專題12 生物技術(shù)與工程（非選擇題）——2025屆高考生物學(xué)模塊分練【新高考版】（含解析）

這是一份專題12 生物技術(shù)與工程（非選擇題）——2025屆高考生物學(xué)模塊分練【新高考版】（含解析），共10頁。
1.研究深海獨特的生態(tài)環(huán)境對于開發(fā)海洋資源具有重要意義。近期在“科學(xué)號”考察船對中國南?？瓶贾校袊茖W(xué)家采集了某海域1146米深海冷泉附近沉積物樣品，分離、鑒定得到新的微生物菌株并進一步研究了其生物學(xué)特性。
回答下列問題：
(1)研究者先制備富集培養(yǎng)基，然后采用________________法滅菌，冷卻后再接入沉積物樣品，28℃厭氧培養(yǎng)一段時間后，獲得了含擬桿菌的混合培養(yǎng)物，為了獲得純種培養(yǎng)物，除了稀釋涂布平板法，還可采用________________法。據(jù)圖分析，擬桿菌新菌株在以________________為碳源時生長狀況最好。
(2)研究發(fā)現(xiàn)，將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍有很多微生物不能被分離篩選出來，推測其原因可能是________________。（答一點即可）
(3)藻類細(xì)胞解體后的難降解多糖物質(zhì)，通常會聚集形成碎屑沉降到深海底部。從生態(tài)系統(tǒng)組成成分的角度考慮，擬桿菌對深海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的作用可能是________________。
(4)深海冷泉環(huán)境特殊，推測此環(huán)境下生存的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，除具有酶的一般共性外，其特性可能還有________________。
2.青梅果肉營養(yǎng)豐富，成熟的青梅果實易腐爛，不易運輸保存。進行青梅果酒研究，既可提高青梅資源利用率，又可提高產(chǎn)品附加值。圖1為制作青梅果酒的簡易裝置圖；由于青梅果肉含糖量低，往往在青梅果漿中加入白砂糖后再進行釀制，圖2為在青梅果漿中添加白砂糖對酒精度和果酒感官評分的影響（感官評分越高，果酒的品質(zhì)越高）。請回答下列問題。

(1)傳統(tǒng)發(fā)酵是利用天然微生物的代謝活動制造或生產(chǎn)某些產(chǎn)品例如果酒、果醋、泡菜等，泡菜制作需要的主要微生物是_______________，代謝類型是_______________。
(2)圖1裝置進行青梅酒發(fā)酵產(chǎn)生酒精時，應(yīng)保證充氣口_______________（填“打開”或“關(guān)閉”）。在發(fā)酵過程中，一般將溫度控制在_______________，發(fā)酵的_______________（至少答出2點）條件會抑制雜菌的生長。若發(fā)酵時間過長，產(chǎn)酒率不再增加，但會增加被雜菌污染的風(fēng)險，若被醋酸菌污染，_______________（填“會”或“不會”）發(fā)酵產(chǎn)生醋酸。
(3)家庭釀造青梅酒時不需要添加酵母菌菌種，菌種來源是_______________。在酸性條件下，用_______________檢測有無酒精的產(chǎn)生。
(4)從圖2可看出，青梅果酒釀制時果漿中初始糖濃度為_______________%時效果最佳，在此濃度之后，果酒酒精度隨初始糖濃度的增加而下降，原因是______________。
3.Ⅰ.疫苗的研制和快速準(zhǔn)確的檢測技術(shù)是應(yīng)對新冠病毒感染的有力措施?；卮鹣铝袉栴}：
（1）腺病毒是研制疫苗的常用載體，圖1是構(gòu)建含新型冠狀病毒S蛋白（抗原）基因的重組腺病毒表達(dá)載體示意圖。
①以病毒作為基因工程的載體，其優(yōu)點是可以利用______的特點，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。圖1中構(gòu)建的腺病毒表達(dá)載體需含有S蛋白基因、標(biāo)記基因、______等組件。
②圖1中四種限制酶的切割位點和識別序列如表所示，構(gòu)建腺病毒表達(dá)載體時需使用限制酶______和______切割腺病毒基因和新型冠狀病毒的S蛋白基因，選用這兩種限制酶切割的主要原因是_____（答出1點即可）。
（2）臨床上常采用RT-PCR技術(shù)，對受測者咽拭子取樣后進行新型冠狀病毒核酸檢測。RT-PCR是指以病毒的RNA為模板合成cDNA，并對cDNA進行PCR擴增的過程。在此過程中，需要用TaqDNA聚合酶和_____酶，其中PCR過程需要的原料是_____。
Ⅱ.為了定量測定樣品中病毒核酸，常采用實時熒光PCR擴增技術(shù)，該技術(shù)擴增目的基因時，需額外添加熒光標(biāo)記探針（每個目的基因結(jié)合1分子探針）。當(dāng)探針完整時，不產(chǎn)生熒光，當(dāng)探針被酶水解時，R與Q分離，可檢測到R發(fā)出的熒光，如圖2所示。
（3）若樣本中含有目的基因，引物、探針與目的基因通過形成______鍵特異性結(jié)合。據(jù)圖2分析，探針的水解發(fā)生在PCR過程的______階段。
（4）在實時熒光PCR技術(shù)中，Ct值的含義是每個反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號達(dá)到設(shè)定的閾值時所經(jīng)歷的循環(huán)數(shù)。據(jù)此分析，當(dāng)樣本中初始模板越多，Ct值就______。
（5）若每分子探針?biāo)忉尫诺腞基團熒光強度為a，加入模板DNA數(shù)為b，則反應(yīng)體系中熒光信號強度（Rn）與擴增次數(shù)（n）之間的關(guān)系為Rn=______。
4.下圖為篩選，制備單克隆抗體的示意圖，①~⑤代表相關(guān)過程，a~g代表相關(guān)細(xì)胞。請回答下列問題：
（1）由圖可看出，單克隆抗體制備過程運用的動物細(xì)胞工程技術(shù)有_____（寫出2個）。過程①是給小鼠注射S蛋白，其日的是_____,過程②的促融方法有_____（寫出一種）。
（2）圖中過程③④為兩次篩選過程，過程③是指把c細(xì)胞群稀釋放在_____培養(yǎng)基的多孔培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，只有_____能夠存活且增殖，因此，細(xì)胞集落為單個存活細(xì)胞的克隆。過程④是用_____方法經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞群。
（3）已知細(xì)胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基蝶呤阻斷。小鼠的B淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂。小鼠的骨髓瘤細(xì)胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂。若將小鼠的這兩種細(xì)胞在含氨基蝶呤的試管中混合后促融，則試管中細(xì)胞的種類數(shù)和能增殖的細(xì)胞種類數(shù)分別是（不考慮三個及以上細(xì)胞融合）_____（填“3和1”“5和1”或“3和3”）
5.豬的內(nèi)臟器官有眾多優(yōu)點，有望解決醫(yī)學(xué)上人類供體器官不足的問題。然而心臟移植過程中會發(fā)生缺血再灌注損傷(1RI),可能導(dǎo)致心臟壞死。研究發(fā)現(xiàn),IRI通過促進Caspase8等一系列凋亡基因的表達(dá)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡最終引起器官損傷。根據(jù)Caspase8基因的部分序列制成反義基因，可以抑制Caspase8基因的表達(dá)，有效抑制IRI所致的器官損傷。如圖是利用轉(zhuǎn)基因了技術(shù)制備轉(zhuǎn)基因克隆豬心臟的過程。
(1)pCMV質(zhì)粒作為基因工程載體的條件有_________(答出2點即可)，①過程中將Caspase8基因序列與pCMV質(zhì)粒反向連接制成反義基因，該過程需要的工具有_________。
(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時還需導(dǎo)入DNA序列A,推測該DNA序列A的作用可能是_________。
(3)③過程涉及將胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化為心臟,其中獲取胚胎干細(xì)胞需要_________技術(shù)，此過程需要提供一定量的CO2，其作用是_________。
(4)根據(jù)題圖過程制備的轉(zhuǎn)基因克隆豬心臟在移植后仍有部分心臟壞死,假定構(gòu)建的表達(dá)載體均成功，豬的受精卵也都正常轉(zhuǎn)入外源基因，且轉(zhuǎn)基因?qū)ωi心臟未產(chǎn)生任何有害影響，則可能的原因是_____。
6.隨著生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，動物的繁殖方式變得越來越多樣化。如圖是胚胎工程技術(shù)研究及應(yīng)用的相關(guān)情況，供體1是良種荷斯坦高產(chǎn)奶牛，供體2是健康的黃牛。請據(jù)圖回答下列問題：
（1）應(yīng)用1中，細(xì)胞B的獲取需對供體2注射_______；使用核移植技術(shù)獲得重組細(xì)胞，最終獲得良種小牛，該技術(shù)的原理是_______。
（2）應(yīng)用2中，將早期胚胎移入受體牛子宮內(nèi)的技術(shù)叫_______，為使受體牛生理狀況更適合完成該操作，要對受體牛進行_______處理，以提高成功率。
（3）在應(yīng)用2、3、4中，將收集的精子放在某種溶液中進行培養(yǎng)，使其獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為_______。從母體內(nèi)獲得的卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到_______（填時期）才能與精子結(jié)合。
受精過程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括_______反應(yīng)和_______反應(yīng)。
（4）應(yīng)用3可解決良種動物快速大量繁殖的問題：通過_______技術(shù)獲得二分胚①和②，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將_______均等分割。
（5）應(yīng)用4中，對細(xì)胞進行定向誘導(dǎo)，可分化形成各種組織和器官。在胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)過程中，由于人們對細(xì)胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚，因此在使用合成培養(yǎng)基時，通常需要加入_______等一些天然成分。培養(yǎng)過程中除需要適宜的溫度、pH和滲透壓、無菌、無毒等環(huán)境條件以外，在進行細(xì)胞培養(yǎng)時，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，并將它們置于含有_______的混合氣體的CO2培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。
答案以及解析
1.答案：(1)高壓蒸汽滅菌；平板劃線；纖維素
(2)某些微生物只有利用深海冷泉中的特有物質(zhì)才能生存（或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活）
(3)擬桿菌作為分解者，將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無機物，歸還到無機環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進行
(4)耐低溫
解析：（1）培養(yǎng)基通常采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌。可以采用稀釋涂布平板法或平板劃線法，將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，經(jīng)過培養(yǎng)得到單菌落，從而獲得純凈培養(yǎng)物。分析圖12可知，在以纖維素為碳源的培養(yǎng)基中，細(xì)胞數(shù)量最多，可推知擬桿菌新菌株在以纖維素為碳源時生長狀況最好。
（2）深海冷泉中可能存在某些微生物，只有利用冷泉中的特有物質(zhì)才能生存（或需要在深海冷泉的特定環(huán)境中才能存活），故將采集的樣品置于各種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，仍可能有很多微生物不能被分離篩選出來。
（3）擬桿菌為異養(yǎng)生物，作為該生態(tài)系統(tǒng)的分解者，能將沉降到深海底部的難降解多糖物質(zhì)分解為無機物，歸還到無機環(huán)境中，有利于碳循環(huán)的順利進行。
（4）深海冷泉溫度較低，故生活在其中的擬桿菌所分泌的各種多糖降解酶，應(yīng)具有耐低溫的特性，才能高效降解多糖，保證擬桿菌的正常生命活動所需。
2.答案：(1)乳酸菌；異養(yǎng)厭氧型
(2)關(guān)閉；18~30℃；無氧、呈酸性、含酒精；不會
(3)青梅細(xì)胞表面的酵母菌；重鉻酸鉀
(4)20%；糖濃度過高導(dǎo)致培養(yǎng)基的滲透壓過高，使酵母菌因失水而數(shù)量減少
解析：(1)泡菜制作需要的主要微生物是乳酸菌，其是原核生物，代謝類型是異養(yǎng)厭氧型。
(2)圖1裝置進行青梅酒發(fā)酵產(chǎn)生酒精時，需要無氧條件，故應(yīng)保證充氣口關(guān)閉。酒精發(fā)酵的溫度應(yīng)控制在18~30°C，除此之外，發(fā)酵的無氧、呈酸性、含酒精等條件會抑制雜菌的生長。果酒發(fā)酵后期若被醋酸菌污染，仍不會經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生醋酸，因為酒精發(fā)酵是無氧環(huán)境，而醋酸菌是需氧型生物，醋酸發(fā)酵需要氧氣，且酒精發(fā)酵與醋酸發(fā)酵的溫度不同，果酒制作過程中溫度比果醋制作的溫度低。
(3)家庭釀造青梅酒時由于青梅表面含有酵母菌，故不需要額外添加酵母菌菌種，酒精能使酸性重鉻酸鉀由橙色變?yōu)榛揖G色，故可在酸性條件下，用重鉻酸鉀進行檢測。
(4)從圖2曲線可看出，當(dāng)初始糖濃度為20%時，酒精度及果酒感官評分均最高，效果最佳。糖類是主要的能源物質(zhì)，在果汁中加入糖可為酵母菌的生長繁殖提供能源物質(zhì)，另外，糖是發(fā)酵的原料，加入的糖可作為酒精發(fā)酵的原料，所以在初始糖度低于20%時果酒酒精度隨初始糖度的增加而增加，但在此濃度之后，果酒酒精度隨初始糖濃度的增加而下降，糖濃度過高導(dǎo)致培養(yǎng)基的滲透壓過高，使酵母菌因失水而數(shù)量減少。
3.答案：（1）①病毒侵染活細(xì)胞；啟動子、終止子；②NcⅠ；BamHⅠ防止目的基因自身環(huán)化及目的基因與載體反向連接
（2）逆轉(zhuǎn)錄；四種脫氧核糖核苷酸
（3）氫；延伸
（4）越?。ɑ蛟降停?br>（5）（2n-1）ab
解析：（1）①病毒只有寄生于活細(xì)胞中才能生活，具有侵染活細(xì)胞的特點，據(jù)此可將攜帶的目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：基因表達(dá)載體包括S蛋白基因（目的基因）、標(biāo)記基因、啟動子、終止子等組件。
②據(jù)圖1可知，S蛋白基因兩端的部分序列中含有序列，故可選擇BamHⅠ和NcⅠ兩種限制酶進行切割：基因工程中雙酶切的目的是防止目的基因自身環(huán)化及目的基因與載體反向連接。
（2）分析題意可知，RT-PCR是指以病毒的RNA為模板合成cDNA，并對cDNA進行PCR擴增的過程。該過程從RNA到cDNA屬于逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，之后cDNA擴增需要TaqDNA聚合酶；PCR是一項體外擴增目的基因的技術(shù)，該過程所需的原料是四種脫氧核糖核苷酸。
（3）引物、探針與目的基因之間可以通過形成氫鍵而結(jié)合。PCR技術(shù)包括變性、復(fù)性、延伸三個過程，據(jù)圖2可知，探針的水解發(fā)生在DNA子鏈延伸的過程中。
（4）Ct值的含義是在PCR擴增過程中，每個反應(yīng)管內(nèi)的熒光信號達(dá)到設(shè)定的熒光閾值時所經(jīng)歷的擴增循環(huán)數(shù)，故樣本中初始模板越多時，達(dá)到設(shè)定的熒光閾值時所需經(jīng)歷的擴增循環(huán)數(shù)就越小，Ct值就越低。
（5）每次擴增時都會有一半的模板鏈可以與探針結(jié)合，隨后探針?biāo)?，發(fā)出熒光，則第n次擴增時有2n-1個探針?biāo)?，擴增n次的過程中共有（2 n-1）個探針?biāo)?。若每分子探針?biāo)忉尫诺腞基團熒光強度為a，加入的模板DNA數(shù)為b，則反應(yīng)體系中熒光信號強度（Rn）與擴增次數(shù)（n）之間的關(guān)系為Rn=（2n-1）ab。
4.答案：（1）動物細(xì)胞融合、動物細(xì)胞培養(yǎng)；刺激小鼠產(chǎn)生能夠分泌抗S蛋白抗體的B淋巴細(xì)胞；聚乙二醇融合法、電融合法、滅活病毒誘導(dǎo)法
（2）選擇；（B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成的）雜交瘤細(xì)胞；抗原—抗體雜交
（3）5和1
解析：（1）單克隆抗體制備過程中運用了動物細(xì)胞融合（B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞的融合）、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)（培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞）；過程①給小鼠注射S蛋白，目的是刺激小鼠產(chǎn)生能分泌抗S蛋白抗體的B淋巴細(xì)胞：過程②目的是促進B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合，促融方法有聚乙二醇融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法。
（2）過程③是指把C細(xì)胞群稀釋，然后在選擇培養(yǎng)基的多孔培養(yǎng)皿中培養(yǎng)（每孔中盡量只接種一個細(xì)胞），在該培養(yǎng)基中未融合的細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都死亡，只有雜交瘤細(xì)胞能存活且增殖：過程④是篩選能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞，所用方法是抗原—抗體雜交法。
（3）在篩選雜交瘤細(xì)胞時，試管中共有5種細(xì)胞，分別是未融合的B細(xì)胞、B細(xì)胞自身融合的細(xì)胞、未融合的骨髓瘤細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞自身融合的細(xì)胞、B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合的雜交瘤細(xì)胞。小鼠的淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂，因此未融合的B細(xì)胞、B細(xì)胞自身融合的細(xì)胞不能在此培養(yǎng)基上增殖：小鼠的骨髓瘤細(xì)胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂，說明其依靠D途徑增殖，但在此試管中D途徑能被氨基蝶呤阻斷，因此在含氨基蝶呤的試管中未融合的骨髓瘤細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞自身融合的細(xì)胞也不能增殖：只有B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合形成的雜交瘤細(xì)胞可以依靠S途徑增殖，故試管中細(xì)胞的種類數(shù)和能增殖的細(xì)胞種類數(shù)分別是5和1。
5.答案：（1）至少具有1個限制酶切割位點；能在細(xì)胞中進行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上隨受體DNA同步復(fù)制；對受體細(xì)胞無害；限制酶和DNA連接酶
（2）抑制抗原決定基因的表達(dá)（合理即可）
（3）早期胚胎培養(yǎng)；維持培養(yǎng)液的pH
（4）部分外源基因未能成功表達(dá)
解析：（1）基因工程中作為載體至少具有1個限制酶切割位點；能在細(xì)胞中進行自我復(fù)制，或整合到受體DNA上隨受體DNA同步復(fù)制；對受體細(xì)胞無害。①過程將Caspase8基因序列反向連接在載體中可制成反義基因，該過程需要限制酶和DNA連接酶。
（2）豬心臟在人體內(nèi)會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，因此推測導(dǎo)入的DNA序列A可能抑制抗原決定基因的表達(dá)。
（3）由受精卵獲得胚胎干細(xì)胞的過程需要早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)，此過程中需要提供95%的空氣和5%CO2，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。
（4）若構(gòu)建基因表達(dá)載體成功，且成功將外源基因?qū)胴i的受精卵，但并未取得預(yù)期效果，推測可能是外源基因在受體細(xì)胞中未能成功表達(dá)。
6.答案：（1）促性腺激素；動物細(xì)胞核的全能性
（2）胚胎移植；同期發(fā)情
（3）精子獲能；減數(shù)第二次分裂中期（或MⅡ期）；透明帶；卵細(xì)胞膜
（4）胚胎分割；內(nèi)細(xì)胞團
（5）血清；95%空氣和5%CO2
解析：（1）應(yīng)用1中是將供體1的體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到取自供體2的去核卵母細(xì)胞中，故為了獲取更多供體2的卵母細(xì)胞，需對供體2注射促性腺激素以促進超數(shù)排卵。使用核移植技術(shù)獲得重組細(xì)胞，最終獲得的小牛為克隆牛，該技術(shù)所依據(jù)的原理是動物細(xì)胞核的全能性。
（2）應(yīng)用2屬于有性生殖，將早期胚胎移入受體牛子宮內(nèi)的技術(shù)叫胚胎移植：移植前需對受體牛進行同期發(fā)情處理，使供體和受體處于相同的生理狀態(tài)，為移植胚胎提供相同的生理環(huán)境，提高成功率。
（3）在應(yīng)用2、3、4中，將收集的精子放在獲能液中進行培養(yǎng)，使其獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為精子獲能。從母體內(nèi)獲得的卵母細(xì)胞不能立即用于受精，要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期才具備受精能力，才能與精子結(jié)合。受精過程中防止多精入卵的兩道屏障分別是透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)。
（4）應(yīng)用3可解決良種動物快速大量繁殖的問題。通過胚胎分割技術(shù)可獲得二分胚，對囊胚階段的胚胎進行分割時需要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。
（5）動物細(xì)胞培養(yǎng)液中，通常需要加入血清等天然成分。動物細(xì)胞培養(yǎng)需要在含95%空氣和5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，其中CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。
限制酶
NcⅠ
SphⅠ
NheⅠ
BamHⅠ
識別序列和切割位點