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专题16 基因工程和细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题
【2018年高考考纲解读】
1.基因工程：
(1)基因工程的诞生(Ⅰ)。
(2)基因工程的原理及技术(Ⅱ)。
(3)基因工程的应用(Ⅱ)。
(4)蛋白质工程(Ⅰ)。
2.克隆技术：
(1)植物的组织培养(Ⅱ)。
(2)动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。
(3)细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
3.胚胎工程：
(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。
(2)胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。
(3)胚胎工程的应用(Ⅱ)。
4.生物技术的安全性和伦理问题：
(1)转基因生物的安全性(Ⅰ)。
(2)生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。
(3)生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。
5.生态工程：
(1)简述生态工程的原理(Ⅱ)。
(2)生态工程的实例(Ⅰ)。
【重点、难点剖析】
一、基因工程与蛋白质工程
(一)基因工程的基本工具
限制酶
DNA连接酶
载体
作用
切割目的基因和载体
拼接DNA片段，形成重组DNA
携带目的基因进入受体细胞
作用部位
两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间的磷酸二酯键
作用特点(条件)
识别特定的核苷酸序列；
在特定位点上切割
E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端；T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端
能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；
有多个限制酶切割位点；
具有特殊的标记基因
【特别提醒】
①DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
②限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(二)对基因工程基本操作程序的思考
1．目的基因的获取途径
(1)直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。
(2)人工合成目的基因(常用方法如下)：
①化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。
②人工合成法：以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。
③利用PCR技术扩增。
2．基因表达载体的构建——重组质粒的构建
(1)表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点。
(2)启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。
(3)基因表达载体的构建过程：
3．将目的基因导入受体细胞——转化
(1)导入方法因受体细胞的种类不同而异
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
显微注射技术
感受态细胞(用Ca2＋处理)
受体细胞
受精卵、体细胞
受精卵
原核细胞
(2)转化的实质：目的基因导入受体细胞染色体基因组中并表达和发挥作用。
4．目的基因的检测与鉴定
(1)导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。
(2)表达检测
(3)个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。
二、克隆技术(细胞工程)
1．比较下表中的动物细胞培养和植物组织培养
项目
动物细胞培养
植物组织培养
前处理
无菌；用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开
无菌、离体
培养基成分
葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等
矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等
培养基状态
液体培养基
固体培养基
过程
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织―→原代培养―→传代培养―→细胞群
离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽―→植物体
能否培养
成个体
不能
能
应用举例
大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等
快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等
【特别提醒】
(1)两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；
(2)均为无菌操作，都需要适宜的温度、pH等条件。
2．比较下表中的植物体细胞杂交和动物细胞融合
项目
植物体细胞杂交
动物细胞融合
(单克隆抗体的制备)
理论基础
(原理)
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
细胞膜的流动性、细胞增殖
融合前处理
酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶等)
注射特定抗原的免疫小鼠，获取B淋巴细胞
促融
①物理法：离心、振动、电激等；②化学法：聚乙二醇(PEG)
①物化法：与促进植物原生质体融合的方法相同；②生物法：灭活的仙台病毒
过程
第一步：原生质体的制备；第二步：原生质体的融合；第三步：杂种细胞的筛选与培养；第四步：杂种植株的诱导与鉴定
第一步：正常小鼠免疫处理；第二步：动物细胞融合；第三步：杂交瘤细胞筛选与培养；第四步：单克隆抗体的提纯
用途
克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了杂交亲本的组合范围
①作为诊断试剂；②用于治疗疾病和运载药物，如“生物导弹”
3.用流程图的形式写出动物体细胞核移植的过程
【特别提醒】　(1)容易混淆的三种细胞辨析——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞
①杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去除细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体形成细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。
②重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。
③杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。
(2)从结果来分析原理
①植物体细胞杂交：植物体细胞杂交包含两个过程，一是植物原生质体融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株，产生了一个生物体，因此其原理是：细胞膜的流动性和细胞的全能性。
②动物细胞融合：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体，因此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。
三、胚胎工程及其应用
1．完善下面的早期胚胎发育过程
受精卵
　卵裂
桑椹胚：卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞
囊胚
原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化
　↓
幼体
2．梳理胚胎移植的培育流程(以牛胚胎移植为例)
第一步：对供、受体母牛进行选择，并用激素进行同期发情处理。
第二步：用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
第三步：超数排卵的母牛发情后，选择同种优秀的公牛进行配种或人工授精。
第四步：胚胎的收集(冲卵)。
第五步：冲卵后，对胚胎进行质量检查。这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段，并培养或保存。
第六步：胚胎的移植。
第七步：对受体母牛进行是否妊娠的检查。
第八步：受体母牛产下胚胎移植的犊牛。
【特别提醒】冲卵是从供体母牛体内获得早期胚胎的过程，而不是获得受精卵或卵细胞。
3．胚胎移植与胚胎分割
(1)胚胎移植的几条规律：
①胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换；胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。
②胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用孕激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素对供体做超数排卵处理。
③胚胎移植过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
④胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞并发育而成或胚胎分割形成的。
(2)胚胎分割的注意事项：
①材料选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
②分割注意点：选材为囊胚时注意将内细胞团均等分割。
特别提醒　(1)受精的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。
(2)受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
(3)体外受精时，卵母细胞要培养到减数第二次分裂中期，精子需要获能。
(4)囊胚期细胞出现分化，形成内细胞团和滋养层。
四、生物技术的安全性和伦理问题、生物武器
1．生物技术的安全性和伦理问题
(1)转基因生物可能引起的安全性问题
①食物安全问题：出现滞后效应；出现新的过敏原；营养成分改变；侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
②生物安全问题：成为新杂草；成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；重组出对人类或其他生物有害的病原体；通过基因重组产生“超级杂草”。
③环境安全问题：打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性；重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物；重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物；转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
(2)生物技术引发的伦理问题
①克隆人技术：违反人类伦理道德；冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念；人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
②设计试管婴儿：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎，无异于“谋杀”。
③基因检测：对个人隐私权提出挑战；制造基因歧视。
2．生物武器
与常规武器的不同特点
①致病力强，传染性强，死亡率高。
②有潜伏期。一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现。
③污染面积大，危害时间长。
④传染途径多。
⑤生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产。
【易错点】
　比较试管婴儿与克隆人的不同
试管婴儿
克隆人
技术基础
体外受精、胚胎移植
核移植技术、胚胎移植
生殖方式
有性生殖
无性生殖
遗传物质
遗传物质来自两个个体
遗传物质主要来自核供体
五、生态工程及其原理、关注生态工程的实例
1．生态工程的基本原理
项目
理论基础
意义
实例
物质循
环再生原理
物质循环
可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响
无废弃物农业
物种多
样性原理
生态系统的稳定性
生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性
“三北防护林”建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡
生物的数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏
太湖富营养化问题
整体性原理
社会—经济—自然复合系统
统一协调各种关系，保障生态系统的平衡和稳定
林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学
和工程学原理
系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式
改变和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理；整体大于部分
保持很高的系统生产力
珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系
2.提升分析解决问题的能力——生态工程的实例分析
(1)生态工程建设的基本过程
生态工程建设的基本过程包括拟定目标与摸底调查―→系统分析―→可行性评价与决策―→技术设计，其中技术设计是整个生态工程建设的核心环节。
(2)我国生态工程建设的实例
①治污生态工程：包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊或水源地治理生态工程等。
目前模拟自然湿地生态系统的自净功能，建立的“人工湿地”生态工程，在防治和处理污水方面已取得初步成效。
②生态恢复工程
a．举例：包括沙漠治理、草地改良、矿区开采后留下的废弃地的改造等。
b．林业生态建设对生态恢复具有重要意义
我国批建了十大林业生态工程：如三北防护林体系建设工程、长江中上游防护林体系建设工程、太行山绿化工程等。
③生态农业工程
在生态农业中采取的主要措施包括：
a．将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化。
b．将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。
c．将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来。
【题型示例】
题型一　基因工程的工具与操作程序
例1. （2017年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。
　　　　　
下列操作与实验目的不符的是（　　）
A．用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒
B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞
C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞
D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
【答案】C
【变式探究】（2016新课标Ⅲ卷.40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图（载体上的EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的）。
根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）经BamH I酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被____________酶切后的产物连接，理由是____________。
（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有____________，不能表达的原因是____________。
（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有____________和____________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是____________。
【答案】（1）Sau3AⅠ 两种梅切割后产生的片段具有相同的黏性末端
（2）甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游， 丙中目的基因插入在终止子的下游，两者目的基因均不能转录
（3）E·coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶
【举一反三】(2015·重庆卷，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　)
A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得
B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
【解析】本题考查基因工程的相关知识，考查识记和理解能力。难度适中。人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通过反转录获得人胰岛素基因，A错误；表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译中起作用，D错误。
【答案】C
【变式探究】(2015·广东卷，25)下图为培育转基因山羊生产人β?酪蛋白的流程图。
下列叙述正确的是(　　)
A.过程①所用的人β?酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得
B.过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植
C.过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体
D.过程④人β?酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译
【解析】本题为现代生物技术的综合题，主要考查基因工程和胚胎工程相关知识点，难度较大。过程①为基因工程中的构建基因表达载体，人β－酪蛋白基因即为目的基因，目的基因可从基因文库中获取，基因文库包括基因组文库和cDNA文库，A正确；过程②指的是胚胎移植过程，一般选取桑椹胚时期或者囊胚期的胚胎进行胚胎移植，不选用原肠胚时期，B错误；过程③为加速转基因动物的繁育，可以采用超数排卵，胚胎分割移植等方法，C正确；过程④指的是目的基因的表达，包括转录与翻译两个阶段，转录的场所是细胞核，翻译的场所是细胞质中的核糖体，D错误。
【答案】AC
【变式探究】(2014·重庆卷，4)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(　　)
A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
【答案】D
【变式探究】(2015·课标卷Ⅰ，40)[生物——选修3：现代生物科技专题]
HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的________，以其作为模板，在________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是________。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。
【答案】(1)RNA　逆转录酶　cDNA(或DNA)　(2)抗体
抗原抗体特异性结合　(3)T(或T淋巴)　(4)监控和清除
【变式探究】(2015·江苏卷，33)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：
图1
图2
(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的________为原料，合成荧光标记的DNA探针。
(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。
(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。
【答案】(1)磷酸二酯　脱氧核苷酸　(2)氢　碱基互补配对　4　(3)6　2和4
题型二　基因工程的应用　蛋白质工程及基因工程的安全性
例2. （2017年新课标Ⅱ卷，38）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：
（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是__________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是__________________________。
（2）以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是__________________________。
（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是__________________________（答出两点即可）。
（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是__________________________。
（5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是__________________________。
【答案】（1）嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解
（2）在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
（3）目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子
（4）磷酸二酯键
（5）目的基因的转录或翻译异常
【变式探究】（2016天津卷.7） (12分)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。
（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_____________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_____________（填写字母，单选）。
A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子
（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是__________________________。
（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是_______________________________________。
（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_________________的生物学功能一致。
【答案】（12分）（1）总RNA （或mRNA）
（2）B
（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化
（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工
（5）HAS
【变式探究】(2015·全国卷Ⅱ)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：__________________________________________________________________。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________和________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
【解析】 (1)从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。
(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。
中心法则的内容如下图所示：
由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。
(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。
【答案】 (1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)
(2)P　P1　DNA和RNA(或遗传物质)　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能
【变式探究】(2014·重庆卷，2)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是(　　)
A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
【答案】D
【变式探究】(2015·江苏卷，32)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：
图1
图2
(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是________。
(2)图1中启动子是________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是________。
(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有________。
(4)β半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于________。
(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为________________________________________。
(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是________，理由是_____________________________________________________________。
【答案】(1)终止子
(2)RNA聚合　作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来
(3)限制酶和DNA连接酶
(4)防止胰岛素的A、B 链被菌体内蛋白酶降解
(5)β－半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B 链中不含甲硫氨酸
(6)至少2个　两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R 基团中可能还含有游离的氨基
【变式探究】(2015·福建卷，33)[生物－现代生物科技专题]
GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：
(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是______________________。
(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的________限制酶进行酶切。
(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择Hpa I酶和BamH I酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。
(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。
【答案】(1)使细胞分散开　(2)Xho I　(3)②　(4)抗体　传代
题型三　植物细胞工程
例3. （2017年海南卷，31）甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
（1）以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是__________。
（2）甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到__________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________（填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。
（3）图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经_______形成的。
　　　　
（4）若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，___________（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是____________。
【答案】（1）绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。
（2）葡萄糖、果糖　　具有完整的细胞核
（3）细胞分裂素、生长素 脱分化
（4）不能　　对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株。
【变式探究】（2016海南卷.31）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：
（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即______和从_______中分离。
（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是______。
（3）在基因表达载体中，启动子是______聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是______。
（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_____和______颗粒。
【答案】（15分）
（1）人工合成 生物材料（每空2分，共4分，其他合理答案可酌情给分）
（2）cDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因（5分，其他合理答案可酌情给分）
（3）RNA（2分） 大肠杆菌（或答细菌）（2分）
（4）金粉 钨粉（每空1分，共2分）
【解析】（1）获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从自然界已有的物种中分离。
（2）植物的成熟叶片中基因已选择性表达，因此由所有RNA逆转录形成的cDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。
（3）在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，由于易于培养，最常用大肠杆菌（或细菌）。
（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉 和钨粉颗粒。
【变式探究】 (2015·北京卷，5)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是(　　)
A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞
B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞
C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融台
D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
【答案】C
【变式探究】(2015·天津卷，7)DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。
亲本藻
优势代
谢类型
固体培养基
上藻落直径
A藻
自养
0.06
小
0.7
B藻
异养
0.14
大
无
据表回答：
(1)选育的融合藻应具有A藻________与B藻________的优点。
(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得
__________________________________________________________________。
(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤________可淘汰B藻，步骤________可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤________生产所需的融合藻。
步骤a：观察藻落的大小
步骤b：用不含有机碳源(碳源——生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养
步骤c：测定DHA含量
(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。
①甲组条件下，融合藻产生[H]的细胞器是________；丙组条件下产生ATP的细胞器是________。
②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下
__________________________________________________________________。
甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是
___________________________________________________________________________。
【答案】(1)产生DHA、自养特性　快速增长
(2)原生质体
(3)b　a　c
(4)①线粒体、叶绿体　线粒体　②融合藻既能光能自养又能异养　融合藻利用光能和简单的无机物能较快生长，不需要添加葡萄糖，既可降低成本，也可防止杂菌生长
【变式探究】甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
(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______________________________
__________________________________________________________________，
假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是
_________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的
________________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
【答案】(1)纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化(或分化)　植物体细胞杂交技术
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可)　在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
题型四　动物细胞工程
例4. （2017年新课标Ⅲ卷，38）编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。
　　　　
回答下列问题：
（1）现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGAAGGA），则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是
_____________________________________。
（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为_____________________，加入了________________作为合成DNA的原料。
（3）现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。
①由图2 可知，当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是__________________。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是__________________。
②仅根据图、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少______________（填“A”“B”“C”“D”或“E”）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
【答案】（1）编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子
（2）模板 dNTP
（3）①进行细胞传代培养 维持培养液是的pH ② C
【变式探究】（2016新课标2卷.40)（15分）下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍体）的流程。
回答下列问题：
（1）图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为____________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_______的方法。②代表的过程是__________。
（2）经过多次传代后，供体细胞中______的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数。
（3）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是______。
（4）与克隆羊“多莉（利）”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了__________。
【答案】（15分）（1）XX或XY 显微操作（去核法） 胚胎移植
（2）遗传物质
（3）卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响
（4）已经分化的动物体细胞核具有全能性。
【变式探究】(2015·天津高考)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D．三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术
【解析】　A项，受精卵的细胞质几乎全部来自于捐献者的卵母细胞，故避免了母亲的线粒体遗传病基因遗传给后代。B项，红绿色盲为细胞核基因遗传病，捐献者仅提供了卵母细胞的细胞质，故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿。C项，受精卵的细胞质几乎全部来自于捐献者，但细胞核中的染色体一半来自父方，一半来自母方。D项，三亲婴儿的培育是体外受精，所以需要在体外培养至早期胚胎阶段再进行胚胎移植。
【答案】C
【变式探究】 (2014·浙江卷，3)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　)
A.连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型
B.某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞
C.由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆
D.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状
【答案】B
【变式探究】实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D.丁过程得到的细胞具有异质性
【解析】甲过程要对实验小鼠进行消毒，排除杂菌等对细胞培养过程的影响；乙过程对皮肤组织用胰蛋白酶处理从而得到分散的单个细胞，制成细胞悬液；丙过程中得到的细胞与正常细胞的染色体组成相同，而进行传代培养即丁过程时，大多数细胞的细胞核型可能会发生变化，具有异质性。
【答案】C
【变式探究】(2014·课标卷Ⅰ，40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的免疫B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题。
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过______次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是____________________________________________________________。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有
__________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是
______________________________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_____________。
【答案】(1)4　Y　Y小鼠的抗体效价最高
(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%
(3)1　100　(4)不能无限增殖
【变式探究】(2014·福建卷，33)[生物—现代生物科技专题]Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：
(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，所选择的表达载体上应具有______________酶的酶切位点。
(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的______________，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。
【答案】(1)细胞核　(2)囊胚　(3)核苷酸序列　HindⅢ和PstⅠ　(4)蛋白质
题型五、胚胎工程及其应用
【例5】（2017年江苏卷，14）下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是（　　）
A．精子在获能液中于37℃、5% CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
【答案】C
【解析】精子在获能液中于37 ℃、5% CO2条件下培养，可使精子获能，A正确；给小鼠注射促性腺激素可促进其超数排卵，B正确；分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质，但发育过程中基因突变或环境因素影响等，最终发育成的个体可能会有形态学差异，C错误；胚胎干细胞具有发育的全能性，能分化成各种组织器官，D正确。
【变式探究】(2016·高考全国甲卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题：
(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________的方法。②代表的过程是________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是
________________________________________________________________________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_______。
【解析】(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。②过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到10～50代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
【答案】(1)XX或XY　显微操作　胚胎移植　(2)遗传物质　(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响　(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
【变式探究】(2015·天津卷，6)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术
【答案】C
【举一反三】(2015·江苏卷，3)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述，正确的是(　　)
A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养
B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行
C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的
D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质
【解析】本题主要考查动物细胞工程和胚胎工程，意在考查识记、理解与运用能力。难度较小。
A项错，癌细胞比成熟动物细胞更易进行离体培养，体外培养的癌细胞对生长因子的需要量显著低于正常细胞；B项错，移植的细胞核可以来自胚胎细胞和体细胞，受体细胞是去核的卵母细胞；C项对，随着胚胎分割次数的增多，分割胚的发育能力明显降低，获取同卵多胚的数量有限；D项错，维生素和激素都不能提供能量。
【答案】C
【变式探究】关于哺乳动物的受精和发育，下列叙述正确的是(　　)
A．雌性动物排卵后遇精子即完成受精
B．动物卵泡的形成始于发育成熟时
C．动物的个体发育过程：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体
D．胚胎发育至囊胚时开始出现细胞分化，这是由于基因开始进行选择性表达
【答案】D
【举一反三】英国纯血马是世界顶级马术比赛的专用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答下列问题。
(1)试管动物技术可以有效提高优质马的生育效率。用________激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞需人工培育至__________________期，才能进行体外受精。若要获得大量的试管马，可于________期(早期胚胎)进行分割后移植。而体外受精前要对精子进行________处理。
(2)随着动物克隆技术的发展，克隆英国纯血马已成为可能。克隆马的培育过程与试管马的培育过程相比较，前者特有的技术手段是________技术。克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击，我国政府的态度是禁止对人进行________克隆。
(3)科学家将外源基因插入动物细胞的受精卵中，常用的方法是________。若将目的基因转入胚胎干细胞中，胚胎干细胞也能够发育成转基因动物，所依据的生物学原理是____________________________
_____________________________________________________。
【答案】(1)促性腺　减数第二次分裂中　桑椹胚或囊胚　获能　(2)核移植　生殖性　(3)显微注射法　胚胎干细胞具有发育的全能性
【解析】(1)用促性腺激素处理，促进“超排”，卵母细胞培养至减数第二次分裂中期才发育成熟，具备受精能力，选用桑椹胚或囊胚的胚胎进行分割移植，体外受精前要对精子进行获能处理。(2)克隆马培育特有的技术手段是核移植技术；我国政府的态度是禁立对人进行生殖克隆。(3)科学家将基因插入动物细胞的受精卵中，常用的方法是显微注射法，若将目的基因转入胚胎干细胞中，胚胎干细胞也能够发育成转基因动物，所依据的生物学原理是胚胎干细胞具有发育的全能性。
【变式探究】(2015·山东卷，36)[生物——现代生物科技专题]
治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术，过程②采用的是胚胎工程中的________技术。
(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的________。
(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用________和________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
【答案】(1)核移植　早期胚胎培养　(2)pH　(3)限制酶
DNA连接酶　标记　(4)内细胞团　B
题型六、生物技术的安全性和伦理问题
【例6】(2016·江苏单科，11，2分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于营养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
【答案】B　
【变式探究】建设社会主义新农村的关键是构建和谐社会，发展生态农业，走可持续发展之路。下图为某地的生态工程建设模式图，请据图回答有关问题。
(1)该生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸秆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽的粪
便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、鱼塘，体现了生态工程的________原理。
(2)该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木，饲养牛、猪、鸡等多种畜禽，这体现了生态工程的_________________ _______________________________________________原理。
(3)沼气池中的产甲烷菌在生态系统中所属的成分是________，生态系统的“基石”是________。
(4)该生态工程建设模式的最大优点是能够_____________
_____________________________________________________。
(5)该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过______________。
【答案】(1)物质循环再生　(2)物种多样性　(3)分解者　生产者　(4)实现能量和物质的分层次多级利用(或提高物质和能量的利用率)，减少环境污染　(5)环境容纳量(K值)
【解析】(1)以沼气工程为中心的生态工程主要体现的是物质循环再生原理。(2)生态工程中适当增加农作物、饲养畜禽等生物种类，使生态系统营养结构复杂，自我调节能力增强，抵抗力稳定性增加，这体现了生态工程的物种多样性原理。(3)沼气池中的产甲烷菌在无氧条件下将粪便等中的有机物分解，属于分解者。生态系统的“基石”是生产者。(4)以沼气工程为中心的生态工程最大的优点是充分利用了废弃物中的物质和能量，实现了物质和能量的分级多层次利用。(5)在鱼塘中养鱼时要考虑环境容纳量，投放的鱼苗量不能大多。
【举一反三】下列关于我国生态工程与“西方国家”生态工程的比较，正确的是(　　)
①我国的生态工程难以像“西方国家”那样，设计如标准化、易操作的生态工程样板　②“西方国家”的生态工程应用范围比我国小　③“西方国家”的生态工程以治理环境污染和恢复破坏的生态系统为主要目标，我国的生态工程则以经济和社会效益为主要目标
A．①②③　　B．①③　　　C．①②　　　D．②③
【答案】C
【解析】“发达国家”与我国的生态工程建设强调的重点有所不同。西方国家的生态工程除了治理环境污染的目标外，主要是通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中对破坏的生态系统进行生态恢复；我国的生态工程不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。总体来看，“发达国家”的生态工程的应用范围比我国小，也不那么强调经济效益。目前我国的生态工程还有一些不足之处，如缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的样板等。
【变式探究】下列有关生物技术安全性和伦理问题的观点，不合理的是(　　)。
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息隐私权
【答案】B
【变式探究】 供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答。
(1)过程A表示________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________细胞提供细胞质，进行人工重组，由此产生的重组细胞②的遗传物质主要来自图中的________。
(2)过程B表示的生物技术是________，C表示定向诱导技术，其诱导的对象是[　　]________细胞。
(3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果多种多
样，如有的是神经细胞，有的是血细胞，有的是肌肉细胞，究其本质原因是
________________________________________________________________________。
(4)中国政府对“克隆人”的观点是_________________________________。
“有一男子患有白血病，经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复”，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？______________________________________________________________。
【答案】(1)细胞核移植 　(次级)卵母　乙　(2)动物细胞培养　④　内细胞团(胚胎干细胞)　(3)细胞核具有全能性　基因的选择性表达　(4)禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆　符合，因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞

1．我国拥有自主知识产权的抗虫棉，是将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入到棉花的叶肉细胞中培育而成。回答下列问题：
(1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因属于________，离体棉花叶肉细胞属于__________。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，含有基因中启动子的文库是____________文库。
(2)获取的Bt毒蛋白基因需要与载体结合构建基因表达载体。在基因工程中使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、____________等，其中质粒的化学成分是________。
(3)科学家最初做抗虫棉实验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因____________。为此，科学家对棉植株中的Bt毒蛋白基因进行了修饰，结果食用了棉叶的棉铃虫中毒死亡了，从变异类型分析，这种对Bt毒蛋白基因的修饰属于____________。
(4)转基因植物存在一定的安全性问题，为避免Bt毒蛋白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将Bt毒蛋白基因转入棉花细胞的________(填“细胞核”或“叶绿体”)。
【答案】(1)目的基因　受体细胞　基因组
(2)动植物病毒　DNA
(3)没有成功表达　基因突变
(4)叶绿体
2．我国菊花主要有杭菊、亳菊、怀菊、贡菊等8种，是药食兼优的代表性植物。研究发现杭菊具有明显的抗炎作用，怀菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。结合所学知识回答下列问题：
(1)欲培育兼有明显抗炎、抗病毒疗效的菊花新品种，用杭菊和怀菊杂交的方法是做不到的，原因是________________________________。
(2)基因工程方法为培育上述新品种提供了可能性，在实施基因工程过程中，最关键的步骤是____________________________。受体细胞的选择直接关系到实验的成功与否以及新生植株的品质，我们一般选取未开花的幼枝的芽尖，理由有____________________、__________________(写出两个)。若想确定杭菊的受体细胞中是否导入了怀菊的抗病毒基因，常用的检测方法是____________________。
(3)如果利用植物体细胞杂交的方法培育“杭菊怀菊”杂种植株，首先要获得这两种植物细胞的__________，用聚乙二醇诱导处理后，诱导实验材料再生出____________，再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。
(4)理论上利用植物体细胞杂交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的优良菊花，这两项技术的共同特点有____________________________________________。
【答案】(1)二者存在生殖隔离
(2)基因表达载体的构建　不带病毒或带病毒极少　分化程度低或易诱导脱分化和再分化(答案必须是两个方面)　DNA分子杂交技术
(3)原生质体　细胞壁
(4)定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和障碍)
3．下图为科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答有关问题：
(1)与一般的繁育良种动物方式相比较，胚胎移植的优势是__________________________。为提高良种奶牛的繁殖能力，在获取卵母细胞之前需用促性腺激素对奶牛进行处理，目的是________。
(2)“转基因牛”D培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞，主要原因是________________。
(3)图中数字标号①代表的结构为__________，①将来发育为________________，c→d过程需对其均等分割的目的是__________________________。A、B牛基因型是否相同？______________。
(4)在培育良种牛的过程中，都运用了动物细胞培养技术。在动物细胞培养过程中，为防止杂菌的污染而要加入一定量的__________。
【答案】(1)可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　超数排卵
(2)受精卵的全能性易于表达
(3)内细胞团　胎儿的各种组织　有利于胚胎的恢复和进一步发育　相同 (4)抗生素
【解析】(1)与一般的繁育良种动物方式相比较，胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；对良种母牛注射促性腺激素可促使其超数排卵。(2)由于受精卵的全能性易于表达，因此良种牛培育过程中，常用受精卵作为外源基因的受体细胞。(3)图中①为内细胞团，将来发育为胎儿的各种组织；c→d过程需对其均等分割，这样有利于胚胎的恢复和进一步发育。来自同一个胚胎的后代具有相同的基因型，因此A、B牛的基因型相同。(4)在动物细胞培养过程中，为防止杂菌的污染而要加入一定量的抗生素。
4．下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。请据图回答下列问题：
(1)过程①至②所获取的抗体1称为____________，其中过程①是指细胞工程中的__________________技术。
(2)④过程需要__________________酶，⑤过程则需要的工具酶为____________________。
(3)②处需要筛选，其培养基称为______________(填“液体培养基”“选择培养基”或“鉴别培养基)。结构甲的组成必须包括启动子、__________及目的基因等(写两项)。
(4)如果想用棉花产生该种抗体，则⑥过程的受体细胞通常选用______________菌，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过____________技术获得能产抗体的转基因棉花植株。
【答案】(1)单克隆抗体　细胞融合
(2)逆转录　限制酶和DNA连接酶
(3)选择培养基　终止子、标记基因
(4)农杆　植物组织培养
5．下图为培育“三亲婴儿”的过程示意图，回答下列问题：
(1)①表示______________技术，捐献卵母细胞时通常给捐献者注射激素使其________。
(2)②过程需在培养液中添加抗生素，目的是________；进行③过程前需对精子进行体外培养，目的是________；⑤过程表示________；培育“三亲婴儿”的过程属于________(填“有性”或“无性”)生殖。
(3)已知母亲(甲)患有线粒体肌病(一种线粒体基因缺陷造成的疾病)，若母亲(甲)自然受孕，其子女患该病的情况是________，“三亲婴儿”技术能有效避免上述情况发生，原因是
___________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)动物细胞核移植　超数排卵　(2)防止杂菌污染　使精子获能　胚胎移植　有性　(3)子女均患病　三亲婴儿的线粒体基因来自捐献者的卵母细胞
6．根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：
(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株，原因是
_____________________________________________________。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是______________，其中过程②称为____________，植物体细胞融合完成的标志是______________。
(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。
(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到________阶段即可(填字母编号)。
(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于________(填字母编号)。
(6)人工种子是由发育到________过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。
【解析】　(1)番茄和马铃薯属于两个物种，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是细胞的全能性，其中过程②称为原生质体融合，植物体细胞融合完成的标志是产生新的细胞壁。(3)由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此“番茄—马铃薯”属异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养到愈伤组织阶段即可提取，愈伤组织阶段为图中的e阶段。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的④⑤。(6)人工种子是用胚状体包上人工种皮制成的。
【答案】　(1)不同种的植物存在生殖隔离　(2)细胞的全能性　原生质体融合　产生新的细胞壁　(3)六　(4)e　(5)④⑤　(6)f
7．镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位的谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：
(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的________序列发生改变。
(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作____________________。
(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的________，以其作为模板，在________酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在______________酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。
(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取________，用相应的抗体进行________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。
【答案】　(1)碱基对
(2)不属于　没有对现有的蛋白质进行改造
(3)mRNA　逆转录　限制酶和DNA连接
(4)蛋白质　抗原—抗体
8．治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：
(1)过程①采用的是细胞工程中的________________技术，过程②采用的是胚胎工程中的________________技术。
(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的________________。
(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用________和________两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有________________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________________。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体________________(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排斥反应。
【答案】　(1)(体细胞)核移植　(早期)胚胎培养　(2)pH(或：酸碱度)　(3)限制性(核酸)内切酶(或：限制酶)　DNA连接酶(注：两空可颠倒)　标记　(4)内细胞团　B
9．中美研究人员发现了PYL9蛋白(一种提高植物抗旱性的蛋白)，利用转基因技术让水稻自身产生大量PYL9蛋白，可显著提高其抗旱性。请回答下列问题：
(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用________的方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是________________。
(2)导入目的基因的重组细胞可通过________________技术培育成完整植株，这一过程体现了______________。
(3)目的基因若在水稻细胞中表达，遗传信息流向是__________________；检测水稻细胞中是否存在PYL9蛋白，在分子水平上采用的方法是____________。
(4)经研究发现PYL9蛋白是位于细胞膜上的一种脱落酸受体。干旱环境中水稻老叶内脱落酸的含量增加，能加速________________，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。PYL9蛋白的作用能体现细胞膜____________________的功能。
【解析】　(1)已知氨基酸序列，所以可以用人工合成的方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到限制酶和DNA连接酶，限制酶用来切割目的基因和运载体，DNA连接酶将其连接。
(2)导入目的基因后，重组细胞是通过植物组织培养技术经过脱分化和再分化培育成完整植株，这一过程体现了植物细胞的全能性。
(3)目的基因在水稻细胞中表达时，遗传信息流向是：从目的基因转录形成 mRNA，再经过翻译流向蛋白质。要检测蛋白质是否表达应采用抗原—抗体杂交，如果出现杂交带，说明表达成功。
(4)脱落酸含量增加能促进衰老叶片的衰老与脱落，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。该蛋白是受体，能识别信息，所以体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。
【答案】　(1)人工合成　限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶　(2)植物组织培养　植物细胞的全能性　(3)目的基因→mRNA→蛋白质　抗原—抗体杂交　(4)老叶的衰老与脱落　进行细胞间的信息交流
10．苦荞是一种有名的经济植物，其含有的黄酮类化合物具有降血糖、血脂等功效。CHS是合成黄酮类化合物的关键酶。有人把经修饰的CHS基因导入苦荞细胞中，培育高产黄酮苦荞品系。按图示回答：
(1)过程①中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒的酶称为________。这种酶主要有两类，一
类是从T4噬菌体中分离得到的，另一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为________。这两类酶都能恢复被
限制酶切开的两个核苷酸之间的________键。
(2)图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞的方法称为________，除此外还可以利用的方法有
____________________。对过程②操作前，需先用Ca2＋处理农杆菌，使其成为________细胞。
(3)检测转基因苦荞培育是否成功，不能用抗原—抗体杂交技术进行检测的原因是
________________________________________________， 可以比较转基因苦荞与普通苦荞的________含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。
【答案】　(1)DNA 连接酶　E．coliDNA连接酶　磷酸二酯　(2)农杆菌转化法　基因枪法、花粉管通道法　感受态　(3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都含有黄酮类化合物　黄酮类化合物
11．RT－PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示：
(1)过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、________、________和引物A等。
(2)过程Ⅱ首先要将反应体系的温度升高到95 ℃，其目的是__________________________，该反应体系中所用的Taq酶至少应能耐受________ ℃。
(3)过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上至少需要________个引物B。
(4)利用RT－PCR技术获取的目的基因________(填“能”或“不能”)在物种之间交流；该技术还可用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度，原因是__________________________________
_____________________________________________________________。
(5)RT－PCR过程中主要借助对________的控制，影响酶的活性，从而使得化学反应有序高效地进行。
【答案】　(1)RNA提取物　逆转录酶　(2)让逆转录酶变性失活、使mRNA－cDNA杂合双链解开　95　(3)2n－1　(4)能　增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量(或浓度)，便于检测　(5)温度
12.为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。
(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用________法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用________酶处理两个基因后，得到________端(填图中字母)相连的融合基因。
(2)将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T－DNA中，构建________并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含____________的固体平板上培养得到单菌落，再利用______________培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。
(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是_______________，
进一步筛选后获得转基因油菜。
(4)提取上述转基因油菜的mRNA，在________酶的作用下获得cDNA，再依据________的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成________。
【答案】(1)PCR　ClaⅠ(限制酶)和DNA连接　A、D
(2)表达载体(或“重组质粒”)　四环素　液体
(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞
(4)逆转录　融合基因　转录
13.下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。请回答：
(1)天然质粒往往需经过改造才能作为基因工程中的运载体，经改造后的质粒同时具备的条件有
____________(填序号)。
①标记基因　②多个限制酶切割位点　③对受体细胞无害　④启动子　⑤起始密码子
(2)若对图1中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性将会________。
(3)用图2中的人乳铁蛋白目的基因和图1所示的质粒构建重组质粒时，选用的限制酶是________(从“EcoRⅠ”、“BamHⅠ/HindⅢ”、“SmaⅠ/HindⅢ”中选择)。不能选择其他限制酶的理由分别是______________________________。
(4)图3中，①常用的导入方法是________，为了获得雌性转基因牛，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________，③过程选用的早期胚胎应发育到______阶段。
【答案】(1)①②③④
(2)提高
(3)BamHⅠ/HindⅢ　若选EcoRⅠ会破坏质粒的复制原点；若选SmaⅠ/HindⅢ，则构建的重组质粒没有标记基因或复制原点
(4)显微注射法　性别鉴定　桑椹胚或囊胚
14.下图为含铁量较高转基因水稻的培育过程示意图，请分析回答：
注：MS培养基为植物组织培养所用培养基
(1)铁结合蛋白基因来自菜豆，若利用菜豆细胞内形成的mRNA通过逆转录过程形成 cDNA，将这些cDNA用限制酶处理后储存在受体菌群体内，这些受体菌群被称为菜豆的________。除了通过上述方法可以获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成的方法获取铁结合蛋白基因，其前提条件是________。
(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割________，该酶作用的部位为________(填化学键名)。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。完整的重组Ti质粒除图示结构外，还应包括________等。
(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________，该筛选过程是通过在培养基2中加入________实现的。培养基3与培养基2的区别是________。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻________。
【答案】(1)cDNA文库(或部分基因文库)　该基因的脱氧核苷酸序列已知　(2)含目的基因的DNA片段和质粒　磷酸二酯键　Ca2＋　启动子、终止子　(3)含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织　潮霉素　生长素和细胞分裂素的浓度比例　(成熟)种子中铁含量
15.植物组织培养技术被广泛应用于培育无病毒植株、育种及获得植物次生代谢产物等生产生活实际。下图为番茄植株的培育过程。分析回答：
(1)①过程中使用了____________酶，获得植物细胞原生质体，此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体____________。
(2)铺平板类似于微生物接种，该过程必须在________旁进行操作。平铺板中添加蔗糖的目的除了提供营养外，还有________作用
(3)同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因________(填“相同”、“不相同”或“不一定相同”)；图中属于再分化的过程是________(填序号)。
(4)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程③中添加________进行处理，也可以选择在过程⑥中添加________进行处理。
【答案】(1)纤维素酶和果胶(答“纤维素酶”也可)　吸水涨破
(2)酒精灯火焰　调节渗透压
(3)不一定相同　⑨⑩(答⑨或⑩也可)
(4)聚乙二醇　秋水仙素
16.育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。
(1)图Ⅰ过程由番茄韧皮部细胞形成幼苗A的过程需要经过________________两个关键步骤，该过程依据的原理是________________。
(2)植物组织培养除了需要提供一定的营养、________、温度和光照外，还必须在________的条件下进行。
(3)已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，少室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则Ⅱ过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是________。Ⅲ过程中植物体C的基因型为__________________________。(细胞A为两两融合细胞)
(4)图Ⅲ、Ⅳ过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的____________。
(5)在图中Ⅳ过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_______________________________________________
___________________________________________________________________。
【答案】(1)脱分化和再分化　植物细胞全能性
(2)植物激素(生长素、细胞分裂素)　无菌
(3)有丝分裂　YYmm或Yymm或yymm
(4)原生质体
(5)具有两个亲本的遗传物质
17.下图表示构建转抗体基因小鼠生产人源性单克隆抗体的流程。请据图回答问题：
(1)图示过程涉及的生物技术有__________、__________、__________。
(2)①过程使用的工具酶有____________________；构建的基因表达载体除含有人抗体基因、启动子、终止
子外，还应具有__________。
(3)向转基因小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的________中提取B淋巴细胞；②过程通常用________________________诱导。
(4)细胞X是________，体外培养细胞X所用的培养液必须添加________等天然成分，培养过程中会产生接触抑制吗？________________。
【答案】(1)转基因技术　动物细胞培养　动物细胞融合(其他合理答案亦可)　
(2)限制酶、DNA连接酶　标记基因　(3)脾脏　聚乙二醇或灭活的病毒　
(4)杂交瘤细胞 血浆或血清　不会
18.科学家以番茄(2N)和马铃薯(4N)为材料利用下图技术得到“番茄—马铃薯”植株。请回答下列问题：
(1)获得a、b所选用的酶为________，c和d的名称依次是________、________。
(2)图示技术名称是________；由d培育成植株的过程运用的技术手段是________，其依据的原理是
__________________________________________。
(3)过程②称为________，所用的化学诱导剂一般是________，③过程成功的标志是
______________________________________________________________。
(4)过程④是________，⑤过程增殖的方式为________，诱导f中植株生根过程中培养基中生长素与细胞分裂素的比值较④过程________(高/低)；最终获得的“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。
【答案】(1)纤维素酶和果胶酶　(正在融合的)原生质体　杂种细胞
(2)植物体细胞杂交技术　植物组织培养　植物细胞全能性
(3)原生质体融合　PEG(聚乙二醇)　杂种细胞再生出细胞壁(形成新的细胞壁)
(4)脱分化　有丝分裂　高　六
19.如图所示为获得转基因鼠和单克隆抗体的制备过程，据图回答下列问题：
(1)过程Ⅰ将目的基因导入受体细胞的方法是________。在分子水平上检测该过程是否成功的程序是
______________________________________________。
(2)过程Ⅱ表示受精卵经过体外培养，形成早期胚胎，再移植到受体母鼠体内。培养过程中，培养液中添加一定量的________，以防止杂菌污染，此外，应____________以便清除代谢产物，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(3)过程Ⅳ可以形成________种融合细胞，为了获得所需要的抗体，我们还需要的操作是________。
【解析】(1)根据图中“注射吸管”“受精卵”等信息可知，过程Ⅰ是采用显微注射法把目的基因导入受体细胞。在分子水平上检测目的基因是否成功导入受体细胞，通常采用DNA分子杂交技术。(2)过程Ⅱ中，在进行受精卵的体外培养时，根据“防止杂菌污染”这一信息可知，培养液中要添加一定量的抗生素；为防止细胞代谢产物积累对细胞自身的危害，应定期更换培养液。(3)过程Ⅳ是骨髓瘤细胞和免疫过的B淋巴细胞的融合过程，相同细胞之间的融合有2种，不同细胞之间的融合有1种；为了获得单克隆抗体，一般需要两次筛选。
【答案】(1)显微注射法　带有放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段与提取的DNA或RNA混合，如果出现杂交带则说明导入成功
(2)抗生素　定期更换培养液
(3)3　筛选
20.红豆杉，又名紫杉，可从其树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇。下面是某同学设计的有关紫杉醇抗肿瘤实验的研究流程，请分析回答：
(1)酶X是________酶，其主要作用是________。
(2)物质Y是________，乙组起________作用。
(3)细胞体外培养所需营养物质与体内基本相同，例如，需要有________、________、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入血清、血浆。
(4)为清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，应采取的措施是________。
(5)实验结果：若甲组____________________________，说明紫杉醇有抗肿瘤作用。
(6)为了解决紫杉醇的药源问题，理论上可用________技术，把离体的红豆杉细胞经过________培养成愈伤组织，从中提取紫杉醇，进行加工生产。
【答案】(1)胰蛋白(胶原蛋白)　使肿瘤细胞分散开
(2)生理盐水　对照(与紫杉醇形成对照)
(3)糖(葡萄糖)　氨基酸
(4)(定期)更换培养液
(5)肿瘤细胞的数目少于乙组
(6)植物组织培养　脱分化
21．我国研究人员创造出一种新型干细胞—异种杂合二倍体胚胎干细胞，具体研究过程如下图所示，请据图回答问题：
(1)图中的单倍体囊胚1最可能是由小鼠的________发育而来，所采用的技术应为________________，培养过程中使用的培养液除含有一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、________________等营养成分以及血清等物质。
(2)图中的单倍体ES应取自囊胚的________细胞，ES在形态上表现为________________________。
(3)由于物种间存在________，因此自然情况下哺乳动物远亲物种间的配子往往无法完成________作用，或者即便能完成也不能发育。但是人们为了生物学研究的便利，创造出了各类远亲物种间的杂合细胞，如小鼠－大鼠、人－鼠等杂交细胞，由于这些细胞都是由体细胞融合产生，因此杂交细胞中通常含有________个染色体组。
【答案】　(1)卵子(卵细胞)　早期胚胎培养技术　氨基酸、核苷酸　(2)内细胞团　体积小、细胞核大、核仁明显　(3)生殖隔离　受精　4
22．日本的一个研究小组将Aequorea victoria水母中编码绿色荧光蛋白(GFP)的基因导入长尾猕猴的卵母细胞中，最终获得在紫外线照射下能发绿光的“绿光猴”。请回答下列相关问题：
(1)从水母中获取GFP基因后，可利用________技术获得大量该基因，该过程所利用的酶必须具有________的特点。
(2)导入目的基因的卵母细胞需培养至________，才能与获能的精子受精。精子和卵细胞间的信息交流是通过________方式实现的。
(3)受精卵培养至____________时期可进行胚胎移植，移植的胚胎在受体内存活的生理学基础是
____________________________________________。
(4)GFP基因能在猕猴细胞中表达，是因为不同生物共用______________，若“绿光猴”只是部分细胞合成了绿色荧光蛋白，这是________________的结果。
【解析】 (1)要获取大量的GFP基因可利用PCR技术进行扩增，该过程需高温解旋，因此所利用的酶必须具有耐高温的特点。
(2)导入目的基因的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期，才能与获能的精子受精。精子和卵细胞通过细胞膜接触完成细胞间的信息交流。
(3)胚胎移植前的早期胚胎一般培育至分化全能性较高的囊胚或桑椹胚阶段，移植的胚胎在受体内存活的生理学基础是受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(4)GFP基因能在猕猴细胞中表达，是因为不同生物共用一套遗传密码子，若“绿光猴”只是部分细胞，而不是全部细胞合成了绿色荧光蛋白，这是基因选择性表达的结果。
【答案】　(1)PCR　耐高温　(2)减数第二次分裂中期(MⅡ中期)　细胞膜接触　(3)囊胚或桑椹胚　受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(4)一套遗传密码子　基因选择性表达
23．(1)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行________处理。卵子受精的重要标志是________________。
(2)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，要将干扰素基因与____________________连接在一起构建基因表达载体，并将基因表达载体导入牛的________(填“受精卵”或“乳腺细胞”)。
(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用________激素处理可使其超数排卵。在核移植过程中，作为受体的成熟卵母细胞在核移植前需要进行________处理。
(4)在胚胎移植前，通过________技术可获得较多胚胎，进行该项技术时，应选用发育良好的、形态正常的________。
【答案】　(1)获能　在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体　(2)乳腺蛋白基因的启动子　受精卵　(3)促性腺　去核　(4)胚胎分割　桑椹胚或囊胚
24．如图是培养生产人生长激素的转基因动物的过程，请据图回答下列问题。
(1)①是含有人生长激素基因的质粒，为了使人生长激素基因在羊乳腺细胞中表达，需要将目的基因与乳腺蛋白基因的________等调控组件重组在一起。②中是根据________基因表达的性状筛选出的细胞⑤。
(2)从白脸羊体内分离出的组织要经过酶处理变为单个细胞再培养，实验中使用的细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的____________。
(3)为了使产药动物种群迅速扩大，现对⑥阶段的胚胎进行分割，一次给受体母羊移入多个胚胎，胚胎分割时应注意___________________。
(4)细胞④和细胞⑤融合所利用的原理是____________。产药动物的产生涉及__________(填“胚胎细胞核移植”或“体细胞核移植”)技术，该技术的成功率较______。
(5)移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础为___________________ __________________________。
【答案】　(1)启动子　标记　(2)二倍体核型　(3)将内细胞团均等分割　(4)细胞膜的流动性　体细胞核移植　低　(5)受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
25．内蒙古农业大学生命科学院成功培育出了转肠乳糖酶基因的“低乳糖奶牛”。这头奶牛所产牛奶中不含乳糖或含量很低。请回答下列问题：
(1)构建基因表达载体时，需要获取仅在________细胞中特异性表达的基因的启动子，以使乳汁中的乳糖含量降低。构成启动子的基本单位是____________。
(2)将基因表达载体导入奶牛受精卵细胞常用的方法是________，与早期胚胎细胞和体细胞相比较，受精卵细胞的优势是_____________________。
(3)受精卵经过体外培养，形成________，再移植到受体母牛体内，移植到受体母牛子宫内的胚胎能够存活的原因是____________________。
(4)进行胚胎移植操作前，需要对取自早期胚胎的滋养层细胞利用________技术进行DNA分析，以鉴定其性别。人的肠乳糖酶基因在奶牛中是否成功表达，可以采用抗原—抗体杂交进行检测，其中的抗原是指____________。
【答案】　(1)(优良)奶牛乳腺　脱氧核苷酸
(2)显微注射法　具有的全能性高，能直接发育成新个体
(3)桑椹胚或囊胚　受体母畜对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
(4)DNA分子杂交(或DNA探针)　人的肠乳糖酶
26．目前，精子载体法逐渐成为具有诱惑力的制备转基因动物的方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答：
(1)精子载体法过程中外源基因能够整合到精子的________上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的________才能进入卵细胞中。
(2)过程②采用的是________技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行________处理。
(3)利用转基因动物分泌的乳汁来生产药物的________反应器是科学家将药用蛋白基因与____________的启动子等调控组件重组在一起，然后导入哺乳动物的受精卵中，最终培养出转基因动物。
(4)过程③需要在________________(至少写出两点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入________。
【解析】(1)精子与卵细胞受精时，精子的头部进入卵细胞中，并释放其细胞核进入卵细胞，但细胞质未进入。因此为了提高转化率，必须将外源基因整合到精子的染色体中。
(2)②表示体外受精过程，因此需要采用体外受精技术。精子必须获能才可以与卵细胞发生受精作用。
(3)利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术，将外源基因(药用蛋白基因)导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用了动物乳腺天然、高效合成分泌蛋白的能力。
(4)③是早期胚胎培养过程，该过程需要的条件有：无菌无毒环境、适宜的温度和pH、营养充足、一定气体环境等。动物细胞培养所需的培养液成分一般都比较复杂，除了含有各种无机盐、糖、氨基酸、促生长因子、微量元素等外，还要添加血清(或血浆)等物质。
【答案】(1)染色体　头部(细胞核)
(2)体外受精　获能
(3)乳腺生物(乳房生物) 　乳腺蛋白基因
(4)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、一定气体环境(答出2点即可)　动物血清(或血浆)
27．治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞(如神经细胞、肌肉细胞和血细胞)，用于治疗。请回答下列问题：
(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为_________；在功能上，具有发育的全能性。将重组胚胎在体外培养到________时期，从该时期的________中进行分离，从而获得ES细胞。
(2)在培养液中加入____________可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，该过程研究的意义在于解决____________________________问题。
(3)科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是________________________。
(4)科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中________ 的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认ES细胞诱导成功，得到此结论的依据是____________________________________。
【解析】(1)ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上，具有发育的全能性。如果从重组胚胎中分离干细胞，需将重组胚胎培养到囊胚时期，从该时期的内细胞团中进行分离。
(2)欲诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，需要在培养液中加入分化诱导因子。该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题。
(3)已经分化的动物体细胞的全能性受到限制，体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境，所以科学家将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养。
(4)在正常机体内，胰岛B细胞分泌胰岛素的量受血糖(血液中的葡萄糖)浓度的影响，因此，欲在体外进行由ES细胞定向诱导分化形成的胰岛B细胞释放胰岛素的实验：要控制培养液中葡萄糖的浓度。实验结果显示：在糖浓度高时，胰岛素分泌量多；在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少，据此分析确认ES细胞诱导成功。
【答案】(1)体积小、细胞核大、核仁明显　囊胚　内细胞团
(2)分化诱导因子　临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等
(3)卵母细胞的细胞质中含有诱导体细胞核表达出全能性的物质
(4)葡萄糖　在糖浓度高时，胰岛素分泌量多，在糖浓度低时，胰岛素分泌量减少(合理即可)
28．实施西部大开发，要切实搞好生态环境保护和建设，大力开展植树种草、治理水土流失、防治沙漠化等。
材料一：据计算，维持一个6口人的牧民家庭生活所需食物，需饲养35～40头牛，其中一半必须是母牛，以提供牛奶和繁殖小牛，其余为2～3头公牛，15～18头小母牛和几头小公牛。这一畜群所需的牧场面积取决于降雨量(因降雨量影响产草量)，在降雨量为250 mm地区，约需400公顷放牧地。
材料二：“退耕还林工程”囊括25个省(区、市)和新疆生产建设兵团，共1 897个县(含市、区、旗)。到2010年，完成退耕地造林1 467万 hm2，宜林荒山荒地造林1 733万hm2，陡坡耕地基本退耕还林，严重沙化耕地基本得到治理，工程区林草覆盖率增加4.5个百分点，工程治理地区的生态状况得到较大改善。
(1)在生态工程中，人类应用了________________等学科的基本原理和方法，促进了人类社会和自然环境的和谐发展。
(2)在西部地区“退耕还林还草”的目的是_________________________，
从而能够提高生态系统的自动调节能力，这个过程遵循的原理是________。
(3)根据________原理可知，西部地区的草场，要注意合理放牧，需要考虑____________，因为若越过其限度，就会引起______________。
(4)一般来说，生态工程的目标除了治理环境污染之外，主要是对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行________。
【答案】　(1)生态学和系统学　(2)增加当地物种多样性　物种多样性原理　(3)协调与平衡　环境承载力　系统的失衡和破坏　(4)生态恢复
29．如图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程，请回答下列问题：
(1)A细胞是________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。
(2)进行胚胎分割时，应选择发育到________时期的胚胎进行操作。
(3)②指的是________。
(4)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同遗传性状的根本原因是________。
(5)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意
_____________________________________________________。
(6)受体母牛必须和供体牛属于________。移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是
__________________________。
【答案】(1)(次级)卵母细胞　获能　(2)桑椹胚或囊胚　(3)囊胚腔　(4)具有相同的遗传物质　(5)将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
(6)同一物种　受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
30．胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题：

(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于________，细胞B的名称是________。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是________，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为________，胚胎种植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有________(至少答出2种)等。
(3)应用3中细胞C、D分别取自________、________。
(4)应用4中通过________技术获得二分胚①和②，同时，可以通过取样________进行分子水平的早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对________的分析进行性别鉴定。
【答案】(1)供体1和供体2　MⅡ中期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞) (2)输卵管　桑椹胚或囊胚　胎盘　体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植
(3)原始性腺(或生殖腺)　早期胚胎(囊胚的内细胞团)
(4)胚胎分割　滋养层　染色体(或性染色体)

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