回歸教材重難點06現代生物科技專題一般通過情境對本節知識進行考查，要求考生（1）熟記基因工程的基本工具和基本操作程序（生命觀念、科學探究）；（2）理解基因工程在不同領域的應用（社會責任）；（3）理解蛋白質工程的基本原理（生命觀念）；（4）熟記植物細胞工程中植物組織培養的原理與過程，掌握植物體細胞雜交的過程和應用（生命觀念、科學探究）；（5）熟記動物細胞培養的原理和過程，掌握動物細胞融合的方法及應用（生命觀念、科學探究）；（6）熟記體內受精和胚胎發育的過程（生命觀念）；（7）掌握體外受精和胚胎培養的原理、過程，理解胚胎工程的應用前景（生命觀念、科學探究）；（8）熟記干細胞的特點及應用（生命觀念）；（9）理性看待生物技術的安全性和倫理問題（社會責任）。1、基因工程操作的基本工具有限制性核酸內切酶、DNA連接酶和使目的基因進入受體細胞的載體。3、E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端，而T4DNA連接酶既能連接黏性末端也能連接平末端。4、質粒是基因工程常用的載體，需具備的條件有：能在宿主細胞內穩定保存并自我復制；具有一個或多個限制酶切割位點；具有標記基因。5、基因工程的基本操作程序：目的基因的獲取→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定。6、基因表達載體的構建是基因工程的核心，基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。7、目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法，導入動物細胞常用顯微注射法，導入微生物細胞常用感受態細胞法(Ca2＋處理法)。8、培育轉基因動物時，受體細胞必須是受精卵；培育轉基因植物時，受體細胞可以是受精卵，也可以是體細胞。9、檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因常用DNA分子雜交技術，檢測目的基因是否轉錄出了mRNA同樣是采用分子雜交技術，檢測目的基因是否翻譯成蛋白質常用抗原—抗體雜交技術。10、DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，在濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度最低。11、DNA不溶于酒精溶液，但細胞中的某些蛋白質可溶于酒精，可利用冷卻的體積分數為95%的酒精對提取的DNA進行純化。12、在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色。13、哺乳動物成熟的紅細胞不含細胞核，不能作為提取DNA的實驗材料。若選取肝臟細胞或植物細胞，則必須充分研磨。14、植物組織培養的基本過程eq\x(外植體)eq\o(→,\s\up11(脫分化),\s\do4())eq\x(愈傷組織)eq\o(→,\s\up11(再分化),\s\do4())eq\x(根、芽)→eq\x(植物體)15、植物體細胞雜交的理論基礎是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性，動物細胞融合的理論基礎是細胞膜的流動性和細胞增殖。16、植物體細胞雜交用到的酶是纖維素酶和果膠酶，動物細胞培養用到的酶是胰蛋白酶或膠原蛋白酶。17、人工誘導原生質體融合的方法分為物理法和化學法，物理法包括離心、振動、電激等，化學法一般是用聚乙二醇作為誘導劑；動物細胞融合常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等。18、動物細胞培養。①原理：細胞增殖。②培養基的特有成分：在使用合成培養基時，通常需加入血清、血漿等一些天然成分。③培養過程：eq\x(\a\al(取動物,組織塊))→eq\x(\a\al(分散成單個,細胞))→eq\x(\a\al(放入適宜,培養液))→eq\x(\a\al(讓細胞生長,增殖))=4\*GB3④培養條件：無菌、無毒的環境；營養；適宜的溫度和pH；氣體環境(主要有O2和CO2)。19、細胞核移植技術。未受精卵母細胞作細胞核移植受體細胞的理由：①營養豐富；②體積大，易操作；③含有刺激已分化的細胞核恢復分裂能力的物質。20、精子發生的過程eq\x(\a\al(精原,細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(有絲),\s\do4(分裂)))eq\x(\a\al(精原,細胞))→eq\x(\a\al(初級精,母細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(MⅠ),\s\do4()))eq\x(\a\al(次級精,母細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(MⅡ),\s\do4()))eq\x(\a\al(精子,細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(變形),\s\do4()))eq\x(\a\al(精,子))21、卵子發生的過程eq\x(\a\al(卵原,細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(有絲),\s\do4(分裂)))eq\x(\a\al(卵原,細胞))→eq\x(\a\al(初級卵,母細胞))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(MⅠ),\s\do4()))eq\x(\a\al(次級卵母細胞,和第一極體))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(MⅡ),\s\do4()))eq\x(\a\al(卵子和第,二極體))22、受精的過程：精子穿越放射冠和透明帶→進入卵細胞膜→原核形成→雌雄原核融合。23、防止多精入卵有兩道屏障，一是透明帶反應，二是卵細胞膜反應。24、判斷卵子是否受精的標志是在卵細胞膜與透明帶的間隙能觀察到兩個極體，受精作用完成的標志是雌雄原核融合形成合子。25、早期胚胎發育的過程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原腸胚。26、胚胎的早期培養所需培養液的成分包括：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；維生素、激素(兩素)；氨基酸、核苷酸(兩酸)以及水、血清等。27、生態工程的主要任務是對已被破壞的生態環境(或受損的生態系統)進行修復，對造成環境污染和破壞的生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力。28、生態工程建設的目的是遵循自然界物質循環的規律，充分發揮資源的生產潛力，防止環境污染，達到經濟效益與生態效益的同步發展。29、生態工程所遵循的基本原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理及系統學和工程學原理。30、物質循環再生原理的基礎是物質循環；物種多樣性原理的基礎是生態系統的穩定性；協調與平衡原理的基礎是生物與環境的協調和平衡；整體性原理的基礎是社會、經濟和自然構成復合系統；系統學和工程學原理的基礎是系統的結構決定功能以及總體功能大于各部分之和。31、對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食物安全、生物安全和環境安全上，面對轉基因技術的利弊，要趨利避害，不能因噎廢食。32、設計試管嬰兒技術比試管嬰兒技術多了胚胎移植前的遺傳學診斷過程。33、生物武器的特點：致病力強、有潛伏期、污染面積大、危害時間長、傳染途徑多、擁有生命力、受自然條件影響大。34、中國政府對克隆人的態度是禁止生殖性克隆，但不反對治療性克隆。一、2021年高考真題1.（2021·浙江卷第一次，29）三葉青為蔓生的藤本植物，以根入藥。由于野生三葉青對生長環境要求非常苛刻，以及生態環境的破壞和過度的采挖，目前我國野生三葉青已十分珍稀。（1）為保護三葉青的________多樣性和保證藥材的品質，科技工作者依據生態工程原理，利用________技術，實現了三葉青的林下種植。（2）依據基因工程原理，利用發根農桿菌侵染三葉青帶傷口的葉片，葉片產生酚類化合物，誘導發根農桿菌質粒上vir系列基因表達形成____________________和限制性核酸內切酶等，進而從質粒上復制并切割出一段可轉移的DNA片段（TDNA）。TDNA進入葉片細胞并整合到染色體上，TDNA上rol系列基因表達，產生相應的植物激素，促使葉片細胞持續不斷地分裂形成____________________________，再分化形成毛狀根。（3）剪取毛狀根，轉入含頭孢類抗生素的固體培養基上進行多次________培養，培養基中添加抗生素的主要目的是__________________________________________。最后取毛狀根轉入液體培養基、置于搖床上進行懸浮培養，通過控制搖床的________和溫度，調節培養基成分中的___________________________________________________，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分。【答案】（1）遺傳間種（2）DNA聚合酶愈傷組織（3）繼代殺滅發根農桿菌轉速營養元素以及生長調節劑的種類和濃度【解析】（1）生物多樣性包括遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性，為保護三葉青的遺傳多樣性和保證藥材的品質；三葉青的林下種植，是利用間種技術。（2）分析題意可知，從質粒上復制并切割出一段可轉移的DNA片段（TDNA），DNA復制需要DNA聚合酶，故可知，酚類化合物誘導發根農桿菌質粒上vir系列基因表達，形成DNA聚合酶和限制性核酸內切酶等。根據植物組織培養技術過程可知，相應植物激素可以促使葉片細胞脫分化形成愈傷組織，再分化形成毛狀根。（3）剪取毛狀根，轉入含頭孢類抗生素的固體培養基上進行多次繼代培養，培養基中添加抗生素的主要目的是殺滅發根農桿菌。最后取毛狀根轉入液體培養基、置于搖床上進行懸浮培養，通過控制搖床的轉速和溫度，調節培養基成分中的營養元素以及生長調節劑的種類和濃度，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分。2.（2021·廣東卷，22）非細胞合成技術是一種運用合成生物學方法，在細胞外構建多酶催化體系，獲得目標產物的新技術，其核心是各種酶基因的挖掘、表達等。中國科學家設計了4步酶促反應的非細胞合成路線（如圖），可直接用淀粉生產肌醇（重要的醫藥食品原料），以期解決高溫強酸水解方法造成的嚴重污染問題，并可以提高產率。回答下列問題：（1）研究人員采用PCR技術從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因。此外，獲得酶基因的方法還有___________________________________________________________________________________________。（答出兩種即可）（2）高質量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質量DNA模板時必須除去蛋白，方法有______________________________________________________________________。（答出兩種即可）（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉化大腸桿菌時，首先應制備___________細胞。為了檢測目的基因是否成功表達出酶蛋白，需要采用的方法有______________________________________________________________________。（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。若這些酶最適反應條件不同，可能導致的結果是__________________________________________________。在分子水平上，可以通過改變________________________________，從而改變蛋白質的結構，實現對酶特性的改造和優化。【答案】（1）基因文庫中獲取、人工合成法（2）鹽析法、酶解法或高溫變性（3）感受態抗原抗體雜交技術（4）有的酶失活而使反應中斷基因的堿基序列【解析】（1）分析題意，研究人員從土壤微生物基因組中擴增得到目標酶基因采用了PCR技術，此外獲得酶基因的方法還有從基因文庫中獲取和人工合成法。（2）高質量的DNA模板是成功擴增出目的基因的前提條件之一。在制備高質量DNA模板時必須除去蛋白，可根據DNA和蛋白質的溶解性、對酶、高溫和洗滌劑的耐受性去除蛋白質，方法有鹽析、酶解法或高溫變性法等。（3）研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細胞、pET20b為表達載體分別進行4種酶的表達。表達載體轉化大腸桿菌時，首先應制備感受態細胞，即利用鈣離子處理大腸桿菌，使其成為感受態細胞，使其易于接受外來的DNA分子。基因工程中，酶基因（目的基因）成功表達的產物酶蛋白的化學本質是蛋白質，常用抗原抗體雜交技術進行檢測。（4）依圖所示流程，在一定的溫度、pH等條件下，將4種酶與可溶性淀粉溶液混合組成一個反應體系。由于酶的作用條件較溫和，若這些酶最適反應條件不同，則可能導致有的酶失活而使反應中斷。在分子水平上，可以通過改變基因的堿基序列，從而改變蛋白質的結構，實現對酶特性的改造和優化。3.（2021·湖南卷，22）M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細胞中特異性表達。現設計實驗，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養和胚胎移植等技術獲得M基因失活的轉基因克隆動物A，流程如圖所示。回答下列問題：（1）在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是________________________________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的___________________________________斷開。（2）在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是___________________________________________________________________________________________________________。（3）與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率更低，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。從早期胚胎中分離獲得的胚胎干細胞，在形態上表現為_______________________________________________________（答出兩點即可），功能上具有_________________________________________________。（4）鑒定轉基因動物：以免疫小鼠的_________淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，篩選融合雜種細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實驗思路________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）限制性核酸內切酶（限制酶）磷酸二酯鍵（2）清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害，同時給細胞提供足夠的營養（3）動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難細胞體積小，細胞核大，核仁明顯（任選兩點作答）發育的全能性（4）B取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質進行抗原—抗體雜交【解析】（1）基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸內切酶（限制酶），故在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是限制性核酸內切酶（限制酶）。限制性內切核酸內切酶是作用于其所識別序列中兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。不同的限制酶可以獲得不同的末端，主要分為黏性末端和平末端。（2）在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害。（3）由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難，故與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率低。胚胎干細胞在形態上表現為細胞體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發育的全能性，可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條件下，可以增殖而不發生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。（4）先給小鼠注射特定抗原使之發生免疫反應，之后從小鼠脾臟中獲取已經免疫的B淋巴細胞；誘導B細胞和骨髓瘤細胞融合，利用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，制備M蛋白的單克隆抗體；若要利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活，如果M基因已經失活，則克隆動物A中無法產生M蛋白的單克隆抗體，則可利用抗原—抗體雜交技術進行檢測。故實驗思路為：取動物A和克隆動物A的肝組織細胞，分別提取蛋白質進行抗原—抗體雜交。4.（2021·全國甲卷，38）PCR技術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，醫生進行了相關操作：①分析PCR擴增結果；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。回答下列問題：（1）若要得到正確的檢測結果，正確的操作順序應該是_________________________________（用數字序號表示）。（2）操作③中使用的酶是____________________________________________。PCR反應中的每次循環可分為變性、復性、________三步，其中復性的結果是_______________________________________________________________。（3）為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與______________________________________特異性結合。（4）PCR（多聚酶鏈式反應）技術是指______________________________________________________________________。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。【答案】（1）④②③①（2）Taq酶（熱穩定DNA聚合酶）延伸Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成（3）兩條單鏈DNA（4）一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術【解析】（1）PCR技術可用于臨床的病原菌檢測，若要得到正確的檢測結果，正確的操作順序應該是④采集病人組織樣本→②從病人組織樣本中提取DNA→③利用PCR擴增DNA片段→①分析PCR擴增結果。（2）在用PCR技術擴增DNA時，DNA的復制過程與細胞內DNA的復制類似，操作③中使用的酶是Taq酶（熱穩定DNA聚合酶），PCR反應中的每次循環可分為變性、復性、延伸三步，其中復性的結果是Taq酶從引物起始進行互補鏈的合成。（3）DNA復制需要引物，為了做出正確的診斷，PCR反應所用的引物應該能與兩條單鏈DNA特異性結合。（4）據分析可知，PCR（多聚酶鏈式反應）技術是指一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。該技術目前被廣泛地應用于疾病診斷等方面。5.（2021·全國乙卷，38）用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人類需要的生物產品。在此過程中需要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內切酶的切割位點如圖所示。回答下列問題：（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粒載體片段之間形成的化學鍵是_________________________________。（3）DNA重組技術中所用的質粒載體具有一些特征，如質粒DNA分子上有復制原點，可以保證質粒在受體細胞中能_________________________；質粒DNA分子上有_________________________________________________，便于外源DNA插入；質粒DNA分子上有標記基因（如某種抗生素抗性基因），利用抗生素可篩選出含質粒載體的宿主細胞，方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）表達載體含有啟動子，啟動子是指____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】（1）EcoRI、PstIEcoRI、PstI、SmaI和EcoRV（2）磷酸二酯鍵（3）自我復制一至多個限制酶切位點用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞（4）位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶識別及結合的部位，能驅動轉錄過程【解析】（1）限制酶EcoRI和PstI切割形成的是黏性末端，限制酶SmaI和EcoRV切割形成的是平末端，E.coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，但連接效率較低。因此圖中EcoRI和PstI切割后的DNA片段（黏性末端）可以用E.coliDNA連接酶連接，除了這兩種限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaI和EcoRV切割后的DNA片段（平末端）也可以用T4DNA連接酶連接。（2）DNA連接酶將兩個DNA片段連接形成磷酸二酯鍵。（3）質粒是小型環狀的DNA分子，常作為基因表達的載體，首先質粒上含有復制原點，能保證質粒在受體細胞中自我復制。質粒DNA分子上有一個至多個限制性核酸內切酶的酶切位點，便于目的基因的導入。質粒上的標記基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，具體做法是用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞。（4）啟動子是一段特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得需要的蛋白質。二、2022年高考模擬題1．（2022·天津市新華中學模擬預測）PCR引物的3'端為結合模板DNA的關鍵堿基，5'端無嚴格限制，可用于添加限制酶切點等序列。下列敘述正確的是（

）A．PCR第4個循環，消耗了15對引物B．脫氧核苷酸作為擴增的原料會依次連接到5'端C．耐高溫的DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續結合到雙鏈DNA片段的引物鏈上D．用圖中引物擴增至少四個循環后才能獲得兩端均添加限制酶切點的目的產物【答案】C【詳解】A、該DNA是雙鏈，第一次循環要1對引物，第二次要2對，第三次4對，第四次要8對，即PCR第4個循環，消耗了8對引物，A錯誤；B、進行PCR時，擴增是從引物的3'端延伸，因此脫氧核苷酸作為擴增的原料會依次連接到3'端，B錯誤；C、耐高溫的DNA聚合酶要在雙鏈DNA解鏈以后，結合到DNA上，以其中一條單鏈為模板，以一小段RNA為引物，然后將單個脫氧核苷酸連續加成，合成子鏈，C正確；D、，由圖示可知，第一、二輪循環合成的子鏈長度均不同，根據半保留復制特點可知，前兩輪循環產生的四個DNA分子的兩條鏈均不等長，第三輪循環產生的DNA分子存在等長的兩條核苷酸鏈，即用圖中引物擴增至少3個循環后才能獲得兩端均添加限制酶切點的目的產物，D錯誤。故選C。2．（2022·河南·模擬預測）下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據圖分析回答。(1)上圖中的胚胎干細胞（ES細胞）可以從___________________________和___________________________中分離獲取。(2)過程I將胚胎干細胞置于y射線滅活的鼠胎兒成纖維細胞的飼養層上，并加入動物血清、抗生素等物質，維持細胞不分化的狀態。在此過程中，飼養層提供干細胞增殖所需的_________________________________________，加入抗生素是為了_______________________________。該過程對于研究細胞分化和細胞凋亡的機理具有重要意義。(3)過程II將帶有遺傳標記的ES細胞注入早期胚胎的襄胚腔，通過組織化學染色，用于研究動物體器官形成的時間、發育過程以及影響因素，這項研究利用了胚胎干細胞具有____________________的特點。在哺乳動物早期發育過程中，囊胚的后一個階段是__________________________。(4)過程III是培育轉基因小鼠，將獲得的目的基因導人胚胎干細胞之前需構建基因表達載體，目的是_____________________________________________________________________________________________________________________。將構建好的表達載體導入胚胎干細胞最常用的方法是__________________________________。(5)過程IV得到的小鼠畸胎瘤中里面全是軟骨、神經管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實驗時，必須去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，該過程研究的意義在于解決________________________________________________________________________問題。(6)該研究中，包含的生物技術有____________________________________________________________(至少寫出兩種）。【答案】

早期胚胎

原始性腺

營養物質

防止雜菌污染

全能性

原腸胚

使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發揮作用

顯微注射法

去除胸腺，不能形成T細胞，不發生細胞免疫，使移植組織細胞不會被排斥

臨床上供體器官不足或器官移植后免疫排斥等

動物細胞培養、轉基因技術、早期胚胎培養、胚胎移植【詳解】（1）圖中的胚胎干細胞（ES細胞）可以從早期胚胎和原始性腺中分離獲取。（2）過程Ⅰ將胚胎干細胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細胞的飼養層上，并加入動物血清、抗生素等物質，維持細胞不分化的狀態，在此過程中，飼養層提供干細胞增殖所需的營養物質，加入抗生素是為了防止雜菌污染。（3）ES細胞能培養成小鼠個體，說明胚胎干細胞具有發育的全能性．在哺乳動物胚胎發育過程為：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚期→原腸胚→個體，可見，囊胚將進一步發育成原腸胚。（4）將目的基因導入動物細胞常用顯微注射法．構建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以傳給下一代，同時，使目的基因能夠發揮作用。（5）在器官移植時，發生的免疫反應屬于細胞免疫，細胞免疫主要是T細胞起作用．因此去除胸腺，不能形成T細胞，不發生細胞免疫，使移植組織細胞不會被排斥，從而獲得免疫缺陷小鼠．該過程研究的意義在于解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥等問題。（6）該研究中，包含的生物技術有動物細胞培養、轉基因技術、早期胚胎培養、胚胎移植。3．（2022·四川·石室中學模擬預測）下面為科學家采用不同方法培育良種牛的過程示意圖。請據圖回答有關問題。

(1)與一般的繁育良種動物方式相比較,胚胎移植的優勢是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。為提高良種奶牛的繁殖能力,在獲取卵母細胞之前需用促性腺激素對奶牛進行處理,目的是____________________________________。(2)“轉基因牛”D培育過程中,常用受精卵作為外源基因的受體細胞,主要原因是______________________________________________________________________________________________。(3)圖中數字標號①代表的結構為___________________________,①將來發育為__________________________________,c→d過程需對其均等分割的目的是___________________________________________________________________________。A、B牛基因型是否相同?__________________。(4)在培育良種牛的過程中,都運用了動物細胞培養技術。在動物細胞培養過程中,為防止雜菌的污染而要加入一定量的__________________________。【答案】

可充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力

超數排卵

受精卵的全能性易于表達

內細胞團

胎兒的各種組織

有利于胚胎的恢復和進一步發育

相同

抗生素【詳解】（1）與一般的繁育良種動物方式相比較，胚胎移植可充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力；對良種母牛注射促性腺激素可促使其超數排卵。（2）由于受精卵的全能性易于表達，因此良種牛培育過程中，常用受精卵作為外源基因的受體細胞。（3）圖中③為內細胞團，將來發育為胎兒的各種組織；c→d過程需對其均等分割，這樣有利于胚胎的恢復和進一步發育。來自同一個胚胎的后代具有相同的基因型，因此A、B牛的基因型相同。（4）在動物細胞培養過程中，為防止雜菌的污染而要加入一定量的抗生素。4．（2022·吉林·東北師大附中模擬預測）鹽分是限制植物生長發育的重要因素之一，科研人員嘗試利用獐茅液泡膜Na+/K+逆向轉運蛋白基因（AINHX基因）培育轉基因耐鹽馬鈴薯。(1)通常從獐茅的___________________中獲取AINHX基因用以構建基因表達載體，構建基因表達載體過程中必須使用的工具酶是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)為保證目的基因在馬鈴薯根細胞中能夠正常表達，運載體上應含有特定的_________________________________。(3)馬鈴薯的轉化過程常用農桿菌轉化法，這種方法是利用了農桿菌的Ti質粒上的TDNA具有_________________________________________________________________________________________________________的特點。(4)為探究目的基因整合到馬鈴薯基因組后是否轉錄，可從轉基因植株的細胞中提取所有mRNA并反轉錄成_____________________，再利用PCR方法進行基因擴增，基因擴增時需要先根據_________________________________________________________________________合成引物。若以根細胞為材料擴增結果為陽性（有產物生成），以葉細胞為材料擴增結果為陰性（無產物生成），則說明____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)為證明轉基因馬鈴薯獲得了耐鹽性，將生長至4葉期的轉基因幼苗轉入_________________________________溶液中培養，30天后觀察植株生長情況。【答案】(1)

基因文庫

限制核酸內切酶（限制酶）和DNA連接酶(2)啟動子(3)可轉移至受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上(4)

cDNA（互補DNA）

目的基因（AINHX基因）的一段核苷酸序列

目的基因在根細胞中轉錄，未在葉細胞中轉錄(5)高濃度的NaCl【分析】基因工程常用的工具有限制酶、DNA連接酶、運載體。基因工程可以分為四步：目的基因的提取、目的基因與運載體的結合、目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。(1)某種生物的基因文庫中包含該生物的全部基因，故通常可以從獐茅的基因文庫中獲取AINHX基因用以構建基因表達載體；構建基因表達載體過程中需要用限制酶切割出目的基因和質粒的黏性末端，再用DNA連接酶連接質粒和目的基因，即構建基因表達載體過程中使用的工具酶是限制酶、DNA連接酶。(2)基因表達載體上必須有目的基因、標記基因、啟動子、終止子，其中啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，可驅動轉錄開始，故為保證目的基因在馬鈴薯根細胞中能夠正常表達，運載體上應含有特定的啟動子。(3)將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法，農桿菌Ti質粒上的TDNA具有可攜帶目的基因轉移到受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上的特點。(4)基因工程中經mRNA逆轉錄得到的產物是cDNA；PCR擴增時需要有目的基因（AINHX基因）的一段核苷酸序列作為引物；轉錄是否成功是通過分子雜交技術鑒定的：若以根細胞為材料擴增結果為陽性（有產物生成），以葉細胞為材料擴增結果為陰性（無產物生成），則說明目的基因在根細胞中轉錄，未在葉細胞中轉錄。(5)為證明轉基因馬鈴薯獲得了耐鹽性，則需要進行個體生物學水平的鑒定：將生長至4葉期的轉基因幼苗轉入高濃度的NaCl溶液中培養，30天后觀察植株生長情況，若能正常生長，則證明獲得了耐鹽性。5．（2022·河南·模擬預測）動物細胞工程常用的技術有動物細胞培養、核移植、細胞融合等，其中動物細胞培養是動物細胞工程的基礎。請回答相關問題：(1)動物細胞培養的原理是______________________________；動物細胞培養所使用的是液體培養基（即培養液），其原因是____________________________________________________________________________________________________；在動物細胞培養過程中，隨著細胞數量不斷增多，會出現____________________________________________現象。(2)在動物細胞培養過程中，為防止雜菌污染，應采取的具體措施有____________________________________________、_______________________________________________________________________________________________________________；培養過程中定期更換培養液的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在克隆動物培育過程中使用的動物細胞工程技術有_______________________________________________________；哺乳動物利用胚胎細胞核移植較體細胞核移植更易成功，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)

細胞（生長和）增殖

與動物細胞生活的液體環境相近，有利于動物細胞進行物質交換（或吸收營養物質和排出代謝廢物）

細胞貼壁和接觸抑制(2)

對培養液和所有培養用具進行無菌處理

在培養液中添加一定量的抗生素

清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害(3)

動物細胞培養和核移植

動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易【分析】1、動物細胞培養需要滿足以下條件：①無菌、無毒的環境：培養液應進行無菌處理．通常還要在培養液中添加一定量的抗生素，以防培養過程中的污染；此外，應定期更換培養液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害；②營養：合成培養基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等，通常需加入血清、血漿等天然成分；③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃+0.5℃；pH：7.2～7.4；④氣體環境：95%空氣+5%CO2。2、單克隆抗體的制備過程是：對小動物注射抗原，從該動物的脾臟中獲取效應B細胞，將效應B細胞與骨髓瘤細胞融合，篩選出能產生單一抗體的雜交瘤細胞，克隆化培養雜交瘤細胞（體內培養和體外培養），最后獲取單克隆抗體。(1)動物細胞培養的目的是得到更多細胞，其原理是細胞增殖；由于液體培養基與動物細胞生活的液體環境相近，有利于動物細胞進行物質交換，故動物細胞培養所使用的是液體培養基；在動物細胞培養過程中，細胞會有貼壁生長的特點，隨著細胞數量不斷增多，會出現接觸抑制現象。(2)在動物細胞培養過程中，為防止雜菌污染，應采取的具體措施有對培養液和所有培養用具進行無菌處理、在培養液中添加一定量的抗生素；為清除代謝產物，防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成危害，培養過程中需要定期更換培養液。(3)在克隆動物培育過程中使用的動物細胞工程技術有動物細胞培養和核移植；由于動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，故哺乳動物利用胚胎細胞核移植較體細胞核移植更易成功。6．（2022·河北·模擬預測）(1)用核移植的方法可以獲取克隆動物，哺乳動物核移植可以分為_____________________________________________和體細胞核移植；體細胞核移植的難度明顯高于前者的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)動物細胞核移植過程中，通常采用卵（母）細胞作為受體細胞，原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________。核移植前需將卵母細胞培養至MⅡ中期，并去核，去核的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)克隆技術可用于動物器官移植，能解決______________________________________________________等問題；胚胎分割_____________（填“屬于”或“不屬于”）克隆，應選取________________________________階段的胚胎進行分割，要保證將_______________________________________均等分割。【答案】(1)

胚胎細胞核移植

動物胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高、恢復其全能性比較困難(2)

卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核恢復分裂能力的物質

避免卵母細胞核中的遺傳物質傳遞到子代(3)

供體器官不足和排斥反應

屬于

桑椹胚或囊胚

內細胞團【分析】動物細胞核移植可分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植．體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植，原因：動物胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難。動物核移植是指將動物的一個細胞的細胞核移入一個去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為動物個體。核移植得到的動物稱克隆動物，克隆動物的核基因完全來自供體動物，而細胞質基因來自受體細胞；核移植包括體細胞核移植和胚胎細胞核移植，其中體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植，因為體細胞的全能性低于胚胎細胞。(1)哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植；體細胞核移植的難度明顯高于前者的原因是動物胚胎細胞分化程度低，恢復全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高、恢復其全能性比較困難。(2)動物細胞核移植過程中，通常采用卵（母）細胞作為受體細胞，原因可能是卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核發育的物質。核移植前需將卵母細胞培養至MⅡ中期，并去核，去核的目的是避免卵母細胞核中的遺傳物質傳遞到子代。(3)克隆技術可用于動物器官移植，能解決供體器官不足和排斥反應等問題；胚胎分割屬于克隆，應選取桑椹胚或囊胚階段的胚胎進行分割，要保證將內細胞團均等分割。7．（2022·湖北·模擬預測）CRISPRCas9基因組編輯系統由向導RNA（也叫sgRNA）和Cas9蛋白組成，向導RNA識別并結合靶基因DNA，Cas9蛋白切斷雙鏈DNA形成兩個末端。這兩個末端通過“斷裂修復”重新連接時通常會有個別堿基對的插入或缺失，從而實現基因敲除，如圖1所示。(1)向導RNA識別靶基因DNA時遵循__________________________________原則，Cas9蛋白相當于____________酶，Cas9蛋白切斷靶基因DNA形成的兩個末端重新連接時所必需的一種酶是________________________________。(2)CCR5是人體的正常基因，其編碼的細胞膜CCR5蛋白是HIV入侵T淋巴細胞的主要通道“入口”。科研人員依據_________________的部分序列設計sgRNA，導入骨髓_______________________細胞中，構建sgRNACas9復合體，以實現對CCR5基因的定向切割，變異的CCR5蛋白無法裝配到細胞膜上，即可有效阻止HIV侵染新分化生產的T淋巴細胞。