2025届高三生物二轮复习生物技术与工程

结合科学前沿的生物技术与工程二轮复习一、发酵工程：二、细胞工程和胚胎工程：三、基因工程：考法1：传统发酵技术；考法2：微生物的选择与鉴别考法1：单克隆抗体的应用；考法2：获得疾病模型动物考法1：基因工程的基本操作程序；难点：限制酶的选取和引物的设计难点：目的基因的检测与鉴定一、发酵工程—微生物的选择与鉴别1、核心知识梳理—以选育能降解某种除草剂的细菌为例取样→制成菌悬液→接种→选择和鉴别→扩大培养平板划线法稀释涂布平板法稀释原理

接种工具

用途

无菌技术：消毒和灭菌的区别？培养基的基本成分？连续划线稀释梯度稀释接种环涂布器分离纯化分离纯化、计数2、易错点判断（1）培养微生物的培养基中都必须含有碳源、氮源、水和无机盐。（）（2）微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（）（3）乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（）（4）醋酸菌属于原核微生物，不仅能利用葡萄糖合成醋酸，还能将酒精转化为醋酸。（）（5）变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的。（）（6）通过发酵工程可以从微生物细胞中提取单细胞蛋白。（）3、典例分析例1.原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃，土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃作为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不正确的是()A.应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择培养基C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择培养基上D.在选择培养基上能形成分解圈的可能为所需菌C例4.（2023·北京）自然界中不同微生物之间存在着复杂的相互作用。有些细菌具有溶菌特性，能够破坏其他细菌的结构使细胞内容物释出。科学家试图从某湖泊水样中分离出有溶菌特性的细菌。(2)A菌通常被用做溶菌对象。研究者将含有一定浓度A菌的少量培养基倾倒在固体培养平板上，凝固形成薄层。培养一段时间后，薄层变浑浊（如图），表明_______________________________。(3)为分离出具有溶菌作用的细菌，需要合适的菌落密度，因此应将含菌量较高的湖泊水样______________后，依次分别涂布于不同的浑浊薄层上。培养一段时间后，能溶解A菌的菌落周围会出现_____________。采用这种方法，研究者分离、培养并鉴定出P菌。(4)为探究P菌溶解破坏A菌的方式，请提出一个假设，该假设能用以下材料和设备加以验证（主要实验材料和设备：P菌、A菌、培养基、圆形滤纸小片、离心机和细菌培养箱）_____________________________。A菌能在培养平板中生长繁殖稀释溶菌圈P菌通过分泌某种化学物质使A菌溶解破裂。MIC是指药敏试验中某种抗生素对测试菌的最低抑制浓度。某研究小组将含有相同浓度抗生素1—IV的四个大小相同的纸片分别贴在长满测试菌的琼脂平板上进行药敏试验，以了解病原微生物对四种抗生素的敏感程度，下图所示为实验结果。相关叙述不正确的是（

）

A．实验中可以通过抑菌圈的大小来判定抗生素的抑菌效果B．抗生素I的MIC小于抗生素Ⅱ的MICC．抑菌圈中出现菌落的原因可能是抗生素使病原菌产生耐药性基因突变D．实验结束后，应将耐药菌、培养基和纸片等进行高温灭菌处理C二、细胞工程和胚胎工程选材？无菌、无毒的环境适宜的温度、pH和渗透压95%空气和5%CO2的气体环境幼叶、茎尖、根尖等有丝分裂旺盛的组织（一）细胞工程与胚胎工程易错辨析（1）用花药离体培养得到单倍体植株需要用到组织培养技术。（）（3）动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能性。（）（4）用干细胞培育出人体需要的组织或器官用来移植治病，体现了细胞的全能性。（）例4.（2023·浙江）甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究，基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定，最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题：甲乙在原生质体融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的_______________失活。对处理后的原生质体在显微镜下用

计数，确定原生质体密度。(3)同一块愈伤组织所有细胞源于

。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？

A．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂B．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂C．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂D．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂细胞质、细胞核血细胞计数板同一个杂种细胞ABD甲乙（2n=22）（2n=38）8.(2023·北京西城区高三模拟)某实验小组用紫外线照射法去除某种烟草细胞的细胞核，获得保留细胞质(含叶绿体)且具有链霉素抗性的细胞甲，再与无链霉素抗性的该种烟草细胞乙进行体细胞杂交，筛选出杂种细胞丙，进而培育成杂种植株。下列叙述错误的是A.培育形成的杂种植株与原有的烟草植株存在生殖隔离C.为获得杂种细胞丙，可利用含链霉素的选择培养基进行筛选√（三）单克隆抗体的制备及应用例2（2023广东六校联考改编）恩美曲妥珠单抗(T-DMI)是一种由曲妥珠单抗、硫醚连接子与微管抑制剂美坦新(DM1)组成的一种新型的抗体-药物偶联物，是一种主要靶向过表达HER2+受体的细胞，从而发挥抗肿瘤作用。下列说法错误的是（

）A．给小鼠注射HER2+蛋白，从而在血清中获得曲妥珠单抗B．利用HER2+对杂交瘤细胞进行抗体检测，以便筛选出呈阳性细胞C．T-DM1与HER2+特异性结合是DM1对癌细胞进行选择性杀伤的关键D．利用同位素或荧光标记的曲妥珠单抗可定位诊断HER2+AHER2+蛋白杂交瘤细胞曲妥珠单抗例3、科研人员在制备杂交瘤细胞的基础上，获得了能够产生双特异性抗体(BsAb)的双杂交瘤细胞。BsAb可以同时结合两种抗原，拓展了抗EGFR(表皮生长因子受体)单克隆抗体的临床应用范围，其原理如图所示。下列相关叙述错误的是（

）

A．用两种抗原免疫小鼠获得的活化B细胞与骨髓瘤细胞融合后，筛选出杂交瘤细胞B．将筛选获得的两种杂交瘤细胞通过PEG试剂促融后进一步筛选获得双杂交瘤细胞C．BsAb可同时与T细胞表面抗原CD3以及肿瘤细胞表面EGFR结合发挥细胞免疫作用D．辅助性T细胞释放的穿孔素可促进其释放的颗粒酶进入肿瘤细胞，引起肿瘤细胞凋亡D（四）动物细胞工程在解决不孕不育及避免遗传病中的应用例2.（2022•福建模拟）不孕不育症是人类面临的全球性问题，男性的无精症占不孕不育病例中的10%一15%。科研人员利用图所示的流程，将小鼠多能干细胞（PC）诱导成为精子，并成功与卵细胞受精，得到正常后代。下列叙述正确的是（）A．PSC诱导形成精子的过程中，不会发生细胞染色体数目的变化 B．步骤①只能加入一个分化出的精子，以避免多个精子和卵细胞融合 C．上述流程中利用了动物细胞培养、体外受精和胚胎移植等生物技术 D．通过上述流程，可避免生下患有白化病、红绿色盲等遗传病的后代C2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。据图分析下列叙述错误的是（）A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等操作B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因C孤独症谱系障碍与SHNK3基因的分子缺陷密切相关，我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，对猕猴的SHANK3基因进行编辑，首次获得该病的灵长类动物模型。猕猴基因编辑的成功吸引了药物公司的注意，特别是神经科学领域，科学家有望开展猕猴疾病模型的药物效果评价。回答下列问题：为得到更多孤独症模型猴，①③途径与②③途径相比______________更有优势。原因是______________________________________________。①③①③途径中，提供细胞核的早期胚胎细胞的分化程度更低，全能性更高三、基因工程（一）基因工程的基本操作程序①过程是_________;选择性扩增Q基因的前提是____________________________________________；②过程是____________________，需要用到的工具酶有____________________。③过程常用的方法是_______________法；④过程可以采用______________方法对Q蛋白进行检测和鉴定。逆转录

要有一段已知Q基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物

基因表达载体的构建

限制酶、DNA连接酶

Ca2+处理

抗原-抗体杂交

正向插入（二）难点突破1：限制酶的选择【例1】为使目的基因与质粒正确连接，对质粒进行酶切应选用的限制酶为

。XhoⅠ和MunⅠ（二）难点突破1：限制酶的选择P100【例2】构建基因表达载体时，若科研人员需将THP9基因整合到质粒上，如图，已知图中THP9基因转录方向为从左往右，应使用限制酶___________________切割如图中质粒，使用限制酶___________________切割图中含THP9基因的DNA片段，以获得能正确表达THP9基因的重组质粒。MfeⅠ和HindⅢEcoRⅠ和HindⅢ高频考点归纳1：图解限制酶的选择原则(1)不破坏目的基因原则：如图甲中不选择SmaⅠ。(2)不破坏标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。(3)确保目的基因和载体出现相同黏性末端(4)为避免目的基因自身环化和反向连接，常使用不同的限制酶切割目的基因两端和质粒，如图甲也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。（二）难点突破2：PCR的引物1、引物的选择例1（2023年山东高考）科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。(2)构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物

。F2和R1或F1与R2扩增片段目的基因正向接入目的基因反向接入AB扩增片段扩增片段目的基因正向接入目的基因反向接入AB扩增片段例2、为使甘蓝具有抗除草剂能力，科研人员将除草剂草甘膦抗性基因转入甘蓝植株，获得抗草甘膦转基因甘蓝。（湖南长沙模拟）(1)草甘膦抗性基因一条链的两端序列如下，采用PCR技术获取和扩增草甘膦抗性基因，应选用的引物组合为（

）A．5′-CTTGGATGAT-3′和5′-TCTGTTGAAT-3′B．5′-CTTGGATGAT-3′和5′-TAAGTTGTCT-3′C．5′-ATTCAACAGA-3′和5′-ATCATCCAAG-3′D．5′-ATTCAACAGA-3′和5′-GAACCTACTA-3′A5`3`5`3`5`3`互补相同3`5`2、引物的设计例3、(广东汕头二模)木质纤维素是地球上最为丰富的可再生资源，中国科学家利用基因工程的方法构建了一株嗜热厌氧杆菌H，以花生壳、玉米芯等为原料发酵生产生物燃料乙醇，以期提高农业废弃物的整体利用价值。请回答下列问题：(2)研究人员构建了双功能醇醛脱氢酶基因（Adh）的过量表达载体，图b为构建表达载体时所需的关键条件。3、引物的修饰①已知Adh两端不含限制酶识别位点，为保证双功能醇醛脱氢酶基因（Adh）能通过双酶切以正确方向插入质粒，

在设计PCR引物时可添加限制酶______________的识别序列。其中引物1的序列为5`—

—3`。KpnI和XbaIGGTACCGTACCTTTGT左边加KpnI识别序列，右边加XbaI识别序列

识别序列应添加在引物的5`端高频考点归纳2：引物设计的基本原则1、引物的作用：使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。2、引物的5’端能与模板链的3’端进行碱基互补配对，延伸方向5´→3´。3、引物自身及引物之间不应存在碱基互补序列。4、引物长度常用的是18-27bp，不应过短或过长。5、引物的修饰：引物的5`端修饰包括加酶切位点、引入启动子序列等。（1）扩增J基因（目的基因）用：________；（2）检测J基因（目的基因）是否正向插入：___________________。F1和R1F1和R2或F2和R1（包含目的基因左侧或右侧序列）（二）难点突破3：目的基因的检测与鉴定1、根据培养基上菌落的颜色作出判断lacz表达的β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。据此，经钙离子处理的大肠杆菌与重组质粒混合培养一段时间后，再将大肠杆菌接种到添加了_________________________的培养基上筛选出____色的菌落即为工程菌。氨苄青霉素和X-gal白（二）难点突破3：目的基因的检测与鉴定2、原位影印幽门螺杆菌(Hp)与胃炎、消化性溃疡和胃癌等多种疾病有关。Hp的Ipp20基因能指导合成其特有的Ipp20蛋白，科研人员据此利用基因工程制备Hp疫苗，该过程所选择的质粒及操作步骤如图所示。(3)已知在构建基因表达载体时使用了限制酶XhoⅠ和XbaⅠ切割质粒和Ipp20基因。科研人员采用影印法筛选含有Ipp20基因的大肠杆菌，即使用无菌的线毡布压在培养基A(添加_________)的菌落上，带出少许菌种，平移并压在培养基B(添加__________)上。根据图示结果分析，含有Ipp20基因的大肠杆菌应从培养基____中获取，理由是__________________________________________________。潮霉素氯霉素A重组质粒中不含氯霉素抗性基因，因此含Ipp20基因的大肠杆菌不能在添加了氯霉素的培养基B中生长。（二）难点突破3：目的基因的检测与鉴定3、分子水平检测NtNRAMP3是定位于液泡膜参与Cd转运的蛋白，研究人员以普通烟草为材料，通过转基因技术研究NtNRAMP基因的功能。研究人员得到重组质粒pCambia300-NtNRAMP，将含pCambia300-NtNRAMP的农杆菌与烟草愈伤组织共培养，培养后得到12株烟草植株。提取烟草细胞的核DNA用引物F和R进行PCR扩增，电泳结果如图10所示，该检测结果说明__________________________________________。NtNRAMP基因成功转入4、6-11号烟草植株细胞的染色体中。（二）难点突破3：目的基因的检测与鉴定3、分子水平检测科研人员通过实验获得三只转基因奶山羊D（甲、乙、丙）。科研人员对甲、乙、丙三只奶山羊和非转基因奶山羊进行了基因检测。检测结果显示非转基因奶山羊体内无抗凝血酶Ⅲ基因，甲、乙、丙三只奶山羊体内均含有抗凝血酶Ⅲ基因。进一步检测抗凝血酶Ⅲ的表达情况，结果如图2所示。注：图中黑色条带为抗原—抗体杂交带，表示相应蛋白质的存在。M泳道条带为相应标准蛋白所在位置。根据以上信息分析，该检测结果说明____________________________________________________。乙、丙奶山羊体内的抗凝血酶Ⅲ基因能够表达，而甲奶山羊体内的抗凝血酶Ⅲ基因不能表达。例：（2024省一模）我国是全球第三大盐碱地分布国家，可用于种植耐盐碱水稻的盐碱地约1000万hm2，培育耐盐碱水稻对确保我国的粮食安全具有重要的战略意义。我国科学家利用东农427水稻品种，应用CRISPR/Cas9基因编辑技术，将水稻的两对耐盐负调控基因OsEIL1和OsEIL2敲除而培育耐盐改良水稻新品种。（4）要在个体生物学水平上鉴定是否成功培育出耐盐水稻新品种，其思路是_______________________