2023屆 二輪復(fù)習(xí) 專題突破　生物工程 學(xué)案

專題十生物工程[課標(biāo)內(nèi)容]1.植物細(xì)胞工程包括組織培養(yǎng)和體細(xì)胞雜交等技術(shù)。2.動物細(xì)胞工程包括細(xì)胞培養(yǎng)、核移植、細(xì)胞融合和干細(xì)胞的應(yīng)用等技術(shù)。3.對動物早期胚胎或配子進行顯微操作和處理以獲得目標(biāo)個體。4.基因工程是一種DNA重組技術(shù)。5.蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸。6.生物技術(shù)在造福人類社會的同時也可能會帶來安全與倫理問題。7.依據(jù)生態(tài)學(xué)原理保護環(huán)境是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的必要條件。梳理核心知識提示深思1：第三步將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞沒有堿基互補配對現(xiàn)象。深思2：脫分化和再分化。eq\x(選擇性必修③P41“相關(guān)信息”)1.初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，因此在整個生命過程中它一直進行著。初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸等。次生代謝不是生物生長所必需的，一般在特定的組織或器官中，并在一定的環(huán)境和時間條件下才進行。eq\a\vs4\al(\x(選擇性必修③P45“思考·討論”))2.動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，常用幼齡的動物細(xì)胞，因為幼齡動物的細(xì)胞、分化程度低的細(xì)胞更易于培養(yǎng)。細(xì)胞的分化程度越低，其分裂能力就越強。eq\x(選擇性必修③P44“旁欄思考題”)3.動物細(xì)胞培養(yǎng)時不能用胃蛋白酶分散細(xì)胞的原因：胃蛋白酶適于在較強的酸性條件下發(fā)揮作用，而較強的酸性條件會對貼壁細(xì)胞造成傷害。eq\a\vs4\al(\x(選擇性必修③P48“相關(guān)信息”))4.滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。eq\x(選擇性必修③P49“圖示拓展”)5.在選擇性培養(yǎng)基上，未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞才能生長。eq\x(選擇性必修③P50“思考·討論”)6.抗體—藥物偶聯(lián)物（ADC）通過將細(xì)胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結(jié)合，實現(xiàn)了對腫瘤細(xì)胞的選擇性殺傷。ADC的抗體具有特異性識別腫瘤細(xì)胞的作用，藥物有殺傷腫瘤細(xì)胞的作用。7.艾弗里等人通過不同類型肺炎鏈球菌的轉(zhuǎn)化實驗，不僅證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間轉(zhuǎn)移。eq\a\vs4\al(\x(選擇性必修③P74“練習(xí)與應(yīng)用，拓展應(yīng)用1”))8.限制酶不能切割自身DNA的原因：原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。eq\a\vs4\al(\x(選擇性必修③P77“相關(guān)信息”))9.真核細(xì)胞和細(xì)菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反應(yīng)緩沖溶液中一般要添加Mg2＋。引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸。用于PCR的引物長度通常為20～30個核苷酸。eq\a\vs4\al(\x(選擇性必修③P81“資料卡”))10.農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T－DNA（可轉(zhuǎn)移的DNA）轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞，并且將其整合到該細(xì)胞的染色體DNA上。1.判斷有關(guān)動植物細(xì)胞工程和胚胎工程說法的正誤（1）在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化。（×）（2）愈傷組織是外植體通過脫分化和再分化后形成的。（×）（3）用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性。（×）（4）植物體細(xì)胞雜交所獲得的雜種植株的變異類型屬于染色體變異。（√）（5）肝細(xì)胞培養(yǎng)過程中通常在培養(yǎng)液中通入5%的CO2刺激細(xì)胞呼吸。（×）（6）雜交瘤細(xì)胞的特點是既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。（√）（7）卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加。（×）（8）在胚胎發(fā)育過程中，細(xì)胞的分化出現(xiàn)在桑葚胚期。（×）（9）胚胎分割移植時應(yīng)選取發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚。（×）2.判斷有關(guān)基因工程和蛋白質(zhì)工程說法的正誤（1）DNA連接酶能將兩堿基通過氫鍵連接起來。（×）（2）E·coliDNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。（×）（3）載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選的標(biāo)記基因。（×）（4）用PCR技術(shù)擴增目的基因時不必知道基因的全部序列。（√）（5）應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達(dá)。（×）（6）蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。（×）（7）基因工程只能產(chǎn)生自然界已存在的蛋白質(zhì)。（√）1.[2017·全國卷Ⅰ，38（5）]艾弗里等人的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實驗為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是。提示DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體2.[2017·全國卷Ⅱ，38（2）]以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是。提示在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA3.[2019·全國卷Ⅰ，38（3）]目前在PCR反應(yīng)中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是。提示Taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活4.[2017·全國卷Ⅱ，38（3）]若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是（答出兩點即可）。提示目的基因無復(fù)制原點；目的基因無表達(dá)所需的啟動子5.[2018·全國卷Ⅲ，38（1）]“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指。提示將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中6.在動物細(xì)胞核移植獲得克隆動物時用卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞原因是。提示卵母細(xì)胞大利于操作，細(xì)胞質(zhì)中有使細(xì)胞核基因得以表達(dá)的物質(zhì)和條件7.胚胎移植時對同種哺乳動物供受體進行同期發(fā)情處理的原因是。提示使供受體處于相同的生理狀態(tài)1.（2020·山東等級考，14）經(jīng)遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞注入囊胚，通過胚胎工程的相關(guān)技術(shù)可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是（）A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B.體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理C.胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量并在囊胚或原腸胚階段移植D.遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞可以通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得答案C解析為獲得更多卵子，需要用促性腺激素對雌性個體進行超數(shù)排卵處理，A正確；剛排出的精子不能與卵子受精，必須進行獲能處理后才具備受精能力，B正確；胚胎移植前要檢查胚胎質(zhì)量，牛、羊等一般要培養(yǎng)到桑葚胚或囊胚階段才進行移植，小鼠等可在更早的階段移植，C錯誤；可通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)獲得遺傳改造的小鼠胚胎干細(xì)胞，D正確。2.（2021·全國乙卷，38）[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性內(nèi)切酶核酸的切割位點如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）常用的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA連接酶連接。上圖中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。（2）DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是。（3）DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能；質(zhì)粒DNA分子上有，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因（如某種抗生素抗性基因），利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞，方法是。（4）表達(dá)載體含有啟動子，啟動子是指___________________________________。答案（1）EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ（2）磷酸二酯鍵（3）自我復(fù)制限制酶切割位點用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞（4）RNA聚合酶識別、結(jié)合和驅(qū)動轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列解析（1）由題圖可以看出，EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ切割后分別形成黏性末端、平末端、黏性末端和平末端，E·coliDNA連接酶可用于連接黏性末端，T4DNA連接酶可用于連接黏性末端和平末端。（2）DNA連接酶催化DNA鏈的5′端與另一DNA鏈的3′端生成磷酸二酯鍵。（3）復(fù)制原點是在基因組上復(fù)制起始的一段序列，可以保證質(zhì)粒在宿主細(xì)胞中進行自我復(fù)制。質(zhì)粒上有限制酶切割位點，該位點可被限制酶切開并使外源目的基因插入其中。若質(zhì)粒DNA分子上有某種抗生素抗性基因，則可以用含有該抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞，能夠存活的即為含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞。（4）啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。3.（2020·全國卷Ⅲ，38）[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得W，基本過程如圖所示。回答下列問題：（1）步驟①中需要使用的工具酶有。步驟②和③所代表的操作分別是和。步驟④稱為。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的（答出2點即可）的限制。（3）一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息（填“相同”或“不同”），原因是______________________________________________________________________。（4）從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有（答出2點即可）。答案（1）限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶顯微注射體外培養(yǎng)胚胎移植（2）性別、年齡（3）相同兩種上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞，且來源于同一個受精卵（4）體外受精、胚胎移植解析（1）步驟①是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，該過程需要使用的工具酶有限制性內(nèi)切核酸酶（限制酶）和DNA連接酶，用限制酶分別切割載體和目的基因，用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來。步驟②和③所代表的操作分別是顯微注射和體外培養(yǎng)。步驟④是將早期胚胎植入到代孕母體內(nèi)，稱為胚胎移植。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的性別和年齡的限制。（3）乳腺上皮細(xì)胞和膀胱上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞。一般來說，在同一動物個體中，其體細(xì)胞都是由同一個受精卵分裂、分化而來的，細(xì)胞在分裂、分化過程中，其細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息一般是不變的，因此兩種上皮細(xì)胞的染色體DNA所含的遺傳信息相同。（4）據(jù)題述流程可知，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等。微專題1動植物細(xì)胞工程與胚胎工程1.植物組織培養(yǎng)的過程原理：植物細(xì)胞的全能性提醒：①植物組織培養(yǎng)中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓。②脫分化階段不需光，再分化階段需光。③生長素/細(xì)胞分裂素的比值高時，促進根的分化、抑制芽的形成；比值低時，促進芽的分化、抑制根的形成。④體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達(dá)具有選擇性。2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理：植物細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動性3.動物細(xì)胞培養(yǎng)原理：細(xì)胞增殖提醒：①動物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：處理剪碎的組織，使其分散成單個細(xì)胞。第二次：使貼壁生長的細(xì)胞從瓶壁上脫落下來。②避免雜菌污染的措施：培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理，加入一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液。③區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)的關(guān)鍵是是否分瓶培養(yǎng)。4.動物體細(xì)胞克隆技術(shù)（核移植技術(shù)）原理：動物細(xì)胞核的全能性提醒：核移植獲得的克隆動物與提供細(xì)胞核的親本性狀可能不同的三個原因：①克隆動物遺傳物質(zhì)來自兩個親本。②發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異。③外界環(huán)境可能引起不可遺傳的變異。5.單克隆抗體的制備原理：細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞的增殖6.胚胎移植的操作流程及生理基礎(chǔ)（1）操作流程提醒：①精子獲能的方法有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。②卵母細(xì)胞須培養(yǎng)到MⅡ中期才能參與受精。③細(xì)胞分化開始于囊胚，桑葚胚的形成沒有經(jīng)過細(xì)胞分化。④囊胚的內(nèi)細(xì)胞團具有全能性，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。（2）生理基礎(chǔ)7.胚胎分割無性繁殖或克隆1.(2021·河南南陽市一中調(diào)研)隨著對植物組織培養(yǎng)技術(shù)的深入研究，其操作流程不斷改進和完善，該技術(shù)在我們的生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用越來越普遍。如圖是將胡蘿卜的某組織通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)成植株的簡化流程。請回答下列有關(guān)問題：(1)在切取胡蘿卜塊時，往往強調(diào)要切取含有容易誘導(dǎo)形成愈傷組織的________________部分。圖中①②過程分別是________________、________________，兩過程所用的培養(yǎng)基存在不同之處，主要是____________________________。(2)從細(xì)胞水平看，圖中③過程主要是通過________________________________兩個步驟來完成的。圖中全過程表明，分化的植物細(xì)胞內(nèi)仍具有________________________________。(3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，例如利用該技術(shù)培育無病毒草莓苗，一般選取莖尖或根尖作為外植體，其原因是________________________________________________________________________________________________________。請列舉該技術(shù)的其他應(yīng)用：_______________________________________________________________________________________________________(列舉兩類)。答案(1)形成層脫分化再分化培養(yǎng)基中植物激素比例不同(2)細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化形成完整植株所需要的全部基因(3)植物分生區(qū)附近(如莖尖、根尖)的病毒極少，甚至無病毒快速繁殖植物(微型繁殖)、制造人工種子、單倍體育種、體細(xì)胞誘變育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等(任選兩個，合理即可)解析(1)在切取胡蘿卜組織塊時強調(diào)要含有形成層部分，因為該部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。圖中①為脫分化，②為再分化，③表示胚狀體生長發(fā)育為植株的過程；①②過程所用的培養(yǎng)基中都應(yīng)含有營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素，①過程是脫分化，其培養(yǎng)基中生長素含量高于細(xì)胞分裂素，②過程為再分化，其培養(yǎng)基中生長素含量低于細(xì)胞分裂素，所以兩過程所用的培養(yǎng)基主要不同之處是培養(yǎng)基中植物激素比例不同。(2)圖中③表示胚狀體生長發(fā)育為植株的過程，生物的生長發(fā)育是通過細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化兩個步驟完成的。圖中全過程反映的是將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成了完整的植株，該過程說明分化的植物細(xì)胞內(nèi)仍具有形成完整植株所需要的全部基因。(3)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)植物分生區(qū)附近(如莖尖、根尖)的病毒極少，甚至無病毒，因此，切取一定大小的莖尖或根尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株就有可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗?，F(xiàn)在植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，如快速繁殖植物(微型繁殖)、制造人工種子、單倍體育種、體細(xì)胞誘變育種以及細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等。2.(2021·合肥市調(diào)研)新冠病毒，即2019-nCoV，是一種RNA病毒，其結(jié)構(gòu)模式圖如下。其中S蛋白是2019-nCoV表面主要抗原，利用S蛋白可以制作相應(yīng)的抗體，據(jù)此回答下列問題：(1)采用基因工程的方法，可以獲取大量S蛋白。獲取方法是提取2019-nCoV的RNA，通過____________過程獲取相應(yīng)的cDNA。(2)通過基因工程技術(shù)獲取S蛋白，最關(guān)鍵的一步是_______________________________________________________________________________________________。(3)將S蛋白注入小鼠等動物體內(nèi)，通過單克隆抗體技術(shù)，即可獲得抗S蛋白的單克隆抗體。與新冠肺炎康復(fù)者捐獻的血漿中的抗體相比，抗S蛋白的單克隆抗體的優(yōu)點是________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在對新冠肺炎疑似患者的檢測中，利用核酸檢測法，有時會出現(xiàn)假陰性現(xiàn)象，在分子水平上還可以利用________________________技術(shù)進行檢測。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)能準(zhǔn)確識別抗原的細(xì)微差異，與特定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，并且可大量別備(4)抗原和抗體雜交解析(1)以病毒的RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程可獲取相應(yīng)的cDNA。(2)基因工程中最關(guān)鍵的步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(3)通過單克隆抗體技術(shù)獲得的抗S蛋白的單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、并可能大量制備等優(yōu)點。(4)在分子水平上檢測新冠肺炎疑似患者除了可以利用核酸檢測法外，還可以利用抗體能夠和抗原特異性結(jié)合的特點，即抗原和抗體雜交技術(shù)進行檢測。3.(2021·河南百校聯(lián)盟)據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中雌鼠進行激素注射的目的是__________________________________________________________________________________________________________。(2)胚胎的收集可以通過人工方法從雌鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為________________。將胚胎在相關(guān)培養(yǎng)液中進行早期培養(yǎng)，目的是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。培養(yǎng)液中除含有有機鹽、無機鹽、血清外，還需加入的四種主要物質(zhì)是____________________。(3)圖中目的基因表達(dá)載體通過________________法進入胚胎細(xì)胞，胚胎發(fā)育的早期稱為卵裂期，其特點是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)圖中將結(jié)扎雄鼠與雌鼠交配，可獲得假孕鼠，其目的是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。圖中①是指____________。答案(1)促使雌鼠超數(shù)排卵(2)沖卵便于檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力維生素、激素、氨基酸、核苷酸(3)顯微注射細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，細(xì)胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，或略有縮小(4)使假孕鼠生殖器官的生理變化與供體相同，從而為供體胚胎移入假孕鼠提供相同的生理環(huán)境(合理即可)胚胎移植解析(1)圖中雌鼠注射的激素是促性腺激素，目的是促使雌鼠超數(shù)排卵。(2)胚胎的收集可以通過人工方法從雌鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為沖卵。沖出的胚胎移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。胚胎的培養(yǎng)液成分除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。(3)圖中目的基因表達(dá)載體通過顯微注射法進入胚胎細(xì)胞，胚胎發(fā)育的早期稱為卵裂期，其特點是細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，細(xì)胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，或略有縮小。(4)圖中將結(jié)扎雄鼠與雌鼠交配，可獲得假孕鼠，其目的是使假孕鼠生殖器官的生理變化與供體相同，從而為供體胚胎移入假孕鼠提供相同的生理環(huán)境。圖中①是指胚胎移植。4.(2021·河南開封模擬)科學(xué)家通過導(dǎo)入外源分子使動物的某特定基因失活。進而培養(yǎng)出有基因缺陷的動物來研究相應(yīng)基因的功能。如圖是流程示意圖。請據(jù)圖回答相關(guān)問題。(1)①過程通常用到____________(儀器)，②過程所采取避免雜菌污染措施，除培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理外，一般需加入____________，還要定期更換培養(yǎng)液。定期更換培養(yǎng)液的理由是_______________________________________________。(2)圖示體外受精過程，一般需要在________中完成。(3)為更多地獲得基因剔除小鼠，可對囊胚階段的胚胎進行分割移植，在分割時要注意________________。請說明理由______________________________________。(4)胚胎移植能否成功，主要與供體和受體的________________有關(guān)。(5)經(jīng)研究得知，某基因與乳腺癌細(xì)胞的增殖密切相關(guān)。請簡述基因剔除技術(shù)在乳腺癌治療方面的基本思路：____________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)顯微注射儀一定量的抗生素清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害(2)專用的受精溶液(或獲能溶液)(3)對內(nèi)細(xì)胞團進行均等分割若不均等分割，會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育(4)生理狀況(5)通過基因剔除技術(shù)使該基因失活，從而阻止乳腺細(xì)胞的癌變解析(1)圖中①過程將體外轉(zhuǎn)錄后mRNA導(dǎo)入受精卵常用顯微注射技術(shù)。②是早期胚胎培養(yǎng)過程，除培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理外，一般需加入一定量的抗生素(防止染菌)，還要定期更換培養(yǎng)液。定期更換培養(yǎng)液的目的是清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。(2)體外受精過程，一般需要在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿伞?3)對囊胚階段的胚胎進行分割時，要對內(nèi)細(xì)胞團進行均等分割，因為內(nèi)細(xì)胞團將來發(fā)育成胎兒的組織器官，若不均等分割，會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。(4)胚胎移植能否成功，主要與供體和受體的生理狀況有關(guān)，應(yīng)將早期胚胎移植到同期發(fā)情的代孕母體內(nèi)。(5)某基因與乳腺癌細(xì)胞的增殖密切相關(guān)，則可通過基因剔除技術(shù)使該基因失活，從而阻止乳腺細(xì)胞癌變。微專題2基因工程1.基因工程的3種基本工具2.基因工程的操作流程(1)目的基因的獲取提醒：①從cDNA文庫獲取的目的基因不含啟動子和終止子。②PCR過程中需要耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——重組質(zhì)粒的構(gòu)建提醒：①基因工程中的載體與細(xì)胞膜上的載體不同。②啟動子、終止子a.啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(位于mRNA上)。b.終止子(DNA片段)≠終止密碼子(位于mRNA上)。③目的基因插入位置：啟動子與終止子之間。④利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物時，應(yīng)將目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子連接到一起。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞提醒：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法中的“兩個兩次”(4)目的基因的檢測與鑒定3.蛋白質(zhì)工程1.(2021·中原名校聯(lián)盟)糖尿病是一種常見病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢，以致西方發(fā)達(dá)國家把它列為第三號“殺手”。治療該病的胰島素過去主要從動物(如豬、牛)中獲得。自20世紀(jì)70年代遺傳工程(又稱基因工程)發(fā)展起來以后，人們開始采用這種高新技術(shù)生產(chǎn)胰島素，其操作的基本過程如下圖所示：(1)圖中基因工程的基本過程可概括為“四步曲”，即____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)圖中的質(zhì)粒存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，在基因工程中通常被用作________，從其分子結(jié)構(gòu)可確定它是一種________。(3)根據(jù)堿基互補配對的規(guī)律，在DNA連接酶的作用下，把圖中甲與乙拼接起來(即重組)，若a段與d段的堿基序列分別是AATTC和CTTAA，則b段與c段分別是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)細(xì)菌進行分裂后，其中被拼接起來的質(zhì)粒也由一個變成兩個，兩個變成四個……質(zhì)粒的這種增加方式在遺傳學(xué)上稱為________。目的基因通過活動(即表達(dá))后，能使細(xì)菌產(chǎn)生治療糖尿病的激素。這是因為基因具有控制________合成的功能，它的過程包括____________________。答案(1)目的基因的獲?。换虮磉_(dá)載體的構(gòu)建；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞；目的基因的檢測與鑒定(2)載體環(huán)狀DNA(3)TTAAG、GAATT(4)DNA分子的擴增(復(fù)制)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄和翻譯2.(2021·襄陽五中調(diào)研)農(nóng)作物的增產(chǎn)常常需要使用除草劑，但強力除草劑往往對農(nóng)作物有毒害作用。近年來，科學(xué)家利用基因工程技術(shù)獲得了多種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種，包括抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草，下圖表示其技術(shù)路線，其中含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá)，其產(chǎn)物能使無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色?；卮鹣铝袉栴}：(1)基因工程是在________水平對生物的遺傳性狀加以改造的，相較于傳統(tǒng)的育種方式，它的優(yōu)點是____________________________________________。圖示技術(shù)路線中，為了成功構(gòu)建載體，需使用限制酶分別對___________________________進行酶切。(2)為了提高基因工程的成功率，需要利用標(biāo)記基因?qū)D(zhuǎn)化后的農(nóng)桿菌進行篩選，圖中屬于標(biāo)記基因的是____________________________。若篩選1的目的是淘汰未導(dǎo)入目的基因的農(nóng)桿菌，應(yīng)在培養(yǎng)基中添加____________________。(3)若農(nóng)桿菌未成功轉(zhuǎn)化愈傷組織，僅殘留在愈傷組織表面，會導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化的愈傷組織也能在含除草劑的培養(yǎng)基中生長，為避免這種情況發(fā)生，篩選2應(yīng)進行的具體操作是__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)利用獲得的轉(zhuǎn)基因煙草進行擴大生產(chǎn)，常采用微型繁殖的方法，該方法利用的原理是____________________。答案(1)分子能夠定向改造生物性狀，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙含除草劑抗性基因G的DNA片段和Ti質(zhì)粒上的T-DNA(2)氨芐青霉素抗性基因和報告基因氨芐青霉素(3)在培養(yǎng)基中加入除草劑和物質(zhì)K，從存活的愈傷組織中挑選呈藍(lán)色的愈傷組織進行植物組織培養(yǎng)(答案合理即可)(4)植物細(xì)胞的全能性解析(1)基因工程是在分子水平上對生物的遺傳性狀加以改造的，相較于傳統(tǒng)的育種方式，它的優(yōu)點是能夠定向改造生物性狀，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，為了成功構(gòu)建表達(dá)載體，需使用限制酶分別對含除草劑抗性基因G的DNA片段和Ti質(zhì)粒上的T-DNA進行酶切。(2)題圖中屬于標(biāo)記基因的是氨芐青霉素抗性基因和報告基因，可以用來進行篩選。未導(dǎo)入目的基因的農(nóng)桿菌不含氨芐青霉素抗性基因，不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長。(3)進行篩選2操作時，首先需要加入除草劑進行篩選，但這種情況不能避免農(nóng)桿菌未成功轉(zhuǎn)化愈傷組織，僅殘留在愈傷組織表面造成干擾，因而還需要利用報告基因。報告基因只能在真核細(xì)胞中表達(dá)，在培養(yǎng)基中加入物質(zhì)K，農(nóng)桿菌成功轉(zhuǎn)化的愈傷組織會呈現(xiàn)藍(lán)色。故篩選2應(yīng)進行的具體操作為在培養(yǎng)基中加入除草劑和物質(zhì)K，從存活的愈傷組織中挑選呈藍(lán)色的愈傷組織進行植物組織培養(yǎng)。(4)微型繁殖利用的是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其原理是植物細(xì)胞的全能性。3.(2021·陜西省部分學(xué)校摸底調(diào)研)穿梭載體是一類具有兩種不同復(fù)制原點、能在兩種不同的生物體(物種不同)中復(fù)制的載體，一般在原核生物和真核生物中都能復(fù)制和表達(dá)，如Ti質(zhì)粒和哺乳動物表達(dá)質(zhì)粒pMT2?；卮鹣铝袉栴}。(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體前，需先獲取目的基因。PCR技術(shù)可用于目的基因的擴增，其原理是_____________________________________________________________。用PCR技術(shù)從基因文庫中獲取并擴增目的基因時，需要加入人工合成的________作為引物；PCR反應(yīng)體系中需加入的原料是_______________________________。(2)若要構(gòu)建一個穿梭質(zhì)粒，使其能夠在大腸桿菌中大量復(fù)制，且能在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá)，質(zhì)粒上除含啟動子、終止子、多個限制酶酶切位點和標(biāo)記基因外，還需要有________________________________的復(fù)制原點。(3)如圖為某種哺乳動物穿梭質(zhì)粒示意圖，現(xiàn)欲使用該質(zhì)粒表達(dá)人生長激素，但人生長激素基因所在的DNA片段上不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴增的人生長激素基因定向插入該質(zhì)粒，擴增的人生長激素基因兩端設(shè)計的序列應(yīng)含有________(填圖中的限制酶名稱)的切割位點。(4)將該穿梭質(zhì)粒、目的基因混合后形成的重組質(zhì)粒與感受態(tài)的大腸桿菌細(xì)胞混合，完成轉(zhuǎn)化過程，再從培養(yǎng)的大腸桿菌細(xì)胞中提取質(zhì)粒，可獲得大量該質(zhì)粒。在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長的大腸桿菌細(xì)胞中________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因，原因是___________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)DNA半保留復(fù)制一小段單鏈DNA4種脫氧核苷酸(2)大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞(3)NdeⅠ和BamHⅠ(4)不一定若大腸桿菌細(xì)胞中導(dǎo)入的是未攜帶目的基因的(穿梭)質(zhì)粒，大腸桿菌細(xì)胞也能在含卡那霉素的培養(yǎng)基中生長(合理即可)解析(1)PCR是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，其原理是DNA半保留復(fù)制。在PCR反應(yīng)體系中，需加入一小段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；需加入四種脫氧核苷酸作為合成DNA的原料。(2)基因表達(dá)載體的組成成分包括目的基因、啟動子、終止子、復(fù)制原點和標(biāo)記基因等。穿梭載體具有兩種不同復(fù)制原點，要構(gòu)建一個能夠在大腸桿菌中大量復(fù)制，且能在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá)的穿梭質(zhì)粒，需要加入大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞的復(fù)制原點。(3)如果在哺乳動物的穿梭質(zhì)粒中插入人生長激素基因，基因表達(dá)載體中目的基因的上游為啟動子，下游為終止子。題圖中啟動子和終止子之間有限制酶NdeⅠ、XbaⅠ、BamHⅠ的識別序列，但是，終止子下游，還有一段限制酶XbaⅠ的識別序列，所以，為使PCR擴增的人生長激素基因定向插入該質(zhì)粒，擴增的人生長激素基因兩端設(shè)計的序列應(yīng)含有NdeⅠ和BamHⅠ的切割位點。(4)導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的有可能是沒有攜帶目的基因的穿梭質(zhì)粒，該穿梭質(zhì)粒上含有卡那霉素抗性基因，導(dǎo)入未攜帶目的基因的穿梭質(zhì)粒的大腸桿菌也可在含有卡那霉素的培養(yǎng)基中生長，所以在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長的大腸桿菌細(xì)胞中不一定含有目的基因。微專題3PCR技術(shù)及應(yīng)用1.PCR技術(shù)原理與條件2.PCR技術(shù)的過程1.(2021·全國甲卷，38)[生物——選修3：現(xiàn)代生物科技專題]PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢測病人是否感染了某種病原菌，醫(yī)生進行了相關(guān)操作：①分析PCR擴增結(jié)果；②從病人組織樣本中提取DNA；③利用PCR擴增DNA片段；④采集病人組織樣本?；卮鹣铝袉栴}：(1)若要得到正確的檢測結(jié)果，正確的操作順序應(yīng)該是________(用數(shù)字序號表示)。(2)操作③中使用的酶是________。PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、________三步，其中復(fù)性的結(jié)果是________________________________________。(3)為了做出正確的診斷，PCR反應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與________特異性結(jié)合。(4)PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)是指________________________________。該技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面。答案(1)④②③①(2)熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)延伸兩種引物通過堿基互補配對分別與兩條單鏈DNA模板結(jié)合(3)病原菌DNA(4)一種在生物體外快速擴增特定DNA片段的技術(shù)解析(1)為了檢測病人是否感染了某種病原菌，首先應(yīng)采集病人組織樣本，然后從病人組織樣本中提取DNA，利用PCR擴增DNA片段后，再分析PCR擴增結(jié)果，所以正確的操作順序是④②③①。(2)PCR技術(shù)中用到的DNA聚合酶是Taq酶，又稱熱穩(wěn)定DNA聚合酶，PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性和延伸三步。復(fù)性是溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結(jié)合。(3)PCR反應(yīng)所用引物要根據(jù)需要擴增的目標(biāo)DNA的堿基序列來設(shè)計，要檢測是否感染病原菌，應(yīng)根據(jù)該病原菌的DNA堿基序列合成引物，這樣PCR反應(yīng)所用的引物會與某種病原菌的DNA特異性結(jié)合。(4)PCR技術(shù)是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，通過這一技術(shù)，可以在短時間內(nèi)大量擴增目的基因。2.(2021·1月八省聯(lián)考湖北卷，24)某實驗室需構(gòu)建含增強型綠色熒光蛋白(eGFP)基因的表達(dá)載體用于科學(xué)研究。相關(guān)資料如下：Ⅰ.雙鏈DNA的每一條鏈有兩個末端，分別是5′端和3′端，從左到右的5′—3′DNA鏈?zhǔn)蔷幋a鏈，從左到右的3′—5′DNA鏈?zhǔn)悄０彐?。?增強型綠色熒光蛋白(eGFP)在自然光下顯示綠色，已知該基因的DNA編碼序列如下：5′ATGGTGAGC……AAGTAA3′。Ⅲ.質(zhì)粒載體中含有EcoRⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、XbaⅠ和NotⅠ等酶的酶切位點(這些酶各自的識別序列不同)，如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)增強型綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基序列為______________________________________________________________________。(2)通過PCR方法獲得eGFP目的片段，首先需要設(shè)計________(填“一對”或“一個”)引物，在體外選擇性擴增eGFP目的片段，PCR反應(yīng)一般由95℃熱變性、55～60℃引物和模板配對、72℃延伸三個步驟，經(jīng)過多次循環(huán)完成。延伸階段選用72℃是綜合考慮了兩個因素，這兩個因素是____________________________和________________________________。(3)eGFP的PCR產(chǎn)物兩端分別含有BamHⅠ和NotⅠ的酶切位點，構(gòu)建重組表達(dá)載體時，用這兩種酶酶切PCR產(chǎn)物和質(zhì)粒載體。與單一酶酶切相比，該實驗采用的雙酶切方法的優(yōu)點是__________________________________________________________________________________________________________(答一點即可)。(4)將所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入大腸桿菌，涂布含有卡那霉素的平板，若表達(dá)載體構(gòu)建成功，可觀察到多個________單菌落。答案(1)5′AUGGUGAGC……AAGUAA3′(2)一對防止新合成的DNA變性保證Taq酶所需溫度條件(3)防止目的基因自身環(huán)化(4)發(fā)出綠色熒光解析(1)基因轉(zhuǎn)錄時，以DNA的模板鏈為模板，按照堿基互補配對原則合成一條mRNA鏈。由題可知，基因的編碼鏈與模板鏈配對，又根據(jù)mRNA鏈與模板鏈配對，可得到增強型綠色熒光蛋白基因轉(zhuǎn)錄的mRNA堿基序列為5′AUGGUGAGC……AAGUAA3′。(2)由于DNA復(fù)制的模板鏈為兩條且DNA聚合酶只能沿5′→3′合成子鏈，因此利用PCR獲得目的基因時，應(yīng)依據(jù)目的基因兩端序列設(shè)計一對引物。(3)只用一種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒時，由于切出的黏性末端相同，可能會導(dǎo)致目的基因發(fā)生自身環(huán)化，而雙酶切可防止目的基因自身環(huán)化。(4)卡那霉素抗性基因為標(biāo)記基因，用于重組DNA的篩選與鑒定，若表達(dá)載體構(gòu)建成功，則卡那霉素抗性基因會表達(dá)，使大腸桿菌具有抗卡那霉素的特性，且目的基因在大腸桿菌中表達(dá)，因此可觀察到多個發(fā)出綠色熒光的單菌落。3.(2021·南京市學(xué)情調(diào)研)X基因存在于水稻基因組中，其可在體細(xì)胞(2n)和精子中正常表達(dá)，但在卵細(xì)胞中不轉(zhuǎn)錄。為研究X基因表達(dá)對卵細(xì)胞的影響，設(shè)計了如圖1所示實驗?；卮鹣铝袉栴}：(1)科研工作者從水稻體細(xì)胞或精子中提取RNA，構(gòu)建________文庫，進而獲得X基因編碼蛋白的序列。(2)為使X基因能在卵細(xì)胞中成功表達(dá)，需在基因表達(dá)載體中插入______________________________________________________________________。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入水稻愈傷組織細(xì)胞，最常用的方法是________________________。(3)為篩選出含有重組質(zhì)粒的菌落，需采用含有不同抗生素的平板進行篩選。符合要求的菌落在只含潮霉素、只含卡那霉素、含潮霉素和卡那霉素三種培養(yǎng)基中的生長情況分別為____________(填“生長”或“不生長”)。(4)為鑒定篩選出的菌落中是否含有正確插入目的基因的重組質(zhì)粒，擬設(shè)計引物進行PCR鑒定。PCR反應(yīng)體系中除含緩沖液、模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物以外，還應(yīng)含有____________________________；圖2所示為甲、乙、丙3條引物在正確重組質(zhì)粒片段中的相應(yīng)位置，PCR鑒定時應(yīng)選擇的一對引物是________。某學(xué)生從某一菌落的質(zhì)粒中擴增出了400bp片段，則該菌落中含有的質(zhì)粒________(填“是”或“不是”)正確插入目的基因的重組質(zhì)粒。(5)從轉(zhuǎn)基因植株未成熟種子中分離出胚，觀察到細(xì)胞內(nèi)僅含一個染色體組，判定該胚是由未受精的卵細(xì)胞發(fā)育形成的，而非轉(zhuǎn)基因水稻卵細(xì)胞在未受精時不能發(fā)育，由此表明_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)cDNA(2)可在水稻卵細(xì)胞中啟動X基因轉(zhuǎn)錄的啟動子(和終止子)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(3)不生長、生長、不生長(4)Taq酶(或耐高溫的DNA聚合酶)甲、乙不是(5)X基因在卵細(xì)胞中成功表達(dá)能使卵細(xì)胞不經(jīng)受精直接發(fā)育成胚解析(1)從水稻體細(xì)胞或精子中提取DNA，構(gòu)建cDNA文庫，進而獲得X基因編碼蛋白的序列。(2)要使X基因能在卵細(xì)胞中成功表達(dá)，需要在基因表達(dá)載體中插入可在水稻卵細(xì)胞中啟動X基因轉(zhuǎn)錄的啟動子(和終止子)，以啟動X基因在卵細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞通常使用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(3)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，X基因插入了潮霉素抗性基因中，潮霉素抗性基因被破壞，其不能正常表達(dá)。因此，符合要求的菌落在只含潮霉素的培養(yǎng)基中不能生長，在只含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長，在含潮霉素和卡那霉素的培養(yǎng)基中也不能生長。(4)PCR反應(yīng)體系中除了含緩沖液、模板DNA、dNTP、引物外，還應(yīng)含有Taq酶(即耐高溫的DNA聚合酶)。據(jù)圖分析，根據(jù)目的基因插入的位置和PCR技術(shù)的原理分析，PCR鑒定時應(yīng)選擇的一對引物是甲和乙。某同學(xué)從某一菌落的質(zhì)粒中擴增出了400bp片段，則該菌落中含有的質(zhì)粒不是正確插入目的基因的重組質(zhì)粒。(5)轉(zhuǎn)基因水稻的卵細(xì)胞可以不經(jīng)受精直接發(fā)育成胚，而非轉(zhuǎn)基因水稻的卵細(xì)胞在未受精時不能發(fā)育成胚，說明X基因在卵細(xì)胞中成功表達(dá)能使卵細(xì)胞不經(jīng)受精直接發(fā)育成胚。專題強化練(時間：40分鐘滿分：100分)一、微專題強化練微專題1細(xì)胞工程和胚胎工程1.(2021·廣東湛江期末)科學(xué)家利用白菜和紫甘藍(lán)通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)得到了白菜—甘藍(lán)新品種，下列敘述錯誤的是()A.該過程的原理是細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動性B.該技術(shù)以植物組織培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)過程需添加一定的植物激素C.融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁與線粒體、高爾基體、細(xì)胞核等細(xì)胞器有關(guān)D.獲得的白菜—甘藍(lán)是同時具有白菜和紫甘藍(lán)兩種植物的遺傳物質(zhì)的新品種答案C解析植物體細(xì)胞雜交過程的原理是細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動性，其中原生質(zhì)體融合體現(xiàn)細(xì)胞膜的流動性，而雜種細(xì)胞培養(yǎng)成植株體現(xiàn)細(xì)胞的全能性，A正確；植物體細(xì)胞雜交過程以植物組織培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)過程需添加一定的植物激素，如生長素和細(xì)胞分裂素等，B正確；融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁與線粒體、高爾基體等細(xì)胞器有關(guān)，而細(xì)胞核不屬于細(xì)胞器，C錯誤；植株由白菜和紫甘藍(lán)兩種細(xì)胞融合后的雜種細(xì)胞發(fā)育形成，所以含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，使得雜種植株可以同時表現(xiàn)白菜和紫甘藍(lán)兩種植物的遺傳特性，D正確。2.(2021·河北衡水金卷)如圖為動物細(xì)胞培養(yǎng)的基本過程，以下敘述錯誤的是()A.a中放置的一般是幼齡動物的器官或組織，原因是其細(xì)胞分裂能力強B.將組織用胰蛋白酶或胃蛋白酶處理，制成b瓶中的細(xì)胞懸液C.c、d瓶中的培養(yǎng)液為無菌、無毒的環(huán)境D.培養(yǎng)過程中還需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH答案B解析a中放置的一般是幼齡動物的器官或組織，原因是其細(xì)胞分裂能力強，A正確；將組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，制成b瓶中的細(xì)胞懸液，不能用胃蛋白酶處理，B錯誤；c、d瓶中的培養(yǎng)液為無菌、無毒的環(huán)境，C正確；培養(yǎng)過程中還需要提供O2和CO2等氣體環(huán)境，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH，D正確。3.(2021·長春市聯(lián)考)利用正常大鼠制備遺傳性高血壓轉(zhuǎn)基因模型大鼠的流程如圖所示：(1)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受精卵的常用方法是____________，重組質(zhì)粒的本質(zhì)是______________________________________________________________________。(2)過程①后在分子水平上檢測目的基因是否導(dǎo)入到受精卵的方法是_____________________________________________________________________。(3)過程②所用的精子需要達(dá)到________狀態(tài)。過程③胚胎的早期培養(yǎng)中，培養(yǎng)液中除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加“兩素、兩酸”以及血清等，其中的“兩酸”是指__________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)早期胚胎發(fā)育到適宜的階段時，若暫時不移植給受體，可使用________法保存。(5)在胚胎移植過程中，需要對受體動物進行____________處理，以保證胚胎能夠在受體的子宮著床、繼續(xù)生長發(fā)育。受體對外來的胚胎基本不發(fā)生____________，這使外來胚胎在其體內(nèi)存活成為了可能。答案(1)顯微注射法雙鏈環(huán)狀DNA分子(2)DNA分子雜交技術(shù)(3)獲能氨基酸、核苷酸(4)冷凍(5)同期發(fā)情免疫排斥解析(1)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受精卵的常用方法是顯微注射法。重組質(zhì)粒的本質(zhì)是雙鏈環(huán)狀DNA分子。(2)在分子水平上檢測目的基因是否導(dǎo)入到受精卵的方法是DNA分子雜交技術(shù)。(3)獲能的精子和成熟后的卵細(xì)胞在適宜的環(huán)境中才可完成受精。受精后形成的受精卵需經(jīng)早期胚胎培養(yǎng)，才能進行移植，胚胎的早期培養(yǎng)中，培養(yǎng)液中除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)，其中“兩酸”是指氨基酸、核苷酸。(4)早期胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其向受體移植或冷凍保存。(5)胚胎移植時要對接受胚胎的受體動物進行同期發(fā)情處理，以保證胚胎能夠在受體的子宮著床、繼續(xù)生長發(fā)育。胚胎在受體內(nèi)存活的生理學(xué)基礎(chǔ)是受體對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。4.(2021·四川成都七中診斷)已知某RNA病毒包膜表面的S蛋白負(fù)責(zé)病毒的吸附、融合和侵入宿主細(xì)胞，也是誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生體液免疫的抗原。針對該病毒的S蛋白研制疫苗和抗體的部分流程如圖所示。回答下列問題：(1)提取該抗原的RNA并將RNA通過________形成DNA。(2)過程③中，常利用改造后的腺病毒充當(dāng)載體，改造后的腺病毒能作為載體需具備的條件有__________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)，構(gòu)建S蛋白基因重組載體所需的工具酶有____________________。(3)提取的S蛋白可作為疫苗使用，以病毒包膜表面的S蛋白作為疫苗比開發(fā)減毒病毒作為疫苗更為安全，主要原因是____________________________________________________________________________________________________________。(4)通過過程⑦獲得的X稱為________。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄(2)能自主復(fù)制、有多個限制酶切割位點、有標(biāo)記基因、對宿主細(xì)胞無害限制酶和DNA連接酶(3)蛋白質(zhì)不具侵染性，不會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)(合理即可)(4)雜交瘤細(xì)胞解析(1)RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下可形成DNA。(2)改造后的腺病毒能作為載體需要具備的條件有能自主復(fù)制、有多個限制酶切割位點、有標(biāo)記基因、對宿主細(xì)胞無害等。構(gòu)建重組載體所需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶。(3)以病毒包膜表面的S蛋白作為疫苗比開發(fā)減毒病毒作為疫苗更安全，主要是因為蛋白質(zhì)不具侵染性，不會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。(4)據(jù)圖分析可知，通過過程⑦獲得的X稱為雜交瘤細(xì)胞。微專題2基因工程5.(2021·山東菏澤期末改編)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是我國商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)基因作物。將Bt抗蟲蛋白基因?qū)朊藁?xì)胞可采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，下列對相關(guān)操作及結(jié)果的敘述，錯誤的是()A.用相同的限制酶切割Bt抗蟲蛋白基因和農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒B.限制酶和DNA連接酶分別催化磷酸二酯鍵的水解和形成C.可用PCR技術(shù)檢測Bt抗蟲蛋白基因是否導(dǎo)入成功D.將Bt抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體DNA上獲得抗蟲棉的過程屬于染色體變異答案D解析構(gòu)建基因表達(dá)載體時，用相同的限制酶切割Bt抗蟲蛋白基因和農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒，以產(chǎn)生相同的末端，便于二者進行連接，A正確；限制酶和DNA連接酶分別催化磷酸二酯鍵的水解和形成，B正確；可用PCR技術(shù)檢測目的基因是否導(dǎo)入成功，C正確；將Bt抗蟲蛋白基因轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體DNA上獲得抗蟲棉的過程屬于基因重組，D錯誤。6.(2021·山東聊城調(diào)研)2018年第一例基因編輯的嬰兒的誕生，引起中國醫(yī)學(xué)與科研界的普遍震驚與強烈譴責(zé)。這一嬰兒的基因編輯利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術(shù)，該系統(tǒng)主要包含引導(dǎo)RNA和Cas9內(nèi)切酶兩個部分，引導(dǎo)RNA能識別并結(jié)合特定的DNA序列，從而引導(dǎo)Cas9內(nèi)切酶結(jié)合到相應(yīng)位置并剪切DNA，最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因修飾技術(shù)流程如圖示，請回答下列問題：(1)Cas9內(nèi)切酶在自然界原核生物體中的作用是_________________________________________________________________________________________________。(2)圖中進行基因修飾過程中，除圖中所示工具酶外，還用到____________________，該工具酶________(填“能”或“不能”)特異性識別DNA堿基序列。(3)將經(jīng)過修飾的基因組導(dǎo)入斑馬魚、細(xì)菌細(xì)胞的技術(shù)方法分別是________法、Ca2＋處理法等。細(xì)菌細(xì)胞作為受體的原因是___________________________________。(4)將經(jīng)過修飾的基因組成功導(dǎo)入人體細(xì)胞后，還需經(jīng)過_____________________技術(shù)，才能獲得基因編輯嬰兒，但基因編輯嬰兒的誕生被世界眾多科學(xué)家所譴責(zé)。若你是一名持譴責(zé)態(tài)度的科學(xué)家，請說明你譴責(zé)的理由是_______________________________________________________________________________(至少兩點)。答案(1)識別外源性入侵的核酸序列，并對其進行特異性切割(2)DNA連接酶不能(3)顯微注射細(xì)菌繁殖快，多為單細(xì)胞生物，遺傳物質(zhì)較少(4)動物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植違背人類倫理道德；基因編輯具有一定的不確定性，這給被改編基因的人埋下難以預(yù)計的潛在后果；基因編輯后，不能完全達(dá)到目的；將基因修飾技術(shù)施于人，會導(dǎo)致人類基因的改變(答案合理即可)解析(1)Cas9內(nèi)切酶作為一種限制酶，在自然界原核生物中的作用是切割外源基因，保護自身。(2)基因組靶向修復(fù)過程中需要用到DNA連接酶，進行重組DNA分子構(gòu)建，由于基因工程中用到的DNA連接酶只有兩種，而幾乎能連接所有的黏性末端或平末端，所以不能特異性識別DNA堿基序列。(3)將經(jīng)過靶向修飾的基因組導(dǎo)入斑馬魚、細(xì)菌細(xì)胞的技術(shù)方法分別是顯微注射技術(shù)、Ca2＋處理法，由于微生物細(xì)胞作為受體細(xì)胞具有細(xì)菌繁殖快，多為單細(xì)胞生物，遺傳物質(zhì)較少等優(yōu)點，所以更容易成功。(4)基因?qū)雱游锛?xì)胞后，還需要經(jīng)過動物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等過程，才能獲得轉(zhuǎn)基因動物。如果將基因工程操作應(yīng)用于人類，可能會違背人類倫理道德；基因編輯具有一定的不確定性，這給被改編基因的人埋下難以預(yù)計的潛在后果；基因編輯后，不能完全達(dá)到目的；將基因修飾技術(shù)施于人，會導(dǎo)致人類基因的改變。7.(2021·湖南長郡中學(xué)聯(lián)考)采用現(xiàn)代生物技術(shù)將乙肝病毒表達(dá)表面抗原(HBsAg)的基因進行質(zhì)粒構(gòu)建，將其導(dǎo)入CHO細(xì)胞(中國倉鼠卵巢細(xì)胞)中，通過培養(yǎng)這種CHO細(xì)胞來表達(dá)乙肝表面抗原亞單位，從而獲得疫苗，基本流程如圖所示。請回答下列問題。(1)要獲取HBsAg基因，除采用圖中方法外，還可以根據(jù)表面抗原蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測____________________，進而推測目的基因的脫氧核苷酸序列，再進行人工合成。(2)圖中①過程選用的限制酶是________________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用PCR技術(shù)擴增HBsAg基因片段的前提條件是_______________________，以便合成引物。以下是某同學(xué)設(shè)計的一組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)：該組引物是否合理？________，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若一個HBsAg基因通過PCR擴增了4次，在子代基因中同時含有兩個引物的基因占________。(5)HBsAg基因在CHO細(xì)胞中表達(dá)需要有特異性的____________________，控制基因表達(dá)的起始時間和表達(dá)程度。HBsAg基因能否在CHO細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)氨基酸序列(2)HindⅢ和XhoⅠHBsAg基因含有限制酶HindⅢ、SmaⅠ和XhoⅠ的切割位點，但限制酶SmaⅠ的切割位點位于目的基因上，若選用限制酶SmaⅠ則會破壞目的基因(3)要有一段已知目的基因的核苷酸序列否(不合理)引物Ⅱ自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補配對，這影響了與模板的堿基互補配對(4)7/8(5)啟動子CHO細(xì)胞的染色體