2025屆高考生物二輪復(fù)習(xí)【第3部分•高考題型專練】非選擇題規(guī)范練5生物技術(shù)與工程(新教材)

第三部分非選擇題規(guī)范練五真題在線(2023·湖南卷)某些植物根際促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)若從植物根際土壤中篩選分解淀粉的固氮細(xì)菌，培養(yǎng)基的主要營養(yǎng)物質(zhì)包括水和_無機(jī)鹽、碳源__。(2)現(xiàn)從植物根際土壤中篩選出一株解淀粉芽孢桿菌H，其產(chǎn)生的抗菌肽抑菌效果見表。據(jù)表推測該抗菌肽對_金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌__的抑制效果較好，若要確定其有抑菌效果的最低濃度，需在_1.73～3.45__μg·mL－1濃度區(qū)間進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。測試菌抗菌肽濃度/(μg·mL－1)55.2027.6013.806.903.451.730.86金黃色葡萄球菌－－－－－＋＋枯草芽孢桿菌－－－－－＋＋禾谷鐮孢菌－＋＋＋＋＋＋假絲酵母－＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示長菌，“－”表示未長菌。(3)研究人員利用解淀粉芽孢桿菌H的淀粉酶編碼基因M構(gòu)建高效表達(dá)質(zhì)粒載體，轉(zhuǎn)入大腸桿菌成功構(gòu)建基因工程菌A。在利用A菌株發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶M過程中，傳代多次后，生產(chǎn)條件未變，但某子代菌株不再產(chǎn)生淀粉酶M。分析可能的原因是_淀粉酶編碼基因M發(fā)生突變；能產(chǎn)生淀粉酶M的個(gè)體產(chǎn)生后代時(shí)發(fā)生性狀分離__(答出兩點(diǎn)即可)。(4)研究人員通過肺上皮干細(xì)胞誘導(dǎo)生成肺類器官，可自組裝或與成熟細(xì)胞組裝成肺類裝配體，如圖所示。肺類裝配體培養(yǎng)需要滿足適宜的營養(yǎng)、溫度、滲透壓、pH以及_無菌、無毒環(huán)境，含95%空氣和5%CO2的氣體環(huán)境__(答出兩點(diǎn))等基本條件。肺類裝配體形成過程中是否運(yùn)用了動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)_否__(填“是”或“否”)。(5)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)是一種耐藥菌，嚴(yán)重危害人類健康?？蒲腥藛T擬用MRSA感染肺類裝配體建立感染模型，來探究解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽是否對MRSA引起的肺炎有治療潛力。以下實(shí)驗(yàn)材料中必備的是_③④⑥__。①金黃色葡萄球菌感染的肺類裝配體②MRSA感染的肺類裝配體③解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽④生理鹽水⑤青霉素(抗金黃色葡萄球菌的藥物)⑥萬古霉素(抗MRSA的藥物)【解析】(1)由題意可知，根際促生菌具有固氮作用，可利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈?，因此用于篩選根際促生菌的培養(yǎng)基的主要營養(yǎng)物質(zhì)包括水、無機(jī)鹽和碳源。(2)由題表可知，在抗菌肽濃度為3.45～55.20μg·mL－1范圍內(nèi)，金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌均不能生長，表明該抗菌肽對它們的抑菌效果較好；因?yàn)榭咕牡臐舛葹?.73μg·mL－1時(shí)，它們均能生長，所以要確定抗菌肽抑菌效果的最低濃度，應(yīng)在1.73～3.45μg·mL－1的濃度區(qū)間進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。(3)在利用A菌株發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶M過程中，傳代多次后，生產(chǎn)條件未變，但某子代菌株不再產(chǎn)生淀粉酶M，可能的原因是淀粉酶編碼基因M發(fā)生突變；或者是能產(chǎn)生淀粉酶M的個(gè)體在產(chǎn)生后代時(shí)發(fā)生性狀分離。(4)肺類裝配體培養(yǎng)需要滿足適宜的營養(yǎng)、溫度、滲透壓、pH以及無菌、無毒環(huán)境，含95%空氣和5%CO2的氣體環(huán)境等基本條件；由圖示可知，肺類裝配體形成的過程中沒有運(yùn)用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)，只涉及了細(xì)胞的分裂和分化等內(nèi)容。(5)科研人員擬用MRSA感染肺類裝配體建立感染模型，來探究解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽是否對MRSA引起的肺炎有治療潛力，必備實(shí)驗(yàn)材料為：③解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽、④生理鹽水(設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)使用)、⑥萬古霉素(抗MRSA的藥物)，故選③④⑥。變式應(yīng)對1.秸稈還田，既可以減少焚燒秸稈造成的環(huán)境污染，又可以增強(qiáng)土壤肥力。小明同學(xué)準(zhǔn)備從土壤中分離出纖維素分解菌，以加速秸稈的分解。其實(shí)驗(yàn)過程如下。(1)在實(shí)驗(yàn)前，小明將濾紙埋在土壤中，30天后取出腐爛的濾紙篩選纖維素分解菌。此時(shí)，濾紙片的作用是_聚集土壤中的纖維素分解菌__。(2)配置纖維素分解菌的培養(yǎng)基：培養(yǎng)基配方纖維素酵母膏NaNO3KH2PO4Na2HPO4·7H2OMgSO4·7H2OKCl水解酪素5g0.5g1g0.9g1.2g0.5g0.5g0.5g①配置培養(yǎng)基時(shí)，先要計(jì)算培養(yǎng)基配方比例，再稱量、熔化，最后還應(yīng)_滅菌、倒平板__。②上表中的培養(yǎng)基是_選擇__培養(yǎng)基(從功能來看)，判斷依據(jù)是_以纖維素為碳源__。(3)纖維素分解菌的鑒定①纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基倒平板前，需要加入按一定比例滅過菌的_剛果紅__溶液，混勻倒平板。②吸取適量的培養(yǎng)液，一般采用_稀釋涂布平板__方法接種到纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基上。(4)為高效降解農(nóng)業(yè)秸稈廢棄物，興趣小組利用從土壤中篩選獲得的A、B、C3株纖維素分解菌，在37℃條件下進(jìn)行玉米秸稈和降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。在該條件下纖維素酶活力最高的是菌株_C__，理由是_接種菌株C后秸稈失重最多，纖維素降解率最大__?！窘馕觥?1)濾紙片的主要成分是纖維素，為纖維素分解菌提供分解原料，從而聚集土壤中的纖維素分解菌。(2)培養(yǎng)基的配制過程一般是計(jì)算、稱量、熔化、滅菌和倒平板。上表中的培養(yǎng)基主要碳源是纖維素，只有纖維素分解菌能生存，是選擇培養(yǎng)基。(3)纖維素分解菌的鑒別使用剛果紅染色法，需要加入滅過菌的剛果紅溶液。接種時(shí)適量的培養(yǎng)液經(jīng)稀釋涂布接種到平板上。(4)由圖可知，秸稈殘重最低的是C組，纖維素降解率最高，纖維素酶活力最高的是C菌株。2.人β防御素(由H基因編碼)是一種抗菌肽，科研人員欲利用酵母對其進(jìn)行生產(chǎn)。(1)獲得H基因的序列信息后，可以其cDNA為模板通過_PCR__方法獲得該基因。(2)由于人β防御素會(huì)損傷酵母細(xì)胞，組成型表達(dá)(持續(xù)表達(dá))H的酵母菌最大種群數(shù)量偏低，限制了最終產(chǎn)量。科研人員在酵母菌基因組DNA中插入Р和S基因，使質(zhì)粒上H基因的表達(dá)受到紅光控制。紅光調(diào)控H基因表達(dá)的原理如圖1所示。P和S基因應(yīng)為_組成型表達(dá)__(填“組成型表達(dá)”或“紅光誘導(dǎo)表達(dá)”)。(3)發(fā)酵后菌體和產(chǎn)物分離是發(fā)酵工藝的基本環(huán)節(jié)。定位于細(xì)胞表面的F蛋白可使酵母細(xì)胞彼此結(jié)合，進(jìn)而沉淀在發(fā)酵罐底部。科研人員引入藍(lán)光激活系統(tǒng)(圖2)，在酵母菌基因組中插入了2個(gè)E基因，使F基因的表達(dá)受到藍(lán)光控制(圖3)。圖3中兩個(gè)E基因作用分別是_左側(cè)E基因：照射藍(lán)光后受到正反饋調(diào)控，快速表達(dá)大量E蛋白，進(jìn)而激活F基因表達(dá)__右側(cè)E基因：使細(xì)胞中始終含有少量E蛋白，保持接受藍(lán)光信號(hào)的能力__。(4)工程菌泄露到環(huán)境中可能引發(fā)環(huán)境問題?？蒲腥藛T利用兩種阻遏蛋白基因(T和L)和調(diào)控元件，使酵母細(xì)胞在紅光和藍(lán)光同時(shí)照射時(shí)才激活致死基因N的表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)工程菌死亡(圖4)。圖4中①②應(yīng)選用的啟動(dòng)子為：①_C__，②_A__。A．Jub B．ACTC．CYC圖4中③④處結(jié)合的阻遏蛋白為：③_a__，④_b__。a．T蛋白 B．L蛋白(5)寫出利用該工程菌發(fā)酵生產(chǎn)人β防御素的步驟?！敬鸢浮?5)第一步黑暗條件下培養(yǎng)工程菌至種群數(shù)量達(dá)到最適第二步紅光照射至人β防御素在培養(yǎng)液中達(dá)到適宜濃度第三步藍(lán)光照射至工程菌凝集，回收發(fā)酵產(chǎn)物第四步紅光藍(lán)光同時(shí)照射，殺死工程菌【解析】(1)已知基因序列信息后，可制作引物，其cDNA為模板通過PCR技術(shù)獲得目的基因。(2)組成型表達(dá)即持續(xù)表達(dá)，從圖1分析，S蛋白與啟動(dòng)子結(jié)合，當(dāng)存在紅光時(shí)P蛋白與S蛋白結(jié)合導(dǎo)致H基因表達(dá)，說明P和S蛋白一直存在，是否結(jié)合會(huì)影響H基因的表達(dá)，P和S基因是組成型表達(dá)。(3)左側(cè)E基因的啟動(dòng)子是CYC，照射藍(lán)光后受到正反饋調(diào)控，快速表達(dá)大量E蛋白，進(jìn)而激活F基因表達(dá)；右側(cè)E基因的啟動(dòng)子是ACT，為組成型表達(dá)的弱啟動(dòng)子，使細(xì)胞中始終含有少量E蛋白，保持接受藍(lán)光信號(hào)的能力。(4)從圖中分析，藍(lán)光照射時(shí)可使CYC啟動(dòng)子后續(xù)基因表達(dá)，紅光照射時(shí)可使Jub啟動(dòng)子后續(xù)基因表達(dá)，①②位置選擇這兩種啟動(dòng)子可保證酵母細(xì)胞在紅光和藍(lán)光同時(shí)照射時(shí)才激活致死基因N的表達(dá)，①②位置這兩種啟動(dòng)子位置可顛倒。為了保證酵母細(xì)胞在紅光和藍(lán)光同時(shí)照射時(shí)才激活致死基因N的表達(dá)，當(dāng)④位置是L蛋白結(jié)合位點(diǎn)、③位置是T基因結(jié)合位點(diǎn)時(shí)，紅光和藍(lán)光同時(shí)照射時(shí)T基因表達(dá)的T蛋白與③位點(diǎn)結(jié)合，阻止了L基因的表達(dá)，使N基因可以表達(dá)而致死。(5)根據(jù)題目信息，紅光照射使產(chǎn)物增多，藍(lán)光照射使產(chǎn)物凝集，紅藍(lán)光同時(shí)照射使工程菌死亡，故第一步應(yīng)在黑暗條件下培養(yǎng)工程菌至種群數(shù)量達(dá)到最適，第二步紅光照射至人β防御素在培養(yǎng)液中達(dá)到適宜濃度，第三步藍(lán)光照射至工程菌凝集，回收發(fā)酵產(chǎn)物；第四步紅光藍(lán)光同時(shí)照射，殺死工程菌。3.不同動(dòng)物細(xì)胞膜表面的分子標(biāo)簽(MHC，主要組織相容性抗原)具有特異性，使得即使在相同抗原的刺激下，與人類相比，所產(chǎn)生的免疫反應(yīng)也有很大的差異性，為此，構(gòu)建人MHC轉(zhuǎn)基因小鼠模型并應(yīng)用于疫苗研發(fā)，具有重要的價(jià)值。如圖是人MHC轉(zhuǎn)基因小鼠模型的構(gòu)建過程。(1)過程①用_促性腺激素__處理可以獲取更多的卵(母)細(xì)胞，過程③所用的技術(shù)是_體外受精__。將早期胚胎植入代孕母鼠前，需對受體進(jìn)行_同期發(fā)情處理__。(2)圖中X表示_反轉(zhuǎn)錄/逆轉(zhuǎn)錄__過程。從基因組數(shù)據(jù)庫中查詢?nèi)薓HC的mRNA的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)合成_引物__用于PCR擴(kuò)增，PCR擴(kuò)增過程第一輪循環(huán)的模板是_人MHC基因的cDNA__。(3)通過上述途徑和雜交選育雖然可獲得含有人源MHC基因的純合子代小鼠，但該模型小鼠還不是理想的模型動(dòng)物，理由是_該模型小鼠含有鼠源MHC基因__，表達(dá)的產(chǎn)物會(huì)干擾疫苗的篩選或評價(jià)。欲獲得理想的模型動(dòng)物，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)想是_運(yùn)用基因編輯技術(shù)將鼠源的MHC基因敲除，得到僅含人MHC基因的小鼠__?！窘馕觥?1)過程①是獲取卵母細(xì)胞，為了獲取更多的卵(母)細(xì)胞，可以用促性腺激素處理供體雌鼠使之超數(shù)排卵。過程③為體外受精，獲得受精卵。胚胎移植的實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)胚胎的空間位置的轉(zhuǎn)移，為了提高胚胎移植的成功率，將早期胚胎植入代孕母鼠前，需對受體進(jìn)行同期發(fā)情處理使之處于與供體母鼠相同的生理狀態(tài)。(2)圖中X的過程是以mRNA為模板，產(chǎn)物是cDNA，故X過程為反(逆)轉(zhuǎn)錄。PCR過程需要模板、原料、酶以及引物，設(shè)計(jì)引物時(shí)需要有一段已知的目的基因序列。PCR的原理是DNA雙鏈復(fù)制，擴(kuò)增過程第一輪循環(huán)的模板是人MHC基因的cDNA。(3)不同動(dòng)物細(xì)胞膜表面具有不同的分子標(biāo)簽，即MHC，通過上述途徑和雜交選育雖然可獲得含有人源MHC基因的純合子代小鼠，但該模型小鼠含有鼠源MHC基因，表達(dá)的產(chǎn)物會(huì)干擾疫苗的篩選或評價(jià)，故該模型小鼠還不是理想的模型動(dòng)物。欲獲得理想的模型動(dòng)物，則需要想方設(shè)法除去鼠源的MHC基因，方法為運(yùn)用基因編輯技術(shù)將鼠源的MHC基因敲除，得到僅含人MHC基因的小鼠。4.煙草是我國一些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)作物之一，提高煙草質(zhì)量有利于提高經(jīng)濟(jì)收入。我國科研團(tuán)隊(duì)研究了一種轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種，抗鹽基因的結(jié)構(gòu)和獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種過程(①～⑤)如下圖所示。回答下列問題：(1)獲得轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種過程中應(yīng)用的生物技術(shù)有_基因工程技術(shù)(或重組DNA技術(shù))、植物組織培養(yǎng)__(答出2項(xiàng))等。(2)為確保目的基因定向插入了質(zhì)粒，應(yīng)該選擇_Hind_Ⅲ和Sal_Ⅰ__(填酶)切割目的基因和質(zhì)粒。在培養(yǎng)基中加入_氨芐青霉素__(填“氨芐青霉素”或“四環(huán)素”)對目的基因進(jìn)行篩選。(3)培育轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草新品種的核心工作是圖中過程_①__(填序號(hào))。過程②③采用的方法是_農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法__。(4)⑤過程需要用到_生長素、細(xì)胞分裂素__等植物激素，在誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，這兩種植物激素的比例會(huì)發(fā)生變化，原因是誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，需要誘導(dǎo)生成根、芽等不同組織，生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1有利于根的分化，生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1有利于芽的分化?！窘馕觥?1)①③基因工程技術(shù)，④⑤由煙草細(xì)胞—愈傷組織—轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草幼苗，所以是植物組織培養(yǎng)。(2)為確保目的基因定向插入了質(zhì)粒，應(yīng)該選擇HindⅢ和SalⅠ，這兩種限制酶在目的基因兩側(cè)都有酶切位點(diǎn)，同時(shí)在質(zhì)粒上也有，如果選擇BamHⅠ會(huì)破壞目的基因；在選擇HindⅢ和SalⅠ兩種限制酶時(shí)，四環(huán)素抗性基因被破壞，而氨芐青霉素抗性基因完整，所以選用氨芐青霉素對目的基因進(jìn)行篩選。(3)基因工程的核心工作是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，所以是圖中過程①；過程②③采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(4)⑤是再分化，所以用生長素、細(xì)胞分裂素；在誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，這兩種植物激素的比例會(huì)發(fā)生變化，原因是：誘導(dǎo)愈傷組織分化成幼苗的過程中，需要誘導(dǎo)生成根、芽等不同組織，生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值大于1有利于根的分化，生長素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值小于1有利于芽的分化。5.“多發(fā)性骨性連接綜合征”是由編碼成纖維細(xì)胞生長因子(FGF9)的基因突變所致，患者FGF9基因中某堿基對發(fā)生替換，使FGF9中相應(yīng)的氨基酸發(fā)生替換?？蒲腥藛T欲利用基因工程等技術(shù)獲得含有該突變基因的模型小鼠，用來研究該病的發(fā)病機(jī)理。圖1表示FGF9cDNA(由FGF9基因轉(zhuǎn)錄得到的mRNA逆轉(zhuǎn)錄而來)進(jìn)行定點(diǎn)突變得到突變型FGF9cDNA的流程，圖2為研究中所用的質(zhì)粒(SpeⅠ、HindⅢ、SmalⅠ和BglⅡ分別代表相應(yīng)的限制酶切割位點(diǎn)，以上限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端不同)。請回答下列問題：(1)圖1虛線方框中的a鏈與d鏈在延伸過程中的作用是：既可作為_模板__又可以起到相當(dāng)于_引物__的作用，使_耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)__能夠從a鏈與d鏈的3′端開始連接脫氧核苷酸。經(jīng)PCR后獲得的產(chǎn)物一般通過_瓊脂糖凝膠電泳__來鑒定。(2)基因工程操作的核心步驟是_基因表達(dá)載體的構(gòu)建__。圖2質(zhì)粒中的C序列是_啟動(dòng)子__，它是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。圖1中突變型FGF9cDNA的a鏈所在的DNA單鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈，則引物1和引物4的5′端需分別添加_Hind_Ⅲ(限制酶)和Spe_Ⅰ(限制酶)__酶的識(shí)別序列，才能與圖2中的質(zhì)粒正確連接。(3)將構(gòu)建的重組DNA分子通過_顯微注射__技術(shù)導(dǎo)入受精卵，再經(jīng)_胚胎移植__(答1點(diǎn)即可)等技術(shù)使其發(fā)育成模型小鼠。(4)科研人員發(fā)現(xiàn)，已轉(zhuǎn)入突變型FGF9cDNA的模型小鼠并未表現(xiàn)出“多發(fā)性骨性連接綜合征”，從分子水平上尋找原因需采用的技術(shù)有_PCR，抗原—抗體雜交技術(shù)__。(答出2點(diǎn))【解析】(1)由題圖分析可知：圖1虛線方框中的a鏈與d鏈在延伸過程中的作用是：既可作為轉(zhuǎn)錄的模