1、考向4 生物技术安全与伦理 研磨真题解高考密码(2020北京高考)生物安全是国家安全体系的组成部分。新冠肺炎疫情蔓延对我国生物安全防御体系的建设提出了新的要求,引起了全社会对生物安全形势的高度关注。以下选项中不会给我国带来生物安全风险的是()A.人类及动植物中可能爆发的重大疫病 B.保护沿海滩涂红树林中的生物多样性 C.全球气候变暖导致生态环境发生改变 D.收集我国公民及生物资源的遗传信息【命题背景】情境素材生物安全、生物多样性核心素养生命观念、科学思维、社会责任命题视角(1)生物安全 (2)生物多样性的意义 (3)关注生物技术的伦理【审答思维】(1)审题干:不会给我国带来生物安全风险的是。(
2、2)解题思维:【命题陷阱】命题陷阱:混淆生物安全的范围:(1)生物安全是指对生态环境和人体健康造成的威胁。(2)现代生物技术并不是绝对安全的,如可能引发生物安全,如泄露遗传信息可能造成基因歧视。B 生物安全是国家安全体系的组成部分,人类及动植物中可能爆发的重大疫病,极有可能给我国带来生物安全风险,A错误;保护沿海滩涂红树林中的生物多样性,可提高红树林生态系统的稳定性,故不会给我国带来生物安全风险,B正确;全球气候变暖导致环境发生改变,从而导致生物多样性锐减,可能给我国带来生物安全风险,C错误;收集我国公民及生物资源的遗传信息,可能造成生物遗传信息的泄露,有可能给我国带来生物安全风险,D错误。1
3、.(生物武器)新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是()A.生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等 B.利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点 C.中美两国发布联合声明,重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器 D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识 新题预测技法演练场 C 生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等,A正确;利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点,B正确;中美两国发布联合声明,重申在任何情况下不发展、不生产
4、、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,C错误;人们希望彻底销毁生物武器,这是世界上大多数国家的共识,D正确。2.(生物技术的应用)下列有关现代生物工程技术应用的叙述,正确的是()A.“前面造林,后面砍林”的现象违背了系统整体性原理 B.设计试管婴儿性别会引起性别比例失调,违背伦理道德 C.中国政府对于克隆技术的态度是不反对治疗性克隆,可有限制地进行生殖性克隆 D.由于存在生殖隔离,大田种植转基因抗旱、抗除草剂农作物不存在生物安全性问题 B 进行生态工程设计时,要考虑社会自然经济的整体影响,即生态工程设计时要遵循整体性原理,否则容易造成“前面造林,后面砍林”的现象,而系统整体性原
5、理即“1+12”,A错误;设计试管婴儿进行遗传病基因检测有利于预防遗传病的发生,但单纯选择胎儿性别是违法的,会引起性别比例失调,并违背伦理道德,B正确;中国政府禁止生殖性克隆,坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆实验),但是不反对治疗性克隆,C错误;根据目前的研究,对转基因生物的风险还不完全清楚,大田种植转基因抗旱、抗除草剂农作物可能存在生物安全性问题,D错误。3.(生物技术的安全性)为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中,科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中。其原因是()A.叶绿体基因组不会进入生殖细胞中 B.受精卵中的细胞质几乎全
6、部来自卵细胞 C.转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流 D.植物杂交的后代不会出现一定的性状分离 B 花粉中的精子在形成过程中,丢掉了大部分的细胞质包括叶绿体,但是卵细胞中含有叶绿体基因组,A错误;受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,精子中几乎不含叶绿体基因组,即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代,将目的基因导入花粉可防止造成环境污染,B正确;转基因植物与其他植物可以进行基因交流,不存在生殖隔离,C错误;转基因植物相当于杂合子,杂交后代会出现性状分离,D错误。4.(不定项选择生物技术的安全性)转基因食品存在“是否安全”的争议,有人认为转基因食品是有害的。比如抗“草甘膦(除草剂
7、)”转基因农作物的种植,使喷洒除草剂的人患癌症。请用已学知识判断以下说法错误的是()A.自古就有“吃啥补啥”的说法,所以吃了转基因食品,则其中的基因会整合到人的基因组中 B.严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障 C.若食用转基因大米,就一定会对人的健康造成危害 D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症 A、C、D 吃了转基因食品,其中的基因会被消化分解,因此不会整合到人的基因组中,A错误;严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障,B正确;食用转基因大米不一定会对人的健康造成危害,C错误;抗除草剂植物生产的食品不会导致人
8、患癌症,D错误。5.(生物技术的伦理问题)治疗性克隆是把患者的体细胞移植到去核的卵母细胞中,经过一定的处理使其发育到囊胚,再利用囊胚建立胚胎干细胞(ES细胞),然后在体外进行诱导分化,形成特定的组织或器官(如皮肤、软骨、心脏、肝脏、肾脏等),再将组织或器官移植到病人身上。请回答下列相关问题:(1)治疗性克隆过程中运用了 技术,该技术中选用去核卵母细胞作为受体细胞的主要原因是 。(2)ES细胞除了来自早期胚胎如囊胚中的内细胞团外,还可以来自_ _;胚胎干细胞在形态上具有 等特性,在功能上具有 _(特性)。(3)目前生殖性克隆涉及伦理问题被各国所禁止,但治疗性克隆已获得不少国家的默许,请列举治疗性
9、克隆与生殖性克隆的不同点:_ _(至少答2点)。治疗性克隆的优点主要表现在:_ _;_。【解析】(1)治疗性克隆过程中运用了核移植技术,选用去核卵母细胞作为受体细胞的主要原因是卵母细胞中含有诱导核基因表达的物质,即卵母细胞的全能性大于体细胞。(2)ES细胞来自早期胚胎和原始性腺;胚胎干细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特性,在功能上具有发育的全能性。(3)治疗性克隆与生殖性克隆的不同点:治疗性克隆的终点是组织器官,目的是替代治疗,而生殖性克隆的终点是个体,目的是繁殖后代。治疗性克隆的优点主要表现在:解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应;解决器官移植中供体来源不足的问题。答案:(1
10、)核移植 卵母细胞中含有诱导核基因表达的物质(2)原始性腺 体积小、细胞核大、核仁明显 发育的全能性(3)治疗性克隆的终点是组织器官,目的是替代治疗,而生殖性克隆的终点是个体,目的是繁殖后代 解决同种异体器官移植过程中的免疫排斥反应 解决器官移植中供体来源不足的问题【高分必备点】1.关注生物技术的伦理问题:(1)克隆人:中国不赞成、不允许、不支持、不接受生殖性克隆,但不反对治疗性克隆。(2)设计试管婴儿:提供造血干细胞,并不会对试管婴儿造成伤害。(3)基因检测:通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法,解决基因歧视现象。2.禁止生物武器:(1)种类:致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的
11、致病菌等。(2)态度:在任何情况下,中国不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。【规避失分点】1.试管婴儿和设计试管婴儿不同:(1)手段:设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断,而试管婴儿无需进行诊断。(2)应用不同:试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题,而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症的治疗。2.生殖性克隆和治疗性克隆不同:(1)目的不同:生殖性克隆用于生育、产生新个体,治疗性克隆用于治疗人类疾病。(2)操作水平:试管婴儿的操作水平为个体水平,而治疗性克隆的操作水平为细胞水平。【深挖增分点】转基因成果 (1)转基因微生物:制造出具有重要经济价值的重组微生物,如
12、利用假单胞杆菌的微生物清除石油污染、利用重组微生物生产生化药物。(2)转基因植物:培育出大批具有生长迅速、抗虫、抗除草剂等优良性状的农作物,如转基因金大米。(3)转基因动物:将转基因动物变成生物反应器,从而获得营养物质或人类所需蛋白质,如乳腺生物反应器和膀胱生物反应器。【高分必做题】1.下列有关传统果酒、果醋发酵和腐乳制作的比较,不正确的是()A.果酒、腐乳发酵的主要微生物属于真核生物,果醋发酵菌种属于原核生物 B.三种发酵过程中都可以通过控制发酵温度实现对微生物类型的控制 C.果酒发酵在无氧环境下进行,果醋和腐乳发酵在有氧条件下进行 D.果酒、果醋和腐乳制作过程利用的都是微生物胞内酶 高考命
13、题猜押竞技场 D 参与果酒制作的酵母菌和参与腐乳制作的毛霉都属于真核生物,而参与果醋制作的醋酸菌属于原核生物,A不符合题意;制作果酒时需要缺氧的环境,其适宜温度是1825,而制作果醋时需要不断通入氧气,其适宜温度是3035,腐乳发酵的温度是1518,B不符合题意;果酒发酵在无氧环境下进行,果醋和腐乳发酵在有氧条件下进行,C不符合题意;腐乳制作过程利用的是毛霉的胞外酶,D符合题意。2.我国人民用不同的原料酿酒的历史已有5 000年。如图是以新鲜蓝莓为原料发酵制作蓝莓酒和蓝莓醋的过程简图,下列叙述错误的是()A.去除蓝莓枝梗应在冲洗之后,目的是防止杂菌污染 B.过程在氧气、糖源充足条件下可直接发酵
14、为蓝莓醋 C.在过程时,榨出的蓝莓汁需要经过高压蒸汽灭菌后才能密闭发酵 D.缺少糖源时蓝莓汁可经过过程制得蓝莓醋 C 榨汁前需将新鲜的蓝莓进行冲洗,然后除去枝梗,避免除去枝梗时引起蓝莓破损,防止增加被杂菌污染的机会,故A正确;过程是果醋发酵,所用的微生物是醋酸菌,醋酸菌在氧气、糖源充足条件下可直接发酵为蓝莓醋,故B正确;过程果酒制作的菌种来源于蓝莓皮上野生的酵母菌,所以蓝莓汁不需经过高压蒸汽灭菌,故C错误;在没有糖源的情况下,醋酸菌可以把酒精转化为醋酸,即酒精可作为醋酸菌的碳源和能源,故D正确。3.如图表示培养和纯化X细菌的部分操作步骤,下列有关叙述正确的是()A.步骤操作时,倒好平板后应立即
15、将其倒置,防止水蒸气落在培养基上造成污染 B.步骤接种环和试管口应先在火焰上灼烧消毒,接种环冷却后再放入试管中沾取菌液 C.步骤沿多个方向划线,使接种物逐渐稀释,培养后可根据出现的单个菌落计数 D.步骤是将培养皿放在培养箱中培养,也需倒置,一段时间后所得到的就是X细菌的菌落 B 倒完平板后立即盖上培养皿,冷却后将平板倒过来放置,A错误;步骤接种环在火焰上灼烧后,待冷却后才可以沾取菌液在平板划线,B正确;步骤沿多个方向划线,使接种物逐渐稀释,培养后出现单个菌落,但不能用于计数,C错误;步骤将培养皿放在恒温培养箱培养后可用来对X细菌进行分离得到纯种,D错误。4.如图为筛选淀粉分解菌的培养基,接种培
16、养后,培养平板经稀碘液处理,出现了两个以菌落为中心的透明圈。相关叙述错误的是()A.培养基中除淀粉外还含有氮源等其他营养物质 B.两个菌落中的微生物为同一种微生物 C.两个菌落中的微生物均能将淀粉酶分泌至细胞外 D.透明圈直径与菌落直径的比值越大,说明该微生物分解淀粉的能力越大 B 筛选淀粉分解菌的培养基中,除淀粉提供碳源外,还需要氮源、水、无机盐等营养物质,A正确;能够水解淀粉的微生物不一定是同一种微生物,B错误;据图分析可知,两个菌落均产生了透明圈,说明两种细菌均能将淀粉酶分泌至细胞外,C正确;透明圈直径与菌落直径的比值越大,该微生物分解淀粉能力越强,该值的大小反映了两种细菌分解淀粉能力的
17、差异,D正确。5.控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产具有十分重要的意义。SRY基因是Y染色体上决定雄性性别的基因,SRYPCR胚胎性别鉴定技术是现阶段进行胚胎性别鉴定最准确和最有效的方法。下列说法错误的是()A.可利用含Y精子DNA含量比含X精子低的差异筛选两种精子,从而对胚胎性别进行控制 B.从Y染色体DNA分子上获取SRY基因,可用SRY基因的部分核苷酸序列作引物 C.SRYPCR胚胎性别鉴定技术中,要用到SRY基因特异性探针进行检测 D.利用PCR经过3次循环,理论上获得的SRY基因占扩增产物的一半 D 由于雄性个体的Y染色体比X染色体短小,故含Y精子DNA含量比含X精子低,根据该差异可以
18、筛选两种精子,实现对胚胎性别的控制,A正确;从Y染色体DNA分子上获取SRY基因,然后用SRY基因的部分核苷酸序列作引物进行扩增,B正确;SRY-PCR胚胎性别鉴定技术中,要用到放射性同位素标记的SRY基因特异性探针进行检测,C正确;因为经过3次循环之后才能出现目的基因的片段,故利用PCR经过3次循环,理论上获得的SRY基因占扩增产物的1/4,D错误。6.随着科学的发展和人们对生命科学的深入探索,生物科学技术会为人类的繁荣进步作出更大的贡献。下列关于生物科学技术的有关叙述,正确的是()A.在植物体细胞杂交中,可采用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性情况 B.在生产单克隆抗体的过程中,不需要考
19、虑B淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的免疫排斥 C.利用动物体细胞核移植的方法得到克隆动物是培育新物种的一种方式 D.设计试管婴儿涉及体内受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术 B 原生质体无细胞壁,不能发生质壁分离,A错误;免疫排斥是机体对移植物(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其破坏的过程,细胞之间不存在免疫排斥,B正确;通过动物体细胞核移植技术得到克隆动物属于无性生殖,不能培育新物种,C错误;设计试管婴儿涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术,D错误。7.CRISPR-Cas9是大肠杆菌等细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统,可用来对抗入侵的部分病毒(DNA)及外源DNA。
20、其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。CRISPR-Cas9基因编辑技术通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可以对目标DNA上几乎任何一个位置进行删除或添加特定的DNA片段,如图所示。下列相关叙述错误的是()A.大肠杆菌等细菌细胞内能合成与入侵病毒(DNA)及外源DNA互补的RNA序列 B.识别序列形成杂交区的过程与转录过程的碱基配对方式相同 C.Cas9能专一性地破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子 D.在被切割后的目标DNA中添加特定的DNA片段需要DNA连接酶 C CRISPR-Cas9 是大肠杆菌等细菌在长期演化过程中形成的
21、一种适应性免疫防御系统,可用来对抗入侵的部分病毒(DNA)及外源DNA,其原理是由一条单链向导 RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割,说明大肠杆菌等细菌细胞内能合成与入侵病毒(DNA)及外源DNA互补的RNA序列,A正确;识别序列形成杂交区的过程是RNA与DNA上碱基互补配对,存在U-A、G-C、C-G、A-T碱基对,转录过程是DNA上碱基序列与RNA上碱基序列互补配对,存在T-A、G-C、C-G、A-U碱基对,故与转录过程的碱基配对方式相同,B正确;由图可知,Cas9能特异性地切断目标DNA上的磷酸二酯键,C错误;在被切割后的目标DNA中添加特定的DNA片段需要DNA连接
22、酶构建磷酸二酯键,D正确。8.动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,a、b、c表示现代工程技术,表示其结果,下列说法正确的是()A.若a是核移植技术,反映了动物细胞也具有全能性 B.若c是胚胎分割技术,中个体的基因型和表现型一定相同 C.中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物 D.若b是体外受精技术,则为良种家畜快速大量繁殖提供了可能 D 若a是核移植技术,则反映了动物细胞的细胞核具有全能性,A错误;若c是胚胎分割技术,则中个体基因型一般相同,表现型不一定相同,B错误;珍稀或存量少的动物属于保护动物,不能作为生物工程的受体,应该用本地数量较多的雌性动物,C错误;若b是体外受精技术
23、,则该技术能加快优良家畜的繁殖速度,D正确。9.(不定项选择)某研究性学习小组以葡萄为材料进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是()A.先隔绝空气进行果酒发酵,然后供氧进行果醋发酵 B.果醋发酵比果酒发酵所需的最适温度要高 C.接种量的多少对发酵速率和发酵产品的品质没有多大影响 D.与自然发酵相比,人工接种的发酵实验获得的产品品质更好 A、B、D 先隔绝空气进行果酒发酵,然后供氧进行果醋发酵,A正确;果醋发酵所需的最适温度是3035,果酒发酵所需的最适温度是1825,因此果醋发酵比果酒发酵所需的最适温度要高,B正确;接种量的多少对发酵速率和发酵产品的品质有一定的影响,例如适当加大接种量,
24、让菌体快速形成优势菌群,可以抑制杂菌生长,C错误;与自然发酵相比,人工接种过程中利用了严格的灭菌措施,可以防止其他杂菌污染,所以发酵获得的产品品质更好,D正确。10.(不定项选择)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述,其中正确的是()A.配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板 B.取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL,分别涂布于各组平板上 C.将实验组和对照组平板倒置,37 恒温培养2448小时 D.确定对照组无菌后,选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数 A、B、C 首先要进行培养基的制备、用牛肉膏、蛋白胨、NaCl、琼脂和蒸馏水配制牛肉膏蛋白
25、胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板,A正确;然后对土壤稀释液进行涂布于各组平板上,B正确;将实验组和对照组平板倒置,37 恒温培养2448小时,C正确;确定对照组无菌后,选择菌落数在30300的进行计数,求平均值,再通过计算得出土壤中细菌总数,D错误。11.水蜜桃具有美肤、清胃、润肺、祛痰等功能,其可以制作成水蜜桃汁、水蜜桃酒和水蜜桃醋等产品,深受大众喜爱。某企业对水蜜桃进行相关制作实验,如图所示:(1)生产水蜜桃酒和水蜜桃醋常用的菌种分别是 。固定化柱3中需加入的菌种是 。该菌种在 情况下,将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,此时其所需的温度和气体条件是 。(2)打开阀2,使混浊的水蜜桃汁与黑
26、曲霉提取液混合后可得到较多的澄清水蜜桃汁的原因:_。(3)检测水蜜桃酒和水蜜桃醋的制作是否成功,均可用 这两种最简易方法来初步判断。(4)在外界温度和pH条件适宜的情况下,如果流入固定化柱2中的水蜜桃汁品质都非常高,但是生产的水蜜桃酒产量和质量却不够高,其可能的原因是_ _(写两点即可)。(5)工业生产上述三种产品时,固定化柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是_ _(填写编号)。【解析】(1)生产水蜜桃酒常用的菌种是酵母菌,生产水蜜桃醋常用的菌种是醋酸菌;固定化柱3中需加入的菌种是醋酸菌。该菌种在糖源缺乏情况下,将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为醋酸,由于醋酸菌是好氧型菌,所以此时所需的温度和气体条件
27、是3035,充足的氧气。(2)由于黑曲霉提取液中含有大量的果胶酶,而果胶酶能分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层,所以打开阀2,使混浊的水蜜桃汁与黑曲霉提取液混合后可得到较多的澄清水蜜桃汁。(3)水蜜桃酒有酒味,水蜜桃醋有酸味,因此,检测水蜜桃酒、水蜜桃醋的制作是否成功,均可用嗅味、品尝这两种最简易方法来初步判断。(4)在外界温度和pH条件适宜的情况下,如果流入固定化柱2中的水蜜桃汁品质都非常高,而由于固定化酵母菌数目较少,设备密封不严,流速控制不好,有杂菌侵入等原因,所以生产的水蜜桃酒产量和质量不够高。(5)果汁、果酒和果醋的制作过程中都需要防止杂菌的污染,因此,工业生产上述三种产品时,固定化
28、柱1、2、3中需要防止外来杂菌的是1、2、3。答案:(1)酵母菌、醋酸菌 醋酸菌 糖源缺乏 3035,充足的氧气(2)黑曲霉提取液中含有大量的果胶酶,而果胶酶能分解果胶,瓦解植物的细胞壁及胞间层(3)嗅味、品尝(4)固定化酵母菌数目较少、设备密封不严、流速控制不好、有杂菌侵入等(写两点即可)(5)1、2、3 12.“黄金大米”是一种新型转基因大米,其胡萝卜素的含量是普通大米的23倍,因大米抛光后呈现黄色而得名。通过转基因技术将胡萝卜素转化酶体系转入到大米胚乳中获得“黄金大米”的培育流程如图所示。请回答下列问题:(已知酶的识别序列和切点是-GGATCC-,酶的识别序列和切点是-GATC-)(1)
29、图中基因、的作用是 。(2)图中涉及的酶或酶主要是从 中分离纯化出来的。据图分析,在构建基因表达载体c的过程中,质粒需用 (填“限制酶”或“限制酶”)进行切割。(3)图中通过过程a、b获取目的基因的方法是 法,该方法获得的目的基因 _(填“含”或“不含”)启动子。若过程d用到了农杆菌转化法,则目的基因插入c的位置应该是 。(4)过程e运用了细胞工程中的 技术;该过程需要用到的植物激素有:。为检测水稻细胞中是否表达出胡萝卜素转化酶,用到的检测方法是:。【解析】(1)由图可知,基因、均可作为标记基因,其作用是鉴别受体细胞是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(2)图中涉及的酶或酶为限
30、制酶,主要是从原核生物中分离纯化出来的。由于酶的识别序列和切点是GGATCC,酶的识别序列和切点是GATC,若用酶切割质粒会导致两个标记基因均被破坏,因此在构建基因表达载体c的过程中,质粒需用限制酶进行切割。(3)图中通过过程a、b获取目的基因的方法是逆转录法,该方法获得的目的基因不含启动子。农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。因此若过程d用到了农杆菌转化法,则目的基因插入c的位置应该是Ti质粒的T-DNA上。(4)过程e为植物组织培养过程,该过程中用到了生长素和细胞分裂素。为检测水稻细胞中是否表达出胡萝卜素转化酶,可用抗原抗体杂交法。答案:(
31、1)作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择(作为标记基因,鉴别受体细胞是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来)(2)原核生物 限制酶(3)反转录(逆转录)不含 Ti质粒的T-DNA上(4)植物组织培养 生长素和细胞分裂素 抗原-抗体杂交法 13.凤梨草莓是一种外形酷似草莓,口感酷似凤梨的水果,被誉为“果中皇后”。如图表示利用现代生物技术改良野生草莓品系的过程。请回答下列问题:(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程,应用了植物细胞工程中的 技术,此技术的原理是 ,此过程中秋水仙素的作用机理是_。(2)过程中欲将目的基因导入四倍体草莓试管苗,获得抗虫草莓,通常要用到
32、农杆菌,该过程中首先要将目的基因插入 上,这是因为_ _。除了该方法之外,将目的基因导入植物细胞的方法还有_ _。(3)要想通过上述过程获得具有凤梨口味的抗虫草莓新品种,(填“能”或“不能”)利用抗虫草莓和凤梨草莓进行杂交的方法获得可以稳定遗传的新品种,原因是 。从细胞工程技术角度考虑,可行的方法是 。(4)帮助农民发展经济时,要注意一些实际问题,如草莓新品系应种植在阳光充足,疏水性好的土壤里,这主要体现了生态工程的_ _。【解析】(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程,应用了植物组织培养技术,该技术的原理是植物细胞的全能性,该过程中秋水仙素的作用机理是抑制纺锤体的形成,导
33、致染色体不能移向细胞两极,使染色体数目加倍。(2)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上;除此之外,将目的基因导入植物细胞的方法还有基因枪法等。(3)抗虫草莓是四倍体,凤梨草莓是八倍体,两者杂交得到的六倍体新品种是可育的,可以稳定遗传。从细胞工程技术角度考虑,利用植物体细胞杂交技术,先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体,再用植物体细胞杂交技术获得具有凤梨口味的抗虫草莓新品种。(4)生物只有适应一定的
34、环境才能正常生长,所以草莓新品系应种植在阳光充足,疏水性好的土壤里,这主要体现了生态工程的协调与平衡原理。答案:(1)植物组织培养 植物细胞的全能性 抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向细胞两极,使染色体数目加倍(2)Ti质粒的T-DNA 农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上 基因枪法等(3)能 抗虫草莓和凤梨草莓杂交得到的六倍体新品种是可育的,可以稳定遗传 先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体,再用植物体细胞杂交技术获得具有凤梨口味的抗虫草莓新品种(4)协调与平衡原理【学霸致胜题】1.为了全面禁止和惩治非法野生动物交易行为,革除滥
35、食野生动物的陋习,维护生物安全和生态安全,有效防范重大公共卫生风险,我国全面禁止食用国家保护的“有重要生态、科学、社会价值的陆生野生动物”以及其他陆生野生动物,包括人工繁育、人工饲养的陆生野生动物。下列有关野生动物保护的叙述错误的是()高考命题猜押竞技场 A.很多具有价值的野生动物灭绝或濒危的主要原因是人类掠夺式开发利用野生生物资源,滥捕乱猎以及人类活动所导致的生物生存环境的改变和破坏 B.猎捕非国家重点保护野生动物必须持有狩猎证,并实行年度猎捕量限额管理,一般是在种群数量超过K值或对人和社会存在危害隐患时才会允许猎捕 C.国家禁止私自引入外来物种的原因是外来物种可能会引起当地生物多样性锐减和
36、生物种群基因库的破坏 D.濒危野生动物华南虎种群在南非的老虎谷自然保护区得到了良好的保护和发展,所以保护野生动物最有效的措施是就地保护 B 分析可知,很多具有价值的野生动物灭绝或濒危的主要原因是人类掠夺式开发利用野生生物资源,滥捕乱猎以及人类活动所导致的生物生存环境的改变和破坏,A正确;猎捕非国家重点保护野生动物必须持有狩猎证,并实行年度猎捕量限额管理,但由于种群数量增长最快的时期是K/2时,所以为了使野生动物既能为人类提供一定的资源,又能保持其相对稳定的数量,不至于对人和社会造成危害,一般在K/2值左右进行捕获,B错误;引入外来物种可能会造成生物入侵,使生物多样性降低,生物种群的基因库被破坏
37、,所以国家禁止私自引入外来物种,C正确;就地保护的主要形式是建立自然保护区,是保护生物多样性最有效的措施,D正确。2.(不定项选择)如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。据图分析错误的是()A.3号试管中的菌落稀释倍数为103 B.4号中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数可能是5号试管的10倍 C.5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7107个 D.该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要高 A、C、D 3号试管的稀释倍数为104,A错误;4号试管中稀释液进行平板培养,稀释倍数比5号试管的低10倍,如果稀释倍数适当,得到的菌落平均数可能是5号试管的10倍,
38、B正确;5号试管进行稀释涂布平板法计数的结果表明每克土壤中的菌株数为(168+175+167)31060.110=1.7108个,C错误;稀释涂布平板法得到的菌落可能存在两个或多个细菌长成一个菌落,使该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要低,D错误。3.乳酸菌常用于制作酸奶等发酵食品。研究发现,乳酸菌还可产生乳酸菌素,抑制肉制品中致病菌和腐败菌的生长,起到生物防腐的作用。请回答:(1)在统计菌落数目时,每隔24 h统计一次,应选取 时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间不足而导致遗落菌落数目。(2)纯化乳酸菌时可选用平板划线法或 接种,还需要设置未接种乳酸菌的培养基作为对照,若对照组
39、培养基表面没有菌落生长,说明_ _。(3)已知乳酸菌进行乳酸发酵时,需要乳酸脱氢酶的参与。若要从乳酸菌中分离、纯化获得乳酸脱氢酶,可采用 法,该方法分离蛋白质的依据是:。判断上述方法纯化的蛋白质是否达到要求,还需要进行蛋白质纯度的鉴定,在鉴定的方法中,最常用的是_ _。(4)为探究不同种乳酸菌的抑菌效果,将稀释倍数相同的等量乳酸菌培养液滴加在长满致病菌的平板上,一段时间后,会出现以滴点为中心的抑菌圈,实验结果如表。三种乳酸菌对各致病菌的抑菌圈直径/mm菌株编号金黄色 葡萄球菌单增李斯特菌阪崎肠杆菌鼠伤寒沙门菌大肠杆菌PC316.22.014.413.111.9PC1518.215.312.11
40、3.010.5GL522.59.616.215.313.5该实验的自变量是_。由实验结果可知,乳酸菌对 (填致病菌)的抑菌效果比较突出;在生产应用中,不宜采用 号菌株进行防腐。【解析】(1)在统计菌落数目时,每隔24 h统计一次,应选取菌落数目稳定时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间不足而导致遗落菌落的数目。(2)纯化乳酸菌时可选用平板划线法或稀释涂布平板法接种,还需要设置未接种乳酸菌的培养基作为对照,若对照组培养基表面没有菌落生长,说明培养基没有被杂菌污染。(3)乳酸菌进行乳酸发酵需要乳酸脱氢酶,若要从乳酸菌中分离、纯化获得乳酸脱氢酶,由于绝大多数酶是蛋白质,分离蛋白质的方法通常采用凝胶
41、色谱法,原理是根据相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶的速度不同,从而将大小不同的蛋白质分开,在鉴定蛋白质的纯度的方法中,通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。(4)该实验的自变量是乳酸菌的种类和致病菌种类。由实验结果可知,乳酸菌对金黄色葡萄球菌的抑菌效果比较突出;在生产应用中,不宜采用PC3号菌株进行防腐。答案:(1)菌落数目稳定(2)稀释涂布平板法 培养基没有被杂菌污染(培养基灭菌合格)(3)凝胶色谱 根据相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶的速度不同,从而将大小不同的蛋白质分开 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(4)乳酸菌的种类和致病菌种类 金黄色葡萄球菌 PC3 4.2020年3月16日,中国科学家陈
42、薇院士团队研制的重组新冠疫苗通过临床研究注册审评,获批进入临床试验。重组新冠疫苗的制备流程如图。回答下列问题。(1)接种新冠疫苗的目的是:。(2)步骤需要 作为原料。步骤需要的工具酶是_ _。步骤是 。(3)被用作载体的Ad5应具有的特点是 (答出2点即可),拼装S蛋白基因重组载体所需的工具酶有:_。(4)重组疫苗注入志愿者体内后,S蛋白基因指导合成的S蛋白作为_ _,刺激机体产生能与之相结合的抗体,抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指标。参加临床试验的志愿者需要满足的条件之一是 (填“有”或“无”)SARS-CoV-2感染史,理由是_ _。(5)为探究疫苗的注射剂量对志愿者产生的免
43、疫效果,需进一步实验,请写出实验思路_。【解析】(1)接种新冠疫苗的目的是使机体产生抗新冠病毒的特异性免疫。(2)步骤为逆转录过程,合成的产物是DNA,因此需要脱氧核苷酸作为原料。步骤为利用PCR技术扩增获得S蛋白基因的过程,该过程需要的酶是Taq酶(耐高温的DNA聚合酶),同时还需要用限制酶对获得的S蛋白基因进行修饰。步骤为构建目的基因表达载体的过程,即重组新冠疫苗的过程。(3)Ad5作为载体应具有的特点是DNA分子上有一至多个限制酶切割位点、有标记基因位点、在宿主细胞中可以存活表达、大小适中而且对宿主细胞无害等。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(4)重组疫苗注入志愿者体内后,S蛋
44、白基因指导合成的S蛋白作为抗原,刺激机体产生特异性免疫过程,机体免疫系统产生能与之相结合的抗体,抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指标。参加临床试验的志愿者需要满足无SARS-CoV-2感染史,即未感染过新冠病毒,因为感染过新冠病毒的人体内含有对新冠病毒的记忆细胞,若注射疫苗会出现二次免疫的特征,即体内的记忆细胞会迅速增殖分化产生大量的浆细胞,浆细胞合成并分泌大量的抗体,从而导致无法检测出该疫苗的真正效果。(5)实验目的为探究疫苗的注射剂量对志愿者产生的免疫效果,根据实验目的可知,该实验的自变量为疫苗的剂量,因变量为抗体产生量的变化,因此设计实验如下:将同性别且年龄相当的志愿者随机分
45、成若干组,然后给不同组别的志愿者注射不同剂量梯度的疫苗,一段时间之后,检测志愿者体内的抗体产生量,做好记录并比较、分析得出结论。答案:(1)使机体产生抗新冠病毒的特异性免疫(2)脱氧核苷酸 Taq酶(和限制酶)基因表达载体的构建(3)能自我复制、有一个至多个切割位点(有标记基因位点、对受体细胞无害)限制酶和DNA连接酶(4)抗原 无 有SARS-CoV-2感染史的志愿者血清中会存在一定量的相应抗体,对试验结果产生干扰(5)给不同组同性别且年龄相当的志愿者分别注射不同剂量的疫苗,一段时间后采集血样检测相应抗体的水平 5.回答有关基因工程与微生物的问题。利用微生物分解废纸是一种环保的方式,但废纸中
46、的纤维素分子量大,不能直接进入酵母菌,且酵母菌无法分解利用环境中的纤维素。为解决这一难题,科学家将纤维素酶基因通过重组质粒导入酵母菌。其所用质粒及其酶切位点如图1,外源DNA上的纤维素酶基因及其酶切位点如图2。(1)图2中的纤维素酶基因作为 ,质粒作为 。(2)为使纤维素酶基因能够与质粒有效组合,应选用最合适的限制酶是_ _,原因是_。(3)若质粒被Hind限制酶识别的序列是AAGCTT,并在A与A之间切割。请画出被切割后所形成的黏性末端。科学家进一步构建了含3种不同基因片段的重组质粒,进行了一系列的研究。图3是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。(4)图3中已导入重组质粒的菌株
47、有 。(5)设置菌株作为对照,是为了验证 和 不携带纤维素酶基因。(6)将4株菌株分别置于以 为唯一碳源的培养基上,其中菌株、不能存活,请解释菌株不能存活的原因:_。【解析】(1)图2中的纤维素酶基因作为目的基因,质粒作为运载体。(2)为使纤维素酶基因能够与质粒有效组合,可选用不同的限制酶组合Hind和Pst,使形成的黏性末端不同,以防止自身环化。(3)若质粒被Hind限制酶识别的序列是AAGCTT,并在A与A之间切割,则被切割后所形成的黏性末端为:(4)由图3分析可知,已导入重组质粒的菌株有、。(5)设置菌株作为对照,是为了验证质粒DNA和酵母菌基因组不携带纤维素酶基因,即普通酵母菌不能够利用环境中的纤维素。(6)将菌株、分别置于以纤维素为唯一碳源的培养基上,其中菌株、不能存活。菌株不能存活的原因是缺少信号肽编码序列,导致所产生的纤维素酶无法分泌到细胞外分解细胞外的纤维素,使得细胞无可利用的碳源。答案:(1)目的基因 运载体(2)Hind和Pst 形成的黏性末端不同,可防止自身环化 (4)、(5)质粒DNA 酵母菌基因组(6)纤维素 缺少信号肽编码序列,导致所产生的纤维素酶无法分泌到细胞外分解细胞外的纤维素,使得细胞无可利用的碳源
