2024年高考生物真题分类汇编16 生物技术实践
一、选择题
1．（2024·重庆）养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是（ ）
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
【答案】C
【知识点】微生物的分离和培养；其他微生物的分离与计数
【解析】【解答】A、用平板划线法接种获取单个菌落 一般不需要稀释，A错误；
B、该实验的目的是筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物，因此，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；
C、不能利用尿素的菌株可能是不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；
D、由图可知，甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株使甲能够产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。
故选C。
【分析】1、微生物常见的接种的方法
①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养，在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
2、由图可知，所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂。图中②筛选的是不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验。
2．（2024·江西）井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，正确的是（ ）
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量
D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
【答案】D
【知识点】其他微生物的分离与计数；发酵工程的基本环节；发酵工程的应用
3．（2024·湖南）微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是（ ）
A．①②⑤⑥ B．③④⑥⑦ C．①②⑦⑧ D．①③④⑤
【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】②、拨出棉塞后应只握住棉塞上部而不是完全握住，②错误；
⑥、划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应只打开一条缝隙，⑥错误；
⑦、划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连，⑦错误；
⑧、平板应倒置培养，⑧错误。
分析得知D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】平板划线法：
4．（2024·黑吉辽）关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是（ ）
A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快
D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、DNA分子在凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，因此琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小，A正确；
B、凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是在电泳中形成肉眼可见的指示带，从而预测DNA分子电泳的速度和位置，但不能指示DNA分子的具体位置，B错误；
C、由于DNA分子带负电荷，因此其迁移的方向为向正极迁移，且迁移速率和其大小呈负相关，因此在同一电场作用下，DNA片段越长，向正极迁移速率越慢，C错误；
D、琼脂糖凝胶中的DNA分子需要经过染色后，才可在紫光灯下被检测出来，D错误。
故答案为：A。
【分析】琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的原理：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
5．（2024·山东）酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z、trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞，而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上，生长情况如图。据图分析，3种酶在该合成途径中的作用顺序为（ ）
A．X→Y→Z B．Z→Y→X C．Y→X→Z D．Z→X→Y
【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养；培养基对微生物的选择作用
【解析】【解答】trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。即trpX、trpY和trpZ分别缺乏酶X、酶Y和酶Z，故无法正常合成色氨酸，需要从外界获得色氨酸，突变体菌株就可以生长，色氨酸合成途径的中间产物积累后可排出胞外，进入培养基后，通过扩散，从而给其他突变型提供代谢原料，帮助其长出明显的菌落。由图可知，trpY突变体处菌落数最少，而trpZ突变体处菌落数最多，可知trpZ突变体可利用其他色氨酸突变体分泌的色氨酸合成途径的中间产物，完成自身色氨酸的合成，那么酶Z在色氨酸合成途径中，应该是最靠前的，其他的突变体已完成了酶Z催化的过程，分泌中间产物供trpZ(含有酶X、酶Y)继续合成色氨酸，依此推理，3种酶在该合成途径中的作用顺序为Z→X→Y。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由图可知，trpZ突变体处菌落数>trpX突变体处菌落数>trpY突变体处菌落数。
6．（2024·山东）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（ ）
A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】A、由题意可知：”黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧“，在相同菌体密度下，菌球体越大，越不利于菌体与氧气接触，导致柠檬酸产生速率越慢，A不符合题意；
B、由题意可知：”菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制“，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸的产量，B不符合题意；
C、大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必须的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C不符合题意；
D、发酵工程中，产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。柠檬酸属于代谢物，不能采用过滤所得固体物质进行干燥而获得其制品。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】发酵工程：利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品；主要为微生物细胞本身或者其代谢产物。分离、提纯产物：产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。
7．（2024·山东）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是（ ）
A．整个提取过程中可以不使用离心机
B．研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
【答案】A
【知识点】DNA的粗提取和鉴定
【解析】【解答】A、在DNA的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液；也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，故整个提取过程可以不使用离心机，A符合题意；
B、DNA在上清液中，研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应取上清液倒入烧杯中，不应再充分摇匀，B不符合题意；
C、鉴定过程中的沸水浴加热可能使DNA双螺旋结构发生改变，C不符合题意；
D、该实验中，为排除二苯胺加热后可能变蓝对实验结果的干扰，设置加二苯胺不加DNA一个对照组即可，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】DNA的粗提取与鉴定的实验原理是：①DNA的溶解性，DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的氯化钠溶液中的溶解度不同，利用这一特点可以选择适当浓度的盐溶液可以将DNA溶解或析出，从而达到分离的目的； ②DNA不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离；③在沸水浴的条件下DNA遇二苯胺会呈现蓝色。
8．（2024·山东）制备荧光标记的DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸（dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP）的反应管①~④中，分别加入如表所示的适量单链DNA．已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有（ ）
反应管 加入的单链DNA
① 5'-GCCGATCTTTATA-3'3'-GACCGGCTAGAAA-5'
② 5'-AGAGCCAATTGGC-3'
③ 5'-ATTTCCCGATCCG-3'3'-AGGGCTAGGCATA-5'
④ 5'-TTCACTGGCCAGT-3'
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
【答案】D
【知识点】碱基互补配对原则；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】子链的延伸方向为5'→3'，由题意可知，形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。 即要能得到带有荧光标记的DNA探针，扩增后所得DNA两端应带有A，且两端距离大于9个碱基。反应管①~④中分别加入适量单链DNA，①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，双链DNA区之外的3'端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有荧光标记的DNA探针；②中单链DNA分子内具有自身互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，故一条单链DNA分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的链中不含碱基A，不能得到带有荧光标记的DNA探针；③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，且双链DNA区之外的3'端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针；④中单链DNA分子内具有自身互补的序列，一条单链DNA分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之外的3'端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上分析，能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）PCR原理：目的基因DNA受热变性后解为单链，引物与单链相应互补序列结合；然后以单链DNA为模板，在DNA聚合酶作用下进行延伸，即将4种脱氧核苷酸加到引物的3'端，如此重复循环多次。由于延伸后得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增。PCR反应过程是：变性→复性→延伸。结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
（2）子链的延伸方向为5'→3'，由题意可知，在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，要能得到带有荧光标记的DNA探针，需要能根据所提供的模板进行扩增，且扩增子链含有A。
9．（2024·湖北真题）制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（ ）
A．食用醋的酸味主要来源于乙酸
B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存
C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶
D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
【答案】D
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】A、食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；
B、醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；
C、在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；
D、醋酸菌属于细菌，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。
故答案为：D。
【分析】醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。
10．（2024·新课标）某种二倍体植物的P1和P2植株杂交得F1，F1自交得F2，对个体的DNA进行PCR检测，产物的电泳结果如图所示，其中①～⑧为部分F2个体，上部2条带是一对等位基因的扩增产物，下部2条带是另一对等位基因的扩增产物，这2对等位基因位于非同源染色体上。下列叙述错误的是（ ）
A．①②个体均为杂合体，F2中③所占的比例大于⑤
B．还有一种F2个体的PCR产物电泳结果有3条带
C．③和⑦杂交子代的PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同
D．①自交子代的PCR产物电泳结果与④电泳结果相同的占
【答案】D
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、由题可知，这2对等位基因位于非同源染色体上，假设A/a为上部两条带的等位基因，B/b为下部两条带的等位基因，由电泳图可知P1为AAbb，P2为aaBB，F1为AaBb，F2中①AaBB②Aabb都为杂合子，③AABb占F2的比例为1/8，⑤AABB占F2的比例为1/16，A正确；
B、电泳图中的F2的基因型依次为：AaBB、Aabb、AABb、aaBB、AABB、AAbb、aabb、AaBb，未出现的基因型为aaBb，其个体PCR产物电泳结果有3条带，B正确；
C、③AABb和⑦aabb杂交后代为Aabb、 AaBb，其PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同，C正确；
D、①AaBB自交子代为AABB（1/4）、AaBB（1/2）、aaBB（1/4），其PCR产物电泳结果与④aaBB电泳结果相同的占1/4，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、基因自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，若遗传时遵循基因的自由组合定律则一定遵循分离定律，则每对等位基因的遗传一定遵循分离定律，因此可以将自由组合问题转化成分离定律问题进行解决。
二、多项选择题
11．（2024·湖南）最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核苷三磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP），子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补酸对原则，以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧原苷三磷酸（dATP），继续延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．上述PCR反应体系中只加入一种引物
B．电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢
C．5'-CTACCCGTGAT-3'为对照个体的一段序列
D．患者该段序列中某位点的碱基C突变为G
【答案】A,C
【知识点】PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、利用双脱氧测序法时，PCR反应体系中加入的模板是待测的单链DNA，故只需加入一种引物，A正确；
B、电泳时产物的片段越大，迁移速率越慢，B错误；
C、依据分析中双脱氧测序法的原理，可以确定每个泳道中的条带（DNA片段）的3'终端的碱基，如+ddATP的泳道中出现的条带（DNA片段）的3'终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同，但终止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基；图示电泳方向为从上下，即对应的DNA片段为长→短， 则对应的DNA测序结果为3'→5'，如对照个体的电泳结果最短的条带为ddCTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C，因此对照个体的测序结果为5'-CTACCCGTGAT-3'，患者的测序结果为5'-CTACCTGTGAT-3'，C正确；
D、对比患者和对照个体的测序结果可知，患者该段序列中某位点的碱基C突变为T，D错误。
故答案为：AC。
【分析】ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构可以简写成A-P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，~ 代表-种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
dNTP和ddNTP具有与ATP(NTP)相似的结构，ATP中的糖是核糖，dNTP中的糖是脱氧核糖，而ddNTP中的糖是双脱氧核糖。进行DNA复制时，dNTP作为原料参与DNA的复制，同时能提供能量，而ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，导致DNA片段延伸终止，即阻断DNA的复制。
12．（2024·黑吉辽）某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是（ ）
A．在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从感病植株上采集样品
B．将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测
C．将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落
D．判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小
【答案】C,D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A、本实验的目的是筛选可以防治香蕉枯萎病的内生菌，因此应该在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从未感病植株上采集样品，A错误；
B、将采集的样品充分消毒后，应用无菌水冲洗，然后收集冲洗液进行无菌检测，B错误；
C、将无菌检测合格的样品研磨，制成研磨液，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落，C正确；
D、判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小，由于内生菌会抑制病菌的繁殖，因此病原菌斑越小说明内生菌的抗性效果越好，D正确。
故答案为：CD。
【分析】本实验的目的是筛选可以防治香蕉枯萎病的内生菌，因此采样时应从未感病植株上采集，样品采集后先对样品消毒，并进行无菌检测，目的是避免香蕉组织表面的杂菌对实验结果的干扰。
三、非选择题
13．（2024·北京）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。
（1）嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生 ，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的 将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
（2）初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于 序列所编码的蛋白区段。
（3）为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由 组成。
（4）在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。
如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因。
【答案】（1）兴奋；突触
（2）非保守
（3）长度相同但非保守序列不同的DNA片段
（4）少量的气体分子与无活性的G蛋白结合，变成有活性的G蛋白，后者活化C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。
【知识点】突触的结构；神经冲动的产生和传导；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】（1）感受器是接受刺激并产生兴奋的结构，上一个神经元的轴突末梢与下一个神经元树突或胞体形成突触，所以嗅觉神经元的树突末梢在气味分子的刺激下产生兴奋，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的突触将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
（2）蛋白质的功能与结构是相适应的，不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于其特有的非保守序列所编码的蛋白区段。
（3）由图分析可知，PCR产物条带单一，说明其长度相同，若PCR产物中的DNA非保守序列相同，则酶切片段的长度之和应等于A对应的条带大小，与题意不符，所以据此可以推测，PCR产物存在不同的非保守序列，由于这些序列的存在，有多种不同的酶切位点，酶切产物的长度就不同，酶切片段长度之和就会大于PCR产物长度，综上所述，PCR产物是由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。
（4）由图分析可知，少量的气体分子与无活性的G蛋白结合，变成有活性的G蛋白，后者活化C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。
【分析】1、突触包括突触前膜、突触间隙和突触后膜三个结构。
2、兴奋是通过电信号的形式在神经元上进行传递，到达轴突末梢，电信号转变成以神经递质作为载体的化学信号，包裹着神经递质的突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐将神经递质释放进入组织液，神经递质再通过扩散与突触后膜上的受体结合，使化学信号转变为电信号，使下一个神经元产生兴奋或抑制，后神经递质被分解或被突触前膜重新吸收。
3、动作电位是由钠离子内流形成，静息电位是钾离子外流形成的
14．（2024·北京）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。
（1）酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。
（2）本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
（3）根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由。
（4）上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
【答案】（1）酒精；能量
（2）无氧
（3）不能，该实验只能证明随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌受损程度加深，酵母菌存活率下降，但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升；该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到培养基上无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件。
（4）过氧化氢酶
【知识点】无氧呼吸的过程和意义；微生物发酵及其应用
【解析】【解答】（1）酵母菌在密闭发酵罐中会进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，酵母菌有氧呼吸产生的能量远大于无氧呼吸，其增殖速度加快，所以在有氧条件下，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。
（2）由图分析可知，在无氧/无氧条件下，统计出的菌落数最多，所以此时最有利于保留占比很低的菌种。
（3）根据题意以及题图分析可知，图片中的结果只能说明随着H2O2的浓度加大，酵母菌的受损程度加深，其存活率降低，整个过程是从从发酵罐（无氧条件）中取出，接种到培养基进行无氧培养，并没有创造O2浓度的陡然变化这一条件，无法证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，所以该实验不能完全证实酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损这一推测。
（4） H2O2 在过氧化氢酶的催化下会产生氧气，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡，说明B组菌液在有氧条件下培养产生了过氧化氢酶，综上所述，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。
【分析】1、有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解形成两分子丙酮酸、NADH并释放少量能量，第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸和水反应产生二氧化碳、NADH并释放少量能量，第三阶段发生在线粒体内膜，将第一、二阶段产生的NADH和氧气反应生成水并大量能量。
2、无氧呼吸中分为酒精发酵和乳酸发酵，发生场所均为细胞质基质，二者第一阶段反应和有氧呼吸第一阶段相同，即葡萄糖分解形成2分子丙酮酸和NADH，并释放少量能量，而酒精发酵第二阶段丙酮酸和NADH反应产生酒精和二氧化碳，乳酸发酵第二阶段丙酮酸和NADH反应产生乳酸，其中植物细胞无氧呼吸一般属于酒精发酵，动物细胞无氧呼吸属于乳酸发酵。
15．（2024·江西）植物体表蜡质对耐干旱有重要作用，研究人员通过诱变获得一个大麦突变体Cer1（纯合体），其颖壳蜡质合成有缺陷（本题假设完全无蜡质），突变表型是因为C基因突变为c，使棕榈酸转化为16﹣羟基棕榈酸受阻所致（本题假设完全阻断），回答下列问题：
（1）在C基因两侧设计引物，PCR扩增，电泳检测PCR产物。如图泳道1和2分别是突变体Cer1与野生型（WT，纯合体），突变体Cer1中②基因的突变类型是 。
（2）将突变体Cer1与纯合野生型杂交．F1全为野生型，F1与突变体Cer1杂交，获得若干个后代，利用上述引物PCR扩增这些后代的基因组DNA，可以分别得到与如图泳道 和泳道 （从1～5中选择）中相同的带型，两种类型的电泳带型比例为 。
（3）进一步研究意外发现，16﹣羟基棕榈酸合成蜡质过程中必需的D基因（位于另一条染色体上）也发生了突变1，其编码多肽链的DNA序列中有1个碱基由G变为T，但氨基酸序列没有发生变化，原因是 。
（4）假设诱变过程中突变体Cer1中的D基因发生了使其丧失功能的突变，产生基因d2。CCDD与ccd2d2个体杂交，F1的表型为野生型，F1自交，F2野生型与突变型的比例为 ；完善以下表格：
F2部分个体基因型 棕榈酸（填“有”或“无”） 16﹣羟基棕榈酸（填“有”或“无”） 颖壳蜡质（填“有”或“无”）
Ccd2d2 有 ① 无
CCDd2 有 有 ②
【答案】（1）隐性突变
（2）3；1；1：1
（3）密码子具有简并性
（4）9：7；有；有
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用
16．（2024·湖南）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
（1）从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电能，再转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。
（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 （答出两点即可）。
（3）现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rtbisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：① ；② ；③ ；④基因测序；⑤ 。
【答案】（1）O2和H+；ATP和NADPH
（2）减少；缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少
（3）分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；和已知基因序列进行比较
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H+，H+和NADP+结合产生NADPH。
该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。
（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量减少，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。
（3）Rubisco由两个基因编码， 这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路利利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比较。
【分析】
17．（2024·全国甲卷）[生物-选修1：生物技术实践]
合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。
（1）该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是 。
（2）该同学从100mL细菌原液中取1mL加入无菌水中得到10mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为 个/mL。
（3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是 ，冷却的目的是 。
（4）据图可知杀菌效果最好的消毒液是 ，判断依据是 。（答出两点即可）
（5）鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈 色。
【答案】（1）显微镜直接计数法将死菌和活菌一起计数
（2）5000
（3）杀死杂菌；避免温度过高烫死菌种
（4）A；A消毒液活细菌减少量最大；杀灭杂菌的时间较短
（5）黑
【知识点】测定某种微生物的数量；培养基对微生物的选择作用；灭菌技术
1 / 12024年高考生物真题分类汇编16 生物技术实践
一、选择题
1．（2024·重庆）养殖场粪便是农家肥的重要来源，其中某些微生物可使氨氮化合物转化为尿素进而产生NH3，影响畜禽健康。为筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物。兴趣小组按图进行实验获得目的菌株，正确的是（ ）
A．①通常在等比稀释后用平板划线法获取单个菌落
B．②挑取在2种培养基上均能生长的用于后续的实验
C．③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙
D．粪便中添加菌株甲比乙更有利于NH3的减少
2．（2024·江西）井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，正确的是（ ）
A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因
B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量
C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量
D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化
3．（2024·湖南）微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是（ ）
A．①②⑤⑥ B．③④⑥⑦ C．①②⑦⑧ D．①③④⑤
4．（2024·黑吉辽）关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是（ ）
A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快
D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
5．（2024·山东）酵母菌在合成色氨酸时需要3种酶X、Y和Z、trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。已知3种酶均不能进出细胞，而色氨酸合成途径的中间产物积累到一定程度时可分泌到胞外。将这3种突变体均匀划线接种到含有少量色氨酸的培养基上，生长情况如图。据图分析，3种酶在该合成途径中的作用顺序为（ ）
A．X→Y→Z B．Z→Y→X C．Y→X→Z D．Z→X→Y
6．（2024·山东）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（ ）
A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
7．（2024·山东）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是（ ）
A．整个提取过程中可以不使用离心机
B．研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C．鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D．仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
8．（2024·山东）制备荧光标记的DNA探针时，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸（dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP）的反应管①~④中，分别加入如表所示的适量单链DNA．已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有（ ）
反应管 加入的单链DNA
① 5'-GCCGATCTTTATA-3'3'-GACCGGCTAGAAA-5'
② 5'-AGAGCCAATTGGC-3'
③ 5'-ATTTCCCGATCCG-3'3'-AGGGCTAGGCATA-5'
④ 5'-TTCACTGGCCAGT-3'
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
9．（2024·湖北真题）制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（ ）
A．食用醋的酸味主要来源于乙酸
B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存
C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶
D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内
10．（2024·新课标）某种二倍体植物的P1和P2植株杂交得F1，F1自交得F2，对个体的DNA进行PCR检测，产物的电泳结果如图所示，其中①～⑧为部分F2个体，上部2条带是一对等位基因的扩增产物，下部2条带是另一对等位基因的扩增产物，这2对等位基因位于非同源染色体上。下列叙述错误的是（ ）
A．①②个体均为杂合体，F2中③所占的比例大于⑤
B．还有一种F2个体的PCR产物电泳结果有3条带
C．③和⑦杂交子代的PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同
D．①自交子代的PCR产物电泳结果与④电泳结果相同的占
二、多项选择题
11．（2024·湖南）最早的双脱氧测序法是PCR反应体系中，分别再加入一种少量的双脱氧核苷三磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP），子链延伸时，双脱氧核苷三磷酸也遵循碱基互补酸对原则，以加入ddATP的体系为例：若配对的为ddATP，延伸终止；若配对的为脱氧原苷三磷酸（dATP），继续延伸；PCR产物变性后电泳检测。通过该方法测序某疾病患者及对照个体的一段序列，结果如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．上述PCR反应体系中只加入一种引物
B．电泳时产物的片段越小，迁移速率越慢
C．5'-CTACCCGTGAT-3'为对照个体的一段序列
D．患者该段序列中某位点的碱基C突变为G
12．（2024·黑吉辽）某些香蕉植株组织中存在的内生菌可防治香蕉枯萎病，其筛选流程及抗性检测如图。下列操作正确的是（ ）
A．在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从感病植株上采集样品
B．将采集的样品充分消毒后，用蒸馏水冲洗，收集冲洗液进行无菌检测
C．将无菌检测合格的样品研磨，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落
D．判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小
三、非选择题
13．（2024·北京）灵敏的嗅觉对多数哺乳动物的生存非常重要，能识别多种气味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味分子的识别机制进行了研究。
（1）嗅觉神经元的树突末梢作为感受器，在气味分子的刺激下产生 ，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的 将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
（2）初步研究表明，气味受体基因属于一个大的基因家族。大鼠中该家族的各个基因含有一些共同序列（保守序列），也含有一些有差异的序列（非保守序列）。不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于 序列所编码的蛋白区段。
（3）为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味受体基因，科学家依据上述保守序列设计了若干对引物（图甲），利用PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织mRNA的逆转录产物中分别扩增基因片段，再用限制酶HinfⅠ对扩增产物进行充分酶切。图乙显示用某对引物扩增得到的PCR产物（A）及其酶切片段（B）的电泳结果。结果表明酶切片段长度之和大于PCR产物长度，推断PCR产物由 组成。
（4）在上述实验基础上，科学家们鉴定出多种气味受体，并解析了嗅觉神经元细胞膜上信号转导的部分过程（图丙）。
如果钠离子通道由气味分子直接开启，会使嗅觉敏感度大大降低。根据图丙所示机制，解释少量的气味分子即可被动物感知的原因。
14．（2024·北京）啤酒经酵母菌发酵酿制而成。生产中，需从密闭的发酵罐中采集酵母菌用于再发酵，而直接开罐采集的传统方式会损失一些占比很低的独特菌种。研究者探究了不同氧气含量下酵母菌的生长繁殖及相关调控，以优化采集条件。
（1）酵母菌是兼性厌氧微生物，在密闭发酵罐中会产生 和CO2。有氧培养时，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养，原因是酵母菌进行有氧呼吸，产生大量 。
（2）本实验中，采集是指取样并培养4天。在不同的气体条件下从发酵罐中采集酵母菌，统计菌落数（图甲）。由结果可知，有利于保留占比很低菌种的采集条件是 。
（3）根据上述实验结果可知，采集酵母菌时O2浓度的陡然变化会导致部分菌体死亡。研究者推测，酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损。已知H2O2能扩散进出细胞。研究者在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，分别接种至含不同浓度H2O2的培养基上，无氧培养后得到如图乙所示结果。请判断该实验能否完全证实上述推测，并说明理由。
（4）上述推测经证实后，研究者在有氧条件下从发酵罐中取样并分为两组，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡。结果说明，酵母菌可通过产生 以抵抗H2O2的伤害。
15．（2024·江西）植物体表蜡质对耐干旱有重要作用，研究人员通过诱变获得一个大麦突变体Cer1（纯合体），其颖壳蜡质合成有缺陷（本题假设完全无蜡质），突变表型是因为C基因突变为c，使棕榈酸转化为16﹣羟基棕榈酸受阻所致（本题假设完全阻断），回答下列问题：
（1）在C基因两侧设计引物，PCR扩增，电泳检测PCR产物。如图泳道1和2分别是突变体Cer1与野生型（WT，纯合体），突变体Cer1中②基因的突变类型是 。
（2）将突变体Cer1与纯合野生型杂交．F1全为野生型，F1与突变体Cer1杂交，获得若干个后代，利用上述引物PCR扩增这些后代的基因组DNA，可以分别得到与如图泳道 和泳道 （从1～5中选择）中相同的带型，两种类型的电泳带型比例为 。
（3）进一步研究意外发现，16﹣羟基棕榈酸合成蜡质过程中必需的D基因（位于另一条染色体上）也发生了突变1，其编码多肽链的DNA序列中有1个碱基由G变为T，但氨基酸序列没有发生变化，原因是 。
（4）假设诱变过程中突变体Cer1中的D基因发生了使其丧失功能的突变，产生基因d2。CCDD与ccd2d2个体杂交，F1的表型为野生型，F1自交，F2野生型与突变型的比例为 ；完善以下表格：
F2部分个体基因型 棕榈酸（填“有”或“无”） 16﹣羟基棕榈酸（填“有”或“无”） 颖壳蜡质（填“有”或“无”）
Ccd2d2 有 ① 无
CCDd2 有 有 ②
16．（2024·湖南）钾是植物生长发育的必需元素，主要生理功能包括参与酶活性调节、渗透调节以及促进光合产物的运输和转化等。研究表明，缺钾导致某种植物的气孔导度下降，使CO2通过气孔的阻力增大；Rubisco的羧化酶（催化CO2的固定反应）活性下降，最终导致净光合速率下降。回答下列问题：
（1）从物质和能量转化角度分析，叶绿体的光合作用即在光能驱动下，水分解产生 ；光能转化为电能，再转化为 中储存的化学能，用于暗反应的过程。
（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量 ，从叶绿素的合成角度分析，原因是 （答出两点即可）。
（3）现发现该植物群体中有一植株，在正常供钾条件下，总叶绿素含量正常，但气孔导度等其他光合作用相关指标均与缺钾时相近，推测是Rtbisco的编码基因发生突变所致。Rubisco由两个基因（包括1个核基因和1个叶绿体基因）编码，这两个基因及两端的DNA序列已知。拟以该突变体的叶片组织为实验材料，以测序的方式确定突变位点。写出关键实验步骤：① ；② ；③ ；④基因测序；⑤ 。
17．（2024·全国甲卷）[生物-选修1：生物技术实践]
合理使用消毒液有助于减少传染病的传播。某同学比较了3款消毒液A、B、C杀灭细菌的效果，结果如图所示。回答下列问题。
（1）该同学采用显微镜直接计数法和菌落计数法分别测定同一样品的细菌数量，发现测得的细菌数量前者大于后者，其原因是 。
（2）该同学从100mL细菌原液中取1mL加入无菌水中得到10mL稀释菌液，再从稀释菌液中取200μL涂布平板，菌落计数的结果为100，据此推算细菌原液中细菌浓度为 个/mL。
（3）菌落计数过程中，涂布器应先在酒精灯上灼烧，冷却后再涂布。灼烧的目的是 ，冷却的目的是 。
（4）据图可知杀菌效果最好的消毒液是 ，判断依据是 。（答出两点即可）
（5）鉴别培养基可用于反映消毒液杀灭大肠杆菌的效果。大肠杆菌在伊红美蓝培养基上生长的菌落呈 色。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】微生物的分离和培养；其他微生物的分离与计数
【解析】【解答】A、用平板划线法接种获取单个菌落 一般不需要稀释，A错误；
B、该实验的目的是筛选粪便中能利用氨氮化合物且减少NH3产生的微生物，因此，②筛选不能在尿素唯一氮源培养基上生长而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验，B错误；
C、不能利用尿素的菌株可能是不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂，所以③可通过添加脲酶并检测活性，筛选得到甲、乙，C正确；
D、由图可知，甲不产生脲酶而乙可以产生脲酶，且乙同时分泌脲酶抑制剂，粪便中可能还含有其他能产生脲酶的菌株使甲能够产生NH3，所以粪便中添加菌株乙比甲更有利于NH3的减少，D错误。
故选C。
【分析】1、微生物常见的接种的方法
①平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养，在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
②稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
2、由图可知，所筛选出的菌株之所以不能利用尿素，可能是由于不产生脲酶或分泌脲酶抑制剂。图中②筛选的是不能在尿素唯一氮源培养基上生长，而能在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌株用于后续的实验。
2．【答案】D
【知识点】其他微生物的分离与计数；发酵工程的基本环节；发酵工程的应用
3．【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】②、拨出棉塞后应只握住棉塞上部而不是完全握住，②错误；
⑥、划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开，应只打开一条缝隙，⑥错误；
⑦、划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连，⑦错误；
⑧、平板应倒置培养，⑧错误。
分析得知D正确，ABC错误。
故答案为：D。
【分析】平板划线法：
4．【答案】A
【知识点】PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、DNA分子在凝胶中的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，因此琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小，A正确；
B、凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是在电泳中形成肉眼可见的指示带，从而预测DNA分子电泳的速度和位置，但不能指示DNA分子的具体位置，B错误；
C、由于DNA分子带负电荷，因此其迁移的方向为向正极迁移，且迁移速率和其大小呈负相关，因此在同一电场作用下，DNA片段越长，向正极迁移速率越慢，C错误；
D、琼脂糖凝胶中的DNA分子需要经过染色后，才可在紫光灯下被检测出来，D错误。
故答案为：A。
【分析】琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的原理：DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
5．【答案】D
【知识点】微生物的分离和培养；培养基对微生物的选择作用
【解析】【解答】trpX、trpY和trpZ分别为相应酶的编码基因突变的色氨酸依赖型突变体。即trpX、trpY和trpZ分别缺乏酶X、酶Y和酶Z，故无法正常合成色氨酸，需要从外界获得色氨酸，突变体菌株就可以生长，色氨酸合成途径的中间产物积累后可排出胞外，进入培养基后，通过扩散，从而给其他突变型提供代谢原料，帮助其长出明显的菌落。由图可知，trpY突变体处菌落数最少，而trpZ突变体处菌落数最多，可知trpZ突变体可利用其他色氨酸突变体分泌的色氨酸合成途径的中间产物，完成自身色氨酸的合成，那么酶Z在色氨酸合成途径中，应该是最靠前的，其他的突变体已完成了酶Z催化的过程，分泌中间产物供trpZ(含有酶X、酶Y)继续合成色氨酸，依此推理，3种酶在该合成途径中的作用顺序为Z→X→Y。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】由图可知，trpZ突变体处菌落数>trpX突变体处菌落数>trpY突变体处菌落数。
6．【答案】D
【知识点】微生物发酵及其应用
【解析】【解答】A、由题意可知：”黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧“，在相同菌体密度下，菌球体越大，越不利于菌体与氧气接触，导致柠檬酸产生速率越慢，A不符合题意；
B、由题意可知：”菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制“，发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸的产量，B不符合题意；
C、大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存；发酵过程中pH下降导致细菌生命活动所必须的酶失活，可抑制大部分细菌的生长，C不符合题意；
D、发酵工程中，产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。柠檬酸属于代谢物，不能采用过滤所得固体物质进行干燥而获得其制品。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】发酵工程：利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品；主要为微生物细胞本身或者其代谢产物。分离、提纯产物：产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。
7．【答案】A
【知识点】DNA的粗提取和鉴定
【解析】【解答】A、在DNA的粗提取与鉴定实验中，可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4℃的冰箱中放置几分钟，再取上清液；也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液，故整个提取过程可以不使用离心机，A符合题意；
B、DNA在上清液中，研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应取上清液倒入烧杯中，不应再充分摇匀，B不符合题意；
C、鉴定过程中的沸水浴加热可能使DNA双螺旋结构发生改变，C不符合题意；
D、该实验中，为排除二苯胺加热后可能变蓝对实验结果的干扰，设置加二苯胺不加DNA一个对照组即可，D不符合题意。
故答案为：A
【分析】DNA的粗提取与鉴定的实验原理是：①DNA的溶解性，DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的氯化钠溶液中的溶解度不同，利用这一特点可以选择适当浓度的盐溶液可以将DNA溶解或析出，从而达到分离的目的； ②DNA不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离；③在沸水浴的条件下DNA遇二苯胺会呈现蓝色。
8．【答案】D
【知识点】碱基互补配对原则；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】子链的延伸方向为5'→3'，由题意可知，形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则，且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。 即要能得到带有荧光标记的DNA探针，扩增后所得DNA两端应带有A，且两端距离大于9个碱基。反应管①~④中分别加入适量单链DNA，①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，双链DNA区之外的3'端无模板，因此无法进行DNA合成，不能得到带有荧光标记的DNA探针；②中单链DNA分子内具有自身互补的序列，由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，故一条单链DNA分子不发生自身环化，但两条链可以形成双链DNA区，由于DNA合成的链中不含碱基A，不能得到带有荧光标记的DNA探针；③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列，且双链DNA区之外的3'端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针；④中单链DNA分子内具有自身互补的序列，一条单链DNA分子不发生自身环化，两条链可以形成双链DNA区，且双链DNA区之外的3'端有模板和碱基T，因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上分析，能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④。ABC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】（1）PCR原理：目的基因DNA受热变性后解为单链，引物与单链相应互补序列结合；然后以单链DNA为模板，在DNA聚合酶作用下进行延伸，即将4种脱氧核苷酸加到引物的3'端，如此重复循环多次。由于延伸后得到的产物又可以作为下一个循环的模板，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增。PCR反应过程是：变性→复性→延伸。结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。
（2）子链的延伸方向为5'→3'，由题意可知，在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区，要能得到带有荧光标记的DNA探针，需要能根据所提供的模板进行扩增，且扩增子链含有A。
9．【答案】D
【知识点】果酒果醋的制作
【解析】【解答】A、食用醋的酸味主要来自醋酸，醋酸学名乙酸，A正确；
B、醋酸菌是好氧型细菌，不适宜在无氧的条件下生存，B正确；
C、在制醋时，缺失原料的情况下，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，因此醋酸菌体内含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，C正确；
D、醋酸菌属于细菌，没有核膜包被的细胞核和众多细胞器，因此没有线粒体，D错误。
故答案为：D。
【分析】醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。醋酸菌对氧气的含量特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30~35℃。
10．【答案】D
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、由题可知，这2对等位基因位于非同源染色体上，假设A/a为上部两条带的等位基因，B/b为下部两条带的等位基因，由电泳图可知P1为AAbb，P2为aaBB，F1为AaBb，F2中①AaBB②Aabb都为杂合子，③AABb占F2的比例为1/8，⑤AABB占F2的比例为1/16，A正确；
B、电泳图中的F2的基因型依次为：AaBB、Aabb、AABb、aaBB、AABB、AAbb、aabb、AaBb，未出现的基因型为aaBb，其个体PCR产物电泳结果有3条带，B正确；
C、③AABb和⑦aabb杂交后代为Aabb、 AaBb，其PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同，C正确；
D、①AaBB自交子代为AABB（1/4）、AaBB（1/2）、aaBB（1/4），其PCR产物电泳结果与④aaBB电泳结果相同的占1/4，D错误。
故答案为：D。
【分析】1、PCR技术
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩増中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
2、基因自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中，位于同源染色体上的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合，若遗传时遵循基因的自由组合定律则一定遵循分离定律，则每对等位基因的遗传一定遵循分离定律，因此可以将自由组合问题转化成分离定律问题进行解决。
11．【答案】A,C
【知识点】PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】A、利用双脱氧测序法时，PCR反应体系中加入的模板是待测的单链DNA，故只需加入一种引物，A正确；
B、电泳时产物的片段越大，迁移速率越慢，B错误；
C、依据分析中双脱氧测序法的原理，可以确定每个泳道中的条带（DNA片段）的3'终端的碱基，如+ddATP的泳道中出现的条带（DNA片段）的3'终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同，但终止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基；图示电泳方向为从上下，即对应的DNA片段为长→短， 则对应的DNA测序结果为3'→5'，如对照个体的电泳结果最短的条带为ddCTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C，因此对照个体的测序结果为5'-CTACCCGTGAT-3'，患者的测序结果为5'-CTACCTGTGAT-3'，C正确；
D、对比患者和对照个体的测序结果可知，患者该段序列中某位点的碱基C突变为T，D错误。
故答案为：AC。
【分析】ATP是腺苷三磷酸的英文名称缩写，其结构可以简写成A-P~P~P，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，~ 代表-种特殊的化学键。由于两个相邻的磷酸基团都带负电荷而相互排斥等原因，使得这种化学键不稳定，末端磷酸基团有一种离开ATP而与其他分子结合的趋势，也就是具有较高的转移势能。
dNTP和ddNTP具有与ATP(NTP)相似的结构，ATP中的糖是核糖，dNTP中的糖是脱氧核糖，而ddNTP中的糖是双脱氧核糖。进行DNA复制时，dNTP作为原料参与DNA的复制，同时能提供能量，而ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，导致DNA片段延伸终止，即阻断DNA的复制。
12．【答案】C,D
【知识点】微生物的分离和培养
【解析】【解答】A、本实验的目的是筛选可以防治香蕉枯萎病的内生菌，因此应该在大量感染香蕉枯萎病的香蕉种植园内，从未感病植株上采集样品，A错误；
B、将采集的样品充分消毒后，应用无菌水冲洗，然后收集冲洗液进行无菌检测，B错误；
C、将无菌检测合格的样品研磨，制成研磨液，经稀释涂布平板法分离得到内生菌的单菌落，C正确；
D、判断内生菌的抗性效果需比较有无接种内生菌的平板上的病原菌菌斑大小，由于内生菌会抑制病菌的繁殖，因此病原菌斑越小说明内生菌的抗性效果越好，D正确。
故答案为：CD。
【分析】本实验的目的是筛选可以防治香蕉枯萎病的内生菌，因此采样时应从未感病植株上采集，样品采集后先对样品消毒，并进行无菌检测，目的是避免香蕉组织表面的杂菌对实验结果的干扰。
13．【答案】（1）兴奋；突触
（2）非保守
（3）长度相同但非保守序列不同的DNA片段
（4）少量的气体分子与无活性的G蛋白结合，变成有活性的G蛋白，后者活化C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。
【知识点】突触的结构；神经冲动的产生和传导；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】（1）感受器是接受刺激并产生兴奋的结构，上一个神经元的轴突末梢与下一个神经元树突或胞体形成突触，所以嗅觉神经元的树突末梢在气味分子的刺激下产生兴奋，经嗅觉神经元轴突末端与下一个神经元形成的突触将信息传递到嗅觉中枢，产生嗅觉。
（2）蛋白质的功能与结构是相适应的，不同气味受体能特异识别相应气味分子的关键在于其特有的非保守序列所编码的蛋白区段。
（3）由图分析可知，PCR产物条带单一，说明其长度相同，若PCR产物中的DNA非保守序列相同，则酶切片段的长度之和应等于A对应的条带大小，与题意不符，所以据此可以推测，PCR产物存在不同的非保守序列，由于这些序列的存在，有多种不同的酶切位点，酶切产物的长度就不同，酶切片段长度之和就会大于PCR产物长度，综上所述，PCR产物是由长度相同但非保守序列不同的DNA片段组成。
（4）由图分析可知，少量的气体分子与无活性的G蛋白结合，变成有活性的G蛋白，后者活化C酶，在C酶的催化下合成大量的cAMP使Na+通道打开，Na+内流，神经元细胞膜上产生动作电位，气味分子被动物感知。
【分析】1、突触包括突触前膜、突触间隙和突触后膜三个结构。
2、兴奋是通过电信号的形式在神经元上进行传递，到达轴突末梢，电信号转变成以神经递质作为载体的化学信号，包裹着神经递质的突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐将神经递质释放进入组织液，神经递质再通过扩散与突触后膜上的受体结合，使化学信号转变为电信号，使下一个神经元产生兴奋或抑制，后神经递质被分解或被突触前膜重新吸收。
3、动作电位是由钠离子内流形成，静息电位是钾离子外流形成的
14．【答案】（1）酒精；能量
（2）无氧
（3）不能，该实验只能证明随着H2O2浓度的持续上升，酵母菌受损程度加深，酵母菌存活率下降，但不能证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升；该实验在无氧条件下从发酵罐中取出酵母菌，接种到培养基上无氧培养，并没有创造O2浓度陡然变化的条件。
（4）过氧化氢酶
【知识点】无氧呼吸的过程和意义；微生物发酵及其应用
【解析】【解答】（1）酵母菌在密闭发酵罐中会进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，酵母菌有氧呼吸产生的能量远大于无氧呼吸，其增殖速度加快，所以在有氧条件下，酵母菌增殖速度明显快于无氧培养。
（2）由图分析可知，在无氧/无氧条件下，统计出的菌落数最多，所以此时最有利于保留占比很低的菌种。
（3）根据题意以及题图分析可知，图片中的结果只能说明随着H2O2的浓度加大，酵母菌的受损程度加深，其存活率降低，整个过程是从从发酵罐（无氧条件）中取出，接种到培养基进行无氧培养，并没有创造O2浓度的陡然变化这一条件，无法证明酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的H2O2浓度会持续上升，所以该实验不能完全证实酵母菌接触O2的最初阶段，细胞产生的过氧化氢（H2O2）浓度会持续上升，使酵母菌受损这一推测。
（4） H2O2 在过氧化氢酶的催化下会产生氧气，A组菌液直接滴加到H2O2溶液中，无气泡产生；B组菌液有氧培养4天后，取与A组活菌数相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出现明显气泡，说明B组菌液在有氧条件下培养产生了过氧化氢酶，综上所述，酵母菌可通过产生过氧化氢酶以抵抗H2O2的伤害。
【分析】1、有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质，葡萄糖分解形成两分子丙酮酸、NADH并释放少量能量，第二阶段发生在线粒体基质，丙酮酸和水反应产生二氧化碳、NADH并释放少量能量，第三阶段发生在线粒体内膜，将第一、二阶段产生的NADH和氧气反应生成水并大量能量。
2、无氧呼吸中分为酒精发酵和乳酸发酵，发生场所均为细胞质基质，二者第一阶段反应和有氧呼吸第一阶段相同，即葡萄糖分解形成2分子丙酮酸和NADH，并释放少量能量，而酒精发酵第二阶段丙酮酸和NADH反应产生酒精和二氧化碳，乳酸发酵第二阶段丙酮酸和NADH反应产生乳酸，其中植物细胞无氧呼吸一般属于酒精发酵，动物细胞无氧呼吸属于乳酸发酵。
15．【答案】（1）隐性突变
（2）3；1；1：1
（3）密码子具有简并性
（4）9：7；有；有
【知识点】基因的自由组合规律的实质及应用；PCR技术的基本操作和应用
16．【答案】（1）O2和H+；ATP和NADPH
（2）减少；缺钾会使叶绿素合成相关酶的活性降低；缺钾会影响细胞的渗透调节，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，使叶绿素合成减少
（3）分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；和已知基因序列进行比较
【知识点】光合作用的过程和意义；影响光合作用的环境因素；PCR技术的基本操作和应用
【解析】【解答】（1）植物光反应过程中水的光解会产生O2和H+，H+和NADP+结合产生NADPH。
该过程中光能转化为电能，电能再转化为储存在ATP和NADPH中的化学能。
（2）长期缺钾导致该植物的叶绿素含量减少，其原因是钾参与酶活性的调节，缺钾会降低叶绿素合成相关酶的活性；钾参与渗透调节，缺钾会影响细胞渗透压，进而影响细胞对Mg、N等的吸收，而Mg和N是合成叶绿素的原料，因此最终会影响叶绿素的合成。
（3）Rubisco由两个基因编码， 这两个基因及两端的DNA序列已知，因此检测其是否突变的基本思路利利用PCR技术扩增突变体的相应基因，测序后和已知序列进行比较。其具体步骤为：①分别提取该组织细胞的细胞核DNA和叶绿体DNA；②根据编码Rubisco的两个基因的两端DNA序列设计相应引物；③利用提取的DNA和设计的引物分别进行PCR扩增并电泳；④基因测序；⑤和已知基因序列进行比较。
【分析】
17．【答案】（1）显微镜直接计数法将死菌和活菌一起计数
（2）5000
（3）杀死杂菌；避免温度过高烫死菌种
（4）A；A消毒液活细菌减少量最大；杀灭杂菌的时间较短
（5）黑
【知识点】测定某种微生物的数量；培养基对微生物的选择作用；灭菌技术
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