的酵母菌株S将醋酸盐消耗掉，并在此基础上改造菌种，发酵产生维生素A等更多有价值的产物。①科研人员进行图1所示实验，探究不同底物条件下醋酸盐对菌株S的影响。该实验结果表明______。
②研究发现，菌株S能吸收木糖和醋酸盐等物质进行发酵，代谢途径如图2。由图2可知，葡萄糖和木糖进入酵母细胞后，通过______过程为酵母菌的生长和分裂提供大量能量。据图2分析，图1中3组酵母细胞干重小于6组的原因是：葡萄糖可以通过______两个方面，减少维生素A等脂类物质的合成。
（4）将工程菌加入到含有秸秆水解产物的发酵罐中，严格控制发酵条件，随时检测培养液中微生物数量和______等，以便及时补充发酵原料，实现秸秆资源的充分利用。
18. 常规种植的棉花（陆地棉）含有棉酚，棉酚具有一定毒性，主要分布在茎、叶、苞片、铃壳及种子里的许多黑色细小的腺体中，高棉酚植株的这些腺体也比较丰富。科研人员选取低棉酚的野生棉（2n=26）和品质好的陆地棉（4n=52）来培育棉酚含量低且品质好的棉花新品种。
（1）科研人员用______酶处理野生棉和陆地棉的悬浮细胞，分别获得两种棉的原生质体，
（2）用一定剂量的紫外线处理野生棉原生质体，破坏部分染色体。用流式细胞仪测定上述各种原生质体中DNA的相对含量，结果如图1所示。未经处理的野生棉、紫外线处理后的野生棉、陆地棉原生质体的检测结果依次对应图中______（请选填图）中的字母）。
（3）将紫外线处理后的野生棉原生质体与陆地棉原生质体用化学诱导剂______诱导融合，获得的原生质体经过______过程，成为完整植物细胞，进而分裂和脱分化形成______，最终经过______过程形成完整的再生植株。
（4）①用特异性引物对陆地棉和野生棉基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图2是用该引物对双亲及再生植株1~6进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1~6中属于杂种植株的有______。
②在个体水平上，可通过观察杂种植株______，筛选出低棉酚的杂种植物，并对其产棉品质进行鉴定，以获得所需棉花新品种。
（5）上述培育棉花新品种所用到生物技术称为______，该技术的原理是______。
19. 乙肝由乙型肝炎病毒（HBV）引起。我国科学家在该病毒的研究领域做出了重要贡献。
（1）HBV由一层包膜和一个内含DNA分子的核衣壳组成，包膜上pre-SI肽段是病毒进入细胞的关键结构。HBV只能侵染人、猩猩和树齣的肝细胞，原因是_______。
（2）将树鼩肝脏细胞剪碎后经______等处理后，进行体外培养，加入pre-SI肽段后经检测确定细胞膜上与该肽段特异性结合的是NTCP蛋白。
（3）人的细胞膜上也存在NTCP。为验证NTCP在肝细胞感染HBV中的作用，设计一种能与NTCP的mRNA互补结合并使其降解的siRNA，加入可被HBV侵染的人HepaRG细胞中，使其进入胞内（如图1），先后检测HBV侵染前细胞中NTCPmRNA量、HBV侵染细胞一段时间后HBV的总RNA量，结果如图2。
①加入siRNA的目的是抑制______。甲组（对照组）细胞中应加入等量______。
②实验结果表明NTCP在HBV感染肝细胞过程中发挥关键作用，请阐述理由______。
（4）为进一步验证上述结论，利用不易被HBV感染的HepG2细胞进行实验（如图3）。
组别 实验材料 实验处理
导入受体细胞的质粒 抑制HBV感染活性的药物
1 HepG2细胞 空质粒 __________
2 __________ 不加入
3 加入
实验处理后分别在第4、10天检测病毒含量的相对值（如图4），结果支持（3）结论。请完善表中的实验方案并补充图4中处理后10天的柱状图结果______。
20. 学习以下材料，回答（1）~（4）题。
抗体—药物偶联物（ADC）——瞄准肿瘤的生物导弹
抗体—药物偶联物（ADC）通过化学键将药物连接到能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体上，ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。单克隆抗体作为载体将细胞毒素靶向运输到肿瘤细胞，对肿瘤细胞起选择性杀伤作用。
在设计一款ADC药物之前，得先确定靶点。靶点必须是肿瘤特异性的，或者在肿瘤中高表达的。HER2蛋白是人类表皮生长因子受体，在细胞生长发育及分化过程中起重要作用，HER2蛋白过量表达会导致细胞功能紊乱。常与肿瘤的发生发展密切相关。乳腺癌细胞上的HER2蛋白是正常组织中的100倍以上，在单位细胞中的拷贝数接近200万，使其成为理想的肿瘤治疗靶标。
用纯化的人HER2蛋白多次免疫小鼠，取免疫小鼠的脾脏细胞与骨髓瘤细胞融合，用特定的①______筛选获得杂交瘤细胞。对杂交瘤细胞进行多次克隆化培养和抗体检测，获得②______的细胞株。提取该细胞株的总RNA，用逆转录试剂盒将mRNA逆转录成cDNA，以cDNA为模板进行PCR获得抗体可变区（结合抗原区）基因序列，将人抗体基因的恒定区基因序列与其相连，构建人源化抗体表达载体，导入人细胞株293F，实现人源化抗HER2抗．体的体外生产。
通过接头将人源化抗HER2抗体与细胞毒素结合，制备出ADC。ADC进入血液循环后随血液到达全身，当它与肿瘤细胞结合后，就会发生内化作用，即细胞膜产生凹陷，最终向内生成一个小球，称为内吞体，ADC保留在内吞体中，随着内吞体与溶酶体的融合，这些ADC被溶酶体中的各种酶降解，释放出细胞毒素分子。这些细胞毒素分子有的直接杀死肿瘤细胞，有的则通过诱导其凋亡将其消灭。
（1）请为文中①、②两处填入恰当的内容。
（2）文中制备的ADC与乳腺癌细胞特异性结合的分子机制是______。
（3）与直接注射细胞毒素相比，ADC在临床应用上的主要优势是______。
（4）从文中有关的信息分析，下列叙述合理的有______（请选填下列字母）。
a．HER2蛋白是乳腺癌细胞所特有的蛋白
b．ADC的细胞毒素可以通过诱导细胞凋亡来消灭癌细胞
c．人源化抗体的制备属于蛋白质工程，不涉及基因工程
d．人源化处理可减轻人体免疫系统对ADC的免疫反应
21. 炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐，且生成量与疾病严重程度正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。
（1）科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出含图1所示元件的表达载体。先用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使细胞处于______的生理状态，再将表达载体导入其中，筛选得到菌株E。饲喂菌株E的IBD小鼠症状明显缓解。选用启动子P的优点是仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且______，在时机和剂量两方面精准治疗IBD．
（2）科研人员拟向菌株E中导入新元件，得到菌株Ec，以通过观察饲喂菌株Ec的小鼠粪便中的荧光情况来诊断IBD严重程度。制备新元件有图2所示两种方案。
①与方案1相比，方案2的主要优势是通过观察红色荧光情况排除不同的小鼠粪便样品中Ec菌的______差异对诊断结果的影响。
②利用方案2所获得的Ec菌饲喂IBD小鼠后，若粪便样品中同时发红色和绿色荧光的菌为x个，仅发红色荧光的菌为y个，则反映IBD发病程度的数学表达式为______。
（3）硫代硫酸盐易被分解，因此Ec菌荧光情况的观察只能反映观察时刻的情况。为了让曾经患过IBD的情况被记录下来，科研人员继续向菌株Ec中导入含图3所示元件的表达载体，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因编码的蛋白可使大肠杆菌菌落在含X-gal（无色）的培养基上呈现蓝色。突变基因A-LacZ无法表达LacZ酶，B-sgRNA能使突变基因A-LacZ恢复正常序列。
给小鼠饲喂智能工程菌R后，收集小鼠粪便中的工程菌R，将工程菌R涂布在含______的平板上，若______，则说明小鼠曾患IBD。
（4）为将工程菌R应用于临床医疗实践，请至少从两个不同角度各提出一个需要进一步研究的问题______。
