专题九 生物技术与工程-【举一反三】2025年高考生物二轮重点专题讲义（新高考通用）

专题九 生物技术与工程 【题型1 发酵工程】 【题型2 细胞工程】 【题型3 PCR技术与应用】 【题型4 基因工程】 【题型1 发酵工程】 【紧扣教材】 1.泡菜、果酒、果醋制作的比较 项目 泡菜 果酒 果醋 所用菌种 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 制作原理 C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量 C6H12O6 →2C2H5OH＋2CO2 糖源充足时： C6H12O6+2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量 糖源不足时： C2H5OH+O2→CH3COOH＋H2O+能量 条件控制 O2 无氧 前期有氧，后期无氧 有氧 温度 室温 18—30℃ 30—35℃ 时间 根据室温控制发酵时间，一般15d左右 10—12d 7—8d 其他条件 控制盐与水的比例 —— —— 操作提示 泡菜坛的选择，腌制的条件 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件；正确使用发酵装置 2.微生物的纯培养与计数 微生物的纯培养 制备培养基→灭菌→接种→分离→培养 微生物的技术 稀释涂布平板法（间接计数） 计数原理通过计数培养基上的菌落数来计算活菌数量，在操作上相对复杂，比实际值偏小 显微镜直接计数法（直接接计数） 计数原理利用血细胞计数板在显微镜下计算一定容积的样品中的微生物数量，这种方法计数既有活菌，又有死菌，比实际值偏大，但其操作简单，计算方便 注意：发酵工程的题主要考查工艺流程，所以对发酵的步骤以及目的要熟悉。另外在微生物的纯培养上要把握防止杂菌污染这个大的方向。 【题型突破】 【例1】阳江黑豆豉是以优质黑豆为原料而制作出的发酵食品。黑豆中的蛋白质、脂肪等经毛霉、曲霉发酵分解到一定程度时，通过加盐、加酒、干燥等方法可制成豆豉。下列叙述错误的是（　　） A．毛霉、曲霉中的蛋白酶可将黑豆中的蛋白质分解为小分子多肽和氨基酸 B．制作阳江黑豆豉的过程中需要进行严格的消毒、灭菌处理 C．加盐、加酒、干燥可抑制蛋白酶的活性，防止发酵过度 D．分析发酵过程中微生物的种类、数量变化有助于改良黑豆豉的风味 【变式1-1】啤酒发酵流程一般都包含发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒、终止等。下列有关叙述错误的是（　　） A．焙烤过程通过加热杀死种子的胚细胞，从而使淀粉酶失活 B．酵母菌繁殖及大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成 C．发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味的要求不同而有所差异 D．蒸煮过程中高温使淀粉酶失活，可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 【变式1-2】微生物的发酵可以为人类提供丰富的食品和食品添加剂，促进了丰富多彩的饮食文化的形成。下列相关叙述正确的是（　　） A．从自然界中筛选、通过诱变育种等获得优良菌种是发酵工程的中心环节 B．发酵罐中微生物的生长繁殖速度、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关 C．通过发酵工程生产的苏云金杆菌可以制成微生物农药，这属于化学防治手段 D．利用谷氨酸棒状杆菌生产味精时，需采用过滤等方法将菌体分离、干燥以获得产品 【变式1-3】柠檬酸具有令人愉悦的酸味，入口爽快，安全无毒，被广泛用于食品和饮料中。利用发酵工程技术制备柠檬酸的流程如图所示，下列相关叙述正确的是（    ）    A．柠檬酸属于次生代谢物，过程①②的目的均为扩大培养 B．发酵罐内的发酵是工厂化生产柠檬酸的中心环节 C．利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌是发酵工程生产中一个很重要的环节 D．发酵结束后，采取适当的过滤、沉淀措施可获得柠檬酸 【题型2 细胞工程】 【紧扣教材】 1.植物细胞工程相关技术比较 原理 特别注意 植物组织培养 植物细胞的全能性 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向（高根低芽中愈伤） 植物体细胞杂交技术 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物体细胞杂交中原生质体融合成功的标志是形成新的细胞壁；杂交完成的标志是形成新的植株 快速繁殖 植物细胞的全能性 快速繁殖 作物脱毒 植物细胞的全能性 外植体选用的是植物顶端分生区附近 单倍体育种 染色体变异和植物细胞的全能性 单倍体育种可获得纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传 突变体利用 基因突变和植物细胞的全能性 需要在愈伤组织时进行处理 植物细胞培养 细胞增殖 需要获得次生代谢产物 2.植物体细胞杂交和动物细胞融合技术对比 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性 细胞融合成功的标志 再生出新的细胞壁 细胞核的融合 诱导方法 电融合法、离心法、聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法 电融合法、PEG融合法、 灭活病毒诱导法 结果 形成杂种植株 形成新的动物细胞 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 3.试管动物、转基因动物、克隆动物的比较 名称 不同点 相同点 生物技术 遗传物质 遗传性状 生殖方式 试管动物 体外受精 A、B的核基因，B的质基因 双亲性状 有性生殖 动物细胞培养技术、胚胎移植技术 转基因动物 DNA重组技术 目的基因、双亲性状 目的性状、双亲性状 有性生殖 克隆动物 转移植技术 A的核基因、B的质基因 几乎完全表现A的性状 无性生殖 4.胚胎移植的生理学基础 生理学基础 意义 同种动物的供、受体排卵后生殖器官的生理变化是相同的 为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境 早期胚胎形成后,在一定时间内不会与供体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 为胚胎在受体内的存活提供了可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性不受任何影响 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面 的保障,同时不影响其遗传特性 注意： 1. 植物细胞工程要熟记植物组织培养，这是植物细胞工程的基本技术，对其他的技术要能分清原理是什么，以及具体的流程。 2. 动物细胞工程常考的为单克隆抗体，对动物细胞融合的相关知识点要牢记，特别是筛选单克隆抗体的方法。 3. 胚胎工程特别注意胚胎移植，在此过程中对供体和受体的处理要区分清楚。 4. 早起胚胎发育的阶段及每个阶段的状态和特征要熟记。 【题型突破】 【例2】用SIX1基因缺陷的猪胎儿成纤维细胞和猪去核卵母细胞构建重构胚，敲除SALL1基因后形成早期胚胎，其中一组注入人源干细胞，再植入代孕母猪，最后可得到肾脏缺陷或人源肾脏嵌合胚胎，操作过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．图中猪的去核卵细胞不能用去核体细胞替代 B．人源肾脏嵌合胚胎中肾脏的遗传物质完全来自人源干细胞 C．SIX1基因和SALL1基因与肾脏的形成有关 D．该项研究有助于解决肾脏移植中的器官短缺及自身排斥反应问题 【变式2-1】科学家将人参和胡萝卜细胞的原生质体融合，经培养获得8个杂种愈伤组织，检测发现这8个杂种愈伤组织均含有人参皂苷（一种次生代谢物），其中大多数人参皂苷含量明显高于人参愈伤组织。蛋白质电泳检测中发现一条只在8个杂种愈伤组织中出现的特异条带。下列叙述正确的是（    ） A．人参皂苷是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质 B．可使用PEG融合法和灭活病毒诱导法促进两种原生质体融合 C．愈伤组织形成杂种植株过程中需要调整相关激素的比例和浓度 D．特异蛋白质条带的出现说明在杂种愈伤组织中发生了基因突变 【变式2-2】北大医学团队通过单细胞基因组测序，在单个细胞的水平上检测细胞之间的异质性，大幅增加了试管婴儿成功率。从刚刚受精的卵细胞周围抽取两个被废弃的极体，通过对两个极体进行基因组测序，就能推算卵细胞是否异常。不考虑基因突变，下列叙述错误的是（    ） A．卵细胞的基因组成与第一极体不同，与第二极体相同 B．第一极体含有46个核DNA，第二极体含有23个核DNA C．相比抽取胚胎细胞进行测序，对极体测序能降低胚胎受损的风险 D．单细胞基因组测序还可用于了解细胞是否发生癌变 【变式2-3】一种能实现“线粒体置换”目的的技术原理如图所示，该技术可预防人类线粒体遗传病传给子代。下列叙述错误的是（    ） A．患者第一极体基本不携带线粒体遗传病的致病基因 B．重组次级卵母细胞膜外极体的遗传物质与患者相同 C．可将受精卵培养至囊胚期时移植到患者的子宫中 D．精子体外获能处理后才能与重组次级卵母细胞受精 【题型3 PCR技术与应用】 【紧扣教材】 利用PCR(聚合酶链式反应)获取和扩增目的基因 1.原理:DNA半保留复制。 2.前提:要已知目的基因的一段核苷酸序列,以便根据这段序列合成引物。 3.基本条件 模板 DNA母链 原料 4种脱氧核苷酸 酶 耐高温的DNA聚合酶 引物 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 注： ①引物的作用:使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。 ②真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此,PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+。 特别提醒　引物的设计 ①如果目的基因两端没有需要的限制酶的切点,则需要在引物的5'端加上限制酶识别位点。 ②引物设计时要避免两种引物碱基互补配对和自身折叠。 ③引物设计时要避免特异性不强(即引物可与模板链多处进行碱基互补配对),引物越短,特异性越差。 4. 过程： 变性→复性→延伸 5. DNA片段的扩增及电泳鉴定 ①实验原理 (1)DNA片段的扩增:PCR利用了DNA的热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。 (2)DNA片段的电泳鉴定 a①带电粒子:DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷。 b②迁移动力与方向:在电场的作用下,带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳。 c③迁移速率:在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。 d④检测: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。 6.PCR中的数量关系汇总 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含某种特定引物的DNA分子数 1=21-1 3=22-1 7=23-1 2n-1 同时含两种引物的DNA分子数 0=21-2 2=22-2 6=23-2 2n-2 共消耗引物的对数 1=21-1 3=22-1 7=23-1 2n-1 脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0=21-2 0=22-4 2=23-6 2n-2n 【题型突破】 【例3】PCR技术的每轮循环可以分为变性、复性、延伸三步。引物与其模板链形成的杂合分子的解链温度称为引物的Tm值。下列叙述正确的是（    ） A．引物与模板链的结合属于延伸过程 B．变性过程的温度一般要低于复性过程 C．复性过程的温度应设置为略低于Tm值 D．引物的 Tm 值越接近,引物之间越容易结合 【变式3-1】具核梭杆菌（Fn）侵入肠黏膜后可导致结直肠癌。图为荧光标记滚环扩增法检测Fn的 过 程 ，nusG 基因为Fn 的特异性基因序列，只有当环境中存在该基因序列时，过程②中 锁式探针才能环化；检测探针的荧光基团（FAM）距离淬灭基团（BHQ-1）比较近时，荧 光会被淬灭。图中④为滚环扩增技术（RCA）， 此过程中以环化的锁式探针为模板，以nusG 基因单链为相关引物，通过类似于PCR 的过程，获得了长重复单链DNA．下列叙述错误的是（　　） A．与常规PCR相比RCA缺乏变性步骤，推测所用DNA聚合酶可能不具有耐高温的特性 B．由图推测，应根据nusG 基因的序列设计锁式探针两端的检测臂 C．若检测样品存在Fn， 检测探针的FAM与BHQ-1距离增大，荧光基团发出荧光 D．利用荧光标记滚环扩增法检测肠黏膜中的Fn时需获取大量样品 【变式3-2】某科研小组采用PCR 技术构建了红色荧光蛋白基因(dsred2)和α-淀粉酶基因(amy)的dsred2-amy融合基因，其过程如图所示，其中引物②和引物③中部分序列(黑色区域)可互补配对。下列说法错误的是（    ） A．利用PCR 技术扩增基因时不需要解旋酶来打开 DNA 双链 B．不能在同一反应体系中进行dsred2 基因和amy基因的扩增 C．dsred2基因和amy 基因混合后只能得到一种类型的杂交链 D．杂交链延伸得到 dsred2-amy融合基因的过程不需要加引物 【变式3-3】油菜的绿叶对黄化叶为显性。与绿叶基因相比，黄化叶基因有一个碱基对发生了改变，从而出现一个限制酶B的酶切位点。为鉴定某绿叶油菜的基因型，提取其DNA进行了PCR和电泳。下列叙述正确的是（    ） A．需设计能与目的基因结合的双链DNA作为PCR引物 B．应在PCR扩增体系中添加Mg2＋，以激活DNA聚合酶 C．可适当降低复性的温度，以减少PCR中非特异性条带的产生 D．用酶B作用后进行电泳，若有2条电泳条带可判断为杂合子 【题型4 基因工程】 【紧扣教材】 1.目的基因的筛选与获取 (1)人工合成目的基因。 (2)利用PCR获取和扩增目的基因。 (3)通过构建基因文库来获取目的基因。 2.基因表达载体的构建—— 基因工程的核心 （1）目的 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且遗传给下一代。 ②使目的基因能够表达和发挥作用。 （2） 组成 3.将目的基因导入受体细胞 种类项目 　　 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法；花粉管通道法 显微注射法 Ca2＋处理法 受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞 转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取受精卵→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸DNA分子 4.将目的基因的检测与鉴定 ①检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因。 ②检测目的基因是否转录出了mRNA。 ③抗原—抗体杂交技术:检测目的基因是否翻译成蛋白质。 ④个体生物学水平的鉴定:抗虫、抗病接种实验等。 注意：基因工程最重要的是要学会基因表达载体的构建，如何选择合适的酶切位点是重点。学会用双酶切，以及使用双酶切是为了防止自身环化和反相连。 【题型突破】 【例4】野生大豆的SAMS基因具有提高抗逆性的作用。水稻是一种盐敏感型作物，为提高水稻的抗盐碱胁迫能力，研究者将野生大豆的SAMS基因转入水稻细胞内，从而培养出转基因水稻株系，具体过程如图。下列说法错误的是（    ） A．图示过程中发生了两次转化 B．Ⅰ和Ⅲ都需使用固体培养基 C．Ⅰ中的筛选可使用PCR技术 D．获得的转基因水稻苗都具备抗盐碱能力 【变式4-1】将具有抗肿瘤作用的细胞因子IFNγ基因连接到Egr-1基因启动子上后，利用Egr-1基因启动子的放射诱导性，在X射线等电离辐射诱导下，启动Egr-1基因启动子，进而诱导与其连接的IFNγ基因表达。这样在肿瘤部位可以通过射线和IFNγ的双重作用杀伤肿瘤细胞。图示为重组质粒的构建过程，下列叙述正确的是（　　） A．重组质粒上的Egr-1基因启动子可以被肿瘤细胞核糖体识别 B．通过PCR扩增cDNA进行30轮时，共需要消耗的引物数量为230个 C．将外源IFNγ基因送入到肿瘤细胞的载体还可以是动物的病毒 D．T4DNA连接酶能连接质粒和IFNγ基因双链之间的氢键和磷酸二酯键 【变式4-2】实验结果产物能成功检出用阳性（+）表示，无法检出用阴性（一）表示。假阳性是指检查结果是阳性，但实际是阴性；假阴性则与之相反。某流感患者进行甲型病毒检测，下列可导致假阳性结果的是（    ） A．抗原检测—单克隆抗体保存温度过高 B．抗体检测—患者半年内接种过甲流疫苗 C．核酸检测—PCR扩增时变性温度设置过低 D．核酸检测—病毒发生变异与RCR引物不匹配 【变式4-3】科学家常利用λ-Red同源重组酶系统进行基因敲除。图为科学家运用A-Red同源重组酶系统到大肠杆菌（E．coli）内进行靶基因敲除的过程，其中重组质粒pKD46在30℃时正常复制，而37℃时自动丢失。下列说法正确的是（　　） A．HA1和HA2分别添加在两种引物的5'和3'端 B．过程I和Ⅱ的培养温度分别是30℃、37℃ C．靶基因敲除过程，只发生磷酸二酯键的断裂及合成 D．若过程I是使用含青霉素的培养基成功筛选出含质粒pKD46的大肠杆菌，则说明该大肠杆菌自身含有青霉素抗性基因 1．传统固态发酵食醋过程包括酒曲和麦曲的糖化，然后通过酵母菌、醋酸菌等多菌种的发酵，最终陈酿而成。现代工业化生产食醋是基于传统发酵方法，将菌种接种到大型发酵罐中，并在计算机系统的监测和控制下完成。下列有关食醋发酵的叙述正确的是（    ） A．醋酸菌在无氧条件下发酵，能将酒精转化为乙醛，再转化为醋酸 B．与传统发酵方式相比，食醋的工业化生产需要接种单一菌种进行发酵 C．醋酸菌可利用充足的糖源和氧气，在其细胞质基质和线粒体中进行发酵 D．在工业化生产中，发酵罐需要严格消毒，可避免杂菌污染影响食醋品质和风味 2．蛭弧菌能使污水中的嗜水气单胞菌（异养型）裂解，将其接种在长满嗜水气单胞菌的平板上会出现噬菌斑。某兴趣小组将嗜水气单胞菌接种到固体培养基上，培养形成薄层，再接种采集的污水用以分离蛭弧菌。下列叙述错误的是（    ） A．可用干热灭菌法对平板进行灭菌 B．可用涂布平板法接种嗜水气单胞菌 C．出现噬菌斑一定是蛭弧菌作用的结果 D．污水可为自然环境中的嗜水气单胞菌提供碳源 3．酒酿是一种传统发酵食品，香甜醇美，其制作流程为：糯米洗净→蒸熟→冷却至30℃→与酒曲（含根霉、酵母菌等微生物）混匀→24℃～28℃发酵2天（包括糖化和酒化）→保存。下列叙述错误的是（    ） A．混匀使微生物与糯米充分接触 B．糖化过程主要依赖于根霉分泌的酶 C．发酵时应加盖密封以利于酒化 D．常温保存使酒酿保持甜味浓郁 4．柑橘是江西省的重要经济水果，但在贮藏和运输过程中，由真菌引起的采后病害严重危害柑橘产业。青绿霉病是最常见的病害，从柑橘果皮中筛选出拮抗细菌是有效的防治手段。拮抗细菌的筛选过程如下，下列说法正确的是（    ）    A．样本采集时需对果皮表面进行消毒，然后将果皮样本加到清水中洗脱细菌 B．图示细菌分离使用的技术为稀释涂布平板法，该方法还可用于细菌计数但结果偏大 C．初步筛选时将细菌和青绿霉真菌共培养，测量真菌生长直径，图中a抑制效果更好 D．为进一步评估拮抗菌的效果，可以测定其培养滤液对真菌生长和繁殖的抑制效果 5．生物碱为铁皮石斛的次级代谢产物。下图是以铁皮石斛为材料，培养拟原球茎(简称PLBs, 类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程。下列说法正确的是（    ） A．生物碱是铁皮石斛生长所必需的物质 B．图中过程①为脱分化形成PLBs, 过程②为再分化生产生物碱 C．培养高产细胞系应选择细胞数量/生物碱产量值大的PLBs D．该过程运用了植物细胞培养技术，原理是植物细胞增殖 6．2024年2月25日，世界首例体细胞克隆顶级种用藏羊“青青”在青海省诞生。研究人员采集种羊耳缘组织培养成耳纤维细胞作为核供体细胞，通过体细胞核移植获得种羊克隆胚胎。下列相关叙述正确的是（    ） A．使用无菌的胰蛋白酶消化耳缘组织间的胶原纤维 B．培养耳纤维细胞时使用CO2培养箱维持中性偏酸环境 C．配制一系列不同成分的培养液进行全体外胚胎培养 D．重组细胞会依次经历囊胚、桑椹胚、原肠胚等发育阶段 7．动物基因转移技术中，通过向囊胚腔注射被外源基因转化了的胚胎干细胞，使得发育成的个体中含有不同基因型的细胞，产生的个体叫嵌合体，其过程如图所示。下列分析正确的是（    ）    A．直接将特定蛋白导入细胞中不能诱导形成iPS细胞 B．采集的精子可在离心处理获能后与培养成熟的卵子受精 C．若需要鉴定囊胚的性染色体组成，常取样内细胞团细胞进行鉴定 D．进行胚胎移植前，需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂 8．诱导多能干细胞（iPSC）可分化成类似间充质干细胞（iMSC）。iMSC能合成和分泌Ⅴ蛋白，用于治疗骨关节炎等疾病。下列叙述错误的是（    ） A．可用病毒作为载体将某些基因转入小鼠成纤维细胞以诱导产生iPSC B．iPSC在适宜条件下培养，需添加特定的物质才能使其转化为iMSC C．利用96孔板筛选转化成功的iMSC，需稀释至每孔至多1个细胞，并添加V蛋白 D．iMSC培养液需定期更换，并维持适宜温度、PH、渗透压和气体环境等条件 9．已知紫外线（UV）可诱导DNA单链上相邻的T之间相互结合形成嘧啶二聚体，阻碍碱基正常配对而导致复制错误引起突变，DNA修复机制对维持遗传稳定性至关重要。研究人员发现某细菌中存在两种如图所示修复机制：①光复活修复：光复活酶（PRE）在可见光下直接切割二聚体，恢复原结构；②暗修复：无需光照，通过切除损伤单链并重新合成。下列说法正确的是（    ）    A．PRE可将嘧啶二聚体的磷酸二酯键断开 B．暗修复过程中还需消耗原料、能量和引物 C．PRE基因发生碱基替换后，在光照下PRE的修复功能可能正常 D．UV诱导DNA形成嘧啶二聚体引起的变异不可遗传 10．由于花椰菜杂种优势在提高花椰菜产量方面发挥着巨大的作用，而利用细胞质雄性不育系生产杂交种子，可以简化制种程序。利用原生质体非对称融合技术比较容易实现胞质雄性不育基因的转移，某研究利用该技术成功获得了含有胞质雄性不育基因的花椰菜植株，制作流程如下，下列说法错误的是（    ）    注：UV处理可以随机破坏染色体结构，使其发生断裂、丢失等，使细胞不再分裂 A．原生质体非对称融合技术使得杂种植株性状更接近于供体植株 B．②过程的原理是细胞膜具有一定的流动性，常用PEG融合法 C．培养一段时间后可通过观察叶绿体初步判断是否为异源原生质体 D．为鉴定再生植株成功获得细胞质雄性不育基因，可利用PCR进行鉴定 11．科研人员利用TALEN基因编辑技术构建RPE65基因编辑的家犬，建立RPE65基因突变动物模型，TALEN编辑体系主要由特异性的DNA识别域和非特异性的FokI内切核酸酶构成，DNA识别域由多个TALE蛋白连接而成。该系统能对DNA靶序列进行剪切，造成DNA双链断裂，诱导DNA产生修复，从而达到对基因序列进行改造的目的。下列说法错误的是（    ） A．TALE能识别DNA特异位点，发挥靶向作用 B．FokI内切核酸酶作用于DNA的磷酸二酯键 C．可用显微注射的方式将目的基因导入家犬的受精卵 D．受精卵通过有丝分裂形成体积增大的桑葚胚 12．Hv-Lv肽链是抗体与抗原识别并结合的关键结构。为筛选特异性高、结合能力强的Hv-Lv肽链，将编码Hv-Lv肽链的DNA片段与丝状噬菌体固有外壳蛋白pⅧ的基因连接并一起表达，最后用固定化抗原筛选（过程如图）。 下列说法错误的是（    ） A．Hv-LvDNA片段上游需要设计并连接启动子 B．Hv-LvDNA片段上无需连接标记基因 C．目标是获得能耐受多次冲洗的噬菌体 D．实验过程须严格遵循生物防护措施 13．为解决猪肉中多不饱和脂肪酸（PUFAs）含量不足的问题，研究人员获取了控制PUFAs合成的两个必需酶基因fat2和fat1，并构建pCAG-fat1-fat2融合表达质粒（如图所示），该质粒全长15300 bp（碱基对），CMV启动子启动EGFP基因表达绿色荧光蛋白，CAG启动子启动融合基因fatl-fat2的表达，AflⅡ和DraⅢ为两种限制酶的酶切位点。科研人员将构建好的质粒导入猪胎儿成纤维细胞，并最终获得转fatl-fat2融合基因的转基因猪。请回答下列问题：    (1)启动子是 识别和结合的部位，其作用是 。图中的EGFP起到了 的作用，便于重组DNA分子的筛选。 (2)用DraⅢ酶切如图所示质粒时，可断裂 个磷酸二酯键，且酶切产物是 bp和1700 bp两个片段。 (3)科研人员通过 法将构建好的质粒导入猪胎儿成纤维细胞，可通过 等技术检测目的基因是否进入受体细胞，该技术的原理是 。 (4)将含目的基因的猪胎儿成纤维细胞的细胞核移入 中，通过 法使两细胞融合形成重构胚，并用特定方法激活重构胚，使其发育为转基因猪，该技术属于 （填“有性”或“无性”）繁殖技术。 14．我国科研人员利用多种现代生物技术，在猪的体内培育出了一个“人-猪嵌合中期肾”，且维持到胚胎第28天（实验过程如图1所示），该研究实现了世界首例人源化肾脏异种再生的壮举。回答下列问题。 (1)据图1分析，在“人源化中肾”的培养过程中，运用了 等动物细胞工程的技术（答出3点即可）。 (2)过程②常用的去核方法为 ，所谓的“核”实际上是 。过程③中，获得单细胞悬液时，猪胚胎剪碎后需用 处理。 (3)过程④运用基因编辑技术（见图2，Cas9蛋白在向导RNA引导下，切割目标DNA双链）敲除成纤维细胞中的猪肾发育的关键基因SIX1，可以为后续人iPS细胞的生长和分化提供更合适的生存环境。下列对于该过程的分析，正确的有 。 A．Cas9蛋白由相关基因指导在核糖体上合成，向导RNA可在逆转录酶催化下合成 B．Cas9蛋白识别并切割SIX1基因特定位点的磷酸二酯键，其作用方式与限制酶相同 C．向导RNA的部分序列是根据SIX1基因设计的，其双链区遵循碱基互补配对原则 D．敲除SIX1基因的猪胚胎可避免猪细胞与人iPS细胞竞争肾脏发育的环境 (4)过程⑧中，选用iPS细胞作为肾脏供体细胞的原因是 。在早期胚胎阶段，猪胚胎的细胞尚未完全分化成各种类型的细胞和组织，细胞之间的连接较松散，这使得导入的人iPS细胞较容易在猪胚胎中整合，胚胎的可塑性也较强，据此判断在构建嵌合胚胎过程中，可在猪胚胎发育至 （填“桑葚胚”或“囊胚”）期注射人源供体细胞。合适的培养基是提高iPS细胞嵌合能力的关键，下列有关叙述错误的是 。 A．培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等营养物质 B．为保证体外培养细胞处于无菌、无毒的环境，除无菌操作外，培养液还需定期更换 C．动物细胞应放入含5%CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是刺激细胞呼吸 D．维持动物细胞体外生存必须有适宜的温度、pH和渗透压等环境条件 略： 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题九 生物技术与工程 【题型1 发酵工程】 【题型2 细胞工程】 【题型3 PCR技术与应用】 【题型4 基因工程】 【题型1 发酵工程】 【紧扣教材】 1.泡菜、果酒、果醋制作的比较 项目 泡菜 果酒 果醋 所用菌种 乳酸菌 酵母菌 醋酸菌 制作原理 C6H12O6 →2C3H6O3（乳酸）+能量 C6H12O6 →2C2H5OH＋2CO2 糖源充足时： C6H12O6+2O2→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O+能量 糖源不足时： C2H5OH+O2→CH3COOH＋H2O+能量 条件控制 O2 无氧 前期有氧，后期无氧 有氧 温度 室温 18—30℃ 30—35℃ 时间 根据室温控制发酵时间，一般15d左右 10—12d 7—8d 其他条件 控制盐与水的比例 —— —— 操作提示 泡菜坛的选择，腌制的条件 材料的选择与处理；防止发酵液被污染；控制好发酵条件；正确使用发酵装置 2.微生物的纯培养与计数 微生物的纯培养 制备培养基→灭菌→接种→分离→培养 微生物的技术 稀释涂布平板法（间接计数） 计数原理通过计数培养基上的菌落数来计算活菌数量，在操作上相对复杂，比实际值偏小 显微镜直接计数法（直接接计数） 计数原理利用血细胞计数板在显微镜下计算一定容积的样品中的微生物数量，这种方法计数既有活菌，又有死菌，比实际值偏大，但其操作简单，计算方便 注意：发酵工程的题主要考查工艺流程，所以对发酵的步骤以及目的要熟悉。另外在微生物的纯培养上要把握防止杂菌污染这个大的方向。 【题型突破】 【例1】阳江黑豆豉是以优质黑豆为原料而制作出的发酵食品。黑豆中的蛋白质、脂肪等经毛霉、曲霉发酵分解到一定程度时，通过加盐、加酒、干燥等方法可制成豆豉。下列叙述错误的是（　　） A．毛霉、曲霉中的蛋白酶可将黑豆中的蛋白质分解为小分子多肽和氨基酸 B．制作阳江黑豆豉的过程中需要进行严格的消毒、灭菌处理 C．加盐、加酒、干燥可抑制蛋白酶的活性，防止发酵过度 D．分析发酵过程中微生物的种类、数量变化有助于改良黑豆豉的风味 【答案】B 【分析】腐乳的制作原理：腐乳的发酵在多种微生物的协同作用下进行，其中起主要作用的是毛霉，它是一种丝状真菌，新陈代谢类型是异养需氧型。（2）毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸。 【详解】A、毛霉、曲霉中等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸，因此腐乳易于吸收，A正确； B、传统黑豆豉的制作原理是利用原料中带有的微生物进行发酵，故该过程中不需要进行严格的无菌操作，B错误； C、发酵过程离不开多种蛋白质（蛋白酶、脂肪酶等）的参与，加盐、加酒、干燥可抑制蛋白酶的活性，防止发酵过度，C正确； D、黑豆豉的制作过程需要多种微生物共同参与，对发酵过程中微生物的种类、数量进行分析有助于改良其风味，D正确。 故选B。 【变式1-1】啤酒发酵流程一般都包含发芽、焙烤、碾磨、糖化、蒸煮、发酵、消毒、终止等。下列有关叙述错误的是（　　） A．焙烤过程通过加热杀死种子的胚细胞，从而使淀粉酶失活 B．酵母菌繁殖及大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成 C．发酵的温度和发酵的时间随啤酒品种和口味的要求不同而有所差异 D．蒸煮过程中高温使淀粉酶失活，可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌 【答案】A 【分析】现代工业酿酒分为主发酵和后发酵，主发酵是主要的生产过程，主发酵后还要通过后发酵来促酒成熟、澄清。 【详解】A、焙烤是加热杀死种子的胚，但不使淀粉酶失活，A错误； B、主发酵是主要的生产过程，酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都是在主发酵阶段完成，B正确； C、发酵温度和发酵时间随着啤酒品种和口味要求的不同而有所差异，C正确； D、蒸煮过程中高温使淀粉酶失活，终止淀粉酶的分解作用，并对糖浆灭菌，D正确。 故选A。 【变式1-2】微生物的发酵可以为人类提供丰富的食品和食品添加剂，促进了丰富多彩的饮食文化的形成。下列相关叙述正确的是（　　） A．从自然界中筛选、通过诱变育种等获得优良菌种是发酵工程的中心环节 B．发酵罐中微生物的生长繁殖速度、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关 C．通过发酵工程生产的苏云金杆菌可以制成微生物农药，这属于化学防治手段 D．利用谷氨酸棒状杆菌生产味精时，需采用过滤等方法将菌体分离、干燥以获得产品 【答案】B 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。发酵工程在医药、食品、农业、冶金、环境保护等许多领域都得到广泛应用。 【详解】A、在发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，A错误； B、搅拌可增加发酵液中的溶氧量，使菌体与发酵液中的营养物质充分接触，故发酵罐中微生物的生长繁殖速度、代谢物的形成速度都与搅拌速度有关，B正确； C、通过发酵工程生产的苏云金杆菌可以制成微生物农药，用来防治多种农林虫害，这属于生物防治手段，C错误； D、利用谷氨酸棒状杆菌生产味精时，发酵产品是谷氨酸棒状杆菌产生的谷氨酸，而不是微生物细胞本身，故可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，D错误。 故选B。 【变式1-3】柠檬酸具有令人愉悦的酸味，入口爽快，安全无毒，被广泛用于食品和饮料中。利用发酵工程技术制备柠檬酸的流程如图所示，下列相关叙述正确的是（    ）    A．柠檬酸属于次生代谢物，过程①②的目的均为扩大培养 B．发酵罐内的发酵是工厂化生产柠檬酸的中心环节 C．利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌是发酵工程生产中一个很重要的环节 D．发酵结束后，采取适当的过滤、沉淀措施可获得柠檬酸 【答案】B 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。具体包括：菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等环节。 【详解】A、柠檬酸是微生物的初级代谢产物，不是次生代谢物，过程①是菌种的活化，过程②是扩大培养，A错误； B、发酵罐内的发酵是工厂化生产柠檬酸的中心环节，在发酵罐中微生物进行代谢产生柠檬酸，B正确； C、对培养基进行灭菌通常采用高压蒸汽灭菌法，而不是干热灭菌箱灭菌，干热灭菌箱常用于玻璃器皿等的灭菌，C错误； D、发酵结束后，需要通过过滤、离心等方法除去菌体等杂质，然后通过萃取、蒸馏、离子交换等方法对柠檬酸进行分离和纯化才能获得柠檬酸，仅过滤、沉淀措施不能获得柠檬酸，D错误。 故选B。 【题型2 细胞工程】 【紧扣教材】 1.植物细胞工程相关技术比较 原理 特别注意 植物组织培养 植物细胞的全能性 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素。它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向（高根低芽中愈伤） 植物体细胞杂交技术 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 植物体细胞杂交中原生质体融合成功的标志是形成新的细胞壁；杂交完成的标志是形成新的植株 快速繁殖 植物细胞的全能性 快速繁殖 作物脱毒 植物细胞的全能性 外植体选用的是植物顶端分生区附近 单倍体育种 染色体变异和植物细胞的全能性 单倍体育种可获得纯合子，后代不发生性状分离，能稳定遗传 突变体利用 基因突变和植物细胞的全能性 需要在愈伤组织时进行处理 植物细胞培养 细胞增殖 需要获得次生代谢产物 2.植物体细胞杂交和动物细胞融合技术对比 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性 细胞融合成功的标志 再生出新的细胞壁 细胞核的融合 诱导方法 电融合法、离心法、聚乙二醇融合法、高Ca2+—高pH融合法 电融合法、PEG融合法、 灭活病毒诱导法 结果 形成杂种植株 形成新的动物细胞 意义 打破生殖隔离，实现远缘杂交育种 突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能 3.试管动物、转基因动物、克隆动物的比较 名称 不同点 相同点 生物技术 遗传物质 遗传性状 生殖方式 试管动物 体外受精 A、B的核基因，B的质基因 双亲性状 有性生殖 动物细胞培养技术、胚胎移植技术 转基因动物 DNA重组技术 目的基因、双亲性状 目的性状、双亲性状 有性生殖 克隆动物 转移植技术 A的核基因、B的质基因 几乎完全表现A的性状 无性生殖 4.胚胎移植的生理学基础 生理学基础 意义 同种动物的供、受体排卵后生殖器官的生理变化是相同的 为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境 早期胚胎形成后,在一定时间内不会与供体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 为胚胎在受体内的存活提供了可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传特性不受任何影响 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面 的保障,同时不影响其遗传特性 注意： 1. 植物细胞工程要熟记植物组织培养，这是植物细胞工程的基本技术，对其他的技术要能分清原理是什么，以及具体的流程。 2. 动物细胞工程常考的为单克隆抗体，对动物细胞融合的相关知识点要牢记，特别是筛选单克隆抗体的方法。 3. 胚胎工程特别注意胚胎移植，在此过程中对供体和受体的处理要区分清楚。 早起胚胎发育的阶段及每个阶段的状态和特征要熟记。 【题型突破】 【例2】用SIX1基因缺陷的猪胎儿成纤维细胞和猪去核卵母细胞构建重构胚，敲除SALL1基因后形成早期胚胎，其中一组注入人源干细胞，再植入代孕母猪，最后可得到肾脏缺陷或人源肾脏嵌合胚胎，操作过程如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．图中猪的去核卵细胞不能用去核体细胞替代 B．人源肾脏嵌合胚胎中肾脏的遗传物质完全来自人源干细胞 C．SIX1基因和SALL1基因与肾脏的形成有关 D．该项研究有助于解决肾脏移植中的器官短缺及自身排斥反应问题 【答案】B 【分析】核移植技术指的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成动物个体；用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，原理是动物细胞核的全能性；动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 【详解】A、卵母细胞体积大、易操作，且细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，去核体细胞不具备这些特性，不能替代去核卵母细胞，A正确； B、人源肾脏嵌合胚胎是在猪的早期胚胎基础上注入人源干细胞形成的，所以肾脏的遗传物质不完全来自人源干细胞，还包含猪的部分遗传物质，B错误； C、由图可知，最终形成的胚胎出现肾脏缺陷或能培育出人源肾脏嵌合胚胎，说明这两个基因与肾脏的形成有关，C正确； D、该研究能培育出含人源肾脏的嵌合胚胎，有望为肾脏移植提供更多的器官来源，且人源肾脏可降低自身排斥反应，有助于解决自身排斥问题，D正确。 故选B。 【变式2-1】科学家将人参和胡萝卜细胞的原生质体融合，经培养获得8个杂种愈伤组织，检测发现这8个杂种愈伤组织均含有人参皂苷（一种次生代谢物），其中大多数人参皂苷含量明显高于人参愈伤组织。蛋白质电泳检测中发现一条只在8个杂种愈伤组织中出现的特异条带。下列叙述正确的是（    ） A．人参皂苷是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质 B．可使用PEG融合法和灭活病毒诱导法促进两种原生质体融合 C．愈伤组织形成杂种植株过程中需要调整相关激素的比例和浓度 D．特异蛋白质条带的出现说明在杂种愈伤组织中发生了基因突变 【答案】C 【分析】植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。 【详解】A、人参皂苷是次生代谢物，不是杂种愈伤组织细胞分裂和分化所必需的重要物质，A错误； B、植物原生质体融合可使用PEG融合法，但灭活病毒诱导法常用于动物细胞融合，不能用于植物原生质体融合，B错误； C、愈伤组织形成杂种植株的过程属于植物组织培养，需要调整生长素和细胞分裂素等相关激素的比例和浓度，以调控其脱分化和再分化过程，C正确； D、特异蛋白质条带的出现可能是基因重组导致的，不一定是基因突变，因为细胞融合过程会发生基因重组，D错误。 故选C。 【变式2-2】北大医学团队通过单细胞基因组测序，在单个细胞的水平上检测细胞之间的异质性，大幅增加了试管婴儿成功率。从刚刚受精的卵细胞周围抽取两个被废弃的极体，通过对两个极体进行基因组测序，就能推算卵细胞是否异常。不考虑基因突变，下列叙述错误的是（    ） A．卵细胞的基因组成与第一极体不同，与第二极体相同 B．第一极体含有46个核DNA，第二极体含有23个核DNA C．相比抽取胚胎细胞进行测序，对极体测序能降低胚胎受损的风险 D．单细胞基因组测序还可用于了解细胞是否发生癌变 【答案】A 【分析】第一极体所含的核DNA分子数量与正常体细胞的相同，第二极体所含的核DNA分子数量是正常体细胞的一半，第一极体与次级卵母细胞分裂产生的第二极体所含基因不同，卵细肥与次级卵母细胞产生的极体所含基因相同。 【详解】A、若发生姐妹染色单体的互换，则卵细胞的基因组成与第二极体也不同，A错误； B、第一极体是初级卵母细胞经过减数第一次分裂形成的，此时细胞中染色体已经复制，但细胞还未分裂，所以第一极体含有46条染色体，每条染色体含有两条姐妹染色单体，即含有46个核DNA。 第二极体是次级卵母细胞或第一极体经过减数第二次分裂形成的，减数第二次分裂过程中姐妹染色单体分离，所以第二极体含有23条染色体，每条染色体含有一个DNA分子，即含有23个核DNA，B正确； C、极体是卵细胞形成过程中产生的附属结构，对极体进行测序不会对胚胎本身造成损害，相比抽取胚胎细胞进行测序，能降低胚胎受损的风险，C正确； D、癌细胞是由于原癌基因和抑癌基因发生突变导致细胞异常增殖的细胞，单细胞基因组测序可以在单个细胞水平上检测细胞的基因组成变化，所以可用于了解细胞是否发生癌变，D正确。 故选A。 【变式2-3】一种能实现“线粒体置换”目的的技术原理如图所示，该技术可预防人类线粒体遗传病传给子代。下列叙述错误的是（    ） A．患者第一极体基本不携带线粒体遗传病的致病基因 B．重组次级卵母细胞膜外极体的遗传物质与患者相同 C．可将受精卵培养至囊胚期时移植到患者的子宫中 D．精子体外获能处理后才能与重组次级卵母细胞受精 【答案】B 【分析】图示是体外受精技术培育试管动物的大致流程，体外受精包括精子的采集和获能、卵母细胞的采集和培养、受精作用。 【详解】A、第一极体是卵原细胞经过减数第一次分裂产生的，线粒体存在于细胞质中，减数第一次分裂主要是同源染色体分离，第一极体基本不含细胞质，也就基本不携带线粒体遗传病的致病基因，A 不符合题意； B、重组次级卵母细胞是患者的卵母细胞核移植到供体去核的次级卵母细胞中形成的，其细胞膜外极体的遗传物质来自供体，与患者不同，B 符合题意； C、在胚胎移植时，可将受精卵培养至桑葚胚或囊胚期时移植到患者的子宫中，C 不符合题意； D、精子在体外需要进行获能处理后，才具备与卵子受精的能力，D 不符合题意。 故选B。 【题型3 PCR技术与应用】 【紧扣教材】 利用PCR(聚合酶链式反应)获取和扩增目的基因 1.原理:DNA半保留复制。 2.前提:要已知目的基因的一段核苷酸序列,以便根据这段序列合成引物。 3.基本条件 模板 DNA母链 原料 4种脱氧核苷酸 酶 耐高温的DNA聚合酶 引物 一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 注： ①引物的作用:使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。 ②真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活。因此,PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+。 特别提醒　引物的设计 ①如果目的基因两端没有需要的限制酶的切点,则需要在引物的5'端加上限制酶识别位点。 ②引物设计时要避免两种引物碱基互补配对和自身折叠。 ③引物设计时要避免特异性不强(即引物可与模板链多处进行碱基互补配对),引物越短,特异性越差。 4. 过程： 变性→复性→延伸 5. DNA片段的扩增及电泳鉴定 ①实验原理 (1)DNA片段的扩增:PCR利用了DNA的热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。 (2)DNA片段的电泳鉴定 a①带电粒子:DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷。 b②迁移动力与方向:在电场的作用下,带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳。 c③迁移速率:在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。 d④检测: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。 6.PCR中的数量关系汇总 复制次数 1 2 3 n DNA分子数 2 4 8 2n 含引物的DNA分子数 2 4 8 2n 含某种特定引物的DNA分子数 1=21-1 3=22-1 7=23-1 2n-1 同时含两种引物的DNA分子数 0=21-2 2=22-2 6=23-2 2n-2 共消耗引物的对数 1=21-1 3=22-1 7=23-1 2n-1 脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0=21-2 0=22-4 2=23-6 2n-2n 【题型突破】 【例3】PCR技术的每轮循环可以分为变性、复性、延伸三步。引物与其模板链形成的杂合分子的解链温度称为引物的Tm值。下列叙述正确的是（    ） A．引物与模板链的结合属于延伸过程 B．变性过程的温度一般要低于复性过程 C．复性过程的温度应设置为略低于Tm值 D．引物的 Tm 值越接近,引物之间越容易结合 【答案】C 【分析】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。其原理为DNA复制。PCR的前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。其过程为：①高温变性：DNA解旋过程（PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开）；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。 【详解】A、PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步，引物与模板链的结合属于复性过程，A错误； B、变性过程的温度一般要高于复性过程，变性的目的是使DNA解旋成为单链，B错误； C、题意显示，引物与其模板链形成的杂合分子的解链温度称为引物的Tm值，复性过程的温度应设置为略低于Tm值，否则会导致解螺旋发生，C正确； D、引物的 Tm 值越接近，引物之间越不容易结合，因为该温度下氢键不容易形成，D错误。 故选C。 【变式3-1】具核梭杆菌（Fn）侵入肠黏膜后可导致结直肠癌。图为荧光标记滚环扩增法检测Fn的 过 程 ，nusG 基因为Fn 的特异性基因序列，只有当环境中存在该基因序列时，过程②中 锁式探针才能环化；检测探针的荧光基团（FAM）距离淬灭基团（BHQ-1）比较近时，荧 光会被淬灭。图中④为滚环扩增技术（RCA）， 此过程中以环化的锁式探针为模板，以nusG 基因单链为相关引物，通过类似于PCR 的过程，获得了长重复单链DNA．下列叙述错误的是（　　） A．与常规PCR相比RCA缺乏变性步骤，推测所用DNA聚合酶可能不具有耐高温的特性 B．由图推测，应根据nusG 基因的序列设计锁式探针两端的检测臂 C．若检测样品存在Fn， 检测探针的FAM与BHQ-1距离增大，荧光基团发出荧光 D．利用荧光标记滚环扩增法检测肠黏膜中的Fn时需获取大量样品 【答案】D 【分析】PCR是体外模拟DNA复制的过程，其原理是DNA双链复制。体内DNA复制过程中需要模板、原料、能量、引物和酶等，PCR过程中原料和能量由dNTP提供，酶是热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。 【详解】A、由于模板是单链DNA，因此扩增时不需要解旋形成单链，故与常规PCR相比，RCA缺乏变性环节，即该扩增过程不需要在高温条件下进行，因此可说明RCA扩增过程中所使用的DNA聚合酶不具有耐高温特性，A正确； B、过程②为锁式探针进行连接以实现环化，即在nusG基因一条链与锁式探针碱基互补配对的前提下，通过DNA连接酶形成磷酸二酯键将锁式探针连接形成环状，在设计锁式探针时需保证检测臂中含nusG基因的特异性序列，B正确； C、若检测样品存在具核酸杆菌，经图2中②-④过程得到的长重复单链DNA与检测探针特异性结合，导致探针两端的FAM与BHQ-1距离增大，发出荧光，C正确； D、由于长重复单链DNA中可同时结合多个检测探针从而使荧光强度增加，因此提高了该检测方法的灵敏度，无需获取大量样品，D错误。 故选D。 【变式3-2】某科研小组采用PCR 技术构建了红色荧光蛋白基因(dsred2)和α-淀粉酶基因(amy)的dsred2-amy融合基因，其过程如图所示，其中引物②和引物③中部分序列(黑色区域)可互补配对。下列说法错误的是（    ） A．利用PCR 技术扩增基因时不需要解旋酶来打开 DNA 双链 B．不能在同一反应体系中进行dsred2 基因和amy基因的扩增 C．dsred2基因和amy 基因混合后只能得到一种类型的杂交链 D．杂交链延伸得到 dsred2-amy融合基因的过程不需要加引物 【答案】C 【分析】PCR技术： （1）定义：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）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物； （4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、能量； （5）过程：高温变性，DNA双链解旋；低温复性，引物与互补链DNA结合；中温延伸，在耐高温的DNA聚合酶作用下合成子链。 【详解】A、利用PCR 技术扩增基因时，高温变性使DNA双链解旋，不需要解旋酶来打开 DNA 双链，A正确； B、引物之间的结合会干扰引物和模板链的结合，从而影响PCR过程，因此不能在同一个反应体系中进行dsred2 基因和amy基因的扩增，B正确； C、dsred2基因和amy 基因混合可以得到两种类型的杂交链，C错误； D、杂交链延伸得到 dsred2-amy融合基因的过程中，不需要加入引物，两条母链的起始位置的碱基序列即为引物，可以作为子链合成的引物，D正确。 故选C。 【变式3-3】油菜的绿叶对黄化叶为显性。与绿叶基因相比，黄化叶基因有一个碱基对发生了改变，从而出现一个限制酶B的酶切位点。为鉴定某绿叶油菜的基因型，提取其DNA进行了PCR和电泳。下列叙述正确的是（    ） A．需设计能与目的基因结合的双链DNA作为PCR引物 B．应在PCR扩增体系中添加Mg2＋，以激活DNA聚合酶 C．可适当降低复性的温度，以减少PCR中非特异性条带的产生 D．用酶B作用后进行电泳，若有2条电泳条带可判断为杂合子 【答案】B 【分析】PCR原理：在解旋酶作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4种游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。 【详解】A、PCR引物一般是单链DNA，A错误； B、PCR过程中用到了缓冲液，缓冲液中一般要添加Mg2+用于激活DNA聚合酶，B正确； C、复性温度过低会导致引物与模板链的结合不牢固，会增加PCR中非特异性条带，C错误； D、用酶B作用后进行电泳后得到的2条条带，说明DNA分子上有1个酶B的酶切位点，且酶切后得到2个片段，无法判断是否为杂合子，D错误。 故选B。 【题型4 基因工程】 【紧扣教材】 1.目的基因的筛选与获取 (1)人工合成目的基因。 (2)利用PCR获取和扩增目的基因。 (3)通过构建基因文库来获取目的基因。 2.基因表达载体的构建—— 基因工程的核心 （1）目的 ①使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且遗传给下一代。 ②使目的基因能够表达和发挥作用。 （2） 组成 3.将目的基因导入受体细胞 种类项目 　　 植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法；花粉管通道法 显微注射法 Ca2＋处理法 受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞 转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→导入植物细胞→整合到受体细胞DNA中→表达 目的基因表达载体提纯→取受精卵→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸DNA分子 4.将目的基因的检测与鉴定 ①检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因。 ②检测目的基因是否转录出了mRNA。 ③抗原—抗体杂交技术:检测目的基因是否翻译成蛋白质。 ④个体生物学水平的鉴定:抗虫、抗病接种实验等。 注意：基因工程最重要的是要学会基因表达载体的构建，如何选择合适的酶切位点是重点。学会用双酶切，以及使用双酶切是为了防止自身环化和反相连。 【题型突破】 【例4】野生大豆的SAMS基因具有提高抗逆性的作用。水稻是一种盐敏感型作物，为提高水稻的抗盐碱胁迫能力，研究者将野生大豆的SAMS基因转入水稻细胞内，从而培养出转基因水稻株系，具体过程如图。下列说法错误的是（    ） A．图示过程中发生了两次转化 B．Ⅰ和Ⅲ都需使用固体培养基 C．Ⅰ中的筛选可使用PCR技术 D．获得的转基因水稻苗都具备抗盐碱能力 【答案】D 【分析】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。 【详解】A、转化是指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，图示过程需要两次转化，分别为，一是将目的基因（SAMS基因）转化质粒的T-DNA分子上，二是指被插入目的基因的T-DNA转化到受体细胞的染色体DNA分子上，A正确； B、Ⅰ和Ⅲ分别用于培养农杆菌和植物组织培养的再分化过程，均需要使用固体培养基，B正确； C、PCR技术可用于目的基因和基因表达载体的筛选，C正确； D、SAMS基因具有提高抗逆性的作用，获得的转基因水稻幼苗不一定都具有抗盐碱的能力，所以需要将转基因水稻置于盐碱的环境中，进行筛选与鉴定，D错误。 故选D。 【变式4-1】将具有抗肿瘤作用的细胞因子IFNγ基因连接到Egr-1基因启动子上后，利用Egr-1基因启动子的放射诱导性，在X射线等电离辐射诱导下，启动Egr-1基因启动子，进而诱导与其连接的IFNγ基因表达。这样在肿瘤部位可以通过射线和IFNγ的双重作用杀伤肿瘤细胞。图示为重组质粒的构建过程，下列叙述正确的是（　　） A．重组质粒上的Egr-1基因启动子可以被肿瘤细胞核糖体识别 B．通过PCR扩增cDNA进行30轮时，共需要消耗的引物数量为230个 C．将外源IFNγ基因送入到肿瘤细胞的载体还可以是动物的病毒 D．T4DNA连接酶能连接质粒和IFNγ基因双链之间的氢键和磷酸二酯键 【答案】C 【分析】题图分析：图为重组质粒的构建过程，由图可知，IFNγ为目的基因，目的基因两端有NruⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶的切割位点，质粒也存在这两种限制酶的切割位点，所以将目的基因插入质粒，需用HindⅢ和BamHⅠ两种限制酶同时酶切质粒和获得目的基因；DNA连接酶按其来源不同，可分为两类，即E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 【详解】A、启动子驱动遗传信息转录，是RNA聚合酶识别和结合的位点，A错误； B、PCR扩增cDNA进行30轮时，产生了230个产物，每条新合成的链都要消耗一个引物，但产物中有两条起始的模板链不含引物，故共需要消耗的引物数量为个，B错误； C、在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等，故将外源IFNγ基因送入到肿瘤细胞的载体还可以是动物的病毒，C正确； D、T4DNA连接酶连接质粒和IFNγ基因间的磷酸二酯键，D错误。 故选C。 【变式4-2】实验结果产物能成功检出用阳性（+）表示，无法检出用阴性（一）表示。假阳性是指检查结果是阳性，但实际是阴性；假阴性则与之相反。某流感患者进行甲型病毒检测，下列可导致假阳性结果的是（    ） A．抗原检测—单克隆抗体保存温度过高 B．抗体检测—患者半年内接种过甲流疫苗 C．核酸检测—PCR扩增时变性温度设置过低 D．核酸检测—病毒发生变异与RCR引物不匹配 【答案】B 【分析】甲型病毒检测的方法主要有抗原检测、抗体检测以及核酸检测。 【详解】A、单抗隆抗体的化学本质是蛋白质，若保存温度过高可能导致单克隆抗体的空间结构改变，无法检测出抗原，抗原检测结果为阴性，A错误； B、患者半年内接种过甲流疫苗，体内存在甲流病毒对应的抗体，通过抗体检测结果为阳性，但实际该个体没有感染甲流病毒，实际为阴性，导致假阳性结果，B正确； C、PCR扩增时变性温度设置过低，导致DNA不能解旋形成单链，无法扩增出病毒的核酸，核酸检测结果为阴性，C错误； D、病毒发生变异与RCR引物不匹配，导致无法扩增出病毒对应的核酸，核酸检测结果为阴性，D错误。 故选B。 【变式4-3】科学家常利用λ-Red同源重组酶系统进行基因敲除。图为科学家运用A-Red同源重组酶系统到大肠杆菌（E．coli）内进行靶基因敲除的过程，其中重组质粒pKD46在30℃时正常复制，而37℃时自动丢失。下列说法正确的是（　　） A．HA1和HA2分别添加在两种引物的5'和3'端 B．过程I和Ⅱ的培养温度分别是30℃、37℃ C．靶基因敲除过程，只发生磷酸二酯键的断裂及合成 D．若过程I是使用含青霉素的培养基成功筛选出含质粒pKD46的大肠杆菌，则说明该大肠杆菌自身含有青霉素抗性基因 【答案】B 【分析】基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品．基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 【详解】A、HA1和HA2分别添加在两种引物的5'端，A错误； B、过程Ⅰ是pKD46导入受体菌，并在受体菌内进行复制，因此所需温度为30℃，过程Ⅱ需除去重组质粒pKD46，所需温度为37℃，B正确； C、为通过同源重组将大肠杆菌基因组DNA上的特定靶基因敲除，除发生磷酸二酯键的断裂及合成，也发生氢键的断裂和形成，C错误； D、若过程I是使用含青霉素的培养基成功筛选出含质粒pKD46的大肠杆菌，导入的pKD46中含有青霉素抗性基因，并在大肠杆菌细胞中正常表达，因而能用含有青霉素的培养基将成功导入该质粒的大肠杆菌筛选出来，说明该大肠杆菌自身不含有青霉素抗性基因，D错误。 故选B。 1．传统固态发酵食醋过程包括酒曲和麦曲的糖化，然后通过酵母菌、醋酸菌等多菌种的发酵，最终陈酿而成。现代工业化生产食醋是基于传统发酵方法，将菌种接种到大型发酵罐中，并在计算机系统的监测和控制下完成。下列有关食醋发酵的叙述正确的是（    ） A．醋酸菌在无氧条件下发酵，能将酒精转化为乙醛，再转化为醋酸 B．与传统发酵方式相比，食醋的工业化生产需要接种单一菌种进行发酵 C．醋酸菌可利用充足的糖源和氧气，在其细胞质基质和线粒体中进行发酵 D．在工业化生产中，发酵罐需要严格消毒，可避免杂菌污染影响食醋品质和风味 【答案】B 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。 【详解】A、醋酸菌是好氧菌，在有氧条件下发酵，才能将酒精转化为乙醛，再转化为醋酸，无氧条件下不能进行该过程，A错误； B、传统发酵是多菌种发酵，现代工业化生产需要接种单一菌种进行发酵，B正确； C、醋酸菌属于原核生物，没有线粒体，其发酵过程在细胞质基质中进行，C错误； D、在工业化生产中，发酵罐严格灭菌，能避免杂菌污染，因为杂菌可能会与发酵菌种竞争营养物质等，从而影响食醋品质和风味，D错误。 故选B。 2．蛭弧菌能使污水中的嗜水气单胞菌（异养型）裂解，将其接种在长满嗜水气单胞菌的平板上会出现噬菌斑。某兴趣小组将嗜水气单胞菌接种到固体培养基上，培养形成薄层，再接种采集的污水用以分离蛭弧菌。下列叙述错误的是（    ） A．可用干热灭菌法对平板进行灭菌 B．可用涂布平板法接种嗜水气单胞菌 C．出现噬菌斑一定是蛭弧菌作用的结果 D．污水可为自然环境中的嗜水气单胞菌提供碳源 【答案】C 【分析】微生物常见的接种的方法: （1）平板划线法:将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板,接种,划线，在恒温箱里培养。在线的开始部分,微生物往 往连在一起生长， 随着线的延伸，菌数逐渐减少,最后可能形成单个菌落。 （2）稀释涂布平板法:将待分离的菌液经过大量稀释后,均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。 【详解】A、干热灭菌适用于能耐高温的,需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等，A正确； B、接种方法有稀释徒步平板法和平板划线法，可用涂布平板法接种嗜水气单胞菌，B正确； C、出现噬菌斑说明有能分解嗜水气单胞菌的微生物，不一定是蛭弧菌作用的结果，C错误； D、污水中含有氨氮，可以为微生物提供氮源，D正确。 故选C。 3．酒酿是一种传统发酵食品，香甜醇美，其制作流程为：糯米洗净→蒸熟→冷却至30℃→与酒曲（含根霉、酵母菌等微生物）混匀→24℃～28℃发酵2天（包括糖化和酒化）→保存。下列叙述错误的是（    ） A．混匀使微生物与糯米充分接触 B．糖化过程主要依赖于根霉分泌的酶 C．发酵时应加盖密封以利于酒化 D．常温保存使酒酿保持甜味浓郁 【答案】D 【分析】酒酿的制作过程中，发酵是一个关键步骤，这个过程中涉及到糖化和酒化两个阶段。糖化过程主要依赖于根霉分泌的酶，这些酶能够将糯米中的淀粉分解为糖，为酵母菌提供发酵的原料。酵母菌在发酵过程中会产生酒精，这就是酒化过程。 【详解】A、混匀可以使酒曲中的微生物（根霉和酵母菌）与糯米充分接触，有利于微生物的生长和发酵过程的进行，A正确； B、根霉分泌的酶能够将糯米中的淀粉分解为糖，为酵母菌提供发酵的原料，B正确； C、发酵过程中，酵母菌进行无氧呼吸，因此应加盖密封以利于酒化，C正确； D、应在低温下保存，抑制酵母菌继续发酵，产生太多酒精，破坏风味，D错误。 故选D。 4．柑橘是江西省的重要经济水果，但在贮藏和运输过程中，由真菌引起的采后病害严重危害柑橘产业。青绿霉病是最常见的病害，从柑橘果皮中筛选出拮抗细菌是有效的防治手段。拮抗细菌的筛选过程如下，下列说法正确的是（    ）    A．样本采集时需对果皮表面进行消毒，然后将果皮样本加到清水中洗脱细菌 B．图示细菌分离使用的技术为稀释涂布平板法，该方法还可用于细菌计数但结果偏大 C．初步筛选时将细菌和青绿霉真菌共培养，测量真菌生长直径，图中a抑制效果更好 D．为进一步评估拮抗菌的效果，可以测定其培养滤液对真菌生长和繁殖的抑制效果 【答案】D 【分析】稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。 【详解】A、避免杂菌污染，需将果皮样本加到无菌水中获取目的菌，A错误； B、稀释涂布平板法用于微生物的分离计数，统计结果比实际值偏小，这是因为当两个或多个细胞连在一起是，平板上观察到的只是一个菌落，B错误； C、为获得拮抗细菌，需将其与青绿霉真菌共同培养，检测其对真菌的抑制效果，真菌生长直径越小，抑制效果越好，因此b抑制效果好，C错误； D、通过测定拮抗菌培养滤液对真菌生长和繁殖的抑制作用，可以直观了解拮抗菌的抗菌活性，D正确。 故选D。 5．生物碱为铁皮石斛的次级代谢产物。下图是以铁皮石斛为材料，培养拟原球茎(简称PLBs, 类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程。下列说法正确的是（    ） A．生物碱是铁皮石斛生长所必需的物质 B．图中过程①为脱分化形成PLBs, 过程②为再分化生产生物碱 C．培养高产细胞系应选择细胞数量/生物碱产量值大的PLBs D．该过程运用了植物细胞培养技术，原理是植物细胞增殖 【答案】D 【分析】在一定的激素和营养等条件的诱导下，外植体可脱分化形成愈伤组织。在脱分化过程中，植物细胞的分化程度逐渐降低，全能性逐渐升高。脱分化形成的愈伤组织由一些排列疏松而无规则，高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞组成。 【详解】A、生物碱是铁皮石斛的次生代谢物，不是细胞进行正常生命活动必需的物质，A错误； B、题意显示PLBs类似愈伤组织，因此，图中过程①为脱分化形成PLBs，过程②为植物细胞培养过程，不属于再分化，B错误； C、该实验目的是要生产生物碱，故需要选择生物碱产量/细胞数量的值大的PLBs作为高产细胞系，C错误； D、该过程中的PLBs类似愈伤组织，运用了植物细胞培养技术，过程②为植物细胞培养过程，原理是植物细胞增殖，D正确。 故选D。 6．2024年2月25日，世界首例体细胞克隆顶级种用藏羊“青青”在青海省诞生。研究人员采集种羊耳缘组织培养成耳纤维细胞作为核供体细胞，通过体细胞核移植获得种羊克隆胚胎。下列相关叙述正确的是（    ） A．使用无菌的胰蛋白酶消化耳缘组织间的胶原纤维 B．培养耳纤维细胞时使用CO2培养箱维持中性偏酸环境 C．配制一系列不同成分的培养液进行全体外胚胎培养 D．重组细胞会依次经历囊胚、桑椹胚、原肠胚等发育阶段 【答案】A 【分析】1、胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术； 2、胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 【详解】A、使用无菌的胰蛋白酶消化耳缘组织间的胶原纤维，可使羊耳缘组织分散成单个细胞，A正确； B、多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4，因此培养耳纤维细胞时使用CO2培养箱维持中性偏碱环境，B错误； C、核移植得到的胚胎培养到一定阶段，需进行胚胎移植，移植到体内继续培养，C错误； D、重组细胞会依次经历桑椹胚、囊胚、原肠胚等发育阶段，D错误。 故选A。 7．动物基因转移技术中，通过向囊胚腔注射被外源基因转化了的胚胎干细胞，使得发育成的个体中含有不同基因型的细胞，产生的个体叫嵌合体，其过程如图所示。下列分析正确的是（    ）    A．直接将特定蛋白导入细胞中不能诱导形成iPS细胞 B．采集的精子可在离心处理获能后与培养成熟的卵子受精 C．若需要鉴定囊胚的性染色体组成，常取样内细胞团细胞进行鉴定 D．进行胚胎移植前，需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂 【答案】B 【分析】题图分析，整个过程涉及到的技术有：体外受精技术、胚胎体外培养、胚胎干细胞培养、基因编辑、胚胎移植等。嵌合体小鼠拥有基因编辑后的细胞和正常囊胚的细胞。 【详解】A、科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞，A错误； B、采集的精子可通过离心处理获能后再与培养成熟的卵子受精，B正确； C、若需要鉴定囊胚的性染色体组成，常取样滋养层细胞进行鉴定，C错误； D、进行胚胎移植时，不会发生免疫排斥反应，不需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂，D错误。 故选B。 8．诱导多能干细胞（iPSC）可分化成类似间充质干细胞（iMSC）。iMSC能合成和分泌Ⅴ蛋白，用于治疗骨关节炎等疾病。下列叙述错误的是（    ） A．可用病毒作为载体将某些基因转入小鼠成纤维细胞以诱导产生iPSC B．iPSC在适宜条件下培养，需添加特定的物质才能使其转化为iMSC C．利用96孔板筛选转化成功的iMSC，需稀释至每孔至多1个细胞，并添加V蛋白 D．iMSC培养液需定期更换，并维持适宜温度、PH、渗透压和气体环境等条件 【答案】C 【分析】1、胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞，iPS与ES细胞一样，可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。 2、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】A、科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞，因此可用病毒作为载体将某些基因转入小鼠成纤维细胞以诱导产生iPSC，A正确； B、诱导细胞分化需要培养过程中加入添加特定的物质（分化诱导因子）才能使其发生分化，因此iPSC在适宜条件下培养，需添加特定的物质才能使其转化为iMSC，B正确； C、利用96孔板筛选转化成功的iMSC，需稀释至每孔至多1个细胞，通过抗原-抗体杂交法检测，但是不需要添加V蛋白，C错误； D、根据动物细胞培养的条件，iMSC培养液需定期更换，以便清除代谢物，防止代谢产物的积累对细胞造成危害，并维持适宜温度、pH、渗透压提和气体环境等条件，以维持细胞正常的生存和代谢，D正确。 故选C。 9．已知紫外线（UV）可诱导DNA单链上相邻的T之间相互结合形成嘧啶二聚体，阻碍碱基正常配对而导致复制错误引起突变，DNA修复机制对维持遗传稳定性至关重要。研究人员发现某细菌中存在两种如图所示修复机制：①光复活修复：光复活酶（PRE）在可见光下直接切割二聚体，恢复原结构；②暗修复：无需光照，通过切除损伤单链并重新合成。下列说法正确的是（    ）    A．PRE可将嘧啶二聚体的磷酸二酯键断开 B．暗修复过程中还需消耗原料、能量和引物 C．PRE基因发生碱基替换后，在光照下PRE的修复功能可能正常 D．UV诱导DNA形成嘧啶二聚体引起的变异不可遗传 【答案】C 【分析】DNA连接酶（将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键）： （1）种类： E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。 （2）作用：E.coli DNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，不能连接具有平末端的DNA片段；而T4 DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低。 【详解】A、由图可知，PRE（光复活酶）切割的是相邻T碱基之间形成的环状共价键，并非磷酸二酯键，A错误； B、无需光照，通过切除损伤单链并重新合成，即暗修复切除损伤片段后，DNA聚合酶可直接利用缺口处原有的3′OH末端延伸合成新链，不需要引物，B错误； C、由于密码子具有简并性，基因的碱基替换未改变氨基酸得排列顺序，酶活性不变，则在光照条件下PRE的修复功能仍可能维持正常，C正确； D、若嘧啶二聚体未被修复而导致DNA碱基序列永久改变，则该突变在细胞分裂过程中是可以遗传的，D错误。 故选C。 10．由于花椰菜杂种优势在提高花椰菜产量方面发挥着巨大的作用，而利用细胞质雄性不育系生产杂交种子，可以简化制种程序。利用原生质体非对称融合技术比较容易实现胞质雄性不育基因的转移，某研究利用该技术成功获得了含有胞质雄性不育基因的花椰菜植株，制作流程如下，下列说法错误的是（    ）    注：UV处理可以随机破坏染色体结构，使其发生断裂、丢失等，使细胞不再分裂 A．原生质体非对称融合技术使得杂种植株性状更接近于供体植株 B．②过程的原理是细胞膜具有一定的流动性，常用PEG融合法 C．培养一段时间后可通过观察叶绿体初步判断是否为异源原生质体 D．为鉴定再生植株成功获得细胞质雄性不育基因，可利用PCR进行鉴定 【答案】A 【分析】植物组织培养的条件：（1）细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；（2）一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。 【详解】A、供体细胞经UV处理失去了部分遗传物质，而受体细胞遗传物质完整，因此杂种植株性状更接近于受体植株，A错误； B、②过程为原生质体融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性，常用方法有PEG融合法、电融合法等，B正确； C、供体细胞有叶绿体，受体细胞无叶绿体，供体细胞经UV处理，一段时间后失去活性，融合细胞具有叶绿体，且能保持活性，故可通过观察叶绿体初步判断是否为异源原生质体，C正确； D、提取再生植株基因组，针对细胞质雄性不育基因设计引物进行PCR，结合电泳技术观察有无目的条带判断是否获得目的基因，D正确。 故选A。 11．科研人员利用TALEN基因编辑技术构建RPE65基因编辑的家犬，建立RPE65基因突变动物模型，TALEN编辑体系主要由特异性的DNA识别域和非特异性的FokI内切核酸酶构成，DNA识别域由多个TALE蛋白连接而成。该系统能对DNA靶序列进行剪切，造成DNA双链断裂，诱导DNA产生修复，从而达到对基因序列进行改造的目的。下列说法错误的是（    ） A．TALE能识别DNA特异位点，发挥靶向作用 B．FokI内切核酸酶作用于DNA的磷酸二酯键 C．可用显微注射的方式将目的基因导入家犬的受精卵 D．受精卵通过有丝分裂形成体积增大的桑葚胚 【答案】D 【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】A、“TALEN编辑体系主要由特异性的DNA识别域和非特异性的FokI内切核酸酶构成，DNA识别域由多个TALE蛋白连接而成。该系统能对DNA靶序列进行剪切”，这说明TALE确实能识别DNA的特异位点，并发挥靶向作用，A正确； B、FokI内切核酸酶的作用是切割DNA，而DNA的基本结构单元是核苷酸，核苷酸之间是通过磷酸二酯键连接的。所以，当FokI内切核酸酶切割DNA时，它实际上是在切断磷酸二酯键，B正确； C、在基因工程中，将目的基因导入动物细胞（如家犬的受精卵）的常用方法是显微注射，C正确； D、桑葚胚体积没有更大，D错误。 故选D。 12．Hv-Lv肽链是抗体与抗原识别并结合的关键结构。为筛选特异性高、结合能力强的Hv-Lv肽链，将编码Hv-Lv肽链的DNA片段与丝状噬菌体固有外壳蛋白pⅧ的基因连接并一起表达，最后用固定化抗原筛选（过程如图）。 下列说法错误的是（    ） A．Hv-LvDNA片段上游需要设计并连接启动子 B．Hv-LvDNA片段上无需连接标记基因 C．目标是获得能耐受多次冲洗的噬菌体 D．实验过程须严格遵循生物防护措施 【答案】C 【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。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别 与结合的位点 ，可用于驱动基因的转录，故Hv-LvDNA片段上游需要设计并连接启动子，A正确； B、Hv-Lv肽链是抗体与抗原识别并结合的关键结构，而Hv-LvDNA可表达出Hv-Lv肽链，该技术中Hv-LvDNA属于目的基因，无需连接标记基因，B正确； C、结合题意可知，该过程目的是筛选特异性高、结合能力强的Hv-Lv肽链，C错误； D、实验过程须严格遵循生物防护措施，尽可能避免可能会带来的安全问题，D正确。 故选C。 13．为解决猪肉中多不饱和脂肪酸（PUFAs）含量不足的问题，研究人员获取了控制PUFAs合成的两个必需酶基因fat2和fat1，并构建pCAG-fat1-fat2融合表达质粒（如图所示），该质粒全长15300 bp（碱基对），CMV启动子启动EGFP基因表达绿色荧光蛋白，CAG启动子启动融合基因fatl-fat2的表达，AflⅡ和DraⅢ为两种限制酶的酶切位点。科研人员将构建好的质粒导入猪胎儿成纤维细胞，并最终获得转fatl-fat2融合基因的转基因猪。请回答下列问题：    (1)启动子是 识别和结合的部位，其作用是 。图中的EGFP起到了 的作用，便于重组DNA分子的筛选。 (2)用DraⅢ酶切如图所示质粒时，可断裂 个磷酸二酯键，且酶切产物是 bp和1700 bp两个片段。 (3)科研人员通过 法将构建好的质粒导入猪胎儿成纤维细胞，可通过 等技术检测目的基因是否进入受体细胞，该技术的原理是 。 (4)将含目的基因的猪胎儿成纤维细胞的细胞核移入 中，通过 法使两细胞融合形成重构胚，并用特定方法激活重构胚，使其发育为转基因猪，该技术属于 （填“有性”或“无性”）繁殖技术。 【答案】(1) RNA聚合酶 驱动基因转录出Mrna 标记基因 (2) 4 13600 (3) 显微注射 PCR DNA半保留复制（和热变性） (4) 去核的卵母细胞 电融合 无性 【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。 【详解】（1）启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，其作用是驱动基因转录出mRNA。图中的EGFP基因控制合成绿色荧光蛋白，起到了标记基因的作用，便于重组DNA分子的筛选。 （2）图中的质粒中有2个DraⅢ酶切位点，因此用DraⅢ酶切图示质粒时，可断裂4个磷酸二酯键，且酶切产物是15300-1700=13600 bp和1700 bp两个片段。 （3）科研人员通过显微注射法将构建好的质粒导入猪胎儿成纤维细胞，可通过PCR等技术检测目的基因是否进入受体细胞，PCR技术的原理是DNA半保留复制（和热变性）。 （4）将含目的基因的猪胎儿成纤维细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，通过电融合法使两细胞融合形成重构胚，并用特定方法激活重构胚，使其发育为转基因猪，该技术属于无性繁殖技术，其涉及的技术手段有转基因技术和核移植技术。 14．我国科研人员利用多种现代生物技术，在猪的体内培育出了一个“人-猪嵌合中期肾”，且维持到胚胎第28天（实验过程如图1所示），该研究实现了世界首例人源化肾脏异种再生的壮举。回答下列问题。 (1)据图1分析，在“人源化中肾”的培养过程中，运用了 等动物细胞工程的技术（答出3点即可）。 (2)过程②常用的去核方法为 ，所谓的“核”实际上是 。过程③中，获得单细胞悬液时，猪胚胎剪碎后需用 处理。 (3)过程④运用基因编辑技术（见图2，Cas9蛋白在向导RNA引导下，切割目标DNA双链）敲除成纤维细胞中的猪肾发育的关键基因SIX1，可以为后续人iPS细胞的生长和分化提供更合适的生存环境。下列对于该过程的分析，正确的有 。 A．Cas9蛋白由相关基因指导在核糖体上合成，向导RNA可在逆转录酶催化下合成 B．Cas9蛋白识别并切割SIX1基因特定位点的磷酸二酯键，其作用方式与限制酶相同 C．向导RNA的部分序列是根据SIX1基因设计的，其双链区遵循碱基互补配对原则 D．敲除SIX1基因的猪胚胎可避免猪细胞与人iPS细胞竞争肾脏发育的环境 (4)过程⑧中，选用iPS细胞作为肾脏供体细胞的原因是 。在早期胚胎阶段，猪胚胎的细胞尚未完全分化成各种类型的细胞和组织，细胞之间的连接较松散，这使得导入的人iPS细胞较容易在猪胚胎中整合，胚胎的可塑性也较强，据此判断在构建嵌合胚胎过程中，可在猪胚胎发育至 （填“桑葚胚”或“囊胚”）期注射人源供体细胞。合适的培养基是提高iPS细胞嵌合能力的关键，下列有关叙述错误的是 。 A．培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等营养物质 B．为保证体外培养细胞处于无菌、无毒的环境，除无菌操作外，培养液还需定期更换 C．动物细胞应放入含5%CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是刺激细胞呼吸 D．维持动物细胞体外生存必须有适宜的温度、pH和渗透压等环境条件 【答案】(1)动物细胞培养、细胞核移植技术、胚胎移植和干细胞培养 (2) 显微操作法 MⅡ期卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物 胰蛋白酶/胶原蛋白酶 (3)CD (4) iPS细胞具有与胚胎干细胞类似的分裂和分化能力，在特定条件诱导下能定向分化为特定的组织器官 桑葚胚 C 【分析】细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整生物体的潜能。在多细胞生物中，每个体细胞的细胞核都含有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可发育成完整的个体。 诱导多能干细胞技术是指通过导入特定的转录因子将终末分化的体细胞重编程为多能性干细胞。分化的细胞在特定条件下被逆转后，恢复到类似胚胎干细胞。分化是基因选择性表达的结果，并没有改变遗传物质，而重编程在某种意义上就是分化的一个逆转。 【详解】（1）依据图1可知，在“人源化中肾”的培养过程中，运用了动物细胞培养技术、细胞核移植技术、胚胎移植技术等动物工程技术。 （2）过程②表示去除卵母细胞的细胞核，采用的方法是显微操作法，所谓的“核”实际上是指MⅡ期卵母细胞中的纺锤体-染色体复合物。过程③中，获得单细胞悬液时，猪胚胎剪碎后，需用胰蛋白酶处理，将组织细胞分散开。 （3）A、Cas9蛋白是以mRNA为模板，在核糖体上合成的，向导RNA以DNA为模板在RNA聚合酶的作用下合成，逆转录酶催化合成的是RNADNA的过程，A错误； B、限制酶具有识别并切割特定的脱氧核糖核苷酸序列的作用，打开磷酸二酯键，Cas9蛋白在向导RNA引导下，切割目标DNA双链，说明不具有识别作用，打开的是磷酸二酯键，B错误； C、向导RNA的部分序列是根据SIX1基因设计的，其双链区遵循碱基互补配对原则，C正确； D、SIX1基因是控制猪肾发育的关键基因，若不敲除，则会与人iPS细胞竞争肾脏发育的环境，D正确。 故选CD。 （4）之所以选用iPS细胞作为肾脏供体细胞，主要由于iPS细胞具有与胚胎干细胞类似的分裂和分化能力，在特定条件诱导下能定向分化为特定的组织器官。依据题干信息，猪胚胎的细胞尚未完全分化成各种类型的细胞和组织，细胞之间的连接较松散，这使得导入的人iPS细胞较容易在猪胚胎中整合，所以在构建嵌合胚胎过程中，可在猪胚胎发育至桑葚胚（分化程度较囊胚低）期注射人源供体细胞。 A、对动物细胞进行培养，培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等营养物质，A正确； B、为保证体外培养细胞处于无菌、无毒的环境，除无菌操作外，培养液还需定期更换，以补充营养物质，减少细胞代谢废物的积累，B正确； C、CO2的主要作用是维持培养液的pH，不是刺激细胞呼吸，C错误； D、维持动物细胞体外生存必须有适宜的温度、pH和渗透压等环境条件，D正确。 故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$