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高考生物三轮冲刺高分突破练习专练16 现代生物科技专题冲刺高考20题（含解析）
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这是一份高考生物三轮冲刺高分突破练习专练16 现代生物科技专题冲刺高考20题（含解析），共34页。试卷主要包含了，请回答下列问题等内容，欢迎下载使用。
专练16 现代生物科技专题冲刺高考20题
一、 基因工程
1．（2020·广东省高三二模）利用基因工程技术培育转基因抗冻番茄。该过程需要用多种限制酶，如图依次表示EcoR I、Sma I、Nae I三种限制酶的识别序列及切割位点。
请回答：
（1）上述限制酶在特定位点切割DNA，其实质是断开DNA分子每条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________，切割后产生了_____________。
（2）利用EcoR I和Nae I酶切得某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoR I和Sam I酶切后的质粒接成重组质粒，原因是__________________。
（3）重组质粒可用_____________法导入番茄后，应将转基因番茄植株________________________，以确定其耐寒能力是否提高，若没有提高，根据中心法则分析，可能原因是________________________。
（4）欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA，需利用______________________作探针。应用PCR扩增目的基因时，需要在基因组数据库中查询目的基因的_____________，以便合成引物。
【答案】磷酸二酯键 黏性末端或平末端 相同的黏性末端之间可连接，且不同的平末端之间也可以连接 农杆菌转化 置于寒冷环境培养 目的基因转录或翻译异常 标记的含有目的基因的DNA片段 核苷酸（或脱氧核苷酸或碱基）序列
【解析】
【分析】
1、基因工程的工具：
（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
（3）运载体：常用的运载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，产生黏性末端或平末端。
（2）EcoRⅠ酶切出粘性末端，SmaⅠ和NaeⅠ酶切出平末端，利用EcoRⅠ和Nae酶切得某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoRⅠ和SamⅠ酶切后的质粒连接成重组质粒，原因是相同的黏性末端之间可连接，且不同的平末端之间也可以连接。
（3）重组质粒可用农杆菌转化法导入番茄后，从个体水平上的鉴定，应将转基因番茄植株置于寒冷环境培养，以确定其耐寒能力是否提高，若没有提高，根据中心法则分析，可能原因是目的基因转录或翻译异常，没有表达出抗冻蛋白。
（4）欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA，需利用标记的含有目的基因的DNA片段作探针。应用PCR扩增目的基因时，需要在基因组数据库中查询目的基因的核苷酸（或脱氧核苷酸或碱基）序列，以便合成引物。
【点睛】
本题考查基因工程的工具及基本步骤，学生应熟练掌握并灵活运用。
2．（2020·天津一中高三月考）突变体是研究功能基因组的前提，转座子是基因组中可以移动的DNA序列。科研人员将玉米转座子进行改造，改造后的 Ac 转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds 转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，只有同时存在 Ac 和Ds 时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复。现将玉米转座子引入到水稻的 DNA中，构建水稻突变体库，并从中筛选到稳定遗传的矮杆突变株，实验流程如下图。
含酚类化合物
请回答下列问题：
（1）科研人员将Ac 和Ds 分别导入水稻细胞，获得Ac 和Ds 的转化植株。首先将构建的Ac 转座载体和 Ds 转座载体分别与①_______混合培养。取水稻未成熟种子，消毒后接种于含有植物激素的②_________培养基上，诱导产生愈伤组织。因愈伤组织具有分化程度③_____，分裂④_____特点，常作为基因工程的理想受体材料。将完成转化的愈伤组织接种于含有⑤_____的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即 F0 代。
（2）为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选 T-DNA 单拷贝插入，但没有表型突变的 Ac和Ds 转基因植株F0，杂交获得 F1 代。通过 PCR 技术从中筛选出目标 F1 植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），理论上目标 F1 植株占 F1 个体总数的 _____。请从下图中任选一种目标 F1 ______（填A或B），[请将图画在答题纸上]画出其相应亲本 F0 植株的基因组成及在染色体的位置_____。
（3）目标 F1 代植株自交获得 F2 代，可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体，理由是_____。
（4）科研人员在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有 Ds 而无 Ac 的植株，目的是_____，并用Ds 做标签在基因组中定位且分离出矮杆基因。
【答案】农杆菌 蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水 低 旺盛 潮霉素 1/4 A（或B） Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达 使矮杆突变的性状可以稳定遗传
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；
（2）基因表达载体的构建：基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；
（4）目的基因的检测与鉴定：
分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。
个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）识图分析可知，图中构建的基因表达载体用到了Ti质粒，据此推测导入受体细胞选择的是农杆菌转化法，因此首先将构建的Ac转座载体和Ds转座载体分别与农杆菌混合培养；植物组织培养需要的条件，培养基中除了含有植物激素外，还需要一定的营养物质，包括：蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水，诱导产生愈伤组织；愈伤组织是高度液泡化、无定型状态的薄壁细胞，因此其具有分化程度低、分裂能力强的特点，常作为基因工程的理想受体材料；构建的基因表达载体中都含有潮霉素抗性基因作为标记基因，因此完成转化的愈伤组织细胞具有潮霉素抗性，可以将其接种于含有潮霉素的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即F0代。
（2）为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选T-DNA单拷贝插入，但没有表型突变的Ac和Ds转基因植株F0，即只有Ac插入到一条染色体上的植株F0和只有Ds插入到另外一条染色体（与Ac插入染色体为同源染色体或者非同源染色体上）上的植株F0，则植株F0的基因型如图：（分别插入到不同植株的非同源染色体上）或（分别插入到不同植株的同源染色体上），二者杂交获得F1代，通过PCR技术从中筛选出目标F1植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），则F1植株的基因型为：，那么理论上目标F1植株占F1个体总数的1/4。
（3）构建的含有Ds的基因的表达载体中，Ds基因插入到除草剂抗性基因中，转化得到植株F0后，经过杂交筛选得到目标F1代植株，根据题意，同时存在Ac和Ds时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复，因此目标F1代植株自交获得F2代，Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达，故可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体。
（4）Ac转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有Ds而无Ac的植株，则该植株的Ds基因不能转移，那么使矮杆突变的性状可以稳定遗传。
【点睛】
本题考查基因工程、遗传定律的知识点，要求学生掌握基因工程的操作步骤，特别是把握基因表达载体的构建和组成以及农杆菌转化法，能够根据题意把握Ac和Ds转基因植株F0的基因型组成情况，这是该题考查的难点，能够利用图示构建植株F0的基因型是突破问题的关键，然后利用遗传定律解决问题。同时该题考查学生获取题干信息的能力，充分理解题中所给的信息结合所学的知识点解决问题，这是该题考查的能力。
3.（2020·上海高三二模）脱氧核苷酸链是有方向的，一端为5’端，另一端为3’端，DNA分子两条脱氧核苷酸链反向平行。DNA复制时，称为引物的小段核苷酸链先与模板链配对结合，然后在引物的3'端进行子链延伸，在引物的5’端不能进行子链延伸（如图1）。
1）在图中的数字编号①～③中，代表解旋过程的是___________，此过程中发生断裂的键是___________。
聚合酶链反应（PCR）可自动化重复进行图中所示的①～③步骤，每完成一次①～③步骤称为完成一个循环，每个循环各步骤的反应条件设计为：步骤①在94℃持续30秒，步骤②在55℃持续30秒，步驟③在72℃持续1分钟。某研究小组拟用PCR技术和引物1、2从图2所示DNA分子中扩增出编码蛋白质H的基因，并开展后续研究。
2）下列关于PCR的叙述中，正确的是___________。
A．PCR是检测生物遗传多样性最可靠的方法
B．可从人体细胞提取DNA聚合酶用于PCR反应
C．通过PCR扩增目的基因属于化学方法人工合成
D．若引物能与模板DNA多个位置结合，则可提高PCR扩增效率
3）通过上述PCR反应获得目的基因片段后，拟将其插入质粒pZHY1中构建重组DNA分子pZHY2。已知在pZHY1上存在EcoRⅠ、BamHⅠ、KpnⅠ、XbaⅠ4种限制酶的识别序列（如表），则应选用的限制酶组合是__________。
EcoRⅠ
BamHⅠ
KpnⅠ
XbaⅠ
G↓AATTC
CTTAA↑G
G↓GATCC
CCTAG↑G
GGTAC↓C
C↑CATGG
T↓CTAGA
AGATC↑T
A．BamHⅠ和EcoRⅠ B．BamHⅠ和KpnⅠ
C．EcoRⅠ和KpnⅠ D．EcoRⅠ和XbaⅠ
4）将重组DNA分子pZHY2导入大肠杆菌后，就可通过大规模培养大肠杆菌制备蛋白质H。若要获得纯化的蛋白质H，下列操作步骤中Ⅰ代表___________，Ⅱ代表___________。
破碎细胞→过滤一Ⅰ→Ⅱ→通过冷冻干燥结晶蛋白质
①改变pH沉淀蛋白质 ②加入硫酸铵沉淀蛋白质
③将蛋白质进行固定化 ④通过层析提纯蛋白质
5）若要制备抗蛋白质H的单克隆抗体，相关说法中正确的有___________。
A．可以用上述步骤所得纯化的蛋白质H作为抗原免疫动物
B．从动物的脾脏收集B淋巴细胞，并使之与杂交瘤细胞融合
C．单克隆抗体是由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群分泌的成分单一的抗体
D．从PCR扩增目的基因到制备单克隆抗体，共涉及基因工程、发酵工程、细胞工程
【答案】
1） ① 氢键 2）C 3）B
4） ①② ④ 5）ACD
【解析】
【分析】
PCR技术：
①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；
②原理：DNA复制；
③条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；
④方式：以指数的方式扩增，即约2n；
⑤过程：高温变性、低温复性、中温延伸。
【详解】1）在图中的数字编号①～③中，代表解旋过程的是①，此过程中发生断裂的是两条链之间的氢键。
2）A、检测生物遗传多样性最可靠的方法是测定基因组全序列，检测遗传多样性最简便的方法是PCR，A错误；
B、PCR反应中使用的是耐高温的DNA聚合酶，人体内的DNA聚合酶不耐高温，B错误；
C、通过PCR扩增目的基因属于化学方法人工合成，C正确；
D、若引物能与模板DNA多个位置结合，则不能保证准确复制目的基因片段，D错误。
故选C。
3）用限制酶切割DNA片段获得目的基因时应保证目的基因的完整性，根据编码蛋白H的基因左右两端的引物结合序列可知，左侧含有限制酶BamHⅠ的识别序列，右侧含有限制酶KpnⅠ的识别序列，所以获取目的基因时应用限制酶BamHⅠ和KpnⅠ切割，即B正确，ACD错误。
故选B。
4）若要获得纯化的蛋白质H，就需要将蛋白质与其它物质分离，可利用不同物质在不同pH下的溶解度不同以及在硫酸铵溶液中的溶解度不同进行分离纯化，并提纯蛋白质，所以实验步骤为：破碎细胞→过滤一改变pH沉淀蛋白质、加入硫酸铵沉淀蛋白质→通过层析提纯蛋白质→通过冷冻干燥结晶蛋白质，故上述步骤中Ⅰ代表①改变pH沉淀蛋白质、②加入硫酸铵沉淀蛋白质，Ⅱ代表④通过层析提纯蛋白质。
5）A、可以用上述步骤所得纯化的蛋白质H作为抗原免疫动物，获得相关的浆细胞，A正确；
B、应从经过蛋白质H免疫的动物的脾脏收集B淋巴细胞，并使之与杂交瘤细胞融合，B错误；
C、单克隆抗体是由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群分泌的成分单一的抗体，C正确；
D、从PCR扩增目的基因到制备单克隆抗体，共涉及基因工程（目的基因的获取、基因表达载体的构建等）、发酵工程（将重组DNA分子pZHY2导入大肠杆菌后，通过大规模培养大肠杆菌制备蛋白质H）、细胞工程（单克隆抗体的制备），D正确。
故选ACD。
【点睛】
本题综合考查基因工程、发酵工程和单克隆抗体的制备，意在考查考生对所学知识的理解和应用能力。
4．（2020·山东省济南外国语学校高三其他）径柳匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na＋/K＋逆向转运蛋白基因（TaNHX2基因）转移到棉花细胞内，获得了转基因耐盐棉花新品种。图1是获取的含有目的基因的DNA片断，Sau3A I、EcoR I、BamH I为三种限制酶，图中箭头所指为三种限制酶的切点；图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图；图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。请分析回答问题：
（1）若图1所示DNA片段是利用径柳匙叶草的DNA直接获得的，则该获取目的基因的方法为_________。
（2）不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA，其原因是_________。
（3）若用BamH I切割图1所示的DNA片段，获得目的基因，则需选用_________切割图3所示质粒，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是_________。故切割图1所示DNA片段的最佳方案是选用_________酶。
（4）用上述最佳方案构建基因表达载体，所得重组质粒_________ （选填“能”“不能”或“不一定能”）被BamH Ⅰ切割。
（5）图3中，质粒上的抗生素抗性基因的作用是_________。
（6）为了检测技术成果，科研工作者在个体水平的检测方法是_________。
【答案】从基因文库中获取 基因的选择性表达（径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达） Sau3A I 出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定 EcoRI和BamH I 不一定能 以便筛选出含有目的基因的受体细胞 将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）利用径柳匙叶草的DNA直接获得目的基因的方法为从基因文库中获取目的基因。
（2）径柳匙叶草根尖通过成熟区细胞吸收水分和矿质元素，细胞中TaNHX2基因表达,而分生区细胞中TaNHX2基因不能表达。
（3）依据图示限制酶识别和切割位点，用BamH I切取目的基因，不能选EcoR I切割载体，因为EcoR I切割产生的粘性末端和目的基因粘性末端碱基序列不相同。选用Sau3A I切割相应质粒，会产生相同的粘性末端，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定。为克服上述弊端，可选用EcoRI和BamH I切割质粒。
（4）选用EcoRI和BamH I切割质粒，构建基因表达载体后所得重组质粒上不一定有BamHⅠ酶切位点，不一定能被BamH Ⅰ切割。
（5）基因工程中抗生素抗性基因常用作标记基因，以便筛选出含有目的基因的受体细胞。
（6）结合目的基因的功能，人们通过将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况在个体水平检测目的基因是否成功表达。
【点睛】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作步骤等，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题。
5．（2020·山东省高三二模）人体移植器官短缺是一个世界性难题。目前，科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，再结合克隆技术，培养出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。下图为科学家借助CPISPR－Cas9 基因编辑技术剔除猪抗原决定基因的示意图（不同的sgRNA可以识别不同的DNA序列），请回答下列问题：
（1）DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和_________________。图中充当该酶的物质是_________________。
（2）Cas9－sgRNA 复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是_________________。
（3）培育转基因猪时，应使用_________________技术将剔除了猪抗原决定基因的基因表达载体导入猪成纤维细胞中，再将该细胞的细胞核注入_________________期的去核卵母细胞中，构建重组胚胎。
（4）胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两素”（维生素、激素）、“两酸”等营养成分，以及血清等物质，其中“两酸”是指_________________。
【答案】限制性核酸内切酶（限制酶） Cas9－sgRNA 复合体 sgRNA（是单链）可与特定（靶）核苷酸序列碱基互补配对 显微注射 减数第二次分裂中期（MⅡ中期） 氨基酸和核苷酸
【解析】
【分析】
由图可知，使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时，sgRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起，该过程不需要酶催化，然后由Cas9催化磷酸二酯键水解，从而使DNA分子断裂，再由DNA连接酶将切断的DNA与提供的修复模板连接起来。
【详解】
（1）DNA重组技术即基因工程，主要用到的工具酶是DNA连接酶和限制酶；由以上分析可知：Cas9-sgRNA复合体应该是一种限制性核酸内切酶。
（2）使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时，sgRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起，从而能够精准识别该核苷酸序列（sgRNA（是单链）可与特定（靶）核苷酸序列碱基互补配对）。
（3）将目的基因（基因表达载体）注入动物细胞的最有效方法是显微注射技术；将该转基因猪的细胞核注入减数第二次分裂中期时期的卵母细胞中，构建重组胚胎。
（4）胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两酸、两素”以及动物血清，其中的“两酸”是指氨基酸和核苷酸。
【点睛】
解答此题需要识记基因工程的操作工具及胚胎工程中所涉及的专业术语，能够结合图示以及所学知识准确答题。
6．（2020·辽宁省高三其他）胡萝卜素是一种常见的食品添加剂，美国、日本等国通过转基因技术培育出一种黄金大米。将同时含有酶A、酶B、酶D这三种酶基因的表达载体导入水稻细胞。已知酶A基因来自细菌，酶B基因来自玉米，酶D基因来自其他植物，其中的酶A基因和酶B基因可使水稻胚乳富含β-胡萝卜素而呈现金黄色，请回答下列问题：
（1）酶A、B、D基因遗传信息不同的原因是___________________________。
（2）科学家获取酶A、B、D基因的方法各不相同，酶A基因是通过PCR获得，PCR的前提是设计引物，需要引物的原因是_____________________________。酶B基因是从cDNA文库中获得，即从高效表达___________________（填生物）细胞中获取mRNA，通过反转录获取cDNA，构建cDNA文库；酶D作为标记基因，其作用是________________________________________________。
（3）要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，检测的方法是用________________作为探针，与______________________________结合，若结果显示杂交带，表明目的基因插入到染色体DNA上。
（4）若控制酶B基因有1656个碱基对，下图表示筛选获得的受体细胞中编码酶B的mRNA的部分碱基序列（已知：起始密码子为AUG，GUG；终止密码子为UAA，UAG，UGA）
图中框内mRNA片段包含了___________个密码子，如框后的序列未知，预测框后的第一个密码子最多__________种。
【答案】脱氧核苷酸（碱基）排列顺序（数量）不同 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能沿着3’延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物 玉米 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 放射性同位素标记的目的基因 转基因生物的基因组DNA 7 13
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）遗传信息是指DNA分子中特定的碱基序列，酶A、B、D基因遗传信息不同的原因是碱基的排列顺序不同。
（2）PCR是体外扩增DNA的常用技术，由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能沿着3’延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物，故进行PCR的前提是设计引物。由于酶B基因来自玉米，故从cDNA文库中获得酶B基因时，即从高效表达的玉米细胞中获取mRNA，通过反转录获取cDNA，构建cDNA文库；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
（3）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，检测的方法是用放射性同位素标记的目的基因作为探针，与转基因生物的基因组DNA结合，若结果显示杂交带，表明目的基因插入到染色体DNA上。
（4）密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。图示方框内起点序列AUG为起始密码子，按照每相邻三个碱基为一个密码子、决定一个氨基酸可知，方框内的序列没有终止密码子，为7个密码子。因为框后第一个密码子首字母是U，后面两位可能组合的种类数是4×4=16种，除去三个终止密码UAA、UAG、UGA，故最多有13种密码子。
【点睛】
本题以图文结合为情境，考查学生对基因的结构、基因工程的基本操作程序、密码子概念等相关知识的识记和理解能力。
7．（2020·江苏省高三一模）香蕉成熟过程中乙烯含量增加，果肉逐渐变甜，其成熟变甜的过程与D蛋白（淀粉水解酶）和H蛋白（乙烯响应蛋白）有关。为探究H基因与D基因的关系，科研人员分别构建含D基因和AbAr基因（金担子素抗性基因）的载体1和含H基因和亮氨酸合成基因的载体2，进行了如下图所示实验。请回答下列问题：
（1）构建载体1、2时需要______酶。培养重组酵母细胞A的培养基与培养重组酵母细胞B的培养基相比，培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有_________。筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加___________。
（2）重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是___________，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，可以利用___________技术筛选获得重组酵母细胞A。
（3）通过特定选择培养基能够筛选获得重组酵母细胞B，如果培养基上出现菌落，说明H基因的表达产物是D基因的___________。
（4）综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为___________。
【答案】限制酶和DNA连接酶 亮氨酸 金担子素 两基因共用一个启动子 DNA分子杂交 转录因子蛋白 乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。
【解析】
【分析】
构建含D基因和AbAr基因（金担子素抗性基因）的载体1转入亮氨酸缺陷型酵母菌中，经筛选得到重组酵母菌A，然后将含H基因和亮氨酸合成基因的载体2转入A中，经筛选得到酵母细胞B。
【详解】
（1）构建载体1、2时需要限制酶和DNA连接酶。培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有亮氨酸，保证亮氨酸缺陷型酵母的亮氨酸供应；筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加金担子素，可以筛选出成功转入载体1的细胞。
（2）D基因与AbAr基因同在载体1中，重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是两基因共用一个启动子，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，无法从性状水平进行筛选，则可从分子水平进行：利用DNA分子杂交技术筛选获得重组酵母细胞A。
（3）推测这里的特定选择培养基中添加了金担子素，如果培养基上出现菌落，说明金担子素抗性基因成功表达，也即D基因成功表达，说明H基因的表达产物是D基因的转录因子蛋白。
（4）综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。
【点睛】
重组酵母细胞A的培养应该添加亮氨酸，维持酵母细胞的生存；而重组酵母细胞B则不用添加亮氨酸，添加金担子素，亮氨酸缺陷型的酵母和无金担子素抗性基因的酵母不能存活，成功转入载体1、2的酵母被筛选出来。
8．（2020·重庆高三其他）果胶酶是应用于果酒生产的重要酶制剂之一，它广泛存在于细菌、酵母菌等多种微生物细胞中。某枯草杆菌含果胶酯酶基因，某酿酒酵母中含有多聚半乳糖醛酸酶基因。研究者利用基因工程技术实现了果胶酯酶基因在酿酒酵母中表达，克服了细菌作为外源基因表达系统的缺点，并且使多种有利特性集中在同一菌株，过程如图。回答下列问题。
（1）细菌因繁殖快、细胞内存在易于分离的质粒等优点，最早用于外源蛋白的生产“工厂”，其缺点是没有___________（填细胞器名称），因而不具有对蛋白质加工修饰的功能。
（2）①过程获得的目的基因是___________。该基因除了利用PCR技术进行扩增外，还可以从基因文库中获取。基因文库包括基因组文库和cDNA文库，其中_____________含有某种生物的全部基因，且具有内含子。
（3）②过程重组表达载体除了含有目的基因外，还必须有启动子、_____________和 _____________等。启动子是_____________识别和结合的部位，有了它才能驱动DNA转录出mRNA，最终获得目的蛋白质。
（4）现利用目的基因制成放射性探针，如何利用此探针检测目的基因是否成功导入酿酒酵母?____________________________________________。
【答案】内质网和高尔基体 果胶酯酶基因 基因组文库 终止子 标记基因 RNA聚合酶 将探针与提取的酿酒酵母DNA 杂交，如果检测到杂交带，则目的基因导入成功
【解析】
【分析】
1、将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌。缺点是缺乏内质网和高尔基体，故会产生某些需要加工修饰的蛋白质。
2、目的基因的检测和鉴定：
（1）分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入：目的基因—DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出：mRNA—分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术；
（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）细菌为原核生物，可以用于外源蛋白的生产“工厂”，其缺点是没有内质网和高尔基体，因而不具有对蛋白质加工修饰的功能。
（2）根据题干，目的基因是果胶酯酶基因。该基因除了利用PCR技术进行扩增外，还可以从基因文库中获取。基因文库包括基因组文库和cDNA文库，其中基因组文库含有某种生物的全部基因，且具有内含子。
（3）为顺利表达目的基因，重组表达载体除了含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。
（4）基因探针是指用放射性同位素或荧光分子标记的DNA单链，利用碱基互补配对原则，将探针与提取的酿酒酵母DNA 杂交，如果检测到杂交带，则目的基因导入成功。
【点睛】
本题考查了基因工程的有关知识，要求考生能够识掌握因工程的操作步骤，识记基因表达载体的组成以及其中启动子的作用，识记目的基因导入微生物细胞的方法，以及目的基因检测与鉴定的方法。
9．（2020·江苏省高三一模）某正常小鼠种群中出现了一只毛色显白斑的雄鼠，研究发现白斑是由位于常染色体上的kit基因发生突变引起的。科研人员利用此白斑小鼠和正常小鼠进行以下实验。
实验一：白斑小鼠（♂）×正常小鼠（♀）→白斑小鼠（73只）、正常小鼠（68只）
实验二：实验一中子代白斑小鼠相互交配→自斑小鼠（42只）、正常小鼠（22只）
实验三：实验二中子代白斑小鼠×正常小鼠→每组交配后代均出现正常小鼠
根据实验结果，回答下列问题：
（1）由实验结果可知白斑性状是由___________性基因控制，设毛色性状由一对等位基因A、a控制，则实验二中子代白斑小鼠基因型为________。
（2）从小鼠脑组织中提取RNA通过___________过程合成cDNA，利用___________技术进行扩增后测序，结果显示突变白斑小鼠与正常小鼠的kit基因相比，作为转录的模板链中一个碱基由C→T，导致密码子发生的变化是___________，从而引起甘氨酸变为精氨酸。
A．GGG→AGG B．CGG→UGG C．AGG→GGG D．CGG→TGG
（3）小鼠的另一个种群中，体色有三种：黄色、灰色、青色，其生化反应原理如下图所示。已知基因A控制酶1的合成，基因B、b分别控制酶2、3的合成（基因B能抑制基因b的表达），纯合aa的个体因缺乏酶1使黄色素在鼠内积累过多而导致50%的个体死亡。分析可知：
①黄色鼠的基因型有_______。
②基因型AaBB与AaBb鼠杂交，后代表现型有___________，比例为___________。
【答案】显 Aa 逆转录 PCR A aaBB、aaBb、aabb 青色、黄色 青色：黄色=6：1
【解析】
【分析】
实验二后代出现正常小鼠，则白斑为显性，又比例为白斑：正常=2：1，则显性纯合致死；
（3）图：aaB 、aabb为黄色，A B 为青色，A bb为灰色。
【详解】
（1）据分析可知白斑性状是由显性基因（A）控制，实验二中子代白斑小鼠基因型为Aa。
（2）一般通过逆转录过程合成cDNA，利用PCR技术进行扩增，转录的模板链中一个碱基由C→T，相应密码子由G→A，故选 A．GGG→AGG。
（3）①据分析可知，aa存在即表现黄色，故黄色鼠的基因型有aaBB、aaBb、aabb；②基因型AaBB与AaBb鼠杂交，后代青色：3/4×1A B 、黄色：1/4aa （一半致死），存1/8，故后代青色：黄色=6：1。
【点睛】
涉及性状与基因型的对应关系较复杂时，全部列出来方便查看，捋清思路。
二、 细胞工程
10．（2020·河北省高三二模）请利用所学知识回答基因工程、胚胎工程、细胞工程和生态工程的有关问题。
（1）利用PCR技术扩增的目的基因，可以___________，也可从基因文库中获得。扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，___________与单链相应互补序列结合，然后在___________作用下进行延伸，如此重复循环多次。
（2）胡萝卜的组织培养的实验中要注意将外植体进行___________（“消毒”或“灭菌”）。愈伤组织形成后，要将生长良好的愈伤组织转接到___________培养基上，一段时间后诱导出试管苗再移栽大田，培养成正常植株。
（3）对于小鼠、兔和家畜可用___________处理使其排出更多的卵子，这种获得卵母细胞的方法叫___________。
（4）“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松，导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时，原因是没有遵循生态工程的___________原理。
【答案】人工合成 引物 DNA聚合酶（热稳定DNA聚合酶、Taq酶） 消毒 分化 促性腺激素 超数排卵 物种多样性
【解析】
【分析】
1、基因工程的基本步骤：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
2、植物组织培养技术
①原理：植物细胞具有全能性。
②过程：
【详解】
（1）利用PCR技术扩增的目的基因，可以人工合成，也可从基因文库中获得。扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶（热稳定DNA聚合酶、Taq酶）作用下进行延伸，如此重复循环多次。
（2）胡萝卜的组织培养的实验中要注意将外植体进行消毒。愈伤组织形成后，要将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，一段时间后诱导出试管苗再移栽大田，培养成正常植株。
（3）超数排卵是用促性腺激素处理小鼠、兔和家畜使其排出更多的卵子；这种获得卵母细胞的方法叫超数排卵。
（4）一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松，导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时，原因是没有遵循生态工程的物种多样性原理。
【点睛】
本题涉及到了基因工程、细胞工程、胚胎工程和生态工程的相关内容，这几部分的知识点较多，在学习过程中需要对相关知识进行归纳总结、比较记忆。
11．（2020·陕西省高三三模）某基因研究院培育出了转基因克隆绵羊，该绵羊能合成深海鱼体内富含的不饱和脂肪酸omega—3。
（1）在培育转基因克隆绵羊过程中，应用到的细胞工程技术有___________和核移植。核移植后的受体细胞利用物理或化学方法被激活后，应移入___________中继续培养，以检查其发育能力。
（2）科研人员将omega—3合成酶的基因片段导入受体细胞常采用___________技术，使目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内__________的过程，称为转化。
（3）若要鉴别XY型性别决定的动物胚胎的性别可以获取该种动物囊胚的___________细胞，并提取其DNA，用Y染色体上特异性DNA做探针检测，这种技术称为___________。
（4）目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取onmega—3，人们过度捕杀深海鱼，同时环境污染等问题也严重破坏了海洋生态系统，使生态系统的___________能力下降。为了改善海洋环境，实现海洋渔业可持续发展，建造海底人工鱼礁，不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，这主要遵循了生态工程的___________原理。
【答案】动物细胞培养 发育培养液 显微注射 维持稳定和表达 滋养层 DNA分子杂交技术 自我调节 整体性
【解析】
【分析】
1.转化的概念：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。
2.早期胚胎培养用到发育培养基，包含无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清；动物细胞培养用到液体培养基，包含糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清血浆，取滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定。对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定。
【详解】
（1）动物细胞培养是动物细胞工程的基础，在培育转基因克隆绵羊过程中，应用到的细胞工程技术有动物细胞培养和核移植。核移植后的受体细胞利用物理或化学方法被激活后，应移入发育培养液中继续培养，以检查其发育能力，为后续的培养做准备。
（2）将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术，这里的受体细胞是动物细胞，因此科研人员采用显微注射技术将omega—3合成酶的基因片段导入，使目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
（3）若要鉴别XY型性别决定的动物胚胎的性别，通常在该种动物囊胚期，提取其滋养层细胞DNA，然后用Y染色体上特异性DNA做探针，与滋养层细胞DNA混合进行检测，以确定待检的滋养层DNA中是否含有Y染色体上特异性的DNA，该技术称为DNA分子杂交技术。
（4）人们为了摄取onmega—3，过度捕杀深海鱼，同时环境污染等问题也严重破坏了海洋生态系统，导致海洋生态系统的自我调节能力下降。为了改善海洋环境，实现海洋渔业可持续发展，建造海底人工鱼礁，不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，经济和生态治理两步误这是生态工程的整体性原理的核心内容，只有这样，生态治理的各项措施才能有效落实。
【点睛】
本题考查内容较丰富，需要掌握动物细胞培养的技术要点、DNA分子杂交技术的原理以及生态工程的基本原理等等，熟知这些基本知识是解答本题的关键！
12．（2020·广西壮族自治区高三二模）核酸检测作为确诊新型冠状病毒肺炎的金标准，写入了国家卫健委颁布的诊疗指南里，但依然出现了少数“假阴性”病例，此时采用免疫检测则可以很大程度上避免核酸检测的“假阴性”。请回答下列问题：
（1）开发核酸检测试剂盒，需要先分离毒株、获得完整基因组序列信息、设计特异性引物和探针的__________，再据此用__________方法直接人工合成特异性引物和探针。
（2）我国研发的新型冠状病毒核酸快速检测试剂盒的检测原理是：若送检样本中存在病毒，则以病毒RNA为模板，在___________酶的作用下合成cDNA，再加入互补的荧光探针、__________种引物、四种脱氧核苷酸和_________酶后，cDNA开始扩增，子链延伸至探针处，会水解探针释放出荧光基团产生荧光，荧光监测系统接收到荧光信号从而确诊。
（3）我国新型冠状病毒化学发光检测试剂盒采用的是免疫检测，其中的单克隆抗体是由经病毒抗原蛋白免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备的__________细胞产生的；该试剂盒能快速确诊病例，这是因为单克隆抗体具有___________________________等优点。
【答案】核苷酸序列 化学 逆转录酶 2 Taq 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高、能够大量制备
【解析】
【分析】
新型冠状病毒核酸检测，对于临床早发现、早诊断、早隔离、早治疗至关重要，是有效防控新冠肺炎疫情的关键技术支撑。病毒的特点就是形态非常小，在普通光学显微镜下看不到，肉眼更是无法直接观察。但每种病毒都有其独特的基因序列，通过检测病人体内的病毒核酸，就可判断病人体内是否存在病毒。病毒核酸检测试剂盒的一个优势就是研发过程很快，但前提是必须掌握一定量的病毒基因序列。一旦有了病毒基因序列，通过生物信息学分析，就可确定候选的核酸检测靶标，并进行引物和探针的设计。核酸检测试剂盒的组分中，检测引物和探针最为关键。灵敏特异的扩增引物，对检测结果的准确与否发挥着至关重要的作用。所以，一般在研发阶段都会设计多对引物探针，通过实验筛选出扩增效果最好的引物探针，组装在病毒核酸检测试剂盒中。
【详解】
（1）开发核酸检测试剂盒时，需要先获得病毒完整的基因组序列信息，设计出特异性引物和探针的的核苷酸序列，再据此用化学方法直接人工合成特异性引物和探针。
（2）以病毒RNA为模板合成cDNA的过程为逆转录，需要逆转录酶的催化；利用PCR技术扩增cDNA时，需要2种引物，4种脱氧核苷酸和Taq酶。
（3）单克隆抗体是由杂交瘤细胞（经病毒抗原蛋白免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备）产生的；单克隆抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一，可以大量制备。
【点睛】
解答本题的关键是熟悉新冠病毒的相关知识点，了解其遗传物质的组成，弄清楚新型冠状病毒核酸检测的原理、方法和过程，进而结合题干要求分析答题。
13．（2020·海南省高三其他）近期，5只生物钟紊乱的体细胞克隆猴登上中国综合英文期刊《国家科学评论》封面，标志着中国体细胞克隆技术走向成熟。下图为克隆猴的步骤，请回答下列问题：
（1）在各级神经中枢中，与猴子生物节律控制有关的中枢位于________________。除了脑部主生物钟外，在肝脏、胰脏等器官中还存在局部生物钟，敲除猴子肝脏细胞中的生物钟基因后，出现低血糖症状，其原因可能是______________________________________________。
（2）核移植前需将A猴卵母细胞培养至_________________期，并进行去核操作，其目的是__________________________________________。从细胞水平分析，与取B猴体细胞的细胞核进行移植相比，直接将B猴体细胞注人去核A猴卵母细胞的优势是________________________。
（3）重组细胞进行体外培养，需要气体环境和无菌、无毒的环境，其中前者需要的气体主要是_____________；后者的具体操作有_______________________________(答三点)。
【答案】下丘脑 肝脏细胞中的肝糖原分解产生葡萄糖并进入血液中，受生物钟基因调控 减数第二次分裂中 保证克隆猴的遗传物质主要来自B猴 避免取核过程对核造成损伤 O2和CO2 对培养皿和所有培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培养液
【解析】
【分析】
动物细胞培养需要满足以下条件
（1）充足的营养供给--微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
（2）适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。
（3）无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
（4）气体环境：95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
【详解】
（1）与生物节律控制有关的中枢位于下丘脑。除了脑部主生物钟外，在肝脏、胰脏等器官中还存在局部生物钟，敲除猴子肝脏细胞中的生物钟基因后，出现低血糖症状，其原因可能是肝脏细胞中的肝糖原分解产生葡萄糖并进入血液中，受生物钟基因调控。
（2）核移植前需将A猴卵母细胞培养至减数第二次分裂中期，并进行去核操作，其目的是保证克隆猴的遗传物质主要来自B猴。从细胞水平分析，与取B猴体细胞的细胞核进行移植相比，直接将B猴体细胞注人去核A猴卵母细胞可以避免取核过程对核造成损伤。
（3）重组细胞进行体外培养，需要的气体环境主要是O2和CO2；保证无菌无毒环境的具体操作有对培养皿和所有培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培养液。
【点睛】
本题考查核移植技术，动物细胞培养技术及生物节律等相关知识点，掌握相关知识结合题意答题。
14．（2020·安徽省高三二模）2015年2月3日，英国议会下院通过了一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，以解决遗传基因带来的缺陷。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线：
（1）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备_____________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是_____________。
（2）为了某些需要，需从囊胚中取出几个_____________（填“滋养层”或“内细胞团”）细胞对胚胎的性别进行鉴定。
（3）若母亲为红绿色盲患者，则_____________（填“能”或“不能”）避免红绿色盲基因传递给后代（“三亲婴儿”），理由是_______________________________。
（4）通过胚胎移植技术将早期胚胎移入母亲子宫内，使其继续发育，胚胎移植的实质是___________________________。除胚胎移植技术外，获得“三亲婴儿”还运用到的胚胎工程技术有____________________________________________________（两种）。
【答案】受精能力 维持培养液中PH的相对稳定 滋养层 不能 红绿色盲基因位于细胞核中，后代细胞核内DNA一半来自母方，一半来自父方 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 体外受精技术、早期胚胎培养技术
【解析】
【分析】
1、动物细胞核移植：将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为克隆动物。动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核具有全能性。克隆动物的遗传物质来自双亲，其核遗传物质来自供核生物，而细胞质基因来自提供细胞质的生物。
2、动物细胞培养技术是其他动物工程技术的基础。
【详解】
（1）MⅡ中期的卵母细胞才具备受精能力，所以重组细胞需培养到MⅡ中期才能与精子进行受精；动物细胞培养液中所需气体主要有O2和CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（2）在对胚胎进行性别鉴定时，需取囊胚的滋养层细胞进行鉴定。
（3）红绿色盲为伴X隐性遗传，若母亲为红绿色盲患者，其色盲基因一定会传递给子代。因为红绿色盲基因位于细胞核中，后代细胞核内DNA一半来自母方，一半来自父方，所以不能避免红绿色盲基因传递给后代（“三亲婴儿”）。
（4）胚胎移植的实质是：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移；根据图中的操作流程，获得“三亲婴儿”还运用到的胚胎工程技术有：体外受精技术、早期胚胎培养技术。
【点睛】
本题考查动物细胞核移植技术、动物细胞培养，要求考生识记动物细胞核移植技术的概念、原理及应用，明确克隆动物的遗传物质两自双亲；识记动物细胞培养的过程、条件及应用，能运用所学的知识准确判断解答。
15．（2020·天津高三一模）MseⅠ、PstⅠ、EcoRⅠ三种限制酶的识别序列及切割位点分别是GAAT↓TAATTC、C↓TGCAG、G↓AATTC，如图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切点。图3表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径。图4表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。请据图回答问题。
（1）若要用如图1和图2中的质粒和外源DNA构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶切位点。在构建新的限制酶切位点的过程中需要使用哪些工具酶___________________。
（2）图3中催化过程①的DNA连接酶的作用是促使形成_________________，导入受体细胞B常用方法_______________，④过程也可以培养到______________，再从培养液中提取。导入受体细胞C首先使用Ca2+处理使其吸收周围的DNA分子，之后将细胞C与图中M溶于_____________________中，完成转化过程。
（3）获得动物1的受体细胞通常是受精卵，哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程中，注射促性腺激素后还需_______________的诱导下才能完成。动物2体内各体细胞的基因种类________________。上述动物的获得均需运用_________________________技术。
（4）干细胞科技发展至今，已进入以脐带、胎盘等组织为主要干细胞来源的全新时代。目前国内干细胞临床研究超过半数采用脐带或胎盘干细胞。胎盘干细胞由囊胚的________________细胞发育而来，利用胎盘干细胞具有发育全能性的特点，所以临床上可以用于__________________，从而挽救器官衰竭的患者的生命。
【答案】限制酶EcoRⅠ、DNA聚合酶、DNA连接酶 磷酸二酯键 农杆菌转化法 愈伤组织 缓冲液 精子 不相同 胚胎移植 滋养层 器官移植
【解析】
【分析】
分析题图：图1质粒中含有限制酶PstⅠ和EcoRⅠ的切割位点，图2含目的基因的外源DNA中含有限制酶PstⅠ、MseⅠ、EcoRⅠ的切割位点，其中EcoRⅠ酶的切割位点位于目的基因中。
【详解】
（1）质粒只有EcoR I酶和Pst I酶的识别位点，外源DNA分子含有Mse I酶、EcoR I酶和Pst I酶识别位点，且切割获得目的基因需要Mse I酶和Pst I酶，对质粒改造使，需构建新的限制酶酶切位点；首先用EcoRⅠ处理质粒；然后用DNA聚合酶处理质粒，使被切开的质粒末端连接上相应的脱氧核苷酸；再用DNA连接酶处理质粒，形成了的限制酶酶切割位点，这样它可被MetⅠ识别。
（2）催化过程①的DNA连接酶的作用是促使磷酸二酯键的形成；将目的基因导入受体细胞B（植物细胞）的常用方法是农杆菌转化法；④过程也可以培养到愈伤组织后再从培养液中提取产物；导入受体细胞C）需要用Ca2+处理使大肠杆菌处于感受态，之后将细胞C与图中M溶于缓冲液中，完成转化过程。
（3）使成熟卵子形成的过程是在受精过程中完成的，因此细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子；动物2是由注入体细胞（含目的基因）的囊胚发育而来的，该动物含有目的基因的体细胞与其他体细胞的基因种类不同；上述动物的获得均需运用胚胎移植技术。
（4）胎盘干细胞可来源于囊胚的滋养层；由于胎盘干细胞具有发育的全能性，所以临床上可以用于器官移植，从而挽救器官衰竭的患者的生命。
【点睛】
本题考查基因工程、胚胎工程等相关知识，要求考生识记相关知识，掌握各技术中的相关细节，能结合题干信息准确答题。
16．（2020·天津一中高三月考）地钱（）是一种苔藓植物（图1），性染色体为，其生活史有世代交替现象（图2，和代表染色体数），会经历孢子体和配子体两种不同的植物体形态。
（1）地钱具有重要的药用价值，若要快速人工繁育，可采用的方法及原理是____________。
A．植物组织培养、植物细胞全能性 B．植物组织培养、植物细胞核全能性
C．植物体细胞杂交、植物细胞全能性 D．植物体细胞杂交、植物细胞核全能性
（2）地钱的孢子体可以分为胞蒴、蒴柄、蒴足三部分，若比较这三部分结构细胞中的核酸，分析合理的是__________。
A．完全相同，也完全相同 B．完全相同，不完全相同
C．不完全相同，完全相同 D．不完全相同，也不完全相同
（3）生理过程Ⅰ、Ⅱ共同维持地钱染色体数目的恒定，其中生理过程Ⅰ称为__________；从受精卵到孢子体的发育过程所进行的细胞分裂与生理过程Ⅱ相比，共同特征是__________（填写下列相关序号）。
①需进行复制 ②细胞分裂次数等于复制次数
③可发生基因突变 ④可发生基因重组
（4）齐齐哈尔大学生命科学与工程学院的科学家曾对中国东北地钱进行了染色体核型分析，结果如图3所示，1～8均为常染色体，而代表性染色体。
染色体核型分析的取材应选用____________________（选填“分裂旺盛的生长点”或“不分裂的成熟组织”）；取材后的制片过程应遵循正确的步骤，请完成排序：__________。（用数字编号表示）
①用清水漂洗 ②用拇指轻按载玻片 ③用龙胆紫溶液染色 ④用盐酸和酒精混合溶液解离
（5）根据图2、图3分析，科学家在进行此次染色体核型分析时，所用细胞取自__________（选填“孢子体或“配子体”），写出你的判断依据：____________________。
【答案】A B 受精作用 ①③ 分裂旺盛的生长点 ④①③② 配子体 由苔藓植物的世代交替示意图可知，孢子体为二倍体植物（2n），而配子体为单倍体（n），图中染色体总数为9条，为奇数，且性染色体只有一条X，说明细胞中不含同源染色体，只有一个染色体组，为单倍体
【解析】
【分析】
世代交替指的是在生物的生活史中，产生孢子的孢子体世代（无性世代）与产生配子的配子体世代（有性世代）有规律地交替出现的现象。植物中世代交替以蕨类植物比较明显，孢子体和配子体都能独立生活。二倍体的孢子体进行无性生殖时，孢子母细胞经过减数分裂产生单倍体(n)的孢子，孢子萌发长成小型的能独立生活的配子体，叫做原叶体。原叶体在进行有性生殖时，分化出雌雄性器官，即颈卵器和精子器，并分别产生卵和精子。这两种配子配合形成了二倍体(2n)的合子。合子又长成下一代新的孢子体。世代交替在各类植物中，因孢子体与配子体的形态、大小、显著性、生活期限以及能否独立生活等方面的不同，差别很大，但基本过程与蕨类植物是一致的，世代交替的先决条件是能进行有性生殖和孢子减数分裂。
【详解】
（1）若要快速人工繁殖地钱这种植物，由于地钱的体细胞含有该生物全部的遗传物质，且植物细胞具有全能性，故可采用植物组织培养。
（2）地钱的孢子体的胞蒴，蒴柄，蒴足来自于同一个个体，由体细胞构成，它们最终都是来自于同一个受精卵，故它们的遗传物质DNA相同，又由于通过细胞分化形成胞蒴，蒴柄，蒴足，故胞蒴，蒴柄，蒴足细胞中的RNA不完全相同。
（3）图示2中I是精子和卵子的结合，即受精作用；生理过程II是减数分裂，受精卵的发育是细胞有丝分裂实现的，故有丝分裂和减数分裂的比较，具有的共同特征：①需要进行DNA复制；③可发生基因突变；只存在于有分裂过程的是：②细胞分裂次数等于DNA复制次数；只存在与减数裂过程的是：④可发生基因重组。综上所述①③正确；②④错误；故选①③。
（4）染色体核型分析应选分裂旺盛的生长点，因为此处细胞有丝分裂旺盛，容易观察到处于有丝分裂中期的细胞，这个时期染色体高度螺旋缩短变粗，容易辨别染色体核型。观察染色体核型制作装片的过程是：④解离→①清洗→③染色→②制片。
（5）由苔藓植物的世代交替示意图可知，孢子体为二倍体植物（2n），而配子体为单倍体（n），图中染色体总数为9条，为奇数，且性染色体只有一条X，说明细胞中不含同源染色体，只有一个染色体组，为单倍体。由此推断，科学家在进行此次染色体核型分析时，所用细胞取自配子体。
【点睛】
本题考查植物组织培养、减数分裂和有丝分裂等相关知识，意在考查考生分析题图获取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力。
三、 胚胎工程
17．（2020·河南省高三其他）绵羊虽是第一种体细胞克隆成功的哺乳动物，但该技术体系仍然存在效率低下的问题，体外培养体系对绵羊体外胚胎发育至关重要。已有研究表明，在胚胎培养液中添加维生素C可显著提高猪体细胞克隆胚胎囊胚率，但不知对绵羊克隆胚胎囊胚率是否有影响，某兽医研究所对此进行了研究。下图为实验过程中获得重组细胞的大致过程，回答下列问题：
（1）图示实验二属于___________________移植，收集的小尾寒羊卵母细胞应培养到_______________________________（时期）进行去核，去核实际操作是用微型吸管吸出_________________________。
（2）下表分别为实验一和实验二在胚胎培养液中加入维生素C后的相关实验结果：
实验一：不同浓度维生素C对绵羊孤雌胚胎发育的影响
维生素C浓度/（µmol•L-1）
重复次数
胚胎总数
卵裂率
桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）
囊胚率（囊胚数/卵裂数）
0
3
120
82.80
26.47
15.73
50
3
141
82.37
28.60
20.92
100
3
99
83.89
21.70
14.34
200
3
80
85.56
22.61
12.29
实验二：维生素C对绵羊体细胞克隆胚胎发育的影响
维生素C浓度/（µmol•L-1）
重复次数
胚胎总数
卵裂率
桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）
囊胚率（囊胚数/卵裂数）
x
3
70
83.93
28.89
14.96
0
3
76
87.05
22.53
9.47
①题图中“孤雌激活处理”的实质是_________________________，进而能发育成早期胚胎，以便进行实验一。
②据表中数据可知，进行实验一可以为实验二提供_________________________，实验二中“x”处数据应为_________________________。
③综合实验一和实验二结果可说明_________________________。
【答案】体细胞核 减数第二次分裂中期（或M II中期） 细胞核和第一极体 激活卵母细胞使其增殖分化 所需的较适宜的维生素C浓度 50 在胚胎培养液中添加50μmol·L-1维生素C可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率
【解析】
【分析】
题图：涉及体细胞核移植、早期胚胎培养和孤雌生殖；
实验一、二：自变量为维生素C浓度，因变量为囊胚率（囊胚数/卵裂数）、卵裂率、桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）。
【详解】
（1）据图可知，实验二属于体细胞核移植，收集的小尾寒羊卵母细胞到减二中期时为最适合接受核移植的，此时第一极体与卵母细胞紧密接触，故在使用微型吸管吸取卵母细胞核的同时会将第一极体吸出。
（2）①题图中“孤雌激活处理”是为了使次级卵母细胞单独发育为胚胎，故其实质为激活卵母细胞使其增殖分化；②据表中数据可知，实验一相当于实验二的预实验，可为实验二提供胚胎发育较适宜的维生素C浓度；“x”浓度下桑葚胚率和囊胚率都显著高于浓度为0时，结合前文推知“x”为50。③综合比较实验一和实验二各浓度下的数据，在胚胎培养液中添加50μmol·L-1维生素C可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率。
【点睛】
本题始终抓住探究目的：胚胎培养液中添加维生素C可对绵羊克隆胚胎囊胚率是否有影响，并结合自变量与因变量的变化规律做出回答。
18．（2020·石嘴山市第三中学高三三模）分析下列资料，回答问题。
我国全面放开二孩政策可缓解我国低生育率及人口老龄化带来的问题，“试管婴儿技术”可为不孕夫妇重新获得生育的机会。请回答下列问题：
（1）试管婴儿技术主要用到了胚胎工程中的________________技术。（答出2项即可）
（2）自然条件下，当在________________________时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的标志。为保证有可以移植的、有活力的胚胎，需要对女性进行超数排卵处理，一般需要注射______，使其排出更多的卵子。
（3）早期胚胎可以分为桑椹胚、囊胚以及______三个阶段。囊胚中的内细胞团将来发育成__________________。
（4）当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植。该“试管婴儿”胚胎也可移植到代孕母体子宫中，其可以在代孕母体子宫中存活的关键因素是：____________________。
（5）如果是用体外受精的方法获得的胚胎，那么受精过程一般情况下都可以在______或专用的受精溶液中完成。早期的胚胎生命力旺盛，______（填“不存在”或“存在”）与细胞凋亡有关的基因。
【答案】体外受精技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植 卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 促性腺激素 原肠胚 胎儿的各种组织 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 获能溶液 存在
【解析】
【分析】
（1）试管婴儿技术是指采用人工方法 卵子与精子从人体内取出并在体外受精，发育成胚胎后，再移植回母体子宫内，以达到受孕目的的一种技术，生殖方式：有性生殖；（2）胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂期，特点：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为为桑椹胚、囊胚以及原肠胚三个阶段①桑椹胚：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹；②囊胚：桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞细胞，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。个体较小的细胞称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘；③原肠胚：囊胚孵化后，内细胞团细胞表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，由内胚层包裹的囊腔叫做原肠腔，滋养层则发育为胎膜和胎盘。（3）胚胎移植的生理学基础：①动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。③受体对移入子宫的外来胚胎不发生不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。
【详解】
（1）试管婴儿技术主要用到了体外受精技术、胚胎移植、早期胚胎培养技术、动物细胞培养技术。
（2）当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志；超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素，用于体外受精和早期胚胎培养。
（3）根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为为桑椹胚、囊胚以及原肠胚三个阶段；聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞细胞将来发育成胎儿的各种组织。
（4）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能。
（5）获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。个体中几乎所有的细胞中都含有该种生物的一整套基因，所以早期的胚胎也存在与细胞凋亡有关的基因。
【点睛】
本题主要考查了试管婴儿技术、卵子的发生、超数排卵、胚胎发育、胚胎移植的生理学基础等内容，要求学生将这些内容的知识点熟练掌握熟练记忆。
19．（2020·宁夏回族自治区银川一中高三三模）回答下列与胚胎发育和胚胎工程相关的问题：
（1）如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，图中3是________，7是_______。胚胎发育的先后顺序是________。1部位细胞将来发育成____________。
（2）如图表示的是体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。A细胞是__________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的遗传性状的根本原因是______。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意___________，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
【答案】透明带 原肠腔 A→B→C 胎膜和胎盘 （次级）卵母细胞 获能 具有相同的遗传物质 将内细胞团均等分割
【解析】
【分析】
1．分析题图：图示表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，其中A是桑椹胚阶段；B是囊胚阶段，1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔；C是原肠胚时期，5为外胚层，6为滋养层，7为原肠腔，8为内胚层。
2．胚胎分割：
（1）特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。目前以二分胚的分割和移植效率最高。
（2）主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。
（3）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
（4）存在问题：胚胎分割的分数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低。
【详解】
（1）由分析可知，如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，图中3是透明带，7是原肠腔。胚胎发育的先后顺序是A→B→C。1部位细胞将来发育成胎膜和胎盘。
（2）如图表示的是体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。A细胞是（次级）卵母细胞，在进行体外受精前要对精子进行获能处理。通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的遗传性状的根本原因是具有相同的遗传物质。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意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。
【点睛】
本题结合哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段图解，考查动物胚胎发育的过程，要求考生识记动物胚胎发育的具体过程，能准确判断图中胚胎所处的时期及各结构的名称。
20．（2020·肥东县第一中学高三一模）科研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，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批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。
（1）图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克降猪的技术流程是（填序号）____________________________________。
（2）孤雌生殖克降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。
（3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪说明卵母细胞具有________________________。
（4）体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择____________期的卵母细胞，并用微型吸管吸出____________。
（5）早期胚胎移植时，必需移植到同种，____________的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。
（6）可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过____________方法得到多种cDNA，并通过____________________技术扩增产物。
【答案】 ⑤⑥③④ 父 全能性 减数第二次分裂中期（或MⅡ中期） 细胞核和第一极体（缺一不得分） 生理状态相同 反转录 PCR
【解析】【试题分析】
本题结合题图考查细胞工程和胚胎工程的相关知识，要求考生识记核移植的相关过程、胚胎移植的基本程序及胚胎移植的生理学基础，能结合图中信息准确答题。分析题图可知，图示为孤雌生殖克隆猪和核移植获得的克隆猪技术流程比较，首先将猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理并发育成早期胚胎，再采用胚胎移植技术移植到受体子宫，最后妊娠形成克隆猪，所以孤雌生殖克隆猪流程可用①②③④表示；动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体，所以图中⑤⑥③④可表示核移植获得的克隆猪技术流程。
（1）由图可知，图中①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，而⑤⑥③④是获得核移植克降猪的技术流程。
（2）孤雌生殖克降猪仍然是二倍体生物，但缺失父方亲本基因。
（3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。
（4）体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞作为受体细胞，需要通过显微操作去除卵母细胞中的核，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，所以用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。
（5）早期胚胎移植时，必需移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。
（6）以mRNA为模板合成cDNA的过程称为反转录；获得DNA后，还可通过PCR技术体外扩增。
专练16 现代生物科技专题冲刺高考20题
一、 基因工程
1．（2020·广东省高三二模）利用基因工程技术培育转基因抗冻番茄。该过程需要用多种限制酶，如图依次表示EcoR I、Sma I、Nae I三种限制酶的识别序列及切割位点。
请回答：
（1）上述限制酶在特定位点切割DNA，其实质是断开DNA分子每条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________，切割后产生了_____________。
（2）利用EcoR I和Nae I酶切得某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoR I和Sam I酶切后的质粒接成重组质粒，原因是__________________。
（3）重组质粒可用_____________法导入番茄后，应将转基因番茄植株________________________，以确定其耐寒能力是否提高，若没有提高，根据中心法则分析，可能原因是________________________。
（4）欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA，需利用______________________作探针。应用PCR扩增目的基因时，需要在基因组数据库中查询目的基因的_____________，以便合成引物。
【答案】磷酸二酯键 黏性末端或平末端 相同的黏性末端之间可连接，且不同的平末端之间也可以连接 农杆菌转化 置于寒冷环境培养 目的基因转录或翻译异常 标记的含有目的基因的DNA片段 核苷酸（或脱氧核苷酸或碱基）序列
【解析】
【分析】
1、基因工程的工具：
（1）限制酶：能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
（3）运载体：常用的运载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样．将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术．个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，产生黏性末端或平末端。
（2）EcoRⅠ酶切出粘性末端，SmaⅠ和NaeⅠ酶切出平末端，利用EcoRⅠ和Nae酶切得某种鱼的抗冻蛋白基因，可与被EcoRⅠ和SamⅠ酶切后的质粒连接成重组质粒，原因是相同的黏性末端之间可连接，且不同的平末端之间也可以连接。
（3）重组质粒可用农杆菌转化法导入番茄后，从个体水平上的鉴定，应将转基因番茄植株置于寒冷环境培养，以确定其耐寒能力是否提高，若没有提高，根据中心法则分析，可能原因是目的基因转录或翻译异常，没有表达出抗冻蛋白。
（4）欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA，需利用标记的含有目的基因的DNA片段作探针。应用PCR扩增目的基因时，需要在基因组数据库中查询目的基因的核苷酸（或脱氧核苷酸或碱基）序列，以便合成引物。
【点睛】
本题考查基因工程的工具及基本步骤，学生应熟练掌握并灵活运用。
2．（2020·天津一中高三月考）突变体是研究功能基因组的前提，转座子是基因组中可以移动的DNA序列。科研人员将玉米转座子进行改造，改造后的 Ac 转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds 转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，只有同时存在 Ac 和Ds 时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复。现将玉米转座子引入到水稻的 DNA中，构建水稻突变体库，并从中筛选到稳定遗传的矮杆突变株，实验流程如下图。
含酚类化合物
请回答下列问题：
（1）科研人员将Ac 和Ds 分别导入水稻细胞，获得Ac 和Ds 的转化植株。首先将构建的Ac 转座载体和 Ds 转座载体分别与①_______混合培养。取水稻未成熟种子，消毒后接种于含有植物激素的②_________培养基上，诱导产生愈伤组织。因愈伤组织具有分化程度③_____，分裂④_____特点，常作为基因工程的理想受体材料。将完成转化的愈伤组织接种于含有⑤_____的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即 F0 代。
（2）为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选 T-DNA 单拷贝插入，但没有表型突变的 Ac和Ds 转基因植株F0，杂交获得 F1 代。通过 PCR 技术从中筛选出目标 F1 植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），理论上目标 F1 植株占 F1 个体总数的 _____。请从下图中任选一种目标 F1 ______（填A或B），[请将图画在答题纸上]画出其相应亲本 F0 植株的基因组成及在染色体的位置_____。
（3）目标 F1 代植株自交获得 F2 代，可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体，理由是_____。
（4）科研人员在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有 Ds 而无 Ac 的植株，目的是_____，并用Ds 做标签在基因组中定位且分离出矮杆基因。
【答案】农杆菌 蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水 低 旺盛 潮霉素 1/4 A（或B） Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达 使矮杆突变的性状可以稳定遗传
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成；
（2）基因表达载体的构建：基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法；
（4）目的基因的检测与鉴定：
分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。
个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）识图分析可知，图中构建的基因表达载体用到了Ti质粒，据此推测导入受体细胞选择的是农杆菌转化法，因此首先将构建的Ac转座载体和Ds转座载体分别与农杆菌混合培养；植物组织培养需要的条件，培养基中除了含有植物激素外，还需要一定的营养物质，包括：蔗糖、大量元素、微量元素、维生素类、琼脂、水，诱导产生愈伤组织；愈伤组织是高度液泡化、无定型状态的薄壁细胞，因此其具有分化程度低、分裂能力强的特点，常作为基因工程的理想受体材料；构建的基因表达载体中都含有潮霉素抗性基因作为标记基因，因此完成转化的愈伤组织细胞具有潮霉素抗性，可以将其接种于含有潮霉素的培养基进行筛选，培养后获得抗性植株，即F0代。
（2）为了便于对转座突变体的功能基因进行研究和定位，筛选T-DNA单拷贝插入，但没有表型突变的Ac和Ds转基因植株F0，即只有Ac插入到一条染色体上的植株F0和只有Ds插入到另外一条染色体（与Ac插入染色体为同源染色体或者非同源染色体上）上的植株F0，则植株F0的基因型如图：（分别插入到不同植株的非同源染色体上）或（分别插入到不同植株的同源染色体上），二者杂交获得F1代，通过PCR技术从中筛选出目标F1植株（转座子插入法构建的突变体库中的植株），则F1植株的基因型为：，那么理论上目标F1植株占F1个体总数的1/4。
（3）构建的含有Ds的基因的表达载体中，Ds基因插入到除草剂抗性基因中，转化得到植株F0后，经过杂交筛选得到目标F1代植株，根据题意，同时存在Ac和Ds时，Ds才能以一定的频率从原位点切离插入到任意新位点中，同时使功能基因得以破坏或恢复，因此目标F1代植株自交获得F2代，Ds未发生转座时除草剂抗性基因不能正常表达，只有在Ds发生转座后，除草剂抗性基因才会表达，故可在苗期喷洒除草剂筛选转座突变体。
（4）Ac转座子能够合成转座酶，但是由于缺失两端的转座序列而丧失转移能力。Ds转座子不能合成转座酶，因此单独存在时也不能发生转移，在众多转座突变体中发现一矮杆突变株，让其自交并筛选仅含有Ds而无Ac的植株，则该植株的Ds基因不能转移，那么使矮杆突变的性状可以稳定遗传。
【点睛】
本题考查基因工程、遗传定律的知识点，要求学生掌握基因工程的操作步骤，特别是把握基因表达载体的构建和组成以及农杆菌转化法，能够根据题意把握Ac和Ds转基因植株F0的基因型组成情况，这是该题考查的难点，能够利用图示构建植株F0的基因型是突破问题的关键，然后利用遗传定律解决问题。同时该题考查学生获取题干信息的能力，充分理解题中所给的信息结合所学的知识点解决问题，这是该题考查的能力。
3.（2020·上海高三二模）脱氧核苷酸链是有方向的，一端为5’端，另一端为3’端，DNA分子两条脱氧核苷酸链反向平行。DNA复制时，称为引物的小段核苷酸链先与模板链配对结合，然后在引物的3'端进行子链延伸，在引物的5’端不能进行子链延伸（如图1）。
1）在图中的数字编号①～③中，代表解旋过程的是___________，此过程中发生断裂的键是___________。
聚合酶链反应（PCR）可自动化重复进行图中所示的①～③步骤，每完成一次①～③步骤称为完成一个循环，每个循环各步骤的反应条件设计为：步骤①在94℃持续30秒，步骤②在55℃持续30秒，步驟③在72℃持续1分钟。某研究小组拟用PCR技术和引物1、2从图2所示DNA分子中扩增出编码蛋白质H的基因，并开展后续研究。
2）下列关于PCR的叙述中，正确的是___________。
A．PCR是检测生物遗传多样性最可靠的方法
B．可从人体细胞提取DNA聚合酶用于PCR反应
C．通过PCR扩增目的基因属于化学方法人工合成
D．若引物能与模板DNA多个位置结合，则可提高PCR扩增效率
3）通过上述PCR反应获得目的基因片段后，拟将其插入质粒pZHY1中构建重组DNA分子pZHY2。已知在pZHY1上存在EcoRⅠ、BamHⅠ、KpnⅠ、XbaⅠ4种限制酶的识别序列（如表），则应选用的限制酶组合是__________。
EcoRⅠ
BamHⅠ
KpnⅠ
XbaⅠ
G↓AATTC
CTTAA↑G
G↓GATCC
CCTAG↑G
GGTAC↓C
C↑CATGG
T↓CTAGA
AGATC↑T
A．BamHⅠ和EcoRⅠ B．BamHⅠ和KpnⅠ
C．EcoRⅠ和KpnⅠ D．EcoRⅠ和XbaⅠ
4）将重组DNA分子pZHY2导入大肠杆菌后，就可通过大规模培养大肠杆菌制备蛋白质H。若要获得纯化的蛋白质H，下列操作步骤中Ⅰ代表___________，Ⅱ代表___________。
破碎细胞→过滤一Ⅰ→Ⅱ→通过冷冻干燥结晶蛋白质
①改变pH沉淀蛋白质 ②加入硫酸铵沉淀蛋白质
③将蛋白质进行固定化 ④通过层析提纯蛋白质
5）若要制备抗蛋白质H的单克隆抗体，相关说法中正确的有___________。
A．可以用上述步骤所得纯化的蛋白质H作为抗原免疫动物
B．从动物的脾脏收集B淋巴细胞，并使之与杂交瘤细胞融合
C．单克隆抗体是由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群分泌的成分单一的抗体
D．从PCR扩增目的基因到制备单克隆抗体，共涉及基因工程、发酵工程、细胞工程
【答案】
1） ① 氢键 2）C 3）B
4） ①② ④ 5）ACD
【解析】
【分析】
PCR技术：
①概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；
②原理：DNA复制；
③条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）；
④方式：以指数的方式扩增，即约2n；
⑤过程：高温变性、低温复性、中温延伸。
【详解】1）在图中的数字编号①～③中，代表解旋过程的是①，此过程中发生断裂的是两条链之间的氢键。
2）A、检测生物遗传多样性最可靠的方法是测定基因组全序列，检测遗传多样性最简便的方法是PCR，A错误；
B、PCR反应中使用的是耐高温的DNA聚合酶，人体内的DNA聚合酶不耐高温，B错误；
C、通过PCR扩增目的基因属于化学方法人工合成，C正确；
D、若引物能与模板DNA多个位置结合，则不能保证准确复制目的基因片段，D错误。
故选C。
3）用限制酶切割DNA片段获得目的基因时应保证目的基因的完整性，根据编码蛋白H的基因左右两端的引物结合序列可知，左侧含有限制酶BamHⅠ的识别序列，右侧含有限制酶KpnⅠ的识别序列，所以获取目的基因时应用限制酶BamHⅠ和KpnⅠ切割，即B正确，ACD错误。
故选B。
4）若要获得纯化的蛋白质H，就需要将蛋白质与其它物质分离，可利用不同物质在不同pH下的溶解度不同以及在硫酸铵溶液中的溶解度不同进行分离纯化，并提纯蛋白质，所以实验步骤为：破碎细胞→过滤一改变pH沉淀蛋白质、加入硫酸铵沉淀蛋白质→通过层析提纯蛋白质→通过冷冻干燥结晶蛋白质，故上述步骤中Ⅰ代表①改变pH沉淀蛋白质、②加入硫酸铵沉淀蛋白质，Ⅱ代表④通过层析提纯蛋白质。
5）A、可以用上述步骤所得纯化的蛋白质H作为抗原免疫动物，获得相关的浆细胞，A正确；
B、应从经过蛋白质H免疫的动物的脾脏收集B淋巴细胞，并使之与杂交瘤细胞融合，B错误；
C、单克隆抗体是由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群分泌的成分单一的抗体，C正确；
D、从PCR扩增目的基因到制备单克隆抗体，共涉及基因工程（目的基因的获取、基因表达载体的构建等）、发酵工程（将重组DNA分子pZHY2导入大肠杆菌后，通过大规模培养大肠杆菌制备蛋白质H）、细胞工程（单克隆抗体的制备），D正确。
故选ACD。
【点睛】
本题综合考查基因工程、发酵工程和单克隆抗体的制备，意在考查考生对所学知识的理解和应用能力。
4．（2020·山东省济南外国语学校高三其他）径柳匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na＋/K＋逆向转运蛋白基因（TaNHX2基因）转移到棉花细胞内，获得了转基因耐盐棉花新品种。图1是获取的含有目的基因的DNA片断，Sau3A I、EcoR I、BamH I为三种限制酶，图中箭头所指为三种限制酶的切点；图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图；图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。请分析回答问题：
（1）若图1所示DNA片段是利用径柳匙叶草的DNA直接获得的，则该获取目的基因的方法为_________。
（2）不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA，其原因是_________。
（3）若用BamH I切割图1所示的DNA片段，获得目的基因，则需选用_________切割图3所示质粒，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是_________。故切割图1所示DNA片段的最佳方案是选用_________酶。
（4）用上述最佳方案构建基因表达载体，所得重组质粒_________ （选填“能”“不能”或“不一定能”）被BamH Ⅰ切割。
（5）图3中，质粒上的抗生素抗性基因的作用是_________。
（6）为了检测技术成果，科研工作者在个体水平的检测方法是_________。
【答案】从基因文库中获取 基因的选择性表达（径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达） Sau3A I 出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定 EcoRI和BamH I 不一定能 以便筛选出含有目的基因的受体细胞 将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）利用径柳匙叶草的DNA直接获得目的基因的方法为从基因文库中获取目的基因。
（2）径柳匙叶草根尖通过成熟区细胞吸收水分和矿质元素，细胞中TaNHX2基因表达,而分生区细胞中TaNHX2基因不能表达。
（3）依据图示限制酶识别和切割位点，用BamH I切取目的基因，不能选EcoR I切割载体，因为EcoR I切割产生的粘性末端和目的基因粘性末端碱基序列不相同。选用Sau3A I切割相应质粒，会产生相同的粘性末端，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定。为克服上述弊端，可选用EcoRI和BamH I切割质粒。
（4）选用EcoRI和BamH I切割质粒，构建基因表达载体后所得重组质粒上不一定有BamHⅠ酶切位点，不一定能被BamH Ⅰ切割。
（5）基因工程中抗生素抗性基因常用作标记基因，以便筛选出含有目的基因的受体细胞。
（6）结合目的基因的功能，人们通过将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况在个体水平检测目的基因是否成功表达。
【点睛】
本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作步骤等，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题。
5．（2020·山东省高三二模）人体移植器官短缺是一个世界性难题。目前，科学家正试图利用基因工程方法对猪的器官进行改造，再结合克隆技术，培养出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。下图为科学家借助CPISPR－Cas9 基因编辑技术剔除猪抗原决定基因的示意图（不同的sgRNA可以识别不同的DNA序列），请回答下列问题：
（1）DNA重组技术主要用到的工具酶包括DNA连接酶和_________________。图中充当该酶的物质是_________________。
（2）Cas9－sgRNA 复合体能够精准识别某核苷酸序列的原因可能是_________________。
（3）培育转基因猪时，应使用_________________技术将剔除了猪抗原决定基因的基因表达载体导入猪成纤维细胞中，再将该细胞的细胞核注入_________________期的去核卵母细胞中，构建重组胚胎。
（4）胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两素”（维生素、激素）、“两酸”等营养成分，以及血清等物质，其中“两酸”是指_________________。
【答案】限制性核酸内切酶（限制酶） Cas9－sgRNA 复合体 sgRNA（是单链）可与特定（靶）核苷酸序列碱基互补配对 显微注射 减数第二次分裂中期（MⅡ中期） 氨基酸和核苷酸
【解析】
【分析】
由图可知，使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时，sgRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起，该过程不需要酶催化，然后由Cas9催化磷酸二酯键水解，从而使DNA分子断裂，再由DNA连接酶将切断的DNA与提供的修复模板连接起来。
【详解】
（1）DNA重组技术即基因工程，主要用到的工具酶是DNA连接酶和限制酶；由以上分析可知：Cas9-sgRNA复合体应该是一种限制性核酸内切酶。
（2）使用CRISPR-Cas9系统进行基因编辑时，sgRNA分子的碱基序列与基因组DNA中特定碱基序列根据碱基互补配对原则结合在一起，从而能够精准识别该核苷酸序列（sgRNA（是单链）可与特定（靶）核苷酸序列碱基互补配对）。
（3）将目的基因（基因表达载体）注入动物细胞的最有效方法是显微注射技术；将该转基因猪的细胞核注入减数第二次分裂中期时期的卵母细胞中，构建重组胚胎。
（4）胚胎培养液中除了一些无机盐和有机盐外，还需要添加“两酸、两素”以及动物血清，其中的“两酸”是指氨基酸和核苷酸。
【点睛】
解答此题需要识记基因工程的操作工具及胚胎工程中所涉及的专业术语，能够结合图示以及所学知识准确答题。
6．（2020·辽宁省高三其他）胡萝卜素是一种常见的食品添加剂，美国、日本等国通过转基因技术培育出一种黄金大米。将同时含有酶A、酶B、酶D这三种酶基因的表达载体导入水稻细胞。已知酶A基因来自细菌，酶B基因来自玉米，酶D基因来自其他植物，其中的酶A基因和酶B基因可使水稻胚乳富含β-胡萝卜素而呈现金黄色，请回答下列问题：
（1）酶A、B、D基因遗传信息不同的原因是___________________________。
（2）科学家获取酶A、B、D基因的方法各不相同，酶A基因是通过PCR获得，PCR的前提是设计引物，需要引物的原因是_____________________________。酶B基因是从cDNA文库中获得，即从高效表达___________________（填生物）细胞中获取mRNA，通过反转录获取cDNA，构建cDNA文库；酶D作为标记基因，其作用是________________________________________________。
（3）要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，检测的方法是用________________作为探针，与______________________________结合，若结果显示杂交带，表明目的基因插入到染色体DNA上。
（4）若控制酶B基因有1656个碱基对，下图表示筛选获得的受体细胞中编码酶B的mRNA的部分碱基序列（已知：起始密码子为AUG，GUG；终止密码子为UAA，UAG，UGA）
图中框内mRNA片段包含了___________个密码子，如框后的序列未知，预测框后的第一个密码子最多__________种。
【答案】脱氧核苷酸（碱基）排列顺序（数量）不同 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能沿着3’延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物 玉米 鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 放射性同位素标记的目的基因 转基因生物的基因组DNA 7 13
【解析】
【分析】
基因工程技术的基本步骤：
（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。
（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。
（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因—DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA—分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质—抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）遗传信息是指DNA分子中特定的碱基序列，酶A、B、D基因遗传信息不同的原因是碱基的排列顺序不同。
（2）PCR是体外扩增DNA的常用技术，由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能沿着3’延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物，故进行PCR的前提是设计引物。由于酶B基因来自玉米，故从cDNA文库中获得酶B基因时，即从高效表达的玉米细胞中获取mRNA，通过反转录获取cDNA，构建cDNA文库；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
（3）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，检测的方法是用放射性同位素标记的目的基因作为探针，与转基因生物的基因组DNA结合，若结果显示杂交带，表明目的基因插入到染色体DNA上。
（4）密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基。图示方框内起点序列AUG为起始密码子，按照每相邻三个碱基为一个密码子、决定一个氨基酸可知，方框内的序列没有终止密码子，为7个密码子。因为框后第一个密码子首字母是U，后面两位可能组合的种类数是4×4=16种，除去三个终止密码UAA、UAG、UGA，故最多有13种密码子。
【点睛】
本题以图文结合为情境，考查学生对基因的结构、基因工程的基本操作程序、密码子概念等相关知识的识记和理解能力。
7．（2020·江苏省高三一模）香蕉成熟过程中乙烯含量增加，果肉逐渐变甜，其成熟变甜的过程与D蛋白（淀粉水解酶）和H蛋白（乙烯响应蛋白）有关。为探究H基因与D基因的关系，科研人员分别构建含D基因和AbAr基因（金担子素抗性基因）的载体1和含H基因和亮氨酸合成基因的载体2，进行了如下图所示实验。请回答下列问题：
（1）构建载体1、2时需要______酶。培养重组酵母细胞A的培养基与培养重组酵母细胞B的培养基相比，培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有_________。筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加___________。
（2）重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是___________，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，可以利用___________技术筛选获得重组酵母细胞A。
（3）通过特定选择培养基能够筛选获得重组酵母细胞B，如果培养基上出现菌落，说明H基因的表达产物是D基因的___________。
（4）综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为___________。
【答案】限制酶和DNA连接酶 亮氨酸 金担子素 两基因共用一个启动子 DNA分子杂交 转录因子蛋白 乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。
【解析】
【分析】
构建含D基因和AbAr基因（金担子素抗性基因）的载体1转入亮氨酸缺陷型酵母菌中，经筛选得到重组酵母菌A，然后将含H基因和亮氨酸合成基因的载体2转入A中，经筛选得到酵母细胞B。
【详解】
（1）构建载体1、2时需要限制酶和DNA连接酶。培养重组酵母细胞A的培养基中必须含有亮氨酸，保证亮氨酸缺陷型酵母的亮氨酸供应；筛选重组酵母细胞B的培养基中必须添加金担子素，可以筛选出成功转入载体1的细胞。
（2）D基因与AbAr基因同在载体1中，重组酵母细胞A无转录因子蛋白作用于D基因启动子，导致AbAr基因也无法表达的原因可能是两基因共用一个启动子，因此不能用在培养基中添加金担子素的方法筛选重组酵母细胞A，无法从性状水平进行筛选，则可从分子水平进行：利用DNA分子杂交技术筛选获得重组酵母细胞A。
（3）推测这里的特定选择培养基中添加了金担子素，如果培养基上出现菌落，说明金担子素抗性基因成功表达，也即D基因成功表达，说明H基因的表达产物是D基因的转录因子蛋白。
（4）综合上述结果，推测乙烯调控香蕉果实成熟过程中果肉变甜的具体过程为乙烯促进H基因表达，合成H蛋白又启动D基因表达而合成淀粉水解酶D，从而催化果肉中的淀粉转化为可溶性糖，使果肉变甜。
【点睛】
重组酵母细胞A的培养应该添加亮氨酸，维持酵母细胞的生存；而重组酵母细胞B则不用添加亮氨酸，添加金担子素，亮氨酸缺陷型的酵母和无金担子素抗性基因的酵母不能存活，成功转入载体1、2的酵母被筛选出来。
8．（2020·重庆高三其他）果胶酶是应用于果酒生产的重要酶制剂之一，它广泛存在于细菌、酵母菌等多种微生物细胞中。某枯草杆菌含果胶酯酶基因，某酿酒酵母中含有多聚半乳糖醛酸酶基因。研究者利用基因工程技术实现了果胶酯酶基因在酿酒酵母中表达，克服了细菌作为外源基因表达系统的缺点，并且使多种有利特性集中在同一菌株，过程如图。回答下列问题。
（1）细菌因繁殖快、细胞内存在易于分离的质粒等优点，最早用于外源蛋白的生产“工厂”，其缺点是没有___________（填细胞器名称），因而不具有对蛋白质加工修饰的功能。
（2）①过程获得的目的基因是___________。该基因除了利用PCR技术进行扩增外，还可以从基因文库中获取。基因文库包括基因组文库和cDNA文库，其中_____________含有某种生物的全部基因，且具有内含子。
（3）②过程重组表达载体除了含有目的基因外，还必须有启动子、_____________和 _____________等。启动子是_____________识别和结合的部位，有了它才能驱动DNA转录出mRNA，最终获得目的蛋白质。
（4）现利用目的基因制成放射性探针，如何利用此探针检测目的基因是否成功导入酿酒酵母?____________________________________________。
【答案】内质网和高尔基体 果胶酯酶基因 基因组文库 终止子 标记基因 RNA聚合酶 将探针与提取的酿酒酵母DNA 杂交，如果检测到杂交带，则目的基因导入成功
【解析】
【分析】
1、将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌。缺点是缺乏内质网和高尔基体，故会产生某些需要加工修饰的蛋白质。
2、目的基因的检测和鉴定：
（1）分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入：目的基因—DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出：mRNA—分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术；
（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】
（1）细菌为原核生物，可以用于外源蛋白的生产“工厂”，其缺点是没有内质网和高尔基体，因而不具有对蛋白质加工修饰的功能。
（2）根据题干，目的基因是果胶酯酶基因。该基因除了利用PCR技术进行扩增外，还可以从基因文库中获取。基因文库包括基因组文库和cDNA文库，其中基因组文库含有某种生物的全部基因，且具有内含子。
（3）为顺利表达目的基因，重组表达载体除了含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。
（4）基因探针是指用放射性同位素或荧光分子标记的DNA单链，利用碱基互补配对原则，将探针与提取的酿酒酵母DNA 杂交，如果检测到杂交带，则目的基因导入成功。
【点睛】
本题考查了基因工程的有关知识，要求考生能够识掌握因工程的操作步骤，识记基因表达载体的组成以及其中启动子的作用，识记目的基因导入微生物细胞的方法，以及目的基因检测与鉴定的方法。
9．（2020·江苏省高三一模）某正常小鼠种群中出现了一只毛色显白斑的雄鼠，研究发现白斑是由位于常染色体上的kit基因发生突变引起的。科研人员利用此白斑小鼠和正常小鼠进行以下实验。
实验一：白斑小鼠（♂）×正常小鼠（♀）→白斑小鼠（73只）、正常小鼠（68只）
实验二：实验一中子代白斑小鼠相互交配→自斑小鼠（42只）、正常小鼠（22只）
实验三：实验二中子代白斑小鼠×正常小鼠→每组交配后代均出现正常小鼠
根据实验结果，回答下列问题：
（1）由实验结果可知白斑性状是由___________性基因控制，设毛色性状由一对等位基因A、a控制，则实验二中子代白斑小鼠基因型为________。
（2）从小鼠脑组织中提取RNA通过___________过程合成cDNA，利用___________技术进行扩增后测序，结果显示突变白斑小鼠与正常小鼠的kit基因相比，作为转录的模板链中一个碱基由C→T，导致密码子发生的变化是___________，从而引起甘氨酸变为精氨酸。
A．GGG→AGG B．CGG→UGG C．AGG→GGG D．CGG→TGG
（3）小鼠的另一个种群中，体色有三种：黄色、灰色、青色，其生化反应原理如下图所示。已知基因A控制酶1的合成，基因B、b分别控制酶2、3的合成（基因B能抑制基因b的表达），纯合aa的个体因缺乏酶1使黄色素在鼠内积累过多而导致50%的个体死亡。分析可知：
①黄色鼠的基因型有_______。
②基因型AaBB与AaBb鼠杂交，后代表现型有___________，比例为___________。
【答案】显 Aa 逆转录 PCR A aaBB、aaBb、aabb 青色、黄色 青色：黄色=6：1
【解析】
【分析】
实验二后代出现正常小鼠，则白斑为显性，又比例为白斑：正常=2：1，则显性纯合致死；
（3）图：aaB 、aabb为黄色，A B 为青色，A bb为灰色。
【详解】
（1）据分析可知白斑性状是由显性基因（A）控制，实验二中子代白斑小鼠基因型为Aa。
（2）一般通过逆转录过程合成cDNA，利用PCR技术进行扩增，转录的模板链中一个碱基由C→T，相应密码子由G→A，故选 A．GGG→AGG。
（3）①据分析可知，aa存在即表现黄色，故黄色鼠的基因型有aaBB、aaBb、aabb；②基因型AaBB与AaBb鼠杂交，后代青色：3/4×1A B 、黄色：1/4aa （一半致死），存1/8，故后代青色：黄色=6：1。
【点睛】
涉及性状与基因型的对应关系较复杂时，全部列出来方便查看，捋清思路。
二、 细胞工程
10．（2020·河北省高三二模）请利用所学知识回答基因工程、胚胎工程、细胞工程和生态工程的有关问题。
（1）利用PCR技术扩增的目的基因，可以___________，也可从基因文库中获得。扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，___________与单链相应互补序列结合，然后在___________作用下进行延伸，如此重复循环多次。
（2）胡萝卜的组织培养的实验中要注意将外植体进行___________（“消毒”或“灭菌”）。愈伤组织形成后，要将生长良好的愈伤组织转接到___________培养基上，一段时间后诱导出试管苗再移栽大田，培养成正常植株。
（3）对于小鼠、兔和家畜可用___________处理使其排出更多的卵子，这种获得卵母细胞的方法叫___________。
（4）“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松，导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时，原因是没有遵循生态工程的___________原理。
【答案】人工合成 引物 DNA聚合酶（热稳定DNA聚合酶、Taq酶） 消毒 分化 促性腺激素 超数排卵 物种多样性
【解析】
【分析】
1、基因工程的基本步骤：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。
2、植物组织培养技术
①原理：植物细胞具有全能性。
②过程：
【详解】
（1）利用PCR技术扩增的目的基因，可以人工合成，也可从基因文库中获得。扩增的过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶（热稳定DNA聚合酶、Taq酶）作用下进行延伸，如此重复循环多次。
（2）胡萝卜的组织培养的实验中要注意将外植体进行消毒。愈伤组织形成后，要将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上，一段时间后诱导出试管苗再移栽大田，培养成正常植株。
（3）超数排卵是用促性腺激素处理小鼠、兔和家畜使其排出更多的卵子；这种获得卵母细胞的方法叫超数排卵。
（4）一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。“三北”防护林在最初阶段单一种植了大片的樟子松，导致偶然滋生的松毛虫肆虐一时，原因是没有遵循生态工程的物种多样性原理。
【点睛】
本题涉及到了基因工程、细胞工程、胚胎工程和生态工程的相关内容，这几部分的知识点较多，在学习过程中需要对相关知识进行归纳总结、比较记忆。
11．（2020·陕西省高三三模）某基因研究院培育出了转基因克隆绵羊，该绵羊能合成深海鱼体内富含的不饱和脂肪酸omega—3。
（1）在培育转基因克隆绵羊过程中，应用到的细胞工程技术有___________和核移植。核移植后的受体细胞利用物理或化学方法被激活后，应移入___________中继续培养，以检查其发育能力。
（2）科研人员将omega—3合成酶的基因片段导入受体细胞常采用___________技术，使目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内__________的过程，称为转化。
（3）若要鉴别XY型性别决定的动物胚胎的性别可以获取该种动物囊胚的___________细胞，并提取其DNA，用Y染色体上特异性DNA做探针检测，这种技术称为___________。
（4）目前，人们主要通过食用深海鱼肉摄取onmega—3，人们过度捕杀深海鱼，同时环境污染等问题也严重破坏了海洋生态系统，使生态系统的___________能力下降。为了改善海洋环境，实现海洋渔业可持续发展，建造海底人工鱼礁，不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，这主要遵循了生态工程的___________原理。
【答案】动物细胞培养 发育培养液 显微注射 维持稳定和表达 滋养层 DNA分子杂交技术 自我调节 整体性
【解析】
【分析】
1.转化的概念：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。
2.早期胚胎培养用到发育培养基，包含无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清；动物细胞培养用到液体培养基，包含糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清血浆，取滋养层细胞做DNA分析进行性别鉴定。对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的滋养层细胞进行鉴定。
【详解】
（1）动物细胞培养是动物细胞工程的基础，在培育转基因克隆绵羊过程中，应用到的细胞工程技术有动物细胞培养和核移植。核移植后的受体细胞利用物理或化学方法被激活后，应移入发育培养液中继续培养，以检查其发育能力，为后续的培养做准备。
（2）将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射技术，这里的受体细胞是动物细胞，因此科研人员采用显微注射技术将omega—3合成酶的基因片段导入，使目的基因进入受体细胞，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
（3）若要鉴别XY型性别决定的动物胚胎的性别，通常在该种动物囊胚期，提取其滋养层细胞DNA，然后用Y染色体上特异性DNA做探针，与滋养层细胞DNA混合进行检测，以确定待检的滋养层DNA中是否含有Y染色体上特异性的DNA，该技术称为DNA分子杂交技术。
（4）人们为了摄取onmega—3，过度捕杀深海鱼，同时环境污染等问题也严重破坏了海洋生态系统，导致海洋生态系统的自我调节能力下降。为了改善海洋环境，实现海洋渔业可持续发展，建造海底人工鱼礁，不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，经济和生态治理两步误这是生态工程的整体性原理的核心内容，只有这样，生态治理的各项措施才能有效落实。
【点睛】
本题考查内容较丰富，需要掌握动物细胞培养的技术要点、DNA分子杂交技术的原理以及生态工程的基本原理等等，熟知这些基本知识是解答本题的关键！
12．（2020·广西壮族自治区高三二模）核酸检测作为确诊新型冠状病毒肺炎的金标准，写入了国家卫健委颁布的诊疗指南里，但依然出现了少数“假阴性”病例，此时采用免疫检测则可以很大程度上避免核酸检测的“假阴性”。请回答下列问题：
（1）开发核酸检测试剂盒，需要先分离毒株、获得完整基因组序列信息、设计特异性引物和探针的__________，再据此用__________方法直接人工合成特异性引物和探针。
（2）我国研发的新型冠状病毒核酸快速检测试剂盒的检测原理是：若送检样本中存在病毒，则以病毒RNA为模板，在___________酶的作用下合成cDNA，再加入互补的荧光探针、__________种引物、四种脱氧核苷酸和_________酶后，cDNA开始扩增，子链延伸至探针处，会水解探针释放出荧光基团产生荧光，荧光监测系统接收到荧光信号从而确诊。
（3）我国新型冠状病毒化学发光检测试剂盒采用的是免疫检测，其中的单克隆抗体是由经病毒抗原蛋白免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备的__________细胞产生的；该试剂盒能快速确诊病例，这是因为单克隆抗体具有___________________________等优点。
【答案】核苷酸序列 化学 逆转录酶 2 Taq 杂交瘤细胞 特异性强、灵敏度高、能够大量制备
【解析】
【分析】
新型冠状病毒核酸检测，对于临床早发现、早诊断、早隔离、早治疗至关重要，是有效防控新冠肺炎疫情的关键技术支撑。病毒的特点就是形态非常小，在普通光学显微镜下看不到，肉眼更是无法直接观察。但每种病毒都有其独特的基因序列，通过检测病人体内的病毒核酸，就可判断病人体内是否存在病毒。病毒核酸检测试剂盒的一个优势就是研发过程很快，但前提是必须掌握一定量的病毒基因序列。一旦有了病毒基因序列，通过生物信息学分析，就可确定候选的核酸检测靶标，并进行引物和探针的设计。核酸检测试剂盒的组分中，检测引物和探针最为关键。灵敏特异的扩增引物，对检测结果的准确与否发挥着至关重要的作用。所以，一般在研发阶段都会设计多对引物探针，通过实验筛选出扩增效果最好的引物探针，组装在病毒核酸检测试剂盒中。
【详解】
（1）开发核酸检测试剂盒时，需要先获得病毒完整的基因组序列信息，设计出特异性引物和探针的的核苷酸序列，再据此用化学方法直接人工合成特异性引物和探针。
（2）以病毒RNA为模板合成cDNA的过程为逆转录，需要逆转录酶的催化；利用PCR技术扩增cDNA时，需要2种引物，4种脱氧核苷酸和Taq酶。
（3）单克隆抗体是由杂交瘤细胞（经病毒抗原蛋白免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合制备）产生的；单克隆抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一，可以大量制备。
【点睛】
解答本题的关键是熟悉新冠病毒的相关知识点，了解其遗传物质的组成，弄清楚新型冠状病毒核酸检测的原理、方法和过程，进而结合题干要求分析答题。
13．（2020·海南省高三其他）近期，5只生物钟紊乱的体细胞克隆猴登上中国综合英文期刊《国家科学评论》封面，标志着中国体细胞克隆技术走向成熟。下图为克隆猴的步骤，请回答下列问题：
（1）在各级神经中枢中，与猴子生物节律控制有关的中枢位于________________。除了脑部主生物钟外，在肝脏、胰脏等器官中还存在局部生物钟，敲除猴子肝脏细胞中的生物钟基因后，出现低血糖症状，其原因可能是______________________________________________。
（2）核移植前需将A猴卵母细胞培养至_________________期，并进行去核操作，其目的是__________________________________________。从细胞水平分析，与取B猴体细胞的细胞核进行移植相比，直接将B猴体细胞注人去核A猴卵母细胞的优势是________________________。
（3）重组细胞进行体外培养，需要气体环境和无菌、无毒的环境，其中前者需要的气体主要是_____________；后者的具体操作有_______________________________(答三点)。
【答案】下丘脑 肝脏细胞中的肝糖原分解产生葡萄糖并进入血液中，受生物钟基因调控 减数第二次分裂中 保证克隆猴的遗传物质主要来自B猴 避免取核过程对核造成损伤 O2和CO2 对培养皿和所有培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培养液
【解析】
【分析】
动物细胞培养需要满足以下条件
（1）充足的营养供给--微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
（2）适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。
（3）无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
（4）气体环境：95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
【详解】
（1）与生物节律控制有关的中枢位于下丘脑。除了脑部主生物钟外，在肝脏、胰脏等器官中还存在局部生物钟，敲除猴子肝脏细胞中的生物钟基因后，出现低血糖症状，其原因可能是肝脏细胞中的肝糖原分解产生葡萄糖并进入血液中，受生物钟基因调控。
（2）核移植前需将A猴卵母细胞培养至减数第二次分裂中期，并进行去核操作，其目的是保证克隆猴的遗传物质主要来自B猴。从细胞水平分析，与取B猴体细胞的细胞核进行移植相比，直接将B猴体细胞注人去核A猴卵母细胞可以避免取核过程对核造成损伤。
（3）重组细胞进行体外培养，需要的气体环境主要是O2和CO2；保证无菌无毒环境的具体操作有对培养皿和所有培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素；定期更换培养液。
【点睛】
本题考查核移植技术，动物细胞培养技术及生物节律等相关知识点，掌握相关知识结合题意答题。
14．（2020·安徽省高三二模）2015年2月3日，英国议会下院通过了一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”，以解决遗传基因带来的缺陷。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线：
（1）重组细胞需培养到MⅡ中期的原因是该时期的卵母细胞才具备_____________，重组细胞体外培养所需的气体主要是O2和CO2，CO2的主要作用是_____________。
（2）为了某些需要，需从囊胚中取出几个_____________（填“滋养层”或“内细胞团”）细胞对胚胎的性别进行鉴定。
（3）若母亲为红绿色盲患者，则_____________（填“能”或“不能”）避免红绿色盲基因传递给后代（“三亲婴儿”），理由是_______________________________。
（4）通过胚胎移植技术将早期胚胎移入母亲子宫内，使其继续发育，胚胎移植的实质是___________________________。除胚胎移植技术外，获得“三亲婴儿”还运用到的胚胎工程技术有____________________________________________________（两种）。
【答案】受精能力 维持培养液中PH的相对稳定 滋养层 不能 红绿色盲基因位于细胞核中，后代细胞核内DNA一半来自母方，一半来自父方 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 体外受精技术、早期胚胎培养技术
【解析】
【分析】
1、动物细胞核移植：将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为克隆动物。动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核具有全能性。克隆动物的遗传物质来自双亲，其核遗传物质来自供核生物，而细胞质基因来自提供细胞质的生物。
2、动物细胞培养技术是其他动物工程技术的基础。
【详解】
（1）MⅡ中期的卵母细胞才具备受精能力，所以重组细胞需培养到MⅡ中期才能与精子进行受精；动物细胞培养液中所需气体主要有O2和CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（2）在对胚胎进行性别鉴定时，需取囊胚的滋养层细胞进行鉴定。
（3）红绿色盲为伴X隐性遗传，若母亲为红绿色盲患者，其色盲基因一定会传递给子代。因为红绿色盲基因位于细胞核中，后代细胞核内DNA一半来自母方，一半来自父方，所以不能避免红绿色盲基因传递给后代（“三亲婴儿”）。
（4）胚胎移植的实质是：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移；根据图中的操作流程，获得“三亲婴儿”还运用到的胚胎工程技术有：体外受精技术、早期胚胎培养技术。
【点睛】
本题考查动物细胞核移植技术、动物细胞培养，要求考生识记动物细胞核移植技术的概念、原理及应用，明确克隆动物的遗传物质两自双亲；识记动物细胞培养的过程、条件及应用，能运用所学的知识准确判断解答。
15．（2020·天津高三一模）MseⅠ、PstⅠ、EcoRⅠ三种限制酶的识别序列及切割位点分别是GAAT↓TAATTC、C↓TGCAG、G↓AATTC，如图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切点。图3表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径。图4表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径。请据图回答问题。
（1）若要用如图1和图2中的质粒和外源DNA构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶切位点。在构建新的限制酶切位点的过程中需要使用哪些工具酶___________________。
（2）图3中催化过程①的DNA连接酶的作用是促使形成_________________，导入受体细胞B常用方法_______________，④过程也可以培养到______________，再从培养液中提取。导入受体细胞C首先使用Ca2+处理使其吸收周围的DNA分子，之后将细胞C与图中M溶于_____________________中，完成转化过程。
（3）获得动物1的受体细胞通常是受精卵，哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程中，注射促性腺激素后还需_______________的诱导下才能完成。动物2体内各体细胞的基因种类________________。上述动物的获得均需运用_________________________技术。
（4）干细胞科技发展至今，已进入以脐带、胎盘等组织为主要干细胞来源的全新时代。目前国内干细胞临床研究超过半数采用脐带或胎盘干细胞。胎盘干细胞由囊胚的________________细胞发育而来，利用胎盘干细胞具有发育全能性的特点，所以临床上可以用于__________________，从而挽救器官衰竭的患者的生命。
【答案】限制酶EcoRⅠ、DNA聚合酶、DNA连接酶 磷酸二酯键 农杆菌转化法 愈伤组织 缓冲液 精子 不相同 胚胎移植 滋养层 器官移植
【解析】
【分析】
分析题图：图1质粒中含有限制酶PstⅠ和EcoRⅠ的切割位点，图2含目的基因的外源DNA中含有限制酶PstⅠ、MseⅠ、EcoRⅠ的切割位点，其中EcoRⅠ酶的切割位点位于目的基因中。
【详解】
（1）质粒只有EcoR I酶和Pst I酶的识别位点，外源DNA分子含有Mse I酶、EcoR I酶和Pst I酶识别位点，且切割获得目的基因需要Mse I酶和Pst I酶，对质粒改造使，需构建新的限制酶酶切位点；首先用EcoRⅠ处理质粒；然后用DNA聚合酶处理质粒，使被切开的质粒末端连接上相应的脱氧核苷酸；再用DNA连接酶处理质粒，形成了的限制酶酶切割位点，这样它可被MetⅠ识别。
（2）催化过程①的DNA连接酶的作用是促使磷酸二酯键的形成；将目的基因导入受体细胞B（植物细胞）的常用方法是农杆菌转化法；④过程也可以培养到愈伤组织后再从培养液中提取产物；导入受体细胞C）需要用Ca2+处理使大肠杆菌处于感受态，之后将细胞C与图中M溶于缓冲液中，完成转化过程。
（3）使成熟卵子形成的过程是在受精过程中完成的，因此细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子；动物2是由注入体细胞（含目的基因）的囊胚发育而来的，该动物含有目的基因的体细胞与其他体细胞的基因种类不同；上述动物的获得均需运用胚胎移植技术。
（4）胎盘干细胞可来源于囊胚的滋养层；由于胎盘干细胞具有发育的全能性，所以临床上可以用于器官移植，从而挽救器官衰竭的患者的生命。
【点睛】
本题考查基因工程、胚胎工程等相关知识，要求考生识记相关知识，掌握各技术中的相关细节，能结合题干信息准确答题。
16．（2020·天津一中高三月考）地钱（）是一种苔藓植物（图1），性染色体为，其生活史有世代交替现象（图2，和代表染色体数），会经历孢子体和配子体两种不同的植物体形态。
（1）地钱具有重要的药用价值，若要快速人工繁育，可采用的方法及原理是____________。
A．植物组织培养、植物细胞全能性 B．植物组织培养、植物细胞核全能性
C．植物体细胞杂交、植物细胞全能性 D．植物体细胞杂交、植物细胞核全能性
（2）地钱的孢子体可以分为胞蒴、蒴柄、蒴足三部分，若比较这三部分结构细胞中的核酸，分析合理的是__________。
A．完全相同，也完全相同 B．完全相同，不完全相同
C．不完全相同，完全相同 D．不完全相同，也不完全相同
（3）生理过程Ⅰ、Ⅱ共同维持地钱染色体数目的恒定，其中生理过程Ⅰ称为__________；从受精卵到孢子体的发育过程所进行的细胞分裂与生理过程Ⅱ相比，共同特征是__________（填写下列相关序号）。
①需进行复制 ②细胞分裂次数等于复制次数
③可发生基因突变 ④可发生基因重组
（4）齐齐哈尔大学生命科学与工程学院的科学家曾对中国东北地钱进行了染色体核型分析，结果如图3所示，1～8均为常染色体，而代表性染色体。
染色体核型分析的取材应选用____________________（选填“分裂旺盛的生长点”或“不分裂的成熟组织”）；取材后的制片过程应遵循正确的步骤，请完成排序：__________。（用数字编号表示）
①用清水漂洗 ②用拇指轻按载玻片 ③用龙胆紫溶液染色 ④用盐酸和酒精混合溶液解离
（5）根据图2、图3分析，科学家在进行此次染色体核型分析时，所用细胞取自__________（选填“孢子体或“配子体”），写出你的判断依据：____________________。
【答案】A B 受精作用 ①③ 分裂旺盛的生长点 ④①③② 配子体 由苔藓植物的世代交替示意图可知，孢子体为二倍体植物（2n），而配子体为单倍体（n），图中染色体总数为9条，为奇数，且性染色体只有一条X，说明细胞中不含同源染色体，只有一个染色体组，为单倍体
【解析】
【分析】
世代交替指的是在生物的生活史中，产生孢子的孢子体世代（无性世代）与产生配子的配子体世代（有性世代）有规律地交替出现的现象。植物中世代交替以蕨类植物比较明显，孢子体和配子体都能独立生活。二倍体的孢子体进行无性生殖时，孢子母细胞经过减数分裂产生单倍体(n)的孢子，孢子萌发长成小型的能独立生活的配子体，叫做原叶体。原叶体在进行有性生殖时，分化出雌雄性器官，即颈卵器和精子器，并分别产生卵和精子。这两种配子配合形成了二倍体(2n)的合子。合子又长成下一代新的孢子体。世代交替在各类植物中，因孢子体与配子体的形态、大小、显著性、生活期限以及能否独立生活等方面的不同，差别很大，但基本过程与蕨类植物是一致的，世代交替的先决条件是能进行有性生殖和孢子减数分裂。
【详解】
（1）若要快速人工繁殖地钱这种植物，由于地钱的体细胞含有该生物全部的遗传物质，且植物细胞具有全能性，故可采用植物组织培养。
（2）地钱的孢子体的胞蒴，蒴柄，蒴足来自于同一个个体，由体细胞构成，它们最终都是来自于同一个受精卵，故它们的遗传物质DNA相同，又由于通过细胞分化形成胞蒴，蒴柄，蒴足，故胞蒴，蒴柄，蒴足细胞中的RNA不完全相同。
（3）图示2中I是精子和卵子的结合，即受精作用；生理过程II是减数分裂，受精卵的发育是细胞有丝分裂实现的，故有丝分裂和减数分裂的比较，具有的共同特征：①需要进行DNA复制；③可发生基因突变；只存在于有分裂过程的是：②细胞分裂次数等于DNA复制次数；只存在与减数裂过程的是：④可发生基因重组。综上所述①③正确；②④错误；故选①③。
（4）染色体核型分析应选分裂旺盛的生长点，因为此处细胞有丝分裂旺盛，容易观察到处于有丝分裂中期的细胞，这个时期染色体高度螺旋缩短变粗，容易辨别染色体核型。观察染色体核型制作装片的过程是：④解离→①清洗→③染色→②制片。
（5）由苔藓植物的世代交替示意图可知，孢子体为二倍体植物（2n），而配子体为单倍体（n），图中染色体总数为9条，为奇数，且性染色体只有一条X，说明细胞中不含同源染色体，只有一个染色体组，为单倍体。由此推断，科学家在进行此次染色体核型分析时，所用细胞取自配子体。
【点睛】
本题考查植物组织培养、减数分裂和有丝分裂等相关知识，意在考查考生分析题图获取有效信息的能力；能理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力。
三、 胚胎工程
17．（2020·河南省高三其他）绵羊虽是第一种体细胞克隆成功的哺乳动物，但该技术体系仍然存在效率低下的问题，体外培养体系对绵羊体外胚胎发育至关重要。已有研究表明，在胚胎培养液中添加维生素C可显著提高猪体细胞克隆胚胎囊胚率，但不知对绵羊克隆胚胎囊胚率是否有影响，某兽医研究所对此进行了研究。下图为实验过程中获得重组细胞的大致过程，回答下列问题：
（1）图示实验二属于___________________移植，收集的小尾寒羊卵母细胞应培养到_______________________________（时期）进行去核，去核实际操作是用微型吸管吸出_________________________。
（2）下表分别为实验一和实验二在胚胎培养液中加入维生素C后的相关实验结果：
实验一：不同浓度维生素C对绵羊孤雌胚胎发育的影响
维生素C浓度/（µmol•L-1）
重复次数
胚胎总数
卵裂率
桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）
囊胚率（囊胚数/卵裂数）
0
3
120
82.80
26.47
15.73
50
3
141
82.37
28.60
20.92
100
3
99
83.89
21.70
14.34
200
3
80
85.56
22.61
12.29
实验二：维生素C对绵羊体细胞克隆胚胎发育的影响
维生素C浓度/（µmol•L-1）
重复次数
胚胎总数
卵裂率
桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）
囊胚率（囊胚数/卵裂数）
x
3
70
83.93
28.89
14.96
0
3
76
87.05
22.53
9.47
①题图中“孤雌激活处理”的实质是_________________________，进而能发育成早期胚胎，以便进行实验一。
②据表中数据可知，进行实验一可以为实验二提供_________________________，实验二中“x”处数据应为_________________________。
③综合实验一和实验二结果可说明_________________________。
【答案】体细胞核 减数第二次分裂中期（或M II中期） 细胞核和第一极体 激活卵母细胞使其增殖分化 所需的较适宜的维生素C浓度 50 在胚胎培养液中添加50μmol·L-1维生素C可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率
【解析】
【分析】
题图：涉及体细胞核移植、早期胚胎培养和孤雌生殖；
实验一、二：自变量为维生素C浓度，因变量为囊胚率（囊胚数/卵裂数）、卵裂率、桑椹胚率（桑椹胚数/卵裂数）。
【详解】
（1）据图可知，实验二属于体细胞核移植，收集的小尾寒羊卵母细胞到减二中期时为最适合接受核移植的，此时第一极体与卵母细胞紧密接触，故在使用微型吸管吸取卵母细胞核的同时会将第一极体吸出。
（2）①题图中“孤雌激活处理”是为了使次级卵母细胞单独发育为胚胎，故其实质为激活卵母细胞使其增殖分化；②据表中数据可知，实验一相当于实验二的预实验，可为实验二提供胚胎发育较适宜的维生素C浓度；“x”浓度下桑葚胚率和囊胚率都显著高于浓度为0时，结合前文推知“x”为50。③综合比较实验一和实验二各浓度下的数据，在胚胎培养液中添加50μmol·L-1维生素C可显著提高绵羊孤雌胚胎发育和体细胞克隆胚胎囊胚率。
【点睛】
本题始终抓住探究目的：胚胎培养液中添加维生素C可对绵羊克隆胚胎囊胚率是否有影响，并结合自变量与因变量的变化规律做出回答。
18．（2020·石嘴山市第三中学高三三模）分析下列资料，回答问题。
我国全面放开二孩政策可缓解我国低生育率及人口老龄化带来的问题，“试管婴儿技术”可为不孕夫妇重新获得生育的机会。请回答下列问题：
（1）试管婴儿技术主要用到了胚胎工程中的________________技术。（答出2项即可）
（2）自然条件下，当在________________________时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的标志。为保证有可以移植的、有活力的胚胎，需要对女性进行超数排卵处理，一般需要注射______，使其排出更多的卵子。
（3）早期胚胎可以分为桑椹胚、囊胚以及______三个阶段。囊胚中的内细胞团将来发育成__________________。
（4）当胚胎发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植。该“试管婴儿”胚胎也可移植到代孕母体子宫中，其可以在代孕母体子宫中存活的关键因素是：____________________。
（5）如果是用体外受精的方法获得的胚胎，那么受精过程一般情况下都可以在______或专用的受精溶液中完成。早期的胚胎生命力旺盛，______（填“不存在”或“存在”）与细胞凋亡有关的基因。
【答案】体外受精技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植 卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 促性腺激素 原肠胚 胎儿的各种组织 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 获能溶液 存在
【解析】
【分析】
（1）试管婴儿技术是指采用人工方法 卵子与精子从人体内取出并在体外受精，发育成胚胎后，再移植回母体子宫内，以达到受孕目的的一种技术，生殖方式：有性生殖；（2）胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂期，特点：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为为桑椹胚、囊胚以及原肠胚三个阶段①桑椹胚：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹；②囊胚：桑椹胚进一步发育，细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞细胞，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。个体较小的细胞称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘；③原肠胚：囊胚孵化后，内细胞团细胞表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，由内胚层包裹的囊腔叫做原肠腔，滋养层则发育为胎膜和胎盘。（3）胚胎移植的生理学基础：①动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。③受体对移入子宫的外来胚胎不发生不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。
【详解】
（1）试管婴儿技术主要用到了体外受精技术、胚胎移植、早期胚胎培养技术、动物细胞培养技术。
（2）当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志；超数排卵处理的做法是给供体注射促性腺激素，用于体外受精和早期胚胎培养。
（3）根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为为桑椹胚、囊胚以及原肠胚三个阶段；聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞细胞将来发育成胎儿的各种组织。
（4）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能。
（5）获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。个体中几乎所有的细胞中都含有该种生物的一整套基因，所以早期的胚胎也存在与细胞凋亡有关的基因。
【点睛】
本题主要考查了试管婴儿技术、卵子的发生、超数排卵、胚胎发育、胚胎移植的生理学基础等内容，要求学生将这些内容的知识点熟练掌握熟练记忆。
19．（2020·宁夏回族自治区银川一中高三三模）回答下列与胚胎发育和胚胎工程相关的问题：
（1）如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，图中3是________，7是_______。胚胎发育的先后顺序是________。1部位细胞将来发育成____________。
（2）如图表示的是体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。A细胞是__________，在进行体外受精前要对精子进行________处理。通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的遗传性状的根本原因是______。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意___________，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
【答案】透明带 原肠腔 A→B→C 胎膜和胎盘 （次级）卵母细胞 获能 具有相同的遗传物质 将内细胞团均等分割
【解析】
【分析】
1．分析题图：图示表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，其中A是桑椹胚阶段；B是囊胚阶段，1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔；C是原肠胚时期，5为外胚层，6为滋养层，7为原肠腔，8为内胚层。
2．胚胎分割：
（1）特点：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。目前以二分胚的分割和移植效率最高。
（2）主要仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。
（3）进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
（4）存在问题：胚胎分割的分数越多，操作的难度越大，移植的成功率也越低。
【详解】
（1）由分析可知，如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，图中3是透明带，7是原肠腔。胚胎发育的先后顺序是A→B→C。1部位细胞将来发育成胎膜和胎盘。
（2）如图表示的是体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程。A细胞是（次级）卵母细胞，在进行体外受精前要对精子进行获能处理。通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有相同的遗传性状的根本原因是具有相同的遗传物质。在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意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。
【点睛】
本题结合哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段图解，考查动物胚胎发育的过程，要求考生识记动物胚胎发育的具体过程，能准确判断图中胚胎所处的时期及各结构的名称。
20．（2020·肥东县第一中学高三一模）科研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，将胚胎移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批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。
（1）图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克降猪的技术流程是（填序号）____________________________________。
（2）孤雌生殖克降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。
（3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪说明卵母细胞具有________________________。
（4）体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择____________期的卵母细胞，并用微型吸管吸出____________。
（5）早期胚胎移植时，必需移植到同种，____________的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。
（6）可以从两种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过____________方法得到多种cDNA，并通过____________________技术扩增产物。
【答案】 ⑤⑥③④ 父 全能性 减数第二次分裂中期（或MⅡ中期） 细胞核和第一极体（缺一不得分） 生理状态相同 反转录 PCR
【解析】【试题分析】
本题结合题图考查细胞工程和胚胎工程的相关知识，要求考生识记核移植的相关过程、胚胎移植的基本程序及胚胎移植的生理学基础，能结合图中信息准确答题。分析题图可知，图示为孤雌生殖克隆猪和核移植获得的克隆猪技术流程比较，首先将猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理并发育成早期胚胎，再采用胚胎移植技术移植到受体子宫，最后妊娠形成克隆猪，所以孤雌生殖克隆猪流程可用①②③④表示；动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体，所以图中⑤⑥③④可表示核移植获得的克隆猪技术流程。
（1）由图可知，图中①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，而⑤⑥③④是获得核移植克降猪的技术流程。
（2）孤雌生殖克降猪仍然是二倍体生物，但缺失父方亲本基因。
（3）卵母细胞能够发育成早期胚胎，得到克隆猪，说明卵母细胞具有全能性。
（4）体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞作为受体细胞，需要通过显微操作去除卵母细胞中的核，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，所以用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。
（5）早期胚胎移植时，必需移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。
（6）以mRNA为模板合成cDNA的过程称为反转录；获得DNA后，还可通过PCR技术体外扩增。
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