高中生物试题

基因工程：制备新型酵母菌

（1）已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉发酵，则应导入多步分解淀粉所需的多种酶，推测这些酶生效的场所应该是＿＿＿＿＿。（填“细胞内”和“细胞外”）

（2）同源切割是一种代替限制酶、 $DNA$连接酶将目的基因导入基因表达载体的方法。当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入。研究人员运用同源切割的方式，在目的基因两端加上一组同源序列 $A﹣B$，已知酵母菌体内 $DNA$有许多 $A﹣B$序列位点可以同源切割插入。构建完成的目的基因结构如图甲，则应选择图中的引物＿＿＿＿＿对目的基因进行 $PCR$。

（3）已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因（ $UGA$）常用作标记基因，又知尿嘧啶可以使 $5﹣$氟乳清酸转化为对酵母菌有毒物质。

（i）导入目的基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。由于需要导入多种酶基因，需要多次筛选，因此在导入一种目的基因后，要切除 $UGA$基因，再重新导入。研究人员在 $UGA$基因序列两端加上酵母菌 $DNA$中不存在的同源 $C.C\prime$序列，以便对 $UGA$基因进行切除。 $C.C\prime$的序列方向将影响切割时同源序列的配对方式，进而决定 $DNA$片段在切割后是否可以顺利重连，如图乙，则应选择方式＿＿＿＿＿进行连接。

（ii）切去 $UGA$基因的酵母菌应在＿＿＿＿＿的培养基上筛选培养。

（4）综上，目的基因、标记基因和同源序列在导入酵母菌的基因表达载体上的排列方式应该如图丙中的图＿＿＿＿＿。

某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的，红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的，第1步由酶 $1$催化，第2步由酶 $2$催化。其中酶1的合成由 $A$基因控制，酶 $2$的合成由 $B$基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子，某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨，得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液，并用这些研磨液进行不同的实验。

实验一：探究白花性状是由 $A$或 $B$基因单独突变还是共同突变引起的

①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。

②在室温下将两种细胞研磨液充分混合，混合液变成红色。

③将两种细胞研磨液先加热煮沸，冷却后再混合，混合液颜色无变化。

实验二：确定甲和乙植株的基因型

将甲的细胞研磨液煮沸，冷却后与乙的细胞研磨液混合，发现混合液变成了红色。

回答下列问题。

（1）酶在细胞代谢中发挥重要作用，与无机催化剂相比，酶所具有的特性是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出3点即可）；煮沸会使细胞研磨液中的酶失去催化作用，其原因是高温破坏了酶的＿＿＿＿＿＿＿。

（2）实验一②中，两种细胞研磨液混合后变成了红色，推测可能的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）根据实验二的结果可以推断甲的基因型是＿＿＿＿＿＿＿，乙的基因型是＿＿＿＿＿＿＿；若只将乙的细胞研磨液煮沸，冷却后与甲的细胞研磨液混合，则混合液呈现的颜色是＿＿＿＿＿＿＿。

科研人员构建了可表达 $J﹣V5$融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中 $V5$编码序列表达标签短肽V5。

（1）与图甲中启动子结合的酶是＿＿＿＿＿＿。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出2个结构即可）。

（2）构建重组质粒后，为了确定 $J$基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行 $PCR$检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物＿＿＿＿＿＿。已知 $J$基因转录的模板链位于b链，由此可知引物 $F1$与图甲中J基因的＿＿＿＿＿＿（填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。

（3）重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗 $J$蛋白抗体和抗 $V5$抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带 $1$证明细胞内表达了＿＿＿＿＿＿，条带 $2$所检出的蛋白＿＿＿＿＿＿（填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。

科学家在果蝇遗传学研究中得到一些突变体。为了研究其遗传特点，进行了一系列杂交实验。请回答下列问题：

（1）下列实验中控制果蝇体色和刚毛长度的基因位于常染色体上，杂交实验及结果如图1。

据此分析， $F_1$雄果蝇产生＿＿＿＿＿＿种配子，这两对等位基因在染色体上的位置关系为＿＿＿＿＿＿。

（2）果蝇 $A1、A2、A3$为 $3$种不同眼色隐性突变体品系（突变基因位于Ⅱ号染色体上）。为了研究突变基因相对位置关系，进行两两杂交实验，结果如图2。

据此分析 $A1、A2、A3$和突变型 $F_1$四种突变体的基因型，在相应的图中标注它们的突变型基因与野生型基因之间的相对位置（ $A1、A2、A3$隐性突变基因分别用 $al、a2、a3$表示，野生型基因用“ $+$”表示）。

（3）果蝇的正常刚毛（ $B$）对截刚毛（ $b$）为显性，这一对等位基因位于性染色体上；常染色体上的隐性基因 $t$纯合时，会使性染色体组成为 $XX$的个体成为不育的雄性个体。杂交实验及结果如图3。

据此分析，亲本的基因型分别为＿＿＿＿＿＿， $F_1$中雄性个体的基因型有＿＿＿＿＿＿种；若自由交配产生 $F_2$，其中截刚毛雄性个体所占比例为＿＿＿＿＿＿， $F_2$雌性个体中纯合子的比例为＿＿＿＿＿＿。

某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题：

（1）若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌，培养基的主要营养物质包括水和 　＿＿＿＿＿＿。

（2）现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌 $H$，其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的抑制效果较好，若要确定其有抑菌效果的最低浓度，需在＿＿＿＿＿＿ $\mu g•m{L}^{﹣1}$浓度区间进一步实验。

测试菌	抗菌肽浓度/（μg•mL^﹣^1）
	55.20	27.60	13.80	6.90	3.45	1.73	0.86
金黄色葡萄球菌	﹣	﹣	﹣	﹣	﹣	+	+
枯草芽孢杆菌	﹣	﹣	﹣	﹣	﹣	+	+
禾谷镰孢菌	﹣	+	+	+	+	+	+
假丝酵母	﹣	+	+	+	+	+	+

注：“+”表示长菌，“﹣”表示未长菌。

（3）研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因 $M$构建高效表达质粒载体，转入大肠杆菌成功构建基因工程菌 $A$。在利用 $A$菌株发酵生产淀粉酶M过程中，传代多次后，生产条件未变，但某子代菌株不再产生淀粉酶 $M$。分析可能的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出两点即可）。

（4）研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体，如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、 $pH$以及＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出两点）等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术？＿＿＿＿＿＿（填“是”或“否”）。

（5）耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（ $MRSA$）是一种耐药菌，严重危害人类健康。科研人员拟用 $MRSA$感染肺类装配体建立感染模型，来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对 $MRSA$引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是＿＿＿＿＿＿。

①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体

② $MRSA$感染的肺类装配体

③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽

④生理盐水

⑤青霉素（抗金黄色葡萄球菌的药物）

⑥万古霉素（抗 $MRSA$的药物）

基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统（切—浸—生芽Cut﹣Dip﹣Budding，简称CDB法）。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。

回答下列问题。

（1）图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于＿＿＿＿＿；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和＿＿＿＿＿，该过程还需要光照，其作用是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（2）图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的＿＿＿＿＿。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注＿＿＿＿＿。

（3）图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）已知某酶（ $PDS$）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除 $PDS$基因的 $CRISPR/Cas9$基因编辑载体（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（5）与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（答出2点即可）。

微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题：

（1）根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的引物（图1甲），通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为___________。

（2）本实验中，PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。

①选用___________酶将载体P切开，再用___________（填"T ₄DNA或"E·coli81DNA"）连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。

②载体P′不具有表达MT基因的___________和___________。选用___________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DA连接酶进行连接，将得到的混合物导入到用___________离子处理的大肠杆菌，筛出MT工程菌。

（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是___________。

长期酗酒会使肠道E球菌大量滋生，影响肠道菌群的组成，同时还会增加肠道壁的通透性，导致肠道细菌及其产物向肝脏转移，引起肝脏炎症。根据能否分泌外毒C（一种蛋白质毒素），可将E球菌分为E ⁺（分泌外毒素C）和E ^-（不分泌外毒素C）。回答下列问题：

（1）科研人员对携带E ⁺和E ^-球菌的酒精性肝炎临床重症患者的生存率进行统计结果如图1所示。推测外毒素C___________（填"会"或"不会"）加重酒精性肝炎病情。

（2）为进一步探究外毒素C与酒精性肝炎的关系，科研人员进行了相关实验。

I.体外实验将分离培养的无菌小鼠肝脏细胞等分为A、B两组。在A组的培养液中加入外毒素C，B组的培养液中加入等量的生理盐水，培养相同时间后，检测肝脏细胞的存活率。若实验结果为___________，则可以推测外毒素C对体外培养的小鼠肝脏细胞具有毒性作用。

Ⅱ.体内实验:将无菌小鼠分为6组进行相关实验，检测小鼠血清中谷丙转氨酶（ALT）的水平（ALT水平越高，肝脏损伤越严重）及统计肝脏E球菌的数量。实验分组和结果如图2所示。

①结果表明外毒素C能加重实验小鼠酒精性肝炎症状，灌胃I和Ⅱ的实验材料分别选用__________和__________。

A.生理盐水B.E ⁺菌液C.E ^-菌液D.灭活的E ⁺菌液E.灭活的E ^-菌液

②根据图2结果，外毒素C__________（填"会"或"不会"）影响实验小鼠肠道壁通透性，判断依据是__________。

（3）目前尚无治疗酒精性肝炎的特效药。在上述研究的基础上，科研人员还利用专门寄生于E球菌的噬菌体有效治疗了酒精性肝炎模型小鼠，该实验的研究意义是__________。

某一年生植物甲和乙是具有不同优良性状的品种，单个品种种植时均正常生长。欲获得兼具甲乙优良性状的品种，科研人员进行杂交实验，发现部分F ₁植株在幼苗期死亡。已知该植物致死性状由非同源染色体上的两对等位基因（A/a和B/b）控制，品种甲基因型为aaBB，品种乙基因型为_ _bb。回答下列问题:

（1）品种甲和乙杂交，获得优良性状F ₁的育种原理是___________。

（2）为研究部分F ₁植株致死的原因，科研人员随机选择10株乙，在自交留种的同时，单株作为父本分别与甲杂交，统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型，只出现两种情况，如下表所示。

甲（母本）	乙（父本）	F 1
aaBB	乙-1	幼苗期全部死亡
	乙-2	幼苗死亡:成活=1:1

①该植物的花是两性花，上述杂交实验，在授粉前需要对甲采取的操作是___________、___________。

②根据实验结果推测，部分F ₁植株死亡的原因有两种可能性:其一，基因型为A_B_的植株致死；其二，基因型为___________的植株致死。

③进一步研究确认，基因型为A_B_的植株致死，则乙-1的基因型为___________。

（3）要获得全部成活且兼具甲乙优良性状的F ₁杂种，可选择亲本组合为:品种甲（aaBB）和基因型为___________的品种乙，该品种乙选育过程如下:

第一步:种植品种甲作为亲本

第二步:将乙-2自交收获的种子种植后作为亲本，然后___________统计每个杂交组合所产生的F ₁表现型。

选育结果:若某个杂交组合产生的F全部成活，则___________的种子符合选育要求。

烟草是以叶片为产品的经济作物。当烟草长出足够叶片时打顶（摘去顶部花蕾）是常规田间管理措施，但打顶后侧芽会萌动生长，消耗营养，需要多次人工抹芽（摘除侧芽）以提高上部叶片的质量，该措施费时费力。可以采取打顶后涂抹生长素的方法替代人工抹芽。科研人员探究打顶后涂抹生长素对烟草上部叶片生长的影响，实验结果如右图所示。

下列分析错误的是

A．	打顶后涂抹的生长素进入烟草后，可向下运输
B．	打顶后的抹芽措施不利于营养物质向上部叶片转
C．	打顶涂抹生长素能建立人工顶端优势抑制侧芽萌发
D．	打顶后涂抹生长素与不涂抹相比，能增强上部叶片净光合速率

有同学用下列示意图表示某两栖类动物（基因型为AaBb）卵巢正常的细胞分裂可能产生的细胞，其中正确的是

A

A．	.	B．
C．		D．

[生物——选修3：现代生物科技专题]

几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：

（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是__________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是__________________________。

（2）以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是__________________________。

（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是__________________________（答出两点即可）。

（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是__________________________。

（5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是__________________________。

[生物--选修3：现代生物科技专题]

编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

图1                        图2

回答下列问题：

（1） 现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（ $TTCGCTTCT\dots \dots CAGGAAGGA$ ），则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是             。

（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为         ，加入了          作为合成DNA的原料。

（3）现通过基因工程方法获得甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学作了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分四组，其中三组分别加入等量蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。

①如图2可知：当细胞浓度达到a时添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增值，可采用的方法是        。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的 $C{O}_2$ 浓度， $C{O}_2$ 的作用是        。

②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少         （填"A""B""C""D"或"E"）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。

回答下列问题。

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________。    

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是________。    

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。    

（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是________。    

（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________，这种繁殖方式属于________繁殖。

植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。

（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有________（答出2点即可）。    

（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、________和________等几类物质。

   

（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。    

（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是________（用流程图表示）。