2025年高考二轮复习生物大单元8生物技术与工程层级二关键突破提升练

层级二关键突破提升练学生用书P209

突破点1微生物培养与发酵1.(2024·福建漳州三模)福建红曲酒闻名于世,红曲酒是用红曲霉菌发酵制成的,生产流程如图。下列有关说法错误的是()A.糖化是指淀粉水解,为红曲霉菌提供发酵的底物B.开耙有助于控制发酵温度和及时通气C.煎酒会使酶失活,终止发酵活动,不利于红曲酒的储存D.工业化生产红酒的过程中,要随时监测发酵液中的微生物数量和产物浓度答案C解析米的主要成分是淀粉,糖化发酵过程是红曲霉菌分泌淀粉酶,将淀粉水解成葡萄糖的过程。糖化过程产生的葡萄糖为红曲霉菌提供发酵的底物,A项正确;由题图可知,开耙是指搅拌米饭,搅拌时可以散热,使米饭充分接触气体,也可以使菌种与米饭充分接触,有助于控制发酵温度和及时通气,使发酵充分进行,B项正确;煎酒时的温度为85℃,该温度下酶会失活,发酵活动终止,有利于红曲酒的储存,C项错误;工业化生产红酒的过程中,要随时监测发酵液中的微生物数量和产物浓度,以判断发酵进程,D项正确。2.(2024·山东菏泽一模)酸奶主要是用优质牛奶为原料经乳酸菌发酵而成的。为从酸奶中分离出乳酸菌,现用无菌水将酸奶稀释成浓度为101g/mL的悬液,分别取0.1mL稀释液涂布在3个平板上,置于恒温培养箱中培养,连续6d定时统计平板上的菌落数。下列相关叙述错误的是()A.制备培养基时,先倒平板再进行高压蒸汽灭菌,防止污染B.恒温培养前,需在培养皿底部标明组别和培养日期等信息C.连续6d定时统计平板上的菌落数可防止遗漏菌落D.若平板上菌落过于密集,则需要将酸奶悬液再次稀释重复上述实验答案A解析制备培养基时,先进行高压蒸汽灭菌再进行倒平板操作,防止污染,A项错误;恒温培养前,需在培养皿底部标明组别、培养日期和稀释度等,便于进行实验统计和对比观察,B项正确;为防止菌落数的遗漏,应连续6d定时观测统计,C项正确;若平板上菌落过于密集,则需要将酸奶悬液再次稀释重复上述实验,以保证每个平板的菌落数为30~300,D项正确。3.(2024·广东湛江二模)蛋白S为菌株C(一种细菌)的分泌产物,可被广泛应用于医药、食品和化工工业。某小组通过实验比较不同碳源对菌体生长和蛋白S产量的影响,结果如表所示。下列说法正确的是()碳源细胞干重/(g·L1)蛋白S产量/(g·L1)葡萄糖3.120.15淀粉0.010制糖废液2.300.18A.菌株C的培养基的pH一般要调节至酸性B.培养基中碳源物质浓度越高,菌株合成蛋白S越多C.适合菌体生长和生产蛋白S的碳源均为葡萄糖D.菌株C可能因不能合成淀粉酶而无法利用淀粉答案D解析细菌的培养基的pH一般要调节至中性或弱碱性,A项错误。培养基中碳源物质浓度过高,可能会使菌株失水死亡,B项错误。分析题表可知,以葡萄糖为碳源时,细胞干重最大,故菌株C生长的最适碳源是葡萄糖;以制糖废液为碳源时,蛋白S产量最高,故用菌株C生产蛋白S的最适碳源是制糖废液,C项错误。分析实验结果可知,碳源为淀粉时菌株C几乎不生长,说明菌株C可能因不能合成淀粉酶而无法利用淀粉,D项正确。4.(2024·天津河西二模)(10分)近年来,水环境中发现的不同程度的抗生素残留,不仅威胁水生生物的生存,还会损害微生物的生态平衡。氧氟沙星(OFL)(化学式:C18H20FN3O4)是一种人工合成的广谱抗菌的氟喹诺酮类药物,某实验小组成功地从废水环境样品中分离得到能降解OFL的菌株X。筛选分离的操作过程如图所示。回答下列问题。(1)利用细菌处理去除废水中的抗生素,这种方法的不足之处是,因此需要筛选抗生素优势降解菌株。

(2)筛选能够降解OFL的菌株时,富集培养基中需要加入作为唯一碳源或氮源。用于培养菌株X的固体培养基含有水、蛋白胨、酵母提取物和琼脂等成分,其中蛋白胨主要为菌株X提供碳源、氮源和。

(3)过程Ⅱ、Ⅲ所利用的接种方法是。过程Ⅱ中的总稀释次数为8次,在过程Ⅲ中,可以每隔24h统计一次菌落的数目,选取时的记录作为结果,3个培养基中长出的菌落数量分别是135、153、144,故推测A中细菌的数量为个/mL。

(4)该实验小组欲进一步探究初始OFL浓度对菌株X降解OFL能力的影响,请补充实验思路:配制等量的含一系列浓度梯度的OFL的液体培养基,将培养基灭菌后,在培养基中接种

,计算出OFL去除率。

答案(1)抗生素会抑制细菌的生长繁殖(2)OFL维生素(3)稀释涂布平板法菌落数目稳定1.44×1011(4)等量的菌株X,每隔一段时间取样,测定培养基中OFL的残余含量解析(1)抗生素会抑制细菌的生长繁殖,因此需要筛选抗生素优势降解菌株来去除废水中的抗生素。(2)筛选能够降解OFL的菌株时,富集培养基中需要加入OFL作为唯一碳源或氮源。蛋白胨是将肉、酪素或明胶用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外观呈淡黄色的粉剂,主要为菌株X提供碳源、氮源和维生素。(3)过程Ⅱ、Ⅲ利用的接种方法是稀释涂布平板法,选取菌落数目稳定时的记录作为结果;A中细菌的数量为(135+153+144)÷3×108÷0.1=1.44×1011(个/mL)。(4)欲进一步探究初始OFL浓度对菌株X降解OFL能力的影响,自变量是初始OFL浓度,因变量是菌株X的降解效果,因此可配制等量的含一系列浓度梯度的OFL的液体培养基,将培养基灭菌后,在培养基中接种等量的菌株X,每隔一段时间取样,测定培养基中OFL的残余含量,计算出OFL去除率。突破点2比较植物细胞工程和动物细胞工程5.(2024·广东广州一模)普通六倍体小麦(6n=42)的基因组庞大,其研究工作相对困难;拟南芥(2n=10)是应用广泛的模式植物,其基因组测序已完成,遗传背景相对清晰。以普通小麦胚性愈伤组织来源的原生质体为供体,用紫外线分别照射30s、1min、2min后,再与拟南芥原生质体进行融合,希望将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组,从而借助其清晰的遗传背景对小麦基因组进行研究。下列相关说法错误的是()A.可用聚乙二醇或高Ca2+—高pH融合法等化学方法诱导原生质体融合B.原生质体融合后,应进一步筛选染色体数为52的细胞来对小麦进行研究C.外植体经诱导形成愈伤组织的过程需要控制生长素与细胞分裂素的比例D.该过程还探究了紫外线处理时间(剂量)对供体染色体断裂程度的影响答案B解析诱导植物细胞原生质体融合时,可用聚乙二醇或高Ca2+—高pH融合法等化学方法,A项正确;本实验中,细胞融合的目的是将小麦染色体小片段插入拟南芥基因组,从而借助其清晰的遗传背景对小麦基因组进行研究,而不是单纯得到两细胞核融合的细胞,B项错误;植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向,外植体经诱导形成愈伤组织的过程需要控制生长素与细胞分裂素的比例,C项正确;根据题干信息“用紫外线分别照射30s、1min、2min”,可判断实验自变量是紫外线处理时间(剂量),故该过程还探究了紫外线处理时间(剂量)对供体染色体断裂程度的影响,D项正确。6.(2024·福建三明一模)如图为治疗性克隆的基本过程,首先取病人的体细胞核,移植到去核的卵母细胞中,在早期胚胎形成后,从中分离获得胚胎干细胞(ES细胞),对ES细胞进行基因修饰和定向分化处理,将定向分化后的细胞移植给病人,从而达到治疗疾病的目的。下列相关叙述错误的是()A.接受细胞核的卵母细胞处于减数分裂Ⅱ中期B.获得图中去核的卵母细胞时,可通过显微操作去核C.图中形成的器官用于移植,理论上可以避免免疫排斥反应D.治疗性克隆过程采用的技术有核移植技术和胚胎移植技术答案D解析接受细胞核的卵母细胞处于减数分裂Ⅱ中期,A项正确;显微镜下可以通过显微操作去核,B项正确;图中形成的器官来源于病人的细胞,将其用于移植,理论上可以避免免疫排斥反应,C项正确;治疗性克隆过程采用的技术有核移植技术,没有用到胚胎移植技术,D项错误。7.(2024·广东广州一模)胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物的子宫内生产后代。自然条件下,不同动物的胚胎进入子宫时,其发育阶段有明显的差异(见下表)。动物种类小鼠绵羊猪马牛发育阶段桑葚胚16细胞4~6细胞囊胚8~16细胞下列叙述正确的是()A.将获能的精子和刚排出的卵母细胞共同培养,以促使它们完成体外受精B.相对来说,在进入子宫时小鼠胚胎的发育程度最高,猪胚胎的发育程度最低C.在进行马胚胎移植时,应选择发育到囊胚阶段的胚胎移植到相应受体D.在胚胎移植前可取内细胞团的个别细胞做染色体分析,进行性别鉴定答案C解析刚排出的卵母细胞不具备受精的能力,需要培养到减数分裂Ⅱ中期才能完成体外受精,A项错误;由题表可知,马的胚胎进入子宫时已经发育到囊胚阶段,故其在进入子宫时发育程度最高,猪胚胎的发育程度最低,B项错误;胚胎移植时,为提高移植后胚胎的发育率和妊娠率,应选择桑葚胚或囊胚阶段的胚胎移植到相应受体,由题表可知,在进行马胚胎移植时,应选择发育到囊胚阶段的胚胎移植到相应受体,C项正确;在胚胎移植前可取滋养层的个别细胞做染色体分析,进行性别鉴定,D项错误。8.(2024·河南模拟)种间体细胞核移植(iSCNT)将供体动物体细胞与来自不同种、科、目或纲的家畜(驯养动物)的去核卵母细胞融合并激活,以获得较多的重构胚,进而获得动物个体,是体细胞核移植(SCNT)中极具潜力的研究方向之一。由于多种野生动物数量稀少且呈持续下降趋势,因此采集精子或卵子开展常规辅助生殖较为困难,甚至无法完成,而从活体或死后不久的野生动物体内采集体细胞利用iSCNT技术获得动物个体,可在一定程度上维持濒危动物数量。下列叙述正确的是()A.iSCNT技术必须通过显微操作技术将供体细胞的细胞核取出,然后注入去核的卵母细胞B.若从野生动物体内采集到的体细胞数目较少,可先用添加动物血清的固体培养基进行培养C.iSCNT技术的原理是动物细胞核具有全能性,操作过程中可用Ca2+激活重构胚D.同一野生动物经iSCNT技术获得的多个重构胚中,遗传物质可能不完全相同答案D解析在进行核移植时,可以通过显微操作技术,将供体细胞注入去核的卵母细胞,A项错误;若从野生动物体内采集到的体细胞数目较少,可先用添加动物血清的液体培养基进行培养,以增加体细胞的数目,B项错误;种间体细胞核移植(iSCNT)技术的原理是动物细胞核具有全能性,操作过程中可用Ca2+载体激活重构胚,C项错误;在种间体细胞核移植(iSCNT)过程中,去核的卵母细胞来自不同种、科、目或纲的家畜(驯养动物),获得的重构胚的细胞质遗传物质可能不同,因此同一野生动物经iSCNT技术获得的多个重构胚中,遗传物质可能不完全相同,D项正确。9.(2024·广东广州二模)(11分)植物远志的根是一种重要的传统中药,但该植物具有生长缓慢、繁殖率低等特点。随着近年远志的需求量迅速增长,研究人员用组织培养的方式,建立远志的高效培育体系。回答下列问题。(1)研究人员取远志不同的组织在基本培养基进行愈伤组织的诱导,筛选最佳外植体(见表a)。再用不同浓度的2,4D和6BA组合,对最佳外植体进行诱导,确定最佳的激素浓度组合(见表b)。表a外植体诱导率/%愈伤组织状态茎段18.33生长较慢叶31.67生长缓慢根35.00生长缓慢胚轴59.17生长较快表b组别植物激素浓度/(mg·L1)诱导率/%2,4D6BA10.20.265.0020.40.493.7530.60.670.00注:诱导率为接种外植体中形成愈伤组织的比例。由表a判断,最佳外植体应为。研究发现,植物激素的浓度及相关比例等都会影响植物细胞的发育方向。有人认为,第2组不一定是形成愈伤组织的最佳浓度组合。你是否支持该观点?(填“支持”或“不支持”),原因是

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(2)用不同浓度的6BA和NAA组合对诱导出的远志愈伤组织进行丛生芽的分化实验,结果如下图所示。植物生长调节剂6BA能促进芽的分化,其功能与(填激素名称)类似。在生产中,更多地使用6BA而不是该天然植物激素,其原因是植物生长调节剂具有

(写出2点)的特点。从实验结果看出,随NAA浓度的上升,愈伤组织丛芽分化率的变化趋势为。

(3)将芽苗植入含有不同浓度吲哚乙酸(IAA)的生根培养基后,生根率见下表。组别IAA浓度/(mg·L1)生根率/%10.562.222166.6731.541.11欲探究是否存在较低浓度IAA促进生根,过高浓度IAA抑制生根的现象,则上述实验应如何修改?

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答案(1)胚轴支持研究中缺乏2,4D和6BA的不同浓度组合的相关实验数据(2)细胞分裂素原料广泛、容易合成、效果稳定下降(3)增加一组空白对照,再增设更高浓度组,其他条件与原有实验相同解析(1)由表a可知,表中列出的四种外植体中,胚轴的诱导率最高,生长较快,因此最佳外植体应为胚轴。表b中自变量为不同浓度的2,4D和6BA组合,但二者比值均为1,没有不同植物激素浓度的比例对诱导率的影响的实验数据,因此支持第2组不一定是形成愈伤组织的最佳浓度组合的观点。(2)细胞分裂素能促进细胞分裂,促进芽的分化、侧枝发育、叶绿素的合成,因此植物生长调节剂6BA的功能与细胞分裂素类似。植物生长调节剂是由人工合成的,对植物的生长、发育有调节作用的化学物质,具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点。由实验结果可知,在实验所给的浓度范围内,当6BA浓度相同时,NAA浓度增大,丛芽分化率逐渐减小。(3)支持较低浓度IAA促进生根,过高浓度IAA抑制生根这一结论的结果应和使用蒸馏水的空白对照组比较,若所给浓度下生根率高于空白对照组,则该浓度为促进作用,若所给浓度下生根率低于空白对照组,则该浓度为抑制作用,题中所给实验中没有使用蒸馏水的空白对照组的数据,同时实验组中使用的IAA浓度均较低,因此需要增加一组空白对照,再增设更高浓度组,其他条件与原有实验相同。10.(2024·广东二模)(10分)传统单克隆抗体为由2条轻链和2条重链组成的Y形结构。科学家从骆驼体内得到一种缺失轻链和部分重链结构的抗体,并从中分离出能与抗原特异性结合的结构(纳米抗体),图甲、图乙表示特异性纳米抗体的制备过程。甲乙回答下列问题。(1)构成抗体基本单位的结构通式是,传统单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的,该细胞由B淋巴细胞和细胞融合而来。

(2)骆驼经多次抗原免疫后,能从特定细胞中提取mRNA,该类细胞可由细胞增殖分化而来。筛选时需要在培养液中添加。

(3)从图甲抗体的结构特点分析,与传统的单克隆抗体相比,纳米抗体具有的突出优势。纳米抗体除了用于治疗自身疾病之外,还有广阔的应用前景,请举出两个方面的例子:

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答案(1)骨髓瘤(2)B淋巴细胞和记忆B抗生素(3)穿透力强设计纳米抗体—药物偶联物,特异性杀死细胞;利用同位素或荧光标记的纳米抗体定位诊断疾病解析(1)抗体的化学本质是蛋白质,其基本单位是氨基酸,氨基酸的结构通式是,传统单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的,该细胞由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来。(2)骆驼经多次抗原免疫后,能从特定细胞中提取mRNA,该类细胞为浆细胞,可由B淋巴细胞和记忆B细胞增殖分化而来。筛选时需要在培养液中添加抗生素,其目的是避免杂菌污染。(3)从图甲抗体的结构特点分析,与传统的单克隆抗体相比,纳米抗体由于分子量小,因而具有穿透力强的突出优势。纳米抗体除了用于治疗自身疾病之外,还有广阔的应用前景,例如可通过设计纳米抗体—药物偶联物,特异性杀死细胞;利用同位素或荧光标记的纳米抗体定位诊断疾病。突破点3表达载体的构建及基因编辑技术11.(2024·福建福州二模)科学家为了提高某种果实的储藏时间,从该植物体内提取Ers1基因(乙烯受体基因),按照图示流程将Ers1基因重新导回该植物,致使该植物原有Ers1基因翻译受抑制。已知限制酶HpaⅠ切割后为平末端,XhoⅠ和BamHⅠ切割后露出的黏性末端碱基序列不同,据图分析,提取的目的基因两端需添加的限制酶的识别序列为()注:LB、RB分别为TDNA的左边界、右边界。A.目的基因A端添加HpaⅠ的识别序列,B端添加XhoⅠ的识别序列B.目的基因A端添加XhoⅠ的识别序列,B端添加HpaⅠ的识别序列C.目的基因A端添加XhoⅠ的识别序列,B端添加BamHⅠ的识别序列D.目的基因A端添加HpaⅠ的识别序列,B端添加HpaⅠ的识别序列答案B解析由于质粒的启动子内有BamHⅠ的切割位点,所以目的基因两端不能添加BamHⅠ的识别序列;若要使插入的目的基因能抑制原有Ers1基因的表达,该目的基因应反向插入TDNA中,使其转录的mRNA与细胞中原有Ers1基因转录的mRNA互补而抑制其翻译,再结合目的基因的转录方向,可确定目的基因A端需添加XhoⅠ的识别序列,B端需添加HpaⅠ的识别序列;若目的基因A端添加HpaⅠ的识别序列,B端添加HpaⅠ的识别序列,则不能确保目的基因反向插入TDNA中。综上可知,B项符合题意。12.(2024·重庆模拟)科学家在昆虫体内发现了可催化分解有机磷农药的酯酶,科学家将编码该酯酶的基因导入大肠杆菌获得工程菌,生产酯酶用于改善有机磷农药造成的环境污染,该过程中所用载体如图所示,下列有关叙述错误的是()A.把目的基因和载体连接时,可考虑选用载体的Pvit2、KpnⅠ、EcoRⅠ作为目的基因插入位点B.与图中载体的复制原点、启动子相结合的酶催化形成的化学键名称相同,但是反应物不同C.科学家筛选目的菌时,在含有氨苄青霉素的固体培养基上长出的菌落,不全是能产生酯酶的目的菌D.如果该基因整合到某植物的线粒体DNA中,可通过花粉传播开来,从而引起大面积的基因污染答案D解析把目的基因和载体连接时,目的基因要插入启动子、终止子之间才能正常地表达,可选用载体的Pvit2、KpnⅠ、EcoRⅠ作为目的基因插入位点,A项正确。与图中载体的复制原点相结合的是DNA聚合酶,催化形成的化学键名称是磷酸二酯键,反应物是脱氧核苷酸;与启动子相结合的是RNA聚合酶,催化形成的化学键名称也是磷酸二酯键,但是反应物是核糖核苷酸,B项正确。在含有氨苄青霉素的固体培养基上长出的菌落,也可能含有未连接目的基因的质粒,不全是能产生酯酶的目的菌,C项正确。线粒体及其DNA存在于细胞质中,而受精卵的细胞质几乎全部来源于卵细胞,故线粒体内的DNA不会随花粉(精子)传播开来,从而引起大面积的基因污染,D项错误。13.(2024·湖南长沙模拟)乳酸菌是乳酸的传统生产菌,但耐酸能力较差,影响产量;酿酒酵母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶(LDH)基因导入酿酒酵母,获得能产生乳酸的酵母工程菌株。下图为通过双酶切构建重组质粒的过程。GTG为原核生物偏好的起始密码子编码序列,ATG为真核生物偏好的起始密码子编码序列。下列说法正确的是()A.引物2的3'端序列应包含XbaⅠ的识别序列B.重组质粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体C.PCR反应时,缓冲液中一般要添加Ca2+来激活相关酶D.引物1的5'端序列应考虑将GTG改为ATG答案D解析根据题意可知,含GTG的一端为LDH基因的起始端,为保证通过双酶切以正确方向插入质粒,设计引物1的5'端序列需要包含BamHⅠ的识别序列,引物2的5'端序列应包含XbaⅠ的识别序列,A项错误;结合题意可知,质粒上有作为标记基因的尿嘧啶合成酶基因,所以本过程中重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体,然后在缺乏尿嘧啶的选择培养基上,不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存,导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存,从而起到筛选作用,B项错误;真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活,因此,PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+,C项错误;设计引物1的5'端序列,应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG,以便目的基因在酵母细胞中更好地表达,D项正确。14.(2024·重庆二模)单细胞生物并没有免疫系统,但是科学家发现细菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系统,并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分,能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。下列叙述错误的是()A.Cas9蛋白通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切B.CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发染色体结构变异C.识别序列与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—GD.向导RNA的序列越短,会导致脱靶率越高答案B解析Cas9蛋白作用对象是DNA,通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切,A项正确;CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发基因突变,B项错误;根据碱基互补配对原则可推测,识别序列RNA与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G,C项正确;向导RNA的序列越短,其结合的区域随机性增加,进而导致脱靶率越高,D项正确。15.(2024·广东卷)(13分)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图一)。图一回答下列问题。(1)研究者优化了培养基的(答两点)等营养条件,并控制环境条件,大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。

(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a,载体的部分结构见图二b)。构建载体时,选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子①②及③依次为,理由是