【最新版】23届生物新高考二轮专题复习之专题12　现代生物科技专题【同步课件】

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[考纲要求]　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)　5.植物的组织培养(Ⅱ)　6.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)　7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)　8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)　9.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)　10.胚胎工程的应用(Ⅱ)　11.转基因生物的安全性(Ⅰ)　12.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)　13.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)　14.简述生态工程的原理(Ⅱ)　15.生态工程的实例(Ⅰ)　16.DNA的粗提取和鉴定(Ⅱ)
真题探究
1．(2021·全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题：(1)常用的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中_____________________酶切割后的DNA片段可以用E·coli DNA连接酶连接。上图中_________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是___________________。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能____________；质粒DNA分子上有_________________________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是__________________________________________________________________________________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指_____________________________________________________________________________。
磷酸二酯键
自我复制
一至多个限制酶切割位点
用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能
够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞
位于基因首端的一段特殊DNA序
列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程
解析　(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接平末端效率较低。因此图中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶连接，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)用T4DNA连接酶连接。
(3)质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。(4)启动子是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得需要的蛋白质。
2．(2020·全国卷Ⅰ)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______________________________________________________________。
诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
(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)。
取小鼠甲脾脏剪碎，用胰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
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
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　(3)图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原—抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原与抗体的反应具有特异性。(4)获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖。
3．(2020·全国卷Ⅱ)植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：(1)在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性_____。抵抗力稳定性的含义是_________________________________________________________________________。(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质。包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是_________________________________________________________ (答出3点即可)。在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的_________。
低
生态系统抵
抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力
改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用
分解者
(3)在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：_______________________________________________________。
种植能吸收这些金属
元素的水生植物，再从植物中回收金属
解析　(1)生态系统的抵抗力稳定性取决于生态系统中物种组成的复杂程度，种植一种植物，生态系统的生物种类过少，抵抗力稳定性较低；所谓抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力。(2)由于有机肥料中有机物较多，故施用有机肥料可以改善土壤结构、培育土壤微生物、实现了土壤养分的循环利用。分解人畜粪便、枯枝败叶中的有机物的微生物属于分解者。(3)要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，可以通过种植能吸收这些金属元素的水生植物，来吸收污水中的金属元素，然后再从植物中回收金属元素。
4.(2019·全国卷Ⅱ)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。
能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
有利于胚状体进行呼吸作用
矿质元素
糖
(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)。
茎尖
解析　(1)植物微型繁殖属于植物组织培养技术，其优点是能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等。(2)人工种皮具备透气性，使胚状体易获得氧气，有利于胚状体进行呼吸作用。植物的生长需要有机物和无机物等营养，人工胚乳中应含有植物激素、矿质元素和糖等几类物质，这些物质都是胚状体生长所必需的。(3)植物的茎尖含病毒较少，适合用其进行组织培养获得脱毒苗。(4)植物组织培养中主要包含脱分化和再分化两个过程，结合基因工程，培育转基因植株的过程为：含目的基因的细胞愈伤组织小植株。
5．(2019·全国卷Ⅲ)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。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_______________________________________。
全能性(或形成完整植株所
需的全部基因)
形成层容易诱导形成
愈伤组织
(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。
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
分化(或再分化)
诱导叶绿素的形成，使试管苗能
够进行光合作用
遗传特性
无性
解析　(1)植物细胞具有全能性，故用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。(2)形成层细胞分化程度低、全能性高，易培养成功，所以要选取含有形成层的组织块进行组织培养。(3)培养愈伤组织过程中，需要一定的营养和激素诱导等条件，步骤⑤为脱分化过程，步骤⑥为再分化过程，两者在培养过程中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同，所以，从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基。在培养基上愈伤组织通过细胞的分化(再分化)过程，最终可形成试管苗。(5)通过组织培养获得的植株是在离体植物器官、组织、细胞等的基础上获得的，其理论基础是植物细胞具有全能性，一般可以保持优良品种的遗传特性。植物组织培养技术没有经过两性生殖细胞的融合，属于无性繁殖。
6．(2018·全国卷Ⅰ)回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Coben)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_________________________________________________________________ (答出两点即可)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的_________方法导入大肠杆菌细胞，而体外重组的噬菌体DNA通常需与_____________________________组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是________。
体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原
核细胞中表达
转化
外壳蛋白(噬菌体蛋白)
细菌
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_______________的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加___________的抑制剂。
蛋白酶缺陷型
蛋白酶
解析　(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该过程证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。(2)用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，可以增大细胞膜的通透性，使重组的质粒更容易导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞。噬菌体侵染的是细菌，而不能寄生在其他细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解，为防止蛋白质被降解，可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷型细菌以及使用能够抑制蛋白酶活性的药物，因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。
7．(2021·山东等级考)粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是(　　)A．加入适量的木瓜蛋白酶B．37～40 ℃的水浴箱中保温10～15分钟C．加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精D．加入NaCl调节浓度至2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L
解析　木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有专一性，不能水解DNA，过滤后在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；37～40 ℃的水浴箱中保温10～15分钟不能去除滤液中的杂质，应该放在60～75 ℃的水浴箱中保温10～15分钟，使蛋白质变性析出，B错误；向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入滤液中，C错误；加入NaCl调节浓度至2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。
8．(2021·北京等级考)社会上流传着一些与生物有关的说法，有些有一定的科学依据，有些违反生物学原理。以下说法中有科学依据的是(　　)A．长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素B．转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒C．消毒液能杀菌，可用来清除人体内新冠病毒D．如果孩子的血型和父母都不一样，肯定不是亲生的解析　维生素会受到高温破坏，加热、光照、长时间储存等都会造成维生素的流失和分解，A正确；转基因抗虫棉对非靶标生物一般无毒性，B错误；消毒液一般只能杀死物体表面的病毒细菌，且有毒，不能用消毒液清除体内的病毒，C错误；如果孩子的血型和父母都不一样，也可能是亲生的，如A型血和B型血的父母也可以生出O型血的孩子，D错误。
9．(2020·山东等级考)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是(　　)A．过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞B．过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂C．过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合D．耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
解析　过程①是获得植物细胞的原生质体，需要用纤维素酶和果胶酶将细胞壁分解，A正确；根据题干信息及紫外线的作用可推断出过程②通过紫外线照射是使中间偃麦草的染色体断裂，B正确；灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法，诱导植物原生质体融合常用物理法、化学法，C错误；实验最终将不抗盐的普通小麦和耐盐性强的中间偃麦草整合形成耐盐小麦，说明耐盐小麦染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段，D正确。
10．(2021·广东选择性考试)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图)，可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原料)，以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产率。回答下列问题：(1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有______________________________。(答出两种即可)
基因文库中获取、人工合成法
(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有__________________________。(答出两种即可)(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备_________细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有_______________________________。(4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是____________________________。在分子水平上，可以通过改变______________________，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
盐析法、酶解法或高温变性
感受态
抗原—抗体杂交技术
有的酶失活而使反应中断
基因的碱基序列
解析　(1)分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性，对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞，即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因(目的基因)成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术进行检测。
(4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。
11.(2021·湖南选择性考试)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是__________________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的_____________________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是 _______________________________________________________________________________________。(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是______________________________________________________________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为______________________________________________ (答出两点即可)，功能上具有_______________________________。
限制性核酸内切酶(限制酶)
磷酸二酯键
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，同时给细胞提供足够的营养
动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化
程度高，恢复其全能性十分困难
细胞体积小，细胞核大，核仁明显(任选两点作答)
发育的全能性
(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的____淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路____________________________________________________________。
B
取克隆动物A的肝组织细胞，
提取蛋白质进行抗原—抗体杂交
解析　(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体；若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活，如果M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白，则可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。故实验思路为：取克隆动物A的肝组织细胞，提取蛋白质进行抗原—抗体杂交。
12．(2020·山东等级考)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_______________________________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_________。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了______________________________________，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_____________ (填“发生”或“不发生”)改变，原因是________________________________________________。
限制性核酸内切酶和DNA连接酶
转化
RNA聚合酶与启动子的识别和结合
不发生
编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经______________________过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因是_________________________________________________________________________________。(4)各品系WxmRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为________________，原因是_____________________________________________________________________________________。
逆转录(或反转录)
品系3
淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强
解析　(1)将目的基因与Ti质粒构建基因表达载体时，需要限制酶的切割，将目的基因插入载体时需要DNA连接酶的连接，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程叫做转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，如果启动子序列改变将会影响RNA聚合酶与之结合和识别，进而影响基因的转录水平，在真核生物中，编码蛋白质的序列是基因中的编码区，编码区中不包括启动子序列，因此3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生改变。
(3)以mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录，利用PCR技术扩增Wx基因的cDNA，需要合成Wx基因的引物，这样引物能够在总cDNA中与Wx基因的cDNA特异性结合，从而利用PCR扩增技术特异性扩增出Wx基因的cDNA。(4)识图分析可知，图中品系3的Wx基因的mRNA的含量最少，那么合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，因此该水稻胚乳中含的直链淀粉比例最小，糯性最强。
13．(2020·天津等级考)Ⅰ型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原，能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱，从而缓解症状。科研人员利用Ⅰ型糖尿病模型小鼠进行动物实验，使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原，为此构建重组表达载体，技术路线如下。
据图回答：(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达，需改造其编码序列。下图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析，转录形成的mRNA中，该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有______个。
6
(2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列，确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正确的是_________。A．引入短肽编码序列不能含终止子序列B．引入短肽编码序列不能含终止密码子编码序列C．引入短肽不能改变A链氨基酸序列D．引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性(3)在重组表达载体中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体，可形成_____种DNA片段。
ABCD
3
(4)检测转化的乳酸菌发现，信号肽—重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测，信号肽的合成和运输所经历的细胞结构依次是____________________________________________。(5)用转化的乳酸菌饲喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段时间后，小鼠体内出现人胰岛素抗原，能够特异性识别它的免疫细胞有_______。A．B细胞 B.T细胞C．吞噬细胞 D.浆细胞
核糖体、细胞质
基质、细胞膜、细胞壁
AB
解析　(1)从图示可知，改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列有7个核苷酸发生了替换，则其转录形成的mRNA中，也会有7个核苷酸发生改变，一个密码子由mRNA上三个连续的碱基组成，由图可知这7个核苷酸应该存在于6个密码子中，所以该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有6个。(2)要确保等比例表达A、B肽链，则需A、B肽链一起合成，即启动子和终止子在人胰岛素A、B链编码序列两端，在其中间加入一段短肽编码序列后，序列中间不能出现终止子，所转录得到的mRNA中间也不能出现终止密码子，同时不能改变肽链的氨基酸序列和它的功能，综上，答案选A、B、C、D。
(3)在重组表达载体中，SacⅠ和XbaⅠ的酶切位点分别有2个和1个，当将重组表达载体用SacⅠ和XbaⅠ限制酶充分酶切后，会形成3个缺口，得到3种不同的DNA片段。(4)乳酸菌属于原核细胞，其细胞壁上的信号肽在核糖体上合成后，到细胞质基质中加工，再将其运输到细胞膜上，进而转移到细胞壁。(5)人胰岛素抗原能引起小鼠的特异性免疫，在特异性免疫过程中，B细胞和T细胞能特异性识别抗原，而吞噬细胞能识别抗原，但不是特异性识别，浆细胞不能识别抗原。
1．女性怀孕后会分泌一种糖蛋白——绒毛膜促性腺激素(HCG)，尿液中会检出HCG的存在。用抗HCG单克隆抗体制备的试纸可以测试女性是否怀孕。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答：(1)制备单克隆抗体利用的生物学技术有_______________________和______________________。给小鼠注射的HCG相当于________，注射后小鼠体内发生的特异性免疫反应类型是________________。
动物细胞培养
动物细胞融合
抗原
体液免疫
(2)促进动物细胞融合得到乙，常采用的诱导因素有_______________________________。(3)用特定的选择培养基对乙筛选，得到的细胞丙的特点是_______________________________________。(4)对丙检测筛选得到丁，采用的方法是___________________。生产的单克隆抗体可以与___________________________________特异性结合，从而诊断早孕。
PEG、电激、灭活
的病毒
既能无限增殖，又能产生专一抗体
抗原—抗体杂交
人绒毛膜促性腺激素(或HCG)
(5)将验孕试纸标有MAX标志线的一端插入待测尿液中(尿液不能没过MAX标志线)，片刻后取出试纸平放，若尿液中含有HCG，其会随尿液向右扩散，与包埋在标志线右侧区域的被显色剂标记的抗HCG抗体1发生特异性结合，形成的复合体继续随尿液向右扩散至检测线处，又可以与固定在该区域的抗体2结合形成新的复合体，并不断积累，从而在此处显示出颜色。对照线区域固定着另外一种抗体3，可以捕获被显色剂标记的抗体1，因而当尿液继续扩散到对照线时，也会显示出颜色。
据此判断：若检测线和对照线均显示颜色，表示___________________________；若仅有对照线显示颜色，表示_____________；若检测线和对照线均不显示颜色，表示_________________________。
待测女性已怀孕
未怀孕
操作不正确或试纸条已失效
解析　(1)制备单克隆抗体利用的生物学技术有动物细胞融合和动物细胞培养。HCG是蛋白质类激素，对小鼠来说，相当于抗原，主要分布在体液中，不会侵染组织细胞，所以机体产生体液免疫。(4)利用抗原—抗体杂交的方法筛选的丁是可以产生特异性抗体的杂交瘤细胞。生产的单克隆抗体可以与抗原——人绒毛膜促性腺激素(或HCG)特异性结合。(5)准确获取题干信息，并解读信息可知：验孕试纸利用了双抗夹心法的原理，进行检测是否怀孕。有HCG时检测线和对照线均显示颜色，表示已怀孕；没有HCG时检测线不显示颜色，对照线显示颜色，表示未怀孕；检测线和对照线均不显示颜色时，表示操作不正确或试纸条已无效。
2．2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生！这是我国科学家历经五年攻关取得的重大突破。回答下列问题：(1)体细胞克隆技术也叫______________________________。用于该技术的猕猴胎儿体细胞通常选用传代10代以内的细胞，其原因是_________________________________________________。目前该技术中普遍通过_____________去除卵母细胞中的核。传统上常用________________方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(2)科学家建立阿尔兹海默症转基因克隆猕猴模型，用于人类阿尔兹海默症治疗的研究。猕猴模型比鼠更适合用作研究人类疾病和进行药物试验，其意义体现在：___________________________________________________。
体细胞核移植
能保持正常的二倍体核型(能保持遗传物质不变)
显微操作
物理或化学
猴与人在进化上亲缘关系很近，有利于更准确地评估
药效
(3)转基因克隆动物细胞、组织、器官可以用作异种移植的供体。请结合基因工程理论，写出培育无免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的思路：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若考虑环境承载力，克隆猴不能大量放置到自然环境中，这遵循了生态工程的_________________原理。
向器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
协调与平衡
解析　(1)体细胞克隆技术也叫体细胞核移植。动物细胞克隆过程中，被克隆的细胞一定要选择传代培养10代以内的细胞，因为这种细胞遗传物质没有发生改变，培养得到的细胞才能保证遗传物质的稳定性。动物细胞克隆过程中常用显微操作去除卵母细胞中的核。常用物理或化学方法(如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。(3)异种移植的过程中会发生免疫排斥反应，原因是供体的抗原可引起受体产生特异性免疫，若要使转基因克隆动物细胞、组织、器官用作异种移植的供体，可向器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。(4)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协调与平衡原理。
3．研究人员发现，从锥形蜗牛体内提取出的毒液有望帮助人类开发出超级速效的胰岛素。他们研究表明锥形蜗牛毒蛋白(Con－Ins G1)能加速受体细胞信号转换，比人类胰岛素更加快速的发挥作用。因此制造这类“速效胰岛素”以及利用转基因技术实现批量生产成为Ⅰ型糖尿病治疗的新思路。请回答下列问题：(1)利用基因工程制造这种速效胰岛素过程中，构建基因表达的载体一般包括目的基因、启动子、_____________、__________和复制原点，标记基因的作用是_________________________________________。
标记基因
终止子
鉴别和筛选含有目的基因的细胞
(2)为了获得目的基因可以通过提取分析毒蛋白中的____________序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用DNA合成仪直接大量合成。基因工程中需要DNA连接酶，根据酶的来源不同分为_____________________和T4DNA连接酶两类。(3)将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内，一般先用药物处理大肠杆菌使之成为___________细胞，再将重组DNA溶于____________中与该类细胞融合，在一定温度下促进细胞吸收重组DNA分子完成转化过程。(4)经过目的基因的检测和表达，获得的Con－Ins G1毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性，导致这种差异的原因可能是_______________________________________。
氨基酸
感受态
缓冲液
大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未加工
解析　(4)经过目的基因的检测和表达，获得的Con－Ins G1毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性，导致这种差异的原因可能是大肠杆菌属于原核生物，其细胞中不含内质网和高尔基体，基因表达获得的蛋白质未加工。
4．在互联网高度发达的今天，你一定知道什么是“关键词”。利用关键词，在互联网上你可以轻松地查找所需要的信息。关键词承载着所要表达的关键信息。(1)请写出教材介绍基因工程的基本操作步骤(程序)中的五个“关键词”：_________________________________________________________。(2)简述将生长速度较快的奇努克三文鱼生长激素基因转入大西洋三文鱼基因组中，生产转基因三文鱼的基本过程：_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
目的基因、表达载体、限制酶、DNA连接酶、受体细胞等
包含获取目的基因、构建基因
表达载体、导入受体细胞、筛选导入目的基因的受体细胞、筛选目的基因表达的个体(或出现相应的性状的个体)等过程(表述符合原理、逻辑通顺即可)
(3)分析(2)中获得的转基因三文鱼对生态环境可能造成的影响。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
有利：
资源消耗：转基因三文鱼生长迅速，因此每单位产出消耗的资源更少；物种多样性：可以缓解重度捕捞野生三文鱼的压力，保护生物多样性。
可能的危害：
基因扩散：扩散到野生品种中，破坏生态平衡；外来物种入侵：形成优势种，与本地种形成竞争，造成捕食对象的生存压力等，威胁生态系统中其他生物生存。
解析　(2)通过基因工程将生长速度较快的奇努克三文鱼生长激素基因转入大西洋三文鱼基因组中，并通过动物细胞培养和早期胚胎培养等技术生产出转基因三文鱼。具体步骤如下：首先获取生长速度较快的奇努克三文鱼的生长激素基因，再将生长速度较快的奇努克三文鱼生长激素基因与载体在生物体外先构建基因表达载体，然后将基因表达载体导入大西洋三文鱼的受精卵中，筛选导入目的基因的受体细胞并进一步培养，对转基因个体进行检测，以筛选目的基因表达的个体。
核心考点
考点1　基因工程与蛋白质工程1　目的基因的获取途径
2　基因表达载体的构建——重组质粒的构建(1)基因表达载体的组成
(2)构建过程
3　将目的基因导入受体细胞的方法比较
4　目的基因的检测与鉴定
(2)操作流程
平
(2)用Taq酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为______________________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在_________________酶作用下，形成重组质粒P3。
胸腺嘧啶(T)
DNA连接
(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如下表(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是______ (填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是________________________、_______________________________。
B
A类菌落含有P0
C类菌落未转入质粒
(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2中甲、乙、丙为与正确重组质粒中的相应位置结合的三条引物，PCR鉴定时应选择的一对引物是__________。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段，原因是____________________________________。
乙、丙
目的基因反向连接
解析　(1)从图中可以看出，EcoR Ⅴ酶切出来的载体质粒为平末端。(2)由题意可知，目的基因的两端各有一个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，由于载体P1为平末端，所以载体P1的两端应该各添加一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸形成P2，这样在DNA连接酶的作用下才能把目的基因和载体P2连接起来。(3)由题意可知，构建重组质粒时四环素抗性基因被破坏，所以导入重组质粒的细菌能在含有氨苄青霉素的培养基上生长，但不能在含有四环素的培养基上生长，则表中满足条件的为B类菌落。A类菌落能在表中四种条件下存活，说明导入的是P0质粒。C类菌落只能在无抗生素的培养基中存活，说明C类菌落没有导入质粒。
(4)由于P2质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶的脱氧核苷酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，所以目的基因在和P2质粒连接时可能会出现两种情况：正向连接和反向连接。分析图2可知，理论上可以选择的引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确插入，扩增的片段都是50 bp＋300 bp＋100 bp＝450 bp，不符合要求；如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。如果目的基因和P2质粒反向连接，此时若加入引物甲和乙，则可以扩增出300 bp＋100 bp＝400 bp的片段。
基因组DNA
使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连
②
⑥
(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码α－淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：图中虚线框内mRNA片段包含________个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后的第一个密码子最多有________种。
8
13
pH为8.5，缓冲液为50 mmol/L Tris－HCl
解析　(1)由题干信息可知某种海洋细菌含有α－淀粉酶基因，因此在扩增α－淀粉酶基因前需先从细菌中提取细菌的基因组DNA。(2)由于引物的作用是引导子链的延伸，将脱氧核苷酸连接到引物上时，是与引物的3′端相连的，由此需在引物的5′端加上限制性酶切位点。常在两条引物上加入不同的限制性酶切位点的主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体，防止自身相连。(3)进行PCR扩增时，退火的温度的设定是成败的关键，退火温度过高会使引物无法与模板的碱基配对，所以退火温度的设定与引物有关。延伸时间长短的设定与扩增片段的长度有关。
3．如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答：(1)图中实验材料A可以是_______________等，研磨前加入的B应该是____________________________。(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是__________________________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是______________________。
洋葱、菜花
洗涤剂和食盐
使DNA溶解
使DNA析出
(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的3种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的3种滤液，含DNA最少的是滤液_______。
G
解析　(1)用洋葱、菜花等材料提取DNA，破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2 mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl浓度为0.14 mol/L时，DNA溶解度最小而析出。(3)在2 mol/L的NaCl溶液中，DNA溶解度高，则滤液E中含DNA最多；在0.14 mol/L的NaCl溶液中，因DNA溶解度低，则溶液F中含DNA较少；因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精，则滤液G中含DNA最少。
4．腺病毒为双链DNA病毒，具有很高的致病性，我国科学家研发的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗进展顺利，该疫苗以改造过的复制缺陷型腺病毒为载体，搭载上新冠病毒的S基因，进入受试者体内，使人体产生对S蛋白的免疫记忆。回答下列问题：(1)新冠病毒为RNA病毒，简述获得新冠病毒的S基因的过程_______________________________________________________________________________________________________________________________。
提取病毒的RNA，通过逆转录获得其对应的DNA，PCR技术扩增得到S基因(或对病毒S基因进行测序，然后人工合成S基因)
(2)构建重组DNA分子时需要用到限制酶，限制酶的作用是____________________________________________________________________________________________；若选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割，目的是_________________________________________________(答出两点即可)；基因工程中常用的DNA连接酶有两种，分别是_______________________________和___________________________，后者既能连接平末端又能连接黏性末端。(3)疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止_________________________，进而提高疫苗的安全性。(4)疫苗注射入人体后，S蛋白合成的场所是_____________________，S蛋白作为________可引起人体产生特异性免疫反应。
识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列并且断开特定部位的两个核苷酸
之间的磷酸二酯键
防止S基因自身环化、防止S基因与载体反向连接
病毒在人体内进行增殖
人体细胞内的核糖体
抗原
解析　(1)新冠病毒为RNA病毒，可提取该病毒的RNA，通过逆转录获得其对应的DNA，再通过PCR技术扩增得到该病毒的S基因或对病毒S基因进行测序，然后人工合成S基因。(2)由于同种限制酶切割得到的两端黏性末端相同，用DNA连接酶连接时可出现目的基因自身环化以及目的基因与载体反向连接的现象，所以常选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割，目的是防止S基因自身环化、防止S基因与载体反向连接。(3)复制缺陷型腺病毒不能增殖，在疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止病毒在人体内进行增殖，进而提高疫苗的安全性。
考点2　细胞工程1　植物细胞工程及其应用
(1)植物组织培养的条件①植物组织培养的关键a．条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。b．培养基状态：固体培养基。c．体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。②植物激素的使用
(2)植物体细胞杂交的关键①酶解法——用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。②促融剂——聚乙二醇。③杂种细胞的形成标志——新细胞壁的形成。④培养杂种植株的技术——植物组织培养。⑤杂种植株培育成功的原理——细胞膜的流动性、细胞的全能性。
2　动物细胞工程及其应用(1)动物细胞培养
(1)传代细胞的特点传代培养10代以内的细胞核型稳定，10～50代时部分细胞核型可能会发生变化，50代以后少部分细胞获得不死性，这些细胞已经发生了突变。(2)原代培养与传代培养的区别：区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始传代培养。(3)动物细胞培养的条件①避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。
②营养条件a．加入动物血清、血浆等。b．通入氧气以满足代谢的需要。c．通入二氧化碳以维持培养液的pH。
(2)动物细胞核移植技术体细胞核移植的理论基础：动物体细胞核具有全能性过程：
(3)动物细胞融合与单克隆抗体
1．(2019·江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：
(1)对1号猪使用___________________处理，使其超数排卵，收集并选取处在__________________________期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块，用____________________________________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37 ℃的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是__________________________。(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行__________。产出的基因编辑猪的性染色体来自于______号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采用的方法有_________填序号)。①DNA测序 ②染色体倍性分析③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
促性腺激素
减数第二次分裂中
胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)
维持培养液的pH
分割
2
①④
解析　(1)利用促性腺激素使雌性个体超数排卵，可得到较多的卵母细胞，将获得的卵母细胞培养到减数第二次分裂中期时，才可以进行核移植。(2)采集组织块是为了得到组织细胞，利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织块可将组织细胞分散开；对组织细胞进行培养时，培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。(3)为了获得更多的基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行分割。通过核移植技术获得的个体，其性染色体来自提供细胞核的个体，应为2号猪。(4)检测病毒外壳蛋白基因是否导入受体细胞的方法是DNA分子杂交或DNA测序，检测目的基因是否在受体内表达常用的方法是抗原—抗体杂交。
2．(2021·重庆选择性考试适应性测试)某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是__________________。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是_____________________。原生质体融合成功的标志是__________________________。图中X是__________，除了被直接诱导出芽生根外，还可以通过形成____________获得再生植株。
纤维素酶和果胶酶
PEG(聚乙二醇)
杂种细胞再生成细胞壁
愈伤组织
人工种子
(2)为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是__________________________。(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是______________________________________________________________________________________，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。
细胞分裂素
具有分裂分化能力，突变频率高，融合原生质体包含了两个物种的全
部遗传信息，且具有全能性
解析　(2)植物组织培养中常加入细胞分裂素和生长素，当生长素和细胞分裂素的比值低时，有利于芽的形成，所以起主要作用的是细胞分裂素。
3．《2018全球癌症统计数据》显示：肺癌、女性乳腺癌、结肠直肠癌已成为全球发病率最高的三种癌症。脂质体是由脂质双分子层构成的闭合球形囊泡，在治疗癌症方面起到一定的作用。回答下列问题：(1)将抗癌药物包埋于脂质体内，将单克隆抗体连接在脂质体膜上，单克隆抗体可以与癌细胞表面的__________结合，用于癌症的靶向治疗。单克隆抗体最广泛的用途是______________________________。(2)在基因工程中，利用脂质体膜的流动性，将_________________________包埋于脂质体内，从而使外源基因导入受体细胞内。
抗原
用作体外诊断试剂
重组DNA(或基因表达
载体)
(3)研究发现：奥曲肽能够抑制癌细胞增殖。如图表示将不同浓度的奥曲肽处理组分别培养24 h、48 h、72 h，测定细胞生长情况并计算抑制率。①由图中结果可知，奥曲肽作用_______h抑制效果最显著。奥曲肽对癌细胞的抑制率受_____________________的影响。
48
作用时间和浓度
②在培养过程中，癌细胞虽然不具有______________的生长特点，但应定期_________________，以便清除代谢产物。(4)从红豆杉树皮中能分离出高抗癌活性的紫杉醇，为实现工厂化生产，可以通过植物组织培养技术来大量生产，写出生产过程图：_________________________________________________________。
接触抑制
更换培养液
解析　(1)利用抗原—抗体的特异性结合，可以定向、定位找到癌细胞。单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂。(2)基因工程的步骤：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。因此将基因表达载体包埋于脂质体中，便于利用膜的融合将目的基因导入受体细胞。(3)①由曲线可知，奥曲肽作用48 h抑制效果最好，且抑制效果与作用时间和浓度有较大关系。②癌细胞在适宜条件下能无限增殖，因此不具有接触抑制的现象。培养过程中需要定期更换培养液，以便清除代谢产物，防止代谢产物的积累对细胞自身造成伤害。(4)利用植物组织培养技术，能将细胞培养成愈伤组织，再从愈伤组织中提取紫杉醇。
考点3　胚胎工程1　早期胚胎发育过程分析
2　熟记胚胎工程的操作流程胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精形成的，还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成的或胚胎分割形成的。
3　理清胚胎工程各技术间的关系
4　理清治疗性克隆与生殖性克隆的关系
5　区分试管婴儿和设计试管婴儿(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。(2)试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。(3)两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
1．熊猫在自然条件下受精困难，产子率较低，可以通过胚胎工程提高熊猫的产子率。根据所学知识回答下列问题：(1)自然条件下，熊猫的受精作用是在雌性动物的_______________内完成的。当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到________________时，说明卵子已经完成受精。(2)一般情况科学家用体外受精技术和胚胎移植等方法，提高熊猫的产子率，一般情况，用__________激素处理母体使其超数排卵，精子和卵子在体外受精以后，应将受精卵移入________________________中继续培养。在胚胎移植过程中，移入子宫的胚胎能在受体内存活的生理学基础是__________________________________________________。
输卵管
两个极体
促性腺
发育培养液
受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应
(3)为了进一步提高熊猫的产子率，科学家用了胚胎分割技术，该技术是动物的_________________生殖，所以子代遗传物质完全相同。进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_________胚或囊胚，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将_____________均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
无性(或克隆)
桑椹
内细胞团
2．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程。请据图回答有关问题：(1)图中c的操作名称是__________，d、f的操作名称是____________。(2)图中用到的激素是________________________，其目的是获得更多的卵细胞，卵细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中早期胚胎属于________________期，其中胚胎干细胞来源于_________ (填数字符号)。
胚胎分割
胚胎移植
促性腺激素
囊胚
③
(3)过程h常用的方法是________________。采用__________________技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。(4)图中A、B牛的性别________ (填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。
显微注射法
DNA分子杂交
相同
解析　(1)分析图可知，a、b过程分别为体外受精和早期胚胎培养，c操作为胚胎分割，d、f操作为胚胎移植。(2)用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎，囊胚的内细胞团具有全能性，胚胎干细胞来源于此。(3)常用显微注射法将外源目的基因导入动物细胞中，可采用DNA分子杂交技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。(4)A、B牛由同一个胚胎分割发育而成，二者的遗传物质相同，性别相同。
3．(2015·山东高考)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___________________。
(体细胞)核移植
(早期)胚胎培养
pH(或酸碱度)
(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。
限制性核酸内切酶(或限制酶)
DNA连接酶(两空顺序可颠倒)
标记
内细胞团
B
解析　(1)由图示可知，过程①表示利用个体A的去核卵(母)细胞和个体B的体细胞核通过核移植技术构建重组细胞；过程②表示将重组细胞进行早期胚胎培养，培养至囊胚期，然后从内细胞团中获取胚胎干细胞，之后定向诱导分化形成所需要的组织器官并进行器官移植。(2)动物细胞培养需要适宜的外界条件，例如无菌无毒的环境、营养、温度和pH、气体环境等，其中CO2用以维持培养液的pH。(3)基因工程中需要用限制酶切割目的基因和载体，以获得相同的末端，再用DNA连接酶连接成基因表达载体。基因表达载体包含目的基因、标记基因、启动子、终止子等结构，标记基因用于筛选成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞来自内细胞团细胞或原始性腺细胞。图示克隆器官细胞核来自个体B，获得的组织器官与个体B不会发生免疫排斥反应。
考点4　生态工程1　生态工程基本原理的判断方法(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。(2)体现物种多，营养关系复杂→物种多样性原理。(3)强调生物与环境的协调与平衡，涉及环境承载力→协调与平衡原理。(4)涉及自然、经济和社会→整体性原理。(5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理、系统学和工程学原理。(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和→系统整体性原理、系统学和工程学原理。
2　农业生态系统的设计方案应当符合的原则(1)应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。(2)应当能够构成一个合理的生产结构。(3)应当体现充分利用自然界的物质和能量资源。(4)应当体现减少环境污染的原则。(5)应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。(6)所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现物质的良性循环。
1．某农户建立了小型的“蔬菜—鸡、猪—沼气”系统。请回答：(1)这一系统属于人工干预下的________生态系统，其生物组成成分包括生产者、消费者和__________，在分析该生态系统的经济效益时，除了考虑这三者的投入与产出外，还要考虑___________的投入。(2)在该生态系统中，利用发酵技术产生沼气开发生物能属于_____的生态工程。A．生物多样性保护和持续利用B．节水和废水处理与利用C．山区小流域综合治理与开发D．洁净及可再生能源系统组合利用
庭院
分解者
劳动者
D
2．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，要维持一个6口人的牧民家庭生活所需的食物，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1897个县(含市、区、旗)。到2010年，完成退耕地造林1467万hm2，宜林荒山荒地造林1733万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我调节能力。
生态学和系统学
增加当地物种多样性
(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_________________________，因为若超过其限度，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，主要是对已被破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行_____________。
协调与平衡
环境承载力
系统的失衡和破坏
生态恢复
专题双练
[基础测试]1．PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)PCR的全称是__________________________94 ℃高温使DNA双链打开，这一步是打开_____键，称为________。而这一过程在细胞内是通过________酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板______端结合，在__________________的作用下，DNA单链沿模板延伸，此过程中原料是__________________，遵循的原则是______________________。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的__________和_______，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_____________来维持。
多聚酶链式反应
氢
变性
解旋
热稳定DNA聚合酶
四种脱氧核苷酸
碱基互补配对
温度
pH
缓冲液
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是_________________________________________________________________________。引物的实质是_________________________________，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_________________个引物。
单链RNA或者单链DNA分子
解析　打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5′端，即合成DNA时从新链的5′→3′端延伸，故引物需与模板的3′端结合；在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即2×210－2＝211－2。
2．(2021·河南郑州二模)为了研究低温诱导对某基因的启动子P活性的影响，科研人员进行了启动子P的PCR提取、特定表达载体的构建和转基因烟草的功能鉴定。该基因及其启动子P的结构及相应限制酶的切割位点如下图所示，图中灰色区域碱基序列是已知的，启动子P(图中黑色区域)及上游碱基序列未知，片段Ⅰ和片段Ⅱ中的字母A～F均表示引物。请回答下列问题。(1)启动子是_____________________________的位点。不能直接根据片段Ⅰ扩增启动子P的原因是_____________________________________________________________。
RNA聚合酶识别并结合
启动子P及左侧的序列未知，无法合成PCR所
需要的引物
(2)为了能扩增正常启动子P，科研人员先用_______________________酶处理上图中的片段Ⅰ，使片段Ⅰ成为环状DNA；再将环状DNA用______ (填“酶1”或“酶2”)处理得到了片段Ⅱ，如下图所示。根据片段Ⅱ能不能扩增出启动子P？若能，请写出可选用的引物组合(用C、D、E、F表示)，若不能，请说明理由。______________________________________。
酶1和DNA连接
酶2
能，可选用的引物组合是D和E
(3)已知卡那霉素可抑制烟草细胞的生长，基因M可在烟草的根部正常表达，其表达产物可将X－Gluc水解生成蓝色物质。将启动子P和基因M结合并与含有卡那霉素抗性基因的Ti－质粒重组构建基因表达载体。将表达载体和酚类物质混合后加入含有烟草细胞的培养基中，酚类物质的作用是___________________________。再用含有__________________________的培养基筛选出所需的烟草细胞，然后经过_____________获得转基因烟草植株。(4)将上述转基因烟草植株分为A、B两组，A组在常温(25 ℃，对照组)下培养，B组在低温(4 ℃，实验组)下培养，一段时间后取A、B的幼根，浸入适量_________溶液中，观察烟草细胞中基因M的表达情况(表达强度越大，细胞表现的蓝色越深)。若A、B组的结果分别为______________________，则说明低温抑制启动子P的功能。
吸引农杆菌感染烟草细胞
卡那霉素和X－Gluc
组织培养
X－Gluc
A蓝色较深、B蓝色较
浅
解析　(2)图中的片段Ⅰ在启动子P的左右两端各有一个酶1的切割位点，酶1可切割启动子P的左右两端产生相同的末端，再用DNA连接酶连接可形成环状DNA；片段Ⅱ的首尾两端都有灰色区域，结合题图分析可知，片段Ⅱ是用酶2切割处理环状DNA产生的。子链合成方向是从子链的5′－3′，所以可以用引物D和E扩增出启动子P。(3)在培养基中添加酚类物质的目的是吸引农杆菌侵染烟草细胞，有利于启动子P和M基因成功转化。用含有卡那霉素和X－Gluc的培养基可筛选出所需的烟草细胞，在卡那霉素中能存活说明获得了质粒，能将X－Gluc水解成蓝色说明获得了基因M，筛选出的烟草细胞经过植物组织培养可获得转基因植株。
(4)由题意可知，基因M可在烟草的根部正常表达，其表达产物可将X－Gluc水解生成蓝色物质，故可用适量X－Gluc溶液检测A、B的幼根细胞中基因M的表达情况(表达强度越大，细胞表现的蓝色越深)。若A组蓝色深而B组蓝色较浅，则说明B组低温使启动子P受抑制，表达的产物少。
植物细胞的全能性
茎尖(或芽尖或根尖)
植物分生区附近(茎尖)病毒极少，甚至无病毒
特有的结构和功能
再分化
(3)研究表明，多倍体草莓产量高于二倍体，利用组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种：一是使用___________ (药剂)处理草莓的愈伤组织，再经培养获得多倍体植株；二是利用______________________ (药剂)诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后，再经组织培养获得多倍体植株，这种育种技术被称为___________________________技术。
秋水仙素
聚乙二醇(PEG)
植物体细胞杂交
4．如图为某同学根据单克隆抗体制备技术，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案。请据图回答下列问题：(1)制备单克隆抗体的过程中用到的动物细胞工程的技术手段有___________________________和__________________________。(2)制备单克隆抗体的免疫学基本原理是_____________________________________________。
动物细胞培养
动物细胞融合
每一个B淋巴细胞只分泌一种
特异性抗体
(3)该方案能达到预期效果吗？________，原因是______________________________________________________________。(4)图中过程②中常用________________________作为诱导剂。如果能成功获得理想的杂交瘤细胞，该细胞的特点是_________________________________________________(答两点)。(5)破伤风杆菌的抗体最终可从_____________________和小鼠腹水中提取。
不能
没有将抗原注入小鼠
体内，无法获得产生所需单一抗体的B淋巴细胞
灭活的病毒(或聚乙二醇)
既能产生专一抗体，又能迅
速大量繁殖
细胞培养液
解析　(3)根据题意，要利用单克隆抗体制备技术生产破伤风杆菌抗体，需将抗原注射到小鼠体内，得到能产生此抗体的相应B淋巴细胞，再将相应B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，才能筛选出分泌破伤风杆菌抗体的杂交瘤细胞。而图中没有注射抗原，因此不能达到预期效果。(5)融合后的杂交瘤细胞可以注入小鼠的腹腔进行培养，在小鼠的腹水中提取破伤风杆菌抗体；也可以在培养液中进行培养，从培养液中提取破伤风杆菌抗体。
5．研究人员把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，移植到代孕母猪体内，获得了成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。请回答有关问题：(1)图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是过程_________________ (填序号)。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失______方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。
⑤⑥③④
父
(3)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择发育至________________________的卵母细胞，并用微型吸管吸出___________________。(4)完成过程③时，应选择发育良好、形态正常的________________。进行⑤过程之前，需要对代孕母猪进行____________处理，为早期胚胎发育提供相同的生理环境。受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生______________反应，这为胚胎存活提供了可能。(5)胚胎移植技术的优势是 __________________________________ 。
减数第二
次分裂中期
细胞核和第一极体
囊胚或桑椹胚
同期发情
免疫排斥
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
解析　(1)由图可知，图中①②③④过程是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，而⑤⑥③④是获得核移植克隆猪的技术流程。(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但缺失父方亲本基因。(3)减数第二次分裂中期卵母细胞中含有使细胞核全能性表达的物质和环境条件，故核移植时，需要选择减数第二次分裂中期去核卵母细胞作为受体细胞，由于减数第二次分裂中期卵母细胞核的位置靠近第一极体，通过显微操作用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。(4)完成胚胎移植时，应选择发育良好、形态正常的囊胚或桑椹胚。早期胚胎移植时，必须移植到同种生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功，所以需要对代孕母猪进行同期发情处理，为早期胚胎发育提供相同的生理环境。受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎存活提供了可能。
6．下图为某综合发展生态工程示意图。请据图回答：
(1)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、___________________________、系统学和工程学原理等原理。该工程主要运用了______________________________和整体性原理等。(2)蓝绿萍的代谢类型是_______________________，在生态系统中的地位是_______________。(3)一般来说，生态工程的主要任务是对_______________________________________________进行修复，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。
物种多样性原理
物质循环再生原理
自养需氧型
生产者
已被破坏的生态环境(或受损
的生态环境)
(4)在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法依据的生态工程原理是_____________________。单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这体现了生态工程的___________________原理。
整体性原理
物种多样性
解析　(1)生态工程所遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。图中该综合发展生态工程是以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：作物秸秆用来生产食用菌和饲料，饲料喂养家禽，人、畜粪尿作为原料生产沼气，沼液用于水产养殖业，沼渣为蔬菜施肥和喂养畜禽，从而达到了物质利用的良性循环，缓解了农村“三料”的缺乏问题，提高了土地产出水平；同时一些加工品和农产品可以输出到市场出售。因此该生态工程主要运用了物质循环再生原理和整体性原理等。(2)蓝绿萍能进行光合作用和有氧呼吸，代谢类型是自养需氧型，属于生态系统中的生产者。
(4)在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。以上做法不但考虑到了自然生态系统的规律，还考虑到了经济和社会等系统的影响力，因此依据的生态工程原理是整体性原理。单一的人工林比天然混合林的稳定性低，容易遭受害虫危害，这是忽略了物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性而导致的，体现了生态工程的物种多样性原理。
7．科研人员已经培养出了β－胡萝卜素含量高(高产)，并且抗病虫害的胡萝卜新品种。下表为几种限制酶识别序列及识别位点，图为抗虫品种具体培养过程(Tetr表示四环素抗性基因)。回答下列问题：
(1)图中Ⅰ过程用限制酶_______________________切割目的基因和Ti质粒，然后加入DNA连接酶易得到含有抗虫基因的重组质粒，且能防止目的基因和质粒自身环化。(2)Ⅲ过程利用了农杆菌能感染胡萝卜并且将Ti质粒上的____________转移至胡萝卜细胞，并且整合到胡萝卜细胞染色体上，这种方法称为_______________________。检测抗虫基因是否导入受体细胞常用基因探针，基因探针是指_______________________________________________。
T­DNA
农杆菌转化法
含用放射性同位素标记的目的基因的DNA片段
(3)胡萝卜韧皮部细胞能发育成植株的根本原因是______________________________________________________________。(4)Ⅳ过程称为脱分化，该过程________ (填“需要”或“不需要”)光照。Ⅳ和Ⅴ过程需要添加的植物激素有_____________________________。
胡萝卜韧皮部细胞含
有该物种生长发育所需要的全套遗传物质
不需要
生长素和细胞分裂素
[能力提升]1．(2021·北京海淀一模)遗传毒性物质常存在于被化学物质污染的水体，可损伤生物的DNA，严重威胁人类健康。研究人员通过基因工程改造大肠杆菌，以期筛选对遗传毒性物质反应灵敏的工程菌株，用于水质检测。(1)大肠杆菌DNA中存在可被遗传毒性物质激活的毒性响应启动子序列。将毒性响应启动子插入图1所示表达载体的P区，获得基因工程改造的大肠杆菌。当改造后的大肠杆菌遇到遗传毒性物质时，________________识别并与启动子结合，驱动噬菌体裂解基因(SRR)________，表达产物可使大肠杆菌裂解。
RNA聚合酶
转录
(2)研究人员选取启动子sul准备与图1表达载体连接。图2显示了启动子sul内部存在的酶切位点，箭头表示转录方向。①据图1、2信息，克隆启动子sul时，在其A端和B端应分别添加限制性内切酶_____________________的酶切位点，从而确保启动子sul可与已被酶切的表达载体正确连接。②将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有_______________________的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，获得工程菌sul。
氨苄青霉素
(3)研究人员陆续克隆了其他4种启动子(rec、imu、qnr、cda)，分别连入表达载体，用同样的方法获得导入重组载体的工程菌，以筛选最灵敏的检测菌株。①将5种工程菌和对照菌在LB培养基中培养一段时间后，检测菌体密度，结果如图3。图中结果显示____________________________________，说明工程菌在自然生长状态下不会产生自裂解现象。
5种工程菌菌体数量增长趋势与对照菌一致
②上述菌株在LB培养基中生长2 h时加入遗传毒性物质，检测结果如图4。据图可知，5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，应选择工程菌_____________________________作为最优检测菌株。
(4)下列关于该工程菌的叙述，正确的包括______。A．该工程菌可能用于检测土壤、蔬菜中的农药残留量B．该毒性响应启动子序列广泛存在于自然界所有物种中C．其表达产物可裂解大肠杆菌，检测后的剩余菌液可直接倒掉D．为长期保存该工程菌，应加入一定浓度的甘油冻存于－20 ℃
AD
解析　(1)基因中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录，毒性响应启动子插入图1所示表达载体的P区，在噬菌体裂解基因(SRR)的前面，当改造后的大肠杆菌遇到遗传毒性物质时，RNA聚合酶与该启动子结合，驱动噬菌体裂解基因(SRR)的转录，进而使该基因表达。(2)①启动子sul序列内部有SmaⅠ和HindⅢ的识别序列，为避免将启动子切断，应在图1的质粒中选择另外两种限制酶切割质粒和启动子，即XhoⅠ和SapⅠ。②质粒中的氨苄青霉素抗性基因为标记基因，表达产物可使导入基因表达载体的大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上生长，因而将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有氨苄青霉素的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，可获得工程菌sul。
(3)①分析图3可知，含有4种启动子(rec、imu、qnr、cda)的工程菌和对照菌的数量增长趋势是相近的，说明工程菌在自然生长状态下不会产生自裂解现象。②分析图4可知，加入有毒物质后，与对照相比，5种工程菌的菌密度值均低，其中转入rec启动子的菌株菌体密度值最低，说明5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，工程菌转入rec启动子的菌株最敏感，应作为最优检测菌株。(4)该工程菌是经基因工程改造的对遗传毒性物质反应灵敏的工程菌株，据此答题：该工程菌对遗传毒性物质反应灵敏，可用于检测土壤、蔬菜中的农药残留量，A正确；该毒性响应启动子序列并非广泛存在于自然界所有物种中，存在于某些大肠杆菌中，B错误；该工程菌的表达产物可裂解大肠杆菌，但检测后的剩余菌液中还存在菌种，不可直接倒掉，以防污染环境，C错误；长期保存菌种可取菌液加入一定浓度的甘油冻存于－20 ℃，D正确。
2．紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取，其过程为：获取红豆杉外植体—消毒—诱导愈伤组织—细胞培养—提取紫杉醇。回答下列问题：(1)获取的外植体首先要通过_________过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是_______________________。注：诱导率(%)＝(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)×100%
脱分化
不带叶茎段、成熟胚
(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程___________________ (填“体现”或“未体现”)细胞的全能性，理由是_______________________________________________。据下图分析2,4－D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是____________________________，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2,4－D浓度应为_______(填“ 0.5” “1.0”或“ 2.0”)mg/L。注：生长速率＝每天每升培养基中增加的细胞干重克数
未体现
此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整植株
促进细胞生长和抑制紫杉醇合成
1.0
(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是________________________________________________ (答出两点)。
提高了紫杉醇的产量，保护了红豆杉资源
解析　(1)外植体脱分化可培育出愈伤组织。题表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知较适宜的两种外植体应该使诱导出的愈伤组织体积较大，且诱导率较高的，分别是不带叶茎段和成熟胚。(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程最终培养出的是细胞，而不是完整的生物个体，因此，未体现细胞的全能性。据图分析可知，2,4－D促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2,4－D浓度为1.0 mg/L，若2,4－D浓度为0.5 mg/L，则细胞生长速率太慢，若2,4－D浓度大于等于2.0 mg/L，则紫杉醇含量太低。
(3)若从天然植株中提取紫杉醇，会破坏红豆杉树木，而用植物组织培养技术，在短时间内就能培育大量的愈伤组织，经过细胞培养，可以获取大量的紫杉醇，所以利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是：提高了紫杉醇的产量；保护了红豆杉资源。
3．下图是某实验室获得抗H1N1病毒衣壳蛋白单克隆抗体的实验流程，请据图回答：(1)①过程类似于植物组织培养技术中的___________过程，其根本原因是_________________________________。(2)X细胞类似于胚胎干细胞，其在形态上表现为____________________________________。同时具有很强的_____________________和分化能力，所以可用于制备单克隆抗体。
再分化
基因的选择性表达
细胞体积小，细胞核
大，核仁明显
增殖(或分裂)
(3)②过程将融合后的细胞用特定的_____________________进行筛选，得到的Z细胞的特点是_______________________________________。(4)流程图中所产生的单克隆抗体能够与________________________________________发生特异性结合，从而能够达到治疗相应疾病的目的。
选择性培养基
既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体
H1N1病毒(或H1N1病毒衣壳
蛋白)
解析　(1)图中①过程为诱导干细胞分化为组织细胞的过程，类似于植物组织培养过程中的再分化过程；细胞分化的实质是基因的选择性表达。(2)X细胞类似于胚胎干细胞，故其具有细胞体积小，细胞核大，核仁明显的特点，具有很强的增殖和分化能力，可以用于制备单克隆抗体。(3)②过程获得的融合细胞需要用选择性培养基进行筛选，得到的Z细胞既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。(4)图示得到的单克隆抗体能够与H1N1病毒特异性结合，从而能够达到治疗相应疾病的目的。
4．人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植，但小型猪器官表面抗原仍可引起免疫排斥反应。下图为科学家将小型猪器官表面抗原基因(Anti)“反向处理”(Anti基因的模板链和reAnti基因的模板链碱基序列互补)，并人工合成reAnti基因，转入猪成纤维细胞，培育成转基因克隆猪的过程示意图。请回答下列问题：
(1)若使reAnti基因和Anti基因在转基因克隆猪的同一细胞内转录，应在人工合成的reAnti基因的首段连接______________________________。(2)图中转基因克隆猪不含有猪抗原的实质是reAnti基因抑制了Anti基因的________(填“转录”或“翻译”)。(3)图中①、②过程涉及到的现代生物技术中，核心步骤是________________________________。(4)从猪中取出胎儿成纤维细胞，用____________________________处理，然后进行分散培养。培养时，将培养瓶置于含_____________________的混合气体培养箱中进行培养。
(Anti基因的)启动子
翻译
基因表达载体的构建
胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)
(5)图中④过程涉及到的现代生物技术是________________________。(6)将猪舍与蔬菜大棚相通，可使猪和蔬菜的产量都提高，这种做法主要体现了生态工程中的___________________原理。
动物体细胞核移植技术
系统整体性
解析　(1)启动子启动转录过程，若使reAnti基因和Anti基因在转基因克隆猪的同一细胞内转录，应在人工合成的reAnti基因的首端连接(Anti基因的)启动子。(2)Anti基因的模板链和reAnti基因的模板链碱基序列互补，则Anti基因转录形成的mRNA会与reAnti基因转录形成的mRNA互补配对并结合，进而抑制了Anti基因的翻译过程。(3)图中①、②过程涉及到的是基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建。(6)系统中猪舍和蔬菜大棚相通，可为蔬菜的光合作用提供更多二氧化碳，可提高蔬菜产量，这种做法主要体现了生态工程中的系统整体性原理。
5．埃博拉病毒(EBoV)呈纤维状，EBoV衣壳外有包膜，包膜上有5种蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。人感染埃博拉病毒后会引起出血热。治疗疾病的有效方法是注射疫苗或者抗体。如图为制备埃博拉病毒的单克隆抗体的过程，据图回答下列问题：
(1)埃博拉病毒(EBoV)侵入人体时，在细胞中以RNA为模板，在_______________酶的作用下，合成相应的DNA并指导蛋白质合成，进行增殖。冻干剂型埃博拉病毒疫苗于2017年10月在我国研制成功。以GP蛋白作为疫苗比较安全，其原因是GP蛋白自身没有感染能力，但保留有_______________。(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程均体现了细胞膜具有_______________________的结构特点。在体外融合时需要诱导，与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用_________________诱导融合。筛选后的所需细胞群应具备的特点是 ____________________________________。
逆转录
抗原性
一定的流动性
灭活的病毒
既能无限增殖又能产生专一抗体
(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加___________________等天然成分。同时为了满足细胞代谢需求以及维持培养液的pH，需要提供的气体环境是_______________________________。(4)获得的单克隆抗体最终可以从____________________________提取。“生物导弹”中，抗体的靶向作用是利用了其具有________________的特点。
血清、血浆
95%的空气和5%的二氧化碳
小鼠腹水或培养液
特异性
解析　(1)GP蛋白作为疫苗比较安全，是因为GP蛋白自身没有感染能力，但保留有抗原性，可以刺激机体产生特异性免疫反应。(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合的过程体现了细胞膜具有一定的流动性。在体外融合时需要诱导，动物细胞融合可以用电激、聚乙二醇、灭活的病毒处理；植物原生质体融合可以用电激、聚乙二醇处理，不能用灭活的病毒处理，故与诱导植物原生质体融合不同的是图中还可用灭活的病毒诱导融合。筛选后的所需细胞群即杂交瘤细胞既能无限增殖又能产生专一抗体。(3)在体外进行动物细胞培养时需要在合成培养基的基础上添加血清、血浆等天然成分。同时要提供相应的气体环境，即95%的空气和5%的二氧化碳，其中氧气用于细胞代谢，二氧化碳可以维持培养液的pH。
(4)杂交瘤细胞可以在培养液中培养，也可以在小鼠的腹腔中培养，故可以从培养液或小鼠腹水中提取单克隆抗体。“生物导弹”可以借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，抗体的靶向作用是利用了其特异性。
6．某种质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三种限制酶切割位点，它们的识别序列和黏性末端各不相同，该质粒同时含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。科学家利用此质粒培育转基因抗盐作物，提高粮食种植面积取得重大进展。其培育过程如下图，请回答下列问题：
(1)在构建重组质粒时，应选用_____________________两种酶对质粒和含抗盐基因的DNA进行切割，以免目的基因自身环化，以及质粒之间的相互连接。(2)基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，下图表示运用影印培养法(使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法)检测重组质粒是否导入了土壤农杆菌。培养基除了含有土壤农杆菌生长繁殖必需的成分和琼脂外，培养基A和培养基B分别还要含有___________________、_____________。从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是____________ (填数字)菌落中的细菌。
氨苄青霉素
四环素
4和6
(3)为了确定抗盐作物是否培育成功，要用________________________标记的含抗盐基因的DNA片段作探针进行分子杂交检测，还要从个体水平用__________________________________________________________ (方法)鉴定作物的耐盐性。(4)将转入抗盐基因的工程细胞培育成完整植株需要用组织培养技术，组织培养技术依据的原理是__________________________。(5)将抗盐基因导入作物细胞内，使作物具有了抗盐性状，这种变异类型属于____________________。
放射性同位素(或荧光素)
一定浓度的盐水浇灌作物(或将作物移栽到盐碱地中种植)
细胞的全能性
基因重组
解析　(1)根据题图，BamHⅠ会切割目的基因，不能选用。为保证重组质粒序列的唯一性及防止质粒和目的基因自身环化，在构建重组质粒时，不可以只选用SalⅠ，而应选用SalⅠ、HindⅢ两种酶对质粒和含抗盐基因的DNA进行切割。(2)用SalⅠ和HindⅢ两种限制酶对质粒进行切割时，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入重组质粒的农杆菌能在含有氨苄青霉素的培养基上生存，但不能在含有四环素的培养基上生存，所以培养基A和培养基B分别还含有氨苄青霉素、四环素，含目的基因的是4和6菌落中的细菌。(3)探针是指用放射性同位素(或荧光素)标记的目的基因(抗盐基因)，除了从分子水平上进行检测，还可以从个体水平上进行鉴定，即用一定浓度的盐水浇灌作物植株来鉴定作物的耐盐性。
本课结束