高考生物微生物基因工程专题

微生物基因工程1（14分，每空1分）金茶花是中国特有的观赏品种，但易被病菌感染导致枯萎病，降低观赏价值。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的新品种。请据图回答细菌（1）之所以不用杂交手段而采用转基因技术培育新品种，是因为两种植物之间存在着_，在实验过程中，从带有抗病基因的某植物细胞中获得抗枯萎病基因的MRNA后，在_的催化作用下，合成了目的基因。再经技术进行扩增备用，该技术特有的酶是。（2）完成的过程需要的酶有_。（3）理论上，构建的除了具有复制原点、启动子、终止子和目的基因之外，还必须具有以便于筛选。（4）采用植物组织培养技术获得大量抗病植株，该技术的基本原理是，发生的核心变化是_和_。（5）可以采用_的方法检测植株抗病蛋白质是否产生。如果植株的叶片已经具备了抗病性，该变异的本质是_。把抗病植株看成杂合子，那么它自交子代中不抗病与抗病的比例是，为了避免转基因植物花粉造成的基因污染，可以把外源基因转移到或中。2（16分）为实现目的基因与载体结合，以便在大肠杆菌中大量表达相应的蛋白质，研究人员进行了如图所示操作。请分析回答下列问题（1）将同时用BAMHI切割并混合，加入进行连接，再与大肠杆菌感受态细胞混合，最后，将混合物接种在含有的平板培养基上。（2）切割后的载体用碱性磷酸酶处理，除去末端的5磷酸，可防止载体自我连接目的基因片段不用碱性磷酸酶处理，仍然能与用碱性磷酸酶处理过的载体连接。在5组平板培养基上接种了不同操作的大肠杆菌感受态细胞，如下表所示。第1组实验目的是确认是否符合实验要求。第2组平板培养基菌落数目最大，说明大肠杆菌感受态细胞能够。第3组实验用来检验酶是否具有活性。第4组实验用来检验酶是否具有活性。实验中用碱性磷酸酶处理载体可以降低仅有载体的菌落数，增加携带的菌落比例。3石油污染会造成某些生物的大量死亡或大量增加，引起生态系统的变化。运用生物修复技术已发展成高效、低成本、环境友好的污染治理方法，该方法主要是在污染地接种经驯化的高效微生物来提高生物降解污染物的速率。图1表示驯化降解石油成分菌株S25A1的方法。图2为不同NP对石油降解的影响。请回答图1图2（1）在被污染的区域的S25A1菌能降解石油，该菌的代谢类型为，属于生态系统成分中的，它在生态系统中主要作用是。（2）研究人员用基因工程的方法增强S25A1菌株的降解能力，图中载体的化学本质为，除标出的抗性基因外，还应具有和的起点。（3）实验中接种1的常用方法有和，将其接种在固体培养基中，该培养基中除了必要的营养物质外，还需要添加，才能筛选出降解能力更强的菌株。（4）在接种2中使用接种环接种前，需要用方法对接种环灭菌处理。（5）从图2中可以看出，元素含量较高时，石油能够迅速降解。该元素在菌体细胞内可参与、等细胞结构的物质组成。4（18分）常见的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖，自然界中一些酵母菌能分解木糖产生酒精但对酒精的耐受能力较差。下面是利用木糖发酵产生酒精的酿酒酵母的培育过程，请分析回答下列问题（1）将自然界中采集到的葡萄糖带回实验室，用_将葡萄皮上的微生物冲洗到无菌的三角瓶中，瓶中的液体经适当稀释后，用_方法接种于固体培养基上，在适宜的条件下培养，获得各种菌落。（2）将培养基上的酵母菌菌株转接到以木糖为唯一碳源的培养基中，无氧条件下培养一周后，有些酵母菌死亡，说明这些酵母菌_。从存活的酵母菌提取DNA，并用PCR技术大量扩增目的基因。（3）将目的基因连接到一种穿梭质粒（可以在大肠杆菌中复制和在酿酒酵母中表达的质粒）上。该质粒具有两种标记基因，即氨苄青霉素抗性基因和尿嘧啶合成酶基因。大肠杆菌被该质粒转化后，应接种于含_的培养基上进行筛选。将质粒导入酵母菌时，由于氨苄青霉素不能抑制酵母菌繁殖，应选择缺乏_能力的酿酒酵母作为受体菌。从细胞结构看，酵母菌不同于大肠杆菌的主要特点是_。（4）对转基因酿酒酵母发酵能力进行测试，结果如下图所示。据图分析，将转基因酿酒酵母接种在_为碳源的培养基中进行发酵能力测试，最初培养基中的_糖被快速消耗，随着发酵继续进行，转基因酿酒酵母能够_，说明所需菌株培育成功。5（14分）酵母菌是研究细胞呼吸常用的实验材料。请分析回答（1）酵母菌有氧呼吸过程中H在处与氧结合生成水，水中的氢来自于反应物中的。适宜温度下，在锥形瓶中加入含有酵母菌的葡萄糖溶液并密封（如图1），图2曲线中能正确表示实验结果的是。（2）某研究小组利用如图3所示装置进行酵母菌细胞呼吸的研究。图中刻度玻璃管可以用来读取液面的高度（假设水压对气体体积变化的影响忽略不计）。实验步骤A将10ML酵母菌培养液和10ML加热煮沸后冷却的酵母菌培养液分别加入甲、乙两个烧杯中。B将甲、乙两个烧杯分别放入气密性完好的两个气球中，排尽空气后分别向两个气球内注入等量且适量的氧气，扎紧气球保持密闭状态，再分别放入如图实验装置中。C两组装置均放入20恒温水浴中。从注水口注入等量的温水，调节刻度玻璃管液面至起始刻度。D记录实验结果。实验分析该实验的自变量是，因变量是。实验刚开始的短时间内，两组装置的刻度玻璃管液面均不发生变化的原因分别是；。一段时间后，装有甲烧杯的装置中刻度玻璃管液面，原因是。6（15分）恒化器是微生物连续培养时使用的大型容器，容器中一部分旧的培养基以一定的速度流出，同时不断有等量的新鲜培养基流入以保证微生物对营养物质的需要。研菌种究人员将大肠杆菌JA122菌株接种到葡萄糖含量受到限制的培养基中，在恒化器内连续培养773代，然后取样分析其中存在的新菌株。请回答下列问题（1）用于连续培养JA122大肠杆菌的培养基属于。培养基中除了含葡萄糖作为外，还应该含有。（2）样品中共发现CV101、CV103、CV116三种新菌株，产生新菌株的原因是由于JA122大肠杆菌发生了导致的，产生三种不同类型的新菌株说明。（3）下图表示将CV101、CV103、CV116三种新菌株混合在一起培养的生长情况，三者之间互为关系，并保持稳定生长水平，没有出现一个菌株生存而另外两种菌株灭绝的现象，说明它们已经具有了不同的适应能力，这是的结果。（4）对三种菌株的代谢差异进行分析发现，CV103对葡萄糖吸收率最高，代谢终产物是醋酸盐。进一步研究表明，CV101可以在过滤的培养过CV103的培养基中生长，反过来CV103不能在过滤的培养过CV101的培养基中生长，据此作出的推测是。请设计并完成下列实验步骤，来验证你的观点。配制的培养基；将CV101和CV103菌株分别接种到新配制的培养基中培养一段时间，并观察记录菌株的生长情况。预期实验结果。7（16分）葡萄糖苷酶是微生物细胞分泌的一种纤维素酶，可催化纤维二糖水解为葡萄糖。已知在葡萄糖苷酶的催化下七叶苷分解产生的七叶素可与柠檬酸高铁铵反应形成黑色化合物，该反应在培养基中产生的黑色圈可用来鉴定菌种。研究人员欲从土样中分离筛选出产葡萄糖苷酶的菌株，并对该酶的特性进行相关的实验研究。请分析并回答（1）富集与筛选将适量土样放入液体培养基中，37摇床震荡培养。为获得单菌落，可将上述菌液经后接种到固体培养基上。要想鉴定筛选的菌株，需在培养基中额外添加。实验结果如下表结果菌种1菌种2菌种3菌种4菌种5菌种6产酶时间（H）255552255黑色圈直径大小（CM）100090075110075080颜色注“”的多少代表颜色的深浅由表中结果分析，菌种为最适菌种，理由是。（2）酶学特性研究酶液的粗提取将筛选出的菌种进行培养，培养液中的酵母膏和蛋白胨可为菌种提供。培养一段时间后，要从培养液中分离得到葡萄糖苷酶，可采用的方法对培养液进行处理，得到的即为粗提取的酶液。测定酶的酸碱稳定性葡萄糖苷酶催化的化学反应速率可以通过测定来表示。不同PH缓冲液中加入粗酶液后，在最适温度下保温1小时后测得实验结果如下分析可知，PH范围在时，酶的PH稳定性达80以上，比较酸性和碱性环境对该酶的影响可知，此酶对环境耐受性较差。8（16分）夏天做熟的食品很快就会腐败变质，俗称“变馊了”。这是什么原因呢自17世纪发现微生物后，人们相信微生物是导致食物变质的原因。对此，法国生物学家巴斯德（18221895）进行了认真地实验研究。他得出微生物不是由食品自然产生而是来自于空气。下图是某生物小组模拟巴斯德著名的“鹅颈瓶”实验示意图。A瓶、B瓶内都装有煮沸放冷的肉汤。（1）一段儿时间后会发现A瓶内肉汤，B瓶内肉汤，可见，“鹅颈瓶”中弯曲玻璃管的作用是。（2）实验组与对照组控制的实验变量是。（3）为什么在实验前要把肉汤煮沸。（4）为了进一步证明该实验的结论，可对A瓶进行怎样的处理，能得到与B瓶相同的实验现象。（5）假如肉汤中含有大肠杆菌，当接种少量大肠杆菌用LB液体培养基培养时，培养液中出现_现象时，说明大肠杆菌已大量增殖。为进一步确定大肠杆菌的数量可采用_法。6假如肉汤中含有的酵母菌，当在一定量的酵母菌培养液中刚开始培养时，抽样镜检，视野下如图甲所示图中小点代表酵母菌。将容器放在适宜温度下恒温培养5小时后，稀释100倍，再抽样镜检，视野下如乙图所示。根据实验结果判断，培养5小时后，酵母菌种群密度增加倍左右。（7）酵母菌液放入血球计数板直接计数,测得的数目是（）A活细胞数B死细胞数C菌落数D细胞总数9（13分）有两组同学分别利用酵母菌做了如下实验，请就他们的实验步骤、现象和结果，回答相应问题第一组同学是利用图20所示的实验装置，进行相关问题的研究注A本实验所用的酵母液是由5的葡萄糖溶液10克酵母干粉，搅拌而成。BBTB试剂在不同PH的溶液中呈现不同的颜色，当PH7时为蓝色。（1）利用该实验装置研究的问题是_，酵母菌是本实验恰当的试材，因为_。（2）观察1、2试管的颜色变化，一段时间后两个试管的实验现象是_。本实验中选用BTB试剂检测的代谢产物是_此外甲、乙试管中还分别有_物质生成。（3）在制作葡萄酒的实验中，将葡萄浆加入发酵瓶的装量不要超过23，此操作是依据上述实验_第二组同学是利用酵母菌，研究种群增长规律（1）本实验制备的5葡萄糖溶液，须加热、冷却后再使用，原因是_。（2）取A、B两个锥形瓶，各加入等量恒定容积的葡萄糖溶液，A组接种少量酵母菌，B组不做处理。本实验设置B瓶作为对照实验的目的是_。（3）分别对A、B瓶进行取样，通过测定培养液的浑浊度，可估算酵母菌的_，进行取样计数之前，需将锥形瓶轻轻震荡几次，目的是_。（4）该组同学测定的数据如下表天数0123456789平均值（个/MM3）207124656694743768753630663420据表分析，酵母菌数量增加，_（是否）符合“J”型增长。影响该种群数量变化的原因是_。10（8分）大肠杆菌PUC18质粒是基因工程中常用的运载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LACZ基因中，如果没有插入外源基因，LACZ基因便可表达出口一半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和XGAL时，XGAL便会被一半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答（1）已获得的目的基因可利用技术进行扩增。（2）目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复键。（3）将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管的目的是；大肠杆菌需事先用CA2进行处理，目的是。（4）将试管中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质包括和生长因子，还应加入IPTG、XGAL以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出。（5）若观察到培养基上出现色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LACZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是。11CHLL基因是野生型蓝藻中控制叶绿素合成的基因，科学家为研究其功能，需要构建缺失CHLL基因的突变型蓝藻，实验过程如下图所示。图中细菌质粒PUC118带有氨苄青霉素的抗性基因（AMPR）；其上的LACZ基因编码的蛋白质可以让细菌在含有半乳糖的培养基上形成蓝色菌落，该基因被切断时菌落呈白色。细菌质粒PRL425带有红霉素的抗性基因（ER）。请回答（1）科学家首先需要通过_扩增出大量的野生型蓝藻的CHLL基因，将其导入PUC118中获得重组质粒1。在含有半乳糖的平板上，菌落呈_色的是成功导入重组质粒1的细菌形成的。（2）将野生型蓝藻和突变型蓝藻分别放在含有红霉素的液体培养基中培养，野生型蓝藻会_；而在不含红霉素的液体培养基中分别培养时，出现_的现象，才能说明突变型蓝藻CHLL基因的部分片段缺失不影响其正常的生长繁殖。（3）已知蓝藻叶绿素的合成有两条途径，依赖光的合成和不依赖光的合成，分别提取在光下和黑暗环境中培养的野生型和突变型蓝藻的叶绿素，其含量见下表叶绿素含量/GOD7301项目蓝藻光下培养黑暗中培养野生型422334突变型422008由上表数据可以得出的结论是_。12（8分）大肠杆菌中直接编码乳糖代谢酶的基因叫结构基因。它的上游有3个对其起调控作用的核苷酸序列，其中操纵基因对结构基因起着“开关”作用，而操纵基因又受调节基因控制（如图16）。启动子是与RNA聚合酶的结合位点。据此回答下列问题（1）图中过程发生的场所是，该过程需要催化，过程称为遗传信息的。（2）研究发现，当大肠杆菌培养基中只有葡萄糖而没乳糖时，大肠杆菌则不合成乳糖代谢酶，这是因为调节基因控制合成的阻遏蛋白与操纵基因结合，使结构基因不能转录合成乳糖代谢酶。这种调节机制既保证了大肠杆菌能量的供应，又可以避免。（3）当培养基中仅有乳糖时，乳糖即成为大肠杆菌营养物质中的。当乳糖进入大肠杆菌后会与图中结合，导致了改变，从而失去与结合的能力，保证RNA聚合酶正常发挥功能，最终合成乳糖代谢酶。13（16分）为治疗某种遗传性糖尿病，研究人员完成如下工作。乙组甲组图2胰岛样细胞分泌结果图0051015胰岛素分泌量（NG）图1利用现代生物技术治疗遗传性糖尿病的流程示意图重组细胞B正常胰岛素基因胚胎干细胞重组细胞A培养选择具有正常胰岛B细胞功能的胰岛样细胞胰岛样细胞检测定向诱导取出患者体细胞分离去核卵母细胞输入（1）图1中是取自患者体细胞的，过程表示技术。（2）图1中过程表示技术，需要用到的两类酶是。（3）重组细胞在体外培养时，培养液中除了加入诱导物外，还应加入水、无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、_等必需的营养成分，并在含5CO2的无菌、恒温培养箱中进行，CO2的作用是_。（4）定向诱导使重组细胞B发生_，从而形成功能专一的胰岛样细胞。为检测胰岛样细胞是否具有胰岛B细胞的正常生理功能，研究人员分别控制甲、乙两组培养液中_的浓度，将胰岛样细胞先后放在甲、乙两组培养液中，保温相同时间后检测胰岛素的分泌量。若诱导成功，则图2中甲组应为_情况下测得的胰岛素分泌量，理由是_。14（10分）我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答（1）铁结合蛋白基因来自菜豆，且基因的脱氧核苷酸序列已知，可以用法获得此目的基因或用扩增目的基因。（2）构建重组TI质粒时，通常要用分别切割。将重组TI质粒转入农杆菌时，可以用处理农杆菌，使重组TI质粒易于导入。（3）将含有重组TI质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得；培养基3与培养基2的区别是。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻。（4）为研究外源基因的遗传方式，将TO代植株上收获的种子种植成T1代株系，检测各单株的潮霉素抗性。在检测的多数T1代株系内，抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为31，此结果说明外源基因的遗传符合。有少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感，但其体内能检测到铁结合蛋白基因，造成这一结果最可能的原因是。15（8分）饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质，很难被动物吸收利用，还影响对其他营养物质的利用。若在饲料中添加植酸酶，则能催化其水解成为可以吸收利用的磷酸盐等。以下是科研人员从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株的过程示意图。请分析作答。（1）培养基中除了添加植酸钙以外，应含有、水、无机盐等基本营养物质。（2）为防止杂菌污染，要对培养基和培养皿等进行，而且须将接种后的培养皿呈状态放置。（3）接种以前进行的一系列操作，目的是在培养皿表面形成。根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的就能大致推测出样品中的活菌数。（4）由于植酸钙的不溶解性，使培养基中形成白色浑浊。产植酸酶的菌株会水解植酸钙，菌落的周围将形成透明的区域，根据透明区域的有无，可初步判断该菌是否产植酸酶。实验结果显示AE五种菌株中，是产植酸酶的理想菌株。（5）获得目的菌以后，若要用于植酸酶的生产，还需要进行。1610分）研究人员从血管内皮瘤中发现了一种新的血管增生抑制剂一内皮抑素，它能有效地抑制血管增生。下面是获得重组内皮抑素的方法，请分析回答下列问题1从肝细胞中分离总RNA，经_获得CDNA，之后经过_扩增内皮抑素基因。2扩增的目的基因与PUC18质粒（如图14所示）都用ECORI和BAMHI进行双酶切，然后用DNA连接酶进行连接，构建重组质粒。双酶切避免了目的基因与载体_连接，还减少了_的连接，提高了重组质粒的比例。3大肠杆菌PUC18质粒的LACZ基因中如果没有插入外源基因，LACZ基因便可表达出半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和XGAL时，XGAL便会被半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入_物质。成功导入重组质粒的大肠杆菌在培养基中形成_颜色的菌落，原因是_。之所以选择大肠杆菌作为基因工程的受体菌，其突出的优点是_1（14分，每空1分）（1）生殖隔离逆转录酶PCR耐高温（热稳定）的DNA聚合酶（2）限制酶、DNA连接酶（3）标记基因（4）植物细胞的全能性脱分化再分化（5）抗原抗体杂交基因重组13线粒体叶绿体2（每空2分，共16分）（1）含目的基因的DNA与载体（或质粒）DNA连接酶氨苄青霉素（2）大肠杆菌感受态细胞和平板培养基摄取载体（或质粒、外源DNA）DNA连接酶和限制碱性磷酸重组质粒（或重组DNA）3（共16分，除特殊说明外每空1分）（1）异养需氧型分解者（2）DNA复制转录（后两空顺序可颠倒）（3）平板划线法稀释涂布平板法卡那霉素（4）灼烧法（2分）（5）P（2分）细胞膜（2分）、核糖体（2分）（后两空顺序可颠倒，其它答案合理给分）