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专题10 生物技术与工程-2024年高考生物二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）
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这是一份专题10 生物技术与工程-2024年高考生物二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用），文件包含专题10生物技术与工程原卷版docx、专题10生物技术与工程解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共30页， 欢迎下载使用。
一、题型解读
二、热点题型归纳
【题型1】原因分析类
【题型2】科学探究类
【题型3】应用实践类
三、最新模考题组练
生物高考越来越重视在现实情景中考查考生运用知识解决实际问题的能力。从这个角度看，生物技术和工程问题一直是考查的重点内容。这是因为，现代生物学的实际问题，不论是科学研究还是生产实践，都要通过生物技术和生物工程解决。而生物技术和生物工程又是建立在生命科学原理的基础上的。这样就形成了生物科学—生物技术和工程—科学研究和生产实践一条主线。生物技术和工程起到连接科学原理和实际问题的桥梁的作用。明白了这一部分的地位，考生的备考策略就要从生物科学原理出发，理解生物技术与工程，再利用这些技术解决实际问题。
【题型1】原因分析类
【典例分析1】（2023·江苏·统考高考真题）为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：
(6)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是 。
【答案】(6)琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列
【详解】（6）琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列，因此对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认。
【提分秘籍】原因分析类解题思路：
在题干中找到“起因”和“结果”
2、是找“桥梁”，用顺推法或逆推法找出“桥梁”，其一般来源于题干或者教材中的相关知识。
【变式演练1-1】（2022·北京·统考高考真题）人体细胞因表面有可被巨噬细胞识别的“自体”标志蛋白C，从而免于被吞噬。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，更易逃脱吞噬作用。研究者以蛋白C为靶点，构建了可感应群体密度而裂解的细菌菌株，拟用于制备治疗癌症的“智能炸弹”。
(4)研究者向下图2所示小鼠左侧肿瘤内注射ALK菌后，发现ALK菌只存在于该侧瘤内，两周内即观察到双侧肿瘤生长均受到明显抑制。而向瘤内单独注射蛋白K或AL菌，对肿瘤无明显抑制作用。请应用免疫学原理解释“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长的原因 。
【答案】(4)注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。
【详解】（4）“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长是因为注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。而单独注射蛋白K不能有效激活细胞免疫，单独注射AL菌也无法阻断蛋白C的功能。
【变式演练1-2】（2021·北京·统考高考真题）新冠病毒（SARS-CV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因 。
【答案】(4)重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统。
【详解】（4）接种疫苗后，由于长时间内接种者体内仍能检测到重组腺病毒DNA，而DNA会不断表达出S蛋白，S蛋白作为抗原刺激机体，故机体会反复针对抗原产生特异性免疫应答。
【题型2】科学探究类
【典例分析2】（2023·全国·统考高考真题）GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是 。
【答案】(4)将构建好的表达载体（含有目的基因YFP基因）导入酵母菌中进行表达
【详解】（4）基因工程研究中常用的真核表达系统有酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统。要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可将构建好的表达载体（含有目的基因YFP基因）导入酵母菌中进行表达，如果酵母菌发出黄色荧光，说明YFP基因能在真核细胞中表达，反之则不能在真核细胞中表达。
【提分秘籍】实验思路解题技巧：
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
【变式演练2-1】（2023·全国·统考高考真题）接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。
(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。
【答案】(4)通过使用相应抗体，利用抗原-抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质
成蛋白质：抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（4）要检测出目的基因是否表达，除了需要检测目的基因是否插入染色体外，还需要检查目的基因是否转录与表达。检测是否转录，用核酸分子杂交技术，检测是否翻译用抗原-抗体杂交技术。
【变式演练2-2】（2022·湖南·高考真题）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路 。
【答案】(4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
【详解】（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。
【题型3】应用实践类
【典例分析3】（2022·广东·高考真题）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题：
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于 ，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【答案】(4)废物的资源化 不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
【详解】（4）根据题意可知，这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原料，实现了废物的资源化，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看,该技术生产丙酮的过程不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳，有利于减缓温室效应，并实现较高的经济效益，所以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【提分秘籍】生态环境问题的特点及应对措施：
1.特点：具有全球性。
2.影响：全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成威胁，并影响到人类的生存和可持续发展。
3.措施：正确处理环境保护与经济发展的关系，践行经济、社会和生态相互协调的可持续发展理念。
4.我国应对措施：我国政府倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
①建设生态文明，要求每一个公民从我做起，积极投身到生态文明建设中。
②对于节能环保的绿色生活方式，我们不仅要深入理解，身体力行，而且要广为宣传，使之成为全社会的共识。
【变式演练3-1】（2020·北京·统考高考真题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。
（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用 。（举一例）
【答案】降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染
【详解】（5）该工程菌可以高效降解纤维素，所以可以降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染。
【变式演练3-2】（2021·全国·统考高考真题）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果（“+”越多表示去渍效果越好），实验结果见下表。
根据实验结果回答下列问题：
（4）关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指 。固定化酶在生产实践中应用的优点是 （答出1点即可）。
【答案】利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术 固定在载体上的酶可以被反复利用，可降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）
【详解】（4）固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，酶既能与反应物接触，又能与产物分离，所以固定在载体上的酶还可以被反复利用。所以固定化酶在生产实践中应用的优点是：降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）。
1．（2023·江苏连云港·东海县石榴高级中学校考模拟预测）某科研人员从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，并将其导入大豆叶肉细胞，培育出抗虫的转基因大豆，主要过程如下图。请回答下列问题：
(1)为了正确扩增Bt毒蛋白基因，并能与图中质粒正确连接，需根据 、 设计两种引物。PCR时引物的作用是 。
(2)PCR扩增产物可根据 不同，可以用 技术鉴定。结果发现有目的基因以外的杂带存在，分析可能的原因有 。解决方案一般是在目的基因的 （填“内部”或“上、下游”）重新设计引物进行PCR。
A．引物特异性不强 B．退火温度过低 C．模板DNA污染 D．引物碱基序列过长
(3)图中①为请写出HindIII和BamHI的识别序列分别是 、 。①②过程所需要用到的酶有 。
(4)过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从 水平上检测。
【答案】(1) Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列 HindIII和BamHI识别核苷酸序列 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸
(2) DNA分子的大小和构象（电荷） 琼脂糖凝胶电泳 ABC 上、下游
(3) 5´AAGCTT3´ 5´GGATCC3´ 限制酶和DNA连接酶
(4)个体
【分析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，利用的原理是DNA复制，需要条件有模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物（使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸）、热稳定DNA聚合酶（Taq酶），过程包括：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开，不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。
【详解】（1）由图可知，质粒上的限制酶有Hind III和Bam H I，因此为了正确扩增Bt毒蛋白基因并能与图中质粒正确连接（为保证正确连接，需要用两种不同的限制酶切割），需根据Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列，Hind III和Bam H I识别核苷酸序列设计两种引物。PCR时，需要一对引物，其作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸。
（2）PCR扩增产物为DNA，可用琼脂糖凝胶电泳技术鉴定，其原理是不同DNA分子由于大小和构象（电荷）不同，在电场中的泳动速率液不同。引物特异性不强、退火温度过低（引物无法结合到模板链上）、模板DNA污染等都有可能导致目的基因以外的杂带存在，故选ABC。引物一般设计在目的基因上、下游，以便表达一段完整的基因。
（3）图中①为限制酶切割目的基因（Bt毒蛋白基因）产生的粘性末端，使用的酶为限制酶。②过程表示将目的基因与质粒重组在一起，为基因表达载体的构建，是基因工程的核心，此过程需要DNA连接酶。结合质粒上Hind III和Bam H I的切点可知，Bt毒蛋白基因的左边为Hind III的识别序列，右边为BamH I的识别序列，因此Hind III和 BamH I的识别序列分别是5’AAGCTT 3’、5’GGATCC 3’。
（4）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等，因此过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从个体水平上检测。
2．（2023·河北沧州·统考二模）花生是我国重要的经济作物之一，根系在生长过程中，会分泌苯甲酸、苯乙酮、丙三醇、苯甲醛等物质，这些物质会抑制青枯病原菌和其他植物的生长。由于土地限制等原因，同一土地多年连续种植现象十分普遍，这些物质产生的自毒作用越来越明显，造成花生产量下降。扬州大学已采用“采集根际土壤→选择培养→分离、纯化培养→菌种鉴定”途径筛选出将苯甲酸降解为无毒小分子（CO₂和H₂O等）的根际菌。回答下列相关问题：
(1)花生根系分泌的苯甲酸等物质属于其 （填“初生”或“次生”）代谢物，合成该类物质的代谢的进行特点是 。
(2)为什么要从连作花生的土壤中寻找降解苯甲酸的根际菌？
(3)为确保能够分离得到苯甲酸分解微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基的碳源要求为 ，进行该步操作的目的是 。
(4)分离、纯化培养时，可采用 方法接种，从物理形态角度考虑，该培养基属于 培养基。
(5)获得的菌种可通过 工程大量增殖，并作为微生物肥料施用于土壤。采用微生物降解、修复土壤技术的优点有
(6)筛选得到的降解苯甲酸的根际菌并不能直接推广应用，还需考虑的原因有哪些？（答出1点即可）
【答案】(1) 次生 在特定的组织或器官中进行（或在一定的环境和时间条件下进行）
(2)由于生物与环境的相互依存关系，在连作花生的土壤中苯甲酸等物质含量相对较高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通土壤环境
(3) 以苯甲酸为唯一碳源 增加降解苯甲酸的根际菌的浓度
(4) 平板划线法或稀释涂布平板法 固体
(5) 发酵 没有二次污染，高效环保
(6)是否具有广谱降解的特性（是否能降解除苯甲酸以外的苯乙酮、丙三醇等物质），是否适应土壤环境
【分析】1、培养微生物的培养基按照物理性质划分可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基，固体培养基具有容易观察和记录细胞的生长形态和行为；按照功能划分分为选择培养基和鉴别培养基，选择培养基是指根据某种（类）微生物特殊的营养要求或对某些特殊化学、物理因素的抗性而设计的，能选择性区分这种（类）微生物的培养基。利用选择性培养基，可使混合菌群中的某种（类）微生物变成优势种群，从而提高该种（类）微生物的筛选效率。
2、微生物的接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法，二者均可观察微生物的形态，但前者能统计微生物的数目，后者则不能。
【详解】（1）因为苯甲酸等物质是其生存非必需的物质，所以属于次生代谢物，只是特定的组织或器官，在一定的环境和时间条件下进行。
（2）由于生物与环境的相互依存关系，在连作花生的土壤中苯甲酸等物质含量相对较高，因此从这种土壤中获得目的微生物即降解苯甲酸的微生物的几率要高于普通环境。
（3）为确保能够分离得到苯甲酸分解微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基应以苯甲酸为唯一碳源，其他营养物质适宜。进行选择培养的优点是增加苯甲酸分解微生物的浓度，便于筛选。
（4）分离、纯化培养时，常采用平板划线法或稀释涂布平板法接种。因为要根据菌落特征进行区分，该培养基属于固体培养基。
（5）获得的菌种可通过发酵工程大量增殖。作为微生物肥料施用于土壤后，苯甲酸等物质被分解为H2O、CO2等无机物，因此采用微生物降解、修复土壤技术的优点有没有二次污染，高效环保。
（6）得到的苯甲酸降解菌能否能降解除苯甲酸以外的苯乙酮、丙三醇等物质，能否适应土壤环境等问题均是在推广前要考虑的问题。
3．（2023·重庆·重庆南开中学校考模拟预测）为了研究大肠杆菌抗链霉素性状产生的原因，科学家进行了如图所示实验：首先把没有链霉素抗性的敏感菌种涂布到1号培养基上，待其长出菌落后影印到2号和3号培养基上，然后根据3号培养基上菌落的位置把2号培养基上相同位置的菌落转移到4号培养液中进行扩大培养，然后再涂布到5号培养基上，依次重复上述过程（图中只有3号和7号培养基含有链霉素），请回答下列问题：
注：影印法指用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上，然后不转动任何角度，“复印”至新的培养基上进行接种。
(1)在对培养基进行灭菌时，常用的灭菌方法是 。3号培养基从功能上来看，属于 培养基。
(2)如果将4号培养液稀释104倍后取0.1ml涂布到5号培养基上，重复三次统计菌落数目分别为125、126、133个，则4号培养液中大肠杆菌的密度约为 ；与此方法相比，使用血细胞计数板直接计数的结果应该 （填“偏多”、“偏少”或“相等”）。
(3)3号培养基上菌落数目较1号和2号培养基少很多，能说明基因突变的特点是 。该实验结果能证明基因突变是自发产生的而不是环境因素诱导的结果，请简要分析原因 。
【答案】(1) 高压蒸汽灭菌 选择
(2) 1.28×107个/ml 偏多
(3) 低频性 不含链霉素的培养基中的大肠杆菌未接触过链霉素却产生了链霉素抗性，说明该抗性的产生并非链霉素诱导而是自发产生的
【分析】高压蒸汽灭菌：将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内，为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，维持15~30min。
【详解】（1）对培养基灭菌一般使用高压蒸汽灭菌法，使用3号培养基的目的是筛选出具有链霉素抗性的大肠杆菌，所以3号培养基属于选择培养基。
（2）菌落平均值为125+126+133÷3=128个，4号培养液中大肠杆菌密度为128×104×10=1.28×107个/ml；使用血细胞计数板计数会把死菌也计入，所以计数结果偏多。
（3）3号培养基属于选择培养基，筛选出具有链霉素抗性的大肠杆菌，3号培养基上菌落数目较1号和2号培养基少很多说明突变产生链霉素抗性的大肠杆菌数量较少，基因突变具有低频性；1号和2号培养基中的大肠杆菌没有接触过链霉素，但是部分却突变产生了链霉素抗性，说明这种突变是自发产生的而不是由于链霉素的诱导，所以说明了基因突变是自发产生而不是环境因素诱导的结果。
4．（2023上·江西·高三校联考阶段练习）研究发现，拟南芥的ATMYB44基因与ATMYB77基因均可以参与拟南芥耐旱性的调控。为提高水稻的耐旱性，科研工作者将一个拟南芥ATMYB44基因导入野生水稻的叶肉细胞中，经组织培养后获得了一株耐旱水稻植株M。让植株M自交得到F1，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1。回答下列问题：
(1)科研工作者认为拟南芥ATMYB44基因已经成功导入了水稻细胞的染色体DNA上，根据题中信息分析，作出这一判断的依据是 。进一步研究发现该基因已经导入了水稻细胞的5号染色体上。
(2)F1自交，收获F1中耐旱植株上的种子进行单独种植，其中不发生性状分离的植株约占 ，F2中耐旱植株：不耐旱植株＝ 。科研人员通过反复自交，从中筛选出不发生性状分离的耐旱植株记作纯合品系甲。
(3)科研工作者采用相同的方法将一个拟南芥ATMYB77基因导入野生水稻的叶肉细胞中，获得了耐旱的纯合品系乙。为探究ATMYB77基因是否也位于水稻细胞的5号染色体上，以纯合品系甲和纯合品系乙为材料设计最简便的遗传实验来探究，写出实验思路及预期的结果和结论，不考虑染色体互换及其他变异。
实验思路： 。
预期结果和结论：若 ，则ATMYB77基因导入了水稻细胞的5号染色体上；若 ，则ATMYB77基因未导入水稻细胞的5号染色体上。
【答案】(1)植株M自交，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1，说明ATMYB44基因的遗传遵循分离定律，已成功导入了水稻细胞的染色体DNA上
(2) 1/3 5：1
(3) 选择纯合品系甲和纯合品系乙进行杂交得F1，让F1自交，统计F2的表型及比例 F2全表现为耐旱植株 F2中耐旱植株：不耐旱植株＝15：1
【分析】题干信息可知：耐旱水稻植株M自交得到的F1中耐寒植株和不耐旱植株的比例为3：1，说明F1减数分裂形成的配子含ATMYB44基因和不含ATMYB44的比例为1：1，则ATMYB44基因位于一对同源染色体中的一条染色体上，该基因遗传时遵循分离定律。
【详解】（1）根据题意可知，将该植株进行自交，收获植株M上的种子，种植得F1，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1，说明该基因的遗传遵循分离定律，该基因已经导入了水稻细胞的染色体DNA上。
（2）根据题意可知耐旱对不耐旱为显性，如果用A＋表示含耐旱基因（ATMYB44基因），不含耐旱基因（ATMYB44基因）用A－表示。水稻植株M的基因型为A＋A－，自交得F1，F1中耐旱（1A＋A＋、2A＋A－）：不耐旱（A－A－）＝3：1。F1自交，收获F1中耐旱植株（1/3A＋A＋、2/3A＋A－）上的种子进行单独种植获得F2，则F2中不发生性状分离即耐旱植株中纯合的植株（A＋A＋）约占1/3，F2中不耐旱植株（A－A－）=2/3×1/4＝1/6，耐旱植株（A＋_）＝1－1/6＝5/6，耐旱植株：不耐旱植株＝5：1。
（3）如果用B＋表示含耐旱基因（ATMYB77基因），B－表示不含耐旱基因（ATMYB77基因），纯合品系甲的基因型为A＋A＋B－B－，纯合品系乙的基因型为A－A－B＋B＋，要探究ATMYB77基因是否也导入了水稻细胞的5号染色体上，可选择纯合品系甲和纯合品系乙进行杂交，得到F1（A＋A－B＋B－），自交，统计F2中水稻植株的表型及比例。若ATMYB77基因也导入了水稻细胞的5号染色体上，则A＋A－B＋B－产生两种数量相等的配子A＋B－、A－B＋，自交后代基因型为A＋A＋B－B－、A＋A－B＋B－、A－A－B＋B＋全为耐旱植株，若ATMYB77基因未导入水稻细胞的5号染色体上，则A＋A－B＋B－产生四种数量相等的配子：1/4A＋B＋、1/4A＋B－、1/4A－B＋和1/4A－B－，F2中耐旱植株（1-1/16=15/16）：不耐旱植株（A－A－B－B－=1/4×1/4=1/16）＝15：1。
5．（2022·贵州贵阳·模拟预测）马铃薯是我国重要的粮菜农作物，对确保国家粮食安全、促进农民增收方面意义重大。我国科学家在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要成就。请回答相关问题:
(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用 (填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是 。
(2)植物组织培养在再分化阶段，生长素和细胞分裂素参与了细胞分化方向的调节，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中 。
(3)为提高植物组织培养的成功率，在植物组织培养时，应从外植体消毒、 、 等方面制定措施，减少污染；在实验室中培养时，注意优化培养环境，控制 (答出2点即可)等培养条件。
(4)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好，但二者存在杂交不亲和性。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质的思路是 。
【答案】(1) 茎尖 茎尖细胞分裂旺盛，容易表达全能性，且很少感染病毒，而叶肉细胞在生长发育过程中会被病毒感染，且高度分化，难以表达全能性
(2)生长素含量低，细胞分裂素含量高
(3) 培养基及器械灭菌 实验人员无菌操作 温度、光照、湿度、气体环境
(4)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞去壁后融合为杂种细胞，经植物组织培养培养成植株
【分析】1、植物组织培养的过程:外植体→愈伤组织→胚状体→新植株。
2、植物细胞表现全能性的条件:①细胞离体和适宜的外界条件(如适宜的温度、适时的光照、pH和无菌环境等)。②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素等)。
3、植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育〈单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。
【详解】（1）培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用茎尖，原因是茎尖细胞分裂旺盛，容易表达全能性，且很少感染病毒，而叶肉细胞在生长发育过程中会被病毒感染，且高度分化，难以表达全能性。
（2）由愈伤组织重新分化为根和芽的再分化过程，需要生长素和细胞分裂素的特定浓度比例一般情况下生芽培养基中两者的含量关系是生长素含量低，细胞分裂素含量高。
（3）在植物组织培养时，应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境等培养条件。
（4）利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质，可利用植物体细胞杂交技术，将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞去壁后融合为杂种细胞，经植物组织培养培养成植株。
6．（2023·四川成都·成都七中校考模拟预测）目前，纤维素酶的应用主要面临工业发酵菌株生产性能不佳、酶系分泌不全等挑战。研究人员利用重离子诱变技术对产酶菌株——长枝木霉进行辐照诱变，并选育获得突变菌株LC-M4和LC-M16，较野生菌株产酶效率分别提高了46.91%和35.5%。请回答下列相关问题：
(1)纤维素酶是一种复合酶，它包含 三种组分，请你举出纤维素酶在生活中的具体应用包括： （说出2点）。
(2)为了分离出目的菌株，研究人员配制出的培养基中主要碳源应该是 ，分离后可加入 试剂鉴定。图示结果中的A、B、C分别对应的题干中的菌株是 。
(3)获得高产菌株后，还需要对纤维素酶活性进行测定，请你根据所学知识提出一种思路： 。工业生产中常利用 法固定化纤维素分解菌。
【答案】(1) C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 可去除棉麻织物上的毛羽、破解植物细胞壁，有利于植物有效成分释放等
(2) 纤维素 刚果红染色 野生菌株、LC-M16、LC-M4
(3) 可取一定量纤维素酶分解纤维素，一段时间后测定产生的葡萄糖的量 包埋
【分析】纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。
【详解】（1）纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶；水果与蔬菜加工过程中利用纤维素酶可以使植物组织软化、改善口感、简化工艺等，可去除棉麻织物上的毛羽、破解植物细胞壁，有利于植物有效成分释放等。
（2）纤维素分解菌可以利用纤维素，故培养基应以纤维素作为唯一碳源；分离后可用刚果红染色法可以进行鉴定；由于菌落透明圈越大说明产生的纤维素酶越多，因此A对应野生菌株，B对应LC-M16，C对应LC-M4。
（3）由于纤维素酶分解纤维素可产生葡萄糖，故欲测定纤维素酶活性，可取一定量纤维素酶分解纤维素，一段时间后测定产生的葡萄糖的量；工业生产中常利用包埋法固定化纤维素分解菌。
7．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）油菜是我国重要的油料作物，黄籽油菜比黑籽油菜的含油量更高，色素积累更少，但我国主栽的甘蓝型油菜缺乏天然的黄籽种质资源。研究表明，TT8基因作为一个重要的基因参与了黄籽性状的形成。科研人员首次利用CRISPR/Cas9技术对甘蓝型油菜中的BnaTT8基因进行定点突变改造（如图1），PCR扩增BnaTT8基因，构建基因表达载体（如图2），再将重组质粒通过农杆菌转化法导入受体甘蓝型油菜甲9707（J9707）中，创建甘蓝型油菜黄籽突变体，CRISPR/Cas9介导的BnaTT8基因突变可以显著提高种子的含油量和蛋白质含量，使得用甘蓝型油菜种子生产的菜籽油的营养价值更高。请回答下列问题：
(1)图1中向导RNA与BnaTT8基因按照 原则特异性结合，Cas9蛋白切割BnaTT8基因使a链和互补链中的 断裂，通过随机增添、删除或替换部分碱基对，获得所需目的基因。
(2)PCR扩增目的基因的原理是 ，需要根据所需的BnaTT8基因设计引物，引物在DNA复制中的作用是 。为保证BnaTT8基因正确插入质粒中，需要在引物的 （填“3'端”或“5'端”）添加限制酶的识别序列。
(3)图2字母A~E表示不同限制酶的切割位点，构建基因表达载体时，将BnaTT8基因插入 （填字母）处，目的是 。重组质粒导入受体细胞后，可在个体水平上通过 来鉴定BnaTT8基因是否表达。
(4)基于CRISPR/Cas9系统强大的精确编辑植物基因组的能力，CRISPR/Cas9基因编辑技术已经成为农业中的一个强有力的工具，科研人员在CRISPR/Cas9的基础上进行改造，开发出了可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。请写出CRISPR/Cas9及其改造的产品在科学研究中的应用： （答出一点即可）。
【答案】(1) 碱基互补配对 磷酸二酯键
(2) DNA半保留复制 使DNA聚合酶能够从引物的3＇端开始连接脱氧核苷酸 5＇端
(3) C 保证BnaTT8基因可以在J9707的细胞中表达 测定（纯合）突变体成熟种子的含油量和蛋白质含量
(4)对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用或不理想的性状（3分，答出一点且合理即可）
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）题图1中向导RNA与BnaTT8基因按照碱基互补配对原则特异性结合，Cas9蛋白切割BnaTT8基因使a链和互补链中的磷酸二酯键断裂，通过随机增添、删除或替换部分碱基对，获得所需目的基因。
（2）PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，由于DNA的两条链反向平行，且DNA聚合酶只能使新合成的DNA子链从5＇端→3＇端方向延伸，所以需要根据BnaTT8基因两端的核苷酸（或碱基）序列设计特异性引物序列。为了保证BnaTT8基因正确插入质粒中，还需要在引物的5＇端添加限制酶识别序列。
（3）题图2中字母A～E表示不同限制酶的切割位点，构建基因表达载体时，应该将BnaTT8基因插入C处，目的是保证BnaTT8基因可以在J9707的细胞中表达。重组质粒导入受体细胞后，可在个体水平上通过测定（纯合）突变体成熟种子的含油量和蛋白质含量来鉴定BnaTT8基因是否表达。
（4）利用CRISPR/Cas9及其改造的产品可对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用的或不理想的性状等。
8．（2023·四川自贡·自贡市蜀光中学校考模拟预测）科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS），继而利用iPS细胞培养出克隆鼠，流程如下图所示。请回答：
(1)进行细胞培养时，用 法对从黑鼠体内获得的成块组织进行处理，分散成单个细胞；与成块组织相比，分散成单个细胞后容易培养，原因是 。（答出1点即可）
(2)对黑鼠体细胞进行的初次培养称为 ，细胞贴壁生长到一定阶段会发生接触抑制，接触抑制是指 。
(3)图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育，克隆鼠的遗传特性与黑鼠相同，理由是 。
(4)对iPS细胞进行定向诱导分化后可用于疾病的治疗等。若诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能的应用有 。（至少答出2点）
【答案】(1) 胰蛋白酶（或胶原蛋白酶或机械） 细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；在细胞水平操作的技术容易实现。
(2) 原代培养 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会出现停止分裂增殖的现象
(3) 胚胎移植 克隆鼠是由黑鼠体细胞去分化获得的诱导性多能干细胞（iPS）发育而来，其遗传物质与黑鼠相同
(4)用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。
【分析】据图分析，从黑鼠体内获得体细胞后，脱分化形成多能干细胞；从灰鼠体内提取出2-细胞胚胎，经过特殊处理形成囊胚，将多能干细胞移植到囊胚的内细胞团，形成重组胚胎，移植到白鼠子宫，形成克隆鼠。
【详解】（1）用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶或机械）处理从黑鼠体内获得的成块组织进行处理，分散成单个细胞，然后进行细胞培养。由于分散的细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；在细胞水平操作的技术容易实现，所以分散成单个细胞后容易培养。
（2）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，培养的细胞在贴壁成长至充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制。
（3）重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育产出克隆黑鼠，该技术属于生殖性克隆。由于克隆鼠是由黑鼠体细胞去分化获得的诱导性多能干细胞（iPS）发育而来，所以其遗传物质与黑鼠相同。
（4）若诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。
9．（2023·四川眉山·校考一模）预防新冠肺炎，需要大家共同努力，出门戴口罩可以有效降低新冠病毒的传染率。但随着新冠疫情的持续，人类消耗了大量的一次性口罩，这些口罩不及时处理会对环境造成一定的污染。某科研人员欲筛选出能高效降解一次性口罩（主要成分是聚丙烯纤维）的细菌。请回答下列问题：
(1)分离纯化目的菌时，培养基需要以 为唯一碳源，从功能上看，该培养属于 培养基。
(2)筛选目的菌时，为了使培养基上出现的菌落尽可能都是单菌落，应采用的接种方法是 ，采用该方法的原因是 。菌种的长期保存方法是 。
(3)专家指出不能反复使用同一个口罩。因为口罩频繁使用会导致口罩内侧细菌的种类和数量增多，进而引发疾病。请设计实验验证与使用一次的口罩相比，频繁使用的口罩内侧的细菌种类和数量会增多。简要写出实验思路：（口罩使用过程中接触的环境，口罩每天使用时长等无关变量都相同）： 。
【答案】(1) 聚丙烯纤维 选择
(2) 稀释涂布平板法 高倍数的稀释能将聚集在一起的细胞分散成单个细胞，从而形成单菌落 甘油管藏
(3)将反复使用和使用一次的口罩分别进行取样，放在培养基中恒温培养1-2天，观察两个培养基中菌落数目的大小
【分析】1、选择培养基：培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物生长。
2、微生物常见的接种的方法：
（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
【详解】（1）由题意可知，该实验的目的是筛选出能高效降解一次性口罩（主要成分是聚丙烯纤维）的细菌，所以分离纯化目的菌时，培养基需要以聚丙烯纤维为唯一碳源，从功能上看，该培养属于选择培养基。
（2）微生物接种最常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法，筛选目的菌时，为了使培养基上出现的菌落尽可能都是单菌落，应采用的接种方法是稀释涂布平板法，采用该方法的原因是高倍数的稀释能将聚集在一起的细胞分散成单个细胞，从而形成单菌落。对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法，将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀，放于-20℃的冷冻箱内保存。
（3）由题意可知，实验目的是验证使用一次的口罩相比，频繁使用的口罩内侧的细菌种类和数量会增多，故自变量是口罩的使用次数多少，因变量是细菌种类和数量。所以实验思路为：分别取使用一次的口罩和频繁使用的口罩，用棉签分别取这两种口罩的内侧细菌，然后分别进行稀释涂布平板，在相同且适宜条件下培养一段时间， 观察培养基中形成菌落的特征(种类)和数目的大小。
加酶洗衣粉A
加酶洗衣粉B
加酶洗衣粉C
无酶洗衣粉(对照)
血渍
+++
+
+++
+
油渍
+
+++
+++
+
一、题型解读
二、热点题型归纳
【题型1】原因分析类
【题型2】科学探究类
【题型3】应用实践类
三、最新模考题组练
生物高考越来越重视在现实情景中考查考生运用知识解决实际问题的能力。从这个角度看，生物技术和工程问题一直是考查的重点内容。这是因为，现代生物学的实际问题，不论是科学研究还是生产实践，都要通过生物技术和生物工程解决。而生物技术和生物工程又是建立在生命科学原理的基础上的。这样就形成了生物科学—生物技术和工程—科学研究和生产实践一条主线。生物技术和工程起到连接科学原理和实际问题的桥梁的作用。明白了这一部分的地位，考生的备考策略就要从生物科学原理出发，理解生物技术与工程，再利用这些技术解决实际问题。
【题型1】原因分析类
【典例分析1】（2023·江苏·统考高考真题）为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：
(6)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是 。
【答案】(6)琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列
【详解】（6）琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列，因此对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认。
【提分秘籍】原因分析类解题思路：
在题干中找到“起因”和“结果”
2、是找“桥梁”，用顺推法或逆推法找出“桥梁”，其一般来源于题干或者教材中的相关知识。
【变式演练1-1】（2022·北京·统考高考真题）人体细胞因表面有可被巨噬细胞识别的“自体”标志蛋白C，从而免于被吞噬。某些癌细胞表面存在大量的蛋白C，更易逃脱吞噬作用。研究者以蛋白C为靶点，构建了可感应群体密度而裂解的细菌菌株，拟用于制备治疗癌症的“智能炸弹”。
(4)研究者向下图2所示小鼠左侧肿瘤内注射ALK菌后，发现ALK菌只存在于该侧瘤内，两周内即观察到双侧肿瘤生长均受到明显抑制。而向瘤内单独注射蛋白K或AL菌，对肿瘤无明显抑制作用。请应用免疫学原理解释“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长的原因 。
【答案】(4)注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。
【详解】（4）“智能炸弹”ALK菌能有效抑制对侧肿瘤生长是因为注入瘤内的ALK菌群体裂解后释放的蛋白K与蛋白C结合，且释放的细菌产物激活巨噬细胞，从而增强了巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬作用，巨噬细胞加工呈递肿瘤抗原，激活细胞免疫，肿瘤细胞被特异性杀伤，因此有效抑制对侧肿瘤生长。而单独注射蛋白K不能有效激活细胞免疫，单独注射AL菌也无法阻断蛋白C的功能。
【变式演练1-2】（2021·北京·统考高考真题）新冠病毒（SARS-CV-2）引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐，接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种，其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗（重组疫苗）是一种基因工程疫苗，其基本制备步骤是：将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中，重组载体经扩增后转入特定动物细胞，进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后，接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA，但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因 。
【答案】(4)重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原，反复刺激机体免疫系统。
【详解】（4）接种疫苗后，由于长时间内接种者体内仍能检测到重组腺病毒DNA，而DNA会不断表达出S蛋白，S蛋白作为抗原刺激机体，故机体会反复针对抗原产生特异性免疫应答。
【题型2】科学探究类
【典例分析2】（2023·全国·统考高考真题）GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是 。
【答案】(4)将构建好的表达载体（含有目的基因YFP基因）导入酵母菌中进行表达
【详解】（4）基因工程研究中常用的真核表达系统有酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统。要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可将构建好的表达载体（含有目的基因YFP基因）导入酵母菌中进行表达，如果酵母菌发出黄色荧光，说明YFP基因能在真核细胞中表达，反之则不能在真核细胞中表达。
【提分秘籍】实验思路解题技巧：
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
【变式演练2-1】（2023·全国·统考高考真题）接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。
(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。
【答案】(4)通过使用相应抗体，利用抗原-抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质
成蛋白质：抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（4）要检测出目的基因是否表达，除了需要检测目的基因是否插入染色体外，还需要检查目的基因是否转录与表达。检测是否转录，用核酸分子杂交技术，检测是否翻译用抗原-抗体杂交技术。
【变式演练2-2】（2022·湖南·高考真题）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路 。
【答案】(4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
【详解】（4）若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路为：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。
【题型3】应用实践类
【典例分析3】（2022·广东·高考真题）“绿水逶迤去，青山相向开”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题：
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了 ，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于 ，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【答案】(4)废物的资源化 不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
【详解】（4）根据题意可知，这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原料，实现了废物的资源化，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看,该技术生产丙酮的过程不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳，有利于减缓温室效应，并实现较高的经济效益，所以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【提分秘籍】生态环境问题的特点及应对措施：
1.特点：具有全球性。
2.影响：全球性生态环境问题对生物圈的稳态造成威胁，并影响到人类的生存和可持续发展。
3.措施：正确处理环境保护与经济发展的关系，践行经济、社会和生态相互协调的可持续发展理念。
4.我国应对措施：我国政府倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
①建设生态文明，要求每一个公民从我做起，积极投身到生态文明建设中。
②对于节能环保的绿色生活方式，我们不仅要深入理解，身体力行，而且要广为宣传，使之成为全社会的共识。
【变式演练3-1】（2020·北京·统考高考真题）枯草芽孢杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤维素能力较强的枯草芽孢杆菌菌株（B菌），从中克隆得到了一种纤维素酶（C1酶）基因。将获得的C1酶基因与高效表达载体（HT质粒）连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。
（5）预期该工程菌在处理废弃物以保护环境方面可能的应用 。（举一例）
【答案】降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染
【详解】（5）该工程菌可以高效降解纤维素，所以可以降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气污染。
【变式演练3-2】（2021·全国·统考高考真题）加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。某同学通过实验比较了几种洗衣粉的去渍效果（“+”越多表示去渍效果越好），实验结果见下表。
根据实验结果回答下列问题：
（4）关于酶的应用，除上面提到的加酶洗衣粉外，固定化酶也在生产实践中得到应用，如固定化葡萄糖异构酶已经用于高果糖浆生产。固定化酶技术是指 。固定化酶在生产实践中应用的优点是 （答出1点即可）。
【答案】利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术 固定在载体上的酶可以被反复利用，可降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）
【详解】（4）固定化酶技术是指利用物理或化学方法将酶固定在一定空间内的技术，酶既能与反应物接触，又能与产物分离，所以固定在载体上的酶还可以被反复利用。所以固定化酶在生产实践中应用的优点是：降低生产成本（或产物容易分离，可提高产品的产量和质量，或固定化酶稳定性好，可持续发挥作用）。
1．（2023·江苏连云港·东海县石榴高级中学校考模拟预测）某科研人员从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，并将其导入大豆叶肉细胞，培育出抗虫的转基因大豆，主要过程如下图。请回答下列问题：
(1)为了正确扩增Bt毒蛋白基因，并能与图中质粒正确连接，需根据 、 设计两种引物。PCR时引物的作用是 。
(2)PCR扩增产物可根据 不同，可以用 技术鉴定。结果发现有目的基因以外的杂带存在，分析可能的原因有 。解决方案一般是在目的基因的 （填“内部”或“上、下游”）重新设计引物进行PCR。
A．引物特异性不强 B．退火温度过低 C．模板DNA污染 D．引物碱基序列过长
(3)图中①为请写出HindIII和BamHI的识别序列分别是 、 。①②过程所需要用到的酶有 。
(4)过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从 水平上检测。
【答案】(1) Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列 HindIII和BamHI识别核苷酸序列 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸
(2) DNA分子的大小和构象（电荷） 琼脂糖凝胶电泳 ABC 上、下游
(3) 5´AAGCTT3´ 5´GGATCC3´ 限制酶和DNA连接酶
(4)个体
【分析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，利用的原理是DNA复制，需要条件有模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物（使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸）、热稳定DNA聚合酶（Taq酶），过程包括：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开，不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。
【详解】（1）由图可知，质粒上的限制酶有Hind III和Bam H I，因此为了正确扩增Bt毒蛋白基因并能与图中质粒正确连接（为保证正确连接，需要用两种不同的限制酶切割），需根据Bt毒蛋白基因两端的核苷酸序列，Hind III和Bam H I识别核苷酸序列设计两种引物。PCR时，需要一对引物，其作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核糖核苷酸。
（2）PCR扩增产物为DNA，可用琼脂糖凝胶电泳技术鉴定，其原理是不同DNA分子由于大小和构象（电荷）不同，在电场中的泳动速率液不同。引物特异性不强、退火温度过低（引物无法结合到模板链上）、模板DNA污染等都有可能导致目的基因以外的杂带存在，故选ABC。引物一般设计在目的基因上、下游，以便表达一段完整的基因。
（3）图中①为限制酶切割目的基因（Bt毒蛋白基因）产生的粘性末端，使用的酶为限制酶。②过程表示将目的基因与质粒重组在一起，为基因表达载体的构建，是基因工程的核心，此过程需要DNA连接酶。结合质粒上Hind III和Bam H I的切点可知，Bt毒蛋白基因的左边为Hind III的识别序列，右边为BamH I的识别序列，因此Hind III和 BamH I的识别序列分别是5’AAGCTT 3’、5’GGATCC 3’。
（4）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定等，因此过程③筛选抗虫能力强的大豆，应从个体水平上检测。
2．（2023·河北沧州·统考二模）花生是我国重要的经济作物之一，根系在生长过程中，会分泌苯甲酸、苯乙酮、丙三醇、苯甲醛等物质，这些物质会抑制青枯病原菌和其他植物的生长。由于土地限制等原因，同一土地多年连续种植现象十分普遍，这些物质产生的自毒作用越来越明显，造成花生产量下降。扬州大学已采用“采集根际土壤→选择培养→分离、纯化培养→菌种鉴定”途径筛选出将苯甲酸降解为无毒小分子（CO₂和H₂O等）的根际菌。回答下列相关问题：
(1)花生根系分泌的苯甲酸等物质属于其 （填“初生”或“次生”）代谢物，合成该类物质的代谢的进行特点是 。
(2)为什么要从连作花生的土壤中寻找降解苯甲酸的根际菌？
(3)为确保能够分离得到苯甲酸分解微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基的碳源要求为 ，进行该步操作的目的是 。
(4)分离、纯化培养时，可采用 方法接种，从物理形态角度考虑，该培养基属于 培养基。
(5)获得的菌种可通过 工程大量增殖，并作为微生物肥料施用于土壤。采用微生物降解、修复土壤技术的优点有
(6)筛选得到的降解苯甲酸的根际菌并不能直接推广应用，还需考虑的原因有哪些？（答出1点即可）
【答案】(1) 次生 在特定的组织或器官中进行（或在一定的环境和时间条件下进行）
(2)由于生物与环境的相互依存关系，在连作花生的土壤中苯甲酸等物质含量相对较高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通土壤环境
(3) 以苯甲酸为唯一碳源 增加降解苯甲酸的根际菌的浓度
(4) 平板划线法或稀释涂布平板法 固体
(5) 发酵 没有二次污染，高效环保
(6)是否具有广谱降解的特性（是否能降解除苯甲酸以外的苯乙酮、丙三醇等物质），是否适应土壤环境
【分析】1、培养微生物的培养基按照物理性质划分可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基，固体培养基具有容易观察和记录细胞的生长形态和行为；按照功能划分分为选择培养基和鉴别培养基，选择培养基是指根据某种（类）微生物特殊的营养要求或对某些特殊化学、物理因素的抗性而设计的，能选择性区分这种（类）微生物的培养基。利用选择性培养基，可使混合菌群中的某种（类）微生物变成优势种群，从而提高该种（类）微生物的筛选效率。
2、微生物的接种方法主要有稀释涂布平板法和平板划线法，二者均可观察微生物的形态，但前者能统计微生物的数目，后者则不能。
【详解】（1）因为苯甲酸等物质是其生存非必需的物质，所以属于次生代谢物，只是特定的组织或器官，在一定的环境和时间条件下进行。
（2）由于生物与环境的相互依存关系，在连作花生的土壤中苯甲酸等物质含量相对较高，因此从这种土壤中获得目的微生物即降解苯甲酸的微生物的几率要高于普通环境。
（3）为确保能够分离得到苯甲酸分解微生物，常将土壤稀释液先进行选择培养，该培养基应以苯甲酸为唯一碳源，其他营养物质适宜。进行选择培养的优点是增加苯甲酸分解微生物的浓度，便于筛选。
（4）分离、纯化培养时，常采用平板划线法或稀释涂布平板法接种。因为要根据菌落特征进行区分，该培养基属于固体培养基。
（5）获得的菌种可通过发酵工程大量增殖。作为微生物肥料施用于土壤后，苯甲酸等物质被分解为H2O、CO2等无机物，因此采用微生物降解、修复土壤技术的优点有没有二次污染，高效环保。
（6）得到的苯甲酸降解菌能否能降解除苯甲酸以外的苯乙酮、丙三醇等物质，能否适应土壤环境等问题均是在推广前要考虑的问题。
3．（2023·重庆·重庆南开中学校考模拟预测）为了研究大肠杆菌抗链霉素性状产生的原因，科学家进行了如图所示实验：首先把没有链霉素抗性的敏感菌种涂布到1号培养基上，待其长出菌落后影印到2号和3号培养基上，然后根据3号培养基上菌落的位置把2号培养基上相同位置的菌落转移到4号培养液中进行扩大培养，然后再涂布到5号培养基上，依次重复上述过程（图中只有3号和7号培养基含有链霉素），请回答下列问题：
注：影印法指用无菌绒布轻盖在已长好菌落的原培养基上，然后不转动任何角度，“复印”至新的培养基上进行接种。
(1)在对培养基进行灭菌时，常用的灭菌方法是 。3号培养基从功能上来看，属于 培养基。
(2)如果将4号培养液稀释104倍后取0.1ml涂布到5号培养基上，重复三次统计菌落数目分别为125、126、133个，则4号培养液中大肠杆菌的密度约为 ；与此方法相比，使用血细胞计数板直接计数的结果应该 （填“偏多”、“偏少”或“相等”）。
(3)3号培养基上菌落数目较1号和2号培养基少很多，能说明基因突变的特点是 。该实验结果能证明基因突变是自发产生的而不是环境因素诱导的结果，请简要分析原因 。
【答案】(1) 高压蒸汽灭菌 选择
(2) 1.28×107个/ml 偏多
(3) 低频性 不含链霉素的培养基中的大肠杆菌未接触过链霉素却产生了链霉素抗性，说明该抗性的产生并非链霉素诱导而是自发产生的
【分析】高压蒸汽灭菌：将灭菌物品放置在盛有适量水的高压蒸汽灭菌锅内，为达到良好的灭菌效果，一般在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，维持15~30min。
【详解】（1）对培养基灭菌一般使用高压蒸汽灭菌法，使用3号培养基的目的是筛选出具有链霉素抗性的大肠杆菌，所以3号培养基属于选择培养基。
（2）菌落平均值为125+126+133÷3=128个，4号培养液中大肠杆菌密度为128×104×10=1.28×107个/ml；使用血细胞计数板计数会把死菌也计入，所以计数结果偏多。
（3）3号培养基属于选择培养基，筛选出具有链霉素抗性的大肠杆菌，3号培养基上菌落数目较1号和2号培养基少很多说明突变产生链霉素抗性的大肠杆菌数量较少，基因突变具有低频性；1号和2号培养基中的大肠杆菌没有接触过链霉素，但是部分却突变产生了链霉素抗性，说明这种突变是自发产生的而不是由于链霉素的诱导，所以说明了基因突变是自发产生而不是环境因素诱导的结果。
4．（2023上·江西·高三校联考阶段练习）研究发现，拟南芥的ATMYB44基因与ATMYB77基因均可以参与拟南芥耐旱性的调控。为提高水稻的耐旱性，科研工作者将一个拟南芥ATMYB44基因导入野生水稻的叶肉细胞中，经组织培养后获得了一株耐旱水稻植株M。让植株M自交得到F1，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1。回答下列问题：
(1)科研工作者认为拟南芥ATMYB44基因已经成功导入了水稻细胞的染色体DNA上，根据题中信息分析，作出这一判断的依据是 。进一步研究发现该基因已经导入了水稻细胞的5号染色体上。
(2)F1自交，收获F1中耐旱植株上的种子进行单独种植，其中不发生性状分离的植株约占 ，F2中耐旱植株：不耐旱植株＝ 。科研人员通过反复自交，从中筛选出不发生性状分离的耐旱植株记作纯合品系甲。
(3)科研工作者采用相同的方法将一个拟南芥ATMYB77基因导入野生水稻的叶肉细胞中，获得了耐旱的纯合品系乙。为探究ATMYB77基因是否也位于水稻细胞的5号染色体上，以纯合品系甲和纯合品系乙为材料设计最简便的遗传实验来探究，写出实验思路及预期的结果和结论，不考虑染色体互换及其他变异。
实验思路： 。
预期结果和结论：若 ，则ATMYB77基因导入了水稻细胞的5号染色体上；若 ，则ATMYB77基因未导入水稻细胞的5号染色体上。
【答案】(1)植株M自交，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1，说明ATMYB44基因的遗传遵循分离定律，已成功导入了水稻细胞的染色体DNA上
(2) 1/3 5：1
(3) 选择纯合品系甲和纯合品系乙进行杂交得F1，让F1自交，统计F2的表型及比例 F2全表现为耐旱植株 F2中耐旱植株：不耐旱植株＝15：1
【分析】题干信息可知：耐旱水稻植株M自交得到的F1中耐寒植株和不耐旱植株的比例为3：1，说明F1减数分裂形成的配子含ATMYB44基因和不含ATMYB44的比例为1：1，则ATMYB44基因位于一对同源染色体中的一条染色体上，该基因遗传时遵循分离定律。
【详解】（1）根据题意可知，将该植株进行自交，收获植株M上的种子，种植得F1，F1中耐旱植株：不耐旱植株＝3：1，说明该基因的遗传遵循分离定律，该基因已经导入了水稻细胞的染色体DNA上。
（2）根据题意可知耐旱对不耐旱为显性，如果用A＋表示含耐旱基因（ATMYB44基因），不含耐旱基因（ATMYB44基因）用A－表示。水稻植株M的基因型为A＋A－，自交得F1，F1中耐旱（1A＋A＋、2A＋A－）：不耐旱（A－A－）＝3：1。F1自交，收获F1中耐旱植株（1/3A＋A＋、2/3A＋A－）上的种子进行单独种植获得F2，则F2中不发生性状分离即耐旱植株中纯合的植株（A＋A＋）约占1/3，F2中不耐旱植株（A－A－）=2/3×1/4＝1/6，耐旱植株（A＋_）＝1－1/6＝5/6，耐旱植株：不耐旱植株＝5：1。
（3）如果用B＋表示含耐旱基因（ATMYB77基因），B－表示不含耐旱基因（ATMYB77基因），纯合品系甲的基因型为A＋A＋B－B－，纯合品系乙的基因型为A－A－B＋B＋，要探究ATMYB77基因是否也导入了水稻细胞的5号染色体上，可选择纯合品系甲和纯合品系乙进行杂交，得到F1（A＋A－B＋B－），自交，统计F2中水稻植株的表型及比例。若ATMYB77基因也导入了水稻细胞的5号染色体上，则A＋A－B＋B－产生两种数量相等的配子A＋B－、A－B＋，自交后代基因型为A＋A＋B－B－、A＋A－B＋B－、A－A－B＋B＋全为耐旱植株，若ATMYB77基因未导入水稻细胞的5号染色体上，则A＋A－B＋B－产生四种数量相等的配子：1/4A＋B＋、1/4A＋B－、1/4A－B＋和1/4A－B－，F2中耐旱植株（1-1/16=15/16）：不耐旱植株（A－A－B－B－=1/4×1/4=1/16）＝15：1。
5．（2022·贵州贵阳·模拟预测）马铃薯是我国重要的粮菜农作物，对确保国家粮食安全、促进农民增收方面意义重大。我国科学家在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要成就。请回答相关问题:
(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用 (填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是 。
(2)植物组织培养在再分化阶段，生长素和细胞分裂素参与了细胞分化方向的调节，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中 。
(3)为提高植物组织培养的成功率，在植物组织培养时，应从外植体消毒、 、 等方面制定措施，减少污染；在实验室中培养时，注意优化培养环境，控制 (答出2点即可)等培养条件。
(4)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好，但二者存在杂交不亲和性。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质的思路是 。
【答案】(1) 茎尖 茎尖细胞分裂旺盛，容易表达全能性，且很少感染病毒，而叶肉细胞在生长发育过程中会被病毒感染，且高度分化，难以表达全能性
(2)生长素含量低，细胞分裂素含量高
(3) 培养基及器械灭菌 实验人员无菌操作 温度、光照、湿度、气体环境
(4)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞去壁后融合为杂种细胞，经植物组织培养培养成植株
【分析】1、植物组织培养的过程:外植体→愈伤组织→胚状体→新植株。
2、植物细胞表现全能性的条件:①细胞离体和适宜的外界条件(如适宜的温度、适时的光照、pH和无菌环境等)。②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素等)。
3、植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径（微型繁殖、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育〈单倍体育种、突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。
【详解】（1）培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用茎尖，原因是茎尖细胞分裂旺盛，容易表达全能性，且很少感染病毒，而叶肉细胞在生长发育过程中会被病毒感染，且高度分化，难以表达全能性。
（2）由愈伤组织重新分化为根和芽的再分化过程，需要生长素和细胞分裂素的特定浓度比例一般情况下生芽培养基中两者的含量关系是生长素含量低，细胞分裂素含量高。
（3）在植物组织培养时，应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境等培养条件。
（4）利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质，可利用植物体细胞杂交技术，将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞去壁后融合为杂种细胞，经植物组织培养培养成植株。
6．（2023·四川成都·成都七中校考模拟预测）目前，纤维素酶的应用主要面临工业发酵菌株生产性能不佳、酶系分泌不全等挑战。研究人员利用重离子诱变技术对产酶菌株——长枝木霉进行辐照诱变，并选育获得突变菌株LC-M4和LC-M16，较野生菌株产酶效率分别提高了46.91%和35.5%。请回答下列相关问题：
(1)纤维素酶是一种复合酶，它包含 三种组分，请你举出纤维素酶在生活中的具体应用包括： （说出2点）。
(2)为了分离出目的菌株，研究人员配制出的培养基中主要碳源应该是 ，分离后可加入 试剂鉴定。图示结果中的A、B、C分别对应的题干中的菌株是 。
(3)获得高产菌株后，还需要对纤维素酶活性进行测定，请你根据所学知识提出一种思路： 。工业生产中常利用 法固定化纤维素分解菌。
【答案】(1) C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 可去除棉麻织物上的毛羽、破解植物细胞壁，有利于植物有效成分释放等
(2) 纤维素 刚果红染色 野生菌株、LC-M16、LC-M4
(3) 可取一定量纤维素酶分解纤维素，一段时间后测定产生的葡萄糖的量 包埋
【分析】纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。
【详解】（1）纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶；水果与蔬菜加工过程中利用纤维素酶可以使植物组织软化、改善口感、简化工艺等，可去除棉麻织物上的毛羽、破解植物细胞壁，有利于植物有效成分释放等。
（2）纤维素分解菌可以利用纤维素，故培养基应以纤维素作为唯一碳源；分离后可用刚果红染色法可以进行鉴定；由于菌落透明圈越大说明产生的纤维素酶越多，因此A对应野生菌株，B对应LC-M16，C对应LC-M4。
（3）由于纤维素酶分解纤维素可产生葡萄糖，故欲测定纤维素酶活性，可取一定量纤维素酶分解纤维素，一段时间后测定产生的葡萄糖的量；工业生产中常利用包埋法固定化纤维素分解菌。
7．（2023·河北衡水·衡水市第二中学校考三模）油菜是我国重要的油料作物，黄籽油菜比黑籽油菜的含油量更高，色素积累更少，但我国主栽的甘蓝型油菜缺乏天然的黄籽种质资源。研究表明，TT8基因作为一个重要的基因参与了黄籽性状的形成。科研人员首次利用CRISPR/Cas9技术对甘蓝型油菜中的BnaTT8基因进行定点突变改造（如图1），PCR扩增BnaTT8基因，构建基因表达载体（如图2），再将重组质粒通过农杆菌转化法导入受体甘蓝型油菜甲9707（J9707）中，创建甘蓝型油菜黄籽突变体，CRISPR/Cas9介导的BnaTT8基因突变可以显著提高种子的含油量和蛋白质含量，使得用甘蓝型油菜种子生产的菜籽油的营养价值更高。请回答下列问题：
(1)图1中向导RNA与BnaTT8基因按照 原则特异性结合，Cas9蛋白切割BnaTT8基因使a链和互补链中的 断裂，通过随机增添、删除或替换部分碱基对，获得所需目的基因。
(2)PCR扩增目的基因的原理是 ，需要根据所需的BnaTT8基因设计引物，引物在DNA复制中的作用是 。为保证BnaTT8基因正确插入质粒中，需要在引物的 （填“3'端”或“5'端”）添加限制酶的识别序列。
(3)图2字母A~E表示不同限制酶的切割位点，构建基因表达载体时，将BnaTT8基因插入 （填字母）处，目的是 。重组质粒导入受体细胞后，可在个体水平上通过 来鉴定BnaTT8基因是否表达。
(4)基于CRISPR/Cas9系统强大的精确编辑植物基因组的能力，CRISPR/Cas9基因编辑技术已经成为农业中的一个强有力的工具，科研人员在CRISPR/Cas9的基础上进行改造，开发出了可以精准实现多种碱基替换和大片段插入和删除的基因编辑工具。请写出CRISPR/Cas9及其改造的产品在科学研究中的应用： （答出一点即可）。
【答案】(1) 碱基互补配对 磷酸二酯键
(2) DNA半保留复制 使DNA聚合酶能够从引物的3＇端开始连接脱氧核苷酸 5＇端
(3) C 保证BnaTT8基因可以在J9707的细胞中表达 测定（纯合）突变体成熟种子的含油量和蛋白质含量
(4)对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用或不理想的性状（3分，答出一点且合理即可）
【分析】基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）题图1中向导RNA与BnaTT8基因按照碱基互补配对原则特异性结合，Cas9蛋白切割BnaTT8基因使a链和互补链中的磷酸二酯键断裂，通过随机增添、删除或替换部分碱基对，获得所需目的基因。
（2）PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，由于DNA的两条链反向平行，且DNA聚合酶只能使新合成的DNA子链从5＇端→3＇端方向延伸，所以需要根据BnaTT8基因两端的核苷酸（或碱基）序列设计特异性引物序列。为了保证BnaTT8基因正确插入质粒中，还需要在引物的5＇端添加限制酶识别序列。
（3）题图2中字母A～E表示不同限制酶的切割位点，构建基因表达载体时，应该将BnaTT8基因插入C处，目的是保证BnaTT8基因可以在J9707的细胞中表达。重组质粒导入受体细胞后，可在个体水平上通过测定（纯合）突变体成熟种子的含油量和蛋白质含量来鉴定BnaTT8基因是否表达。
（4）利用CRISPR/Cas9及其改造的产品可对基因进行定点突变，抑制有害基因或致病基因的表达；利用基因编辑技术对作物的淀粉含量、香味、营养价值和贮藏品质等品质性状进行改良或精确地去除生产上无用的或不理想的性状等。
8．（2023·四川自贡·自贡市蜀光中学校考模拟预测）科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞（iPS），继而利用iPS细胞培养出克隆鼠，流程如下图所示。请回答：
(1)进行细胞培养时，用 法对从黑鼠体内获得的成块组织进行处理，分散成单个细胞；与成块组织相比，分散成单个细胞后容易培养，原因是 。（答出1点即可）
(2)对黑鼠体细胞进行的初次培养称为 ，细胞贴壁生长到一定阶段会发生接触抑制，接触抑制是指 。
(3)图中重组囊胚通过 技术移入白鼠子宫内继续发育，克隆鼠的遗传特性与黑鼠相同，理由是 。
(4)对iPS细胞进行定向诱导分化后可用于疾病的治疗等。若诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能的应用有 。（至少答出2点）
【答案】(1) 胰蛋白酶（或胶原蛋白酶或机械） 细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；在细胞水平操作的技术容易实现。
(2) 原代培养 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会出现停止分裂增殖的现象
(3) 胚胎移植 克隆鼠是由黑鼠体细胞去分化获得的诱导性多能干细胞（iPS）发育而来，其遗传物质与黑鼠相同
(4)用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。
【分析】据图分析，从黑鼠体内获得体细胞后，脱分化形成多能干细胞；从灰鼠体内提取出2-细胞胚胎，经过特殊处理形成囊胚，将多能干细胞移植到囊胚的内细胞团，形成重组胚胎，移植到白鼠子宫，形成克隆鼠。
【详解】（1）用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶或机械）处理从黑鼠体内获得的成块组织进行处理，分散成单个细胞，然后进行细胞培养。由于分散的细胞所需的营养容易供应，其代谢废物容易排出；在细胞水平操作的技术容易实现，所以分散成单个细胞后容易培养。
（2）从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为原代培养，培养的细胞在贴壁成长至充满培养皿底时停止分裂，这种现象称为接触抑制。
（3）重组囊胚通过胚胎移植技术移入白鼠子宫内继续发育产出克隆黑鼠，该技术属于生殖性克隆。由于克隆鼠是由黑鼠体细胞去分化获得的诱导性多能干细胞（iPS）发育而来，所以其遗传物质与黑鼠相同。
（4）若诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。
9．（2023·四川眉山·校考一模）预防新冠肺炎，需要大家共同努力，出门戴口罩可以有效降低新冠病毒的传染率。但随着新冠疫情的持续，人类消耗了大量的一次性口罩，这些口罩不及时处理会对环境造成一定的污染。某科研人员欲筛选出能高效降解一次性口罩（主要成分是聚丙烯纤维）的细菌。请回答下列问题：
(1)分离纯化目的菌时，培养基需要以 为唯一碳源，从功能上看，该培养属于 培养基。
(2)筛选目的菌时，为了使培养基上出现的菌落尽可能都是单菌落，应采用的接种方法是 ，采用该方法的原因是 。菌种的长期保存方法是 。
(3)专家指出不能反复使用同一个口罩。因为口罩频繁使用会导致口罩内侧细菌的种类和数量增多，进而引发疾病。请设计实验验证与使用一次的口罩相比，频繁使用的口罩内侧的细菌种类和数量会增多。简要写出实验思路：（口罩使用过程中接触的环境，口罩每天使用时长等无关变量都相同）： 。
【答案】(1) 聚丙烯纤维 选择
(2) 稀释涂布平板法 高倍数的稀释能将聚集在一起的细胞分散成单个细胞，从而形成单菌落 甘油管藏
(3)将反复使用和使用一次的口罩分别进行取样，放在培养基中恒温培养1-2天，观察两个培养基中菌落数目的大小
【分析】1、选择培养基：培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物生长。
2、微生物常见的接种的方法：
（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。
（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。
【详解】（1）由题意可知，该实验的目的是筛选出能高效降解一次性口罩（主要成分是聚丙烯纤维）的细菌，所以分离纯化目的菌时，培养基需要以聚丙烯纤维为唯一碳源，从功能上看，该培养属于选择培养基。
（2）微生物接种最常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法，筛选目的菌时，为了使培养基上出现的菌落尽可能都是单菌落，应采用的接种方法是稀释涂布平板法，采用该方法的原因是高倍数的稀释能将聚集在一起的细胞分散成单个细胞，从而形成单菌落。对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法，将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀，放于-20℃的冷冻箱内保存。
（3）由题意可知，实验目的是验证使用一次的口罩相比，频繁使用的口罩内侧的细菌种类和数量会增多，故自变量是口罩的使用次数多少，因变量是细菌种类和数量。所以实验思路为：分别取使用一次的口罩和频繁使用的口罩，用棉签分别取这两种口罩的内侧细菌，然后分别进行稀释涂布平板，在相同且适宜条件下培养一段时间， 观察培养基中形成菌落的特征(种类)和数目的大小。
加酶洗衣粉A
加酶洗衣粉B
加酶洗衣粉C
无酶洗衣粉(对照)
血渍
+++
+
+++
+
油渍
+
+++
+++
+
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