1选择题
某校生物兴趣小组在“生物技术专题”学习中，围绕发酵工程、细胞工程和基因工程展开讨论，并结合教材实验进行分析。下列有关叙述正确的是（ ）
- A. 利用酵母菌酿酒时，先通入空气让酵母菌大量繁殖，再密封进行酒精发酵，这体现了发酵工程利用微生物代谢生产产品
- B. 植物组织培养中，将离体的胡萝卜韧皮部细胞培育成完整植株，其原理是细胞膜具有选择透过性
- C. 基因工程中，用DNA连接酶切割含有目的基因的DNA片段，再用限制酶将目的基因与载体连接形成重组DNA
- D. 用15N标记的一个DNA分子在含14N的培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占总数的1/8
答案：A
解析：本题综合考查三大生物工程的原理与工具酶，同时融合DNA半保留复制的计算。
A项：酵母菌是兼性厌氧菌，酿酒时先通气使其大量繁殖，再密封进行无氧呼吸产生酒精，属于发酵工程利用微生物代谢生产产品，正确。
B项：植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，而非细胞膜的选择透过性，错误。
C项：基因工程中，限制酶是“分子剪刀”，用于切割DNA；DNA连接酶是“分子针线”，用于连接DNA片段。该项把两者作用颠倒，错误。
D项：复制3次共得到8个DNA分子，每个子代DNA都含14N（含14N的DNA占100%）；含15N的DNA分子只有2个（每个含一条15N链），占总数的2/8=1/4，而非1/8。若求含15N的单链占总单链数的比例，则为2/16=1/8，此项混淆了DNA分子数与单链数，错误。
易错点：①三大工程的原理混淆（发酵靠微生物、细胞工程靠全能性、基因工程靠工具酶）；②限制酶与DNA连接酶的作用颠倒；③半保留复制计算时分子数与单链数混用。故选A。
2选择题
某同学在学习"生物技术与工程"专题后，对课堂笔记进行了整理。下列关于发酵工程、细胞工程和基因工程的叙述中，正确的是（ ）
- A. 限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的磷酸二酯键断开
- B. DNA连接酶能识别特定核苷酸序列并切割DNA片段，是基因工程中的"分子剪刀"
- C. 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，培养过程中脱分化和再分化阶段不需要添加植物激素
- D. 利用大肠杆菌发酵生产人胰岛素时，只需将人胰岛素基因导入大肠杆菌即可，无需构建基因表达载体
答案：A
解析：解析：A项，限制酶（限制性内切核酸酶）能识别双链DNA的特定核苷酸序列，并在特定位点切割，断开的是磷酸二酯键，形成黏性末端或平末端，叙述正确。B项，混淆了两种工具酶的作用：切割DNA的是限制酶（"分子剪刀"），连接DNA片段的是DNA连接酶（"分子针线"），故B错误。C项，植物组织培养原理确实是细胞全能性，但脱分化和再分化过程必须在培养基中添加生长素和细胞分裂素，且二者比例决定发育方向，故C错误。D项，基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤（含启动子、终止子、标记基因等），直接导入目的基因难以在受体细胞中稳定存在和表达，故D错误。易错点：工具酶的作用张冠李戴（限制酶切割、DNA连接酶连接）；三大工程原理混淆；遗漏基因表达载体的构建。故选A。
3选择题
某校生物兴趣小组在学习生物技术专题时，围绕发酵工程、细胞工程和基因工程展开讨论。下列同学的表述中，正确的是（ ）
- A. 利用酵母菌酿制果酒时，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，再密封让其进行酒精发酵，这属于发酵工程的应用
- B. 将外源绿色荧光蛋白基因（GFP）导入植物细胞时，先用DNA连接酶切割含目的基因的DNA片段，再用限制酶将目的基因与载体连接
- C. 利用胡萝卜韧皮部细胞培育出完整植株，其原理是植物细胞具有全能性，属于基因工程的范畴
- D. 三种生物技术中，只有基因工程需要在无菌条件下操作，发酵工程和细胞工程都不必考虑杂菌污染问题
答案：A
解析：本题综合考查三大生物工程的原理与工具酶的作用，属于生物技术专题框架的辨析题。
A项：果酒酿造利用酵母菌的代谢生产酒精，属于利用微生物代谢生产产品的发酵工程；先通气使酵母菌有氧呼吸大量繁殖增加菌种数量，再密封创造无氧条件进行酒精发酵，操作描述正确，A正确。
B项：工具酶作用颠倒。限制酶是“分子剪刀”，负责切割DNA；DNA连接酶是“分子针线”，负责连接DNA片段。B错误。
C项：胡萝卜韧皮部细胞培育成完整植株属于植物组织培养，原理是细胞全能性，属于细胞工程而非基因工程（基因工程的原理是基因重组、定向改造生物的基因）。C错误。
D项：发酵工程和细胞工程同样要求严格的无菌操作，杂菌污染会导致发酵失败或培养物死亡。D错误。
易错点：一是三大工程混淆（组织培养归到基因工程）；二是工具酶作用记反（限制酶切割、连接酶连接）。
故选A。
4填空题
某校生物兴趣小组围绕"生物技术与工程"开展探究活动，回答下列问题：
（1）小组用酵母菌酿制果酒时，需先通气一段时间再密封，原因是酵母菌在有氧条件下______，有利于菌种繁殖；密封后酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，其反应式可简写为 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + 能量。该技术属于三大生物工程中的______工程，其原理是利用微生物的代谢活动生产产品。
（2）小组将草莓茎尖接种到含蔗糖、无机盐、植物激素（生长素与细胞分裂素）的培养基上，经脱分化形成愈伤组织，再分化出芽和根，最终获得完整草莓苗。该技术的生物学原理是植物细胞具有______，属于______工程。
（3）小组用限制酶 EcoR Ⅰ 切割含目的基因的 DNA 片段，EcoR Ⅰ 的作用是识别特定核苷酸序列并______，被称为"分子剪刀"；随后用______将目的基因与载体 DNA 连接，该酶被称为"分子针线"。这一操作属于______工程，其突出优点是能______改造生物的遗传性状。
（4）若上述（3）中构建的重组 DNA 含有抗生素抗性基因作为标记基因，其作用是______。
答案：（1）大量繁殖（快速增殖，增加菌体数量）；发酵
（2）全能性；细胞
（3）在特定位点切割（断开）磷酸二酯键；DNA 连接酶；基因；定向
（4）便于筛选出含有重组 DNA（目的基因）的受体细胞
解析：本题以校园生物社团的果酒酿制、植物组织培养、基因工程操作为情境，融合发酵工程、细胞工程、基因工程三大工程，考查其原理与工具酶作用。
易错点：①三大工程混淆——发酵工程靠微生物代谢、细胞工程靠细胞全能性、基因工程靠工具酶定向改造，需准确对应；②工具酶作用混淆——限制酶只负责切割 DNA（断开磷酸二酯键），DNA 连接酶负责连接 DNA 片段，二者不可互换；③误认为酵母菌全程无氧，忽略先通气让酵母菌大量繁殖的目的；④将"标记基因"误解为目的基因，标记基因的作用是筛选而非表达目的性状；⑤组织培养原理写成"细胞分裂"，应为细胞全能性。
5解答题
某中学生物兴趣小组在校园实践基地开展“生物技术与植物生长调节”探究活动，完成以下三个课题。
【课题一】小组用15N标记的一个根尖分生区细胞的DNA分子，在只含14N的培养液中连续培养，使其完成3次有丝分裂。
（1）第3次分裂结束后，含15N的DNA分子占全部DNA分子的比例是多少？含15N的单链占全部单链数的比例是多少？
【课题二】为研究生长素类似物2,4-D对校园杂草的防除效果，小组查阅资料得知：双子叶杂草对生长素的敏感程度高于单子叶作物；生长素的作用具有两重性，即低浓度促进生长、高浓度抑制生长。
（2）请解释校园花坛中“顶芽优先生长、侧芽生长受抑制”（顶端优势）现象的原因。
（3）农田中常用一定浓度的2,4-D除去单子叶农作物田间的双子叶杂草，请说明其依据。
【课题三】小组欲探究植物组织培养中愈伤组织的形成是否需要生长素，提供的材料与用具：生长状况一致的同种植物外植体若干、含蔗糖与无机盐的固体培养基、一定浓度的生长素溶液、无菌水、培养瓶等。
（4）请写出实验思路（含分组与变量控制），并用“若……则……”的句式写出预期结果与结论。
答案：（1）DNA复制为半保留复制。一个15N标记的DNA分子复制3次，共形成2³=8个DNA分子（16条单链）。亲代的两条15N链始终各存在于1个子代DNA分子中，故含15N的DNA分子为2个，占2/8=1/4（25%）；含15N的单链为2条，占2/16=1/8（12.5%）。
（2）顶芽产生的生长素通过极性运输（主动运输）向下运输并在侧芽部位积累，使侧芽处生长素浓度过高；侧芽对生长素较为敏感，高浓度的生长素抑制了侧芽的生长，因而顶芽优先生长，表现为顶端优势。
（3）不同植物（不同器官）对生长素的敏感程度不同，双子叶杂草比单子叶农作物对生长素更敏感。施用一定浓度的2,4-D（生长素类似物）后，该浓度已超过双子叶杂草的最适浓度而起抑制甚至杀死作用，但仍在单子叶农作物的促进生长（或不敏感）范围内，从而选择性除草。
（4）实验思路：将生长状况一致的同种植物外植体随机均分为A、B两组，分别接种到成分相同（含蔗糖与无机盐）的固体培养基上；A组培养基中加入适量且一定浓度的生长素溶液，B组培养基中加入等量无菌水（不含生长素），其余条件（温度、光照、pH、培养时间等）相同且适宜；培养一段时间后，观察并统计两组外植体形成愈伤组织的比例（或愈伤组织的生长状况）。
预期结果与结论：若A组形成愈伤组织的比例明显高于B组，则说明愈伤组织的形成需要生长素；若A、B两组形成愈伤组织的比例无明显差异，则说明愈伤组织的形成不需要生长素（或在本实验条件下生长素不是必需的）。
解析：本题以校园实践为情境，综合融合DNA半保留复制计算、生长素两重性与敏感度差异、以及探究性实验设计三大考点，突出综合应用。
（1）易错点：把“含15N的DNA分子数（2个）”与“含15N的单链数（2条）”混淆，或把分母用错（分子数8、单链数16）。关键：半保留复制中亲代两条链始终各进入一个子代DNA分子，因此含15N的DNA恒为2个，占2/8=1/4；含15N的单链占2/16=1/8。
（2）易错点：误认为侧芽“不产生生长素”或“缺少生长素”而受抑制；正确表述是顶芽产生的生长素向下运输使侧芽处浓度过高，因侧芽敏感而被高浓度抑制，体现两重性。
（3）易错点：把“两重性”与“不同植物敏感度差异”两个原理混为一谈。除草剂选择性杀草的直接依据是敏感度差异（双子叶＞单子叶），而非简单的浓度高即抑制。
（4）易错点：①未设置对照（缺空白对照组）；②自变量设置不规范（应为“有无生长素”，其他无关变量等量且适宜）；③因变量观测指标不明确；④结论不用“若……则……”句式，或结果与结论不对应；⑤误把生长素“促进”写成“必需”，故应以“比例明显高于”作判据并给出两种可能结论。
答题提示：实验设计题需明确自变量、因变量、无关变量控制与对照原则，逻辑严密、表述规范。
6解答题
某校生物兴趣小组在学校实验室开展"生物技术综合实践"项目，围绕微生物发酵、植物组织培养和基因工程三个方向进行探究。请结合所学知识回答下列问题：
（1）小组用酵母菌酿制米酒时，先将糯米蒸熟、冷却后拌入酒曲（含酵母菌），装入发酵罐并留出约1/3空间，前期通气一段时间后再密封。请分别说明"冷却后拌入酒曲""前期通气""密封"三项操作的目的。
（2）小组取同种植物的叶片和茎段进行组织培养，发现叶片外植体较难形成愈伤组织。请解释植物组织培养的原理，并指出在培养基中需要添加的两类关键植物激素及其作用。
（3）为获得能产生人干扰素的大肠杆菌，小组利用基因工程技术进行操作。请写出基因工程的四个基本操作步骤；若将目的基因导入动物受体细胞，应采用什么方法？
（4）综合比较发酵工程、细胞工程和基因工程：分别指出三者所依赖的核心原理或工具，并说明发酵工程生产过程中为什么要严格防止杂菌污染。
答案：（1）①冷却后拌入酒曲：避免高温杀死酒曲中的酵母菌（高温使酶和菌体失活）；②前期通气：让酵母菌在有氧条件下大量繁殖，增加菌体数量；③密封：造成无氧环境，使酵母菌进行无氧呼吸（酒精发酵）产生酒精。
（2）原理：植物细胞的全能性（已分化的细胞仍具有发育成完整植株的全部遗传信息）。关键激素：生长素和细胞分裂素。二者比例适宜共同诱导脱分化形成愈伤组织，比例不同还可调控再分化（生芽或生根）。
（3）四个步骤：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。导入动物细胞常用显微注射技术。
（4）发酵工程：利用微生物的代谢（生长繁殖）生产产品，依赖微生物；细胞工程：在细胞水平上操作，依赖细胞全能性（如植物组织培养）或细胞融合（如动物细胞融合）；基因工程：定向改造生物基因，依赖限制酶（切割DNA的"分子剪刀"）和DNA连接酶（连接DNA片段的"分子针线"）等工具酶。严格防污染的原因：发酵培养基营养丰富，杂菌一旦进入会与生产菌竞争营养、产生有害代谢产物或分解目的产品，导致产量下降甚至发酵失败。
解析：本题融合发酵工程、细胞工程、基因工程三大工程，考查综合运用能力。易错点：①把"冷却后拌入酒曲"的目的答成"防止杂菌污染"（主要原因应是避免高温杀死酵母菌）；②只答"密封造成无氧环境"而不指出酵菌先有氧大量繁殖的逻辑顺序；③组织培养原理误答为"细胞分裂"，应为细胞全能性，且需同时答出生长素和细胞分裂素；④基因工程步骤漏掉"基因表达载体的构建"这一核心步骤，或把导入动物细胞的方法误答为"农杆菌转化法"（农杆菌用于植物，动物细胞用显微注射）；⑤混淆三大工程：发酵靠微生物代谢，细胞工程靠细胞全能性/细胞融合，基因工程靠限制酶和DNA连接酶等工具酶。
7解答题
某高中生物研究性学习小组为培育抗虫棉并探究相关遗传与生理问题，设计了如下方案，请分析回答：
（1）基因工程构建重组质粒时，需用同一种限制酶切割含抗虫基因的 DNA 和质粒载体，目的是______；若用 DNA 连接酶连接后，还需将重组质粒导入农杆菌，再用农杆菌转化棉花愈伤组织细胞，这一过程利用了______工程，其核心是______。
（2）获得的转基因棉花细胞经组织培养形成完整植株，该过程体现了______。若培养基中生长素用量与细胞分裂素用量的比值高，则有利于______的分化。
（3）小组用获得的抗虫棉（由一对等位基因 B/b 控制抗虫性，B 为显性）与非抗虫棉杂交，F₁ 均抗虫；F₁ 自交得 F₂，F₂ 中抗虫∶非抗虫 = 3∶1。让 F₂ 中抗虫植株与非抗虫植株杂交，后代表现型及比例为______。
（4）为探究转基因棉花的抗虫效果，小组统计了相同条件下转基因棉田与普通棉田的棉铃虫存活数。请写出该实验的自变量、因变量及必须保持一致的两个无关变量。
答案：（1）使目的基因与质粒载体产生相同的黏性末端（便于二者连接）；基因；定向改造生物的遗传性状（基因的剪切、拼接与表达）
（2）植物细胞的全能性；根
（3）抗虫∶非抗虫 = 2∶1
（4）自变量：棉花品种（转基因棉与普通棉）；因变量：棉铃虫存活数（或存活率）；无关变量：棉田面积、种植密度、棉铃虫初始投放数量、光照与水分条件、温度、管理措施等（任答两个，合理即可）
解析：本题以校园研究性学习"培育抗虫棉"为情境，融合基因工程、细胞工程、遗传规律与实验设计，体现综合应用。
易错点：①三大工程与工具酶混淆——同一种限制酶切割是为了产生相同黏性末端便于连接，DNA 连接酶才是"分子针线"；基因工程的突出优点是"定向"改造，不是"随机"。
②组织培养原理误写为"细胞分裂"，应为细胞全能性；生长素/细胞分裂素比值高有利于生根，比值低有利于发芽，二者易记反。
③F₂ 抗虫植株中基因型为 1/3 BB、2/3 Bb，与 bb 杂交时：1/3 BB × bb → 全抗虫；2/3 Bb × bb → 1/2 抗虫、1/2 非抗虫，合计抗虫 = 1/3 + 2/3 × 1/2 = 2/3，非抗虫 = 2/3 × 1/2 = 1/3，故抗虫∶非抗虫 = 2∶1。易错点是直接套用 3∶1 或误把 F₂ 抗虫全部当作 Bb。
④实验设计中易遗漏无关变量控制，或把"棉铃虫存活数"写成自变量；自变量只能是棉花品种这一处理因素。
8解答题
某校生物兴趣小组在“生物技术实践”课程中完成了以下探究活动，请回答有关问题。
【资料】胰岛素是治疗糖尿病的重要药物。科研人员利用基因工程技术，将人的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中，使大肠杆菌能够生产人的胰岛素。该过程需要使用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的DNA和质粒载体，再用DNA连接酶将二者连接形成重组质粒，最后将重组质粒导入大肠杆菌并进行扩大培养。
（1）该生产人胰岛素的技术属于发酵工程、细胞工程和基因工程中的__________。该工程中，切割DNA所用的“分子剪刀”是__________，连接DNA片段所用的“分子针线”是__________。
（2）与大肠杆菌相比，若改用哺乳动物细胞生产胰岛素，则需借助动物细胞培养技术，该技术属于__________工程；若要获得能分泌胰岛素的杂交瘤细胞，所依据的细胞工程技术原理是__________。
（3）兴趣小组欲探究“不同浓度的青霉素是否会影响工程菌发酵液中胰岛素的产量”，请补充完善实验思路，并设计一个用于记录结果的表格。
实验材料：工程菌菌液若干、含不同浓度青霉素的液体培养基、无青霉素的液体培养基、恒温摇床等。
实验思路：________________________________________
结果记录表：（请自行绘制）
答案：（1）基因工程；限制酶（EcoRⅠ）；DNA连接酶。
（2）细胞工程；细胞膜的流动性（动物细胞融合技术的原理）。
（3）实验思路：①取等量工程菌菌液，分别接种到等量的含不同浓度青霉素的液体培养基和不含青霉素的液体培养基中，每组设置多个重复；②将各组置于相同且适宜的温度、转速等条件下培养相同时间；③测定并比较各组发酵液中胰岛素的含量。
结果记录表：
组别 青霉素浓度 胰岛素含量（重复1） 胰岛素含量（重复2） 胰岛素含量（平均值）
---- ---------- ------------------- ------------------- --------------------
1 0（对照）
2 低浓度
3 中浓度
4 高浓度
解析：本题以校园生物技术实践为情境，综合考查三大生物工程的辨析、工具酶作用以及实验设计能力。
（1）将人的胰岛素基因导入大肠杆菌定向改造其遗传特性，属于基因工程；工具酶中限制酶（EcoRⅠ）负责切割DNA（分子剪刀），DNA连接酶负责连接DNA片段（分子针线）。易错点：把两种工具酶作用记反。
（2）动物细胞培养是在细胞水平上操作，属于细胞工程；动物细胞融合（制备杂交瘤细胞）的原理是细胞膜的流动性，而非细胞全能性。易错点：把“细胞全能性”误当作动物细胞融合的原理；全能性是植物组织培养的原理。
（3）实验设计需明确：自变量为青霉素浓度，因变量为胰岛素产量，无关变量为培养基量、温度、转速、培养时间、接种量等，需保持相同且适宜；须设无青霉素的空白对照组并设置重复以减小误差；结果记录表应包含组别、自变量（青霉素浓度）、因变量（胰岛素含量）及平均值，指标应客观可量化。易错点：遗漏空白对照、未做重复实验、指标设计为主观描述、未控制无关变量。
本题难度中档偏上，考查综合运用能力。