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题型 07 实验设计类（生物技术与工程）
对实验设计的合理性和严谨性进行评价，是综合反映学生实验设计能力的重要策略。生物实验
评价和改进类试题，不仅考查考生进行实验的独立操作能力，也考查考生分析、推理等科学思维能
力。试题具有一定的开放性，涉及实验材料的选择、实验相关操作技能理解、及实验思路和实验方
案的设计。试题一般包括以下层次。
1.理解实验与探究的目的、原理，实验与探究的方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并将所
涉及的方法和技能进行运用。
2.对实验或探究现象和结果进行分析、解释，并对收集到的数据进行处理。
3.运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。
4.对一些简单的实验与探究方案做出恰当的评价和修订。
自2000年江苏、浙江、山西、吉林四省使用的高考理科综合能力测试卷第一次出现该类型的题目，之
后的理科综合试卷和生物单科试卷不断出现，逐渐成为高考生物实验能力测试的一种重要题型。近几年，
这类题目的特点是题目提供部分实验步骤，让考生补充完善余下的实验步骤；题目给出实验的部分结果，
让考生补充其他可能得结果；题目不直接呈现实验的结论，要求考生通过对实验结果的预测及推理判断得
出相关的实验结论。这类题目涉及知识点多、涉及情景面宽，涉及立意点多，知识点琐碎，是各地高考试
题的难点之一。
这类题目一般具有一定的开放性。由于受高考阅卷的限制，题目编制在选材方面往往收到一定的限制，
题量和设问角度也受到较大影响。命题的材料和情境设置一般源于实验和探究实践、源于一些科研项目，
贴近生活、贴近实践，与考生的经验有一定差距，导致这类题目对考生要求高，试题难度大。这类试题的
另一个特点是：为与中学实验保持一致性，个别实验题目的素材往往与教材和课程标准具有高度相关性。
实验评价和改进类实验试题是实验试题中要求较高的一类题型。要求考生具有较强的综合判断能力、
获取信息、及理解能力。通式能够准确选择实验材料、熟练运用实验或探究方案设计的基本原则独立思考
解决问题，能够通过分析、综合等思维手段科学准确地得出实验结果，通过归纳、概括、演绎思维科学、
准确预测实验结果、得出实验结论。
1.课程标准和教材规定的实验分析：以课标要求的实验为切入点，考查实验与探究材料的选择、试剂
的选择、关键实验操作技能。如酶促反应、影响细胞分裂的机制、某种生物遗传物质的探究、特殊遗传分
离比、某种特定形状表现的生物育种、药物做的机制、环境因素对植物生命活动的调节、生物生态位的变
化、某种特定微生物的分离、限制酶在基因工程中的应用等。
2.生命科学科学史情境分析：结合生命科学发展史中科学家的探究历程、科研方法等考查实验分析能
力、实验探究能力。如光合作用过程中元素的转移途径，细胞周期中关键蛋白质的作用和调控，某种物质在基因表达中的作用、反射弧环节的探究、生物形状表现是基因型和环境共同作用的结果、影响某种发酵
产品的因素、生长素和细胞分裂素比例对植物组织培养的影响等。
2.实验情境分析：以社会热点、科研进展、诺贝尔奖等为试题情境，考查实验材料的选择、实验器具
的选择，对照实验设置及改进方案，实验设计是否合理，实验结论藐视是否科学、严谨等。
与分析类实验类似，评价、改进型实验题命题角度众多。但解答试题都有相对固定的程序，这个程序
是解答评价、改进型分析类实验题的“牛鼻子”。抓住这个“牛鼻子”就把握了实验题的整体和大局，在
备考复习时，熟练掌握解答评价、改进类实验题的解答程序，解答试题时从程序入手，解答试题就能够做
到“事半功倍”，大大提升解题的速度和准确率。这类试题一般直接或从材料信息给出实验目的，题目正
文会给出实验步骤、操作、结果、结论，因实验设计不严谨，实验材料或实验方法选择不当，会使实验结
论失去可信度，需要指出其中的不当指出，并进行改进。
一、传统发酵技术——果酒和果醋改进装置及其分析
1.温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。因此需要
将温度控制在18～30 ℃。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35
℃。
2.制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而避
免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭
充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。
3.在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是在缺氧、呈酸性的发酵
液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。
4.醋酸菌醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，原因是醋酸菌是一种好氧细菌，
在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。
二、微生物的培养技术和应用
1.碳源：自养型微生物与异养型微生物的划分主要依据是能否以CO 作为碳源。需根据微生物的代谢
2
特点去选择相应的培养基。如自养型微生物可以利用空气中的CO,缺碳培养基可以培养自养型微生物。自
2
养型微生物所需的碳源来自含碳的无机物,而异养型微生物需要的碳源来自有机物,因此可根据培养基中的
营养物质判断微生物的代谢类型。含氮无机物不但能给自养型微生物提供氮源,也能作为能源物质提供能量,
如NH3既为硝化细菌提供氮源,也可作为能源物质。
2.平板划线法的操作：第一次划线的目的前灼烧的目的是避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；
第二次及之后每次划线前灼烧的目的是杀死上次划线结束后残留在接种环上的菌种，使下次划线的菌种均
来自上次划线的末端；划线结束后灼烧的目的是杀死接种环上残留的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者。
3.微生物的选择培养的步骤：土壤取样→等比稀释→涂布平板（滴加菌液→涂布器消毒→涂布器灭菌→
涂布平板）→培养观察（待涂布菌液被培养基吸收后将平板倒置，放入 30～37℃恒温箱培养1～2天→观
察分离单个菌落）。
4.稀释涂布平板法：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落来自一个活菌，通过统计
平板上的菌落数，可大致推测出样品中的活菌数量；一般选择菌落数为 30～300的平板进行计数，至少选
择3个平板求平均数；统计菌落数不是活菌数，往往比活菌数少。
5.每克土壤样品中微生物数目计算：每克土壤样品中微生物数=（C÷V）×M=（某稀释度下平板上生长
的平均菌落数÷涂布平板时所用稀释液体积（mL））×稀释的倍数
6.显微镜直接计数法：
7.微生物的筛选
8.微生物的鉴别
9.土壤中分解尿素的细菌的分离与计数分解尿素的细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，在培养基中加入酚红指
示剂培养细菌，若指示剂变红，可确定该细菌能够分解尿素。
三、植物细胞工程
1.培养基：
①物组织培养中培养基中需添加适宜浓度的蔗糖溶液目的：①提供营养物质。② 维持细胞渗透压。
碳源（蔗糖）、氨基酸、维生素和植物激素（ 生长素和细胞分裂素 ）等。
②诱导菊花愈伤组织的培养基：在MS培养基中加入BA(苄基腺嘌呤)和NAA(萘乙酸)，质量浓度均为
0.5 mg/L。
③诱导菊花生芽的培养基：在MS培养基中加入BA和NAA，质量浓度分别为2～3 mg/L和0.02～0.3
mg/L。
④诱导菊花生根的培养基：将上述 MS 培养基中 NH4NO3、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O 和
CaCl2·2H2O的用量减半，并添加NAA或IAA(吲哚乙酸)，质量浓度均为0.1 mg/L。
2.植物组织培养技术外植体一般要进行消毒处理，而培养基及其他的操作器具一般要进行灭菌处理。无菌操作的目的可能
有：防止污染的微生物与培养物竞争营养物质。微生物生长过程中会产生有害的物质，导致培养物死亡。
生长素、细胞分裂素对植物组织培养的影响
3.生长素、细胞分裂素对植物组织培养的关系
①生长素和细胞分裂素使用顺序对实验结果的影响
②生长素、细胞分裂素比例对植物细胞的发育方向的影响
四、动物细胞工程
1.动物细胞培养
（1）动物细胞培养的条件
①培养液中营含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、微量元素等营养物质，通常还需要
加入血清等天然成分。②需要对培养用具和培养液进行灭菌处理，需要在无菌环境进行操作，要定期更换培养液、清除代谢
废物。
③培养温度多需控制在36.5±0.5℃，适宜的pH一般维持在7.2～7.4.
④通入的气体应含有5%的CO。其中的O 是保证细胞代谢，CO 为维持培养液pH。
2 2 2
（2）动物细胞培养的过程
①在培养基中加入一定量的抗生素，从培养基功能的角度分类属于选择培养基，用于动物细胞培养的
培养基中没有加入凝固剂（如琼脂），从物理性质分类属于液体培养基，从化学成分分类属于合成培养基
②选材：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 ；
原因是细胞分化程度低，分裂能力强，容易培养。
③使用胰蛋白酶分散细胞说明细胞间的物质主要是蛋白质。用胰蛋白酶处理会（会/不会）把所培养的
细胞消化掉？原因是蛋白质是细胞膜的主要成分之一；故必须控制好胰蛋白酶的用量和处理时间。
④培养前要将组织细胞分散成单个细胞的目的是：利于营养物质吸收及便于代谢废物排出，利于细胞
生长和繁殖。
⑤细胞贴壁和接触抑制
A.细胞贴壁是指体外培养的细胞贴附在瓶壁生长的现象；接触抑制是指当贴壁细胞分裂生长到表面相
互接触时，细胞通常会停止分裂增殖的现象。
B.细胞贴壁生长对培养瓶的要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。
C.打破接触抑制现象的方法是将贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继
续增殖。
D.将癌细胞进行培养时不会（会/不会）出现细胞的接触抑制现象.
（3）动物细胞培养和植物组织培养的比较
项目 植物组织培养 动物细胞培养
培养基性质 固体培养基 液体培养基
培养基成分 水、矿质元素、蔗糖、维生素、生长素、细胞 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血
分裂素、琼脂 清
培养前处理 离体 使组织分散形成细胞悬液
材料 植物体幼嫩部位或花药 动物胚胎或幼龄动物的器官或组织
结果 细胞培养产生大量细胞 产生新个体
应用 人造皮肤、动物分泌蛋白的规模化生产 快速繁殖、作物脱毒、细胞产物的工厂化生
产，单倍体育种
相同点 人工条件下的无菌操作；②需要适宜的温度、pH；③只进行有丝分裂
（3）动物细胞融合技术
①PGE促融、电刺激融合、灭活病毒诱导融合
②结构基础：细胞膜的流动性③结果：形成具有两个或多个细胞遗传信息的杂交细胞
④意义：突破有性杂交的限制，使远源杂交成为可能；研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤的手段，培育
生物新品种；制造单克隆抗体。
动物细胞融合技术
（4）植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性，植物细胞的全能性 细胞膜流动性
融合前处理 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理获得单个细胞
诱导融合的 物理方法：离心振动、电刺激， 物理方法：离心振动、电刺激，
方法 化学方法：PEG、高Ca+—高pH融合法 化学方法：PEG
生物方法：灭活病毒
结果 获得杂种植物 获得杂种细胞
应用 培育植物新品种 研究细胞遗传、细胞免疫和肿瘤段，制造单克
隆抗体
意义 突破远缘杂交不亲和限制，打破生殖隔离 制造单克隆抗体
相似点 原理和诱导融合方法相似
（5）单克隆抗体
①制备原理
A.B淋巴细胞特点：一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
B.骨髓瘤细胞特点：能在体外大量增殖。
C.杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
②制备过程
A.给小鼠注射特定的抗原蛋白的目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生特定的B淋巴细胞。
B.若仅考虑细胞的两两融合，在获取杂交瘤细胞的过程中，有未融合的细胞和同种细胞融合后形成的
细胞(B－B融合细胞、瘤－瘤融合细胞)两种类型。出现不同类型是因为细胞融合不是100%的，且是随机
的。
③单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选原因 诱导融合后会得到多种融合细胞，和未融合的 融合的杂交瘤细胞有的不能产生抗体，有些
细胞 可能产生其他抗体
筛选方法、 筛选方法：使用选择培养基筛选。未融合细胞 筛选方法：多空培养皿培养筛选。在每个孔
原理 及同种细胞融合的细胞（B-B细胞、瘤-瘤细 只有一个杂交瘤细胞的情况下进行可控化培
胞）不能存活，只有杂交瘤细胞能生存、生长 养和抗体检测，筛选出产生特异性抗体的细
胞群。
筛选的目的 筛选出杂交瘤细胞 筛选出分泌所需抗体的杂交瘤细胞
④ 第一次筛选获得杂交瘤细胞的方法：
A.细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。B.人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但不能分裂增殖。
C.鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径，但能不断分裂增殖。在培养基中加入氨基嘌呤，B淋巴
细胞及同型融合细胞不能增殖，骨髓瘤细胞及同型融合细胞(氨基嘌呤阻断)不能增殖，只有杂交瘤细胞能
无限增殖。
⑤单克隆抗体的应用
A.作为诊断试剂：在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
B.疾病治疗：
C.运载药物：抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，
实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成。
⑥抗体—药物偶联物（ADC）
A. 抗体—药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿
瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成。
B. 抗体—药物偶联物（ADC）作用机理：ADC进入机体→ADC被靶细胞特异性受体识别→ADC被
靶细胞内吞进入靶细胞→ADC在溶酶体被裂解→药物释放→靶细胞凋亡
C．ADC中抗体的作用是导向（把药物引导到特定的细胞），药物的作用是治疗。
D. 可以作为ADC偶联的药物包括细胞毒素、放射性同位素和化学药物等。
E.ADC在临床应用上的作用机理是其作用机理是通过单克隆抗体的靶向作用特异性地识别肿瘤细胞表
面抗原，然后利用细胞本身具备的内吞作用使化学药物进入肿瘤细胞体内发生药力，从而达到杀死肿瘤细
胞的目的。
（6）动物体细胞核移植技术和克隆动物
①目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时
间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变
性。
②通过显微操作去除卵母细胞的核，再用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。
③可用物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其
完成细胞分裂和发育的过程
④克隆动物的应用及存在的问题
应 用 畜牧业 加快家畜优良遗传性状的改良进程，促进优良家畜的繁育
前景 医药 A.作为生物反应器生产药用蛋白；
卫生 B.作为疾病模型动物用于理论研究和药物研发；
C.培育转基因克隆动物，提供异种移植器官、组织和细胞。
濒 危 动 增加濒危动物存活的数量
物保护
存 在 成功率低，绝大多数克隆动物存在健康问题，有些克隆动物表现出遗传和生理缺陷。
问题
五、胚胎工程
1.受精作用的主要生理过程及生理反应步骤 主要过程 生理反应
精子获能 在雌性动物生殖道内精子获得受精“能力”。 精子获得受精能力
排卵 卵子从卵泡中排出,而不是卵泡从卵巢中排出。 卵子从卵泡排出
卵子准备 在输卵管内排出卵泡的卵子（初级卵母细胞或次 发育到MⅡ期，具备与精子结合的
级卵母细胞）在输卵管进一步成熟。 受精能力
透明带反应 精子释放多种酶溶解卵细胞膜外的结构，接触卵 透明带反应，阻止多精入卵
细胞膜
精子入卵 精子头部进入卵细胞，尾部脱落 卵细胞膜反应，阻止其他精子进入
卵细胞
卵细胞完成减数第 精子核膜破裂形成精核，卵细胞被激活进行减数 形成雄原核和雌原核，是受精的标
二次分裂 第二次分裂，排出第二极体 志
雌雄原核融合，完 雌雄原核充分发育，彼此靠近，核膜消失 形成受精卵，开始个体发育
成受精
2. 人工受精时直接利用雌性动物的生殖道使精子获能；体外受精时，将精子培养在人工配制的获能液中使
其获能等。获能液的成分因动物种类不同而有所差异，常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。
3.初期胚胎培养：对体外受精的受精卵进行体外培养至桑椹胚或囊胚时期。
4.胚胎移植
①排卵和冲卵：排卵指卵子从卵泡中排出，指卵子由卵巢排出到输卵管；冲卵把供体子宫内的胚胎冲洗出
来。
②超数排卵：超数排卵指诱发卵巢排出比自然状况下更多的成熟卵子的操作，常用的方法是给供体母畜注
射促性腺激素。
③同期发情：同期发情是指使受体母畜和供体母畜的生理条件达到同步或一致，使供体胚胎进入受体母畜
后不被排斥，并且具有和供体相似的生理环境。注射的激素是孕激素。
④ 在牛的胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？
第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收
集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。
⑤ 胚胎移植：胚胎移植是胚胎工程的最后一道“工序”，胚胎移植的方法有非手术法和手术法。胚胎分
割是指采用机械方法将早期胚胎分割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胎或多胎的技术，
胚胎分割的次数不宜过多;但一次给受体动物植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例。发育良好、
形态正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚阶段的胚胎时，要将内细胞团均等分割。
七、基因工程
1.一种生物基因能在另一种生物细胞成功表达的理论基础
①供体生物和受体细胞的遗传物质都是DNA；
②不同生物的DNA分子能够拼接在一起，原因是基因的组成、空间结构和碱基互补配对方式相同；
③同一种基因在不同生物体内表达出来的蛋白质相同，因为所有生物共用一整套遗传密码；
④遗传信息的传递都遵循中心法则；
⑤为什么一种生物的基因可以在另一种生物细胞内表达？基因是控制生物性状的独立遗传单位② 遗传信息的传递都遵循中心法则③ 生物界共同一套遗传密码
2. 用限制酶切割时需注意的事项
①获取目的基因和切割载体时,通常使用同种限制酶,目的是为了产生相同的黏性末端，便于连接。但
是使用该法缺点是容易发生目的基因、质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接，为了避免上述情况
发生，可采取的措施是分别使用两种限制酶去切割目的基因和运载体。
②获取一个目的基因需限制酶切割两次,共产生 4个游离的磷酸基团。
③选择限制酶切割位点的基本原则：
A. 不破坏目的基因原则：切割目的基因时：能切下目的基因且不破坏目的基因 。
B. 保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：切割载体时：作为载体必须具备标记基因，所以
所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构；至少保留一个完整的标记基因，便于筛选。
C．确保出现相同黏性末端原则：通常选择与切割目的基因相同的限制酶；为避免目的基因和质粒自身
环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和载体。
3.DNA连接酶：DNA连接酶的作用是将限制酶切割是的DNA片段拼接成新的DNA分子，其作用是
恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶主要有两类：一类是是从大肠杆菌分离得
到的DNA连接酶，只能连接具有互补粘性末端的 DNA片段，不能连接具有平末端的DNA片段；另一类
是从T4噬菌体分离出来的DNA连接酶，可以连接具有互补黏性末端的DNA片段，也能够连接双链DNA
的平末端。
4载体：载体是具有自我复制能力的双链DNA分子，最常用的载体是质粒，λ噬菌体的衍生物、动植
物病毒液可作为重组DNA的载体。载体DNA分子能够随受体DNA复制，一般有一个活多个限制酶切割
位点，时外源DNA片段插入其中，常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。
①质粒的来源：来源于许多细菌和酵母菌等生物，它是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA
之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状 DNA分子（化学本质），故质粒有0个游离的磷酸基团。
在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
②λ噬菌体的衍生物或某些动植物病毒作为运载体利用的原理是利用病毒对宿主细胞的侵染性.病毒对
宿主细胞的侵染具有一定的物种（组织）特异性。
③若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用噬菌体作为载
体，其原因是噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕。
④氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为标记基因，还有如：卡那霉素抗性基因、四环素抗性基因
等；其作用是用于鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞。
⑥ 复制原点：DNA分子复制的起点 。
5. 细胞膜上的载体蛋白与基因工程中的载体的区别
①化学本质不同：细胞膜上的载体：蛋白质。基因工程中的载体可能是物质，如质粒；也可是生物，
如 动植物病毒 ；也可是λ噬菌体的衍生物。
②功能不同：细胞膜上的载体功能是协助细胞膜控制物质进出细胞;基因工程中的载体是一种“分子运
输车”,把目的基因导入受体细胞。
6. DNA连接酶和DNA聚合酶不是一回事。原因是：①DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA
聚合酶是把单个的脱氧核苷酸连接到已有的 DNA片段上。②DNA聚合酶起作用时需要以一条DNA链为模板，而DNA连接酶不需要模板。
7.DNA的粗提取与鉴定
(2)实验步骤
8.基因操作基本操作程序
（1）目的基因的获取
①筛选合适的目的基因
A.目的基因:在基因工程的设计和操作中,用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。主要
是指编码蛋白质的基因。
B.筛选目的基因的方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。
(2)利用PCR技术扩增目的基因
①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外（体内/体外）复制特定DNA片段核酸合成
技术。
②原理：DNA双链复制 。
③前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
④引物的化学本质：是一小段DNA或RNA单链；它是以DNA单链为模板，在引物酶的作用下合成
的。⑤ 两种引物与模板链如何配对？引物的5′端与模板链3′端互补配对。
⑥ 延伸时需要加入两种引物，原因是 DNA是反向平行的双链，DNA聚合酶只能从引物3′端延伸
DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增。
⑦ 两种引物的要求：
A.引物自身不能环化
B.两种引物之间不能互补配对
C．引物长度不宜过短，防止引物随机结合。
⑧PCR反应的基本步骤：变性、复性、延伸。
⑧ PCR技术和DNA复制的比较
⑩Bt抗虫蛋白基因产生的Bt抗虫蛋白只在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而人和牲畜
的胃液呈酸性，肠道细胞也无特异性受体，因此，Bt抗虫蛋白不会对人畜产生危害。
（3）基因表达载体的构建—基因工程的核心：
①构建目的：
A.使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代。；
B.使目的基因能够表达和发挥作用。
②构建过程：
若只考虑两两连接，质粒和目的基因至少可以连接3种；即目的基因-目的基因、质粒-质粒、目的
基因-质粒。如果使用两种限制酶同时切割目的基因和质粒，可防止目的基因和质粒自身环化以及目的基因
与运载体的反向连接。
③基因表达载体的组成及作用：
A.目的基因：能控制表达所需要的特殊性状。
B.启动子作用是RNA聚合酶识别和结合位点，驱动基因转录出mRNA。
启动子具有物种和组织特异性。即只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达。
如：构建在水稻胚乳细胞内表达的表达载体需要选择的启动子是水稻胚乳细胞启动子。
C.终止子：使转录终止的特殊结构的DNA片段。
D.标记基因：
种类：四环素抗性基因，卡那霉素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因等抗生素抗性基因 。
作用：用于鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞。
E.复制原点：DNA分子复制的起点 。④作为基因工程表达载体，只含有目的基因不可以完成任务吗。因为目的基因在表达载体中得到表达
并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子和标记基因等。
A.生物之间进行基因交流，只有使用受体生物自身基因的启动子才能比较有利于基因的表达；
B.通过cDNA文库获得的目的基因没有启动子，只将编码序列导入受体生物中无法转录；
C.目的基因是否导入受体生物中需要有筛选标记；
D.为了增强目的基因的表达水平，往往还要增加一些其他调控元件，如增强子等；
E.如何筛选出插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落？
在含有氨苄青霉素的培养基上进行培养，产生一些菌落，然后将这些菌落按照原来的位置转移到含有四环
素的培养基上进行培养，一段时间后，某些菌落将会出现停止增殖的现象，这些菌落的位置在含氨苄青霉
素的培养基中对应的位置的菌落即为插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落。
氨苄青霉素 四环素
2 3 8 2 3 8
1 4 7 9 11 菌落原位 1 4 7 9 11
5 6 10 转移 5 6 10
（4）将目的基因导入受体细胞：
①转化：指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
②常用的受体细胞：
A.原核生物：肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌等。
B.真核生物：酵母菌和动植物细胞等。
③将目的基因导入受体细胞的原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。常用的方法有：植物细胞：农
杆菌转化法 。动物细胞：显微注射法。微生物细胞：感受体细胞法 。
A.农杆菌转化法：
特点：易感染 双子叶植物和裸子植物，对大多数 单子叶 植物没有感染能力。
原理：Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。
农杆菌转化法易错积累
a.农杆菌的作用是感染植物细胞，把目的基因插入到植物细胞的染色体的DNA上 。
b.用农杆菌感染时，优先选择受伤的（受伤的/完好的）叶片与重组质粒的农杆菌培养，选用该叶片的
理由是叶片伤口处的细胞可释放大量的酚类物质，可吸引农杆菌。
c.若要利用农杆菌转化法转化单子叶植物细胞，可采取添加酚类物质 ，其目的是吸引农杆菌移向受体
细胞，有利于目的基因成功转化 。
d.利用Ti质粒构建重组质粒的目的是：将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA上，利用其将目的基因导入受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA上，使目的基因的遗传特性稳定维持和表达。
B.将目的基因导入动物细胞
方法:显微注射技术。
受体细胞：受精卵。
为什么受体细胞选受精卵而不是正常体细胞？
受精卵具有全能性且体积大,易操作；而动物体细胞的全能性受限
C．将目的记忆导入动物细胞的过程：
D.将目的基因导入微生物细胞
常用法:Ca2+处理法(感受态细胞法) .
常用菌：大肠杆菌 。
微生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对少 。
过程：
受体细胞用Ca2+处理的目的是使其变为感受态细胞，容易吸收周围环境中的DNA分子。用Ca2+处理受
体细胞是通过改变细胞壁的通透性来完成
（5）目的基因的检测与鉴定：
①DNA分子探针： 放射性同位素标记的含有目的基因的DNA片段 。
②检测和鉴定
A.检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，它是目的基因能否在个体内稳定遗传的关键，采
用的技术是DNA分子杂交技术。
B.检测目的基因是否成功转录出mRNA是检测目的基因是否发挥功能作用的第一步，该过程采用的技
术是分子杂交技术 。
C.检测目的基因是否成功翻译出蛋白质
分子水平检测： 抗原--抗体杂交;个体生物学水平的鉴定
D.检测生物是否具有该蛋白质赋予的某种特性以及具有该特性的程度。如：
抗虫：做抗虫接种实验，观察害虫（害虫/生物）的生存状况
抗病：做病原体接种实验，观察生物（病原体/生物）的生存状况
抗盐：将转基因植物移栽到 盐碱地 。
抗寒：将转基因植物移栽到低温（寒冷）环境中，观察其生长状况活性比较实验:将基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能活性是否相同。
（6）基因工程的应用
①基因工程在农牧业方面的应用：农业：抗虫、抗病、抗除草剂植物，及改良植物优良性状（三抗一
改良）；畜牧业：生长速率、畜产品品质（速率、品质）。
②基因工程在医药卫生方面的应用：乳房、膀胱反应器，器官移植供体。
③基因工程在食品工业方面的应用
（7）蛋白质工程
（8）蛋白质工程和基因工程的区别和联系
1. （2023·江苏·统考高考真题，多选）某醋厂和啤酒厂的工艺流程如图所示。酒曲含有霉菌、酵母菌、乳
酸菌；醋醅含有醋酸菌；糖化即淀粉水解过程。下列相关叙述正确的有（ ）
A．糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的是利于糖化和灭菌
B．发酵原理是利用真菌的无氧呼吸与细菌的有氧呼吸
C．醋酸发酵过程中经常翻动发酵物，可控制发酵温度和改善通气状况
D．啤酒酿造流程中适当增加溶解氧可缩短发酵时间
【试题分析】果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧型生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，
大量繁殖，在无氧条件下，酵母菌进行酒精发酵。温度是酵母菌生长和发酵的重要条件，20℃左右，酒精
发酵时，一般将温度控制在18~30℃，在葡萄酒自然发酵过程当中，其主要作用的是附着在葡萄皮上的野
生酵母菌。醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动。醋酸菌对氧气的含量
特别敏感，当进行深层发酵时，即使只是短时间中断通入氧气，也会引起醋酸菌死亡。当氧气、糖源都充
足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。
醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。
【答案】AD
【解析】糯米“蒸熟”与大米“蒸煮”的目的均有利于灭菌和糖化过程，A正确；图中制酒用到了酒曲，
酒曲含有霉菌、酵母菌、乳酸菌，霉菌属于真菌，其为需氧型，该过程霉菌产生的淀粉酶有利于将糯米中的淀粉分解，其中的乳酸菌进行的是无氧呼吸，酵母菌主要进行无氧呼吸过程完成酿酒的过程，醋酸发酵
过程中主要利用了醋酸杆菌的有氧呼吸进行醋酸发酵，B错误；醋酸发酵过程中利用了醋酸菌的有氧呼吸，
在发酵过程中经常翻动发酵物，有利于散热，但不能控制发酵温度，C错误；啤酒酿造流程中利用的原理
是酵母菌的无氧呼吸产生酒精的过程，若适当增加溶解氧有利于酵母菌有氧呼吸产生更多的能量满足酵母
菌自身增殖的需要，因而可缩短发酵时间，D正确。
2．（2022·江苏·统考高考真题）下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是（ ）
A．选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株
B．在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源
C．适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落
D．可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
【试题分析】为了筛选可分解尿素的细菌，配制的培养基应选择尿素作为唯一氮源，含脲酶的微生物在该
培养基上能生长，其它微生物在该培养基上因缺乏氮源而不能生长，可用于分离含脲酶的微生物。
【答案】D
【解析】农田或公园土壤中含有较多的含脲酶的微生物，A正确；为了筛选可分解尿素的细菌，配制的培
养基应选择尿素作为唯一氮源，含脲酶的微生物在该培养基上能生长，B正确；当样品的稀释度足够高时，
培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，C正确；在细菌分解尿素的化学反应中，
细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，氨会使培养基的pH升高，酚红指示剂将变红，因此在以尿素为唯一氮
源的培养基中加入酚红指示剂，能对分离的菌种做进一步鉴定，D错误。
3. （2022·山东·高考真题）如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后
重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是（ ）
A．双抗可同时与2种抗原结合
B．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C．筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D．同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
【试题分析】单克隆抗体的制备过程：先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取
已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养，即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养；最
后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【答案】D
【解析】根据抗原和抗体发生特异性结合的原理推测，双抗可同时与2种抗原结合，A正确；根据抗原与
抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物发挥相应的作用，
B正确；在两种不同的抗原刺激下，B细胞增殖、分化产生不同的浆细胞分泌形成两种抗体，因此，筛选
双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原来进行抗原-抗体检测，从而实现对双抗的筛选，C正确；
同时注射2种抗原可刺激B细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，D错误。
4. 中医治疗疾病多用复方，三白草和鱼腥草是同科不同属的两种常见药用植物，二者因疗效相近且具有叠
加效应常被用作“药对”，在我国全年可采收两次。研究者欲利用原生质体融合技术将复方的配伍（两种
或两种以上药物配合使用）提前到个体生长或生产过程，并实现有效成分的工厂化生产，具体操作如图
1。
(1)取鱼腥草和三白草充分展开的嫩叶片，用用70%乙醇和2%的次氯酸钠对其 （填填“消毒”或
“灭菌”），每次处理后用 （填“蒸馏水”或“无菌水”）冲洗叶片5次，去除残留于叶片上的
药剂，处理后的叶片撕去表皮，切成1mm薄片备用。
(2)过程①通过酶解法去除 获取原生质体，并向三白草和鱼腥草细胞酶解液中分别加入红、绿荧光
色素（带荧光色素的原生质体仍能融合和再生）。过程②利用化学诱导剂 诱导融合，随后在荧光
显微镜下选择带 的杂种原生质体。
(3)科研人员研究不同的原生质体密度对三白草和鱼腥草原生质体融合率的影响，结果如图2。注：双核异核融合体指具有两个不同来源细胞核的细胞
由图2可知促进三白草和鱼腥草原生质体融合的最适密度为 ，高于此密度不利于形成双核异核
融合体的原因是 。此外，影响原生质体融合的因素还应包括 等。
(4)通常情况下，能增加免疫器官的重量表明该物质具有一定的增强免疫力的作用。为判断融合体对动物免
疫力的影响，科研人员取同种小鼠30只，雌雄各半，随机均分为三组，实验处理如下表。
C组（空白对照
组别 A组 B组
组）
三白草和鱼腥草杂种愈伤组织的蒸馏 三白草和鱼腥草直接混合后的蒸馏
水提取物 水提取物
实验处
理
每天一次等量灌胃，连续一周，检测各组小鼠的胸腺重量
② 在表格中将C组的实验处理补充完整 。
②若实验结果为 ，则支持利用原生质体融合技术将复方的配伍提前并实现有效成分的工厂化生产。
【答案】(1) 消毒 无菌水
(2) 细胞壁 PEG/聚乙二醇 红、绿荧光色素
(3) 1×106个/mL 密度过高，原生质体的相互黏连、聚集作用过强，PEG的诱导作用受到抑制
PEG的浓度
(4) 等量的蒸馏水 A、B两组的胸腺重量相同且都大于C组
【解析】（1）为防止微生物污染，应取鱼腥草和三白草充分展开的嫩叶片，用70%乙醇和2%的次氯酸钠
对其消毒；为防止杂菌污染，每次处理后用无菌水冲洗叶片5次，去除残留于叶片上的药剂。
（2）据图示可知，过程①通过酶解法去除细胞壁获取原生质体，需要用纤维素酶、果胶酶处理破坏细胞
壁；
过程②诱导植物细胞融合的方法有利用化学诱导剂PEG（（聚乙二醇））诱导融合；由于三百草细胞酶解
液中加入了红荧光色素，鱼腥草细胞酶解液中加入了绿荧光色素，所以杂种原生质体应该带红、绿荧光色素。
（3）由图2柱形图可知，在密度为1×106个/mL时， 双核异核融合体比例最高，说明促进三白草和鱼腥草
原生质体融合的最适密度为1×106个/mL；高于此密度不利于形成双核异核融合体，因为密度过高，原生质
体的相互黏连、聚集作用过强，PEG的诱导作用受到抑制；此外，影响原生质体融合的因素还应包括PEG
的浓度、培养液的渗透压等。
（4）①本实验目的是判断融合体对动物免疫力的影响，因为C组为对照组，因此根据对A、B两组的处理，
C组应用等量的蒸馏水每天一次等量灌胃，连续一周。
②若实验结果为A、B两组的胸腺重量相同且都大于C组，则支持利用原生质体融合技术将复方的配伍提
前并实现有效成分的工厂化生产。
5. （2024·西藏拉萨一模）北京冬奥会食堂让各国运动健儿爱上中国味道，其餐余垃圾在垃圾集中点采用
“生化+雾化+膜过滤”技术处理后，可以达到无二次污染的标准。为筛选对抗生素有抗性、能高效降解淀
粉的微生物，提高生化处理效率，研究人员将餐余垃圾机械化处理后加入装有无菌水的锥形瓶中制备餐余
垃圾浸出液，然后进行如图所示的操作。回答下列问题。
(1)X培养基的化学成分方面具有的特点是 ，培养一段时间后滴加碘液，有的菌落周围出现透明圈的原
因是 。
(2)向X培养基上接种细菌的方法是 ，该接种方法也可以用于对细菌进行计数，但需要将浸出液做足够
的稀释，原因是 。
(3)Y培养基与X培养基的主要区别是 ，在该培养基中微生物增殖速度更快，原因是 。
【试题分析】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。
【答案】(1) 含抗生素且以淀粉为唯一的碳源 能分解淀粉的细菌将菌落周围的淀粉分解，加入碘
液后不再显示蓝色
(2) 稀释涂布平板法 如果稀释倍数不够高，则一个菌落可能是由多个细菌共同繁殖而成，统计的
数据就会低于实际数值(3) Y培养基是液体培养基，而X培养基是固体培养基 微生物在液体培养基中与营养物质接触更
充分，物质交换效率高
【解析】（1）根据筛选的目的菌既可以抵抗抗生素又能分解淀粉可知，培养基X中加入了抗生素及淀粉
是唯一的碳源。由于能分解淀粉的菌落周围的淀粉被水解，所以加入碘液后菌落周围不再显示蓝色，于是
形成透明圈，从图中的平板中可以看出，菌落⑤周围的透明圈最大，所以该菌落分解淀粉的能力最强。
（2）从X培养基中形成的菌落分布可以看出，向X培养基中接种细菌的方法是稀释涂布平板法，该方法
可以用于对细菌进行计数，但稀释倍数要足够高，如果稀释倍数不够高，则一个菌落可能是由多个细菌共
同繁殖而成，统计的数据就会低于实际数值。
（3）Y培养基是液体培养基，而X培养基是固体培养基，对细菌进行扩大培养适合采用Y培养基，因为
在液体培养基中细菌与营养物质接触更充分，细菌与环境的物质交换效率较高。
注意事项：
1.本训练时间60分钟，满分100分。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑如需改动、用橡皮擦
干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．刺梨具有防癌抗癌、抗衰老的作用，刺梨汁口感酸酸的，贵州的刺梨以品质优而得到大家的青睐，在
我省脱贫增收中发挥重要作用，下列有关刺梨酒制作的叙述，错误的是（ ）
A．在发酵初期向发酵装置通入氧气用于增加菌种数量加快发酵速度
B．在发酵过程中随着发酵产物的增加会进一步促进发酵菌的活性
C．随着发酵的进行，发酵液的pH会呈中性或弱酸性
D．发酵后期的主要产物能与酸性重铬酸钾反应是灰绿色
【答案】B
【解析】在发酵初期向发酵装置通入氧气，使酵母菌进行有氧呼吸，增加菌种数量，加快发酵速度，A正
确；在发酵过程中随着发酵产物的增加，会抑制发酵菌的活性，B错误；随着发酵的进行，发酵液的pH
会呈中性或弱酸性，C正确；发酵后期的主要产物是酒精，能与酸性重铬酸钾反应，D正确。
2. 人们在研究、利用微生物时，需用无菌技术获取纯净微生物，并对其进行计数或保存。下列相关叙述正
确的是（ ）A．接种、分离后使用过的器皿须先洗涤再彻底灭菌
B．可用血细胞计数板在显微镜下对酵母细胞进行计数
C．用稀释涂布平板法接种前，需对培养基进行系列浓度梯度稀释
D．获得单菌落后，利用稀释涂布平板法将其接种至斜面培养基中保存
【答案】B
【解析】接种、分离后，使用过的器皿须先经彻底灭菌后再洗涤，以免造成环境污染，A错误；可用血细
胞计数板对酵母菌直接计数或用稀释涂布平板法间接计数，B正确；稀释涂布平板法，需对菌液进行系列
浓度梯度稀释，这样可保证获得单菌落，C错误；获得单菌落后，利用划线法接种至斜面培养基中保存，
D错误。
3. 黑啤因其营养成分丰富、口感纯正，备受人们青睐，享有“黑牛奶”的美誉。黑啤的酿造工艺流程如下
图。相关叙述错误的是（ ）
A．不同品种的啤酒特性与酵母菌的品种密切相关
B．麦汁煮沸的主要目的是杀菌和终止相关酶的作用
C．发酵过程中发酵液的密度有所减小、pH 有所降低
D．罐装前通常采用巴氏消毒法杀死啤酒中全部微生物
【答案】D
【解析】不同种类的酵母具有不同的发酵能力和风味特点，A正确；麦汁煮沸的主要目的是使淀粉酶失活，
终止酶的进一步作用，并对糖浆杀菌，B正确；发酵程度的加深，培养基中的营养成份逐渐被消耗，培养
液中营养成份的浓度降低，其液体密度自然就下降了，由于发酵过程中细胞呼吸会产生 CO2，溶于发酵液
会降低发酵液的pH，C正确；罐装前用巴氏消毒法杀死啤酒中大多数微生物，延长它的保存期，D错误。
4. 味精的主要成分是谷氨酸钠，一般是用玉米、小麦等粮食作物通过微生物发酵后再提取、精制而成，如
图是以小麦为原料生产味精的工艺流程图，下列叙述错误的是（ ）A．人们利用好氧或厌氧微生物的代谢将原料转化为产物的过程都称为发酵
B．用蛋白质工程改造的菌种，可以获得自然界中本不能产生的蛋白质
C．发酵前将菌种接种到摇瓶培养是为了进一步选育和纯化菌种
D．发酵罐内发酵液的酸碱度会改变菌种发酵产物的种类
【答案】C
【解析】发酵是指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身或直接代谢产物
或次级代谢产物的过程，A正确；蛋白质工程能够制造出自然界没有的蛋白质，B正确；发酵前将菌种接
种到摇瓶培养是为了扩大培养，获取更多菌种，C错误；发酵培养基的pH值，对微生物生长具有非常明
显的影响，pH值不同，往往引起菌体代谢过程的不同，使代谢产物的质量和比例发生改变，会改变菌种发
酵产物的种类，D正确。
5. 芜菁、黑芥和花椰菜是三种二倍体品种，通过相互杂交和诱导处理可形成不同的四倍体新品种，如图所
示，图中A、B、C分别代表不同的染色体组，数字代表体细胞中的染色体数。下列说法错误的是（
）
A．一定浓度的秋水仙素和骤然低温处理都能够诱导染色体数目加倍
B．芥菜与花椰菜杂交产生的子代为三倍体，子代体细胞含有同源染色体
C．利用芜菁和黑芥形成芥菜的过程中发生了基因重组和染色体变异
D．将芜菁和花椰菜进行植物体细胞杂交处理，也可培育出AACC油菜品种
【答案】B
【解析】骤然低温处理和秋水仙素处理可以有到染色体数目加倍，机理是抑制纺锤体的形成，导致染色体
不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体数目加倍，A正确；芥菜减数分裂产生的配子含有2个染色
体组，含有18条非同源染色体，花椰菜减数分裂产生的配子中含有1个染色体组，包含9条非同源染色体，
因此芥菜与花椰菜杂交产生的子代有3个染色体组，为三倍体。子代的体细胞中共有27条染色体，它们的关系是非同源染色体，没有同源染色体，B错误；芜菁和黑芥形成芥菜的过程中经历了减数分裂、受精作
用和染色体数目加倍的过程，因此减数分裂过程发生基因重组和染色体数目变异，C正确；将芜菁和花椰
菜进行植物体细胞杂交处理，染色体都是两亲本之和，因此可培育出AACC的油菜品种，D正确。
6. 不对称PCR的基本原理是采用不等量的引物，产生大量的单链目标DNA。这两种引物分别称为限制性
引物与非限制性引物；其最佳比例一般为1：50~1：100。在PCR反应的早期循环（约20次）中，扩增产
物主要是双链DNA，当后期数量较少的限制性引物耗尽后，数量较多的非限制性引物将引导合成大量目标
DNA，过程如图所示。下列相关叙述错误的是（ ）
A．PCR反应缓冲液中一般需添加Mg2+，以激活DNA聚合酶
B．复性时引物与模板链3'端的碱基序列通过互补配对结合
C．PCR进行最初20次循环的目的是增加模板DNA的量
D．不对称PCR产生的大量单链DNA是由限制性引物延伸而来
【答案】D
【解析】PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+，以激活耐高温的DNA聚合酶，A正确；复性时引物会与模
板链3'端的碱基序列互补配对，B正确；PCR进行最初20次循环的目的是增加模板DNA的量，C正确；
不对称PCR产生大量的单链DNA是由非限制性引物延伸而来，D错误。
7. 我国科研人员运用单细胞标记和示踪技术，构建了斑马鱼原始前肠内胚层的全细胞命运图谱，揭示了细
胞从原始胚层到组织器官发育成熟的过程。科研人员对斑马鱼原始前肠内胚层中的任意单个前体细胞进行
标记，被标记细胞的子细胞仍有标记，并会发出红色荧光。研究人员通过可视化“追踪”，可确定被标记
前体细胞在一定时间内产生的所有子细胞的位置和数量。下列相关叙述错误的是（ ）
A．斑马鱼前体细胞产生子细胞的过程中存在中心粒的复制和分离
B．原始前肠内胚层细胞形成组织器官是基因进行选择性表达的结果
C．与组织器官细胞相比，原始前肠内胚层细胞的分化程度高，全能性低
D．单细胞标记和示踪技术有助于进一步了解细胞发展的方向及分化机制
【答案】C
【解析】动物体细胞产生子细胞的方式为有丝分裂，中心体与有丝分裂相关，在间期倍增，分裂期移向细
胞两极，A正确；原始前肠内胚层细胞形成组织器官的过程为细胞分化，实质是基因的选择性表达，B正确；与组织器官细胞相比，原始前肠内胚层细胞分化程度低，全能性高，C错误；由题干材料可知，单细
胞标记和示踪技术有助于进一步理解细胞发展的方向及分化机制，D正确。
8. 垃圾实际上是放错了地方的资源，垃圾分类处理具有社会、经济、生态三方面的效益。目前中国生活垃
圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。某科研所想分离和培养几种微生物
用于对厨余垃圾进行分解处理。下列相关叙述错误的是（ ）
A．厨余垃圾中的蔬菜废料、果皮等可用纤维素分解菌进行分解处理
B．厨余垃圾浸出液可作为选择培养基中的成分来分离所需要的微生物
C．若用厨余垃圾培养某种微生物，加入之前需对其进行高压蒸汽灭菌
D．培养分解厨余垃圾的微生物要用液体培养基，培养过程中不断搅拌的目的是提高培养液的温度
【答案】D
【解析】厨余垃圾中的蔬菜废料、果皮等富含纤维素，可用纤维素分解菌进行分解处理，A正确；厨余垃
圾浸出液可为所需的微生物提供营养物质，而不能为其他微生物提供营养物质，所以厨余垃圾浸出液可作
为选择培养基中的成分来分离所需要的微生物，B正确；若用厨余垃圾培养某种微生物，为防止杂菌污染，
加入之前需用高压蒸汽灭菌对其进行灭菌，把微生物彻底杀死，C正确；培养分解厨余垃圾的微生物要用
液体培养基，培养过程中不断搅拌的目的是为了使菌体充分接触营养物质和溶解氧，促进细菌生长繁殖，
D错误。
9. L-天冬酰胺酶由细菌和真菌合成，可分解天冬酰胺释放出氨，然后与奈斯勒试剂反应呈棕色。为筛选获
得L-天冬酰胺酶高产菌株，设计了如下固体培养基。固体培养基：主要成分有牛肉膏、蛋白胨、水、
NaCl、琼脂、奈斯勒试剂。实验结果如下图。下列叙述错误的是（ ）
A．根据实验结果可知，接种时采用的是稀释涂布平板法
B．应选择菌落C作为高产L-天冬酰胺酶菌株进行大量培养
C．该培养基从功能来看属于选择培养基，其中充当氮源的成分是牛肉膏
D．无菌技术还可以避免操作者被有害微生物感染，实验结束后的培养基不能直接丢弃
【答案】C
【解析】从接种结果来看，菌落分布较为均匀，应该采用的是稀释涂布平板法，A正确；菌落B和菌落C周围棕色圈的直径相同，但C的菌落直径更小，因此菌落C的单个细胞产生的L-天冬酰胺酶更多，应选择
菌落C作为高产L-天冬酰胺酶菌株进行大量培养，B正确；培养基中加入有奈斯勒试剂，若微生物能产生
L-天冬酰胺酶则菌落周围会出现棕色圈，因此该培养基从功能来看属于鉴别培养基，其中充当氮源的成分
是牛肉膏和蛋白胨，C错误；无菌技术可用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染，还可以避免操
作者被有害微生物感染，但实验结束后为避免环境污染，培养基在丢弃前要进行灭菌处理，D正确。10.
人溶菌酶（hLZ）是天然抗生素替代品。科学家培育出转入溶菌酶基因山羊以大规模生产人溶菌酶（从乳
汁中提取），过程如下图所示。其中编号①—⑨表示过程；质粒S中的标记基因Leu控制合成亮氨酸，标
记基因GFP控制合成绿色荧光蛋白。
下列能成功筛选出含重组质粒T的成纤维细胞的必备过程是____。
A．培养基中不加入亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞显示出绿色荧光
B．培养基中不加入亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光
C．培养基中加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光
D．培养基中加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞显示出绿色荧光
【答案】C
【解析】用限制酶BamHⅠ、HindⅢ切割质粒S和目的基因，形成的重组质粒 T是（Leu+XbaⅠ+B），标记
基因 Leu 控制合成亮氨酸，无需加入亮氨酸即可生长，GFP被限制酶切去，不会出现荧光。故培养基中
不加亮氨酸，培养一段时间后观察，细胞不显示出绿色荧光的成纤维细胞是含有重组质粒 T 的细胞，
ABD错误，C正确。二、选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得
5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
11. Rag基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员通过诱导Rag基因缺失小鼠的体细胞获得诱导多
能干细胞（iPS细胞），然后将Rag基因导入iPS细胞并诱导使其分化为造血干细胞，再移植到Rag基因缺
失小鼠体内进行治疗。下列分析正确的是（ ） 。
A．诱导获得iPS细胞时需要在体细胞中表达一些关键基因
B．培养iPS细胞时需提供95%空气和5%CO的混合气体环境
C．利用显微注射技术可以将Rag基因直接注入到iPS细胞
D．利用iPS细胞进行治疗存在导致小鼠发生肿瘤的风险
【答案】ABD
【解析】诱导获得iPS细胞时是脱分化的过程，根本原因也是基因的选择性表达，需要在体细胞中表达一
些关键基因，A正确；培养iPS细胞时需提供95%空气（提供氧气，有助于细胞呼吸）和5%CO （有助于
2
维持培养液的pH）的混合气体环境，B正确；直接注射基因容易导致基因丢失，一般需要将Rag基因和载
体连接形成重组DNA分子再显微注射到iPS细胞，C错误；iPS细胞为多能干细胞，可以诱导其进行不同
方向的分化，利用iPS细胞并诱导使其分化为造血干细胞，进行治疗，造血干细胞分裂旺盛，存在导致小
鼠发生肿瘤的风险，D正确。
12. 下图是研究人员从石油污染的土壤中筛选高效降解石油的细菌（目的菌）流程图。下列叙述正确的是
（ ）
A．培养皿等用具在使用前后均需在160℃~170℃热空气中消毒
B．应选择②中培养瓶内“石油含量”显著降低的培养液继续③操作
C．④中可采用平板划线法对筛选得到的目的菌进行分离纯化
D．若要研究目的菌生长规律，可用培养液培养目的菌并用细菌计数板计数【答案】BCD
【解析】培养皿等用具在使用前后均需在160℃~170℃湿热灭菌箱中灭菌，A错误；培养瓶内“石油含
量”显著降低说明培养液中的菌降解石油能力强，因此选择该培养瓶中的培养液继续③操作，B正确；分
离纯化目的菌的方法可以是平板划线法，也可以是稀释涂布平板法，C正确；用培养液培养目的菌并用细
菌计数板计数可以研究目的菌生长规律，D正确。
13. 某兴趣小组的同学们按如图所示的过程对某人喝剩的5mL酸奶进行细菌检测，若3个计数的培养基中
的菌落数目分别为210个、160个、230个。下列说法正确的是（ ）
A．为了使1号试管稀释倍数为100倍，锥形瓶中应加入45mL无菌水
B．除了培养涂布的3个培养皿外，还需要培养未涂布菌落的培养基作为对照
C．为了计数准确需要用接种环连续划线，并且每次划线前需要灼烧灭菌
D．利用该方法可估算酸奶中细菌含量为2.0×107个/mL，此值比实际活菌数少
【答案】AB
【详解】锥形瓶5mL酸奶加入45mL无菌水中，稀释倍数为5/(5+45)=1/10，酸奶被稀释10倍。再从锥形
瓶中取1mL菌液至9mL无菌水中，又稀释了10倍，共稀释100倍，A正确；在进行微生物培养时，通常
要同时培养未涂布菌落的培养基作为对照，以便监测培养过程中是否出现污染，B正确；如果要对培养的
微生物进行计数，接种方法要用稀释涂布平板法，不能用平板划线法，C错误；1号试管稀释了100倍，
后面的试管再稀释了103倍，共稀释了105倍。3个计数的培养基中的菌落数目分别为 210个、160个、
230个，则酸奶中细菌含量为(210+160+230)/3×105÷0.1mL=2×108个/mL，D错误。
三、非选择题：本题共3小题，共55分。
14（20分）. 工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化
为特定产品的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示
意图如下。回答下列问题：
（1）米曲霉发酵过程中，加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质，大豆中的
可为米曲霉的生长提供氮源，小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供 。
（2）米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖，大量分泌制作酱油过程所需的酶类，这些酶
中的 、 能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分，如将蛋白质分
解为小分子的肽和 。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌，由此可以判断米曲
霉属于 （填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”）微生物。
（3）在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于 （填“真核生物”或“原核生物”）；添加的酵母
菌在无氧条件下分解葡萄糖的产物是 。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要
因素，据图分析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是 （答出1点即可）。
（4）为了研究影响酱油发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大
豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。
①该实验的自变量是 、 。
②如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是 。
③如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最
佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是 。
【答案】（1）蛋白质 碳源 （2）蛋白酶 脂肪酶 氨基酸 异养好氧 （4）①
菌种 发酵时间 ②好氧菌 ③延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间
即为最佳发酵时间
【解析】（1）大豆中含有丰富的蛋白质，可为微生物的生长繁殖提供氮源。小麦中的淀粉可以为微生物
的生长繁殖提供碳源。
（2）米曲霉在发酵过程中产生的蛋白酶能将蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将脂肪
分解为甘油和脂肪酸，使发酵的产物具有独特的风味。米曲霉发酵时需要利用现有的有机物和需要氧气，
说明其代谢类型是异养好氧型。（3）乳酸菌没有核膜包被的细胞核，属于原核生物。酵母菌属于兼性厌氧型微生物，既可以进行有氧呼
吸，也可以进行无氧呼吸，无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳。在发酵池中酵母菌产生的酒精能抑制杂菌
的生长，乳酸菌产生的乳酸使发酵液呈酸性也能抑制杂菌的生长，同时往发酵池中添加的食盐也能抑制杂
菌的生长。
③如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最
佳时间；若要确定最佳发酵时间，可在原操作的基础上，继续延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵
效果所对应的时间即为最佳的发酵时间。
15（19分）．曾经有报道称，小型饮水机中的水易受到病原微生物的污染。为验证这一报道的真实性，某
校科研小组随机选取学校内正在使用的小型饮水机展开研究。
(1)水样采集：先用75%的酒精对饮水机的冷热出水口及采样人员手部进行擦拭处理，这一做法称为 。
处理后将出水口打开各流出约50mL水后，用经 处理的锥形瓶分别从出水口取样100mL。
(2)水样稀释：科研小组认为所取水样可直接培养，无需进行梯度稀释，原因是 。
(3)制作平板：用移液枪吸取0．1mL水样，滴加到培养基表面。用涂布器将水样均匀涂抹在培养基表面，
每个水样制作3个平板。将上述各组平板及1个空白平板倒置放于恒温箱中进行培养，放置空白平板的目
的是 。待 后，对涂抹水样的平板中的菌落计数，取三个平板菌落数的平均值。
(4)该科研小组分别从水样温度、饮水机水位、饮水机位置三个条件开展了对比研究，下表为他们的实验结
果。
菌落
水样温度 菌落数 饮水机水位 饮水机位置 菌落数
数
开水98℃ 0 100%水位 65 靠窗阳台处饮水机 8
热水60℃ 35 50%水位 165 室内中间饮水机 32
温水25℃ 189 10%水位 328 门口角落饮水机 289
①在实验设计时，控制无关变量非常关键。在研究某一条件对水样污染情况影响时，饮水机的其他条件应
该 。
②请据该科研小组的实验结果，对学校饮水机的使用及饮水习惯提出两条合理建议： 。
（5）氮素污染物是造成水体污染和富营养化的主要原因之一，水体中氮素的去除对清洁水体有重要意义。
异养硝化细菌能降解硝酸铵产生氨，科研工作者从污水中筛选出异养硝化细菌ZW 和ZW 菌株，并研究其
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去氮能力。①进行ZW 和ZW 菌株初步筛选时，通常采用 法或 法进行接种。初步筛选时，样品
2 5
中含有多种微生物，培养后，一般依据 来区分不同的微生物。
②从污水中分离ZW 和ZW 菌株时，培养基中需要加入硝酸铵等营养物质、琼脂和酚红指示剂。培养后，
2 5
这两种细菌都能生长并形成菌落，结果如图所示。 （填“ZW”或“ZW”）菌株的去氮能力更
2 5
强，判断依据是 。对纯化得到的目的菌一般采用 的方法进行长期保存。
③在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为106的样品液0.1mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌
菌落数分别为35、171、268、178和314。则每毫升样品中的细菌数量为 个。与此方法相比，
用血细胞计数板计数法统计得到的细菌数量更 。
【答案】(1)消毒（1分） 灭菌（1分）
(2)纯净水的微生物数目应该是非常少的，如果进行梯度稀释，最后培养出来的菌落数可能不在计数需求范
围内，从而导致结果误差大（2分）
(3)进行对照（1分） 平板上的菌落稳定（1分）
(4)相同且适宜（1分） 将饮水机放置于室内阳光充足的位置;尽量使用小容量包装水;尽量饮用烧开过
的水。（2分）
(5) ①稀释涂布平板（1分） 平板划线（1分） 菌落特征（或菌落的形状、大小、隆起程度和颜
色等）（1分）
②ZW5（1分） ZW5菌落周围的红色圈面积大，其降解硝酸铵产生氨的能力更强（2分） 甘油管
藏（1分）
1.63×109（2分） 多（1分）
【分析】消毒指对病原微生物的繁殖体的致死作用，较温和；灭菌是采用强烈的理化因素使任何物体内外
部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。微生物培养试验必须遵循单一变量原则，对照原则，等
量原则。
【解析】（1）消毒指对病原微生物的繁殖体的致死作用，但不能杀死芽孢等全部微生物，因此消毒是不
彻底的，灭菌指杀灭物体中所有活的微生物（含芽孢）的作用，灭菌是采用强烈的理化因素使任何物体内
外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。故采样人员手部用消毒，锥形瓶用灭菌。（2）纯净水的微生物数量是非常少的，假如进行再梯度稀释，最后培养出来的菌落数可能太少，不在计
数需求范围内，从而导致结果误差大。
（3）空白平板属于对照组，排除培养基对实验的影响，等到平板上的菌落稳定时在计数，减小实验误差。
（4）在设计实验时必须遵循单一变量原则，有自变量，因变量，还有无关变量，无关变量应相同且适宜，
结合表中菌落数据要使菌落数较少应把饮水机放置于室内阳光充足的位置，使用小容量包装水，尽量饮用
烧开过的水。
（5）①分离微生物常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，故进行ZW2和ZW5菌株初步筛选时，通
常采用平板划线法或稀释涂布平板法进行接种。可根据菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面的特征
区别不同微生物，故初步筛选时，一般依据菌落特征来区分不同的微生物。
②由图分析可知，ZW5菌落周围的红色圈面积大，说明其降解硝酸铵产生氨的能力更强，故如果要得到目
标菌，应该选择ZW5菌落进一步纯化，对纯化得到的目的菌若长期保存，可以采用与甘油混匀，-20℃冰
箱保藏的方法，即一般采用甘油管藏的方法进行长期保存。
③结合题干实验过程可知，该过程采取了稀释涂布平板法，为了保证结果准确，一般选择菌落数在30-300
的平板进行计数。在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为106的土壤溶液0.1mL，培养一段时间后，
平板上长出的细菌菌落数分别为35、171、268、178和314，其中35、171、268、178四个平板符合计数
要求，所以每克土壤样品中的细菌数量=（35+171+268+178）÷4÷0.1×106=1.63×109个。若要测定培养液中
选定菌种的菌体数，既可以在显微镜下用血细胞计数板直接计数，也可选用稀释涂布平板法统计活菌数目，
前者计数包括培养液中的死亡的细胞，后者是活菌计数，且菌落可能是由 2个或多个细胞形成，所以前者
得到的结果更多。
16（16分）．新冠病毒（+RNA）的棘突蛋白S通过与人体黏膜细胞表面的ACE2受体结合而进入细胞，
是宿主抗体的重要作用位点。下图1是科研人员利用新冠病毒的+RNA提取S蛋白基因和S蛋白受体结合
域RBD基因作为抗原基因序列，研制新冠病毒双抗原疫苗的技术路线。已知PCR1与PCR2要分别进行，
然后将产物混合，使用引物1和引物4进行PCR3，最终获得大量S-RBD融合基因（1300bp）。(1)PCR3过程中，片段1与片段2连接形成S-RBD融合基因，需要使用 酶，该酶的作用是 。
(2)为使S-RBD融合基因在工程菌中表达时，先合成S蛋白，在重组pX质粒中，引物4对应的区段要连接
在靠近 （填“启动子"或“终止子”）的部位，原因是 。
(3)为初步检测过程B构建是否成功，对重组pX系列质粒及其酶切产物进行凝胶电泳检测，结果如图2。
据图可知，酶切时用到的酶是 ，重组质粒pX2和pX5构建成功的依据是 。
(4)在工程菌的筛选时，可先后用两种抗生素进行影印培养实验（将首次培养的菌落用灭菌绒布沾取印到新
培养基上培养），在第二次培养时存活的菌落是否含有目的基因 （填“是”或“否”）。鉴定pX
质粒是否导入工程菌还可以采用的方法是 。
(5)试从免疫学角度分析此种双抗原疫苗比常规S蛋白疫苗更具优势的原因 。
【答案】(1)耐高温DNA聚合 将单个的脱氧核苷酸连接到引物的3'端
(2)启动子 原核细胞中基因表达时可以边转录边翻译，引物4对应的区段靠近启动子时先转录出S蛋
白的mRNA序列
(3) HindⅢ、Ndel、EcoRI 重组质粒pX2和pX5酶切后形成的750和550片段碱基对总和为S—RBD融
合基因长度1300(4)否 观察菌落是否具有荧光，有荧光的则含有pX质粒
(5)此种双抗原疫苗含有S蛋白受体结合域 RBD，有利于进入靶细胞，从而激发细胞免疫
【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。
（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】（1）由于操作过程具有较高的温度，故PCR过程中，需要的酶是耐高温DNA聚合酶；该酶的作
用是将单个的脱氧核苷酸连接到引物的3'端。
（2）启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转录，原核细胞中基因表达时可以边转录
边翻译，引物4对应的区段靠近启动子时先转录出S蛋白的mRNA序列，故引物4对应的区段要连接在靠
近启动子部位。
（3）据图可知，目的基因应插入到启动子和终止子之间，可选择的酶有 HindⅢ、Ndel，此外结合图2电
泳图可知，还需经融合基因的1300bp切割，图1中该融合基因中的限制酶是EcoRI；分析图2，图右边M
是对照基因，用于标记大小，1、2号泳道是两个质粒全长，3、4号泳道是酶切后目的基因和质粒的大小，
据图可知，重组质粒pX2和pX5构建成功的依据是：重组质粒pX2和pX5酶切后形成的750和550片段碱
基对总和为S—RBD融合基因长度1300。
（4）在工程菌的筛选时，由于含目的基因的菌落对第二次培养时使用的抗生素无抗性，故在第二次培养
时存活的菌落不含目的基因；鉴定pX质粒是否导入工程菌还可以采用的方法是：观察菌落是否具有荧光，
有荧光的则含有pX质粒。
（5）分析题意可知，此种双抗原疫苗含有S蛋白受体结合域 RBD，有利于进入靶细胞，从而激发细胞免
疫，故此种双抗原疫苗比常规S蛋白疫苗更具优势。
