2022年高考生物二轮复习 专题十一 基因、细胞、胚胎、生态工程 习题

这是一份2022年高考生物二轮复习 专题十一 基因、细胞、胚胎、生态工程 习题，共15页。试卷主要包含了某质粒载体的结构如图所示，红细胞生成素，甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质等内容，欢迎下载使用。
专题十一 基因、细胞、胚胎、生态工程
1.某质粒载体的结构如图所示。现有BamHⅠ、MboⅠ、PalⅠ三种限制酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为G↓GATCC、↓GATC、GG↓CC。已知目的基因的两端均有后两种限制酶的识别序列。回答下列问题：

（1）从表达载体的组成上看，氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因属于 。通常该结构必须具备的特性有：表达产物对细胞无害、表达产物及产物的功能便于检测、表达产物及产物的功能在受体细胞中本身 （填“不存在”或“已存在”）。
（2）上述三种限制酶中，能切割产生平末端的酶是 ，能切割产生相同黏性末端的酶是 。
（3）若将质粒和目的基因通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，应选用的限制酶是____________（填“MboⅠ”或“PalⅠ”）。不选用另一种酶的原因是 。
【答案】（1）标记基因　不存在　（2）PalⅠ　BamHⅠ、MboⅠ　（3）PalⅠ　若用MboⅠ处理会破坏质粒中的两个标记基因，不利于重组质粒的鉴定与选择
2.如图表示基因工程中获取目的基因的示意图，下列相关叙述不正确的是（　　）

A．③表示PCR技术，用来扩增目的基因
B．若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库
C．要从基因文库中得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取
D．若基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过化学方法直接人工合成获取
【答案】B
3.基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题：
（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括______________和 。
（2）生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。
（3）目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是
。
【答案】（1）基因组文库　cDNA文库 （2）解旋酶　加热至90～95 ℃　氢键
（3）Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
【解析】（2）生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至90～95 ℃进行解旋的，二者都破坏了碱基对之间的氢键。（3）在PCR过程中，要加热至90～95 ℃，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。
4.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1、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　四种游离的脱氧核苷酸　（3）①进行细胞传代培养　维持培养箱中的pH　②C
【解析】（1）因为编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子，因此所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙。（2）PCR技术扩增目的基因的条件需要：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。序列甲作为模板DNA，DNA的原料为四种游离的脱氧核苷酸。（3）①动物细胞可以通过细胞培养（传代培养）继续增殖。细胞培养过程中，需要气体环境，其中气体CO2的作用是维持培养箱中的pH。②分析坐标图：对比甲和乙蛋白刺激T淋巴细胞增殖情况发现：最终效果相当，只是增殖时间不同，可以推断出A、E片段编码的肽段不会降低T淋巴细胞增殖效果。将丙蛋白分别与甲和乙蛋白刺激T淋巴细胞增殖情况比较发现：丙蛋白降低了T淋巴细胞增殖。丙序列与甲和乙序列相比较，缺少了C片段，也就是说若缺少C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。
5.据报道，美国科研人员通过基因转移技术，从根本上治愈了实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病。这种技术把选定的X基因导入胰腺，这些基因随后得到整合并促使消化系统和其他类型的细胞制造胰岛素。请回答下列问题：
（1）在基因工程中，X基因称为 。利用PCR技术扩增X基因时，需要在反应体系中添加的有机物质是 、 、4种脱氧核糖核苷酸和热稳定DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
（2）将X基因导入小鼠体内之前，需要操作的核心步骤是 ，此步骤最常用的运载工具是 ，所需要的酶是限制酶和 。
（3）X基因的检测可从分子水平和个体水平两方面进行，在分子水平上通常采用 技术检测X基因是否导入受体细胞，在个体水平上应检测 。
【答案】（1）目的基因　引物　模板DNA　（2）基因表达载体的构建　质粒　DNA连接酶　（3）DNA分子杂交　实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病是否被根治
6.红细胞生成素（EPO）是体内促进红细胞生成的一种激素物质，是当今最成功的基因工程药物，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素（rhEPO）。其简要生产流程如图，下列相关叙述正确的是（　　）

A．过程①用到的工具酶有DNA聚合酶、限制酶和DNA连接酶
B．构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程
C．检测重组细胞是否表达出rhEPO常用抗原—抗体杂交技术
D．用乳腺生物反应器生产EPO可将人EPO基因导入哺乳动物体细胞获得
【答案】C
【解析】过程①构建基因的表达载体，需用限制酶切割目的基因和载体，并用DNA连接酶连接，该过程无需DNA聚合酶参与，A错误；终止子的作用是终止转录过程，B错误；检测重组细胞是否表达出rhEPO，可利用抗原—抗体特异性结合的原理，采用抗原—抗体杂交技术检测，C正确；采用细胞培养生产EPO成本比较高，可以采用乳腺生物反应器，将基因表达载体转入雌性哺乳动物受精卵中，使EPO基因在转基因动物的乳腺细胞中表达，通过分泌的乳汁来生产EPO，目前还不能直接用高度分化的体细胞克隆哺乳动物，D错误。
7.甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质，科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞，得到了转基因植株。回答下列问题：
（1）用农杆菌感染时，应优先选用黄瓜 （填“受伤的”或“完好的”）叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养，选用这种叶片的理由是
。
（2）若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中的 已转移到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交，发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1，则说明甜蛋白基因已经整合到 （填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”）中。
（3）假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，应选用
作为外植体进行组织培养。
（4）通常，基因工程操作主要有4个步骤，即目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此，基因工程的含义可概括为 。
【答案】（1）受伤的　叶片伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，可吸引农杆菌移向这些细胞　（2）甜蛋白基因　核基因组　（3）茎尖　（4）按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品
【解析】（1）农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。所以选择受伤的黄瓜叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养。（2）甜蛋白基因是目的基因，若在转基因黄瓜中检测到该甜蛋白，表明该重组质粒中的甜蛋白基因已转移至植物细胞中且能够表达；非转基因植株无甜蛋白基因，用OO表示，与转基因黄瓜（用AO表示）的某一植株杂交，子代含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1，说明转基因黄瓜是杂合子，且甜蛋白基因整合到核基因组中。（3）植物分生区附近（如茎尖）的病毒含量少，甚至无病毒，利用其作为外植体进行组织培养，可获得脱毒苗。
8.干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，在－70 ℃条件下可以保存半年，这需要利用蛋白质工程来完成。请回答下列问题：
（1）天然蛋白质的合成过程是按照 进行的，而蛋白质工程与之相反。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行改造，或制造新的一种蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。
（2）若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列 （填“是”或“不是”）唯一的。可利用PCR技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段 ，以便根据这一序列合成引物。
（3）科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞，原因是其
（答出两点即可）。
大肠杆菌常用的转化方法：首先用 处理后成为 细胞，再与重组表达载体混合于缓冲溶液中完成转化。
（4）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用 （填物质）进行检测。
【答案】（1）中心法则　基因修饰或基因合成（缺一不可）　（2）不是　已知目的基因的核苷酸序列　（3）繁殖快，为单细胞，遗传物质相对较少　Ca2＋　感受态　（4）（干扰素）抗体
【解析】（2）由于丝氨酸对应的密码子有四个，若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，相应的脱氧核苷酸序列不唯一，可利用PCR技术扩增相应基因，该技术需要引物，要根据已知目的基因的核苷酸序列合成引物。（4）可用抗原—抗体杂交法来检测干扰素基因是否翻译出蛋白
9.培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。
→→―→
①　　　　　 ②　　　　　　 ③
→→
　④　　　　 ⑤　　　　　　 ⑥
回答下列问题：
（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有_______________________________________________________。
（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是：_________________________________________________________________________。
（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是：____________________________________________________________。
在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。
（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是_________________________________________________。
（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的____________，这种繁殖方式属于________繁殖。
【答案】（1）全能性（或形成完整植株所需的全部基因）　（2）形成层容易诱导形成愈伤组织　（3）诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　再分化（或分化）　（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　（5）遗传特性　无性
【解析】（1）分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。（3）决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤（诱导组织块形成愈伤组织）和步骤⑥（诱导愈伤组织形成试管苗）所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。（5）植物组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。
10.应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：
→→
回答下列问题：
（1）愈伤组织是由离体的茎段经__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________（填“具有”或“不具有”）细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。
（2）对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是__________________________________________
_____________________________________________________________________________；
处理2中添加的物质X为______________。
（3）植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是_____________________
______________________________________________________________________________。
【答案】（1）脱分化　具有　再分化　植物激素
（2）诱导基因突变　愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变　氯化钠
（3）培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉
【解析】（1）愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。
（3）白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。
11.我国科学家突破了体细胞克隆猴的世界难题，成功培育出世界上首个体细胞克隆猴——“中中”和“华华”。这标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代。下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：

（1）我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是一种已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为________________________________________________。
（2）克隆猴时需要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择____________________的细胞进行去核操作；然后进行“核移植”，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞；此时采用的技术是_________________；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。
（3）科学家将79枚克隆胚胎移植到21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，它俩的性别是否一致？__________；原因是________________________________________________。
（4）克隆动物有很多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；
②____________________________________________________________________________________。
【答案】（1）成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因
（2）减数第二次分裂中期（或MⅡ中期）　显微注射技术
（3）是　“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的
（4）可以增加濒危物种的存活数量（或可以建立实验动物模型研究人类疾病）
12.单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：

（1）过程③常用的方法是_______________________________________________________。
（2）向小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生____________免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ是________________，细胞Ⅱ应具有的特点是______________________________________。
（3）体外培养细胞Ⅱ，首先应保证其处于________________________________________
的环境中，其次需要提供充足的营养和适宜的温度等。
（4）对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________________________检测。
（5）若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________________作为疫苗。
【答案】（1）显微注射技术 （2）体液　已免疫的B淋巴细胞（或浆细胞）　既能无限增殖，又能产生特异性抗体
（3）无菌、无毒 （4）（专一性）抗体 （5）抗原蛋白
【解析】（1）过程③是将重组DNA导入动物细胞，常用的方法是显微注射技术。（2）向小鼠体内注射抗原蛋白，其目的是使小鼠产生免疫反应，进而使小鼠体内产生能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞，而产生已免疫的B淋巴细胞或浆细胞的过程属于体液免疫。从小鼠体内分离的细胞Ⅰ能分泌抗体，因此是已免疫的B淋巴细胞或浆细胞。细胞Ⅱ是从细胞Ⅰ中筛选出来的、能分泌所需抗体的已免疫的B淋巴细胞或浆细胞；由于导入了无限增殖调控基因，所以细胞Ⅱ既能无限增殖，又能产生特异性抗体。（3）体外培养细胞Ⅱ需借助动物细胞培养技术，应保证其处于无菌、无毒的环境中。（4）对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和（专一性）抗体检测，才能获得足量所需要的细胞。（5）疫苗为毒性弱的抗原，因此要预防H7N9禽流感，可以用图中的抗原蛋白作为疫苗。
13.2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
（1）“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指__________________________。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目______（填“减半”“加倍”或“不变”）。
（2）哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________（填“大于”或“小于”）体细胞核移植，其原因是__________________。
（3）在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________（填“相同”或“不同”），性染色体组合________（填“相同”或“不同”）。
【答案】（1）将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变　（2）小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易　（3）相同　不同
【解析】（1）核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。
（2）由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
（3）哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。
14.为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。

回答下列问题：
（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是：
_______________________________________________________________________________。
（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：________________________________。
（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于______________，使用该培养基进行细胞培养的结果是：_______________________________________________________________。
图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是__________________________________________________。
（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有：_________________________________________________________________（答出2点即可）。
【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　（2）取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液　（3）选择培养基　只有杂交瘤细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性　（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
【解析】（1）利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。（2）利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。（3）为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选（筛选1）是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应具有特异性的原理进行多次筛选（筛选2），目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。（4）若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
15.2019年1月，中国科学家首次利用基因编辑技术，敲除了猴胚胎的生物节律核心基因BMAL1，获得了一批节律紊乱的小猴（第一代模型猴）。采集了其中一只睡眠紊乱最明显的成年猴的体细胞，通过体细胞克隆技术，获得了五只BMAL1基因敲除的克隆猴（第二代模型猴），简要过程如图所示，这填补了生物节律紊乱研究高等动物模型的空白。请回答下列问题：

（1）基因敲除是用含有一段已知序列的DNA片段与受体细胞基因组中序列相同或相近的基因发生同源重组，整合入受体细胞的基因组中并得到表达的一种外源DNA导入技术。基因敲除过程中，构建的基因表达载体，外源基因应位于_________________才可表达；外源基因是否导入受体细胞，可通过对重组DNA上____________的表达进行鉴定和选择。
（2）该研究离不开ES细胞。ES细胞在形态上表现为______________________；其在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中可以________________________。
（3）第二代模型猴________（填“是”或“不是”）对第一代模型猴中编号为A6的100%复制，原因是__________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）启动子与终止子之间　标记基因
（2）体积小、细胞核大、核仁明显　只增殖而不发生分化
（3）不是　第二代模型猴的细胞核DNA来自A6，但其核外DNA（细胞质DNA）来自受体卵母细胞；还有生活环境不完全相同
【解析】（1）构建基因表达载体时，应将外源基因插入到启动子与终止子之间才能使其表达。可以通过对重组DNA上的标记基因的表达进行鉴定和选择来确定外源基因是否导入受体细胞。（2）ES细胞在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显等特点。ES细胞在饲养层细胞或在添加抑制因子的培养液中可以维持只增殖不分化的状态。
16.植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题：
（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有__________________________________________________________________________________（答出2点即可）。
（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是____________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、____________和________等几类物质。

（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________进行组织培养。
（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是____________________________________________________
（用流程图表示）。
【答案】（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快　（2）有利于胚状体进行呼吸作用　矿质元素　糖　（3）茎尖　（4）含目的基因的细胞愈伤组织小植株
【解析】（1）与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。（2）人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。（3）植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。
17.小鼠是常用实验动物，其受精卵在交配24小时后进行第一次分裂，3天后发育成桑椹胚，并进入子宫。下图为转基因鼠培育过程流程图，据图回答问题：

（1）给供体母鼠注射促性腺激素，目的是使其_______________________________________。
在供体母鼠交配后的次日清晨，将从________处收集受精卵，置于含___________________的混合气体的培养箱中培养。
（2）受精卵在培养箱中培养几个小时后，可以在卵细胞膜和透明带的间隙观察到________________。将DNA溶液注入到受精卵的________原核中，注射后的受精卵经过鉴定为活的受精卵，马上进行移植，或放入__________中保存。
（3）受精卵移植的前一天晚上，受体母鼠需要与输精管结扎的公鼠交配，使母鼠呈假孕的生理状态，这样做的目的是________________________________________________________。
（4）由于科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限，再加上目的基因是异种生物基因，同时由于_________________________________________________，
因此在转基因小鼠中，有时候会出现一些科学家意想不到的后果。
【答案】（1）超数排卵　输卵管　95%空气和5%CO2
（2）两个极体　雄　－196 ℃液氮
（3）为供体的受精卵移入受体提供了相同的生理环境
（4）目的基因插入小鼠基因组的部位是随机的
18.和牛是世界公认的高档肉牛品种，其体型较小，肉质鲜嫩，营养丰富。我国科研人员利用胚胎移植技术，按如图所示流程操作，成功地批量培育了和牛这一优良品种。请回答下列问题：

（1）用________激素处理，可使供体母牛超数排卵，过程①中产生的精子需要进行________处理后才具有与卵细胞受精的能力。
（2）试管牛的培育需要的工程技术有________________________和胚胎移植等。
（3）移植的胚胎处于________期，移入的甲胚胎能在代孕雌牛子宫中存活的生理基础是__________________________________；为培育子代雌性小牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，宜取图中[　　]________细胞进行DNA分析。
（4）为提高胚胎利用效率，尽快获得数量较多的子代和牛，图中甲环节是对牛胚胎所做的处理，使用的技术称为____________，最终目的是______________________；这一过程中，要特别注意将内细胞团________分割，其原因是__________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）促性腺　获能　（2）体外受精、早期胚胎培养　（3）囊胚　受体雌牛子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　乙　滋养层　（4）胚胎分割　产生多个基因型相同的后代　均等　若分割不均匀，将影响分割后的胚胎恢复和发育，如含内细胞团少的部分发育不良或不发育
【解析】（1）用促性腺激素处理供体母牛后，可使供体母牛超数排卵，采集的精子往往需要经过获能处理后才具有与卵细胞受精的能力。（3）题图中移植的胚胎处于囊胚期；移入的胚胎能在受体雌牛子宫中存活，其生理基础是代孕雌牛子宫对外来胚胎基本不会发生免疫排斥反应；另外，为培育雌性奶牛，胚胎移植前须进行性别鉴定，应取早期胚胎的滋养层细胞进行DNA分析。
19.中国深圳的科学家贺建奎，在第二届国际人类基因组编辑峰会召开前一天宣布，一对名为露露和娜娜的基因编辑婴儿于11月在中国健康诞生。这对双胞胎的一个基因经过修改，使她们出生后即能天然抵抗艾滋病，成为世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿。根据材料，回答下列有关问题：
（1）卵子排出后要在________内进一步成熟达到____________________（填时期）才具备与精子受精的能力。
（2）为解决不孕夫妇的生育问题出现的试管婴儿与基因编辑婴儿的区别是______________
____________________________________________________________________________。
（3）移植的胚胎能够存活的生理原因是受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生____________反应。
（4）已有研究表明少数人由于T细胞表面缺少HIV的特异性受体天生能够抵抗艾滋病，这类人缺少此受体的根本原因是______________________________________________________。
【答案】（1）输卵管　减数第二次分裂中期　（2）试管婴儿培育过程中未改变精子和卵细胞的遗传物质，只是受精过程在体外；基因编辑婴儿改变了受精卵中的遗传物质
（3）免疫排斥　（4）缺少特异性受体的基因
【解析】（1）精卵受精需要精子获能和卵子准备阶段，卵子需在输卵管进一步成熟至减数第二次分裂中期。（2）试管婴儿未改变精卵细胞的遗传物质，只是进行体外受精，而基因编辑婴儿选择性地改变了婴儿的某些基因。（3）受体对移入子宫的胚胎不发生免疫排斥反应。（4）受体的化学本质是蛋白质，基因决定性状。
20.W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。

回答下列问题：
（1）步骤①中需要使用的工具酶有________________________________________________
____________。步骤②和③所代表的操作分别是______和________。步骤④称为__________。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的____________（答出2点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息________（填“相同”或“不同”），原因是________________________________________________________________。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有
__________________________________________________________________________________（答出2点即可）。
【答案】（1）限制性核酸内切酶、DNA连接酶　显微注射　体外培养　胚胎移植　（2）性别、年龄　（3）相同　两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵　（4）体外受精、胚胎移植
【解析】（1）构建基因表达载体时，需要用限制性核酸内切酶切割W基因和载体，再由DNA连接酶将两者连接起来。步骤②是将目的基因导入受体细胞，受体细胞为动物细胞（受精卵）时采用的是显微注射技术。步骤③是将受精卵在体外培养成早期胚胎，步骤④是将早期胚胎移植到代孕母体的子宫内。（2）乳腺生物反应器所选择的动物必须是雌性，而且需要发育到一定年龄才能分泌乳汁。膀胱生物反应器可以不受转基因动物的性别和年龄的限制。（3）由受精卵经有丝分裂和细胞分化发育形成的同一动物个体中，乳腺上皮细胞和膀胱上皮细胞等体细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同，但两种细胞中基因选择性表达。（4）结合题图可知该流程涉及的胚胎工程中所用到的主要技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
21.生态工程建设的目的是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。请回答下列有关生态工程的问题：
（1）某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。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其______________。在该生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的______________原理。
（2）上述生态系统工程把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循________________原理。
（3）从协调与平衡原理出发，在我国西北地区植树造林应注意哪些问题？______________________________________________________________________________。
（4）一般来说，生态工程的主要任务是对______________________进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
【答案】（1）物质循环再生　环境承载力（环境容纳量）　物种多样性　（2）系统学与工程学（或系统的结构决定功能）　（3）所栽植物要适应当地的环境　（4）已被破坏的生态系统
22.“四位一体”（人居—种植—养殖—沼气）生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将养猪、养鸭、种植农作物、养蘑菇、沼气工程等多个生产过程有机地结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益得到了良性发展。如图是该系统物质循环的示意图，请分析回答下列问题：

（1）生态工程建设的目的就是遵循自然界____________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统工程相比较，生态工程是一类________________________的工程体系。
（2）该生态系统中的生产者主要是________。动物粪便中的臭味主要来自氨，在沼气池中，经过____________（填生物名称）的作用，可以形成硝酸盐，被植物吸收利用。
（3）该生态农业模式的建立要考虑环境承载力，处理好生物与环境的协调与平衡，这体现了生态工程的________原理。该生态农业模式的建立不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济与社会等系统的影响力，这体现了生态工程的______________________________原理。
（4）这种生产模式对环境的污染小，因为生产一种产品时产生的有机废物变成了__________________________________。与普通的农业生态系统相比，“四位一体”生态农业具有更大的产出投入比的原因主要是____________________________。
【答案】（1）物质循环　少消耗、多效益、可持续
（2）农作物　硝化细菌
（3）协调与平衡　整体性
（4）生产另一种产品的原料（或另一种产品的投入）　秸秆、人畜粪便中的能量被多级利用（或充分利用了废弃物中的能量）
【解析】（2）该生态系统中的生产者主要是种植的农作物。硝化细菌可将氨氧化成硝酸盐，硝酸盐能够被植物吸收利用。（3）协调与平衡原理的含义是处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力（又称环境容纳量），即环境所能养活的生物种群数量。整体性原理的含义是进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还要考虑经济和社会等系统的影响力。（4）在这种生产模式中，生产一种产品时产生的有机废物变成了生产另一种产品的原料或另一种产品的投入，因此对环境的污染减少。与普通的农业生态系统相比，“四位一体”生态农业充分利用了秸秆、人畜粪便等废弃物中的能量，因此具有更大的产出投入比。
23.马鞍山南山铁矿的凹山采矿场是华东第一大露天矿坑。2017年底闭坑，停止开采。这个功勋矿区将华丽转身成为生态乐园，生态修复的总体方案正在规划设计中。请回答下列问题：
（1）实施生态工程时，需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，遵循生态工程的________原理。在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，遵循了生态工程的____________________原理。
（2）废矿区的锌、铜等金属离子含量较高，一般植物无法正常生长。为降低锌的含量，科研人员将酵母菌的锌转运子（ZAT）基因导入到拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力，这说明基因工程实现了____________________________。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入其细胞中常用的方法是____________________。
（3）生态乐园的建设需要引入一些景观植物，其中重瓣榆叶梅是一种观赏价值较高的园林树种，但由于其雌蕊退化，一般很难用种子繁殖。科研人员用微型繁殖技术可在短时间内获得大量的苗木。微型繁殖技术的原理是____________________，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌的原因是____________________________________________________________________________________。
（答出两点即可）。外植体通过______________________过程形成胚状体或丛芽，诱导出试管苗，然后将试管苗移栽到大田，再培养成正常植株。
【答案】（1）整体性　协调与平衡
（2）克服远缘杂交不亲和的障碍（或不同物种间的基因交流或定向改变生物体的性状）　农杆菌转化法
（3）植物细胞的全能性　微生物寄生于植物细胞中、微生物与植物细胞竞争营养、微生物释放有毒物质危害植物细胞　脱分化和再分化
【解析】（1）实施生态工程时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力，如需要考虑到矿工安置、市政建设、产业转型等问题，这是遵循生态工程的整体性原理的具体体现。在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，即处理好生物与环境的协调与平衡，这体现了生态工程的协调与平衡原理。（2）借助基因工程“将酵母菌的锌转运子（ZAT）基因导入到拟南芥中，增强了拟南芥对锌的耐受性和吸收能力”，这说明基因工程实现了定向改变生物体的遗传性状（克服远缘杂交不亲和的障碍或不同物种间的基因交流）。拟南芥为双子叶植物，将重组质粒导入双子叶植物细胞中常用农杆菌转化法。（3）微型繁殖技术是指快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，其原理是植物细胞的全能性。为了防止微生物寄生于植物细胞中、与植物细胞竞争营养、释放有毒物质危害植物细胞，接种前需要对外植体消毒、对培养基灭菌。外植体（离体的植物器官、组织或细胞）通过脱分化形成愈伤组织，再通过再分化过程形成胚状体或丛芽等。