1、第九单元生物技术与工程 一、选择题1.下列有关微生物及发酵技术的叙述,错误的是()A.培养微生物的培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐B.接种微生物常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法C.果酒、泡菜的制作过程中都需要严格密封、隔绝空气D.制作果醋所用的醋酸菌对氧气的含量特别敏感2.“葡萄美酒夜光杯,欲饮琵琶马上催”,这是提及葡萄酒的唐诗,人类用不同原料酿酒的历史约有5 000年了,勤劳的人们在日常生活中总结了制作泡菜、果醋、果酒、腐乳等发酵食品的方法,下列说法错误的是()A.泡菜制作的发酵过程需要保证无氧的环境B.当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将糖分解成醋酸C.参与果酒发酵和果醋发酵的微生物
2、都可以进行有氧呼吸D.泡菜的腌制时间越短,亚硝酸盐含量越低3.我国自主研制的复制型艾滋病疫苗,把艾滋病病毒核酸中的几个重要片段反转录后插入天花病毒DNA中,形成重组病毒疫苗。该疫苗具有复制能力,可以持续刺激免疫系统,使人产生较强的免疫能力。该疫苗研制过程中()A.运用了RNA病毒容易突变的能力B.运用了基因工程手段,使用质粒作为运载体C.通常需要培养动物细胞D.该重组病毒的形成说明艾滋病病毒和天花病毒具有相同的遗传物质4.不定项已知限制酶的识别序列和酶切位点是GGATCC,限制酶的识别序列和酶切位点是GATC。现利用图示中的质粒和目的基因构建基因表达载体,图中显示出的序列为质粒或目的基因上仅有
3、的限制酶识别序列。下列说法正确的是()A.两种限制酶切割DNA后得到的黏性末端相同,说明并不是所有的限制酶都有特异性B.切割质粒时只能使用限制酶,切割目的基因时可以只使用限制酶C.限制酶切割后若要得到目的基因和质粒形成的重组DNA,还需要使用DNA连接酶D.重组DNA分子导入受体细胞后即能进行稳定遗传和表达,无需进行检测与鉴定5.牛胚胎移植实验的主要流程如图,下列相关叙述正确的是()供体超数排卵配种胚胎收集胚胎移植子代小牛A.过程需要注射有关激素,目的是获得更多的成熟卵细胞B.过程以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提C.过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
4、阶段D.过程成功率的高低主要取决于供、受体生理状况是否一致6.不定项如图是一种生物导弹的作用原理示意图,没有与肿瘤细胞结合的生物导弹一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成,对正常细胞也有一定毒性。下列相关说法正确的是()A.单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的B.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和翻译过程C.在治疗中,借助单克隆抗体的导向作用,能将药物定向带到癌细胞所在位置二、非选择题7.9分科研人员以猕猴桃为原料,选用优良菌种,制备猕猴桃酒和猕猴桃醋,其简化工艺流程图如下,回答下列问题:(1)在榨汁过程中清洗和破碎的顺序是,原因是 。(2)酒精发酵时一般将温
5、度控制在,发酵过程中绝大多数微生物不能生长的原因是 。(3)最初的猕猴桃酒中含有少量尿素,脲酶可以分解尿素,但脲酶不宜直接投入酒中,原因是 。 8.11分尿素作为主要的化肥种类之一,也是一种重要的化工原料。目前处理含尿素废水的方法有微生物水解法及脲酶水解法等。某研究小组欲从土壤中筛选能高效分解尿素的细菌(目标菌)。(1)给农作物施用尿素,主要是为了给植物提供元素,过量施用尿素,尿素可随水土流失,易造成水体污染。为了筛选能分解尿素的细菌,在配制培养基时需要添加KH2PO4和Na2HPO4,其作用有 (答出两点即可)。(2)要从土壤中分离目标菌,关键的实验思路是。理由是 。(3)为进一步鉴定分离得
6、到的菌种,常在固体培养基中加入酚红试剂并接种培养,若菌落周围出现,可以初步确定该种细菌为目标菌,其原理是 。9.13分沼气的主要成分是甲烷(CH4),沼气生产是通过生物转化提供能量的过程。甲烷杆菌是严格的厌氧细菌,有机物质(如人、畜、家禽的粪便,秸秆、杂草等)在一定的水分、温度和厌氧条件下,通过微生物的分解代谢,最终形成甲烷等可燃气体。回答下列问题:(1)在从沼气发酵液中分离高产甲烷杆菌菌株时,需要对样品进行稀释和涂布平板,涂布平板时滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多,原因是 。(2)在培养甲烷杆菌的过程中,进行平板划线时,划线操作结束后仍然要灼烧接种环,目的是。与分离醋酸菌相比,分离甲烷杆菌
7、时最主要的环境条件差别是。用活菌计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目偏(填“少”或“多”)。(3)在提取和分离甲烷杆菌酶的过程中,为了避免外界酸和碱对该酶活性的影响,采取的措施是向提取液和分离液中添加。若要探究甲烷杆菌酶活性的最适温度,(填“需要”或“不需要”)设置对照组,原因是 。10.15分科学家利用基因工程技术,使用农杆菌转化法,生产出了能合成人胰岛素的番茄,其果实中含有人胰岛素。回答下列问题:(1)此基因工程中,所用的目的基因是。将人工合成的DNA片段与载体拼接在一起,所必需的工具酶是。(2)启动子是识别和结合的部位,有了它才能驱动基因的转录。(3)利用农杆菌介导的方法时,将目的基因
8、插入农杆菌Ti质粒的上以构建。检测受体细胞中是否存在人胰岛素可用技术,若有出现,表明目的基因已形成相应的蛋白质产品。(4)与利用大肠杆菌生产胰岛素的方法相比,使用番茄细胞生产胰岛素有何不同?;。(5)在用PCR技术扩增目的基因时,若消耗了14个引物分子,则一个DNA分子扩增了轮。11.10分紫杉醇是从红豆杉属植物中提取的最有效的抗癌制剂之一。目前,生产紫杉醇的主要原料是天然生长的红豆杉树皮,而大量剥取树皮会造成树木的死亡和资源的破坏。请回答下列问题:(1)科研人员尝试从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇,可采用 技术来获得红豆杉的愈伤组织。由红豆杉叶肉细胞得到愈伤组织的过程叫 。(2)红豆杉生长速度
9、比其他本土树木缓慢。科研人员尝试采用植物体细胞杂交技术培育能产生紫杉醇的速生“桉树红豆杉”杂种植株。上述育种方法与传统杂交育种方法相比,优点在于。在进行体细胞杂交之前,必须先利用酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体。进行原生质体间的融合时,常使用的诱导剂是。由杂种细胞发育成一个完整的杂种植株体现了植物细胞具有的特点。12.15分人心肌细胞中的肌钙蛋白由三个结构不同的亚基组成,即肌钙蛋白T(cTn T)、肌钙蛋白(cTn)和 肌钙蛋白C(cTn C),其中肌钙蛋白(cTn)在血液中含量上升可表明出现心肌损伤。为制备抗cTn的单克隆抗体,科研人员进行了如下操作: 请回答下列相关问题。(1)每隔两周
10、需用cTn作为抗原给小鼠注射一次,共注射三次,其目的是,最后一次注射后的第3天,取脾脏内部分组织制成细胞悬液与骨髓瘤细胞进行诱导融合,常用的诱导因素有(答出两点即可)等。(2)甲、乙、丙中,只含杂交瘤细胞的是,过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上,进行抗体阳性检测,之后稀释、培养、再检测,并多次重复上述操作,其目的是筛选获得能产生的抗cTn抗体的杂交瘤细胞。(3)在体外培养杂交瘤细胞时,培养液中通常加入等天然成分,将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的环境中进行培养,CO2的主要作用是;为防止代谢产物的积累,可采用的方法;动物细胞体外培养的适宜温度一般与相近。13.10分胚胎工程技术包含的
11、内容很丰富,如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛,供体2是黄牛,请据图回答下列问题:(1)应用1中获得的小牛,其遗传物质来源于 ,细胞B的名称是 。(2)牛完成体内受精的场所是 ,应用2中刚移植到子宫内的胚胎其发育程度一般为 ,胚胎移植后可以通过从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生,采用的胚胎工程技术有(至少答出2种)等。(3)应用3中细胞C、D分别取自 、 。(4)应用4中通过 技术获得二分胚和,同时,可以通过 取样进行分子水平的早期胚胎性别鉴定;也可以在细胞水平上通过对 的分析进行性别鉴定。1.C培养微生物的培养基中的营养物质一般都含有水、碳源
12、、氮源和无机盐等,A正确;微生物常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法,B正确;果酒制作的前期需要通入空气,以保证能够获得足够数量的酵母菌,酒精发酵过程中要定时排气,C错误;醋酸菌对氧气的含量极为敏感,短时间中断氧气的通入将会引起醋酸菌死亡,D正确。2.D制作泡菜时要用到乳酸菌,乳酸菌是一种厌氧菌,在无氧的条件下,乳酸菌发酵产生乳酸,使泡菜呈现一种特殊的风味,因此制作泡菜的坛子必须密封,A正确;醋酸菌是需氧型微生物,当氧气、糖源充足时,醋酸菌可将糖分解为醋酸,B正确;酵母菌是兼性厌氧型微生物,可以进行有氧呼吸,醋酸菌是需氧型微生物,只能进行有氧呼吸, C正确;泡菜腌制的初期,亚硝酸盐含量增
13、加,一般在10天以后,亚硝酸盐含量开始下降,D错误。3.C题述过程没有涉及突变,把艾滋病病毒核酸中的几个重要片段反转录后插入天花病毒DNA中,发生的是基因重组,不同来源的DNA能发生重组是由于两者的结构是相同的,都是双螺旋结构并且基本单位都一样,都遵循碱基互补配对原则,A、D错误;本题中的运载体是天花病毒,B错误;艾滋病病毒和天花病毒都是动物病毒,所以题述疫苗研制过程中会涉及动物细胞培养,C正确。4.BC分析图形可知,限制酶切割后得到的黏性末端为GCCTAG和GATCCG,限制酶II切割后得到的黏性末端为CTAG和GATC,两种限制酶形成的黏性末端相同,但不能得到并不是所有的限制酶都有特异性的
14、结论,限制酶的特异性表现在只能识别特定的核苷酸序列,A错误。切割质粒时,只能用限制酶,因为用限制酶切割时会将质粒上的两个标记基因都破坏;目的基因两端都有限制酶的识别序列,可以只使用限制酶切割目的基因,B正确。DNA连接酶可以将切下来的DNA片段拼接成新的DNA分子,C正确。目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过检测与鉴定才知道,D错误。5.D过程得到的卵母细胞未完成减数第二次分裂,不是成熟卵细胞,A错误;过程以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提,B错误;过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段,C错误;过程成功率的高低主要取决于供、受体生理
15、状况是否一致,D正确。6.ACD单克隆抗体是由骨髓瘤细胞和经免疫的B细胞(浆细胞)融合形成的杂交瘤细胞合成和分泌的,A正确;活化的阿霉素可抑制DNA和RNA的合成,即抑制DNA的复制和转录过程,B错误;单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点,根据特异性强这一特点,单克隆抗体在治疗过程中是针对肿瘤细胞的,所以能减轻阿霉素对正常细胞的伤害,C、D正确。7.(除标明外,每空2分)(1)先清洗再破碎(1分)防止杂菌污染(2)1825酒精发酵的条件为缺氧、酸性,抑制了绝大多数微生物生长(3)不能再次利用,且产品难以纯化【解析】(1)在榨汁过程中,为了防止猕猴桃表面的杂菌污染,应先对其进行清洗
16、后再破碎。(2)酒精发酵的适宜温度为1825 ,酒精发酵为无氧、酸性的条件,在该条件下,大多数微生物的生长受到抑制。(3)若将脲酶直接投入酒中,则脲酶不能再次利用,且会导致产品难以纯化,因此脲酶不宜直接投入酒中。8.(除标明外,每空2分)(1)氮(1分)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中的pH相对稳定(2)用以尿素为唯一氮源的培养基进行选择培养不能合成脲酶的微生物无法分解尿素获取氮源,生长受到抑制(3)红色环(红色、红色圈可以得分)(1分)目标菌产生的脲酶可催化尿素分解生成氨,使培养基pH上升,酚红试剂在碱性条件下变红,出现红色环(3分)【解析】(1)农作物生长所必需的营养元
17、素有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg等。尿素的化学式为CO(NH2)2,给农作物施用尿素,主要是为了给植物提供氮元素;在配制培养基时需要添加KH2PO4和Na2HPO4, 其可为细菌生长提供无机营养,也可作为缓冲剂保持细胞生长过程中的pH相对稳定。(2)要从土壤中分离目标菌,关键的实验思路是用以尿素为唯一氮源的培养基选择培养,这样的培养基只允许可分解尿素的细菌生长,不能合成脲酶的微生物无法分解尿素获取氮源,生长受到抑制。(3)从土壤中分离出分解尿素的细菌后,要进行进一步鉴定,可在固体培养基中加入酚红试剂并接种培养,由于可分解尿素的细菌在分解尿素的过程中产生了氨,氨可使培养基的pH升高,pH升
18、高后酚红试剂将变红,如果培养一段时间后,酚红试剂变红,可初步确定该种细菌为目标菌(能够分解尿素)。9.(除标明外,每空2分)(1)菌悬液过多会使培养基表面出现积液,导致菌体堆积,影响分离效果(2)及时杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者严格保证无氧环境少(1分)(3)缓冲溶液不需要不同的温度之间就可以相互对照【解析】(1)稀释涂布平板法是微生物接种、分离常用的方法。涂布平板时若培养基表面的菌悬液过多,会因菌体堆积而影响分离效果。(2)进行平板划线时,微生物数量将随着划线次数的增加而减少,最终使微生物彼此分散,经培养在平板表面得到单菌落。平板划线操作结束后灼烧接种环,可及时杀死接
19、种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者。甲烷杆菌是严格厌氧菌,醋酸菌是好氧细菌,二者在培养时最主要的环境条件区别就是前者要保证无氧环境,后者要保证氧气充足。用活菌计数法统计时,有些菌落是由多个活菌共同形成的,所以若按形成的菌落数目来计算活菌数目,结果往往会小于活菌实际数目。(3)由于酶的活性受pH影响,为了避免外界酸和碱对酶活性的影响,采取的措施是向提取液和分离液中添加缓冲溶液;探究酶的最适温度可设置一系列的温度,相互对照,其他无关变量要相同且适宜。10.(1)人胰岛素基因(1分)DNA连接酶(1分)(2)RNA聚合酶(1分)(3)T-DNA(1分)基因表达载体(2分)抗原抗体杂交(2
20、分)杂交带(1分)(4)番茄是真核细胞,人的胰岛素基因不用去除内含子序列便可在番茄细胞内成功表达(2分)需要种植番茄植株,收获番茄后还需破碎植物细胞提取人胰岛素,此法生产胰岛素的周期较长(2分)(两空答案均合理即可)(5)3(2分)【解析】(1)根据题干信息分析可知,此基因工程中的目的基因是人胰岛素基因。基因工程中,将目的基因与载体连接的酶是DNA连接酶。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因的转录过程。(3)用农杆菌介导的方法时,将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA上以构建基因表达载体。胰岛素的本质是蛋白质,所以检测受体细胞中是否存在人胰岛素,可以采用抗原抗体杂交技术,若
21、有杂交带出现,表明目的基因已形成相应的蛋白质产品。(4)番茄细胞是真核细胞,作为人胰岛素目的基因的受体细胞时,可以正常转录但不翻译内含子序列;利用大肠杆菌合成人胰岛素时,采用发酵罐微生物培养的方法,生产周期较短,利用番茄细胞生产胰岛素需要经历植物的生长过程,较微生物培养时间长。(5)PCR技术是体外进行DNA复制的技术,该复制过程需添加引物,以一个双链DNA分子为例,第一轮复制需消耗2个引物形成2个DNA分子,第二轮复制需消耗4个引物形成4个DNA分子,第三轮复制需消耗8个引物形成8个DNA分子。则一个DNA分子扩增3轮需消耗2+4+8=14个引物分子。11.(除标明外,每空2分)(1)植物组
22、织培养(1分)脱分化(2)克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍纤维素酶和果胶聚乙二醇(PEG)全能性(1分)【解析】(1)通过植物组织培养技术可获得植物的愈伤组织。已分化的细胞经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程称为脱分化。(2)采用植物体细胞杂交技术培育“桉树红豆杉”杂种植株,克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍。欲得到所需的原生质体,要利用纤维素酶和果胶酶去除正常植物细胞的细胞壁。诱导原生质体间的融合常使用的诱导剂是聚乙二醇(PEG)。由单个植物细胞得到完整生物体体现了植物细胞具有全能性的特点。12.(除标明外,每空2分)(1)加强免疫,刺激小鼠机体产生更多的淋巴细胞灭活
23、的病毒、聚乙二醇(或PEG)、电激(答出两点即可)(2)乙和丙特异性强、灵敏度高(3)血清、血浆维持培养液的pH定期更换培养液动物的体温(1分) 【解析】(1)每隔两周用cTn作为抗原给小鼠注射一次,共注射三次,其目的是加强免疫,刺激小鼠机体产生更多的淋巴细胞;诱导动物细胞融合常用的诱导因素有灭活的病毒、聚乙二醇(或PEG)、电激等。(2)图中、过程分别表示单克隆抗体制备过程中的两次筛选,其中过程表示用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,过程表示通过克隆化培养和抗体检测筛选出能产生抗cTn抗体的杂交瘤细胞。因此,甲、乙、丙中,只含杂交瘤细胞的是乙和丙;过程的目的是筛选出能产生特异性强、灵敏度高的
24、抗cTn抗体的杂交瘤细胞。(3)培养动物细胞时,常需加入血清、血浆等天然成分,培养时需通入含5%CO2和95%空气的混合气体,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。为防止代谢产物的积累对细胞造成危害,可定期更换培养液,以便清除代谢产物。动物细胞体外培养的适宜温度一般与动物的体温相近。13.(除标明外,每空1分)(1)供体1和供体2 (0.5分)减数第二次分裂中期的卵母细胞(0.5分)(2)输卵管桑椹胚或囊胚胎盘和脐带早期胚胎培养、胚胎移植(3)原始性腺囊胚的内细胞团(4)胚胎分割滋养层染色体或性染色体【解析】(1)由图可知,应用1获得的小牛为克隆牛,其细胞核遗传物质来源于供体1,细胞质遗传物质来源于供体2;在细胞核移植过程中,一般选择处于减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞。(2)牛完成体内受精的场所是输卵管;进行胚胎移植时一般选取发育到桑椹胚或囊胚阶段的胚胎;通过应用2获得的小牛,主要采用的技术有早期胚胎培养、胚胎移植等。(3)细胞C、D为胚胎干细胞,分别取自牛胎儿的原始性腺、囊胚的内细胞团。(4)应用4运用胚胎分割技术获得二分胚和;在分子水平上对早期胚胎进行性别鉴定,一般选取滋养层细胞;还可以在细胞水平上通过对染色体或性染色体的分析进行性别鉴定。
