资源简介

倒数第 1 天 基因、蛋白质工程
考点一：科技探索之路
1 ．基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造 出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看， 由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组 DNA 技术。（P67）
2 ．1944 年，艾弗里等人通过肺炎链球菌的转化实验，不仅证明了遗传物质是 DNA，还 证明了 DNA 可以在同种生物的不同个体之间转移。（P68）
3 ．1958 年，梅塞尔森和斯塔尔用实验证明了 DNA 的半保留复制。随后不久，克里克 提出中心法则。（P68）
4 ．1967 年，科学家发现，在细菌拟核 DNA 之外的质粒有自我复制能力，并可以在细 菌细胞间转移。（P68）
5．1973 年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组 DNA，导入受体细胞， 使外源基因在原核细胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。至此， 基因工程正式问 世。（P69）
6 ．1983 年，科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后， 基因工 程进入了迅速发展的阶段。（P69）
7 ．1985 年，穆里斯等人发明PCR，为获取目的基因提供了有效手段。（P69）
考点二：重组 DNA 技术的基本工具
1．切割 DNA 分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物 中分离纯化出来的。它们能够识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链 中特定部位的磷酸二酯键断开，产生黏性末端或平末端两种形式的末端。（P71）
2．DNA 连接酶分为两类，一类是 E.coli DNA 连接酶，另一类是 T4DNA 连接酶。后者 既可以“缝合”双链 DNA 片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链 DNA 片段的平末端， 但连接平末端的效率相对较低。（P72）
3 ．质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA 之外， 并具有自我复制能力的环状双链 DNA 分子。（P72）
4 ．在基因工程操作中，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。这些质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，
便于重组 DNA 分子的筛选。（P72）
5 ．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。它们的来源不同， 在大小、结构、复制方式以及可以插入外源 DNA 片段的大小上也有很大差别。（P73）
6 ．载体必须具备的条件：①能在受体细胞中保存下来并能自我复制；②具有 1 个或多 个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。③具有标记基因。（P72）
7 ．DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离 DNA 与 蛋白质。DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，它能溶于 2 mol/L 的 NaCl 溶液。 在一定温度下，DNA 遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定 DNA 的 试剂。（P74“探究·实践”）
考点三：基因工程的基本操作程序
1 ．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构 建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。（P76）
2 ．PCR 是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 DNA 半保留复制的原理，在体外提 供参与 DNA 复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技 术。（P77）
3 ．PCR 技术可以分为变性、复性和延伸三步。（P78）
4．PCR 反应过程可以在 PCR 扩增仪（PCR 仪）中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖 凝胶电泳来鉴定 PCR 的产物。（P79）
5 ．基因表达载体要包括以下四个基本的结构： 目的基因、启动子、终止子、标记基因。 （P80）
6 ．构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代， 同时，使目的基因能够表达和发挥作用。（P80）
7 ．启动子位于目的基因的上游，它是 RNA 聚合酶识别和结合的部位。（P80）
8 ．标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞 筛选出来。（或供重组 DNA 的鉴定和选择）。
9．花粉管通道法有多种操作方式。例如， 可以用微量注射器将含目的基因的 DNA 溶液 直接注入子房中；可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将 DNA 溶液滴加在花 柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊。除此之外， 将目的基因导入植物细胞 常用的方法还有农杆菌转化法。（P81）
10 ．转化是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。 （P81“资料卡”）
11．农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物， 而对大多数单子叶植物没有侵染能力。农杆菌细胞内含有 Ti 质粒，当它侵染植物细胞 后，能将 Ti 质粒上的T－DNA（可转移的 DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合 到该细胞的染色体 DNA 上。根据农杆菌的这种特点， 如果将目的基因插入 Ti 质粒的 T -DNA 中，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。（P81“资料卡”） 12 ．检查转基因抗虫棉是否培育成功，首先是分子水平的检测，包括通过 PCR 等技术 检测棉花的染色体 DNA 上是否插入了Bt 基因或检测 Bt 基因是否转录出了mRNA；从 转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测 Bt 基因是否翻译 成 Bt 抗虫蛋白等。其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉 的叶片饲喂棉铃虫来确定 Bt 基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。（P82）
13 ．在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。（P82）
14．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用显微注射将目的基因注入动物 的受精卵中，这个受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中， 常用原核 生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。研究人员一般先用 Ca2＋处理大肠 杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态，然后再将重组的 基因表达载体导入其中。（P82）
考点四：基因工程的应用
1 ．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，
通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进 入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生 物反应器。（P90）
2．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。（P91“相 关信息”）
3 ． 目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官 供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定 基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。
（P91）
考点五：蛋白质工程的原理和应用
1 ．蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改 造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的 需求。（P93）
2 ．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期 进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人 类生产和生活的需要。（P93）
3 ．蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推 测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→ 获得所需要的蛋白质。（P94）
1 ．将人胰岛素 A 链上 1 个天冬氨酸替换为甘氨酸，B 链末端增加 2 个精氨酸，可制备 出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是( )
A ．进入人体后需经高尔基体加工 B ．比人胰岛素多了 2 个肽键
C ．与人胰岛素有相同的靶细胞 D ．可通过基因工程方法生产
2 ．灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是( )
A ．动、植物细胞 DNA 的提取必须在无菌条件下进行
B ．微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C ．为防止蛋白质变性，不能用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌 D ．可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌 3 ．关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是( )
A ．过滤液沉淀过程在 4℃冰箱中进行是为了防止 DNA 降解
B ．离心研磨液是为了加速 DNA 的沉淀
C ．在一定温度下，DNA 遇二苯胺试剂呈现蓝色
D ．粗提取的 DNA 中可能含有蛋白质
4．人染色体 DNA 中存在串联重复序列，对这些序列进行体外扩增、电泳分离后可得到 个体的 DNA 指纹图谱。该技术可用于亲子鉴定和法医学分析。下列叙述错误的是( )
A ．DNA 分子的多样性、特异性及稳定性是 DNA 鉴定技术的基础
B ．串联重复序列在父母与子女之间的遗传不遵循孟德尔遗传定律
C ．指纹图谱显示的 DNA 片段属于人体基础代谢功能蛋白的编码序列 D ．串联重复序列突变可能会造成亲子鉴定结论出现错误
5．研究者拟构建高效筛选系统，将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因 P1 导入谷氨酸棒杆 菌，以提高苯丙氨酸产量。
(1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体 1 中含有 KanR（卡那霉素抗性基因）
和 SacB 两个标记基因，为去除筛选效率较低的 SacB，应选择引物 和
,并在引物的 （5 ' ∕3＇）端引入 XhoⅠ酶识别序列，进行 PCR 扩增，
产物经酶切、连接后环化成载体 2。
(2)PCR 扩增载体 3 中筛选效率较高的标记基因 RpsL（链霉素敏感基因）时，引物应包
含 （EcoRⅠ∕HindⅢ∕XhoⅠ)酶识别序列，产物经单酶切后连接到载体 2 构建
高效筛选载体 4。
(3)将改进的 P1 基因整合到载体 4 构建载体 5。将载体 5 导入链霉素不敏感（由 RpsL 突
变造成）、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5 的菌株，应采用含有
的平板进行初步筛选。
(4)用一定的方法筛选出如下菌株：P1 基因脱离载体 5 并整合到受体菌拟核 DNA，且载
体 5 上其他 DNA 片段全部丢失。该菌的表型为 。
A ．卡那霉素不敏感、链霉素敏感
B ．卡那霉素敏感、链霉素不敏感 C ．卡那霉素和链霉素都敏感
D ．卡那霉素和链霉素都不敏感
(5)可采用 技术鉴定成功整合 P1 基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产
量。
6 ．甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组 用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究， 基本过程包括获取原生质体、诱导原 生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定， 最终获得高产耐盐碱再生植株。回 答下列问题：
(1)根据研究目标，在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前， 应检验两种植物的原生质
体是否具备 的能力。为了便于观察细胞融合的状况， 通常用不同颜色的原生
质体进行融合，若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的
为外植体。
(2)植物细胞壁的主要成分为 和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进
行去壁处理。在原生质体融合前， 需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生
质体的 失活。对处理后的原生质体在显微镜下用 计数，确定原生
质体密度。两种原生质体 1: 1 混合后，通过添加适宜浓度的 PEG 进行融合；一定时间
后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是 。
(3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分 散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于
。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自于杂种细胞的理由是哪几项？
A ．甲、乙原生质体经处理后失活，无法正常生长、分裂
B ．同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂
C ．培养基含有抑制物质，只有杂种细胞才能正常生长、分裂
D ．杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂
(4)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ，直接发育形成
再生植株。
(5)用PCR 技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性 DNA 序列a，乙植物细胞 质具有特异性 DNA 序列b；M1 、M2 为序列 a 的特异性引物，N1 、N2 为序列 b 的特异 性引物。完善实验思路：
Ⅰ . 提取纯化再生植株的总 DNA，作为 PCR 扩增的 。
Ⅱ . 将 DNA 提取物加入 PCR 反应体系， 为特异性引物，扩增序列 a；用同
样的方法扩增序列 b。
Ⅲ . 得到的 2 个 PCR 扩增产物经 后，若每个 PCR 扩增产物在凝胶中均出现
了预期的 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。
7 ．蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂 （NaPI）和胰凝乳蛋白酶抑制剂（StPinlA）的基因单独或共同转化棉花，获得了转基 因植株。回答下列问题：
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。
(2) 是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时，必须将目的基因插入到质粒的 上，此方法的不足之处
是 。
(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译，可采用的检测技术有
（写出两点即可）。
________
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的 以鉴定其抗性
程度。下图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果， 据结果分析
（NaPI”StPinlA”NaPI＋StPinlA”）转基因棉花的抗虫效果最佳，其原因是 。
(6)基因突变可产生新的等位基因，在自然选择的作用下，昆虫种群的基因频率会发生
。导致昆虫朝着一定的方向不断进化。提此推测， 胰蛋白酶抑制剂转基因作物
长期选择后，某些害虫具有了抗胰蛋白酶抑制剂的能力，其分子机制可能是
（写出两点即可）。
8 ．以我国科学家为主的科研团队将 OSNL（即 4 个基因 Oct4／Sox2／Nanog／Lin28A 的缩写）导入黑羽鸡胚成纤维细胞（CEFs），诱导其重编程为诱导多能干细胞（iPS）， 再诱导 iPS 分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs），然后将 iPGCs 注射到孵化 2.5 天的白羽 鸡胚血管中，最终获得具有黑羽鸡遗传特性的后代，实验流程如图。回答下列问题。
(1)CEFs 是从孵化 9 天的黑羽鸡胚中分离获得的，为了获得单细胞悬液，鸡胚组织剪碎
后需用 处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添
加 等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。
(2)体外获取 OSNL 的方法有 （答出 1 种即可）。若要在 CEFs 中表达外
源基因的蛋白，需构建基因表达载体，载体中除含有目的基因和标记基因外，还须有启
动子和 等。启动子是 识别和结合的部位，有了它才能驱
动 。
(3)iPS 细胞和iPGCs 细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是 。
(4)诱导 iPS 细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是 。
(5)该实验流程中用到的生物技术有 （答出 2 点即可）。
9 ．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:
(1)蛋白质工程流程如图所示，物质a 是 ，物质 b 是 。在生产过程中， 物
质 b 可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是 。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有 、
和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后， 分析水解产物中的肽含量及其抗凝血 活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的 （填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是
。
(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 。
10．新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下 列问题。
(1)新冠病毒是一种 RNA 病毒，检测新冠病毒 RNA（核酸检测）可以采取 RT-PCR 法。 这种方法的基本原理是先以病毒 RNA 为模板合成 cDNA，这一过程需要的酶是______， 再通过PCR 技术扩增相应的DNA 片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计 PCR 引物时必须依据新冠病毒 RNA 中 的______来进行。PCR 过程每次循环分为 3 步，其中温度最低的一步是______。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若 核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明______（答出 1 种情况即可）；若核 酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明______。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白 S （具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术 获得大量蛋白 S。基因工程的基本操作流程是______。
参考答案：
1 ．A
【分析】基因工程只能生产已有的蛋白质，人工长胰岛素 A 链有氨基酸的替换，B 链增加 了两个氨基酸，需要通过蛋白质工程生产。
【详解】A、胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要经高尔基体的加工，A 错误；
B、人工长效胰岛素比人胰岛素的 B 链上多了两个精氨酸，氨基酸与氨基酸之间通过肽键连 接，故多 2 个肽键，B 正确；
C、人工胰岛素和人胰岛素作用相同，都是降血糖的作用，故靶细胞相同，C 正确； D、人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需要通过基因工程生产，D 正确。
故选 A。
2 ．D
【分析】使用强烈的理化因素杀死物体内外一切微生物的细胞、芽孢和孢子的过程称为灭菌， 常用的方法有灼烧灭菌、干热灭菌和湿热灭菌。消毒是指用较为温和的物理或化学方法仅杀 死物体体表或内部的一部分微生物的过程。
【详解】A、动、植物细胞 DNA 的提取不需要在无菌条件下进行，A 错误；
B、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染，保证无菌环境，而微生物的培养 不能加入抗生素，B 错误；
C 、一般用湿热灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，以防止杂菌污染，C 错误；
D、可用湿热灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌， 以防止杂菌污
染，D 正确。 故选 D。
3 ．B
【分析】DNA 的粗提取与鉴定的实验原理是：①DNA 的溶解性，DNA 和蛋白质等其他成 分在不同浓度的氯化钠溶液中的溶解度不同，利用这一特点可以选择适当浓度的盐溶液可以 将 DNA 溶解或析出，从而达到分离的目的；②DNA 不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白 质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和 DNA 进一步分离；③在沸水浴的条件下 DNA 遇二苯胺会呈现蓝色。
【详解】A、低温时 DNA 酶的活性较低，过滤液沉淀过程在 4℃冰箱中进行是为了防止 DNA 降解，A 正确；
B、离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B 错误；
C、在沸水浴条件下，DNA 遇二苯胺试剂呈现蓝色，C 正确；
D、细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精， 可能有蛋白质不溶于酒精，在 95%的冷酒精中与 DNA 一块儿析出，故粗提取的 DNA 中可能含有蛋白质，D 正确。
故选 B。
4 ．BC
【分析】1、基因的概念：基因是具有遗传效应的 DNA 片段，是决定生物性状的基本单位。 2 、DNA 分子的多样性：构成 DNA 分子的脱氧核苷酸虽只有 4 种，配对方式仅 2 种，但其 数目却可以成千上万，更重要的是形成碱基对的排列顺序可以千变万化，从而决定了 DNA 分子的多样性（n 对碱基可形成 4n 种）。
3 、DNA 分子的特异性：每个特定的 DNA 分子中具有特定的碱基排列顺序，而特定的排列 顺序代表着遗传信息，所以每个特定的 DNA 分子中都贮存着特定的遗传信息，这种特定的 碱基排列顺序就决定了 DNA 分子的特异性。
【详解】A 、DNA 分子的多样性、特异性及稳定性是 DNA 鉴定技术的基础，A 正确；
B、串联重复序列在染色体上， 属于核基因，在父母与子女之间的遗传遵循孟德尔遗传定律， B 错误；
C、指纹图谱由串联重复序列扩增获得， 串联重复序列是广泛分布于真核生物核基因组中的 简单重复非编码序列，C 错误；
D、串联重复序列突变后， 分离得到的指纹图谱可能会发生改变，可能会造成亲子鉴定结论 出现错误，D 正确。
故选 BC。
5 ．(1) 1 4 5 '
(2)XhoⅠ
(3)卡那霉素 (4)B
(5)PCR
【分析】PCR 反应过程:变性→复性→延伸。变性：当温度上升到 90℃以上时，双链 DNA 解聚为单链，复性：温度下降到 50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链 DNA 结 合，延伸：72℃左右时，Taq 酶有最大活性，可使 DNA 新链由5'端向3'端延伸。
【详解】（1）据图可知，根据引物箭头方向可知，要想复制 KanR（卡那霉素抗性基因），
需要引物 1 和 4，因此为去除筛选效率较低的 SacB，应选择引物 1 和 4。PCR 时，在引物作 用下，DNA 聚合酶从引物 3'端开始延伸 DNA 链，即 DNA 的合成方向是从子链的 5'端向 3' 端延伸的，因此在引物的 5'端引入 XhoⅠ酶识别序列。
（2）据图可知，载体 4 中 RpsL（链霉素敏感基因）的两侧具有 XhoⅠ酶识别序列，载体 3 中不含 XhoⅠ酶识别序列，如果将载体 2 和载体 3 连接形成高效筛选载体 4 时，需要的引物 应该含有 XhoⅠ酶识别序列。
（3）基因表达载体中的标记基因，有利于目的基因的初步检测，据题意可知，载体 5 中含 有 RpsL（链霉素敏感基因）和 KanR（卡那霉素抗性基因），将载体 5 导入链霉素不敏感（由 RpsL 突变造成）、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体 5 的菌株，应采用含有卡那 霉素的平板进行初步筛选。
（4）据题意可知，载体 5 导入的时链霉素不敏感（由 RpsL 突变造成）、卡那霉素敏感的受 体菌，受体菌中 P1 基因脱离载体 5 并整合到受体菌拟核 DNA，且载体 5 上其他 DNA 片段 全部丢失，因此该菌的表型为卡那霉素敏感、链霉素不敏感，B 正确，ACD 错误。
故选 B。
（5）通过 PCR 技术可以检测目的基因是否插入受体细胞的染色体 DNA 中或目的基因是否 转录出了 mRNA，因此可采用 PCR 技术鉴定成功整合 P1 基因的菌株。
6 ．(1) 再生 叶
(2) 纤维素 细胞质和细胞核 血细胞计数板 降低 PEG 浓度，使其失去融 合作用
(3) 同一个杂种融合原生质体 ABD
(4) 再分化 根和芽
(5) 模板 M1 、M2 凝胶电泳 1
【分析】1、植物组织培养过程：离体的植物组织经过脱分化形成愈伤组织，经过再分化愈 伤组织又能重新分化为有结构的组织和器官，最终形成完整的植株。
2、植物体细胞杂交可以克服植物有性杂交不亲和性、打破物种之间的生殖隔离，操作过程 包括:原生质体制备、原生质体融合、杂种细胞筛选、杂种细胞培养、杂种植株再生以及杂 种植株鉴定等步骤。
【详解】（1）在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前， 应检验两种植物的原生质体是否具
备再生的能力。为了便于观察细胞融合的状况， 通常用不同颜色的原生质体进行融合，若甲 植物原生质体采用幼苗的根为外植体，则乙植物可用幼苗的叶为外植体。
（2）植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，在获取原生质体时，常采用相应的酶进行去 壁处理。甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应， 乙植物细胞质基因具有高产效应，在原生质体 融合前，需对原生质体进行处理，分别使甲原生质体和乙原生质体的细胞质和细胞核失活， 融合后具有甲植物的细胞核基因和乙植物的细胞质基因。对处理后的原生质体在显微镜下用 血细胞计数板计数，确定原生质体密度。两种原生质体 1: 1 混合后，通过添加适宜浓度的 PEG 进行融合；一定时间后，加入过量的培养基进行稀释，稀释的目的是降低 PEG 浓度,使其失 去融合作用。
（3）将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合，在凝固前倒入培养皿，融合原生质体分 散固定在平板中，并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于同一个杂 种融合的原生质体。未融合的原生质体因为细胞质或细胞核的失活，无法正常生长、分裂； 同种融合的原生质体也因为甲原生质体细胞质或乙原生质体细胞核失活而不能生长、分裂； 只有杂种细胞才具备有活性的细胞质和细胞核，可以生长、分裂， 因此这些愈伤组织只能来 自于杂种细胞。故选 ABD。
（4）愈伤组织经再分化可形成胚状体或芽。胚状体能长出根和芽， 直接发育形成再生植株。
（5）Ⅰ . 提取纯化再生植株的总 DNA，作为 PCR 扩增的模板。
Ⅱ . 将 DNA 提取物加入 PCR 反应体系，M1 、M2 为特异性引物，扩增序列 a；用同样的方法 扩增序列 b。
Ⅲ . 得到的 2 个 PCR 扩增产物经凝胶电泳后，若每个 PCR 扩增产物在凝胶中均出现了预期 的 1 个条带，则可初步确定再生植株来自于杂种细胞。
7 ．(1)调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的
(2)#基因表达载体的构建##表达载体的构建#
(3) T-DNA 该方法不适用与单子叶植物
(4)基因--DNA 分子杂交技术、mRNA--分子杂交技术、抗原-抗体杂交技术
(5) 效果 NaPI＋StPinlA
饲喂 NaPI＋StPinlA 转基因的虫体质量最小、棉铃数量最多
(6) 定向改变 由于害虫发生基因突变后，在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因 频率逐渐增高，从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后 不能编码处胰蛋白酶抑制剂
【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；②检测目的基因 是否转录出了 mRNA；③检测目的基因是否翻译成蛋白质。
个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】（1）蛋白酶抑制剂的抗虫机制是调节害虫胰蛋白酶活性，从而使害虫不能正常消化 食物达到抗虫的目的。
（2）基因工程的核心是基因表达载体的构建。
（3）农杆菌转化法的原理：农杆菌中的 Ti 质粒上的T-DNA 可转移至受体细胞，并且整合 到受体细胞染色体的 DNA 上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到 Ti 质粒的 T-DNA 上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA 上。 其不足之处是该方法不适用与单子叶植物。
（4）目的基因是否整合的检测，在分子水平上可通过检测转基因生物染色体的 DNA 是否 插入目的基因、是否能转录处目的基因对应的 mRNA、是否能合成目的基因所控制合成的 蛋白质等；在个体水平可检测抗虫性、抗病性、活性等。即可利用基因--DNA 分子杂交技 术、mRNA--分子杂交技术、抗原-抗体杂交技术等。
（5）抗虫鉴定：确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后，还需进一步做抗虫的效果以鉴定 其抗性程度。由图可知，NaPI＋StPinlA 转基因棉花的抗虫效果最佳，因为饲喂 NaPI＋StPinlA 转基因的虫体质量最小、棉铃数量最多。
（6）在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝一定方向不断进 化。由于害虫发生基因突变后， 在胰蛋白酶抑制剂的选择下，抗性基因频率逐渐增高，从而 提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力，或胰蛋白酶抑制剂基因发生突变后不能编码处胰蛋白酶 抑制剂。
8 ．(1) 胰蛋白酶、胶原蛋白酶等 动物血清
(2) PCR 技术、人工合成法 终止子 RNA 聚合酶 目的基因转录出 mRNA，最终表达出所需要的蛋白质
(3)基因的选择性表达
(4)诱导 iPS 细胞的技术是将已经分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞（iPS），再诱 导 iPS 分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs）的技术，而细胞核移植技术是将动物的一个细胞 的细胞核移入去核的卵母细胞内，使这个重组的细胞发育为胚胎，继而发育为动物个体的技 术
(5)基因工程、动物细胞培养
【分析】胚胎干细胞（ES 细胞）具有自我更新及多向分化潜能，为发育学、遗传学、人类 疾病的发病机理与替代治疗等研究提供非常宝贵的资源。iPS 细胞技术是借助基因导入技术 将某些特定因子基因导入动物或人的体细胞，以将其重编程或诱导为 ES 细胞样的细胞，即 iPS 细胞。
【详解】（1）动物细胞培养时，鸡胚组织剪碎后需用胰蛋白酶处理，以获得单细胞悬液。动 物细胞培养时一般需要在合成培养基中添加血清等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的 需求。
（2）OSNL 为目的基因，体外获取目的基因可通过 PCR 技术大量扩增或通过人工合成法来 合成。基因表达载体中除目的基因外，还必须有启动子、终止子、复制原点和标记基因等。 启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的首端，它是 RNA 聚合酶识别和结合的 部位，有了它才能驱动基因转录出 mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
（3）据图可知，由 iPS 细胞诱导形成 iPGCs 细胞经过了细胞分化，该过程遗传物质没有改 变，导致其细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达。
（4）诱导 iPS 细胞的技术是将已经分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞（iPS），
再诱导 iPS 分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs）的技术，而细胞核移植技术是将动物的一个
细胞的细胞核移入去核的卵母细胞内，使这个重组的细胞发育为胚胎，继而发育为动物个体 的技术。
（5）由图可知，该实验流程中将 OSNL 基因导入鸡胚成纤维细胞利用了基因工程技术，诱 导多能干细胞过程利用了动物细胞培养的技术。
9 ．(1) 氨基酸序列多肽链 mRNA 密码子的简并性
(2) 从基因文库中获取目的基因 通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成 DNA 双链复制
(3) 种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间 结构有不同程度破坏
(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
【分析】1、蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质的结 构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列；
2、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修 饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活 的需求。也就是说， 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包 含多学科的综合科技工程领域。
【详解】（1）据分析可知，物质 a 是氨基酸序列多肽链，物质 b 是 mRNA。在生产过程中， 物质 b 可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可 能有几个密码子。
（2）蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中 获取目的基因、通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技 术遵循的基本原理是 DNA 双链复制。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着 酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随 着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长， 抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的 酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与 肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致 水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
（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
10.(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，即逆转录过程，该过程需要的酶是逆转录酶，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核苷酸序列（或基因）来进行。PCR过程每次循环分为三步，即变性（高温使DNA解旋）、复性（低温使引物结合到互补DNA链）、延伸（中温下，DNA聚合酶从引物起始互补链的合成），其中温度最低的一步是复性。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明该人曾经感染过新冠病毒，但已康复；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该人正在感染新冠病毒。
(4)基因工程的基本操作流程是：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
故答案为：(1)逆转录酶
(2)特异性核苷酸序列（或 基因）；复性
(3)该人曾经感染过新冠病毒，但已康复；该人正在感染新冠病毒
(4)目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定

展开更多......

收起↑