專題10生物技術與工程

目錄

一、基礎知識解讀

二、基礎知識分類歸納

【基礎知識1】傳統發酵技術與發酵工程的運用

【基礎知識2】微生物的培養技術以及應用

【基礎知識3】植物細胞工程

【基礎知識4】動物細胞工程

【基礎知識5】胚胎工程

【基礎知識6】基因工程操作技術

【基礎知識7】基因工程與蛋白質工程的運用

三、最新模考題組練

1、基因工程：（1）基本工具：限制酶可識別特定核甘酸序列并切割DNA分子；DNA連接酶能連接DNA片

段；載體如質粒，可將目的基因導入受體細胞。（2）基本操作程序：獲取目的基因可從基因文庫獲取、利

用PCR技術擴增或人工合成；構建基因表達載體需將目的基因與啟動子、終止子等連接；將目的基因導入

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；目的基

因的檢測與鑒定包括分子水平的DNA分子雜交、RNA分子雜交、抗原-抗體雜交，以及個體水平的抗蟲抗

病等接種實驗。

2、細胞工程：（1）植物細胞工程：植物組織培養技術利用植物細胞全能性，經脫分化和再分化形成完整

植株；植物體細胞雜交可克服遠緣雜交不親和障礙，先去除細胞壁獲得原生質體，再誘導融合，經組織培

養得到雜種植株。（2）動物細胞工程：動物細胞培養是其他動物細胞工程技術的基礎，需用胰蛋白酶或膠

原蛋白酶處理動物組織使其分散成單個細胞，培養過程有原代培養和傳代培養；動物體細胞核移植技術常

以去核卵母細胞為受體，將體細胞的細胞核移入其中，構建重組細胞并培養；動物細胞融合可用于制備單

克隆抗體，常用聚乙二醇、滅活的病毒等誘導細胞融合，經篩選得到能產生特定抗體的雜交瘤細胞。

3、胚胎工程：（1）體內受精和早期胚胎發育：精子需獲能，卵子需發育到減數第二次分裂中期才具備受

精能力，受精過程包括精子穿越放射冠和透明帶、進入卵細胞膜、原核形成和配子結合；早期胚胎發育依

次經歷受精卵、卵裂期、桑根胚、囊胚、原腸胚等階段。

（2）胚胎工程的應用：胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序，供體的主要職能是產生具有優良遺傳特性

的胚胎，受體需同期發情處理；胚胎分割可將早期胚胎切割成多份，獲得同卵多胎，操作時要注意將內細

胞團均等分割。

4、生物技術的安全性和倫理問題：（1）轉基因生物的安全性：包括食物安全方面可能存在滯后效應、過

敏原等問題；生物安全方面可能會擴散到種植區外變成野生種類或與近緣物種雜交等；環境安全方面可能

會對生態系統穩定性和生物多樣性產生影響。（2）克隆技術引發的倫理問題：有生殖性克隆和治療性克

隆之分，生殖性克隆面臨倫理道德問題，治療性克隆則可用于治療疾病，但也需關注倫理規范。

（3）基因編輯技術的倫理問題：可能會引發對人類生殖細胞基因編輯導致的倫理爭議，如改變人類遺傳基

因庫、引發“設計嬰兒”等問題。

【基礎知識1】傳統發酵技術與發酵工程的運用

【典例分析1-1］（2024.陜西西安模擬）泡菜在我國歷史悠久，流傳廣泛，是人們喜愛的開胃食品。泡菜的

制作離不開乳酸菌。請回答下列問題。

（1）欲用新鮮的泡菜濾液分離純化乳酸菌，首先需要對泡菜濾液進行后涂平板，以便分離得到

單菌落。分離純化所用固體培養基中因含有碳酸鈣而不透明，乳酸菌代謝過程中產生的乳酸能溶解培養基

中的碳酸鈣，故分離純化時應挑選出具有的菌落作為候選菌。

（2）在泡菜制作過程中，需要加入一定量的食鹽。如果食鹽加入過多，會導致制作的泡菜咸而不酸，其原因

是____________________________________________________________

（3）在泡菜制作過程中，密封發酵壇的目的是。在泡菜制作過程中，向發酵

壇中加入香辛料的主要作用是o

（4）為了身體健康，應少吃泡菜，這是因為泡菜中含有較多的亞硝酸鹽。測定亞硝酸鹽含量時，從泡菜壇中

取樣后應迅速封壇，其目的是o

解析：（1）由于泡菜濾液中乳酸菌的濃度高，直接取泡菜濾液培養乳酸菌很難分離得到單菌落，故分離純化

乳酸菌時，首先需要用無菌水對泡菜濾液進行梯度稀釋。由于乳酸菌代謝過程中產生的乳酸可以溶解培養

基中的碳酸鈣，從而形成透明圈，故應挑選出培養基中具有透明圈的菌落作為候選菌。（2）鹽水濃度過大會

抑制乳酸菌發酵，導致產生的乳酸過少，泡菜咸而不酸。（3）因為乳酸菌進行無氧呼吸產生乳酸，所以為了

給乳酸菌發酵提供無氧環境，發酵壇需要密封。香辛料可以調制泡菜的風味。（4）測定亞硝酸鹽含量時，從

泡菜壇中取樣后應迅速封壇，防止泡菜被污染。

答案：（1）梯度稀釋透明圈（2）食鹽濃度過高會抑制乳酸菌的發酵（3）給乳酸菌發酵提供無氧環境調

制泡菜的風味(4)防止泡菜被污染

【提分秘籍】

1.傳統發酵技術是指直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發

酵物中的微生物進行發酵、制作食品的技術。傳統發酵以混合菌種的固體發酵及半固體發酵為主，通常是

家庭式或作坊式的。

2.制作泡菜

(1)制作原理:制作傳統泡菜是利用植物體表面天然的乳酸菌來進行發酵的。發酵期間，乳酸會不斷積累，

當它的質量百分比為0.4%-0.8%時，泡菜的口味、品質最佳。

(2)方法步驟

①用清水和食鹽配制質量百分比為5%-20%的鹽水，并將鹽水煮沸，冷卻待用。

②將新鮮蔬菜洗凈，切成塊狀或條狀，混合均勻，晾干后裝人泡菜壇內;裝至半壇時，放人蒜瓣、生姜及其

他香辛料，繼續裝至八成滿，其原因是發酵初期由于混有雜菌，雜菌的發酵過程可能產生氣體，如果裝滿,

會導致發酵液溢出。泡菜裝的太滿，會使鹽水不太容易完全淹沒菜料，從而導致壇內菜料變質腐爛。

③將冷卻好的鹽水緩緩倒人壇中，使鹽水沒過全部菜料，蓋好壇蓋，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，并在發

酵過程中注:意經常向水槽中補充水，用水密封泡菜壇的目的是乳酸菌是厭氧菌，創造個無氧環境，有利

于發酵，這說明泡菜制作需要無氧條件。

【典例分析1-2](2024?重慶涪陵模擬)人類很早就能制作果酒，并用果酒進一步發酵生產果醋。

(1)人們利用水果及附著在果皮上的,在18?25℃、無氧條件下釀造果酒；在利用醋酸菌在

條件下，將酒精轉化成醋酸釀得果醋。釀造果醋時，得到了醋酸產率較高的醋

酸菌群，為進一步純化獲得優良醋酸菌菌種，采用的接種方法是。

(2)先釀制果酒再生產果醋的優勢有(填編號)。

①先釀制果酒，發酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產率

②釀制果酒時形成的醋酸菌膜，有利于提高果醋的產率

③果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中

(3)果酒中的酒精含量對果醋的醋酸產率會產生一定的影響。某技術組配制發酵液研究了初始酒精濃度對醋

酸含量的影響，結果見圖。

該技術組使用的發酵液中，除酒精外還包括的基本營養物質有（填寫兩種）。據圖可知，醋

酸發酵的最適初始酒精濃度是；酒精濃度為10%時醋酸含量最低，此時，若要盡快提高醋酸含量，可

采取的措施有（填寫兩個方面）O

解析：（1）在葡萄酒的自然發酵過程中，起主要作用的是附著在葡萄皮上的野生型酵母菌。醋酸菌是好氧菌，

最適生長溫度為30?35°C。微生物最常用的接種方法是稀釋涂布平板法和平板劃線法。（2）先釀制果酒，

發酵液能抑制雜菌的生長，有利于提高果醋的產率，①正確；釀制果酒時形成的醋酸菌膜會造成局部缺氧,

導致果醋產率不高，②錯誤；果酒有利于溶出水果中的風味物質并保留在果醋中，增加果醋風味，③正確。

（3）微生物生長的基本營養物質有氮源、碳源、水、無機鹽等，題中酒精作為碳源。酒精濃度為6%時，醋酸

含量最高，是發酵的最適濃度。提高醋酸含量，可采取的措施有適當降低初始酒精濃度，增加氧氣供應，

適當提高溫度等。

答案：（1）酵母菌30?35℃,有氧稀釋涂布平板法（或平板劃線法）（2）①③（3）氮源、無機鹽、水6%

適當降低初始酒精濃度，增加氧氣供應，適當提高溫度等

【提分秘籍】

（1）許多新鮮水果的果皮表面附著有大量的不同種類的野生酵母菌。在這些菌的作用下，水果可以發酵成果

酒。在有氧（無氧、有氧）的條件下，果酒經醋酸菌的作用還可以進步發酵成果醋。

（2）在制作果酒和果醋的過程中，發酵液的變化分別是果酒制作過程中會產生氣泡，如果用紫色葡萄作原

料，發酵液會逐漸變成深紅色;果醋制作過程中一般不會有氣泡，發酵完成的發酵液液面上會出現一層菌

膜，引起這些變化的原因是由于酵母菌無氧呼吸產生了C02,同時葡萄皮中的花青素進人液體中:果醋制作

過程中產生的菌膜是醋酸菌膜。

【典例分析1-31生物技術在食品加工中的應用十分廣泛，如果酒、果醋的制作就是生活中常見的例子。下

圖A是果酒和果醋制作的實驗流程，圖B是一個利用果酒制果醋的發酵裝置。請回答下列問題：

（1）果酒和果醋發酵的微生物在代謝方式上的主要區別是

（2）果醋是在圖B中瓶產生的，發酵的微生物利用的碳源主要是0

（3）圖A①過程是在圖B中瓶進行的，發酵產物酒精要在________（填“酸”“中”或“堿”）性條

件下用來鑒定。

（4）圖B中瓶發酵后溶液的pH下降，說明原因：

圖B裝置實際有一個不足之處，即在________瓶上沒有設置________o

解析：（1）果醋發酵利用的微生物主要是醋酸菌，其代謝類型是異養需氧型；果酒發酵利用的微生物主要是

酵母菌，其代謝類型是異養兼性厭氧型。（2）在圖B中，乙瓶持續通入空氣制備果醋，該果醋的制作流程是

果汁一果酒一果醋，酵母菌的碳源為葡萄糖，醋酸菌的碳源為酒精。（3）圖A①過程表示制備果酒，酵母菌

在圖B的甲瓶中進行無氧呼吸，產物酒精在酸性條件下與橙色的重鋁酸鉀溶液反應，出現灰綠色。（4）甲瓶

中進行酒精發酵，產生的二氧化碳可使溶液pH下降，乙瓶中進行乙酸發酵，產生的乙酸也使溶液的pH下

降。由于酒精發酵不斷產生二氧化碳，瓶內氣體壓強不斷增大，為防止爆炸，應在圖B的甲瓶上設置排氣

口。

答案：（1）酵母菌的代謝類型是異養兼性厭氧型，醋酸菌的代謝類型是異養需氧型（2）乙酒精（3）甲

酸重銘酸鉀溶液（4）甲、乙甲瓶中產生的二氧化碳和乙瓶中產生的乙酸使溶液的pH下降甲排氣

【基礎知識2】微生物的培養技術以及應用

【典例分析2-1］（2024?山東青島模擬）自生固氮菌是土壤中能獨立固定空氣中N2的細菌，將玉米種子用

自生固氮菌拌種后播種，可顯著提高產量并降低化肥的使用量。科研人員進行了土壤中自生固氮菌的分離

和固氮能力測定的研究，部分實驗流程如圖。回答下列問題。

05mL05mL0.1mL

擴大培養

藻蕩2005mL固氮能力

鑒定

土壤90mL

多次純

10g無菌水懸浮液案

化培養

①②③④⑤

（1）下表為兩種培養基的配方，步驟④應選其中的培養基，原因是

培養基類型培養基組分

甘露醇(C6Hl406)、KH2P04、NaCKMgS04?7H20,K2s04、CaC03、

Ashby培養基

蒸儲水、瓊脂

LB培養基蛋白陳、酵母提取物、NaCl、蒸儲水、瓊脂

（2）若在④的平板上統計的菌落的平均數量為126個，則每克土壤中含有的固氮菌為個。

（3）將純化的固氮菌置于完全培養液中擴大培養48小時，經離心后收集下層細胞并轉移至特定培養基中進

行固氮能力的測定，篩選出固氮能力最強的菌種CM12,為進一步鑒定其固氮能力，科研人員選用發芽一致

30天后測定土壤微生物有機氮含量，結果如圖所示。

［注］CK：對照處理組；N：尿素處理組（每盆土壤澆50mL有氮全營養液，成分為在1000mL無氮植物營養液

中加入0.12g尿素）；CM12：自生固氮菌CM12處理組（每盆土壤澆50mL接種自生固氮菌的無氮植物營養

液）。

①對照組（CK）的處理為o

②自生固氮菌比共生固氮菌（如根瘤菌）的應用范圍更廣，原因是

解析：（1）由題干信息分析可知，科研人員的目的是分離土壤中自生固氮菌，故為了模擬類似的生長環境，

培養基中需要沒有氮源且添加多種無機鹽來模擬土壤環境，故步驟④應選擇Ashby培養基。（2）每克樣品中

的菌株數=126X104+0.1=1.26X107個。（3）①對照組的目的是排除無關變量對實驗的影響，故對照組

（CK）的處理為每盆土壤澆50mL無氮植物營養液。②自生固氮菌比共生固氮菌（如根瘤菌）的應用范圍更廣,

原因是自生固氮菌能在土壤中獨立固氮，不受宿主的限制。

答案：（DAshbyAshby培養基中沒有氮源，只有自生固氮菌能在該培養基生存（2）1.26X107（3）①每盆

土壤澆50mL無氮植物營養液②自生固氮菌能在土壤中獨立固氮，不受宿主的限制

【典例分析2-2］（2024?山西大同模擬）化合物S被廣泛應用于醫藥、食品和化工工業。用菌株C可生產S,S

的產量與菌株C培養所利用的碳源關系密切。為此，某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產量的

影響，結果見表。

碳源細胞干重（g/L）S產量(g/L)

葡萄糖3.120.15

淀粉0.010.00

制糖廢液2.300.18

回答下列問題。

（1）通常在實驗室培養微生物時，需要對所需的玻璃器皿進行滅菌，滅菌的方法有

_________________________（答出2點即可）。

⑵由實驗結果可知，菌株C生長的最適碳源是；用菌株C生產S的最適碳源是o菌株C

的生長除需要碳源外，還需要（答出2點即可）等營養物質。

⑶由實驗結果可知，碳源為淀粉時菌株C不能生長，其原因是

⑷若以制糖廢液作為碳源，為進一步確定生產S的最適碳源濃度，某同學進行了相關實驗。請簡要寫出實

驗思路：O

⑸利用制糖廢液生產s可以實現廢物利用，其意義是

________________________________________________________（答出1點即可）。

解析：（1）在實驗室培養微生物時，對玻璃器皿進行滅菌的方法有干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌等。（2）由實驗結

果可知，以葡萄糖作為碳源時，細胞干重最高，最有利于菌株C生長；而以制糖廢液作為碳源時，S產量最

高，此時更有利于生產S。微生物生長所需的營養物質除碳源外，一般還包括水、氮源和無機鹽等。⑶碳源

為淀粉時菌株C不能生長，可能是因為菌株C缺乏能分解淀粉的酶，不能分解利用淀粉。（4）若要進一步確

定生產S的最適制糖廢液濃度，可分別向一系列含有不同濃度制糖廢液的培養基中接種等量且適量的菌株

C,放在相同且適宜的條件下培養，一段時間后檢測培養液中S的含量，S產量最高時對應的制糖廢液濃度

即為最適碳源濃度。⑸利用制糖廢液生產S可以實現廢物利用，減少污染、節省原料、降低生產成本。

答案：（1）干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌⑵葡萄糖制糖廢液水、氮源、無機鹽（3）菌株C缺乏能分解淀粉

的酶，不能分解利用淀粉（4）分別向一系列含有不同濃度制糖廢液的培養基中接種等量且適量的菌株C,放

在相同且適宜的條件下培養，一段時間后檢測培養液中S的含量，S產量最高時對應的制糖廢液濃度即為最

適碳源濃度（5）減少污染、節省原料、降低生產成本

【提分秘籍】

牛肉膏蛋白腺培養基，培養基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養物質以及02維生素的需求。例如，

在培養乳酸桿菌時，需要在培養基中添加酸；在培養霉菌時，需要將培養基調至生;在培養細菌時，需要將

培養基調至中性或弱堿性;在培養厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。

【典例分析2-3］（2024.遼寧鞍山調研）某種在田間廣泛使用的除草劑（含氮有機化合物）在土壤中不易降解,

長期使用會污染土壤。為修復被該除草劑污染的土壤，可按下面程序選育能有效降解該除草劑的細菌（已知

該除草劑在水中溶解度一定，該除草劑的培養基不透明，培養皿中會殘留少量無菌空氣）。回答下列問題：

無透明帶菌落

有透

明

帶

菌

長期使用該落

除草劑的土壤

A.制備土B.培養基表C第2次及其以后D.培養基

壤浸出液面連續劃線劃線總是從上次培養

劃線末端開始

（1）制備土壤浸出液時，為避免菌體濃度過高，需將浸出液進行處理。

⑵要從長期使用該除草劑的土壤中分離目的菌，從物理性質、營養成分的角度要求上述培養基具備的特點

是。若需要調節培養基pH,應該在各種成分都溶化后且分裝

（填“前”或“后”）進行。對培養基進行滅菌，常采用法。

⑶圖中形成的菌落中，無透明帶菌落利用的氮源可能是,有透明帶菌落利用的氮源主要是該除草

劑，據此可篩選出目的菌。

⑷若對活菌進行計數，常用的接種方法為o為了測定微生物的數量，一位同學在4

個平板培養基上分別接種稀釋倍數為106的土壤樣液0.1mL,培養后菌落數目分別為155、160、176、149,

則每毫升原土壤樣液中上述微生物數量為個。

解析：（1）制備土壤浸出液時，為避免菌體濃度過高，需將浸出液進行稀釋處理。（2）要從長期使用該除草劑

的土壤中分離目的菌，從物理性質、營養成分的角度要求上述培養基具備的特點是以除草劑為唯一氮源的

固體培養基。若需要調節培養基pH,應該在各種成分都溶化后且分裝前進行。對培養基進行滅菌常采用濕

熱滅菌法中的高壓蒸汽滅菌法。⑶根據題干“該除草劑的培養基不透明”可知，無透明帶菌落利用的氮源

并不是除草劑，而是空氣中的N2,有透明帶菌落利用的氮源為除草劑。⑷接種微生物常用平板劃線法和稀

釋涂布平板法，其中稀釋涂布平板法還可用于對微生物進行計數。在4個平板培養基上分別接種稀釋倍數

為106的土壤樣液0.1mL,培養后菌落數目分別為155、160、176、149,則每毫升原土壤樣液中上述微生

物數量為（155+160+176+149）+4+0.1義106=1.6X109（個）。

答案：（1）稀釋⑵以除草劑為唯一氮源的固體培養基前高壓蒸汽滅菌（3）N2⑷稀釋涂布平板法L6

X109

【典例分析2-4］（2024.江蘇金壇模擬）請回答下列與大腸桿菌純培養有關的問題：

（1）制備培養基：配制培養基時各種成分在溶化后分裝前必須進行，培養基在接種前要進行

______________滅菌。

（2）純化大腸桿菌

通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。在數次劃線

后培養，可以分離得到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的單菌落，這種方法稱為0

（3）討論分析

①純化大腸桿菌時，（填“可以”或“不可以”）用加入抗生素的方法防止雜菌感染。

②用該方法分離大腸桿菌時，從第二次劃線操作起，每次總是要從上一次劃線的末端開始劃線，并劃線數

'次,其原因是_____________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

③大腸桿菌與酵母菌的最本質區別是

解析：（1）配制培養基時各種成分在溶化后分裝前必須進行調節pH,培養基在接種前要進行高壓蒸汽滅菌。

（2）題干所述接種方法為平板劃線法。（3）①大腸桿菌屬于細菌，對抗生素敏感，培養大腸桿菌時不能用加

入抗生素的方法防止雜菌感染。②平板劃線法分離大腸桿菌時，從第二次劃線操作起，每次總是要從上一

次劃線的末端開始劃線，并劃線數次，其原因是線條的末端的細菌數量少，最終可以得到由單個細菌繁殖

形成的菌落。③大腸桿菌屬于原核生物，酵母菌屬于真核生物，它們最本質的區別是大腸桿菌無以核膜為

界限的細胞核。

答案：（1）調節pH高壓蒸汽（2）平板劃線法

（3）①不可以②線條的末端的細菌數量少，最終可以得到由單個細菌繁殖形成的菌落③大腸桿菌無以核

膜為界限的細胞核

【提分秘籍】

①制備培養基:配制固體培養基滅菌，配制好的培養基采用高壓蒸汽滅菌方法滅菌，培養皿包扎好，放人干

熱滅菌箱內，進行滅菌。

倒平板:待培養基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。首先拔出錐形瓶的棉塞，將瓶口迅速通

過火焰，用拇指和食指將培養皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養基(10-20m)倒人培養皿，立即蓋上皿

蓋、等待培養基冷卻凝固后，將培養皿倒過來放置。

②接種和分離酵母菌：通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作，其目的是聚集的菌種逐步稀釋分散

到培養基的表面。經數次劃線后培養，可以分離得到單個菌落。

【基礎知識3】植物細胞工程

【典例分析3-1](2023?浙江臨安調研)甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效

應。某研究小組用甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交相關研究，基本過程包括獲取原生質體、誘導原生

質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定，最終獲得高產耐鹽堿再生植株。回答下列問題。

⑴根據研究目標，在甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交前，應檢驗兩種植物的原生質體是否具備

的能力。為了便于觀察細胞融合的狀況，通常用不同顏色的原生質體進行融合，若甲植物原

生質體采用幼苗的根為外植體，則乙植物可用幼苗的為外植體。

(2)植物細胞壁的主要成分為和果膠，在獲取原生質體時，常采用相應的酶進行去壁處理。在

原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使甲原生質體和乙原生質體的失活。對

處理后的原生質體在顯微鏡下用計數，確定原生質體密度。兩種原生質體1：1混合后，通過

添加適宜濃度的PEG進行融合；一定時間后，加入過量的培養基進行稀釋，稀釋的目的是

(3)將融合原生質體懸浮液和液態的瓊脂糖混合，在凝固前倒入培養皿，融合原生質體分散固定在平板中，

并獨立生長、分裂形成愈傷組織。同一塊愈傷組織所有細胞源于。下列各項中能

說明這些愈傷組織只能來自雜種細胞的理由是哪幾項？()

A.甲、乙原生質體經處理后失活，無法正常生長、分裂

B.同種融合的原生質體因甲或乙原生質體失活而不能生長、分裂

C.培養基含有抑制物質，只有雜種細胞才能正常生長、分裂

D.雜種細胞由于結構和功能完整可以生長、分裂

(4)愈傷組織經可形成胚狀體或芽。胚狀體能長出____________,直接發育形成再生植株。

(5)用PCR技術鑒定再生植株。已知甲植物細胞核具有特異性DNA序列a,乙植物細胞質具有特異性DNA序

列b；Ml、M2為序列a的特異性引物，Nl、N2為序列b的特異性引物。完善實驗思路:

I.提取純化再生植株的總DNA,作為PCR擴增的o

H.將DNA提取物加入PCR反應體系，為特異性引物，擴增序列a；用同樣的方法擴增序列b。

III.得到的2個PCR擴增產物經后,若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的—

個條帶，則可初步確定再生植株來自雜種細胞。

解析：（1）在甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交前，應檢驗兩種植物的原生質體是否具備再生的能力。為

了便于觀察原生質體融合的狀況，通常用不同顏色的原生質體進行融合，若甲植物原生質體采用幼苗的根

為外植體，則乙植物可用幼苗的葉為外植體。（2）植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠，在獲取原生質體

時，常采用相應的酶進行去壁處理。甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效應，

在原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使甲原生質體的細胞質和乙原生質體的細胞核失活，融

合后具有甲植物的細胞核基因和乙植物的細胞質基因。對處理后的原生質體在顯微鏡下用血細胞計數板計

數，確定原生質體密度。兩種原生質體1：1混合后，通過添加適宜濃度的PEG進行融合，一定時間后，加

入過量的培養基進行稀釋，稀釋的目的是降低PEG濃度，使其失去融合作用。（3）同一塊愈傷組織所有細胞

源于同一個雜種融合的原生質體。未融合的原生質體因為細胞質或細胞核的失活，無法正常生長、分裂；

同種融合的原生質體也因為甲原生質體細胞質或乙原生質體細胞核失活而不能生長、分裂；只有雜種細胞

才具備有活性的細胞質和細胞核，可以生長、分裂，因此這些愈傷組織只能來自雜種細胞。（4）愈傷組織經

再分化可形成胚狀體或芽。胚狀體能長出根和芽，直接發育形成再生植株。（5）I.提取純化再生植株的總

DNA,作為PCR擴增的模板。H.將DNA提取物加入PCR反應體系，Ml、M2為特異性引物，擴增序列a；用

同樣的方法擴增序列boIII.得到的2個PCR擴增產物經凝膠電泳后，若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現

了預期的1個條帶，則可初步確定再生植株來自雜種細胞。

答案：（1）再生葉（2）纖維素細胞質和細胞核血細胞計數板降低PEG濃度，使其失去融合作用（3）

同一個雜種融合原生質體ABD（4）再分化根和芽（5）1.模板II.MKM2III.凝膠電泳1

【典例分析3-2］（2024.安徽淮北模擬）菊花的組織培養的大致過程如下圖所示。請回答下列問題：

菊花植物體A未開花的幼嫩枝條耳愈傷組織

D|1——試管苗----------------------1|C

（1）外植體的消毒：選取生長旺盛的嫩枝，沖洗干凈，用無菌吸水紙吸干外植體表面的水分，用體積分數

為70%的消毒30s,立即將外植體用無菌水清洗2?3次，吸干表面水分，再用溶

液處理30min后，立即用無菌水清洗2?3次，其目的是。

（2）菊花組織培養過程中，啟動細胞分裂、B（填名稱）、再分化的關鍵激素是

=通過B過程產生的愈傷組織細胞與枝條韌皮部細胞的形態、結構

（填“相同”或“不同”），其根本原因是o

（3）該實驗操作成功的關鍵是,

所以要對外植體、超凈工作臺臺面等消毒，對等滅菌，實驗操作過程都要在

一旁進行。試管苗的獲得證明菊花體細胞具有性。

解析：（1）外植體的消毒：外植體沖洗干凈后，需用無菌吸水紙吸干外植體表面的水分，用體積分數為70%

的酒精消毒30s,立即將外植體取出，用無菌水清洗2?3次，吸干表面水分，再用次氯酸鈉溶液處理30min

后，立即用無菌水清洗2?3次，其目的是洗凈消毒液。（2）在菊花的組織培養過程中，啟動細胞分裂、脫

分化和再分化過程的激素主要是生長素和細胞分裂素。愈傷組織和枝條韌皮部的細胞形態、結構差別很大,

根本原因是不同細胞內基因的選擇性表達。（3）植物組織培養實驗操作成功的關鍵在于無菌操作和無菌技

術，所以培養基和培養器具的滅菌、外植體和超凈工作臺臺面的消毒和無菌操作等都要嚴格進行，實驗操

作過程都要在酒精燈火焰旁進行。試管苗的獲得體現了菊花體細胞具有全能性。

答案：（1）酒精次氯酸鈉洗凈消毒液

（2）脫分化細胞分裂素和生長素不同基因的選擇性表達

（3）無菌操作和無菌技術培養基和培養器具酒精燈火焰全能

【典例分析3-3］（2024.江西分宜調研）通過細胞工程技術，利用甲、乙兩種植物的各自優勢（甲耐鹽、乙

高產），培育高產耐鹽的雜種植株。請完善下列實驗流程并回答下列問題:

甲種植物細胞、囚,甲原生質體'PEG后

乙種植物細胞^

再

乙原生質體細

生

胞

細

目的植株分

胞

裂

［選擇壁

rin用鈉鹽濃度為0.6%

旦’的固體培養基培養?愈傷組織-------1C

（DAM酶，B是，D是具有優良性狀的幼芽。D

長成的幼苗需要選擇的原因是________________________________________________________________

⑵由C形成植株的過程利用了—

技術，形成愈傷組織需要經過過程，愈傷組織形成D需要經過過程。整個培養過程要在

的條件下進行。

（3）植物體細胞融合成功的標志是

。目前，植物體細胞雜交技術在______________________________________等方面取得

了重大突破。

（4）己知甲、乙植物分別為四倍體、二倍體，則“甲一乙植株”屬于倍體植株。

解析：（1）由植物細胞變成原生質體，需要去掉細胞壁，植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，酶具有專

一性，所以應用纖維素酶和果膠酶處理細胞壁。兩個原生質體經PEG誘導形成融合的原生質體，D是具有耐

鹽優良性狀的幼芽。D長成的幼苗需要選擇的原因是并非每株幼苗都能表達出高產耐鹽性狀。（2）C細胞是

雜種細胞，形成植株需要利用植物組織培養技術，經歷細胞的脫分化過程和再分化過程，該過程中涉及培

養基培養，所以要在無菌的條件下進行。（3）植物細胞融合時，核質都應該進行融合，當細胞壁再生時，說

明融合后的細胞核與細胞質已經能進行正常的新陳代謝，即融合成功。植物體細胞雜交打破了生殖隔離，

實現了遠緣雜交育種。（4）“甲一乙植株”屬于異源多倍體中的異源六倍體。

答案：（1）纖維素酶和果膠融合的原生質體耐鹽有耐鹽高產和耐鹽低產兩種幼苗（2）植物組織培養

脫分化再分化無菌（3）再生出新的細胞壁打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種（4）

【提分秘籍】

1.植物體細胞雜交技術

（1）概念:是指將不同來源的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的

技術。

原因:番茄和馬鈴薯兩種生物之間存在著生殖隔離，不能（能、不能）用傳統的有性雜交的方法得到雜種后代。

（3）過程:進行體細胞雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除這層細胞壁，獲得原生質

體。人工誘導原生質體融合的方法基本可以分為兩大類即物理法和化學法。物理法包括電融

合法、離心法等;化學法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+--高pH融合法等。融合后得到的雜種細胞再

經過誘導可形成愈傷組織，并可進一步發育成完整的雜種植株。

意義：打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等。

（5）“番茄一馬鈴薯”雜種植株沒有地上結番茄，地下長馬鈴薯，可能的原因是基因表達之間是相互調控，

相互影響的，雜種植物含兩個物種的遺傳物質，基因表達時受到相互干擾（合理即可）。

【基礎知識4】動物細胞工程

【典例分析4-1]（2024.江西新干模擬）圖1表示SARS-CoVS蛋白特異性單克隆抗體的制備過程。骨髓瘤

細胞由于缺乏次黃喋吟磷酸核糖轉移酶（HGPRT-）在HAT篩選培養液中不能正常合成DNA,無法生長。圖2

表示篩選出融合細胞的過程。回答下列問題。

SARS-CoVS骨髓瘤

蛋白細胞株烹工抗CADCrc

里丁\體檢驗SARS-CoVVS

I/甲fA生隆化+蛋白單克隆

小鼠體內一?"已免疫培養抗體

的B細胞

圖1

免疫B細胞骨髓瘤細胞

HGPRT+

HAT培養液

體外長期融合的細胞在HAT培養

培養中死亡液中死亡

圖2

（1）圖1中已免疫的B細胞能分泌，需要與骨髓瘤細胞融合的原因是

（2）圖1中的A是,最后將能產生所需抗體的細胞進行擴大培養的方法有

_________________________和體外培養兩種。

（3）圖2中的細胞融合一般用進行生物誘導，該誘導方法的原理是

_______________________________________，從而使細胞膜打開，細胞發生融合。

解析：（1）已免疫的B細胞能分泌特異性抗體。因為已免疫的B細胞已經高度分化，不能分裂，無法大量產

生抗體，而骨髓瘤細胞可大量增殖，因此需要已免疫的B細胞與骨髓瘤細胞融合。（2）圖1中的A是B細胞

和骨髓瘤細胞融合得到的雜交瘤細胞。將篩選出來的能產生所需抗體的雜交瘤細胞進行克隆化培養的方法

有體外培養和注射到小鼠腹腔內培養（或體內培養）兩種。（3）動物細胞融合一般用滅活的病毒進行生物誘

導，該誘導方法的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發生作用，使細胞膜打

開，細胞發生融合。

答案：（1）特異性抗體已免疫的B細胞不能分裂，無法大量產生抗體，而骨髓瘤細胞可大量增殖（2）雜

交瘤細胞注射到小鼠腹腔內培養（或體內培養）（3）滅活的病毒病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠

與細胞膜上的糖蛋白發生作用

【典例分析4-2］（2024.山東高密模擬）下圖為細胞工程的流程圖（a、b表示過程），請據圖回答下列問題:

甲細胞

丙細胞上丁細胞

乙細胞

（1）若圖示為動物細胞融合的過程，則a特有的誘導劑是0以動物細胞融合為基礎發展起

來的雜交瘤技術為制造單克隆抗體開辟了新途徑，通過把能產生抗體的細胞與能在體外

大量增殖的細胞進行融合，得到既能迅速大量增殖，又能產生專一抗體的雜交瘤細胞。

（2）若圖示為植物體細胞雜交過程，則在甲、乙細胞融合之前，需要用（填酶名稱）制備

。這項工程的意義是

（3）由甲、乙細胞融合得到丙細胞的基本原理是

解析：（1）動物細胞融合特有的誘導劑是滅活的病毒。在單克隆抗體的制備過程中，已免疫的B淋巴細胞與

骨髓瘤細胞融合，形成雜交瘤細胞，該細胞既可以迅速大量增殖，又可以產生專一抗體。（2）在植物體細胞

雜交過程中，需要先用纖維素酶和果膠酶去除甲、乙細胞的細胞壁，獲得原生質體，然后再誘導甲、乙的

原生質體融合。該技術可以打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種。（3）甲、乙細胞融合形成

丙細胞，利用了細胞膜的流動性。

答案：（1）滅活的病毒（已免疫的）B淋巴骨髓瘤

（2）纖維素酶和果膠酶原生質體打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種（3）細胞膜的流

動性

【典例分析4-3]（2024.河南鞏義模擬）據報道，科研人員從一只成年雌性森林貓皮膚組織中分離培養

得到成纖維細胞，將該細胞的細胞核注入中華田園貓的卵母細胞中，經人工激活后獲得多枚體細胞克隆胚

胎。將克隆胚胎移植到受體母貓體內，經過62天孕育，成功得到一只森林貓體細胞克隆后代。請回答下列

相關問題：

（1）從成年雌性森林貓皮膚組織中分離成纖維細胞，需在皮膚組織中添加酶。作為細胞核受體

的卵母細胞應是,用顯微注射法將供體細胞核導入該細胞后形成重構胚，由此

培育成的森林貓體細胞克隆后代的性別是。動物體細胞核移植的難度大于胚胎細胞核移植，原因

是___________________________________________________________

______________________________________________________________O

（2）貓泛白細胞減少癥也叫貓瘟熱，該病是由貓泛白細胞減少癥病毒引起的貓（特別是幼齡貓）的一種發熱

性、高度接觸性、致死性傳染病，而抗貓泛白細胞減少癥病毒單克隆抗體的應用會大大降低該病的死亡率。

下圖為用小鼠制備該單克隆抗體的簡圖，若甲細胞為小鼠骨髓瘤細胞，則乙細胞為已免疫小鼠的

=與植物細胞融合相比，圖示甲、乙細胞融合的過程中特有的誘導劑是

=①②篩選的目的分別是

甲細胞）等丙細胞等丁細胞

乙細胞/①②

解析：（1）要分離成纖維細胞就需將成纖維細胞分散開，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理皮膚組織可獲得分

散的單個成纖維細胞。在細胞核移植構建重組細胞的過程中，應將供體細胞核通過顯微注射法注入去核的M

II期卵母細胞來形成重構胚。由于提供細胞核的是成年雌性森林貓，故培育成的森林貓體細胞克隆后代的

性別是雌性。因為動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難，所以動物體細胞核移植的難度大于胚胎

細胞核移植。（2）在制備單克隆抗體時，需將小鼠骨髓瘤細胞和已免疫小鼠的B淋巴細胞融合。與植物細胞

融合相比，動物細胞融合過程中可用滅活病毒作為誘導劑。在進行動物細胞融合后，需進行兩次篩選，第

一次篩選的目的是獲得雜交瘤細胞，第二次篩選的目的是獲得能產生所需特異性抗體的雜交瘤細胞。

答案：（1）胰蛋白（或膠原蛋白）去核的MII期卵母細胞雌性動物體細胞分化程度高，表現全能性十分

困難

（2）B淋巴細胞滅活病毒通過①篩選獲得雜交瘤細胞，通過②篩選獲得能產生所需的特異性抗體的雜交

瘤細胞

【提分秘籍】

1、氣體環境:動物細胞培養所需氣體主要有02和C02。02是細胞代謝所必需的，C02的主要作用是維持培

養液的pHo在進行細胞培養時，通常采用培養皿或松蓋培養瓶，并將它們置于含有95%空氣和5%C02混

合氣體的C02培養箱中進行培養。

2、幼齡動物的細胞與老齡動物的細胞比較，分化程度低（低、高）的幼齡細胞更易于培養，原因是幼齡動物

細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛，即分化程度越低的細胞，其增殖能力就越強。

【基礎知識5】胚胎工程

【典例分析5-1]（2024?廣東汕頭模擬）EP0是促紅細胞生成素的英文簡稱，是一種激素樣物質，可促進

體內新紅細胞生成。人類可通過基因工程合成EP0基因，并采用中國倉鼠卵巢（CH0）細胞表達系統來獲取產

物，其過程如圖。

EP0羸]小

0^0

載體」重組表達載體

c卵母細胞恪品為

f精并受精卵廂倉鼠

[⑧

EP0活⑨轉EP0

性成分"一基因倉鼠

請回答下列問題。

（1）供體母鼠通常情況下每次排卵8?12枚，為使其超數排卵，需注射激素以排出更多的卵子，培

養到期與獲能的精子相遇時，精子穿越透明帶，完成體外受精。

(2)采用技術，將重組表達載體導入小鼠受精卵中，將受精卵移入發育培養液中繼續培養。培養液

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、核甘酸等營養成分，以及等

物質。

(3)當胚胎發育至___________時期向受體移植，為獲得更多轉基因胚胎，要將囊胚階段胚胎的均

等切割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。此外，移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行

(4)若想檢驗轉基因倉鼠是否成功表達EPO,可以采用技術對血液來進行檢測。

解析：(1)為使供體母鼠超數排卵，需注射促性腺激素。采集的卵母細胞需培養到Mil期才具備受精能力。

(2)將重組表達載體導入小鼠受精卵中，通常采用顯微注射技術。發育培養液的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、核昔酸等營養成分，以及血清等物質。(3)胚胎移植時，應選擇發

育到桑甚胚或囊胚時期的胚胎。胚胎分割技術可獲得更多的轉基因胚胎，對囊胚進行分割時，需要將內細

胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發育。由題意可知，在胚胎移植前，需對已成功轉

入目的基因的胚胎進行性別鑒定。(4)若想檢驗轉基因倉鼠是否成功表達EPO,可以采用抗原一抗體雜交技

術對血液來進行檢測。

答案：(1)促性腺MII(2)顯微注射血清(3)桑甚胚或囊胚內細胞團性別鑒定(4)抗原一抗體雜

交

【提分秘籍】

1.胚胎移植的生理學基礎

(1)在胚胎移植前應該對受體進行同期發情處理，以保證胚胎能在受體子宮內正常發育。

(2)受體對來自供體的胚胎不會發生免疫排斥反應。

(3)胚胎移植后經受體孕育的后代，其遺傳特性與供體一致(一致、不一致)。

(4)胚胎移植實質早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。

2.進行胚胎移植的優勢是可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環

節，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。

【典例分析5-2](2024.湖北鄂州模擬)幼畜體外胚胎生產技術，即幼畜超排、胚胎體外生產和移植技術,

是提高良種家畜繁殖效率的核心技術。科學家經過多年對遼寧絨山羊體外胚胎生產技術的研究總結，形成

了下圖所示的操作流程，回答下列問題：

（1）流程圖中的A是指,經過程A處理后的精子才能與發育至________期的卵母細胞

完成受精作用。

（2）在卵母細胞活體采集前，科學家利用兩種方式對供體母羊進行了超數排卵處理，記錄的相關數據如下表

所示：

不同超數排卵方法對超數排卵效果、

卵裂及早期胚胎發育的影響

平均卵卵裂率/%囊胚形成

組別羊羔/只卵泡/個

數/個率/%

先加PMSG,后加61.00+42.4347.59

6366

FSH13.96(143/337)(69/145)

先加FSH,后加85.83+22.8025.74

6515

PMSG18.35(101/443)(26/101)

①推測PMSG和FSH的作用為o

②實驗結果表明，超數排卵方法不同不僅影響超數排卵效果，而且對體外受精后卵裂及

有很大影響。

（3）過程B的生理學基礎之一是供體胚胎可與受體子宮建立正常的,但移入受體

的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。

（4）己知產下的小羊羔具有優良的遺傳特性，另外還可采用B處的細胞，通過（寫

出一種即可）等技術加速遼寧絨山羊遺傳性狀改良進程，并促進優良畜群繁育。也可采用一技

術將B均等分割為幾份，并進行胚胎移植，從而一次性獲得多只羊羔。

解析：（1）流程圖中的A是指精子的獲能處理，經過程A處理后的精子才能與發育至Mil期的卵母細胞完成

受精作用。（2）①推測PMSG和FSH的作用為促進供體超數排卵。②實驗結果表明，超數排卵方法不同不僅

影響超數排卵效果，而且對體外受精后卵裂及早期胚胎發育（卵裂率和囊胚形成率）有很大影響。（3）過

程B為胚胎移植，其生理學基礎之一是供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系，方便營養物質

和代謝廢物等的運輸。(4)采用B處的細胞進行核移植，可得到多只優良后代；也可采用胚胎分割技術將B

均等分割為幾份，并進行胚胎移植，從而一次性獲得多只羊羔。

答案：(1)精子的獲能處理MII(2)①促進供體超數排卵②早期胚胎發育(3)生理和組織聯系

(4)核移植胚胎分割

【典例分析5-3](2024.湖北京山模擬)觀察家畜卵子的發生和成熟示意圖，思考并回答下列問題:

(1)圖中①②③表示的細胞名稱依次是。假設該動物

體細胞內有2N條染色體，則①②③④四種細胞內的染色體數目依次是

(2)圖中a、b、c表示細胞分裂，依次為，在精子與卵子結合

過程中完成的分裂是—(填“a”“b”或"c”)。圖中的p、q表示的結構依次是

(3)卵子成熟后即可進行受精，判斷卵子是否受精的標志是

解析：(1)(2)③中有第一極體，說