专题5 微专题(14) 细胞工程与基因工程(专题微讲Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2025年高考生物大二轮专题复习（单选）

微专题(十四)　细胞工程与基因工程 高考考点:1.植物组织培养和植物体细胞杂交技术。2.动物细胞工程。3.胚胎工程的理论基础及应用。4.基因工程的基本工具、基本操作程序及应用。5.DNA的粗提取与鉴定。6.DNA片段的扩增及电泳鉴定。7.蛋白质工程。8.生物技术的安全性与伦理问题。 考点1　植物细胞工程 　 1.植物细胞工程的两大技术 2.植物组织培养的关键 (1) 条件:离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。 (2)培养基状态:固体培养基。 (3)体内细胞未表现全能性的原因:基因的表达具有选择性。 (4)生长素与细胞分裂素的比值大于1时，促进根的分化、抑制芽的形成;比值小于1时，促进芽的分化、抑制根的形成。 3.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) 融合的方法——聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。 (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——细胞具有全能性。 1.(2024·湖北卷，T11)植物甲抗旱、抗病性强，植物乙分蘖能力强、结实性好。科研人员通过植物体细胞杂交技术培育出兼有甲、乙优良性状的植物丙，过程如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.过程①中酶处理的时间差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异 B.过程②中常采用灭活的仙台病毒或PEG诱导原生质体融合 C.过程④和⑤的培养基中均需要添加生长素和细胞分裂素 D.可通过分析植物丙的染色体，来鉴定其是否为杂种植株 解析　过程①中酶处理的时间不同，可能是由两种亲本的细胞壁结构有差异造成的，A项正确;诱导原生质体融合的方法有高Ca2+—高pH融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、电融合法等，诱导动物细胞融合的方法主要是灭活病毒诱导法，B项错误;添加不同浓度和比例的生长素和细胞分裂素能诱导愈伤组织的形成和分化，C项正确;可对植物丙的染色体进行分析，来鉴定其是否为杂种植株，D项正确。 答案　B 2.(2023·山东卷，T14)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是(　　) A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物 B.植物细胞体积小，故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产 C.次生代谢物是植物所必需的，但含量少，应选择产量高的细胞进行培养 D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量 解析　由于植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到，因此人们期望利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产，A项正确、B项错误。次生代谢物不是植物生长所必需的物质，C项错误。植物细胞培养技术主要通过促进细胞增殖产生更多能产生所需次生代谢物的细胞，以提高次生代谢物的产量，而不是提高单个细胞中次生代谢物的含量，D项错误。 答案　A 考题纵深进阶 判断正误与填充。 (1)再分化过程中提高生长素的比例以促进芽的分化。(经典高考题) (×) (2)在蓝莓组织培养过程中，宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体。(2022·辽宁卷，T14) (×) (3)(2020·天津卷，T15节选)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是这些部位的细胞分化程度低，容易被诱导产生愈伤组织。 维度　植物细胞工程(考查科学思维) 1.(2024·怀化调研)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。下列有关叙述不正确的是(　　) A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害 B.步骤③切取的组织块中要带有形成层，因为形成层容易诱导形成愈伤组织 C.从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基主要是因为有害代谢产物积累 D.步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用 解析　消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害，A项正确;步骤③切取的组织块中要带有形成层，因为形成层容易诱导形成愈伤组织，B项正确;脱分化和再分化过程中所需植物激素的种类和比例不同，故从步骤⑤(脱分化)到步骤⑥(再分化)需要更换新的培养基，C项错误;叶绿素的形成需要光照，步骤⑥要进行照光培养，诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用，D项正确。 答案　C 2.(2024·徐州模拟)拟矮牵牛的原生质体在X培养基(a)上只能形成小细胞团，不能形成植株，在含放线菌素D的X培养基(b)上培养结果相同;矮牵牛的原生质体在a上能分化成植株，但在b上不能生长。在a、b上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法错误的是(　　) A.酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行 B.只有杂种细胞能在b上形成植株 C.获得的杂种矮牵牛可育，说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种 D.植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 解析　为避免原生质体吸水涨破，酶解法制备原生质体时，应在等渗或稍微高渗溶液中进行，A项正确;根据题干信息可知，杂种细胞兼有两者的特点，能在b上形成植株，B项正确;利用植物体细胞杂交技术培养出可育杂种矮牵牛，是人为状态下实现的，不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种，C项错误;植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，D项正确。 答案　C 考点2　动物细胞工程和胚胎工程 　 1.动物细胞培养 (1)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同: 第一次:处理组织，使其分散成单个细胞。 第二次:使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。 (2)避免杂菌污染的措施:培养液和所有培养用具灭菌处理以及在无菌环境下进行操作，定期更换培养液。 2.单克隆抗体的制备 两次筛选目的不同:①第一次:获得杂交瘤细胞。②第二次:获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。 3.动物体细胞克隆技术(核移植技术) 核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因: (1)克隆动物的遗传物质来自两个亲本。 (2)发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。 (3)外界环境可能引起不可遗传的变异。 4.准确记忆哺乳动物的早期胚胎发育过程 (1)受精完成的标志是雌雄原核融合完成。 (2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的，没有分化;而囊胚期虽然已进行细胞分化，但囊胚的内细胞团仍具有全能性。 5.胚胎移植的操作流程 (1)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。 (2)胚胎移植产生的后代是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎发育的起点。若后代是由受精卵形成的，则为有性生殖;若后代是由核移植技术形成的重构胚或胚胎分割形成的胚胎发育而成，则为无性生殖。 (3)胚胎存活的基础:受体不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应。 6.胚胎分割 1.(2024·湖北卷，T5)波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是(　　) A.选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B.胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C.普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D.生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选 解析　采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊过程中，应选择遗传性状优良、生产能力强的健康波尔母山羊进行超数排卵处理，以获得更多的卵子，A项正确;胚胎移植前，可采集滋养层细胞进行遗传学检测，这对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义，B项正确;接受胚胎的个体叫受体，其应具备健康的体质和正常繁殖能力，应将胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，因此，普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体，C项正确;生产中提供精子的波尔公山羊应具备优良性状，因此，需对提供精子的波尔公山羊筛选，D项错误。 答案　D 2.(2023·湖北卷，T22节选)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。 回答下列问题: (1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞(含浆细胞)_______(填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量;添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是__________________________________。 (2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对_______________和_______________生长具有抑制作用。 (3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是___________ ____________________________________。 解析　(1)浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不能通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物质PEG可使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。(2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。(3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，是运用了抗原—抗体杂交技术，抗体检测呈阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。 答案　(1)不需要　使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合　(2)未融合的亲本细胞　融合的具有同种核的细胞　(3)通过抗体检测来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞 考题纵深进阶 判断正误与填充。 (1)营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制。(2023·海南卷，T7) (×) (2)将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞。(2021·江苏卷，T11) (×) (3)杂交瘤细胞制备过程中，可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合。(经典高考题) (√) (4)(经典高考题)采集猪的组织块，用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)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的作用是维持培养液的pH。 (5)(2020·江苏卷，T28节选)某病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体，引起肺炎。研制抗S蛋白单克隆抗体，需先注射刺突蛋白(或S蛋白)免疫小鼠，以激活小鼠的免疫细胞，再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合，用HAT培养基筛选获得杂交瘤细胞。因为同一种抗原可能激活多种B细胞，还需继续筛选才能获得分泌所需单克隆抗体的细胞株。 维度一　动物细胞工程(考查科学思维) 1.(2024·牡丹江一模)实验小鼠皮肤细胞培养的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 (　　) A.甲过程需要在无菌条件下进行 B.乙过程需要用机械的方法或用胰蛋白酶等处理皮肤组织 C.丙过程是原代培养，可能出现接触抑制现象 D.丁过程可以直接离心来进行传代培养 解析　甲过程表示取实验小鼠的组织细胞，离体动物细胞培养需要无菌、无毒的环境，因此甲过程需要在无菌条件下进行，A项正确;乙过程表示用机械的方法或用胰蛋白酶等处理皮肤组织，使其分散成单个皮肤细胞，B项正确;丙过程表示原代培养，会出现接触抑制现象，C项正确;丁过程表示传代培养，在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集，贴壁细胞需要用胰蛋白酶等处理，使贴壁细胞分散成单个皮肤细胞，再进行离心，D项错误。 答案　D 2.(2024·郴州调研)甲型流感单克隆抗体的制备过程中，杂交瘤细胞在克隆化培养过程中来自B淋巴细胞的染色体往往出现随机丢失现象，不考虑基因互作和其他变异。下列相关叙述错误的是(　　) A.可从多次间歇注射甲型流感疫苗的动物脾脏中筛选获得已免疫的B淋巴细胞 B.在HAT选择培养基上，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均无法长期存活 C.用96孔板培养和筛选杂交瘤细胞时每一个孔尽量只接种一个细胞 D.抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞即具有持续产生甲型流感抗体的能力 解析　杂交瘤细胞在克隆化培养过程中来自B淋巴细胞的染色体往往出现随机丢失现象，若丢失的染色体含有产生甲型流感抗体的基因，则杂交瘤细胞分泌单克隆抗体的功能将丧失，D项错误。 答案　D 维度二　胚胎工程(考查科学思维) 3.(2024·淮安一模)如图是科研人员利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合鼠的简要过程。下列相关叙述正确的是(　　) A.过程①中需利用相关技术去除早期胚胎外的滋养层 B.过程②中可利用灭活的病毒诱导卵裂球细胞发生融合 C.过程③中不需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂 D.培育嵌合体与克隆动物的生物学原理相同，但操作方法有差别 解析　卵裂球还没有滋养层细胞，滋养层细胞是囊胚期才分化形成的，A项错误;过程②使黑白卵裂球的细胞彼此混合，而非细胞融合，B项错误;代孕母体对外来胚胎不发生免疫排斥反应，所以不需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂，C项正确;培育嵌合体的生物学原理是细胞的增殖和分化，克隆动物的生物学原理是动物细胞核具有全能性，两者的原理不相同，操作方法有差别，D项错误。 答案　C 4.如图表示繁殖良种牛以及获取胚胎干细胞的流程图，下列分析正确的是(　　) A.从良种公牛体内获得的精子可以直接与获能的卵细胞结合受精 B.早期囊胚a、b、c基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同 C.d可直接移植给受体，得到小牛的途径属于有性生殖 D.可取早期囊胚c的滋养层细胞进行DNA分析来鉴定小牛的性别 解析　从良种公牛体内获得的精子在体外获能后才可以与培养到MⅡ期的卵母细胞结合受精，A项错误;据题图可知，3个早期囊胚是由不同受精卵发育而来的，故早期囊胚a、b、c基因型不一定相同，B项错误;d是经过胚胎分割形成的两个健康的胚胎，可直接移植给受体，该过程属于无性生殖，C项错误;滋养层细胞是胚胎细胞的一部分，可以用滋养层细胞进行DNA分析来鉴定小牛的性别，D项正确。 答案　D 考点3　基因工程、生物技术的安全性与伦理问题 　 1.基因工程的操作流程 (1)目的基因的筛选与获取。 (1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因。 (2)在已有mRNA前提下，可通过逆转录法获取目的基因。 (3)当基因较小且序列已知时，可采用化学合成法进行人工合成。 　(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建。 (1)基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。 (2)启动子、终止子。 ①启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。 ②终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。 ③目的基因插入位置:启动子与终止子之间。 ④利用乳腺生物反应器生产药物时，应将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子连接到一起。 　(3)将目的基因导入受体细胞。 农杆菌转化法中的“两个两次” 　(4)目的基因的检测与鉴定。 PCR不仅可用于获取和扩增目的基因，还能用于检测受体细胞中是否含有目的基因或受体细胞中的目的基因是否转录出mRNA。 2.PCR技术及应用 (1)PCR技术的原理与条件。 (2)PCR技术的过程。 可通过引物控制PCR扩增的基因片段，并在基因两侧引入限制酶识别序列。 3.蛋白质工程 4.DNA的粗提取与鉴定 5.DNA片段的电泳鉴定 6.生物技术的安全性与伦理问题 (1)理性看待转基因技术。 ①需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。 ②应看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。 ③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。 (2)治疗性克隆与生殖性克隆的关系。 项目 类型 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 用于医学研究和治疗疾病 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞、组织或器官水平 个体水平 联系 都属于无性生殖;产生的新个体或新组织遗传信息相同 (3)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d。 ②试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，“设计试管婴儿”可用于致命血液病等疾病的治疗。 1.(2023·广东卷，T11)“DNA的粗提取与鉴定”实验的基本过程:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是(　　) A.裂解:使细胞破裂释放出DNA等物质 B.分离:可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀:可反复多次以提高DNA的纯度 D.鉴定:加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 解析　裂解的目的是使细胞破裂释放出DNA等物质，A项正确;DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质等，DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B项正确;DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高DNA的纯度，C项正确;将DNA溶于NaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴五分钟，待冷却后，溶液能呈现蓝色，D项错误。 答案　D 2.(2023·广东卷，T20)种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n=10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。回答下列问题: (1)拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与_______植株的种子大小相近。 (2)用PCR反应扩增DA1基因，用限制性内切核酸酶对PCR产物和_______进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备__________。 (3)转化后，T⁃DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入，也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株(如图甲)，用于后续验证突变基因与表型的关系。 甲 ①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了___________________________。 ②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约_______%的培养基中幼苗继续培养。 ③将②中选出的T2代阳性植株__________(填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂交”)所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到_______%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。 为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性内切核酸酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息如图乙，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。 乙 解析　(1)根据题干信息可知，突变后的基因为隐性基因，则野生型DA1基因为显性基因，因此采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。(2)利用PCR技术扩增DA1基因后，应该用同种限制性内切核酸酶对DA1基因和载体进行切割，再用DNA连接酶将两者连接起来;在基因表达载体中，启动子位于目的基因的上游，终止子位于目的基因的下游，因此为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止子。(3)①根据题干信息和题图分析，将T0代植株的花序浸没在农杆菌(T⁃DNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)菌液中转化，再将获得的T1代种子播种在选择培养基(含有卡那霉素)上，若在选择培养基上有能够萌发并生长的阳性个体，则说明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因组中插入了DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代阳性植株都含有DA1基因，由于T⁃DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入，也可以同时插入多个位点，所以不确定是单一位点插入还是多位点插入，若是单一位点插入，相当于一对等位基因的杂合子，其自交后代应该出现3∶1的性状分离比，而题干要求选出单一位点插入的植株，因此应该选择阳性率约75%的培养基中幼苗继续培养。③将以上获得的T2代阳性植株自交，再将得到的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基上，若某培养基上全部为具有卡那霉素抗性的植株即为需要选择的植株，即阳性率达到100%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。根据题图分析，野生型和突变型基因片段的长度都是150 bp，野生型基因没有限制酶X的切割位点，而突变型的基因有限制酶X的切割位点，结合题图中的数据分析可知，电泳图中，野生型只有150 bp，突变型有50 bp和100 bp。 答案　(1)野生型　(2)载体　启动子和终止子 (3)①DA1基因和卡那霉素抗性基因　②75　③自交　100 考题纵深进阶 判断正误与填充。 (1)PCR技术中，提高复性的温度能有效减少反应中非特异条带的产生。(2021·湖北卷，T16) (√) (2)利用蛋白质工程技术在腈水合酶(N0)的α和β亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)，加入连接肽需要通过改造基因实现。(2021·辽宁卷，T14) (√) (3)粗提取DNA时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，向过滤后所得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。(2021·山东卷，T13) (×) (4)(2022·山东卷，T25节选)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸。为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的5'端(填“3'端”或“5'端”)。 维度一　基因工程的操作工具和操作程序(考查科学思维) 1.如图1中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切核酸酶的识别序列与切割位点，图2为某种基因表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。请回答下列问题: 图1 图2 (1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_______酶切后的产物连接，理由是__________________________________。 (2)图2中启动子的作用是______________________________，终止子的作用是____________________，抗生素抗性基因的作用是____________________________。 (3)构建基因表达载体时，还需要用到DNA连接酶。常见的DNA连接酶有_______DNA连接酶和_______DNA连接酶，其中_______DNA连接酶连接平末端的效率高。 (4)若某人利用图2所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组DNA分子(如图3所示)。这三种重组DNA分子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_______，原因是_________________________________________________________。 图3 解析　(1)经BamHⅠ酶切后得到的黏性末端是GATC—，与Sau3AⅠ酶切后获得的黏性末端相同，所以经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，与RNA聚合酶结合后，开始进行转录过程;终止子使转录过程停止;抗生素抗性基因表达后，生物具有抗生素抗性，便于重组DNA分子的筛选。(4)在基因表达载体中，目的基因应位于启动子和终止子之间才能表达。甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录。 答案　(1)Sau3AⅠ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端　(2)RNA聚合酶识别和结合的部位　使转录过程停止　便于重组DNA分子的筛选 (3)E.coli　T4　T4　(4)甲和丙　甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录 2.(2024·岳阳一模)科研人员通过转基因技术培育出超量表达P蛋白的转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中，含P基因的DNA片段以及Ti质粒的酶切位点如图所示，其中强启动子能驱动基因的持续转录。请回答下列问题: 限制酶 识别序列 Cla Ⅰ 5'——3' BamH Ⅰ 5'——3' Hind Ⅲ 5'——3' EcoR Ⅰ 5'——3' Kpn Ⅰ 5'—GGTA—3' Sac Ⅰ 5'—GAGC—3' (1)以RNA为模板，通过RT—PCR技术可获取P基因。进行RT—PCR时，一般要加入4种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)而不是脱氧核苷酸，其原因是________________ ______________________________，同时需加入的酶有_________________________。为了特异性扩增P基因序列，需根据_______________设计特异性引物。 (2)在构建基因表达载体时，应优先选用的限制酶是_______和_______，这样操作不仅使P基因在玉米植株中超量表达，还可利用T⁃DNA的_______特性，最终使P基因___________________________________。 (3)将农杆菌菌液浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养时，培养基中需加入_______，筛选出的愈伤组织经再分化过程形成丛芽，最终获得转基因玉米植株。 (4)对转基因再生玉米植株进行鉴定时发现，有些植株虽有P基因，但几乎没有P蛋白，造成该现象的原因可能有______________________________________________________。 解析　(2)在构建基因表达载体时，要想使P基因在玉米植株中超量表达，切割目的基因时需要把强启动子和P基因连在一起切割下来，因此需要用到BamHⅠ切割，另一种酶可以用KpnⅠ或者SacⅠ，在质粒中，KpnⅠ识别序列在BamHⅠ识别序列的左侧，终止子在右侧，如果用KpnⅠ切割，目的基因和质粒连接后，目的基因不在启动子和终止子之间，将来无法转录，因此在构建基因表达载体时，应优先选用的限制酶是BamHⅠ和SacⅠ。(3)据题图可知，利用Ti质粒的T⁃DNA可将目的基因(P基因)转移到玉米细胞的染色体DNA上，T⁃DNA中含有标记基因潮霉素抗性基因，因此培养基中需加入潮霉素以便筛选转基因愈伤组织。(4)基因能控制蛋白质的合成，该过程包括转录和翻译。有些植株虽有P基因，但几乎没有P蛋白，造成该现象的原因可能有:基因转化过程中强启动子可能丢失或断裂，未能真正转化成功;虽然转化成功，但是P基因保持沉默，不能有效表达等。 答案　(1)dNTP能为子链延伸过程提供能量和原料(或脱氧核苷酸只能作为原料而不能提供能量)　逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶　P基因两端的碱基序列　(2)BamH Ⅰ　SacⅠ　可转移　整合到玉米细胞染色体DNA上　(3)潮霉素　(4)基因转化过程中强启动子可能丢失或断裂，未能真正转化成功;虽然转化成功，但是P基因保持沉默，不能有效表达 维度二　DNA片段的扩增及电泳鉴定(考查科学思维) 3.下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　) A.PCR反应体系中需要添加耐高温的解旋酶和DNA聚合酶 B.PCR过程中在引物的3'端添加脱氧核苷酸实现子链延伸 C.利用PCR对目的基因进行扩增时需要基因序列全部已知 D.在设计两种引物时，需要让引物和引物之间的碱基序列互补 解析　PCR反应体系中需要添加耐高温的DNA聚合酶，不需要添加解旋酶，A项错误;合成子链时，引物先与模板链配对结合，然后在引物的3'端进行子链延伸，B项正确;利用PCR对目的基因进行扩增时，知道目的基因两端的一小段序列即可，C项错误;在设计两种引物时，两种引物之间的碱基序列不能互补配对，D项错误。 答案　B 4.染色质是由一定长度的核小体为基本单位构成的。将大鼠肝细胞中分离出的染色质用非特异性核酸酶水解后去除染色质蛋白，对得到的DNA片段进行凝胶电泳，结果如图所示。若先将染色质中的蛋白质去掉后用同样的非特异性核酸酶处理，则得到随机长度的DNA片段。据此分析，下列有关叙述错误的是(　　) A.凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来 B.染色质中的蛋白质可能对DNA具有保护作用 C.构成核小体的基本单位是脱氧核糖核苷酸 D.在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶浓度、DNA分子的大小和构象等有关 解析　染色质是由一定长度的核小体为基本单位构成的，核小体的组成成分是DNA和蛋白质，其基本单位是脱氧核糖核苷酸和氨基酸，C项错误。 答案　C 维度三　蛋白质工程(考查科学思维) 5.基于AI(人工智能)的蛋白质设计方法，可以利用现有蛋白质数据库以及机器深度学习，进行蛋白质结构设计和优化，给未来蛋白质工程的发展带来翻天覆地的变化。关于该技术的实施，下列说法错误的是(　　) A.利用AI可设计具有特定功能的蛋白质类的药物和酶 B.利用AI设计新型蛋白质结构和功能的原理是中心法则 C.用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能 D.人们可通过基因改造或合成新基因来获得AI所设计的蛋白质 解析　蛋白质工程首先需要从预期蛋白质的功能出发，设计蛋白质的功能，利用AI可设计具有特定功能的蛋白质类药物和酶(蛋白质类)，A项正确;AI可基于大量的生物信息数据和复杂的算法，并根据氨基酸序列预测蛋白质的三维结构，进而预测新型蛋白质的功能，这个过程与中心法则无关，B项错误;因为一种氨基酸可能对应多种密码子(简并性)，故用蛋白质的氨基酸序列推测的RNA编码序列有多种可能，C项正确;对蛋白质的改造是通过改造或合成基因来完成的，所以人们可通过基因改造或合成新基因来获得AI所设计的蛋白质，D项正确。 答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $$