1.(2024·福建漳州三模)福建紅曲酒聞名于世,紅曲酒是用紅曲霉菌發(fā)酵制成的,生產(chǎn)流程如圖。下列有關(guān)說法錯誤的是( )
A.糖化是指淀粉水解,為紅曲霉菌提供發(fā)酵的底物
B.開耙有助于控制發(fā)酵溫度和及時通氣
C.煎酒會使酶失活,終止發(fā)酵活動,不利于紅曲酒的儲存
D.工業(yè)化生產(chǎn)紅酒的過程中,要隨時監(jiān)測發(fā)酵液中的微生物數(shù)量和產(chǎn)物濃度
答案C
解析米的主要成分是淀粉,糖化發(fā)酵過程是紅曲霉菌分泌淀粉酶,將淀粉水解成葡萄糖的過程。糖化過程產(chǎn)生的葡萄糖為紅曲霉菌提供發(fā)酵的底物,A項正確;由題圖可知,開耙是指攪拌米飯,攪拌時可以散熱,使米飯充分接觸氣體,也可以使菌種與米飯充分接觸,有助于控制發(fā)酵溫度和及時通氣,使發(fā)酵充分進行,B項正確;煎酒時的溫度為85 ℃,該溫度下酶會失活,發(fā)酵活動終止,有利于紅曲酒的儲存,C項錯誤;工業(yè)化生產(chǎn)紅酒的過程中,要隨時監(jiān)測發(fā)酵液中的微生物數(shù)量和產(chǎn)物濃度,以判斷發(fā)酵進程,D項正確。
2.(2024·山東菏澤一模)酸奶主要是用優(yōu)質(zhì)牛奶為原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的。為從酸奶中分離出乳酸菌,現(xiàn)用無菌水將酸奶稀釋成濃度為10-1 g/mL的懸液,分別取0.1 mL稀釋液涂布在3個平板上,置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),連續(xù)6 d定時統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A.制備培養(yǎng)基時,先倒平板再進行高壓蒸汽滅菌,防止污染
B.恒溫培養(yǎng)前,需在培養(yǎng)皿底部標明組別和培養(yǎng)日期等信息
C.連續(xù)6 d定時統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)可防止遺漏菌落
D.若平板上菌落過于密集,則需要將酸奶懸液再次稀釋重復(fù)上述實驗
答案A
解析制備培養(yǎng)基時,先進行高壓蒸汽滅菌再進行倒平板操作,防止污染,A項錯誤;恒溫培養(yǎng)前,需在培養(yǎng)皿底部標明組別、培養(yǎng)日期和稀釋度等,便于進行實驗統(tǒng)計和對比觀察,B項正確;為防止菌落數(shù)的遺漏,應(yīng)連續(xù)6 d定時觀測統(tǒng)計,C項正確;若平板上菌落過于密集,則需要將酸奶懸液再次稀釋重復(fù)上述實驗,以保證每個平板的菌落數(shù)為30~300,D項正確。
3.(2024·廣東湛江二模)蛋白S為菌株C(一種細菌)的分泌產(chǎn)物,可被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工工業(yè)。某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和蛋白S產(chǎn)量的影響,結(jié)果如表所示。下列說法正確的是( )
A.菌株C的培養(yǎng)基的pH一般要調(diào)節(jié)至酸性
B.培養(yǎng)基中碳源物質(zhì)濃度越高,菌株合成蛋白S越多
C.適合菌體生長和生產(chǎn)蛋白S的碳源均為葡萄糖
D.菌株C可能因不能合成淀粉酶而無法利用淀粉
答案D
解析細菌的培養(yǎng)基的pH一般要調(diào)節(jié)至中性或弱堿性,A項錯誤。培養(yǎng)基中碳源物質(zhì)濃度過高,可能會使菌株失水死亡,B項錯誤。分析題表可知,以葡萄糖為碳源時,細胞干重最大,故菌株C生長的最適碳源是葡萄糖;以制糖廢液為碳源時,蛋白S產(chǎn)量最高,故用菌株C生產(chǎn)蛋白S的最適碳源是制糖廢液,C項錯誤。分析實驗結(jié)果可知,碳源為淀粉時菌株C幾乎不生長,說明菌株C可能因不能合成淀粉酶而無法利用淀粉,D項正確。
4.(2024·天津河西二模)(10分)近年來,水環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的不同程度的抗生素殘留,不僅威脅水生生物的生存,還會損害微生物的生態(tài)平衡。氧氟沙星(OFL)(化學(xué)式:C18H20FN3O4)是一種人工合成的廣譜抗菌的氟喹諾酮類藥物,某實驗小組成功地從廢水環(huán)境樣品中分離得到能降解OFL的菌株X。篩選分離的操作過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。
(1)利用細菌處理去除廢水中的抗生素,這種方法的不足之處是 ,因此需要篩選抗生素優(yōu)勢降解菌株。
(2)篩選能夠降解OFL的菌株時,富集培養(yǎng)基中需要加入 作為唯一碳源或氮源。用于培養(yǎng)菌株X的固體培養(yǎng)基含有水、蛋白胨、酵母提取物和瓊脂等成分,其中蛋白胨主要為菌株X提供碳源、氮源和 。
(3)過程Ⅱ、Ⅲ所利用的接種方法是 。過程Ⅱ中的總稀釋次數(shù)為8次,在過程Ⅲ中,可以每隔24 h統(tǒng)計一次菌落的數(shù)目,選取 時的記錄作為結(jié)果,3個培養(yǎng)基中長出的菌落數(shù)量分別是135、153、144,故推測A中細菌的數(shù)量為 個/mL。
(4)該實驗小組欲進一步探究初始OFL濃度對菌株X降解OFL能力的影響,請補充實驗思路:配制等量的含一系列濃度梯度的OFL的液體培養(yǎng)基,將培養(yǎng)基滅菌后,在培養(yǎng)基中接種 ,計算出OFL去除率。
答案(1)抗生素會抑制細菌的生長繁殖
(2)OFL 維生素
(3)稀釋涂布平板法 菌落數(shù)目穩(wěn)定 1.44×1011
(4)等量的菌株X,每隔一段時間取樣,測定培養(yǎng)基中OFL的殘余含量
解析(1)抗生素會抑制細菌的生長繁殖,因此需要篩選抗生素優(yōu)勢降解菌株來去除廢水中的抗生素。(2)篩選能夠降解OFL的菌株時,富集培養(yǎng)基中需要加入OFL作為唯一碳源或氮源。蛋白胨是將肉、酪素或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外觀呈淡黃色的粉劑,主要為菌株X提供碳源、氮源和維生素。(3)過程Ⅱ、Ⅲ利用的接種方法是稀釋涂布平板法,選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果;A中細菌的數(shù)量為(135+153+144)÷3×108÷0.1=1.44×1011(個/mL)。(4)欲進一步探究初始OFL濃度對菌株X降解OFL能力的影響,自變量是初始OFL濃度,因變量是菌株X的降解效果,因此可配制等量的含一系列濃度梯度的OFL的液體培養(yǎng)基,將培養(yǎng)基滅菌后,在培養(yǎng)基中接種等量的菌株X,每隔一段時間取樣,測定培養(yǎng)基中OFL的殘余含量,計算出OFL去除率。
突破點2 比較植物細胞工程和動物細胞工程
5.(2024·廣東廣州一模)普通六倍體小麥(6n=42)的基因組龐大,其研究工作相對困難;擬南芥(2n=10)是應(yīng)用廣泛的模式植物,其基因組測序已完成,遺傳背景相對清晰。以普通小麥胚性愈傷組織來源的原生質(zhì)體為供體,用紫外線分別照射30 s、1 min、2 min后,再與擬南芥原生質(zhì)體進行融合,希望將小麥染色體小片段插入擬南芥基因組,從而借助其清晰的遺傳背景對小麥基因組進行研究。下列相關(guān)說法錯誤的是( )
A.可用聚乙二醇或高Ca2+—高pH融合法等化學(xué)方法誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合
B.原生質(zhì)體融合后,應(yīng)進一步篩選染色體數(shù)為52的細胞來對小麥進行研究
C.外植體經(jīng)誘導(dǎo)形成愈傷組織的過程需要控制生長素與細胞分裂素的比例
D.該過程還探究了紫外線處理時間(劑量)對供體染色體斷裂程度的影響
答案B
解析誘導(dǎo)植物細胞原生質(zhì)體融合時,可用聚乙二醇或高Ca2+—高pH融合法等化學(xué)方法,A項正確;本實驗中,細胞融合的目的是將小麥染色體小片段插入擬南芥基因組,從而借助其清晰的遺傳背景對小麥基因組進行研究,而不是單純得到兩細胞核融合的細胞,B項錯誤;植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵激素,它們的濃度、比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向,外植體經(jīng)誘導(dǎo)形成愈傷組織的過程需要控制生長素與細胞分裂素的比例,C項正確;根據(jù)題干信息“用紫外線分別照射30 s、1 min、2 min”,可判斷實驗自變量是紫外線處理時間(劑量),故該過程還探究了紫外線處理時間(劑量)對供體染色體斷裂程度的影響,D項正確。
6.(2024·福建三明一模)如圖為治療性克隆的基本過程,首先取病人的體細胞核,移植到去核的卵母細胞中,在早期胚胎形成后,從中分離獲得胚胎干細胞(ES細胞),對ES細胞進行基因修飾和定向分化處理,將定向分化后的細胞移植給病人,從而達到治療疾病的目的。下列相關(guān)敘述錯誤的是( )
A.接受細胞核的卵母細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ中期
B.獲得圖中去核的卵母細胞時,可通過顯微操作去核
C.圖中形成的器官用于移植,理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)
D.治療性克隆過程采用的技術(shù)有核移植技術(shù)和胚胎移植技術(shù)
答案D
解析接受細胞核的卵母細胞處于減數(shù)分裂Ⅱ中期,A項正確;顯微鏡下可以通過顯微操作去核,B項正確;圖中形成的器官來源于病人的細胞,將其用于移植,理論上可以避免免疫排斥反應(yīng),C項正確;治療性克隆過程采用的技術(shù)有核移植技術(shù),沒有用到胚胎移植技術(shù),D項錯誤。
7.(2024·廣東廣州一模)胚胎工程是指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎進行多種顯微操作和處理,然后將獲得的胚胎移植到雌性動物的子宮內(nèi)生產(chǎn)后代。自然條件下,不同動物的胚胎進入子宮時,其發(fā)育階段有明顯的差異(見下表)。
下列敘述正確的是( )
A.將獲能的精子和剛排出的卵母細胞共同培養(yǎng),以促使它們完成體外受精
B.相對來說,在進入子宮時小鼠胚胎的發(fā)育程度最高,豬胚胎的發(fā)育程度最低
C.在進行馬胚胎移植時,應(yīng)選擇發(fā)育到囊胚階段的胚胎移植到相應(yīng)受體
D.在胚胎移植前可取內(nèi)細胞團的個別細胞做染色體分析,進行性別鑒定
答案C
解析剛排出的卵母細胞不具備受精的能力,需要培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期才能完成體外受精,A項錯誤;由題表可知,馬的胚胎進入子宮時已經(jīng)發(fā)育到囊胚階段,故其在進入子宮時發(fā)育程度最高,豬胚胎的發(fā)育程度最低,B項錯誤;胚胎移植時,為提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率,應(yīng)選擇桑葚胚或囊胚階段的胚胎移植到相應(yīng)受體,由題表可知,在進行馬胚胎移植時,應(yīng)選擇發(fā)育到囊胚階段的胚胎移植到相應(yīng)受體,C項正確;在胚胎移植前可取滋養(yǎng)層的個別細胞做染色體分析,進行性別鑒定,D項錯誤。
8.(2024·河南模擬)種間體細胞核移植(iSCNT)將供體動物體細胞與來自不同種、科、目或綱的家畜(馴養(yǎng)動物)的去核卵母細胞融合并激活,以獲得較多的重構(gòu)胚,進而獲得動物個體,是體細胞核移植(SCNT)中極具潛力的研究方向之一。由于多種野生動物數(shù)量稀少且呈持續(xù)下降趨勢,因此采集精子或卵子開展常規(guī)輔助生殖較為困難,甚至無法完成,而從活體或死后不久的野生動物體內(nèi)采集體細胞利用iSCNT技術(shù)獲得動物個體,可在一定程度上維持瀕危動物數(shù)量。下列敘述正確的是( )
A.iSCNT技術(shù)必須通過顯微操作技術(shù)將供體細胞的細胞核取出,然后注入去核的卵母細胞
B.若從野生動物體內(nèi)采集到的體細胞數(shù)目較少,可先用添加動物血清的固體培養(yǎng)基進行培養(yǎng)
C.iSCNT技術(shù)的原理是動物細胞核具有全能性,操作過程中可用Ca2+激活重構(gòu)胚
D.同一野生動物經(jīng)iSCNT技術(shù)獲得的多個重構(gòu)胚中,遺傳物質(zhì)可能不完全相同
答案D
解析在進行核移植時,可以通過顯微操作技術(shù),將供體細胞注入去核的卵母細胞,A項錯誤;若從野生動物體內(nèi)采集到的體細胞數(shù)目較少,可先用添加動物血清的液體培養(yǎng)基進行培養(yǎng),以增加體細胞的數(shù)目,B項錯誤;種間體細胞核移植(iSCNT)技術(shù)的原理是動物細胞核具有全能性,操作過程中可用Ca2+載體激活重構(gòu)胚,C項錯誤;在種間體細胞核移植(iSCNT)過程中,去核的卵母細胞來自不同種、科、目或綱的家畜(馴養(yǎng)動物),獲得的重構(gòu)胚的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)可能不同,因此同一野生動物經(jīng)iSCNT技術(shù)獲得的多個重構(gòu)胚中,遺傳物質(zhì)可能不完全相同,D項正確。
9.(2024·廣東廣州二模)(11分)植物遠志的根是一種重要的傳統(tǒng)中藥,但該植物具有生長緩慢、繁殖率低等特點。隨著近年遠志的需求量迅速增長,研究人員用組織培養(yǎng)的方式,建立遠志的高效培育體系?；卮鹣铝袉栴}。
(1)研究人員取遠志不同的組織在基本培養(yǎng)基進行愈傷組織的誘導(dǎo),篩選最佳外植體(見表a)。再用不同濃度的2,4-D和6-BA組合,對最佳外植體進行誘導(dǎo),確定最佳的激素濃度組合(見表b)。
表a
表b
注:誘導(dǎo)率為接種外植體中形成愈傷組織的比例。
由表a判斷,最佳外植體應(yīng)為 。研究發(fā)現(xiàn),植物激素的濃度及相關(guān)比例等都會影響植物細胞的發(fā)育方向。有人認為,第2組不一定是形成愈傷組織的最佳濃度組合。你是否支持該觀點? (填“支持”或“不支持”),原因是 。
(2)用不同濃度的6-BA和NAA組合對誘導(dǎo)出的遠志愈傷組織進行叢生芽的分化實驗,結(jié)果如下圖所示。
植物生長調(diào)節(jié)劑6-BA能促進芽的分化,其功能與 (填激素名稱)類似。在生產(chǎn)中,更多地使用6-BA而不是該天然植物激素,其原因是植物生長調(diào)節(jié)劑具有 (寫出2點)的特點。從實驗結(jié)果看出,隨NAA濃度的上升,愈傷組織叢芽分化率的變化趨勢為 。
(3)將芽苗植入含有不同濃度吲哚乙酸(IAA)的生根培養(yǎng)基后,生根率見下表。
欲探究是否存在較低濃度IAA促進生根,過高濃度IAA抑制生根的現(xiàn)象,則上述實驗應(yīng)如何修改?
。
答案(1)胚軸 支持 研究中缺乏2,4-D和6-BA的不同濃度組合的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)
(2)細胞分裂素 原料廣泛、容易合成、效果穩(wěn)定
下降
(3)增加一組空白對照,再增設(shè)更高濃度組,其他條件與原有實驗相同
解析(1)由表a可知,表中列出的四種外植體中,胚軸的誘導(dǎo)率最高,生長較快,因此最佳外植體應(yīng)為胚軸。表b中自變量為不同濃度的2,4-D和6-BA組合,但二者比值均為1,沒有不同植物激素濃度的比例對誘導(dǎo)率的影響的實驗數(shù)據(jù),因此支持第2組不一定是形成愈傷組織的最佳濃度組合的觀點。(2)細胞分裂素能促進細胞分裂,促進芽的分化、側(cè)枝發(fā)育、葉綠素的合成,因此植物生長調(diào)節(jié)劑6-BA的功能與細胞分裂素類似。植物生長調(diào)節(jié)劑是由人工合成的,對植物的生長、發(fā)育有調(diào)節(jié)作用的化學(xué)物質(zhì),具有原料廣泛、容易合成、效果穩(wěn)定等優(yōu)點。由實驗結(jié)果可知,在實驗所給的濃度范圍內(nèi),當(dāng)6-BA濃度相同時,NAA濃度增大,叢芽分化率逐漸減小。(3)支持較低濃度IAA促進生根,過高濃度IAA抑制生根這一結(jié)論的結(jié)果應(yīng)和使用蒸餾水的空白對照組比較,若所給濃度下生根率高于空白對照組,則該濃度為促進作用,若所給濃度下生根率低于空白對照組,則該濃度為抑制作用,題中所給實驗中沒有使用蒸餾水的空白對照組的數(shù)據(jù),同時實驗組中使用的IAA濃度均較低,因此需要增加一組空白對照,再增設(shè)更高濃度組,其他條件與原有實驗相同。
10.(2024·廣東二模)(10分)傳統(tǒng)單克隆抗體為由2條輕鏈和2條重鏈組成的Y形結(jié)構(gòu)。科學(xué)家從駱駝體內(nèi)得到一種缺失輕鏈和部分重鏈結(jié)構(gòu)的抗體,并從中分離出能與抗原特異性結(jié)合的結(jié)構(gòu)(納米抗體),圖甲、圖乙表示特異性納米抗體的制備過程。
甲
乙
回答下列問題。
(1)構(gòu)成抗體基本單位的結(jié)構(gòu)通式是 ,傳統(tǒng)單克隆抗體是由雜交瘤細胞產(chǎn)生的,該細胞由B淋巴細胞和 細胞融合而來。
(2)駱駝經(jīng)多次抗原免疫后,能從特定細胞中提取mRNA,該類細胞可由 細胞增殖分化而來。篩選時需要在培養(yǎng)液中添加 。
(3)從圖甲抗體的結(jié)構(gòu)特點分析,與傳統(tǒng)的單克隆抗體相比,納米抗體具有 的突出優(yōu)勢。納米抗體除了用于治療自身疾病之外,還有廣闊的應(yīng)用前景,請舉出兩個方面的例子: 。
答案(1) 骨髓瘤
(2)B淋巴細胞和記憶B 抗生素
(3)穿透力強 設(shè)計納米抗體—藥物偶聯(lián)物,特異性殺死細胞;利用同位素或熒光標記的納米抗體定位診斷疾病
解析(1)抗體的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),其基本單位是氨基酸,氨基酸的結(jié)構(gòu)通式是,傳統(tǒng)單克隆抗體是由雜交瘤細胞產(chǎn)生的,該細胞由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而來。
(2)駱駝經(jīng)多次抗原免疫后,能從特定細胞中提取mRNA,該類細胞為漿細胞,可由B淋巴細胞和記憶B細胞增殖分化而來。篩選時需要在培養(yǎng)液中添加抗生素,其目的是避免雜菌污染。
(3)從圖甲抗體的結(jié)構(gòu)特點分析,與傳統(tǒng)的單克隆抗體相比,納米抗體由于分子量小,因而具有穿透力強的突出優(yōu)勢。納米抗體除了用于治療自身疾病之外,還有廣闊的應(yīng)用前景,例如可通過設(shè)計納米抗體—藥物偶聯(lián)物,特異性殺死細胞;利用同位素或熒光標記的納米抗體定位診斷疾病。
突破點3 表達載體的構(gòu)建及基因編輯技術(shù)
11.(2024·福建福州二模)科學(xué)家為了提高某種果實的儲藏時間,從該植物體內(nèi)提取Ers1基因(乙烯受體基因),按照圖示流程將Ers1基因重新導(dǎo)回該植物,致使該植物原有Ers1基因翻譯受抑制。已知限制酶HpaⅠ切割后為平末端,XhⅠ和BamHⅠ切割后露出的黏性末端堿基序列不同,據(jù)圖分析,提取的目的基因兩端需添加的限制酶的識別序列為( )
注:LB、RB分別為T-DNA的左邊界、右邊界。
A.目的基因A端添加HpaⅠ的識別序列,B端添加XhⅠ的識別序列
B.目的基因A端添加XhⅠ的識別序列,B端添加HpaⅠ的識別序列
C.目的基因A端添加XhⅠ的識別序列,B端添加BamHⅠ的識別序列
D.目的基因A端添加HpaⅠ的識別序列,B端添加HpaⅠ的識別序列
答案B
解析由于質(zhì)粒的啟動子內(nèi)有BamHⅠ的切割位點,所以目的基因兩端不能添加BamHⅠ的識別序列;若要使插入的目的基因能抑制原有Ers1基因的表達,該目的基因應(yīng)反向插入T-DNA中,使其轉(zhuǎn)錄的mRNA與細胞中原有Ers1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA互補而抑制其翻譯,再結(jié)合目的基因的轉(zhuǎn)錄方向,可確定目的基因A端需添加XhⅠ的識別序列,B端需添加HpaⅠ的識別序列;若目的基因A端添加HpaⅠ的識別序列,B端添加HpaⅠ的識別序列,則不能確保目的基因反向插入T-DNA中。綜上可知,B項符合題意。
12.(2024·重慶模擬)科學(xué)家在昆蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了可催化分解有機磷農(nóng)藥的酯酶,科學(xué)家將編碼該酯酶的基因?qū)氪竽c桿菌獲得工程菌,生產(chǎn)酯酶用于改善有機磷農(nóng)藥造成的環(huán)境污染,該過程中所用載體如圖所示,下列有關(guān)敘述錯誤的是( )
A.把目的基因和載體連接時,可考慮選用載體的Pvit2、KpnⅠ、EcRⅠ作為目的基因插入位點
B.與圖中載體的復(fù)制原點、啟動子相結(jié)合的酶催化形成的化學(xué)鍵名稱相同,但是反應(yīng)物不同
C.科學(xué)家篩選目的菌時,在含有氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上長出的菌落,不全是能產(chǎn)生酯酶的目的菌
D.如果該基因整合到某植物的線粒體DNA中,可通過花粉傳播開來,從而引起大面積的基因污染
答案D
解析把目的基因和載體連接時,目的基因要插入啟動子、終止子之間才能正常地表達,可選用載體的Pvit2、KpnⅠ、EcRⅠ作為目的基因插入位點,A項正確。與圖中載體的復(fù)制原點相結(jié)合的是DNA聚合酶,催化形成的化學(xué)鍵名稱是磷酸二酯鍵,反應(yīng)物是脫氧核苷酸;與啟動子相結(jié)合的是RNA聚合酶,催化形成的化學(xué)鍵名稱也是磷酸二酯鍵,但是反應(yīng)物是核糖核苷酸,B項正確。在含有氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上長出的菌落,也可能含有未連接目的基因的質(zhì)粒,不全是能產(chǎn)生酯酶的目的菌,C項正確。線粒體及其DNA存在于細胞質(zhì)中,而受精卵的細胞質(zhì)幾乎全部來源于卵細胞,故線粒體內(nèi)的DNA不會隨花粉(精子)傳播開來,從而引起大面積的基因污染,D項錯誤。
13.(2024·湖南長沙模擬)乳酸菌是乳酸的傳統(tǒng)生產(chǎn)菌,但耐酸能力較差,影響產(chǎn)量;釀酒酵母耐酸能力較強,但不產(chǎn)生乳酸。研究者將乳酸菌內(nèi)催化乳酸生成的乳酸脫氫酶(LDH)基因?qū)脶劸平湍?獲得能產(chǎn)生乳酸的酵母工程菌株。下圖為通過雙酶切構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程。GTG為原核生物偏好的起始密碼子編碼序列,ATG為真核生物偏好的起始密碼子編碼序列。下列說法正確的是( )
A.引物2的3'端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識別序列
B.重組質(zhì)粒以能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體
C.PCR反應(yīng)時,緩沖液中一般要添加Ca2+來激活相關(guān)酶
D.引物1的5'端序列應(yīng)考慮將GTG改為ATG
答案D
解析根據(jù)題意可知,含GTG的一端為LDH基因的起始端,為保證通過雙酶切以正確方向插入質(zhì)粒,設(shè)計引物1的5'端序列需要包含BamH Ⅰ的識別序列,引物2的5'端序列應(yīng)包含XbaⅠ的識別序列,A項錯誤;結(jié)合題意可知,質(zhì)粒上有作為標記基因的尿嘧啶合成酶基因,所以本過程中重組質(zhì)粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體,然后在缺乏尿嘧啶的選擇培養(yǎng)基上,不能合成尿嘧啶的釀酒酵母菌株不能生存,導(dǎo)入重組質(zhì)粒的釀酒酵母菌株因為獲得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存,從而起到篩選作用,B項錯誤;真核細胞和細菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活,因此,PCR反應(yīng)緩沖液中一般要添加Mg2+,C項錯誤;設(shè)計引物1的5'端序列,應(yīng)考慮將編碼起始密碼子的序列由原核生物偏好的GTG轉(zhuǎn)變?yōu)檎婧松锲玫腁TG,以便目的基因在酵母細胞中更好地表達,D項正確。
14.(2024·重慶二模)單細胞生物并沒有免疫系統(tǒng),但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系統(tǒng),并發(fā)明了CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)。該系統(tǒng)主要包含單鏈向?qū)NA和Cas9蛋白兩個部分,能特異性識別并結(jié)合特定的DNA序列,從而引導(dǎo)Cas9蛋白到相應(yīng)位置并剪切DNA,最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。下列敘述錯誤的是( )
A.Cas9蛋白通過切斷磷酸二酯鍵對DNA進行剪切
B.CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)本質(zhì)上是對靶基因進行編輯引發(fā)染色體結(jié)構(gòu)變異
C.識別序列與β鏈存在的堿基互補配對方式為U—A、A—T、G—C、C—G
D.向?qū)NA的序列越短,會導(dǎo)致脫靶率越高
答案B
解析Cas9蛋白作用對象是DNA,通過切斷磷酸二酯鍵對DNA進行剪切,A項正確;CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)本質(zhì)上是對靶基因進行編輯引發(fā)基因突變,B項錯誤;根據(jù)堿基互補配對原則可推測,識別序列RNA與β鏈存在的堿基互補配對方式為U—A、A—T、G—C、C—G,C項正確;向?qū)NA的序列越短,其結(jié)合的區(qū)域隨機性增加,進而導(dǎo)致脫靶率越高,D項正確。
15.(2024·廣東卷)(13分)駒形桿菌可合成細菌纖維素(BC)并將其分泌到胞外組裝成膜。作為一種性能優(yōu)異的生物材料,BC膜應(yīng)用廣泛。研究者設(shè)計了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表達載體,將其轉(zhuǎn)入駒形桿菌后構(gòu)建出一株能合成BC膜并可實現(xiàn)光控染色的工程菌株,為新型紡織原料的綠色制造及印染工藝升級提供了新思路(圖一)。
圖一
回答下列問題。
(1)研究者優(yōu)化了培養(yǎng)基的 (答兩點)等營養(yǎng)條件,并控制環(huán)境條件,大規(guī)模培養(yǎng)工程菌株后可在氣液界面處獲得BC菌膜(菌體和BC膜的復(fù)合物)。
(2)研究者利用T7噬菌體來源的RNA聚合酶(T7RNAP)及藍光光敏蛋白標簽,構(gòu)建了一種可被藍光調(diào)控的基因表達載體(光控原理見圖二a,載體的部分結(jié)構(gòu)見圖二b)。構(gòu)建載體時,選用了通用型啟動子PBAD(被工程菌RNA聚合酶識別)和特異型啟動子PT7(僅被T7RNAP識別)。為實現(xiàn)藍光控制染色,啟動子①②及③依次為 ,理由是 。
圖二
(3)光控表達載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長時間培養(yǎng)時在培養(yǎng)液中加入大觀霉素,其作用為 (答兩點)。
(4)根據(jù)預(yù)設(shè)的圖案用藍光照射已長出的BC菌膜并繼續(xù)培養(yǎng)一段時間,隨后將其轉(zhuǎn)至染色池處理,發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)藍光照射的區(qū)域被染成黑色,其原因是 。
(5)有企業(yè)希望生產(chǎn)其他顏色圖案的BC膜。按照上述菌株的構(gòu)建模式提出一個簡單思路。
。
答案(1)氮源、碳源
(2)PT7、PBAD和PBAD 基因2、3正常表達出無活性蛋白,被藍光激活后再啟動基因1表達
(3)抑制雜菌,去除丟失質(zhì)粒的菌株
(4)該處細胞激活T7RNAP,酪氨酸酶基因表達并合成黑色素
(5)將酪氨酸酶替換成能催化合成其他色素的酶(或?qū)⒗野彼崦柑鎿Q成不同顏色蛋白)
解析(1)培養(yǎng)基的營養(yǎng)物質(zhì)包括水、無機鹽、碳源、氮源和特殊營養(yǎng)物質(zhì)等。培養(yǎng)工程菌需要優(yōu)化培養(yǎng)基的碳源、氮源等營養(yǎng)條件,并控制環(huán)境條件如CO2濃度。(2)由題圖二a可知,藍光照射下,T7RNAP N端-nMag與T7RNAP C端-pMag結(jié)合,導(dǎo)致無活性的T7RNAP變成有活性的T7RNAP。藍光處理后,RNA聚合酶(T7RNAP)識別啟動子①使基因1轉(zhuǎn)錄獲得相應(yīng)的mRNA,再以其為模板通過翻譯過程獲得酪氨酸酶,酪氨酸酶催化染色液中的酪氨酸形成黑色素,可見基因2、3正常表達出無活性蛋白,被藍光激活后再啟動基因1表達。綜合上述分析可知,為實現(xiàn)藍光控制染色,啟動子①②及③依次為PT7、PBAD和PBAD。(3)大觀霉素屬于抗生素,抗生素具有抑制雜菌的作用。光控表達載體攜帶大觀霉素抗性基因。長時間培養(yǎng)時在培養(yǎng)液中加入大觀霉素,可以抑制雜菌生長,還可以去除丟失質(zhì)粒的菌株。(4)藍光能夠激活T7RNAP,表達出酪氨酸酶,酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素。故用藍光照射已長出的BC菌膜并繼續(xù)培養(yǎng)一段時間,隨后將其轉(zhuǎn)至染色池處理,發(fā)現(xiàn)只有經(jīng)藍光照射的區(qū)域被染成黑色。(5)如果生產(chǎn)其他顏色圖案的BC膜,需要將酪氨酸酶替換成能催化合成其他色素的酶(或?qū)⒗野彼崦柑鎿Q成不同顏色蛋白)。
碳源
細胞干重/(g·L-1)
蛋白S產(chǎn)量/(g·L-1)
葡萄糖
3.12
0.15
淀粉
0.01
0
制糖廢液
2.30
0.18
動物種類
小鼠
綿羊
豬
馬
牛
發(fā)育階段
桑葚胚
16細胞
4~6
細胞
囊胚
8~16
細胞
外植體
誘導(dǎo)率/%
愈傷組織狀態(tài)
莖段
18.33
生長較慢
葉
31.67
生長緩慢
根
35.00
生長緩慢
胚軸
59.17
生長較快
組別
植物激素濃度/(mg·L-1)
誘導(dǎo)率/%
2,4-D
6-BA
1
0.2
0.2
65.00
2
0.4
0.4
93.75
3
0.6
0.6
70.00
組別
IAA濃度/(mg·L-1)
生根率/%
1
0.5
62.22
2
1
66.67
3
1.5
41.11

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