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选修3
专题20 现代生物科技
考纲·题型解读
1.以选择题、识图作答题、综合应用题等形式考查基因工程,包括基因工程的诞生,基因工程的原理及技术,基因工程的应
用、蛋白质工程、DNA的粗提取等。
2.以选择题、填空题、简答题的形式考查克隆技术,包括植物的组织培养,动物的细胞培养与体细胞克隆,细胞融合与单克
隆抗体。
3.以选择题、识图作答题、文字叙述题的形式考查胚胎工程,包括动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础,胚胎干
细胞的移植,胚胎工程的应用。
4.以简答题、选择题的形式考查生物技术的安全性和伦理问题,包括转基因生物的安全性,生物武器对人类的威胁,生物技
术中的伦理问题。
5.以选择题、识图填空题、简答题的形式考查生态工程,包括生态工程的原理,生态工程的实例。
[解析] 基因工程是在生物体外,通过对DNA分子 进 行
人工“剪切”和“拼接”,对生物的基因进行改造和重新组合,然
后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表
达,产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程,而 A
为 动 物 细 胞 工 程,C为 诱 变 育 种,D无 人 为 因 素 不 属 于 基 因
题源1 基因工程 工程。
[答案] B
解题模型1.1 解题模型1.2
基因工程的诞生 基因工程的三大操作工具
(1)正确理解基因工程的概念 (1)限制性核酸内切酶(限制酶)
基因工程的别名 基因拼接技术或DNA重组技术 ①限制酶及其切割方式
ì 化学本质
:蛋白质
操作环境 生物体外
催化作用,所以可重复利用
操作对象 基因 作用{可用于DNA的切割,获取目的基因和运载体
操作水平 DNA分子水平 基因的切割í
特异性:限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列,切割特
基本过程 剪切→拼接→导入→表达 定位点
结果 产生人类需要的生物类型或生物产品
错切:产生两个相同的黏性末端 切割方式
(2) {基因工程诞生的理论基础与技术支持 平切:形成无黏性末端的平口
①理论基础:DNA是遗传物质;DNA双螺旋结构和中 ②限制酶在原核生物中的作用
心法则的确立;遗传密码的破译。 原核生物容 易 受 到 自 然 界 外 源 DNA的 入 侵,但 是,
②技 术 支 持:基 因 转 移 载 体 的 发 现;工 具 酶 的 发 明; 生物在长期的 进 化 过 程 中 形 成 了 一 套 完 善 的 防 御 机 制,
DNA体外重组的实现;重组DNA表达实验的成功。 以防止外来病原物的侵害。限制酶就是细菌的一种防御
性工具,当外源DNA侵入时,会利用限制酶将外源DNA
[真题1] (2022·全国Ⅱ)下列叙述符合基因工程概念的是 切割掉,以保证自身的安全。所以,限制酶在原核生物中
( ) 主要作用是切割外源DNA使之失效,从而达到保护自身
A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B淋巴 的目的。
细胞中的抗体基因 ③限制酶不切割自身DNA的原因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能 细菌中的限制酶之所以不切断自身DNA,是因为微
产生人干扰素的菌株 生物在长 期 的 进 化 过 程 中,含 有 某 种 限 制 酶 的 细 胞,其
C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获 DNA分子中或者不具备这种限制酶的识别切割序列,或
得青霉素高产菌株 者通过甲基化 酶 将 甲 基 转 移 到 所 识 别 序 列 的 碱 基 上,使
D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整 限制酶不能将其切开。
合到细菌DNA上
·339·
B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不
(2)“分子缝合针”———DNA连接酶 能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
种类 Eco-DNA连接酶 T4-DNA连接酶 C.过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌
来源 大肠杆菌 T 噬菌体 才能进行筛选4
不同 D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中能将双链DNA片段互补的 连接两个DNA片段的黏性
点 作用 黏性末端之 间 的 磷 酸 二 酯 末端和平末端,形成磷酸二 目的基因的存在及其完全表达
键连接起来 酯键 [解析] 反转录方法合成目的基因,缺少非编码区和编码
区内含子部分,所以不能用于比目鱼的基因组测序,过程 构成
相同点 都缝合磷酸二酯键 ②
的重组质粒中含有标记基因,转入农杆菌的目的是用农杆菌转
(3)目的基因的运输工具———载体
化法将目的基因导入植物细胞,用DNA探针技术不能检测目的
①载体是目的基因的运输工具,在基因操作过程中,
基因是否完全表达,用抗原—抗体杂交技术可检测目的基因是
使用载体有两个目的:一是用它作为运载工具,将目的基
否翻译产生了相应的蛋白质。
因送到宿主细胞中去;二是利用它在宿主细胞内对目的基
[答案]
。 B因进行大量复制的特性
[真题3] (2023·上海)回答下列有关遗传信息传递和表
②本质:DNA(其中质粒为环状DNA分子)。
达的问题。
③作为载体必须具有多个限制酶切点,而且每种酶的
切点最好只有一个。因为一种限制性内切酶只能识别单
一切点,若载体上有一个以上的酶切点,则切割重组后可
能丢失某些片段,若丢失的片段含复制起点区,则进入受
体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶
的一个切点,则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段,
又不会丢失自己的片段。
④大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌等细菌中都有质
粒。它存在于细菌的细胞质中,上面一般含几个到几百个 上图表示利用致病病毒 M的表面蛋白基因和无害病毒 N,
基因,控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素合成等性状。由 通过基因工程制作重组 M 病毒疫苗的部分过程。其中①~⑤
于土壤农杆菌很容易感染植物细胞,使细胞生有瘤状物, 表示操作流程,a~h表示分子或结构。据图回答问题。
所以科学家培育转基因植物时,常常用土壤农杆菌中的质 (1)基因工程除了微生物基因工程外,还有 。在如
粒作载体。 图所示过程中,获取目的基因的步骤是流程 (用图中编
cDNA文库与基因组文库区别 号回答);在流程③中必需实施的步骤有 。
文库类型 cDNA文库 基因组文库 (2)在如图所示的整个过程中,用作运载体的DNA来自分
子 (用图中字母回答)。
文库大小 小 大
(3)下列关于质粒运载体的说法正确的是 (多选)。
启动子 无 有
A.使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
内含子 无 有 B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞
基因多少 某种生物的部分基因 某种生物的全部基因 C.质粒运载体可能是用细菌或者病毒的DNA改造的
物种之间的 D.质粒运载体的复制和表达也遵循中心法则
可以 部分基因可以
基因交流 E.质粒运载体只有把目的基因整合到受体细胞的DNA中
基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步 才能表达
说明 骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便, F.没有限制酶就无法使用质粒运载体
缺点是工作量大,具有一定的盲目性 (4)据图比较结构g和结构h的异同,并解释产生差异的原
因 。
[真题2] (2023·四川)北极比目鱼中有抗冻基因,其编码 [解析] 本题是对基因工程基本过程和内容的考查。(1)
的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越 题的答题点在于“微生物基因工程”,因此除了微生物基因工程
多,抗冻能力越强,下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意 外,还有植物基因工程、动物基因工程,流程③为表达载体的构
图,有关叙述正确的是 ( ) 建,实施步骤包括切割质粒、将质粒与目的基因重组,结构g与
结构h遗传物质相同,但表面蛋白质不同,产生差异的原因是因
为g导入受体细胞后,目的基因表达。
[答案] (1)植物基因工程、动物基因工程 ①、② 切割
质粒、将质粒与目的基因重组 (2)c、d (3)A、D、F (4)相同
点:遗传物质相同;不同点:表面蛋白质不同。差异的原因:因为
g导入受体细胞后,目的基因得以表达,合成了致病病毒 M的表
A.过程①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因 面蛋白
组测序
·340·
解题模型1.3
(4)目的基因的检测和表达
基因工程的基本操作程序 ①导入检测:要检测转基因生物的染色体DNA上是
(1)目的基因的获取 否插入了目的基因,方法是采用DNA分子杂交技术。
①目的基因:编码蛋白质的结构基因。 ②表达检测:
②目的基因的获取方法:a.从供体细胞直接获取;b. 转录检测:检测目的基因是否转录出了 mRNA,方法
从基因文库中获取;c.利用 mRNA反转录形成;d.利 用 是采用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。
PCR扩增技术;e.人工合成。 翻译检测:检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是
③基因文库、基因组文库、cDNA文库概念及作用:基因组 从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗
文库含有一种生物的全部基因,而cDNA文库只含有一种生 体杂交。
物的部分基因,二者都是基因文库。有了基因文库,就可随时 ③个体生物学水平的鉴定:如转基因抗虫植物是否出
从中提取所需要的目的基因,引入受体细胞使之表达。 现抗虫性状。
[注意] 基因文库中不是直接保管相应基因,而是保 [注意] 在基因工程的四个操作步骤中,只有第三步
存受体菌(受体菌中含基因)。 将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对,其余三个步
(2)基因表达载体的构建:构建基因表达载体的目的 骤都涉及碱基互补配对。
是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下一
代,并使目的基因能够表达和发挥作用。其构成如下:目 [真题4] (2022·天津)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳
R
的基因+启动子+终止子+标记基因。如图: 腺生物反应器的技术路线。图中tet 表示四环素抗性基因,
ampR 表示氨苄青霉素抗性基因,BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直
线所示为三种限制酶的酶切位点。
据图回答:
表达载体模式图 (1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用
限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的
①启动子:是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因 大肠杆菌首先需要在含 的培养基上进行。
的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转 (2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控
录出 mRNA,最终获得所需的蛋白质。 序列是 (填字母代号)。
②终止子:也是一段有特殊结构的DNA片段,位于基 A.启动子 B.tetR
因的尾端。 C.复制原点 D.ampR
③标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中是否含有 (3)过程①可采用的操作方法是 (填字母代号)。
目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的 A.农杆菌转化 B.大肠杆菌转化
标记基因是抗生素基因。 C.显微注射 D.细胞融合
(3)将目的基因导入受体细胞———转化 (4)过程②可采用的生物技术是 。
①将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是农杆 (5)对早期胚胎进行切割,经过程②可获得多个新个体。这
菌转化法,其次还有基因枪法和花粉管通道法等。 利用了细胞的 性。
②将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是显微注 (6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用 (填
射技术,此方法的受体细胞多是受精卵。 字母代号)技术。
③将目的基因导入微生物细胞:微生物细胞常作为受 A.核酸分子杂交 B.基因序列分析
体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。 C.抗原—抗体杂交 D.PCR
最常用的原核细胞是大肠杆菌,其转化方法是:先用Ca2+ [解析] (1)由图示可知:需用 HindⅢ和BamHⅠ限制酶
处理细胞,使其成为感受态细胞,再将重组表达载体DNA 同时酶切载体和人乳铁蛋白基因,因酶切后tetR 四环素抗性基
分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定的温度下促 因结构被破坏而ampR 结构完好,故用含氨苄青霉素的选择培
进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化,过程如图: 养基可筛选含有重组载体的大肠杆菌。(2)启动子是一段特殊
受体细胞:细菌 的DNA序列,是RNA聚合酶识别和结合的位点,可调控基因的
氯化钙 特异性表达。(3)过程①表示把重组载体导入受体细胞的过程,
细胞壁的通透性增大 当受体细胞为动物细胞时,常采用显微注射法。(4)过程②表示
把早期胚胎移植到代孕母牛子宫的过程,属于胚胎移植技术。
重组质粒进入受体细胞 (5)经过程②得到新个体是细胞全能性的体现。(6)人乳铁蛋白
基因是否成功表达,关键看是否有其表达产物即人乳铁蛋白,可
目的基因随受体细胞的繁殖而复制 用抗原—抗体杂交法检测该蛋白是否存在。
·341·
[答案] (1)HindⅢ和BamHⅠ 氨苄青霉素 (2)A 的培养基上,获得所需个体。
(3)C (4)胚胎移植技术 (5)全能 (6)C (4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定
[真题5] (2023·新课标)根据基因工程的有关知识,回答 抗盐性状是否由单基因突变引起,需将该突变体与 植
下列问题: 株进行杂交,再自交 代后统计性状分离比。
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有 (5)若上述T DNA的插入造成了基因功能丧失,从该突变
和 。 体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下: 。
…… (6)AATTC G 根据T DNA的已知序列
,利用PCR技术可以扩增出
G……CTTAA 被插入的基因片段
。其过程是:提取 植株的DNA,用
限制酶处理后,再用 将获得的DNA片段连接成环(如
为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用
下图)。以此为模板,从图中A、B、C、D四种单链DNA片段中选
EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具
取 作为引物进行扩增,得到的片段将用于获取该基因
有的特点是 。
的全序列信息。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,
即 DNA连接酶和 DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是 ,产物是 。若要
在体外获得大量反转录产物,常采用 技术。
(5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运
载体。
(6)若将重组质粒转入大肠杆菌,一般情况下,不能直接用
未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是
。
[解析] (1)限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA
的两条链分别切开时,产生黏性末端。当限制酶在它识别序列
, 。 [解析] (1)顶端优势的植物,顶芽产生的生长素会在侧芽的中心轴线处切开时 产生的是平末端
() , 处积累抑制侧芽生长,所以要促进侧芽生长必须除去顶芽。2 为使运载体与目的基因连接 不同的限制酶应切割出相
。 (2)已转化的个体含有抗除草剂基因,所以可在含有一定浓同的黏性末端 它们需要识别相同的核苷酸序列,并使每条链
度的除草剂的培养基上种植筛选。
中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
() : (3)为筛选出具有抗盐性状的突变体,培养基应该加入一定3DNA连接酶分为两类 一类是从大肠杆菌中分离得到
: · 浓度的盐。的称 E coliDNA连接酶。一类是从T4 噬菌体中分离出来,
()要将突变体与野生型的进行杂交,再自交 代就可以统
称T4DNA连接酶。
4 1
( 计性状分离比。4)反转录是以RNA为模板来合成DNA的过程,在短时间
()可推测出抗盐性会降低。
内大量扩增DNA叫PCR技术。 5
() ()提取突变体的 ,将 的片段连接 起 来 的 酶 是5 基因工程除质粒外,还常用噬菌体、动植物病毒作为运 6 DNA DNA
。 DNA连接酶,根据碱基互补配对原则,插入的基因片段两条链载体
(6)大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜能阻止其他物质进 DNA
合成与B链、C链的DNA合成方向是一致的,所以可作为
, 引物的是 、 片段。入 但经过Ca2+处理细胞后,能使细胞处于能吸收周围环境中 BC
[答案] ()顶芽 生长素 ()(一定浓度的)除草剂
DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。 1 2
[ ()( ) ()答案] () 一定浓度的 盐 野生型 1 黏性末端 平末端 (2)切割产生的DNA片 3 4 1
(5)降低 (6)突变体
、
段末端与 EcoRⅠ切割产生的相同 (3)E·coli T (4) DNA连接酶 BC4
[ ] ( · ) ,
mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌体 动植 真题7 2023 福建 肺细胞中的let 7基因表达减弱
() ( ) 癌基因RAS表达增强, 。物病毒 6 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源 DNA 的能力 会引发肺癌 研究人员利用基因工程技
极弱 术将let 7基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖
[真题6] (2023·北京)T DNA可随机插入植物基因组 受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。
内,导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突
变体的过程如下:种植野生型拟南芥,待植株形成花蕾时,将
地上部分浸 入 农 杆 菌(其 中 的 T DNA上 带 有 抗 除 草 剂 基
因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养,收获种子(称
为T1代)。
(1)为促进植株侧枝发育以形成更多的花蕾,需要去除
,因为后者产生的 会抑制侧芽的生长。
(2)为筛选出已转化的个体,需将 T1代播种在含
的培养基上生长,成熟后自交,收获种子(称为T2代)。
(3)为筛选出具有抗盐性状的突变体,需将 T2代播种在含 图1
·342·
①调 节 细 胞 ①通 过 改 变
渗透压基因;细 胞 内 渗 透 烟 草(抗 旱、抗 逆 指 抵 抗
②抗 冻 蛋 白 压,提高抗盐 抗 盐 碱)、番 不 良 环 境 的
抗 逆 转 基
基因(从鱼体 碱、抗旱能力;茄(抗寒)、大 能 力,如 盐
因植物
内获取); ②耐 寒 能 力 豆、玉 米(抗 碱、干 旱、低
③抗 除 草 剂 提高; 除草剂) 温、涝害等
基因 ③抗除草剂
①含 必 需 氨
①控 制 合 成
基 酸 的 蛋 白
的 蛋 白 质 含
质编码基因;
图2 必 需 氨 基转 基 因 改 ②控 制 番 茄 ; 、 、赖氨酸、亮氨酸多 玉 米 番 茄
良 植 物 的 果 实 成 熟 的 酸 等 都 属 于
请回答: ②延 迟 番 茄 牵牛花等
品质 基因; 必需氨基酸
(1)进行过程①时,需用 酶切开载体以插入let 7 成熟;③与 花 青 素
③改 变 花 瓣
基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位,以驱动let 7 代 谢 有 关 的 的颜色
基因转录,该部位称为 。 基因
(2)进行过程②时,需用 酶处理贴附在培养皿壁上 [注意] (1)Bt毒蛋白基因产生的Bt毒蛋白并无毒性,进
入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。
的细胞,以利于传代培养。 (2)青霉素是诱变后的高产青霉菌产生的,不是通过
(3)研究发现,let 7基因能影响癌基因RAS的表达,其影 基因工程生产的。
响机理如图2。据图分析,可从细胞中提取 进行分子杂
交,以直接检测let 7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制, [真题8] (2022·江苏)下列关于转基因植物的叙述,正确
可能是由于细胞中 (填“RASmRNA”或“RAS蛋白”) 的是 ( )
含量减少引起的。 A.转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中
[解析] (1)首先用限制酶切开之后,再载入目的基因,启 B.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率
动子是指位于目的基因首端,是 RNA聚合酶识别和结合的部 增加
。() 。() 动物的生长激素基因转入植物后不能表达位 2 用胰蛋白酶使细胞分散 3 提取细胞所有的RNA与 C.
D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全
相应的基因探针进行分子杂交,癌细胞受到抑制的过程是let 7 性问题
基因 转 录 形 成 的 mRNA 与 癌 基 因 RAS 转 录 形 成 的 RAS [解析] 抗除草剂基因导入到油菜的染色体后则可以通过
mRNA进行配对,阻止RASmRNA翻译,从而减少 RAS蛋白 花粉传入环境中;转抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫,对昆虫
质含量。 的抗性具有选择作用,所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加;
[答案] (1)限制性核酸内切(或限制) 启动子 (2)胰蛋 转基因技术打破了生殖隔离,动物的生长激素基因转入植物后
白 (3)RNA RAS蛋白 可以表达;来源于自然界的目的基因导入植物体后,可能破坏原
有的基因结构,具有不确定性,外源基因也可能通过花粉传播,
解题模型1.4 使其他植物成为“超级植物”等,所以转基因技术存在着安全性
问题。
植物基因工程的应用 [答案] A
目的基因 作用 受体生物 备注 [真题9] (2022·浙江)在用基因工程技术构建抗除草剂
抗 虫:Bt毒 的转基因烟草过程中,下列操作错误的是 ( )
①抗 虫 但 不
蛋 白 水 解 成 A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
抗 病 毒、细
多 肽 与 肠 上 B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
菌、真菌等;
皮细胞结合, C.将重组②培 育 抗 虫 DNA分子导入烟草原生质体
、 形成穿孔
,细
抗虫基因 Bt 作物优点:减 D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
胞 肿 胀 裂 解
毒蛋白基因、 少环境污染、 [解析] 限制性 核 酸 内 切 酶 用 于 提 取 目 的 基 因 和 切 割 载
致死;两种抑
蛋 白 酶 抑 制 降低生产成 体,烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,不能用限制性核酸内切
抗 虫 转 基
剂基因、
制 剂 分 别 抑
淀粉 棉花、水稻等 本; 酶切割,A项错误;DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的因植物 制 相 应 酶 活
酶 抑 制 剂 基 ③不 同 抗 虫
性,影 响 消 目的基因和载体,B项正确;受体细胞可以是受精卵和体细胞,也
因、植物凝集 基 因 作 用 机
化;植物凝集 可以是去除细胞壁的原生质体,C项正确;目的基因为抗除草剂基
素基因 理不同;
素为糖蛋白, 因,所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力,筛选
④Bt毒蛋 白
与 肠 黏 膜 结 时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞, 项正确。
基 因 来 自 苏 D
合,影响营养
云金芽孢杆 [答案] A
物 质 的 吸 收
菌 [真题10] (2018·江苏)我国科学家运用基因工程技术,
和利用 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达,培育
病 毒 外 壳 蛋
引 起 植 物 生 出了抗虫棉。下列叙述不正确的是 ( )
白基因、病毒 前 两 种 为 抗
烟 草 (抗 病 病 的 微 生 物
抗 病 转 基 复制酶基因、病毒作用;后 A.基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少
毒)、小麦(抗 有 病 毒、细
因植物 几 丁 质 酶 基 两 种 为 抗 真 B.重组DNA分子中增加一个碱基对,不一定导致毒蛋白
病毒) 菌、真 菌 三
因、抗毒素合 菌作用 的毒性丧失
大类
成基因 C.抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物,从而造
成基因污染
·343·
D.转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素
的抗性来确定的 特别提醒:基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法,
[解析] 基因的非编码区上有调控遗传信息表达的核苷酸 但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理,基
序列(主要是RNA聚合酶结合位点),对于抗虫棉基因在棉花细 因治疗只处于初期的临床试验阶段。
胞中的表达不可缺少。一种氨基酸可以有几个不同的密码子,
所以DNA分子中增加一个碱基对不一定影响蛋白质的功能。 [真题11] (2018·全国Ⅰ)采用基因工程技术将人凝血因
抗虫棉与其他近缘植物杂交,能造成基因污染。检测棉花对抗 子基因导入山羊受精卵,培育出了转基因羊。但是,人凝血因子
生素的抗性,不能确定棉花是否具有抗虫的特性。 只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述正确的是 ( )
[答案] D A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝
解题模型1.5 血因子氨基酸数目的3倍
B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA
动物基因工程的应用 分子导入羊的受精卵
目的基因 作用 受体生物 备注 C.在该转基因羊中,人凝血因子基因存在于乳腺细胞,而不
提 高 动 物 生长激素基 促进生长,提 不 能 导 入 生 存在于其他体细胞中
鲤鱼
生长速度 因 高生长速度 长素基因 D.人凝血因子基因开始转录后,DNA连接酶以DNA分子
转 基 因 动 已 生 产 出 的 的一条链为模板合成 mRNA
物 生 产 药 药 用 蛋 白 乳 药 品 有 抗 凝
物(
分 泌 乳 汁 来 [ ]
生物反 腺基 因+微 血酶、血清蛋 解析 转基因动物的培育通常是将外源DNA分子导入动
生 产 相 应 的 奶牛
应 器 或 乳 生 物 蛋 白 基 白、生长素和 物的受精卵。人体细胞是真核细胞,其基因中含有内含子,其碱基
药品
房 生 物 反 因+启动子 α- 抗 胰 蛋 对数目大于氨基酸数目的三倍;山羊的受精卵中导入人凝血因子基
应器) 白酶
因,长成的山羊的每个体细胞中都含有这种基因;DNA连接酶是把
选 择 猪 的 器
两条DNA链末端之间的缝隙“缝合”起来,而不是参与转录。官 作 人 器 官
替代品的原 [答案] B
①某 种 调 节 ①抑 制 抗 原 因:
转 基 因 动
因子; 决 定 基 因 的 ①其 内 脏 构 解题模型
物 作 器 官 1.6
②设 法 除 去 表达; 猪 造、大 小、血
移植的供
抗原决定基 ②不 能 合 成 管 分 布 与 人 蛋白质工程
体
因 相应抗原 相似; 1.蛋白质工程的概念
②体 内 隐 藏 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物
的致病基因
功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有
少
蛋白质进行了改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类
控 制 药 品 合
成 的 相 应 基 生 产 合 成 相 选 择 微 生 物 的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然
因,如人的胰 应的药品,如 微生物,如大 作 受 体 的 原 界已存在的蛋白质)
基 因 工 程
岛素基因、干 胰岛素、干扰 肠杆菌、酵母 因:繁 殖 快、
药品 2.蛋白质工程的程序
扰素基因、乙 素、乙 肝 疫 菌等 单细胞、遗传
肝疫苗基因 苗等 物质少
等
[注意] (1)动物基因工程的应用主要体现在提高动
物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物等
方面。(2)动物基因工程主要为了改善畜产品的品质,不
是为了产生体型巨大的个体。 [真题12] (2023·新课标Ⅰ)阅读如下材料:
体外基因治疗和体内基因治疗的比较 资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到
类型 了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转
体外基因治疗 体内基因治疗
项目 基因烟草。
资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码外源基因
治疗遗 传 性 囊 性 纤 维 化 病
类型及举 腺苷酸脱氨酶基因 T4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的
的基因
例 异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之
①从病人体内获得某种 间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
细胞 资料丙:兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将
②细胞培养 转移
过程 外源基 因→载 体 携 带 → 兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内,成功产出兔甲的
③体外完成基因转移 体内相应组织细胞 后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
④筛选并扩增培养
⑤重新输入患者体内 回答下列问题:
(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小
特点 操作复杂,但成功率高 操作简单,成功率低
鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具
成果举例 治疗复合型免疫缺陷症 治疗遗传性囊性纤维化病 酶是 和 。在培育某些转基因植物时,常用农
杆菌转化法,农杆菌的作用是 。
(2)资料乙中的技术属于 工程的范畴。该工程是
·344·
指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对
进行改造,或制造一种 的技术。在该实例中,引 ②肯定的理由:技术性问题可以通过胚胎分割、基因
起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列 诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通
发生了改变。 过实践才能成熟。
(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的 ③中国政府的态度:禁止生殖性克隆,不反对治疗性
早期胚胎移植到 种的、生理状态相同的另一个雌性动 克隆。四不原则:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生
物体内,使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中,兔 殖性克隆人的实验。
甲称为 体,兔乙称为 体。 (2)试管婴儿:两种不同观点,多数人持认可态度。
[解析] (1)将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显 ①否定的理由:把试管婴儿当作人体零配件工厂是对
微注射法,构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和 生命的不尊重;早期生命也有活下去的权利,抛弃或杀死
DNA连接酶。农杆菌的作用是将目的基因导入到植物(受体) 多余胚胎,无异于“谋杀”。
细胞内。(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴,该工程是 ②肯定的理由:解决了不育问题,提供造血干细胞是
指以分子生物学相关理论为基础,通过对基因修饰或基因合成, 救治患者最好、最快捷的方法,提供脐带血并不会对试管
对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质的技术。在 婴儿造成损伤。
该实例中,引起T4 溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链 (3)基因身份证
的氨基酸序列发生了改变。(3)胚胎移植是指将获得的早期胚 ①否定的理由:个人基因资讯的泄漏势必造成基因歧
胎移植到同种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继 视,形成遗传学失业大军、个人婚姻困难、人际关系疏远等
续发育为新个体的技术。在资料丙实例中,兔甲称为供体,兔乙 严重后果。
称为受体。 ②肯定的理 由:通 过 基 因 检 测 可 以 及 早 采 取 预 防 措
[答案] (1)显微注射 限制性内切酶 DNA连接酶 感 施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
染植物,将目的基因转移到受体细胞中(其他合理答案也可)
(2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸 (3)同 供 解题模型1.9
受
生物武器
解题模型1.7 (1)生物武器的种类:致病菌、生化毒剂、病毒以及基
因重组的致病生物。
转基因生物的安全性争论
(2)散布方式:吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫(1)转基因生物与食物安全
叮咬等。
①反方观点:反对“实质性等同”、担心出现滞后效应、 (3)特点:致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染
出现新的过敏原、营养成分改变。
面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。
②正方观点:有安全性评价、科学家负责的态度、无实 (4)禁止生物武器公约及中国政府的态度:在任何情
例无证据。
况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及
(2)转基因生物与生物安全———对生物多样性的影响
其技术和设备的扩散。
①反方观点:扩散到种植区之外变成野生种类、成为 (5)人们对待生物武器的态度:禁止生物武器的研发、
入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可
生产、储存、扩散、使用。
能造成“基因污染”。
②正方观点:生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距
离有限、花粉存活时间有限。 题源2 克隆技术
(3)转基因生物与环境安全———对生态系统稳定性的
影响 解题模型2.1
①反方观点:打破物种界限、二次污染、重组出有害的 植物组织培养的原理及过程
病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体。
1.植物组织培养的原理:植物细胞的全能性
②正方观点:不改变生物原有的分类地位、减少农药 (1)全能性:全能性是指具有某种生物全部遗传信息
使用、保护农田土壤环境。
的任何一个细胞都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>干
解题模型1.8 细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞。
2.植物组织培养
生物技术中的伦理问题
脱分化
(1)克隆人:两种不同观点,多数人持否定态度。 (1)过程:离体的植物器官、组织或细胞 →愈伤
①否定的理由:克隆人严重违反了人类伦理道德,是 再分化组织 →根、芽 →植物体。
克隆技术的滥用;克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性
关系等传统的伦理道德观念;克隆人是在人为地制造在心
理上和社会地位上都不健全的人。
·345·
因素,该点光合速率等于呼吸速率,打开瓶塞,提高CO2 浓度,光
合速率提高。(3)本实验的核心是改变植物组织培养条件,提高
名称 过程 形成体特点 培养基 光 光合速率,从而缩短试管苗的适应过程。影响光合作用的外界
因素有:光照长短与强度、光的成分、温度、水分、无机盐等,从本
题的变量来看只能考虑无糖培养基、适当提高
生长 素 与 细 胞 CO2 浓度和适当
排列疏松、高度
由外 植 体 脱 分 分裂素的比例 提高光照强度,其他因素都是适宜的、相等的,不 是 变 量,不 予
脱分化 液泡 化 的 薄 壁 避光
化为愈伤组织 适中 时 促 进 愈 考虑。
细胞团
伤组织生长 [答案] (1)光合速率 光饱和点 (2)CO2 浓度过高使细
胞呼吸减弱 进行光合作用吸收了CO2 提高 (3)适当提高
由愈 伤 组 织 分 上述 比 例 大 促 CO2 浓度 适当提高光照强度
有根、芽或有生
再分化 化为 幼 苗 或 胚 进生根,比例小 需光 [真题14] (2023·江苏)下列有关植物组织培养的叙述,根发芽能力
状结构 促进生芽 正确的是 ( )
愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
由 根、茎、叶、
A.
营 养 生 长 发育 成 完 整 的 、 、 自身 产 生 各 种花 果 实 种 子 需光 B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的
生殖生长 植物体 激素
组成 植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工
(2)地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植
种子
物新品种的最后一道工序。
D.植物耐盐突变体可通过添加适量 NaCl的培养基培养筛
[真题13] (2022·浙江)试管苗的光合作用能力较强,需 选而获得
要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变 [解析] 愈伤组织是排列疏松的无规则薄壁细胞,二倍体
植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验,实验在适宜温 经过脱分化与再分化得到单倍体,高度不育,不可稳定遗传。愈
度下进行,图甲和图乙表示其中的两个实验结果。 伤组织不可以包装成人工种子。
[答案] D
解题模型2.2
植物细胞工程的实际应用
1.植物繁殖的新途径
(1)微型繁殖:用于快速繁殖优良品种的植物组织培
养技术。
{①保持优良品种的遗传特性特点:②高效快速地实现种苗的大量繁殖
(2)作物脱毒:选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织
培养,获得脱毒苗的技术。
(3)人工 种 子:以 植 物 组 织 培 养 得 到 的 胚 状 体、不 定
芽、顶芽、腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。
请回答:
(1)图甲的实验是在大气CO2 浓度下进行的。据图分析,试
管苗在不加蔗糖的培养基中 和 更高。
(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内
CO2 浓度变 化 曲 线。图 中 b~c段 CO2 浓 度 升 高 缓 慢 是 因
为 ,c~d段CO2 浓度急剧下降是因为试管
2.作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用
苗 。若d点时打开培养瓶塞,试管苗的光合速率
, ,
。 突变体Aa中A为突变新基因 并控制着优良性状 利
(3)根据上述实验结果推知,采用无糖培养基、 和 用单倍体育种方法步骤如下:
可缩短试管苗的适应过程。 减数 花药离突变体Aa → 配子A、a → 单倍体A、a
[解析] (1)图甲中自变量有两个:一是光照强度大小,二 分裂 体培养
是是否加蔗糖。因变量是光合速率,指真正光合速率。相比之 秋水仙素
→ 二倍体AA、aa
下,不加蔗糖的试管苗光合速率和光饱和点较高。(2)b~c段没 处理
有光合作用,只有呼吸作用,CO2 浓度上升缓慢肯定是呼吸速率 优点:稳定遗传,缩短育种年限。
慢,温度和CO2 都会影响呼吸速率,温度不变,只能考虑CO2 浓 3.细胞产物的工厂化生产:细胞产物有蛋白质、脂肪、
度过高。c~d段CO2 浓度急剧下降说明试管苗光合速率远远 糖类、药物、香料、生物碱等。
大于呼吸速率。d点CO2 浓度低于大气,CO2 浓度已成为限制
·346·
[真题15] (2022·新课标)请回答: [真题16] (2020·海南)某二倍体植物是杂合体,下图为
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术 其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过
可以保持品种的 ,繁殖种苗的速度 。离体的 程。据图回答:
叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整的植株,说明
该叶肉细胞具有该植物的全部 。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上
进行,其原因是避免 的污染。
(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试
管苗 ,而与 配比适宜时可促进芽的增殖。
若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用的 (1)图中①表示的是该花粉培养过程中的 过程,②
生长调节剂是 (填“脱落酸”或“2,4 D”)。 表示的是 过程,X代表的是 ,③表示的是
(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度的培养基上一段时 过程,④表示的是诱导 过程。
间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析,随着培 (2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条,具体通过
养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是 , 哪一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度
单株鲜重的变化趋势是 。椐图判断,培养基中不 配比,最 后 获 得 的 来 源 于 未 成 熟 花 粉 的 完 整 植 株 都 称 为
含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量 (填“能” 植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株,说明
或“不能”)满足自身最佳生长的需要。 未成熟花粉具有 。
(3)对植株甲进行 ,才能使其结实产生后代(乙),
否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代(丙)。乙、
丙两种植株中,能产生可育花粉的是 植株,该植株群体
中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种,该
群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种。花药
培养在育种上的特殊意义是 ,从而开辟了育种新途径。
[解析] 花药中未成熟花粉经过脱分化形成愈伤组织,通
(5)据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合
过再分化形成具根和芽的胚状体,再通过细胞分裂、分化发育成
作用能力,应 (填“降低”或“增加”)培养基中蔗糖浓度,
一个完整的个体。在再分化过程中,愈伤组织是先生根还是先
以便提高试管苗的自养能力。
生芽取决于培养基成分中激素的种类和浓度配比(细胞分裂素
[解析] (1)植物组织培养属于无性繁殖,后代能够保持亲 和生长素),这一过程形成的个体由生殖细胞直接发育而成,称
本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组
作单倍体,前提是生殖细胞(花粉)中具有发育成完整个体的全
织培养的原理是植物细胞具有全能性,即已经分化的细胞,仍然 部遗传物质,具有全能性。二倍体的单倍体只含有一个染色体
具有发育成完整个体的潜能。(2)植物组织培养接种和试管苗 组,高度不育,只能通过无性繁殖产生下一代,也只有通过染色
转接过程中都需要无菌操作,以避免微生物(杂菌)污染。(3)微 体加倍后,形成二倍体,才能够使其结实产生后代。乙为二倍体
型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同,可以分 且是纯合子,丙为单倍体,能产生可育花粉的是乙,每株只产生1
别诱导 根、芽 的 形 成。使 用 高 浓 度 的 植 物 生 长 素 类 似 物(如 种基因组成的花粉。而乙群体是由多种基因型的个体组成,能
2,4 D)可以抑制试管苗的生长。(4)(5)分析图中曲线可知:光 够产生多种基因组成的花粉,单倍体育种2年就可完成,最大的
合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降,但单株鲜重 优点就是育种年限短。
的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时,光合作用 [答案] (1)脱分化 再分化 胚状体 分化(或发育)
强度最大,但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少,不 生根
能满足自身最佳生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时,单株鲜 (2)激素 单倍体 细胞的全能性
重达到最大,此时有机物的量满足自身最佳生长需要。 (3)染色体加倍(其他合理答案也可) 无性繁殖 乙(或经
[答案] (1)遗传特性 快 遗传信息 (2)微生物 (3)生根 过染色体加倍的) 1 多 缩短育种周期
细胞分裂素 2,4 D (4)逐渐减小 先增加后下降 不能
(5)降低
·347·
解题模型2.3 回答下列问题:
植物体细胞杂交技术(如图) (1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用
酶和 酶去除细胞壁,获得具有活力的 ,
再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形
成 组织,然后经过 形成完整的杂种植株。这
种培育技术称为 。
(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指 。假设
甲和乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造
(1)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电刺激 成这种差异的原因是 。
等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 (3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。
(2)表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。
经植物组织培养得到的 等材料用人工薄膜包装后可得
(3)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是
到人工种子。
形成杂种细胞就结束。杂种植株的特征:具备两种植物的遗
[解析] (1)细胞壁的成分是纤维素和果胶,去除时所用酶
传特征,原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
为纤维素酶和果胶酶,去壁后获得的细胞结构为原生质体,融合
(4)体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管染
的原生质体经脱分化形成愈伤组织,再分化后形成新的植株,整
色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一
个过程属于植物体细胞杂交过程。()多倍体是指体细胞中含
植物细胞 含 有2X 条 染 色 体,
2
2个 染 色 体 组,基 因 型 为
有三个或三个以上染色体组的个体,甲和乙有性杂交的后代是
Aabb,另一植物细胞含有2Y条染色体,2个染色体组,其
不育的,因为没有同源染色体,不能正常进行减数分裂,杂种植
基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体
为2X+2Y条, 。
株是可育的,因为它可以进行减数分裂而形成配子。(3)人工种基因型为AabbccDd
() , 子是由胚状体(或不定芽、顶芽等)包裹人工种皮后获得。5 该方法培育新品种的过程中 遗传物质的传递不
[ ] () (
遵循孟德尔的遗传定律,只有有性生殖进行减数分裂过程 答案 1 纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化 或
才符合遗传定律,而体细胞杂交未有此过程。 分化) 植物体细胞杂交技术 (2)体细胞中含有三个或三个以
(6)植物体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的障碍,大 上染色体组的个体(其他合理答案也可) 在减数分裂过程中,
大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常(共他合理答案也
可) (3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
[真题17] (2023·重庆)某兴趣小组拟用组织培养繁殖一
种名贵花卉,其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽 解题模型2.4
→生根→移栽”。下列有关叙述,错误的是 ( ) 动物细胞培养
A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂 (1)概念:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关
对细胞的伤害 的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,
B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色 让这些细胞生长和繁殖。
体加倍的细胞 (2)动物细胞培养的流程
C.出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控 剪碎
幼龄动物组织或胚胎 →单个细胞 →细胞悬
D.生根时,培养基通常应含α 萘乙酸等生长素类调节剂 胰蛋白酶
[解析] 在植物组织培养中,对已经选用的材料消毒要杀 原代 胰蛋白酶 传代培养液 →细胞贴壁生长 →细胞悬液 →细胞株
培养
死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害,A对;在植
或细胞系。
物体细胞杂交中,要先加入纤维素酶和果胶酶以除去细胞壁,再
①选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因:幼
加入细胞融合的诱导剂,才能得到融合的细胞,获得染色体加倍
龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低,增殖能力很强,更
的细胞,B错;细胞分化是相同细胞的后代在形态结构和生理功
易于培养。
能上发生稳定性差异的过程,是基因选择性表达的结果,再分化
②进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,说
也是受基因选择性表达的调控,C对;外植体脱分化形成愈伤组
明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋
织,再分化形成具有根芽的胚状体,在这一过程中要加入生长素
白酶。因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为2,当pH大于6
和细胞分裂素,α 萘乙酸为生长素类调节剂,D对。
时,胃蛋白 酶 就 会 失 去 活 性。胰 蛋 白 酶 作 用 的 适 宜 环 境
[答案] B
pH为7.2~8.4。多数动物细胞培养的适宜pH 为7.2~
[真题18] (2023·新课标Ⅱ)甲、乙是染色体数目相同的 7.4,胰蛋白酶在此环境中活性较高,因此胰蛋白酶适宜用
两种二倍体药用植物,甲含有效成分 A,乙含有效成分B。某研 于细胞培养时细胞间质的分解。
究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
·348·
解题模型2.5
(3)细胞贴壁和接触抑制
动物体细胞核移植技术和克隆动物
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴
如图所示:
壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接
触时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)动物细胞培养需要满足的条件
①充足的营养供给———微量元素、无机盐、糖类、氨基
酸、促生长因子、血清等。
②适宜的温度:365.℃±05.℃;适宜的pH:72.~7.4。
O2:有氧呼吸、细胞代谢(95%)
③气体环境{ (1)动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细CO2:维持pH(5%) 胞核移植,前者比较容易。
ì 培养液和培养用具杀菌消毒 (2)如图,细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的
④无菌、无毒环境 í培养过程加抗生素杀菌 不是供体细胞核,而是整个细胞,伴随着两细胞融合,体现

定期更换培养液,清除代谢产物 细胞膜的结构特点:具有一定的流动性。
(5)动物细胞培养技术的应用 (3)受体 细 胞 为 减 数 第 二 次 分 裂 中 期 的 次 级 卵 母 细
①生产生物制品:疫苗、干扰素、抗体等。 胞,此时在透明带内包含着第一极体,在去核的同时连同
②作为基因工程中的受体细胞。 第一极体一并去掉。
③检测有毒物质及毒性。 (4)该技术形成重组细胞,发育成一个新个体,体现了
④科研方面,筛选抗癌药物、治疗和预防疾病。 细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
(5)用卵母细胞作受体细胞的原因:①卵母细胞质内
[真题19] (2022·浙江)下列关于动物细胞培养的叙述, 存在激发细胞核全能性表达的物质;②卵母细胞体积大,
正确的是 ( ) 便于操作;③卵黄多,营养物质丰富。
A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层 (6)克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数
细胞 性状与供体亲本一致。
B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 (7)核移植技术获得的动物与供体动物性状不完全相
C.二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 同的原因:①克隆动物绝大部分的DNA来自供体细胞核,
D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养 但其核外线粒体中的DNA是来自受体卵细胞
。②性状是
[ ] , 基因与环境共同作用的结果。供体动物生活的环境与克解析 由于接触抑制 动物细胞培养时只能形成单层细
隆动物生活的环境不会完全相同,其性状也不可能和供体
胞,A项错误;克隆培养法在培养时,由于所有子代细胞来自于
动物完全相同。③在个体发育过程中有可能发生基因突
一个亲代细胞,所以基因型一般都相同,B项错误;二倍体细胞
变,产生供体动物没有的性状。
的传代培养次数通常是有限的,只有少数细胞遗传物质发生改 (8)体细胞核移植技术的应用:①加速家畜遗传改良
变,才能无限增殖,C项错误;恶性细胞系的细胞具有癌变的特 进程,促进优 良 畜 群 繁 育;②保 护 濒 危 物 种,增 大 存 活 数
点,可进行传代培养,D项正确。 量;③生产珍贵的医用蛋白;④作为异种移植的供体;⑤用
[答案] D 于组织器官的移植等。
[真题20] (2023·浙江)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆 (9)体细胞核移植技术存在的问题:克隆动物存在着
培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 ( ) 健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
[真题21] (2019·宁夏)现有A和B两个肉牛品种,A品
种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质,B品种牛则为B
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒 细胞核、B细胞质。
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 (1)如果要获得一头克隆牛,使其细胞由A细胞核和B细胞
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型 质组成,基本步骤是:从 A品种牛体内取出体细胞,进行体外培
D.丁过程得到的细胞具有异质性 养。然后 再 从 培 养 细 胞 中 取 出 注 入 B 品 种 牛 的
[解析] 进行细胞培养前需要对细胞进行消毒,A正确;进 卵母细胞,经过某种刺激和培养后,可形成胚胎,该胚
行培养的组织细胞用胰蛋白酶消化分散成单个细胞,B正确;丙 胎被称为
,将该胚胎移入代孕母牛的 中,通过
, 培育可达到目的
。
过程属于原代培养 细胞的核型稳定,C错误;丁过程属于传代
(2)一般来说,要想大量获得这种克隆牛比较难,原因之一
培养,期间部分细胞会出现异质性,D正确。
是卵母细胞的数量 ,为解决这一问题,可以用
[答案] C 激素处理B品种母牛。
·349·
(3)克隆牛的产生说明 具有全能性。克隆牛的性
状主要表现 品种牛的特征,由 A、B两品种杂交得到的 3.用途
牛与克隆牛相比,杂交牛的细胞核的遗传物质来自 个 (1)制备单克隆抗体;
亲本,细胞质来自 性亲本,克隆牛和杂交牛的遗传物质 (2)诊断、治疗和预防疾病,例如:肿瘤定位诊断、生物
组成 (填“相同”或“不同”)。 导弹治疗。
[解析] 考查细胞核移植和胚胎移植的有关知识。在核移 4.说明
植过程中,提供细胞核的是体细胞,而接受细胞核的是去核的卵 (1)2次筛选的目的及方法
细胞。由于自然状态下母牛的卵细胞数量非常有限,因此该技 ①在特定的选择性培养基上,未融合的亲本细胞 (浆
术难以大规模推广,可以采取用促性腺激素处理,使母牛超数排 细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合
卵的方法来增加卵细胞的数量。与杂交牛相比,克隆牛属于无 细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡,只有融合的杂种细胞(杂
性繁殖,只具备一个亲本的核基因,而杂交牛具备两个亲本的核 交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大
基因,因此它们遗传物质的组成是不同的。 量繁殖,又能产生单一的特异性抗体。
[答案] (1)细胞核 去核 重组胚胎 子宫 (2)不足 ②经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需
促性腺 (3)动物体细胞核 A 两 雌 不同 抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞),需经克隆化培养和抗体
检测,经多次筛选后就可获得足够数量的能分泌所需抗体
解题模型2.6 的细胞。
(2) 1. 血清抗体与单克隆抗体的区别动物细胞融合
(1) 血清抗体
:产量低、种类多、纯度差、特异性差、反应
动物细胞融合也称细胞杂交,是指两个或多个动 ①
不够灵敏。
物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原
单 克 隆 抗 体:化 学 性 质 单 一、特 异 性 强、反 应 灵 敏
来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞,称为杂交细胞。 ②
( 。2) 度高动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相
同,诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法 [真题22] (2022·四川)某实验室做了下图所示的实验研
类似,常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
究。下列相关叙述,正确的是 ( )
(3)动物细胞融合的意义:克服了远缘杂交的不亲和
性,成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育
的重要手段。
2.单克隆抗体的制备,过程如图:
A.与纤维母细胞相比,过程①形成的诱导干细胞的全能性
较低
B.过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异
的过程
C.每个Y细胞只产生一种抗体,故过程③不需用选择性培
养基进行筛选
D.过程④产生的单抗,不需细胞膜上载体蛋白的协助就能
释放到细胞外
[解析] 过程④产生的单抗是通过胞吐的方式释放到细胞
外,该过程依赖膜的流动性;与纤维母细胞相比,过程①形成的
诱导干细胞分裂能力强,分化程度低,故其全能性较高;过程②
是细胞分化,其实质是基因的选择性表达使细胞的结构和功能
发生稳定性差异;因从小鼠体内获取的Y细胞(浆细胞)种类不
单一,与X细胞融合形成的杂交瘤细胞种类也不单一,故过程③
需用选择 培 养 基 筛 选 出 产 生 抗 H1N1病 毒 的 抗 体 的 杂 交 瘤
细胞。
[答案] D
[真题23] (2023·安徽)近年来,有关肿瘤细胞特定分子
的靶向治疗研究进展迅速。研究发现,蛋白X是细胞膜上的一
种受体,由原癌基因X编码。在一些肿瘤细胞中,原癌基因X过
量表达会持续激活细胞内的信号传导,启动细胞DNA的复制,
导致细胞异常增殖,利用动物细胞融合技术制备的单克隆抗体,
可用于诊断和治疗原癌基因 X过量表达的肿瘤,请回答下列
问题:
(1)同一个体各种体细胞来源于受精卵的分裂与分化。正
常情况下,体细胞核遗传信息相同的原因是 。
·350·
(2)通过检测原癌基因X的 和 可判断其
是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后,发现原癌基因 X 精子的变形
只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达,这说明 。 ì 细胞核→成为精子头的主要部分
(3)根据以上信息,可推测原癌基因的主要功能是 高尔基体→发育为精子头部的顶体

。 精子细胞 í中心体→演变为精子的尾
(4)制备该单克隆抗体时,免疫动物的抗原可以是 。B
线粒体→聚集在尾的基部形成线粒体鞘
淋巴细胞识别抗原并与之结合,之后在适当的信号作用下增殖分化 细胞内的其他物质→浓缩为原生质滴,最后脱落
为 和 。 2.胚胎发育的过程
(5)用该单克隆抗体处理原癌基因X过量表达的某肿瘤细
胞株,发现其增殖能力明显下降。这是因为 。
[解析] (1)正常情况下,体细胞核遗传信息相同的原因是
有丝分裂过程中染色体(核DNA)准确复制后平均分配到两个
子细胞中;(2)通过检测原癌基因X的 mRNA和蛋白X可判断
其是否转录和翻译。检测成人多种正常组织后,发现原癌基因
X只在乳腺、呼吸道等上皮细胞中有微弱表达,这说明基因的表
达具有组织特异性(选择性表达);(4)制备该单克隆抗体时,免
疫动物的抗原可以是“蛋白 X”,B淋巴细胞识别抗原并与之结 (1)卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体
合,之后在适当的信号作用下增殖分化为浆细胞和记忆细胞; 积不增加。
(5)用该单克隆抗体处理原癌基因X过量表达的某肿瘤细胞株, (2)桑椹胚:32个左右的细胞的胚胎(之前所有能发育
发现其增殖能力明显下降。这是因为该单克隆抗体与肿瘤细胞
成完整胚胎的潜能的细胞属全能细胞),是胚胎分割的最
表面的“蛋 白 X”特 异 性 结 合,从 而 阻 断“蛋 白 X”介 导 的 信 号
传导。 佳时期
。
[答案] (1)亲代细胞通过有丝分裂将复制后的核DNA平 (3)囊胚:细胞开始分化,其中个体较大的细胞叫内细
均分配到两个子细胞中 (2)mRNA 蛋白质 原癌基因X的 胞团,将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发
表达具有(组织)特异性 (3)维持细胞周期,控制细胞生长和分 育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔,囊胚的扩大
裂的进程 (4)蛋白X 浆细胞 记忆细胞 (5)该单克隆抗体 会导致透明带的破裂,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化。
与肿瘤细胞表面的蛋白X特异性结合,从而阻断蛋白X介导的 (4)原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成
信号传导 内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。
3.精子与卵子的体内受精过程
题源3 胚胎工程 (1)受精作用的场所:输卵管。
解题模型3.1 (2)受精前的准备阶段
①精子获能:精子必须在雌性动物的生殖道发生相应 1.精子与卵子发生的比较
的生理变化后,才获得受精能力的生理现象。
项目 精子发生 卵子发生
原因解释:
睾丸 曲 细 精 管(场 所 唯 卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ) 精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有
场所
一) (场所不唯一) 一种能抑制精子获能的物质,因此,在一般情况下,精液中
性别分化后开始,卵泡的形 的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生
成和在 卵 巢 内 的 储 备 是 在 殖道时,由生殖道分泌产生一种物质,解除对精子获能的
时间 初情期后 出生前完成的,减Ⅱ是在精 抑制,才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能
区 子和卵 子 的 结 合 过 程 中 完 的部位因种类而异,但主要是子宫和输卵管。
别 成的 ②卵子的准备:在输卵管中发育到减数第二次分裂的
MⅠ和 MⅡ是不连续的,不
过程 MⅠ和 MⅡ是连续的,需 中期,才具有与精子受精的能力。
需要 变 形;细 胞 质 不 均 等
特点 变形;细胞质均等分配 (3)受精阶段———四部曲
分配
第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体
形 成 1 个 卵 细 胞 和 3 个 内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞,透明带反应
结果 形成4个精子细胞
极体 是防止多精入卵受精的第一道屏障。
原始生殖细胞自身的增殖为有丝分裂;有性生殖细胞
第二步:精子进入卵黄膜。卵黄膜封闭作用是防止多
相同点 的形成为减数分裂;减数分裂过程均经一次染色体复
精入卵受精的第二道屏障。
制和两次细胞分裂,子细胞中染色体数目减半
第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。
·351·
将目的基因导入牛受精卵,最常用的导入方法是 ;获得
第四步:配子结合。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。 转基因母牛后,如果 即说明目的基因已经表达。
(4)受精作用的意义:维持每种生物前后代体细胞中 [解析] 本题综合考查胚胎工程和基因工程的知识。(1)
染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异十分重要。
人工采集的卵母细胞要在体外培养成熟后才能与获能的精子完
4.精子与卵子的体外受精
成受精,同理,在体外受精前,要对精子进行获能处理。(2)体外
(1)原 理:人 工 模 拟 体 内 环 境(包 括 营 养、温 度、pH
培养受精卵所需气体主要有O2 和CO2,O2 是细胞代谢必需的,
等),使初级卵母细胞成熟和精子获能,最终完成受精和胚
CO2 的主要作用是维持pH 稳定。(3)把早期胚胎移入受体母
胎保存。
牛子宫的过程称为胚胎移植,意义在于可以充分发挥雌性优良
(2)主要操作步骤
个体的繁殖潜力。(4)基因工程中把目的基因导入动物细胞最
①卵母细胞的采集
常用的方法是显微注射法;获得基因表达产物即母牛的乳汁中
方法一:对小型动物一般要用促性腺激素处理,在其排卵
含有人类白细胞介素说明目的基因已经表达。
后直接从输卵管中冲取卵子直接与获能的精子在体外受精。
[答案] (1)使卵母细胞成熟(或:使卵母细胞获得受精能
方法二:对大型动物一般采用从活体的卵巢中吸取卵
力) 获能 (2)CO2 培养液(基)的pH (3)胚胎移植 提高
母细胞,经 体 外 人 工 培 养 成 熟 后 与 获 能 的 精 子 在 体 外
优良母畜的繁殖率 (4)显微注射法 牛奶中含有人类白细胞
受精。
介素(或:牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
②精子的采集和获能
[真题25] (2023·浙江)培育“试管山羊”的基本过程如下
a.采集方法:假阴道法、手握法和电刺激法等。
图所示。若要培育成功,下列叙述正确的是 ( )
b.获能方法:培养法和诱导法。
c.受精:获能精子和成熟卵子在共同培养一段时间后 良种 甲 ü→ 卵母细胞
母山羊 乙 丙 丁
便可受精。 → 受精卵 → 早期胚胎 →

5.胚胎的早期培养技术 采集良种公山羊 → 精子
早期胚胎一般指可用于移植的胚胎,是在原肠胚之前 繁育
代孕母羊 → 试管山羊
的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。
(1)培养的目的:检测受精状况和受精卵的发育能力。 A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
(2)胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本 B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
相同,除无机盐、营养成分和调节物质外,还需要血清、抗 C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
生素等,两者都是液体培养基。但植物组织培养为固体培 D.丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊
养基,其中需加入琼脂,所需植物激素主要是生长素和细 子宫内
胞分裂素两大类。 [解析] 甲过程中给母山羊注射促性腺激素促进其超数排
(3)移植方式:当胚胎发育到适宜的阶段时,冷冻保存 卵,乙过程为体外受精,丙过程是胚胎的早期培养过程,代孕母
或移植到受体动物子宫内培养。 羊为胚胎发育提供场所和营养物质,与供体的性状相同与否没
有影响,生理状态相同即可。
[真题24] (2022·山东)胚胎工程是一项综合性的动物繁 [答案] A
育技术,可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通
过胚胎工程培育试管牛的过程。 解题模型3.2
良种母牛 采集→ 卵母细胞
→ 受精卵 培养→ 早期胚胎
A 胚胎干细胞的移植
良种公牛 采集→ 精子
→
1.概念:哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,
普通母牛子宫 分娩→ 试管牛 来源于早期胚胎或是从原始性腺中分离出来的。
(1)从良种母牛采集的卵母细胞,都需要进行体外培养,其 2.胚胎干细胞的特性
目的是 ;从良种公牛采集的精子需 后才能进 (1)在形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显。
行受精作用。 (2)在功能上,具有发育的全能性,可分化为成年动物
(2)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的 O2 以维持细 体内任何一种组织细胞。
胞呼吸外,还需要提供 气体以维持 。 (3)在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可
(3)图中过程A称为 ,它在胚胎工程中的意义在于 进行冷冻保存,也可进行遗传改造。
。 3.胚胎干细胞的主要用途
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器,需 (1)可用于研究哺乳动物个体出生和发育的规律。
·352·
同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电
(2)是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。在培 泳带谱如④,据此判断胎儿为 (填“正常”、“患者”或“携
养液中加入分化诱导因子,如牛黄酸等化学物质时,就可
带者”)。
以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,这为揭示细 [解析] (1)①为体外受精过程,进行体外受精时精子应该
胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段。
先进行获能处理,把胚胎移到子宫里叫胚胎移植。
(3)可以用于治疗人类的某些顽疾,如帕金森综合征、 (2)PCR扩 增 对 象 指 的 是 DNA,MstⅡ可 对 DNA进 行 切
少年糖尿病等。
割,因此 MstⅡ为一种限制性核酸内切酶。
(4)利用 其 可 以 被 诱 导 分 化 形 成 新 的 组 织 细 胞 的 特 (3)父母两条条带,一条为正常,一条为致病基因条带,患儿
性,移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复 为隐性纯合体,所以只有一条含致病基因的电泳条带,所以第一
正常功能。
行为含致病基因条带,第二行为正常基因条带,胎儿的条带只有
(5)随着组织工程技术的发展,通过ES细胞体外诱导 一条且位于第二行,所以胎儿正常。
分化,定向培育出人造组织器官,用于器官移植,解决供体 [答案] (1)精子获能 胚胎移植 (2)DNA 限制性核酸
器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
内切 (3)正常
[真题26] (2023·福建)一对表现型正常的夫妇,生了一 解题模型3.3
个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生
, 1.胚胎分割技术育第二胎时 发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受
(1)概念;采 用 机 械 方 法 将 早 期 胚 胎 切 割 成2等 份、
精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,过程如
。 4份或8等份等
,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
下图
(2)理论基础:细胞的全能性。
物质基础:每个细胞核内具有相同的遗传物质。
特点:每个后代具有相同的遗传特性。
(3)胚胎的选择:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
(4)基本操作程序
①将发育良好的胚胎移入含有培养液的培养皿中,在
显微操作下用分割针或分割刀片将胚胎分割,或采用胰蛋
白酶处理等方式将卵裂中的细胞分散。
②将分割的胚胎或细胞直接移植给受体,或在体外培
养到囊胚期再移植给受体,着床发育产仔。
2.胚胎移植技术基本过程
对供、受体的选择和处理(供体牛选遗传性能和生产
性能优良的个体,而受体牛则重在选择健康的体质和正常
的繁殖能力,供体牛一般为引进的优良个体,受体牛为本
地牛;用促性腺激素进行同期发情处理) 用激素对供体
母牛做超数排卵处理(对供体注射促性腺激素,促进排卵)
选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精 受精卵
卵裂 早期胚胎 胚胎收集 冲卵 胚胎质量检查(此时
的胚胎处于桑椹胚期或囊胚期) 胚胎移植或保存(保存
: 条件:请回答 -196℃的液氮) 对受体母牛进行是否妊娠的检查
() 体内孕育,产下胚胎移植的犊牛。1 过程①是指在体外进行的 处理,从而使精子与
; 。 (1)胚胎移植的概念:胚胎移植是指将雌性动物的早卵子结合形成受精卵 过程②称为
() , 期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植2 在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时 要
到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继
先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增。
续发育为新个体的技术。
然后用 MstⅡ对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物。
据此判断,MstⅡ是一种 酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不
·353·
优质奶羊的叙述,错误的是 ( )
(2)胚胎移植的生理学基础:①动物发情排卵后,同种
A.对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的,这就为供
B.人工授精后的一定时间内,收集供体原肠胚用于胚胎
体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎
分割
在一定时间内处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可
C.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
能。③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,
D.一次给受体母羊植入多个胚胎,可增加双胞胎和多胞胎
这为胚胎在受体的存活提供了可能。④供体胚胎可与受
的比例
体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特
性在孕育过程中不受影响。 [解析] 进行胚胎移植前对受体母羊和供体母羊进行同期
(3)胚胎移植中“供体”与“受体”的确定:提供胚胎的 发情处理,使它们具有相同的生理环境;胚胎分割应选择桑椹胚
个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”;供体为优 或囊胚时期的健康胚胎;胚胎分割技术属于无性繁殖,可获得两
良品种,作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。 个基因型完全相同的胚胎;一次给受体母羊植入多个胚胎,从而
(4)胚胎移植的实质:胚胎移植实质上是早期胚胎在 发育出多个个体,增加了双胞胎和多胞胎的比例。
相同生理环境条件下空间位置的转换,而胚胎本身的遗传 [答案] B
性质并不发生改变,因此各种性状均能保持其原来的优良
题源4 生态工程
特性。
(5)胚胎移植的优势:可以充分发挥雌性优良个体的
解题模型
繁殖潜力,
4.1
缩短供体本身的繁殖周期。
(6)
简述生态工程的原理
胚胎移植过程中两次使用促性腺激素,第一次是
对受、供体 进 行 同 期 发 情 处 理;第 二 次 用 于 供 体 的 超 数 1.生态工程的含义理解
排卵。 (1)生态工程的概念
(7)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚 生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基
胎进行检查;第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。 本原理和方法,通过系统设计、调控和技术组装,对已破坏
(8)胚胎移植过程产下的犊牛的性状取决于所用公牛 的生态环境进行修复、重建,对造成污染破坏的传统生产
和供体牛,性别取决于公牛提供何种类型的精子,二者与 方式进行改善,并提高生态系统的生产力,从而促进人类
受体牛没有关系。 社会和自然环境的和谐发展。
(9)冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子。 生态系统的概念包括三个方面的含义:①涉及的学科
(10)不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养 知识包括生态学和系统学;②运用到的技术手段或方法有
到桑椹胚或囊胚阶段;小鼠、家兔在桑椹胚前;人胚胎可在 系统设计、调控和技术组装;③最终目的是促进人类社会
4个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移 和自然环境的和谐发展。
植,因为此时分化程度高,移植成功率很低。 (2)生态工程建设目的:遵循自然界物质循环的规律,
干细胞分类:
充分发挥资源的生产潜力,防止环境污染,达到经济效益和
干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和
生态效益的同步发展。(简而言之:少消耗、多效益、可持续)
专能干细胞三种类型。
(3)生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,使
专能干细胞 多能干细胞 全能干细胞 一个系统产生出的污染物,能够成为本系统或者另一个系
只 能 分 化 成 一 种 统的生产原料,从而实现废弃物的资源化,而实现循环经
能 分 化 成 多 种 细 能形 成 机 体 的 所 有
类 型 或 功 能 密 切
特点 胞或组织,但不能 组织器官,发育成完 济最重要的手段之一是生态工程。
相 关 的 两 种 类 型
发育成完整个体 整个体
的细胞
上 层 组 织 基 底 层
举例 的干细胞,如神经 造血干细胞 胚胎干细胞
干细胞
[真题27] (2022·江苏)下列关于利用胚胎工程技术繁殖
·354·
2.生态工程的原理
整体性原理、运 用 多 种 原
小 流 域 综 甘 肃 陇 南 县
项目 理论基础 意义 实例 小 流 域 的 水 协 调 与 平 衡 理,应用多种合 治 理 生 “九 子 登 科”
土流失 原理、因地制 措施综合治
态工程 模式
可 避 免 环 境 污 染 宜原理 理
物 质 循 环
物质循环 及 其 对 系 统 稳 定 无废弃物农业
再生原理
和发展的影响 大 区 域 生 退耕还林、还 “三 北”防 护
态 系 统 恢 土地荒漠化 草、植 树 造 林 退 耕 还 草
“ ” 整体性原理、生 物 多 样 性 提 高 三北 防护林建设中 复工程 林等 还林工程
协 调 与 平 衡
生 物 多 样 生 态 系 统 可 提 高 系 统 的 抵 的问题,珊瑚礁生态系
、 江 西 鄱 阳 湖, 湿 地 生 态 湿 地 缩 小 和 原理 控制污染 退性原理 的稳定性 抗力稳定性 提高 统 的 生 物 多 样 性 的 湿 地 生 态 恢
恢复工程 破坏 田还湖
系统的生产力 问题 复工程
生 物 数 量 不 超 过
生 物 与 环 矿 区 废 弃 赤 峰 市 元 宝
协 调 与 平 环境承载力,可避 太湖富营养化问题、过 矿 区 生 态 环 系 统 学 和 工 修复土地、恢
境 的 协 调 地 的 生 态 山 矿 区 生 态
衡原理 免 系 统 的 失 衡 和 度放牧等 境的破坏 程学原理 复植被
与平衡 恢复工程 恢复工程
破坏
社 会、经 城市绿化、污
、 统 一 协 调 各 种 关 林业建设中自然 系 统
整体性原理、 污 水 及 垃 圾
整体性原 济 自然构 城 市 环 境 水净化、废物
系,保障系统的平 与社会、经济系统的关 环境污染 协 调 与 平 衡 、
理 成复合系 生态工程 处理、
处 理 城 市
合理布
衡与稳定 系问题 原理等 绿化
统 局等
系 统 的 结
构 决 定 功
改 善 和 优 化 系 统 [真题29] (2023·广东)污水处理厂的污泥富含有机质和
能原理:分
的 结 构 以 改 善 桑基鱼塘
布 式 优 于 无机成分,可用作肥料,但其多环芳烃(PAHs)等有机污染物含
系 统 学 和 功能集 中 式 和 量通常较高,施入土壤会带来二次污染。生物质炭是由作物废
工程学原 环式
理 弃秸秆等炭化而成。将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段
系 统 整 体
性原理:整 保 持 系 统 很 高 的 珊瑚礁、藻类和珊瑚虫 时间后用于盆栽实验,研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的
体大于部 生产力 的关系 影响,结果见下表。
分
红壤+含7%生物
测定项目 红壤 红壤+污泥
质炭的污泥
[真题28] (2020·广东)要实现人与自然的和谐发展,下 土壤PAHs含量(μg/kg) 527 1079 765
列措施最合理的是 ( ) 黑麦草叶绿素含量(mg/g) 2.0 2.1 2.3
A.通过生物技术手段,转化淀粉生产可再生能源 黑麦草每盆干重(g) 1.7 2.3 2.7
黑麦草PAHs含量(, μg
/kg) 401 651 428
B.使用化学农药防治病虫害 保证粮食稳产
, (1)生物质炭孔隙结构发达,能改善土壤的通气状况,使根C.发展生态农业 实现物质和能量的多级利用
, 系细胞 加强, 合成增加,从而促进根系对土壤D.大力开垦湿地 扩大粮食种植面积
[ ] 养分的吸收。解析 要实现人与自然的和谐发展,就要发展生态农业,
()由表可知,施用含生物质炭的污泥
实现物质和能量的多级利用。转化淀粉生产可再生能源的能量 2
。 。 ,从而促进黑麦草生长;污泥的施用使土壤和黑麦草的利用率不高 使用化学农药防治病虫害容易导致环境污染 开
含量 ,但生物质炭的输入
垦湿地易导致生态系统破坏。 PAHs
[ ,从而降低 污染的风险。由此可见,生答案] C PAHs
物质炭有望用作污泥改良剂,促进污泥的推广应用。污泥的应
解题模型4.2 用符合生态工程的 原理。
生态工程实例分析 [解析] (1)根据题目的信息,生物质炭孔隙结构发达,能
够改善土壤的通气状况,所以可促进有氧呼吸,导致 ATP合成实例 问题 原理 对策 案例
增多,实 现 物 质 的 根细胞主要以主动运输方式吸收无机盐,需要消耗能量,
多 级 循 环 利 ATP供应增多从而促进根系对土壤养分的吸收。(2)施用含生
用,在资源有 物 质 循 环 再
农 村 综 合 建 立 综 合 发 窦 店 村 以 沼 物质炭的污泥,黑麦草的叶绿素含量上升,黑麦草的干重上升,
限 的 条 件 下 生原理、整体
发 展 型 生 、 展型生态工 气 为 中 心 的有 较 多 的 产 性原理 物种 说明含有生物质炭的污泥能够提高黑麦草的叶绿素含量,能够
态工程 , 程 生态工程出 以解决人 多样性原理 提高光合作用的强度。由表格分析,使用污泥提高了土壤和黑
多地少的矛
盾 麦草的PAHs含 量,但 生 物 质 炭 加 入 后,土 壤 和 黑 麦 草 中 的
PAHs含量均有明显下降。污水处理后的无机物被植物重新吸
收利用,符合生态工程的物质循环再生原理。
[答案] (1)有氧呼吸 ATP (2)能提高黑麦草的叶绿素
·355·
含量 升高 能够降低土壤和黑麦草中的PAHs含量 物质循 加营养物质外,还需要添加 ,其目的是诱导植物组织
环再生 。与该培养过程所用培养基相比,用于动物细
胞培养的合成培养基中,通常需要加入 等一些天然
成分。
(3)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上
进行,其原因是避免 的污染。
A 组 (4)过程④检测抗旱基因是否插入到烟草细胞中的方法是
题源1 基因工程(★★★★) ;从个体水平检测该转基因烟草是否培育成
功的方法是 。
1.(2021·广东)钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的
4.我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工
杰出成就而获2008年诺贝尔奖。在某种生物中检测不到绿色
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
荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体体内后,结果可以
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
检测到绿色荧光。由此可知 ( )
回答:
A.该生物的基因型是杂合的
B.该生物与水母有很近的亲缘关系
C.绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达
D.改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对,就不能检测到
绿色荧光
2.(2021·浙江)下列关于基因工程的叙述,错误的是
( ) (1)在上述工程中,铁结合蛋白基因称为 ,获取该
A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 基因后常用 技术进行扩增。
B.限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 (2)构建重组 Ti质粒时,通常要用同种限制酶分别切割
C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物 和 。将重组 Ti质粒转入农杆
活性 菌时,可以用 处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。
D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促 (3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养
进目的基因的表达 时,通过培养基2的筛选培养,可以获得 ;
3.下图为制备抗旱转基因烟草流程示意图,请回答。 培养基3与培养基2的区别是 。
(4)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 。
5.科学家通过基因工程方法,将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋
白基因转入普通棉株细胞内,并成功实现了表达,从而培育出了
能抗棉铃虫的棉花植株———抗虫棉。其过程大致如图所示:
(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是 、
(1)图中①表示的基因工程的操作步骤是 ; 、 、 。
过程②表示 。 (2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒,其上有T-DNA,能把目
(2)过程③表示有关的植物组织培养过程。培养基中除添 的基因插入Ti质粒的T-DNA中是利用了T-DNA
·356·
的特点。 (3)Ⅳ过程需使用的酶是 ,它具有的重要特性
(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞中并成功实现表达的 是 ;Ⅴ过程的最终完成必须依赖于
过程,在基因工程中称为 。 酶的作用。
(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种,该题中涉及 (4)从理论上分析,经过Ⅶ过程可提供人们所需蛋白质的细
的是 。 胞占总数的 。
(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性 (5)一个基因表达载体的组成除了目的基因外,还必须有
的关键是 , 、 以及 。
这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是 。 8.Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员
6.(2012·福建普高毕业班质检)人外周血单核细胞能合成 利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。
白介素2(IL-2)。该蛋白可增强机体免疫功能,但在体内易被 其技术流程如图:
降解。研究人员将IL-2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接
成一个融合基因,并在酵母菌中表达,获得具有IL-2生理功
能、且不易降解的IL-2-HSA融合蛋白。其技术流程如图。
请回答:
(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的 。
(2)步骤②中,重组胚胎培养到 期时,可从其内细
胞团分离出ES细胞。
(3)步骤③中,需要构建含有基因Rag2的表达载体。可以根
据Rag2基因的 设计引物,利用PCR技术扩增Rag2
基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切
获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择
(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为 ℃;图中
的表达载体上应具有 酶的酶切位点。
②表示 过程。 (4)为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细
(2)表达载体1中的位点 ,应为限制酶BglⅡ的识
胞的 ,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。
别位点,才能成功构建表达载体2。
9.(2023·新课标Ⅱ)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性
(3)表达载体2导入酵母菌后,融合基因转录出的 mRNA
与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移
中,与IL-2蛋白对应的碱基序列不能含有 (填“起始”
到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。
或“终止”)密码子,才能成功表达出IL-2-HSA融合蛋白。
回答下列问题:
(4)应用 杂交技术可检测酵母菌是否表达
(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA
出IL-2-HSA融合蛋白。
文库中含有生物的 基因。
7.如图是利用定点突变技术获取人们所需蛋白质的过程示
(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基
意图。请据图分析回答相关问题:
因组文库,再从中 出所需的耐旱基因。
(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入
植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要
确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植
株中该基因的 ,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中
(1)该图示过程体现了 检测植株的 是否得到提高。
(至少写出两项)等现代生物技术的综合运用。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱
(2)当前基因工程中扩增目的基因常用的方法是 与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到
,图中 (填写图中序号)过程即为此项应用。 了 (填“同源染色体的一条上”或“同
·357·
源染色体的两条上”)。
10.(2023·海南)下面是将某细菌的基因 A导入大肠杆菌
内,制备“工程菌”的示意图。请据图回答:
(1)在上述转基因实验中,将G基因与质粒重组,需要的两
类酶是 和 。将重组质粒显微注射到
斑马鱼 中,整合到染色体上的G基因 后,使胚
胎发出绿色荧光。
(1)获得 A 有两条途径:一是以 A 的 mRNA 为模板,在 (2)根据上述杂交实验推测:
酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在 ①亲代 M的基因型是 (选填选项前的符号)。
作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白 a.DDgg b.Ddgg
质的 序列,推测出相应的 mRNA序列,然后按照碱基 ②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括 (选
互补配对原则,推测其DNA的 序列,再通过化学方法 填选项前的符号)。
合成所需基因。 a.DDGG b.DDGg
(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的 c.DdGG d.DdGg
有机物质有 、 、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐 (3)杂交后,出现红·绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎
热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 的原因是亲代 (填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为 。 减数分裂过程中,同源染色体的 发生了交换,导致染色
(4)在基因工程中,常用Ca2+ 处理D,其目的是 体上的基因重组。通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎
。 总数,可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例,
11.(2020·山东)为扩大可耕地面积,增加粮食产量,黄河 算式为 。
三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基 题源2 克隆技术(★★★)
因培育出了耐盐水稻新品系。
1.(2021·全国Ⅰ)下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质
遗传的叙述,错误的是 ( )
A.利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育
远缘杂种
B.不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交
过程
(1)获得耐盐基因后,构建重组DNA分子所用的限制性内 C.两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得F1 的表现
切酶作用于图中的 处,DNA连接酶作用于 型一致
处。(选填“a”或“b”) D.两个不同品种的紫茉莉杂交,F1 的遗传物质来自母本的
(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆 多于来自父本的
菌转化法和 法。 2.(2020·上海)制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括
(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 ( )
技术,该技术的核心是 和 。 ①细胞培养 ②细胞融合
(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功,既要用放射性 ③胚胎移植 ④细胞核移植
同位素标记的 作探针进行分子杂交检测,又要用 A.①② B.①③ C.②③ D.③④
的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。 3.(2020·全国Ⅰ)下列关于细胞工程的叙述,错误的是
12.(2023·北京)斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因 ( )
编码。具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。 A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合
利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染 B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均
色体上,带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G基因的 需酶处理
染色体的对应位点表示为g。用个体 M和N进行如下杂交实验。 C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可
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制备单克隆抗体 (2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,
D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后 欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表
代的染色体数目相同 达载体A中含有 ,作为标记基因。
4.(2023·上海)在工业化大量培养植物试管苗的过程中, (3)香蕉组织细胞具有 ,因此,可以利用组织培养
一般进行如下操作,则正确的操作顺序是 ( ) 技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②
①诱导形成芽 ②取合适外植体 ③诱导形成愈伤组织 依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的 。
④诱导形成未分化状态的细胞 ⑤诱导形成根 9.(2021·山东)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经
A.②①③④⑤ B.②④③①⑤ 常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,
C.②③④①⑤ D.②⑤①④③ 该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其疫苗生产和抗体制备的流
5.(2023·重庆)如图是单克隆抗体制备流程的简明示意 程之一如图:
图。下列有关叙述,正确的是 ( )
A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 请回答:
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 (1)过程①代表的是 。
6.科学家通过细胞工程在小鼠体内生产单一抗体,其原因是 (2)过程②构建 A基因表达载体时,必须使用 和
( ) 两种工具酶。
A.小鼠血液中只有一种B淋巴细胞 (3)过程③采用的实验技术是 ,获得的 X是
B.细胞融合后只产生一种杂交瘤细胞 。
C.可以筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞 (4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工
D.经抗原刺激后,小鼠体内会产生特定的效应T细胞 程生产的 的生长提供碳源。检测酵母菌数量可采用显微镜直 过程③表示有关的植物组织培养过程,过程④检测抗
接计数法或稀释涂布平板法计数。(2)玉米胚芽油不 旱基因是否插入到烟草细胞。
易挥发,宜选用压榨法或萃取法从玉米胚芽中提取。 [答案] (1)构建基因表达载体 将目的基因导
(3)利用固定化酶技术可使葡萄糖异构酶重复利用, 入受体细胞 (2)植物激素 脱分化和再分化 血
从而降低生产成本。(4)利用PCR技术扩增葡萄糖 清、血浆 (3)微生物 (4)采用DNA分子杂交技术
异构酶基因时,需用耐高温的(Taq)DNA聚合酶催 把该转基因烟草种植在干旱环境中,观察其生活
化。PCR一般要经历三十次以上的循环,每次循环 状态
包括变性、(低温)复性(或退火);(中温)延伸三步。 4.[解析] 本题中培育转基因水稻的目的是为
[答案] (1)碳源 显微镜直接计数 (2)压榨 了培育出铁含量比普通大米高的水稻,因此目的基因
萃取 (3)固定化酶 (4)(Taq)DNA聚合酶 (低 为铁结合蛋白基因,要大量获得一般采用PCR技术
温)复性(或退火) (中温)延伸 进行扩增。要构建重组质粒要用同一种限制酶切割
10.[解析] (1)实验室提取植物色素常用的方 含目的基因的DNA片段和质粒。将外植体培养成
法是萃取法。植物芳香油主要通过蒸馏法获得。 试管苗的过程要用到不同的培养基,培养基最明显的
(2)能分解纤维素的微生物能够合成纤维素酶。在培 差别在于所添加激素的种类和比例不同。转基因水
养基中加入纤维素粉作为唯一碳源,可分离出能分解 稻的目的是获得铁含量较高的大米,因此检测时应看
纤维素 的 微 生 物,这 种 培 养 基 称 选 择 培 养 基。 转基因水稻种子中铁的含量。
(3)利用醋酸菌的发酵作用可制苹果醋,如果空气中 [答案] (1)目的基因 PCR (2)含目的基因
的醋酸菌混入葡萄酒后发酵就会产生醋酸,使葡萄酒 的DNA片段 质粒 CaCl2 (3)含有重组质粒的愈
变酸。 (4)微生物培养过程中,关键是防止外来杂 伤组织 生长素和细胞分裂素的浓度比例 (4)种子
菌的污染,常用干热灭菌法对培养皿进行灭菌。 中铁含量
[答案] (1)萃取 蒸馏 (2)纤维素酶 唯一 5.[解析] 农杆菌侵染双子叶植物后,其Ti质
碳源 选择培养基 (3)醋酸菌 空气中的醋酸菌混 粒上的T-DNA可转移到受体细胞,并整合到受体
入葡萄酒后发酵产生了醋酸 (4)防止外来杂菌的污 细胞的染色体上,因此可将目的基因插入到Ti质粒
染(无菌技术) 干热灭菌法 的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,使目的基因
选修3 进入植物细胞。
[答案] (1)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
专题20 现代生物科技 与鉴定 (2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞
染色体DNA 上 (3)转化 (4)农杆菌转化法
A 组 (5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上
题源1 基因工程 DNA分子杂交技术
1.C 在转基因生物体内能检测到绿色荧光,说 6.[解析] (1)人体的体温是37℃左右,因此培
明绿色荧光基因已在生物体内成功表达。 养人体细胞的最适宜温度就是37℃。由 mRNA到
2.D 目的基因和受体细胞均可来自动、植物或 cDNA过程是逆转录过程。 (2)根据图解可知目的
微生物;基因工程中常用的工具酶有限制性核酸内切 基因的两端分别是由限制酶EcoRⅠ、BglⅡ切割的,
酶和DNA连接酶;大肠杆菌为原核生物,不含有内 一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端,表
质网和高尔基体等细胞器,不能对蛋白质进行加工, 达载体1中的位点a具有EcoRⅠ的识别位点,因此
其合成的胰岛素原无生物活性。运载体中的抗性基 位点a应为限制酶BglⅡ的识别位点,才能成功构建
因为标记基因,其作用是有利于筛选含重组DNA的 表达载体2。 (3)mRNA中如果含有终止密码子,
细胞,但不能促进目的基因的表达。 则会导致翻译终止,不能合成出目的蛋白。 (4)抗
3.[解析] 构建图示分析,图中①表示构建基 原、抗体的结合具有特异性,抗原—抗体杂交技术可
因表达载体,过程②表示将目的基因导入受体细胞, 以迅速检测出酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合
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蛋白。 受体细胞后要进行表达产生和生物个体水平的检测。
[答案] (1)37(或36.5±0.5) 反(或逆)转录 用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与
(2)a (3)终止 (4)抗原—抗体 不耐旱植株的数量比为3∶1,符合基因分离定律,说
7.[解析] (1)由以上分析可知:该图示过程体 明导入后只导入了同源染色体的一条上,形成杂合
现了基因工程、蛋白质工程、细胞工程、PCR技术等 子,杂合子自交,后代性状分离为3∶1。
现代生物技术的综合运用。 (2)PCR技术是当前 [答案] (1)全部 部分 (2)筛选 (3)乙 表
基因工程中扩增目的基因常用的方法,图中Ⅱ→Ⅴ过 达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上
程(Ⅱ为高温变性过程;Ⅲ是低温复性过程;Ⅳ→Ⅴ为 10.[解析] (1)利用逆转录法合成目的基因的
中温延伸过程)即为此项应用。 (3)Ⅳ为中温延伸 过程是:以 mRNA为模版,在逆转录酶的催化作用下
过程,该过程是在较高的温度下进行的,因此需要能 合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双
耐高温的热稳定DNA聚合酶的参与;Ⅴ过程的最终 链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程
完成必须依赖于DNA连接酶的作用。 (4)通过Ⅴ 是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应 mRNA
过程所得的表达载体只有一条链已经完成改造,根据 序列,然后按照碱基互补配对原则,推测 DNA中脱
DNA半保留复制特点,经过Ⅶ过程可提供人们所需 氧核苷 酸 的 排 列 顺 序,通 过 化 学 方 法 合 成。
蛋白质的细胞占总数的1/2。 (5)基因表达载体的 (2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条
组成包括:目的基因、启动子、终止子、标记基因等。 件。 (3)目的基因和运载体结合,形成基因表达载
[答案] (1)基因工程、蛋白质工程、细胞工程、 体。 (4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用
PCR技术 (2)PCR技术 Ⅱ→Ⅴ (3)DNA聚合 Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组
酶 热稳定性 DNA连接 (4)1/2 (5)启动子 DNA分子。
终止子 标记基因 [答案] (1)逆转录 DNA聚合酶 氨基酸
8.[解析] (1)步骤①是核移植过程。体细胞核 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(A基因) (3)基因表
移植前要除去受体卵母细胞的细胞核,原因是若不去 达载体 (4)使其成为感受态细胞,有利于吸收重组
掉卵母细胞的细胞核,就会造成细胞里有两个细胞 DNA分子
核,使得遗传物质是不稳定的。 (2)ES细胞是由早 11.[解析] (1)基因工程的工具酶———限制酶
期胚胎(囊胚)的内细胞团分离出来的一类细胞。 和DNA连接酶的作用是断开或连接两个核苷酸之
(3)步骤③过程是导入目的基因———Rag2 基因于ES 间的磷酸二酯键。(2)将目的基因导入植物受体细胞
细胞中的基因表达载体的构建过程。在生物体外可 常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道
通过PCR技术扩增目的基因,其条件是模板DNA、 法。(3)导入目的基因的水稻细胞要培养成植株需要
Rag2 基因的核苷酸序列设计引物、四种脱氧核苷酸、 进行植物组织培养,其基本过程是植物在离体状态
热稳定 DNA 聚合酶等,另外根据题 干 可 知,获 得 下,进行脱分化和再分化。(4)目的基因的检测与鉴
Rag2 目的基因需要用 HindⅢ和PstⅠ两种限制酶, 定,常利用DNA分子杂交技术(探针)等做分子水平
所以在构建表达载体时,所选择的表达载体上应具有 的检测和个体生物学水平的鉴定。
HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位点。 (4)检测目的基因 [答案] (1)a a (2)基因枪(花粉管通道)
是否翻译相应蛋白质时,应采用抗原—抗体杂交(免 (3)植物组织培养 脱分化(去分化) 再分化 (4)
疫)法,即提取蛋白质,用相应的抗体进行抗体—抗原 耐盐基因(目的基因) 一定浓度盐水浇灌(移栽到盐
杂交,看是否有杂交带。 碱地中)
[答案] (1)细胞核 (2)囊胚 (3)核苷酸序列 12.[解析] (1)基因工程操作过程中需要两类
HindⅢ和PstⅠ (4)蛋白质 工具酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶。动物细胞
9.[解析] 本题考查的是基因工程的知识点。 工程的受体细胞一般是受精卵。(2)由于出现了绿色
基因组文库含有生物的全部基因;而cDNA文库含有 荧光(D_G_)和红色荧光(ddgg)的子代胚胎,则亲代
生物的部分基因。建立基因文库后要根据目的基因 M中必定均含有d基因,同时可推出 M 和 N的基因
的特性从中筛选出所要的目的基因。目的基因导入 型是:Ddgg、DdGg,由此可知第一问选b,第二问选b、
·106·
d。(3)由题可知,D与G是连锁遗传的,再由第(2)题 错;②过程是细胞融合,常用的方法除了物理的方法
的分析可知,其基因分析如下图(左)所示,因此正常 外,化学诱导剂是聚乙二醇(PEG),生物诱导剂常用
情况不会产生红·绿荧光胚胎,除非亲代 N的初级 灭活的仙台病毒,而胰蛋白酶用于获得单个的动物细
精(卵)母细胞在减数分裂过程中同源染色体发生了 胞和细胞培养过程中,B错;③是融合的细胞,如果只
交叉互换,形成如下图所示的情况。 考虑两两融合,则包括浆细胞自身的融合,骨髓瘤细
胞的自身融合,浆细胞和骨髓瘤细胞的融合三种情
况,C错;④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体
的细胞群,它具有浆细胞分泌特异性抗体的特点,同
时又具有骨髓瘤细胞无限增殖的特点,D对。
若亲代N产生的配子中重组的配子(dG在Dg)占 6.C 小鼠受到不同的抗原刺激会相应地产生
的比例为x,则dG占的比例为x/2,又因亲代M产生两 不同的效应B淋巴细胞;细胞融合后会产生B-B、瘤
种比例相等的配子:Dg、dg,则可知子代胚胎中红·绿荧 -瘤、杂交瘤三种杂交细胞;产生抗体的细胞是效应
x x 红·绿荧光胚胎数
光胚胎的概率为 ,即: = ,可推 B细胞即浆细胞。4 4 胚胎总数
红·绿荧光胚胎数 7.D 植物细胞培养需要经过脱分化处理,而动
出重组的配子比例为:4× 。胚胎总数 物细胞培养不需要。电刺激可诱导植物原生质体融
[答案] (1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 合或动物细胞融合。用纤维素酶、果胶酶可去除植物
受精卵 表达 (2)①b ②b、d (3)N 非姐妹 细胞壁,用胰蛋白酶可将动物组织分散成单个细胞。
红·绿荧光胚胎数 小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可
染色单体 4× 胚胎总数 制备单克隆抗体。
题源2 克隆技术 8.[解析] (1)由图中可以看出,获得抗病基因
1.C 利用植物体细胞杂交技术可克服物种间 只能利用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶切割,否则无
生殖隔离的限制,培育远缘杂种。植物体细胞杂交包 法获得完整的目的基因。(2)在含有卡那霉素的选择
括植物原生质体融合、植物组织培养两个过程。紫茉 性培养基中培养时,只有含抗卡那霉素基因的香蕉细
莉枝条颜色遗传属于细胞质遗传,故两个不同品种的 胞才能生长。(3)植物细胞具有全能性。离体的植物
紫茉莉杂交,正交、反交所得F 的表现型不一致。因 细胞要发育成完整植株,首先要经过脱分化形成愈伤1
受精卵的细胞质几乎全来自卵细胞,故两个不同品种 组织,再经过再分化形成香蕉幼苗。
的紫茉莉杂交,F 的细胞质中遗传物质几乎全部来 [答案] (1)PstⅠ、EcoRⅠ 含 抗 病 基 因 的1
自母本。 DNA、质粒 (2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脱
2.A 单克隆抗体的制备流程:人工诱导经过免 分化、再分化
疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,再经筛选获得能 9.[解析] 由 RNA得到 DNA的过程为逆转
产生特定抗体的杂交瘤细胞,通过培养获得的杂交瘤 录;基因工程中常用的酶是限制酶和 DNA连接酶;
细胞得到单克隆抗体,整个过程不涉及胚胎移植和细 通过细胞融合得到杂交瘤细胞,才能具备两个细胞的
胞核移植这两项技术。 特点。
3.D 考查细胞工程的有关知识。通过植物细 [答案] (1)逆(反)转录 (2)限制性核酸内切
胞工程中的植物体细胞杂交技术,得到甲乙两植物的 酶(限制性内切酶、限制酶) DNA连接酶(注:两空
体细胞杂种染色体数目是甲乙体细胞染色体数之和; 顺序可颠倒) (3)细胞融合 杂交瘤细胞 (4)A蛋
而通过有性杂交得到的甲乙两品种杂交后代的染色 白 核酸(基因)序列 抗A蛋白的单克隆抗体
体数目,是甲乙两品种体细胞染色体数之和的一半 10.[解析] (1)考查B淋巴细胞的获取过程,
(或两植物品种的配子所含染色体数之和)。 脾脏为免疫器官,其中含有免疫细胞;(2)将该杂交瘤
4.B 考查植物组织培养的基本过程。 细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,再从腹水中提
5.D 本题考查了单克隆抗体的制备过程,①是 取、纯化获得大量单克隆抗体;(3)单克隆抗体的特
从已免疫的小鼠体内获得的效应B细胞(浆细胞),A 点:纯度高、特异性强、敏感度高。
·107·
[答案] (1)HSV Ⅰ蛋白 体液免疫(其他合 得受精能力) 获能 (2)CO2 培养液(基)的pH
理答案也可) 脾脏(其他合理答案也可) 骨髓瘤 (3)胚胎移植 提高优良母畜的繁殖率 (4)显微注
无限增殖且产生专一抗体(其他合理答案也可) 射法 牛奶中含有人类白细胞介素(或:牛乳腺细胞
(2)腹腔 腹水 (3)纯度高 特异性强 已合成人类白细胞介素)
题源3 胚胎工程 5.[解析] (1)原代培养指将动物组织用酶处理
1.B 线粒体是有氧呼吸的主要场所,精子运动 成单个细胞后进行的初次培养。接触抑制指贴壁的
所需的直接能源物质是 ATP,主要是在线粒体中产 细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂
生的。 增殖的现象。(2)将早期胚胎从母牛子宫中冲洗出来
2.D 超数排卵用促性腺激素而不是雌激素,A 的方法叫冲卵,也叫冲胚。(3)暂不进行胚胎移植的
错。根据采集部位而定,如果是从输卵管采集的卵细 胚胎可放入-196℃的液氮中冷冻保存。(4)胚胎干
胞,已发育成熟,可直接与获能的精子在体外受精;如 细胞简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺
果是从卵巢采集的卵细胞,未发育成熟,都要经过体 分离出来的一类细胞。iPS与ES细胞一样,可通过
外人工培养成熟后才能与获能的精子受精,故B错; 诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥 [答案] (1)原代培养 接触抑制 (2)冲卵(或
反应,C错;为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分 冲胚) 体外受精(或核移植) (3)胚胎移植 冷冻
割技术获得同卵双胎或多胎,故D项正确。 (或低温) (4)内细胞团细胞 诱导分化
3.[解析] 胚胎移植时供、受体牛必须处在相 6.[解析] (1)培养胚胎干细胞时需在滋养层细
同的发情期,通常用激素进行处理,然后用促性腺激 胞上加入一定量的抗生素,以防止培养过程中的污
素对供体母牛做超数排卵处理。对胚胎进行质量检 染,由于对细胞所需的营养成分尚未完全搞清楚,因
查时,胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。胚胎移植一 此需加入动物血清等一些天然成分。 (2)由于ES
般有手术法:引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫 细胞可分化为胚胎的内、外、中胚层中任何一类细胞,
角,缝合创口;非手术法:将装有胚胎的移植管送入受 继而形成不同的组织和器官,这说明ES细胞具有发
体母牛子宫的相应部位,注入胚胎。受体母牛只是提 育的全能性。囊胚孵化后进一步发育,此时的胚胎为
供胚胎发育的场所。进行胚胎移植可以充分发挥雌 原肠胚。 (3)目的基因导入动物细胞通常采用显微
性优良个体的繁殖潜力。 注射技术,构建表达载体时目的是让目的基因在受体
[答案] (1)激素 促性腺 (2)桑椹胚 囊胚 细胞内稳定和表达即实现“转化”。 (4)检测目的基
(3)手术 非手术 (4)不相同 犊牛的遗传物质 因是否翻译出蛋白质产品,通常从转基因小鼠体内提
来源于供体母牛和公牛,且供体胚胎的遗传特性在孕 取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若有
育过程中不受受体母牛的影响 (5)充分发挥雌性优 杂交带出现,表明目的基因已形成蛋白质产品。
良个体的繁殖潜力 (6)早期胚胎形成后,处于游离 (5)胚胎工程的主要技术有体外受精技术、胚胎移植
状态,未与母体子宫建立组织上的联系 技术、胚胎分割技术、胚胎干细胞培养技术等。
4.[解析] (1)人工采集的卵母细胞要在体外培 [答案] (1)动物血清 防止杂菌污染 (2)发
养成熟后才能与获能的精子完成受精,同理,在体外 育的全能性 原肠胚 (3)显微注射法 使目的基因
受精前,要对精子进行获能处理。 (2)体外培养受 在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,
精卵所需气体主要有O 和CO ,O 是细胞代谢必需 使目的基因能够发挥作用 (4)抗原—抗体杂交 2 2 2
, 。 () (5)的 CO 的主要作用是维持 H 稳定 3 把早期 体外受精技术
、胚胎移植技术、胚胎分割技术、胚
2 p
胚胎移入受体母牛子宫的过程称为胚胎移植,意义在 胎干细胞培养技术(写出两种即可)
于可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 (4)基 题源4 生态工程
因工程中把目的基因导入动物细胞最常用的方法是 1.B 由于图示没有造成污染,所以不可能是湿
显微注射法;获得基因表达产物即母牛的乳汁中含有 地生态恢复的生态工程或小流域综合治理与开发的
人类白细胞介素说明目的基因已经表达。 生态工程;题图中没有提及能量问题,也不可能是清
[答案] (1)使卵母细胞成熟(或:使卵母细胞获 洁及可再生能源系统组合利用的生态工程。
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2.[解析] (1)构建生态农业所依据的生态学原 基因,然后可以采用 PCR技术扩增目的基因。
理是物质的循环和能量的流动,构建农业生态系统的 (2)在基因表达载体的构建中,目的基因插入到启动
目的是实现物质和能量的多级利用,减少环境污染。 子和终止子之间,启动子和终止子之间有 NdeⅠ、
(2)生态系统中生产者是基础,当能量以最高效率沿最 XbaⅠ、BamH Ⅰ三种限制酶切割位点,据图可知,终
短食物链传递时,生产3kg鸡肉需要水稻和大豆最 止子的两端有 Xba Ⅰ限制酶切割位点,因此不能使
少,故需要生产者最少为3×5=15kg。(3)沼气池中 用Xba Ⅰ限 制 酶 切 割 质 粒,故 只 能 用 Nde Ⅰ和
的微生物的作用是完成有机物的分解、产生沼气等。 BamH Ⅰ限制酶切割质粒。 (3)转基因大肠杆菌
(4)采用生物防治法既能保护环境又能有效防治害虫。 能降解纤维素,说明转基因大肠杆菌中能分泌出有降
[答案] (1)生态系统的能量流动和物质循环 解纤维素作用的BglB 酶。 (4)据图可知,在温度
提高物质和能量利用率,减轻环境污染(或答实现物 为80℃,酶失活;根据图1可知,温度在60℃酶活性
质和能量的多级利用,减少环境污染) (2)水稻和大 较高,而且保温30分钟后,酶活性基本不发生变化。
豆 15 (3)分解有机物,产生沼气;分解有机物,为 (5)基因突变具有随机性、不定向性等特点,故B错;
生产者提供无机盐 (4)引入害虫天敌防治、激素防 bglB 基因突变可能导致氨基酸数目的改变,如突变
治、转基因培育抗害虫农作物等。 (5)①作为饲料 后的密码子变为终止密码子,可导致蛋白质合成提前
养猪;②作为工业原料,广泛用于造纸、制造建材、酒 终止,进而导致氨基酸数目变少,故D错。
精和一次性包装盒等;③在直燃锅炉中进行充分彻底 [答案] (1)嗜热土壤芽孢杆菌 (2)Ndel
的燃烧,最大限度地转换成电能。(写出2个合理答 BamHⅠ (3)转基因的大肠杠菌分泌出有活性的
案即可) BglB 酶 (4)失活 B (5)A、C
5.[解析] (1)目的基因通常从细胞中直接分离B 组
或通过化学方法人工合成。(2)对比正常人和患者
题源1 基因工程 p53基因部分区域的碱基对序列可知:正常基因中的
1.D 该 DNA 分 子 用 限 制 性 核 酸 内 切 酶 C—G碱基对被T—A碱基对替换而成为异常基因。
EcoRⅠ切割1次后长度不变,可知该 DNA分子为 (3)由图示知:正常人的p53基因部分区域有2个限
环状结构,根据EcoRⅠ、KpnⅠ的作用特点,可知酶 制酶切割位点,用限制酶E对正常人的该基因区域
切图谱为D。 进行切割,将得到长度分别为290对碱基、170对碱
2.B 在基因工程中,如果以质粒作为运载体, 基和220对碱基的3个片段。异常基因因碱基替换
首先要用一定的限制酶切割质粒,使质粒出现一个切 而失去一个限制酶E的切割位点,故用限制酶E切
口,露出黏性末端。然后用同一种限制酶切割目的基 割患者的p53基因部分区域,只能得到长度为460对
因,使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因片 碱基和220对碱基的2种片段。(4)若某人的该基因
段插入到质粒的切口处,再加入适量的 DNA 连接 区域用限制酶E完全切割后,共出现170、290、220和
酶,质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末 460对碱基对4种片段。说明该人既有正常基因,又
+ -
端就会通过碱基互补配对而结合,形成一个重 组 有异常基因,故该人基因型为P P 。
DNA分子。在全部受体细胞中,真正能够摄入重组 [答案] (1)从细胞中分离 通过化学方法人工
DNA分子的受体细胞是很少的,必须通过一定的手 合成 (2)见下图
段对受 体 细 胞 中 是 否 导 入 了 目 的 基 因 进 行 检 测。
RNA聚合酶主要用于 RNA的转录过程,在基因工
程中并非必须使用的工具酶。
3.C 基因工程中常用同种限制性内切酶切割
目的基因和运载体,以露出相同的黏性末端;若生产
抗病水稻,可将目的基因用农杆菌转化法导入到水稻
体细胞中。
4.[解析] (1)获取目的基因可以从基因文库中
获取,即从嗜热土壤芽孢杆菌基因组文库中获取目的
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相同的免疫反应特性,可以用病人康复后血清中提取
基因碱基对的替换(基因突变) 的抗S蛋白抗体与基因工程产生的蛋白质进行抗
(3)3 460 220 (4)P+P- 原—抗体反应实验。相同的目的基因导入不同的受
6.[解析] (1)PCR技术利用DNA的热变性原 体,由于基因携带的遗传信息相同,不同的生物又共
理实现DNA 双 链 的 解 旋 与 聚 合,即90 ℃高 温 下 用一套遗传密码,所以合成蛋白质的氨基酸序列是相
DNA双链解旋,温度降低,DNA双链又形成。高温 同的。
解决了体外打开 DNA双链问题,但又带来了 DNA [答案] (1)逆转录 (2)DNA连接 载体 S
聚合酶失活问题。好在人们又从嗜热性细菌体内提 基因 (3)复制 合成S基因的mRNA (4)大肠杆
取并分离出TaqDNA聚合酶,解决了高温导致DNA 菌中表达的S蛋白 SARS康复病人血清 (5)相同
聚合酶失活的问题。(2)DNA双链中碱基 A、T间的 表达蛋白质所用的基因相同
氢键有2个,C、G间的氢键有3个,因此碱基C、G数 8.[解析] BamHI的酶切位点在目的基因(抗
目的多少决定了PCR过程中的退火(复性)温度。据 盐基因)中。若用此限制酶,会破坏目的基因的结构,
图可知引物对B所含的碱基C、G较多,因此可采用 最终得 不 到 转 基 因 抗 盐 烟 草,所 以 选 用 SalⅠ和
较高的退火温度。(3)DNA连接酶连接的是五碳糖 HindⅢ对质粒和含抗盐基因的DNA进行切割。由
和磷酸之间的二酯键,与所连接的DNA两端碱基序 于SalⅠ和 HindⅢ的酶切位点在抗四环素基因中。
列无关。(4)把外源基因导入不同种类的受体细胞, 在构建重组质粒时,抗四环素基因结构遭到破坏,故
所用的方法不同,在植物基因工程中常用农杆菌转化 只能在培养基中加入氨苄青霉素来筛选导入重组质
法,在动物基因工程中常用显微注射法。(5)据图分 粒的农杆菌。采用植物组织培养技术可将植物细胞
析,用EcoRⅠ酶和AluⅠ酶切割抗原DNA片段产生 培育成完整的植株。植物组织培养过程中,愈伤组织
了X、Y两个末端,而用EcoRⅠ酶和SmaⅠ酶切割质 经细胞增殖和分化形成完整植株,此过程须向培养基
粒产生了 M、N两个末端,且 M、N间存在PstⅠ酶切 中加入植物激素(如生长素和细胞分裂素)。
点。因此再用EcoRⅠ和PstⅠ酶切割这两个片段形 [答案] (1)基因重组 PCR (2)复制 (3)抗
成的重组质粒,由于保留了PstⅠ的切割位点,所以 盐基因 (4)SalⅠ和Hind Ⅲ 含抗盐基因的DNA
可以得到两种DNA片段。载体质粒被SmaⅠ切开 (5)全能性 脱分化 再分化 异养需氧型
后,SmaⅠ识别位点已不复存在,所以用EcoRⅠ和 9.[解析] (1)目的基因的获取途径有三条,从
SmaⅠ酶切重组质粒,如图1-②过程只能产生一种 图中可以明显地看出,是通过逆转录法这一人工合成
DNA片段。 法来获取的,过程①是逆转录过程,需要逆转录酶。
[答案] (1)耐高温 (2)引物对B (3)否 (2)由图可以看出在质粒中基因Ⅱ的位置插入的目
(4)农杆菌 (5)①2 ②1 的基因,只能用限制性核酸内切酶Ⅰ切割质粒,如果
7.[解析] 此题以免疫知识为背景,实则考查 使用限制性核酸内切酶Ⅱ切割的话,在质粒的基因Ⅰ
基因工程 的 相 关 知 识。SARS病 毒 的 遗 传 物 质 是 的位置也会切割;目的基因的两端都要切割,所以应
RNA,其遗传信息的表达首先需在宿主细胞内进行 该选择限制性核酸内切酶Ⅱ切割。用限制酶切割目
逆转录合成相应的DNA。利用逆转录的方法可获得 的基因和运载体后形成的黏性末端通过碱基互补配
控制产生S蛋白的基因(目的基因)。目的基因的剪 对原则进行连接。人的基因之所以能与大肠杆菌的
接需要工具酶———限制性内切酶和 DNA 连接酶。 DNA分子进行重组,原因是人的基因与大肠杆菌
一般用同种限制酶分别切割目的基因和运载体后,用 DNA双螺旋结构相同。 (3)将目的基因导入到细
DNA连接酶将二者连接起来。构建基因表达载体的 菌细胞中的方法是钙离子处理法,使其细胞壁通透性
目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以 增强,便于将目的基因形成的重组 DNA分子进入。
遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作 (4)在氨苄青霉素的培养基上能形成菌落的,说明
用,这是因为目的基因在受体细胞内是不能单独稳定 导入了普通质粒或重组质粒,再在含有四环素的培养
存在并表达的。利用抗原—抗体反应可以检测蛋白 基上培养,得到如图b的结果(空圈表示与a对照无
质,因此要检测基因工程产物是否与病毒的S蛋白有 菌落的位置)。与图b空圈相对应的图a中的菌落表
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现型,形成菌落是含有抗氨苄青霉素和四环素抗性, (能量)。 (3)一定浓度的秋水仙素或低温都可抑制
不能形成菌落的是含有重组质粒的细菌。 (5)目的 纺锤体的形成,使子染色体不能移向两极,从而使细
基因能成功地在大肠杆菌中得以表达,则说明人和细 胞中染色体数目加倍。植物细胞间的成分主要是纤
菌等生物共用一套(遗传)密码子。其表达的过程是: 维素和果胶,可通过纤维素酶、果胶酶破坏细胞间的
人的生长激素基因,通过转录形成信使RNA;再通过 物质,从而使愈伤组织细胞分离。在培养过程中,各
翻译,形成人的生长激素。其场所在细菌体内,所用 个细胞所处时期不同,在用秋水仙素或低温处理后,
的核苷酸和氨基酸等原料均来自于细菌体内。目的 一定时间内不同时期细胞分裂次数不同,从而会出现
基因在受体细胞内表达原因是共用一套完全相同的 染色体为2n、4n、8n等的细胞,4n的细胞在有丝分裂
密码子,目的基因表达过程为生长激素基因→mRNA 后期着丝点分裂染色体数目加倍至8n;8n的细胞在
→生长激素。 有丝分裂中期能清晰看出8n条染色体。 (4)为了
[答案] (1)逆转录酶 (2)Ⅰ Ⅱ 碱基互补 更好地获得次生代谢产物,应选用生长旺盛的愈伤组
配对 人的基因与大肠杆菌DNA双螺旋结构相同 织。愈伤组织不能进行光合作用,因此要通入无菌空
(3)CaCl2 细胞壁 (4)普通质粒或重组质粒 气确保其正常的生命活动。细胞的固定通常使用包
抗氨苄青霉素和四环素抗性 重组质粒 (5)共用一 埋法,由于包埋材料的影响,营养物质和氧气的扩散
套密码子 生长激素基因 →mRNA →生长激素 都受到一定的限制,所以固定化细胞生长速度慢。
题源2 克隆技术 [答案] (1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降,pH降
1.C 抗体是由B淋巴细胞分泌的,每一种B淋 低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温)
巴细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体, 果胶 经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期 经加
需要将某一种B淋巴细胞大量克隆,但是在体外培养 倍到8n的细胞处于有丝分裂中期 (4)①③④
的条件下,B淋巴细胞不能无限增殖。由效应B细胞 4.[解析] (1)据图分析,第四次注射后X、Y、Z
与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞,能在体外培养 小鼠的血清抗体效价均达到16000以上,小鼠Y的B
的条件下大量增殖,并分泌单克隆抗体。单克隆抗体 淋巴细胞产生抗体效价最高,最适用于制备单克隆
与常规抗体相比,特异性强,灵敏度高,与抗癌药物结 抗体。
合可制成“生物导弹”,直接作用于癌细胞。 (2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞
2.D 单克隆抗体是由免疫的B淋巴细胞和骨 之外,还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产
髓瘤细胞相融合后获得的杂交瘤细胞产生的,其制备 物,由于细胞膜具有流动性,且诱导之后的细胞融合
过程是先用SARS病毒核衣壳蛋白刺激机体产生相 不具有特异性,故体系中会出现多种类型的细胞。
应的效应B淋巴细胞,将效应B淋巴细胞(不能无限 (3)杂交瘤细胞形成后,小鼠的免疫B淋巴细胞
增殖,但能产生专一性的抗体)与骨髓瘤细胞(能无限 核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。小鼠
增殖,但不能产生专一抗体)相融合,经过筛选,去掉 的B淋巴细胞(染色体数目40条)和骨髓瘤细胞(染
相同细胞的融合体,再经抗原—抗体检测,得到既能 色体数目60条)融合后,染色体可达100条。
无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞,经体内培 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后,仍
养或体外培养就可获得相应的单克隆抗体。通过单 然不是能恶性增殖的细胞,同时正常细胞的分裂次数
克隆抗体与病毒特异性结合可诊断是否被病毒感染。 是有限的。
3.[解析] 本题考查的是植物组织培养、染色 [答案] (1)四 Y Y小鼠的抗体效价最高
体变异及细胞固定化。 (1)外植体在人工、无菌条 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞,骨髓瘤细胞相
件下,经脱分化可形成愈伤组织。 (2)由图蔗糖浓 互融合形成的细胞 细胞融合是随机的,且融合率达
度下降,可知外植体离体培养过程中需要消耗蔗糖, 不到100% (3)1 100 (4)不能无限增殖
12天后蔗糖浓度变化不大;pH 下降会影响酶的活 5.[解析] (1)肝脏切成小薄片,有利于肝脏细
性,愈伤组织细胞对物质的合成小于分解,细胞干重 胞通过滤纸从培养液中吸收营养物质,同时有利于与
下降。植物组织培养过程中,蔗糖既能维持一定的渗 外界进行气体交换和自身的代谢废物的排出。
透压,又能提供植物细胞生命活动必需的营养物质 (2)组织培养时充入5%CO2 有维持培养液pH的功
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能。 (3)抗生素的种类和剂量对使用的效果很重 1=13个样品中的数据,取样5次共需要测定的样品
要。 (4)②由题可知甲组为该组实验的实验组,丙 数为65。③适量的ABA可提高生物碱产量,当样品
为无肝脏的对照组,那么乙或丁应为无有机物X的 的平均值最大时,所对应的ABA浓度和时间为最适。
对照组。④显微镜下可观察到染色体的形态和数目。 [答案] (1)分裂能力强,全能性容易表达 脱
如果淋巴细胞出现异常,说明用来培养淋巴细胞的培 分化 (2)增殖明显 有利于叶绿素的形成 进行光
养液中存在有机物X。丙组未加肝脏小块,而甲组加 合作用制造有机物 (3)①灭菌冷却 ②65 ③生物
了肝脏小块,若甲组正常而丙组异常可说明肝脏对有 碱平均含量最大
机物X有解毒功能。 3.[解析] (1)用同种限制酶切割质粒和含有
[答案] (1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废 htPA 基因的DNA片段可产生相同的黏性末端,便
物 (2)维持培养液适宜的pH (3)种类和剂量 于构建基因表达载体;通常采用DNA分子杂交技术
(4)②向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块 ④染色体 来检测 目 的 基 因 是 否 已 插 入 受 体 细 胞 DNA。
形态和数量 肝脏小块对有机物X具有解毒作用 (2)为获得更多的卵母细胞,通常对供体母羊注射促
6.[解析] (1)图中重组细胞的细胞核来自良种 性腺激素使其超数排卵;采集的精子需要经过获能处
猪的体细胞,胚胎发育过程中囊胚继续发育形成原肠 理才具备受精能力。 (3)通常用显微注射法将重组
胚。(2)以 mRNA为模板形成DNA的过程为反转录 表达载体导入动物的受精卵;为了获得母羊,移植前
(或逆转录)。PCR扩增的前提是需要有一段已知的核 需要对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定;早
苷酸片段,以便根据这一序列合成引物。由图示可知, 期胚胎细胞具有全能性,可利用胚胎分割和胚胎移植
PCR扩增过程第一轮循环的模板是以mRNA为模板反 技术获得多个转基因个体。 (4)htPA 基因的表达
转录形成的cDNA,因引物是依据Bcl 2mRNA的核苷 产物为人组织纤溶酶原激活物,若在转基因母羊的羊
酸序列合成,故模板实际是其中的Bcl 2cDNA。 乳中检测到人组织纤溶酶原激活物,说明目的基因成
[答案] (1)体 原肠 (2)①反转录 ②引物 功表达。
Bcl 2cDNA [答案] (1)同种限制性核酸内切酶(或同种限
题源3 胚胎工程 制酶) DNA分子杂交(或核酸探针) (2)超数排卵
1.D 卵裂期胚胎中的细胞数目增加,而有机物 获能
(处理) (3)显微注射法 性别鉴定 全能性
总量不断减少。胚胎分割时需将囊胚的内细胞团均 (4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)
等分割。胚胎干细胞是一类可从早期胚胎中分离获 4.[答案] (1)早期胚胎培养 胚胎移 植
得的未分化细胞,其具有细胞核大、核仁大、蛋白质合 (2)获能 第一极体 (3)促性腺激素 (4)获取目的
成旺盛等特点。 基因 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测
[解析] ()新生营养芽分裂能力强,其全能 与鉴定 人干扰素基因(2. 1 或目的基因
) 终止子 标
性容易表达,容易培养形成外植体;根据题干信息 记基因 显微注射法 受精卵
“PLBa,类似于愈伤组织”可知,外植体形成愈伤组织 题源4 生态工程
的过程是脱分化。 (2)根据图中信息可知,光照下 1.B 生态农业模式的建立,实现了物质的循环
PLBs的重量高于黑暗条件下,原因可能是:光照有利 利用和能量的多级利用,并不能实现能量的 循 环
于细胞增殖和叶绿素的形成,进而利于植物进行光合 利用。
作用制造有机物。 (3)①由于ABA受热易分解,所 2.B 生态系统中增加了分解者,提高了能量的
以各种液体培养基要在灭菌冷却后再加入不同浓度 利用率,但没有提高传递效率;用蛆蛹粪便作有机肥
的ABA。②根据题干信息可知,实验50天完成,每 还田,运用了物质循环再生原理;该生态农业对人有
10天取样,需要取5次样;空白组不需要重复,处理 高度的依赖性,是一个人工生态系统。
组每组重复3次,因此每次取样中,需要记录4×3+
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