2027年高考生物一轮复习练习 10-第10单元 生物技术与工程（教用）

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课标要求
1.举例说明传统发酵技术在日常食品生产中的应用。
2.阐明发酵工程利用现代工程技术及微生物的特定功能，工业化生产人类所需产品。
3.举例说明发酵工程在医药、食品及其他农牧业生产上有重要的应用价值。
4.实验:利用乳酸菌发酵制作泡菜；利用酵母菌、醋酸菌发酵分别制作果酒和果醋。
考点一 传统发酵技术的应用
回归教材 强基础
1．发酵的概念和原理
（1） 概念:发酵是指人们利用微生物,在适宜的条件下,将原料通过微生物的_ _ _ _ 转化为人类所需要的产物的过程。
（2） 原理:不同的微生物具有产生_ _ _ _ _ _ _ _ 的能力，利用它们就可以生产出人们所需要的多种产物。
【答案】（1） 代谢
（2） 不同代谢物
2．传统发酵技术
【答案】固体； 半固体； 有氧或无氧
3．传统发酵技术的应用
（1） 腐乳的制作
（2） 泡菜的制作
①菌种:制作传统泡菜是利用植物体表面天然的乳酸菌来进行发酵的。常见的乳酸菌有。
②制作原理:发酵实质是在情况下,乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。反应式:。
③制作流程
④泡菜发酵过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐含量的变化
（3） 果酒和果醋的制作
① 步骤及目的
点拨 拧松瓶盖的目的是放出CO2，防止发酵瓶因气压过大而爆裂。不能打开瓶盖，避免杂菌污染发酵液。
② 比较
【答案】（1） 小分子的肽和氨基酸；孢子生殖
（2） 乳酸链球菌和乳酸杆菌；无氧；C6H12O6酶2C3H6O3（乳酸）+能量；5%～20%；温度；制作泡菜时配制的盐水要煮沸的原因：一是杀死盐水中的杂菌，二是排出其中溶解的氧气
（3） ① 酒精；18～30；拧松；30～35
② 醋酸菌；异养兼性厌氧型；C6H12O6+6H2O+6O2酶6CO2+12H2O+能量；C6H12O6酶2C2H5OH（酒精）+2CO2+能量；C6H12O6+2O2酶2CH3COOH（乙酸）+2CO2+2H2O+能量；C2H5OH+O2酶CH3COOH（乙酸）+H2O+能量；需氧；不需氧
点拨 果酒发酵时产生的部分CO2 会溶于发酵液，使发酵液pH 下降，最后趋于稳定；果醋发酵时产生的乙酸溶于发酵液，使发酵液pH 下降，最后趋于稳定。
正误速判
1．（2024·浙江6月选考卷·10）酒精发酵是吸能反应。（ ）
【答案】×
【解析】酒精发酵是放能反应。
2．（2022·湖南卷·7）“杏花村酒”的酿制，酵母菌只进行无氧呼吸。（ ）
【答案】×
【解析】酿酒初期酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，然后酵母菌通过无氧呼吸产生酒精。
3．（选必3P6“探究·实践”）泡菜的制作前期需要通入氧气，后期应严格保持无氧条件，乳酸菌发酵产生了乳酸和CO2。（ ）
【答案】×
4．（2021·江苏卷·14）果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深。（ ）
【答案】×
【解析】酸性重铬酸钾能检验酒精，不能检验醋酸含量变化。
5．（2021·辽宁卷·8）果醋发酵时，乙醇既是醋酸发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖。（ ）
【答案】√
6．（选必3P7“探究·实践”）在利用葡萄发酵产生果酒的后期，加入醋酸菌即可产生乙酸。（ ）
【答案】×
突破核心 悟规律
长句规范表达——制作果酒、果醋和泡菜的操作要点分析
我国各地的美食中，不乏利用发酵技术制作的各类特色食品，如果酒、果醋、泡菜等，很好地展现了广大人民群众的智慧。请回答下列问题。
（1） 黄酒发酵过程中，不需要对黍米和陶器装置进行严格灭菌，却可以防止其他杂菌对发酵产生影响，为什么？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） “陈储”是指将榨出的黄酒放入储酒罐内存放待用，如果“陈储”时密封不严，酒会变酸，为什么？_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 制作传统泡菜时无须严格灭菌，但随着发酵的进行，乳酸菌逐渐成为优势菌种，其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 某同学制作出来的泡菜“咸而不酸”的最可能原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物因无法适应这一环境而受到抑制且发酵产生的酒精对其他杂菌也有毒害作用
（2） 醋酸菌在有氧条件下会将酒精转化为乙酸
（3） 泡菜坛内形成了缺氧、酸性的环境，不利于大多数微生物生长
（4） 食盐浓度过高、发酵温度过低等原因导致泡菜未能正常发酵
整合·微点
传统发酵技术常用菌种的比较
灵活运用 提能力
考向一 考查腐乳和泡菜的制作
1．（2025·河南郑州模拟）腐乳制作是我国传统发酵技术的代表之一，其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
让豆腐上长出毛霉→ 加盐腌制→ 加卤汤装瓶→ 密封腌制
A. 毛霉主要通过分泌淀粉酶将淀粉分解为葡萄糖，促进腐乳风味的形成
B. 腐乳制作过程中，有机物种类增多，但含有的总能量减少
C. 卤汤中的酒精和香辛料可以调味并抑制杂菌污染，浓度越高效果越好
D. 腐乳制作过程中，乳酸菌的无氧呼吸是产生氨基酸和甘油的关键环节
【答案】B
【解析】毛霉在腐乳制作过程中主要通过分泌蛋白酶将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，A错误；卤汤中的酒精和香辛料可以调味并抑制杂菌污染，但浓度过高会抑制发酵微生物的作用，C错误；腐乳制作的核心微生物是毛霉，而非乳酸菌，D错误。
2．（2023·山东卷·12，2分）以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理:①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（ ）
A. ①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死
B. ②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌
C. ③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入
D. ④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低
【答案】C
【解析】沸盐水需要冷却后加入坛中，防止杀死菜料表面的乳酸菌，A错误；盐水需要浸没全部菜料，主要目的是制造无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，目的是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；整个发酵过程中，亚硝酸盐的含量变化是先增加后逐渐下降并趋于相对稳定，不是一直降低，D错误。
考向二 考查果酒、果醋的制作原理和过程
3．（2025·江苏卷·6，2分）某同学利用红叶李果实制作果醋，图示其操作的简易流程。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 果酒、果醋发酵所需菌种的细胞结构相同
B. 过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率
C. 过程②中，为使菌种充分吸收营养物质，需每日多次开盖搅拌
D. 过程③发酵时会产生大量气泡，需拧松瓶盖放气
【答案】B
【解析】果酒发酵所需菌种为酵母菌，是真核生物，而果醋发酵所需菌种为醋酸菌，是原核生物，两者细胞结构不相同，A错误；果胶酶可分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层，所以过程①中添加适量果胶酶，有利于提高出汁率，B正确；过程②果汁发酵为果酒时，主要过程为酵母菌无氧呼吸产生酒精和CO2，每日多次开盖搅拌会影响酵母菌的无氧呼吸，还可能会引起杂菌污染，C错误；过程③由果酒进行果醋发酵阶段不会产生大量气泡，且醋酸菌为需氧型生物，发酵时需要开盖（盖上一层纱布），D错误。
4．（2024·广东东莞联考）如图1为果酒、果醋制作装置，图2为果酒发酵中酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线。下列叙述正确的是（ ）
图1图2
A. 制作果酒的整个过程中，夹子①②均关闭，制作果醋时，夹子①②均打开
B. 制作果酒时应将图1装置放在18～30℃环境中，制作果醋时应将温度提高至30～35℃
C. 图2曲线a～b段，瓶内有大量二氧化碳和水产生，导致瓶内气压增大
D. 随着发酵时间的延长，葡萄糖含量降低，乙醇的产生速率先上升后趋于稳定
【答案】B
【解析】制作果酒的过程中，夹子①先打开后关闭，夹子②在发酵过程中间歇打开，果醋发酵时需要氧气，因此用图1装置进行果醋发酵时，需打开夹子①②，A错误；图2曲线a～b段，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，酵母菌有氧呼吸过程中氧气消耗量等于二氧化碳产生量，因此瓶内的气压基本不变，C错误；分析图2可知，随着发酵时间的延长，葡萄糖含量降低，乙醇的浓度先上升后趋于稳定，但乙醇的产生速率逐渐下降，D错误。
题后悟道
果酒和果醋改进装置及其分析
考点二 发酵工程及其应用
回归教材 强基础
1．发酵工程的概念:利用微生物的_ _ _ _ _ _ _ _ ，_ _ _ _ _ _ 生产人类所需产品的综合性生物工程。
【答案】特定功能； 规模化
2．发酵工程的基本环节
【答案】诱变育种； 基因工程育种； 菌种； 培养基； 发酵设备； 微生物数量； 营养成分； 过滤、沉淀； 在低成本的培养基上能迅速生长繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等
3．啤酒的工业化生产流程
（1） 啤酒的工业化生产流程及操作目的
点拨 啤酒发酵的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。
（2） “精酿”啤酒与“工业”啤酒的区别
【答案】（1） 大麦种子发芽，释放淀粉酶；淀粉分解，形成糖浆；酵母菌将糖转化为酒精和CO2
（2） 长；短；低；高
4．发酵工程的应用
【答案】食品添加剂； 酶制剂
点拨 食品工业中利用产生蛋白酶的霉菌（如黑曲霉）生产酱油产品；通过黑曲霉的发酵制得柠檬酸作为常用的食品酸度调节剂；由谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸，经过一系列处理就能制成味精。医学中还利用基因工程，将病原体的某个或某几个抗原基因转入适当的微生物细胞，获得的表达产物就可以作为疫苗使用。
正误速判
1．（选必3P22 图1-9）性状优良的菌种可以从自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。（ ）
【答案】√
2．（选必3P23 图1-9）发酵工程中一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降。因此培养基和发酵设备都必须经过严格的消毒。（ ）
【答案】×
3．（2024·河北卷·18）从窖泥中分离的酿酒酵母扩大培养时，需在CO2或N2环境中进行。（ ）
【答案】×
【解析】对分离的酿酒酵母扩大培养时，需要在有氧的条件下进行。
4．（选必3P23 图1-9）谷氨酸的发酵生产中，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酰胺；在酸性条件下则容易形成谷氨酸和N−乙酰谷氨酰胺。（ ）
【答案】×
5．（选必3P23“思考·讨论”）在进行发酵生产时，应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。（ ）
【答案】√
6．（选必3P24“思考·讨论”）啤酒的发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在后发酵阶段完成。（ ）
【答案】×
7．（选必3P27 正文）单细胞蛋白是通过发酵产生的大量微生物分泌蛋白。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——啤酒的工业化生产的过程分析
青岛啤酒选用优质大麦、大米、上等啤酒花和软硬适度、洁净甘美的崂山矿泉水为原料酿制而成。酒液清澈透明、呈淡黄色，泡沫清白、细腻而持久。如图是某工厂利用麦芽汁溶液发酵酿造啤酒的大致流程。请回答下列问题。
（1） 工厂利用粉碎的麦芽进行糖化（淀粉水解成甜味产物的过程）是利用麦芽的_ _ _ _ _ _ ，淀粉糖化后啤酒酵母才能充分发酵的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 早期人们酿造的啤酒很容易变酸，其原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。这个问题整整困扰了酿酒师几个世纪之久。后来，在传统啤酒的酿造中，野生啤酒花（一种草本植物，其花序可以用于啤酒酿造）解决了该问题，请推测啤酒花在啤酒酿造中的主要作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 糖化阶段进行蒸煮后需要冷却才能发酵，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；在发酵阶段，需要对酵母菌种进行活化处理，酵母菌的活化是指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 在葡萄酒的自然发酵过程中，对葡萄不能进行灭菌处理，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，得到的红葡萄酒呈深红色的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 在果酒发酵过程中，尤其要随时监控和调整发酵的温度和pH，使其保持在适宜合理的范围内，其主要目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 淀粉酶；酵母菌不能直接利用淀粉作为碳源
（2） 醋酸菌在有氧条件下将酒精转变为乙酸；具有防变质的特性或抑制醋酸菌的繁殖
（3） 为防止高温杀死菌种；让酵母菌从休眠状态恢复为具有活性的可正常生长和发酵的状态，活化后备用
（4） 发酵菌是来自葡萄表皮的野生型酵母菌；红葡萄皮中的色素进入发酵液
（5） 防止温度和pH的变化影响酵母菌细胞内酶的活性甚至使酶失活
灵活运用 提能力
考向一 考查发酵工程技术
1．工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品的过程。使用发酵罐（如图）可进行啤酒的工业发酵。下列说法错误的是（ ）
A. 啤酒酵母在接入发酵罐前需要对其进行扩大培养
B. 通过pH检测装置可检测发酵液的发酵进程
C. 使用叶轮搅拌的目的是增加发酵液中的溶解氧
D. 正常发酵过程中罐内的压力不会低于大气压
【答案】C
【解析】啤酒发酵需要无氧环境，使用叶轮搅拌的目的是使发酵液与酵母菌充分混合，C错误；正常发酵过程中由于会产生气体，因此罐内的压力不会低于大气压，D正确。
2．（2025· 陕晋青宁卷·3，3分）我国是世界上最大的柠檬酸生产国，利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如图。下列叙述错误的是（ ）
A. 淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源
B. 扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种
C. 培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同
D. 通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累
【答案】C
【解析】淀粉可被水解成葡萄糖，葡萄糖通过呼吸作用被氧化分解可为黑曲霉的生长和繁殖提供能量；同时，糖分解产生的小分子化合物能为发酵提供碳源，A正确。扩大培养可以增加黑曲霉的数量，B正确。培养基灭菌常用湿热灭菌法，发酵罐灭菌常用干热灭菌法，空气的灭菌可用紫外线照射，三者灭菌方法不同，C错误。通气、搅拌可使溶解氧增加，使发酵液与菌种充分接触，有利于柠檬酸积累，D正确。
考向二 考查发酵工程的应用
3．（2024·山东卷·14，2分）在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（ ）
A. 相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢
B. 发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量
C. 发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长
D. 发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品
【答案】D
【解析】相同菌体密度下，菌球体越大，单个黑曲霉菌体越不能充分接触发酵液，能利用的氧气越少，则柠檬酸产生速率越慢，A正确；菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制，故发酵中期添加一定量的硫酸铵，可提高柠檬酸产量，B正确；在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性，故发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长，C正确；若发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，而柠檬酸是代谢物，可根据其性质采取适当的提取、分离和纯化等措施来获得，D错误。
4．（2025·甘肃卷·15，3分）我国葡萄酒酿造历史悠久，传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺，改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是（ ）
A. 传统发酵时，葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程
B. 工业化生产时，酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵
C. 通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状
D. 大规模发酵时，需要监测发酵温度、pH、罐压及溶解氧等参数
【答案】B
【解析】工业化生产时，酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，大量繁殖，可进行扩大培养，在无氧条件下进行酒精发酵生产酒精，B错误。
第42讲 微生物的培养技术及应用
课标要求
1.阐明无菌技术在微生物培养中的应用。
2.举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物。
3.概述用平板划线法和稀释涂布平板法进行微生物分离和纯化。
4.概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法。
5.实验:通过配制培养基、灭菌、接种和培养等实验操作获得纯化的酵母菌菌落；分离土壤中分解尿素的细菌，并进行计数。
考点一 微生物的培养技术及应用
回归教材 强基础
1．培养基的配制
（1） 培养基的概念与分类
（2） 培养基的种类（按物理性质分）
（3） 培养基的配方
①主要营养物质
②其他条件:pH、特殊营养物质和氧气
【答案】（1） 营养物质；液体；积累其代谢物
（2） 固体；琼脂；液体
（3） 酸性；中性或弱碱性
2．无菌技术
（1） 目的:获得_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 关键:防止_ _ _ _ 的污染。
（3） 常用方法:灭菌和消毒。
点拨 选择无菌技术的原则:一要考虑无菌技术的效果，灭菌的效果比消毒要好；二要考虑操作对象的承受能力，活体生物材料、操作者的手等只能进行消毒，而不能进行灭菌。
（4） 无菌技术的主要方法及适用对象（连一连）
【答案】（1） 纯净的微生物培养物
（2） 杂菌
（3） 温和；芽孢和孢子；蛋白质或核酸
（4） a−Ⅲ−⑤ a−Ⅴ−④ a−Ⅵ−③ b−Ⅰ−⑥；b−Ⅱ−① b−Ⅳ−②
3．微生物的纯培养
（1） 概念
（2） 过程:配制培养基、_ _ _ _ 、接种、分离和培养等步骤。
（3） 方法:_ _ _ _ _ _ _ _ 和_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 实例——酵母菌的纯培养
【答案】（1） 固体培养基；一定形态结构
（2） 灭菌
（3） 平板划线法；稀释涂布平板法
（4） 15～20g琼脂；湿热灭菌；干热灭菌；酒精灯火焰；灼烧灭菌；连续划线；恒温培养箱；28
点拨 1.平板划线操作中几次灼烧接种环的目的各不相同:第一次划线前灼烧是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；之后每次划线前（第二次及以后）灼烧是为了杀死上一次划线结束后接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种均来自上一次划线的末端；划线结束后灼烧是为了杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者。
2.平板倒置的原因：既可避免培养基表面的水分过快挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
正误速判
1．（选必3P10“相关信息”）牛肉膏和蛋白胨含有糖、维生素和有机氮等，既可以充当碳源又可以充当氮源。（ ）
【答案】√
2．（2023·山东卷·15）不含氮源的平板不能用于微生物培养。（ ）
【答案】×
【解析】不含氮源的平板可用于固氮菌的培养。
3．（2023·山东卷·15）接种后未长出菌落的培养基可以直接丢弃。（ ）
【答案】×
【解析】接种后未长出菌落的培养基在丢弃前应进行灭菌处理，以免污染环境。
4．（选必3P12、13“探究实践”）在琼脂固体培养基上长出的肉眼可见的单个菌落含有多种细菌。（ ）
【答案】×
5．（选必3P12、13“探究实践”）实验过程中应对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和灭菌。（ ）
【答案】×
6．（选必3P12、13“探究实践”）倒平板过程中，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上,将培养基倒入培养皿并盖上皿盖后,立即将培养皿倒置。（ ）
【答案】×
7．（选必3P12、13“探究实践”）培养酵母菌时，可将接种后的平板与一个未接种的平板一同培养，以验证无菌操作。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
考向一 培养基的成分及配制过程
1．（2025·吉林长春质检）如表为某培养基的配方，下列叙述正确的是（ ）
A. 从物理性质看该培养基属于固体培养基，从用途看该培养基属于鉴别培养基
B. 该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨
C. 该培养基缺少提供无机盐的物质
D. 该培养基调节合适的pH后就可以接种使用
【答案】B
【解析】题述培养基成分中不含琼脂，不属于固体培养基，A错误；培养基成分中的K2HPO4可提供无机盐，C错误；培养基调节合适的pH后需要经过灭菌才能接种使用，D错误。
2．（经典高考改编）回答下列与细菌培养相关的问题。
（1） 在细菌培养时，培养基中牛肉膏和蛋白胨能同时提供_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 等营养物质。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。硝化细菌在没有碳源的培养基上_ _ _ _ （填“能够”或“不能”）生长，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 用平板培养细菌时一般需要将平板_ _ _ _ （填“倒置”或“正置”）。配制的培养基必须进行灭菌处理，检测固体培养基灭菌效果的常用操作方法是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 单个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 有些使用后的培养基在丢弃前需要经过_ _ _ _ 处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。
【答案】（1） 碳源、氮源和维生素；不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同；能够；硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源
（2） 倒置；对培养基进行空白（不接种）培养
（3） 在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征
（4） 灭菌
考向二 无菌技术
3．（经典高考）灭菌、消毒、无菌操作是生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是（ ）
A. 动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行
B. 微生物、动物细胞培养基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C. 为防止蛋白质变性，不能用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌
D. 可用高压蒸汽灭菌法对实验中所使用的微量离心管、细胞培养瓶等进行灭菌
【答案】D
【解析】动、植物细胞DNA的提取无须在无菌条件下进行，A错误；动物细胞培养时必须保证环境是无菌、无毒的，因此，为防止微生物的污染需要加入一定量的抗生素，但细菌培养时不能加入抗生素，因为抗生素可能会抑制该细菌的繁殖，B错误；变性蛋白质仍可为微生物提供氮源等，因此可以用高压蒸汽灭菌法对牛肉膏蛋白胨培养基进行灭菌，C错误；微量离心管、细胞培养瓶可用高压蒸汽灭菌法进行灭菌，D正确。
4．（2025·黑龙江大庆模拟）食品发酵生产、医学手术治疗、生物技术实验等领域都要求进行消毒、灭菌的操作。下列叙述错误的是（ ）
A. 生产奶制品时进行巴氏消毒，形成的废弃液需灭菌后排放
B. 利用微生物或其代谢物去除环境中的部分微生物属于生物消毒法
C. 在接种过程中，试管口、瓶口等部位可以通过灼烧来灭菌
D. 植物组织培养过程中，外植体、培养基和所有器械都要灭菌
【答案】D
【解析】生产奶制品时进行巴氏消毒，能够杀死大部分病原微生物，同时尽量减少对牛奶营养成分的破坏，形成的废弃液需灭菌后排放，A正确；对外植体灭菌会使其失去活性，所以对外植体通常消毒处理，培养基和器械必须灭菌（如高压蒸汽灭菌），D错误。
考向三 平板划线法的接种过程
5．（2024·湖南卷·6，2分）微生物平板划线和培养的具体操作如图所示，下列操作正确的是（ ）
A. ①②⑤⑥B. ③④⑥⑦C. ①②⑦⑧D. ①③④⑤
【答案】D
【解析】微生物（如酵母菌）平板划线具体操作如下：①将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红；②在火焰旁冷却接种环，同时,拔出装有酵母菌培养液试管的棉塞并握住棉塞的上部，正确的配图如图1；③将试管口通过火焰；④在火焰附近用接种环蘸取菌液；⑤将试管口通过火焰，并塞上棉塞；⑥在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖，正确的配图如图2；⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始第二次划线，重复以上操作，注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连，正确的配图如图3；⑧划线后，培养酵母菌时，平板需要倒置培养。
图1图2图3
综上，D正确。
6．（2025·江苏南通模拟）平板划线法和稀释涂布平板法是分离、纯化微生物的常用方法，相关叙述错误的是（ ）
A. 通过两种方法都能将菌体分散到培养基上，培养获得单菌落
B. 涂布器和接种环均可采用干热灭菌和灼烧灭菌
C. 完成划线和涂布后，都须等菌液被培养基吸收后再倒置培养
D. 通过两种方法获得的菌落都是由单个微生物繁殖形成的
【答案】D
【解析】通过平板划线法和稀释涂布平板法都能获得单菌落，A正确；通过平板划线法和稀释涂布平板法两种方法获得的单菌落一般都是由单个微生物繁殖形成的，D错误。
考点二 微生物的选择培养和计数
回归教材 强基础
1．区分选择培养基与鉴别培养基
【答案】特定种类； 尿素； 某种指示剂或化学药品； 伊红—亚甲蓝
点拨 常见选择培养基举例:（1）缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2 的微生物。（2）含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。（3）无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。
2．微生物的选择培养——稀释涂布平板法的操作步骤
（1） 系列稀释操作
该操作常用在将细菌接种到培养基之前，通过液体稀释的方法分散细菌，随着稀释程度的增大，单位体积中的微生物数量减少，细胞得以分散。
①将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。
②取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次_ _ _ _ 稀释。
（2） 涂布平板操作
（3） 培养:待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板_ _ _ _ ，放入30～37℃的_ _ _ _ _ _ _ _ 中培养1～2d。
【答案】（1） 等比
（2） 培养基；酒精；冷却；菌液
（3） 倒置；恒温培养箱
3．微生物的数量测定
【答案】菌落数； 30～300； 平均值； 两个或多个细胞连在一起； 活菌数和死菌数
4．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
（1） 分离原理:只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为_ _ _ _ _ _ _ _ 的选择培养基,可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
（2） 操作步骤
（3） 实验结果分析与评价
【答案】（1） 唯一氮源
（2） 3～8；30～300；稀释涂布平板；30～37；菌落数目稳定
（3） 30～300
5．分解纤维素的微生物的分离
（1） 筛选原理与方法
原理:某些微生物能利用纤维素，是因为它们能够产生_ _ _ _ _ _ _ _ 。
方法:可用以纤维素为唯一碳源的固体培养基进行筛选。
（2） 纤维素分解菌的培养基成分及鉴定原理
【答案】（1） 纤维素酶
（2） 纤维素；刚果红；红色复合物
正误速判
1．（选必3P16 正文）选择培养基可以鉴定某种微生物的种类。（ ）
【答案】×
2．（2023·山东卷·15）利用以尿素为唯一氮源的平板能分离出合成脲酶的微生物。（ ）
【答案】√
3．（2023·山东卷·15）平板涂布时涂布器使用前必须进行消毒。（ ）
【答案】×
【解析】平板涂布时涂布器使用前必须先浸在酒精中，然后在火焰上灼烧，这种操作属于灭菌。
4．（2021·浙江6月选考卷·17）稀释涂布平板法和平板划线法均能得到单菌落，都可用于细菌计数。（ ）
【答案】×
【解析】平板划线法只能用于细菌分离，不能用于细菌计数。
5．（选必3P18、19“探究实践”）分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的碱性降低。（ ）
【答案】×
6．（2020·浙江7月选考卷·19）利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物，而保留利用尿素的微生物。（ ）
【答案】×
【解析】尿素固体培养基属于选择培养基，不能利用尿素固体培养基迅速杀死其他微生物。
7．（选必3P20“概念检测”）稀释涂布平板法计数时,平板上的一个菌落就是一个细菌。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——理解微生物的选择培养、鉴定和计数的原理
1．对土壤溶液中酸性脲酶菌进行初筛时，应选择以尿素为唯一_ _ _ _ 的酸性培养基；若土壤溶液中分离自生固氮菌时，所用培养基应该为不含_ _ _ _ 的选择培养基。从土壤腐殖质中分离筛选纤维素分解菌，甲培养基中除含有水、无机盐、氮源外还应以_ _ _ _ _ _ 为唯一碳源；若要分离自养微生物，则培养基中不需要添加_ _ _ _ 。
【答案】氮源； 氮源； 纤维素； 碳源
2．刚果红可以与纤维素形成_ _ _ _ 复合物，可以鉴定能分解纤维素的细菌，研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落（见图），图中降解纤维素能力最强的菌株是_ _ _ _ （填图中序号），原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】红色； ①； 菌落①降解圈直径和菌落直径比值最大
3．若在3个细菌培养基平板上均接种稀释倍数为105的土壤样品0.1mL，培养一段时间，平板上菌落数分别为35个、33个、34个，则可推测每克土壤样品中的细菌数为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 个。某同学采用血细胞计数板计数(规格为16×25，0.1mm3)，统计4个中格中的细菌数，计算出每个小格所含细菌的平均数为2个，则每毫升样品中的细菌数是(稀释倍数为103)_ _ _ _ _ _ _ _ 个。
【答案】3.4×107； 8×109
灵活运用 提能力
考向一 微生物的选择培养
1．（2023·广东卷·10，2分）研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线（如图）和选择培养基筛选原理来判断,下列最可能筛选到目标菌的条件组合是（ ）
A. a点时取样、尿素氮源培养基
B. b点时取样、角蛋白氮源培养基
C. b点时取样、蛋白胨氮源培养基
D. c点时取样、角蛋白氮源培养基
【答案】D
【解析】本实验的目的是利用特定的选择培养基筛选能分解角蛋白的嗜热菌，在培养基配制时需要以角蛋白为唯一氮源，需要在温度较高的环境中取样，故选D。
2．（2025·山东卷·15，2分）深海淤泥中含有某种能降解纤维素的细菌。探究不同压强下，该细菌在以纤维素或淀粉为唯一碳源的培养基上的生长情况。其他条件相同且适宜，实验处理及结果如表所示。下列说法正确的是（ ）
注:“+”表示有；“-”表示无。
A. 可用平板划线法对该菌计数
B. 制备培养基的过程中，应先倒平板再进行高压蒸汽灭菌
C. 由②④组可知，在以纤维素为唯一碳源的培养基上，该菌可在常压下生长
D. 由③④组可知，高压下该菌不能在以淀粉为唯一碳源的培养基上生长
【答案】D
【解析】稀释涂布平板法和显微镜直接计数法是常见的微生物计数方式，平板划线法的主要作用是分离纯化微生物，不能用于计数，A错误。制备培养基的过程中，可将配制好的培养基转移到锥形瓶中，然后高压蒸汽灭菌15～30min，待灭菌后的培养基温度降至50℃左右时倒入已灭菌的培养皿中，静置使培养基凝固，B错误。由表可知，②④组自变量为压强，在高压下，以纤维素为唯一碳源的培养基上才有菌落产生，C错误。③④组自变量为碳源的种类，在高压下，只有以纤维素为唯一碳源的培养基上才有菌落生长，在以淀粉为唯一碳源的培养基上菌落不能生长，D正确。
题后悟道
常见选择培养基的设计原理与应用实例
考向二 微生物的分离与计数
3．（2025·湖南卷·5，2分）采集果园土壤进行微生物分离或计数。下列叙述正确的是（ ）
A. 稀释涂布平板法和平板划线法都能用于尿素分解菌的分离和计数
B. 完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照
C. 土壤中分离得到的醋酸菌能在无氧条件下将葡萄糖分解成乙酸
D. 用于筛选尿素分解菌的培养基含有蛋白胨、尿素和无机盐等营养物质
【答案】B
【解析】平板划线法只能用于微生物的分离，不能用于计数，A错误；为了检测培养基是否彻底灭菌，完成平板划线后，培养时需增加一个未接种的平板作为对照，B正确；醋酸菌是好氧细菌，在有氧条件下才能将葡萄糖分解成乙酸，C错误；筛选尿素分解菌的培养基应以尿素为唯一氮源，培养基中不能含有蛋白胨，D错误。
整合·微点
两种分离纯化方法的比较
4．（2023·辽宁卷·9，2分）细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的，利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度(菌落数/m3)。下列叙述错误的是（ ）
A. 采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理
B. 细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置
C. 同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值
D. 稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高
【答案】D
【解析】当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，故稀释涂布平板法计数的细菌菌落数往往比实际值小，D错误。
第43讲 植物细胞工程及其应用
课标要求
1.阐明植物组织培养的原理与过程。2.概述植物体细胞杂交技术的原理和过程。3.举例说明植物细胞工程应用，有效提高了生产效率。4.实验:利用植物组织培养技术培育菊花或其他植物幼苗，并进行栽培。
考点一 植物组织培养技术
回归教材 强基础
1．细胞工程的含义
【答案】细胞； 分子
2．细胞的全能性
【答案】分化成其他各种细胞； 全套基因； 选择性地表达； 激素
3．植物组织培养技术
（1） 概念:将_ _ _ _ 的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（2） 原理:植物细胞的_ _ _ _ _ _ 。
（3） 流程
①脱分化:在一定的激素和营养等条件的诱导下，_ _ _ _ _ _ _ _ 的细胞，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。
②愈伤组织:_ _ _ _ _ _ 的细胞形成的不定形的薄壁组织团块。
③再分化:愈伤组织重新分化形成_ _ _ _ 等器官的过程。
（4） 菊花的组织培养
点拨 ①诱导愈伤组织分化时，一般要先诱导其生芽，然后诱导其生根，可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。
②光照:在愈伤组织诱导阶段，对有些植物来说，避光培养有利于细胞脱分化形成愈伤组织。当愈伤组织再分化出芽和叶时，一定要有光照，有利于叶片内叶绿素的合成。
③植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖，原因是蔗糖既可提供充足的碳源，又可维持相对适中的渗透压。
（5） 植物激素在植物组织培养中的作用
【答案】（1） 离体
（2） 全能性
（3） 已经分化；未分化；芽、根
（4） 酒精；酒精；次氯酸钠；培养皿；生根
（5） 根；芽；芽；根；愈伤组织
点拨 简记为:“高”根，“低”芽，“中”愈伤。
正误速判
1．（选必3P31 正文）将植物叶肉细胞中的叶绿体转移到动物细胞中，不属于细胞工程。（ ）
【答案】×
2．（2022·辽宁卷·14改编）宜选用成熟叶片为材料制备外植体。（ ）
【答案】×
【解析】一般选择植物幼嫩的组织作为植物组织培养的外植体。
3．（2022·浙江6月选考卷·23）植物组织培养时，外植体须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒。（ ）
【答案】×
4．（2021·江苏卷·5）提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值，有利于诱导生根。（ ）
【答案】√
5．（选必3P34 正文）棉花胚经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。（ ）
【答案】×
6．（2024·山东卷·20）通过愈伤组织再生出多个完整植株的过程属于无性繁殖。（ ）
【答案】√
7．（选必3P37“探究·实践”）培养基添加生长素和细胞分裂素后，愈伤组织就能发育成完整的植株。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
1．（2025·江苏卷·4，2分）图示一种植物组织培养周期，①～③表示相应过程。下列相关叙述错误的是 （ ）
A. 过程①发生了细胞的脱分化和有丝分裂
B. 过程②经细胞的再分化形成不同种类的细胞
C. 过程②③所用培养基的成分、浓度相同
D. 培养基中糖类既能作为碳源，又与维持渗透压有关
【答案】C
【解析】过程①是由组织块形成愈伤组织，属于脱分化过程，脱分化过程中细胞通过有丝分裂增殖，A正确；过程②是愈伤组织形成胚状体，属于再分化过程，再分化过程愈伤组织细胞会形成不同种类的细胞，进而发育成不同组织、器官，B正确；过程②（再分化形成胚状体）和过程③（胚状体发育成试管苗）所用培养基成分、浓度不完全相同，C错误；培养基中糖类可作为碳源，为植物细胞提供碳元素用于合成有机物等，同时糖类能影响培养基渗透压，维持细胞正常形态，D正确。
2．（2024·甘肃卷·15，3分）兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如图。下列叙述正确的是（ ）
A. ①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块
B. ②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组
C. 3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1
D. 百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体
【答案】D
【解析】①是形成愈伤组织的过程，属于脱分化，愈伤组织是不定形的薄壁组织团块，A错误；②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时会发生有丝分裂，有丝分裂过程中可能发生基因突变，但不会发生基因重组，B错误；当生长素浓度与细胞分裂素浓度比值大于1时，有利于诱导愈伤组织生根，C错误；百合分生区（如茎尖）附近的病毒极少，甚至无病毒，可作为该研究中的外植体，D正确。
考点二 植物体细胞杂交技术及植物细胞工程的应用
回归教材 强基础
1．植物体细胞杂交技术
（1） 概念和原理
（2） 操作流程
a.过程①为去除_ _ _ _ _ _ 获得原生质体，用到的酶是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
b.过程②为_ _ _ _ _ _ _ _ 的融合，人工诱导的物理法包括电融合法、离心法等，化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
c.过程③为融合的原生质体再生出_ _ _ _ _ _ ，这是原生质体融合成功的标志。
d.过程④为_ _ _ _ _ _ ，过程⑤为_ _ _ _ _ _ 。
（3） 意义:在打破_ _ _ _ _ _ _ _ ，实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。
【答案】（1） 新植物体；流动性；全能性
（2） 细胞壁；纤维素酶和果胶酶；原生质体；细胞壁；脱分化；再分化
（3） 生殖隔离
2．植物细胞工程的应用
（1） 植物繁殖的新途径
（2） 作物新品种的培育
（3） 细胞产物的工厂化生产
【答案】（1） 高效、快速地实现种苗的大量繁殖；保持优良品种的遗传特性；植物顶端分生区附近（如茎尖）
（2） 染色体变异；单倍体；育种的年限；体细胞诱变；遗传突变；基因突变
（3） 必需；植物细胞培养；季节、天气
正误速判
1．（2024·山东卷·20）用果胶酶和胶原蛋白酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体。（ ）
【答案】×
【解析】用果胶酶和纤维素酶去除愈伤组织的细胞壁获得原生质体。
2．（选必3P37 正文拓展）常用灭活的病毒诱导植物原生质体融合。（ ）
【答案】×
3．（2023·江苏卷·13）原生质体需在低渗溶液中长期保存，以防止过度失水而死亡。（ ）
【答案】×
【解析】原生质体在低渗溶液中会吸水涨破。
4．（2024·山东卷·20）融合的原生质体需再生出细胞壁后才能形成愈伤组织。（ ）
【答案】√
5．（2024·山东卷·20）体细胞杂交获得的杂种植株细胞中具有来自亲本的2个细胞核。（ ）
【答案】×
6．（选必3P40 正文）以茎尖为材料通过组织培养获得的脱毒苗具有抗病毒的特点。（ ）
【答案】×
7．（选必3P40 正文拓展）同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的植株基因型都是相同的。（ ）
【答案】×
8．（选必3P40 正文）单倍体植株的细胞中只含有一套染色体。（ ）
【答案】×
9．（选必3P41“相关信息”）初生代谢和次生代谢在生物整个的生命过程中始终进行。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向一 植物体细胞杂交技术
1．（2024·湖北卷·11，2分）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
【答案】B
【解析】过程①为用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，过程①中酶处理的时间有差异，原因可能是两种亲本的细胞壁结构有差异，A正确；过程②为诱导植物原生质体融合，不可以采用灭活的仙台病毒诱导，B错误；生长素和细胞分裂素的比例适宜，可促进过程④脱分化形成愈伤组织，生长素和细胞分裂素的比值偏大，可促进过程⑤再分化出根，生长素和细胞分裂素的比值偏小，可促进过程⑤再分化出芽，C正确；植物丙是植物甲和植物乙体细胞杂交形成的个体，应具有两个亲本的所有遗传物质，D正确。
2．（2025·四川卷·6，3分）研究人员用花椰菜(BB,2n=18)根与黑芥(CC,2n=16)叶片分别制备原生质体，经PEG诱导融合形成杂种细胞，进一步培养获得再生植株，其中的植株N经鉴定有33条染色体。下列叙述正确的是（ ）
A. 两个原生质体融合形成的细胞即为杂种细胞
B. 再生植株N的形成证明杂种细胞仍具有全能性
C. 花椰菜和黑芥的原生质体能融合，证明两种植物间不存在生殖隔离
D. 植株N的B组和C组染色体不能正常联会配对，无法产生可育配子
【答案】B
【解析】两个原生质体融合形成的细胞不一定是杂种细胞，如两个花椰菜原生质体融合形成的细胞不是杂种细胞，A错误；全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，杂种细胞经过培养形成再生植株N，证明了杂种细胞具有全能性，B正确；花椰菜和黑芥是不同物种，它们之间存在生殖隔离，原生质体能融合并不能证明不存在生殖隔离，C错误；植株N是由花椰菜(BB,2n=18)和黑芥(CC,2n=16)的原生质体融合后形成的杂种细胞培养获得的，染色体组成是BBCC，染色体应为18+16=34（条），植株N有33条染色体，虽然丢失了一条染色体，但仍存在16对同源染色体，在减数分裂时能进行联会，产生可育配子，D错误。
题后悟道
植物体细胞杂交与植物有性杂交遗传物质分析
考向二 植物细胞工程的应用
3．（2024· 黑吉辽卷·6，2分）迷迭香酸具有多种药理活性。进行工厂化生产时，先诱导外植体形成愈伤组织，再进行细胞悬浮培养获得迷迭香酸，加入诱导剂茉莉酸甲酯可大幅提高产量。下列叙述错误的是（ ）
A. 迷迭香顶端幼嫩的茎段适合用作外植体
B. 诱导愈伤组织时需加入NAA和脱落酸
C. 悬浮培养时需将愈伤组织打散成单个细胞或较小的细胞团
D. 茉莉酸甲酯改变了迷迭香次生代谢产物的合成速率
【答案】B
【解析】生长素和细胞分裂素是脱分化和再分化的关键激素，脱落酸具有抑制细胞分裂的作用，不利于愈伤组织的形成，B错误。
4．（2025·湖北卷·5，2分）水母雪莲是我国的一种名贵药材，主要活性成分为次生代谢产物黄酮。水母雪莲生长缓慢，长期的掠夺性采挖导致该药材资源严重匮乏。研究人员开展了悬浮培养水母雪莲细胞合成黄酮的工程技术研究，结果如表所示。下列叙述错误的是（ ）
A. 黄酮产量与细胞干重呈正相关
B. 黄酮是水母雪莲细胞生存和生长所必需的
C. 氧气供给对于水母雪莲细胞生长、分裂和代谢是必需的
D. 转速为75r⋅min−1时既利于细胞分裂，又利于黄酮的积累
【答案】B
【解析】黄酮属于次生代谢产物，并非细胞生存和生长所必需的，B错误。
第44讲 动物细胞工程及其应用
课标要求
1.阐明动物细胞培养的条件和过程。2.阐明动物细胞核移植的原理和过程。3.阐明动物细胞融合的原理和过程。4.概述细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术。5.简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。
考点一 动物细胞培养、干细胞培养及其应用
回归教材 强基础
1．动物细胞培养
（1） 概念和原理
①概念：从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞_ _ _ _ _ _ _ _ 的技术。
②原理：细胞增殖。
（2） 动物细胞培养的条件
（3） 培养过程
①原代培养:分瓶前，动物组织进行处理后的。
②传代培养:分瓶后的细胞培养。
③细胞贴壁:悬液中分散的细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，称为细胞贴壁。
④接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会。
【答案】（1） 生长和增殖
（2） 血清；培养液和培养用具；7.2～7.4；维持培养液的pH
（3） 胰蛋白；胶原蛋白；原代；悬浮；传代培养；初次培养；停止分裂增殖
点拨 ①动物细胞培养的材料一般选择幼龄动物组织，原因是其分化程度低，增殖能力强，更易于培养。
②贴壁生长的细胞在传代培养前需要用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞。
2．干细胞培养及其应用
【答案】早期胚胎； 个体； 特定的细胞或组织； 胚胎干细胞
点拨 可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。
正误速判
1．（选必3P44 正文）动物细胞体外培养时，可以直接使用合成培养基。（ ）
【答案】×
2．（2022·江苏卷·14）培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳。（ ）
【答案】√
3．（选必3P44 正文）体外培养的动物细胞多数能悬浮在培养液中生长增殖,少数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖。（ ）
【答案】×
4．（选必3P44 旁栏思考）进行动物细胞培养时常用胃蛋白酶分散细胞。（ ）
【答案】×
5．（选必3P46 正文）ES细胞在治疗造血系统、免疫系统功能障碍及神经组织损伤和神经系统退行性疾病等方面有显著疗效，且不会出现免疫排斥。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向一 动物细胞培养过程
1．（经典高考）某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究，结果发现其培养的原代神经元生长缓慢,其原因不可能的是（ ）
A. 实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
B. 为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C. 血清经过高温处理后加入培养基
D. 所使用的培养基呈弱酸性
【答案】A
【解析】胚胎细胞的分化程度低，分裂能力较强；动物细胞培养需要适宜的气体条件，通常采用培养皿或松盖培养瓶培养，将培养瓶瓶口密封不利于细胞的生长；血清可以为细胞生长提供特殊营养物质，高温处理后可能会使其灭活，失去作用；多数动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4，弱酸性培养基不利于动物细胞培养。故选A。
2．（2025·广东卷·5，2分）将人眼睑成纤维细胞传代培养后，再培养形成支架，在该支架上接种人口腔黏膜上皮细胞，培养一段时间后分离获得上皮细胞片层，可用于人工角膜的研究。上述过程不涉及（ ）
A. 制备细胞悬液
B. 置于5%CO2等适宜条件下培养
C. 离心收集细胞
D. 用胰蛋白酶消化支架后分离片层
【答案】D
【解析】人眼睑成纤维细胞传代培养前，需用胰蛋白酶等处理贴壁细胞，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养，涉及A、C。动物细胞需培养在含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中，涉及B。用胰蛋白酶消化支架的同时也会破坏上皮细胞片层，不涉及D。
考向二 干细胞培养及其应用
3．（2023·海南卷·7，3分）某团队通过多代细胞培养，将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除，获得XO胚胎干细胞，再经过一系列处理，使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是（ ）
A. 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
B. 获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C. XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D. 若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
【答案】A
【解析】营养供应充足时，传代培养的细胞也会出现接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞是通过将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除获得的，该过程中发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程中，细胞类型发生了改变，说明发生了细胞分化，C正确。
4．科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可来源于病人自身的体细胞，所以科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。下列说法错误的是（ ）
A. 干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞，前者只存在于早期胚胎中
B. iPS细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织
C. 将干细胞用于临床上的疾病治疗可能存在导致肿瘤发生的风险
D. 来源于病人自身的体细胞的iPS细胞，理论上可以避免免疫排斥反应
【答案】B
【解析】iPS细胞全称为诱导多能干细胞，是由体细胞诱导而成的干细胞，具有分化成各种组织或器官的潜能，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，B错误。
考点二 动物细胞融合技术和单克隆抗体
回归教材 强基础
1．动物细胞融合技术
【答案】PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等； 细胞膜的流动性
2．单克隆抗体及其应用
（1） 制备原理
① B淋巴细胞的特点:每一个B淋巴细胞只分泌一种_ _ _ _ _ _ _ _ ；
② 骨髓瘤细胞的特点:骨髓瘤细胞能够_ _ _ _ _ _ _ _ ；
③ 杂交瘤细胞的特点:既能迅速_ _ _ _ _ _ _ _ ，又能产生_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 制备过程
点拨 ①两次筛选的目的:第一次是在诱导融合之后，利用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞。第二次是对上述杂交瘤细胞进行筛选，利用96孔板培养，采用专一抗体检测的方法筛选出能产生所需特定抗体的杂交瘤细胞。
②克隆化培养:融合后的细胞经选择培养基培养后，能存活的细胞就是杂交瘤细胞，但这些杂交瘤细胞并不都是能分泌所需抗体的细胞，经过稀释，利用96孔板培养和筛选，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞，该过程即为杂交瘤细胞的克隆化培养。
（3） 优点:单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生_ _ _ _ _ _ 结合，并且可以大量制备。
（4） 用途:
① 作为_ _ _ _ _ _ _ _ :在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。
② 运载药物:抗体—药物偶联物（ADC）通过将_ _ _ _ _ _ _ _ 与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成。
③ 用于_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】① 特异性抗体
② 无限增殖
③ 大量增殖；专一抗体
（2） B淋巴细胞；杂交瘤细胞
（3） 特异性
（4） ① 诊断试剂
② 细胞毒素
③ 治疗疾病
正误速判
1．（选必3P48 正文）动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理和方法都相同。（ ）
【答案】×
2．（选必3P48“相关信息”）灭活是用极端的物理或化学手段杀灭细菌或病毒，使其各种结构都失去相应的功能。（ ）
【答案】×
3．（2020·浙江6月选考，15）有的病毒经灭活处理后，可用于细胞工程中介导动物细胞的融合。（ ）
【答案】√
4．（选必3P48、P49图2-16）在单克隆抗体制备过程中，要用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的胸腺中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。（ ）
【答案】×
5．（2021·江苏卷·11）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。（ ）
【答案】×
6．（选必3P50 正文）用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以用来对体内的肿瘤进行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。（ ）
【答案】√
7．（2023·北京卷·12改编）甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH，判断有关制备过程的叙述是否正确:
① 利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞。（ ）
② 筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞。（ ）
【答案】① √
② ×
突破核心 拓思维
情境探究——单克隆抗体和双特异性抗体的制作原理和过程
癌症的免疫疗法是指重新激活抗肿瘤的免疫细胞，进而克服肿瘤的免疫逃逸。某些种类癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA，CD28是T细胞表面受体，T细胞的有效激活依赖CD28在癌细胞与T细胞结合部位的聚集。科研人员尝试构建双特异性抗体PSMA×CD28的生产流程，如图1所示；双特异性抗体PSMA×CD28的结构及作用机理，如图2所示。
图1图2
（1） 上述实验前必须给小鼠注射物质X，该处理的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 为了得到能产生特异性抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图1中的第一次筛选使用HAT培养基，可进行杂交瘤细胞的筛选，其中含有次黄嘌呤、氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷3种关键成分。哺乳动物的DNA合成有D途径和S途径两条。氨基蝶呤可阻断D途径；S途径需要HGPRT和TK（两种酶）的参与，以催化次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷用于DNA合成。在HAT培养基中，人工筛选的缺乏HGPRT和TK基因的骨髓瘤细胞将_ _ _ _ （填“存活”或“死亡”），而杂交瘤细胞将_ _ _ _ （填“存活”或“死亡”），请解释后者的原因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。图1中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 抗体都是由两条H链和两条L链组成的4条肽链对称结构。据图2分析，杂交瘤细胞A×B会产生多种抗体，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 双特异性抗体PSMA×CD28协助杀伤癌细胞的机理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（5） 制备的单克隆抗体在临床上不能直接用于人体，还需要对抗体进行人源化，即对鼠源单克隆抗体进行改造，使其大部分氨基酸序列为人源序列所替代，该过程的意义是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 诱导小鼠产生能够分泌抗物质X抗体的B淋巴细胞
（2） 死亡；存活；杂交瘤细胞可从B淋巴细胞中获得HGPRT和TK基因，能利用培养基中的次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷（经过S途径）来合成DNA；抗原与抗体的反应具有特异性
（3） 融合细胞会表达出两种L链和两种H链，而L链和H链又是随机组合的
（4） 双特异性抗体PSMA×CD28既能结合PSMA，又能结合CD28，使CD28在癌细胞与T细胞结合部位聚集，从而有效激活T细胞杀伤癌细胞
（5） 鼠源单克隆抗体对人而言可能是异种抗原，经人源化后能保留抗体的特异性，降低其异源性
归纳总结
单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
灵活运用 提能力
考向一 动物细胞融合
1．植物体细胞杂交技术，可以跨越植物种属间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。科学家经过长期探索，也实现了用不同种动物的体细胞进行杂交（如图）。下列叙述错误的是（ ）
A. 动物细胞融合依赖细胞膜的流动性
B. 杂交细胞发育成的个体具有两种生物的特征
C. 动物细胞融合特有的诱导方法是灭活病毒诱导法
D. 单克隆抗体的制备利用了动物细胞融合技术
【答案】B
【解析】图中的杂交细胞是通过动物体细胞融合获得的，该杂交细胞在现有技术水平下不能发育成新个体，B错误。
2．（经典高考）如图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程,在人—鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失，通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性，只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性，只有Ⅲ具有胸苷激酶活性，Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述错误的有 （ ）
A. 加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合
B. 细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人—人、人—鼠、鼠—鼠融合细胞
C. 芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上
D. 胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上
【答案】B
【解析】诱导动物细胞融合的方法之一是灭活病毒诱导法，故加入灭活仙台病毒的作用是促进动物细胞融合，A正确；题述三种融合细胞为杂种细胞，且都保留了人的部分染色体，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ细胞均为人—鼠融合细胞，B错误；根据题干和题图可知，Ⅱ中特有的染色体为2号染色体，Ⅲ中特有的染色体为17号染色体，Ⅰ、Ⅲ中都有而Ⅱ中没有的染色体为X染色体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中都有的染色体为11号染色体，因此芳烃羟化酶基因位于2号染色体上，胸苷激酶基因位于17号染色体上，磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上，乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上，C、D正确。
考向二 单克隆抗体的制备和应用
3．（2025·黑吉辽蒙卷·19改编）如图是制备抗白细胞介素−6(IL−6)单克隆抗体的示意图。下列叙述正确的是（ ）
A. 步骤①给小鼠注射IL−6后，应从脾中分离筛选T淋巴细胞
B. 步骤②在脾组织中加入胃蛋白酶，制成单细胞悬液
C. 步骤③加入灭活病毒或PEG诱导细胞融合，体现了细胞膜的流动性
D. 步骤④经过克隆化培养和抗体检测筛选出了杂交瘤细胞
【答案】C
【解析】步骤①给小鼠注射IL−6，目的是使小鼠产生抗IL−6的抗体，应从脾中分离筛选B淋巴细胞，A错误；胃蛋白酶在强酸环境下才有活性，而动物细胞培养时所需pH为7.2∼7.4，故步骤②制备脾组织单细胞悬液时，常用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理，B错误；步骤③通过加入灭活的病毒或PEG实现动物细胞融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性，C正确；步骤④经过(HAT)选择培养基能筛选出杂交瘤细胞，步骤⑤经过克隆化培养和抗体检测能够筛选出产生抗IL−6单克隆抗体的杂交瘤细胞，D错误。
4．（经典高考）如图所示，将由2种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性抗体，简称双抗。下列说法错误的是（ ）
A. 双抗可同时与2种抗原结合
B. 利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
C. 筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原
D. 同时注射2种抗原可刺激B细胞分化为产双抗的浆细胞
【答案】D
【解析】双抗是具有双特异性的抗体，可同时与2种抗原结合，筛选双抗时需使用制备单克隆抗体时所使用的2种抗原，A、C正确；双抗具有单克隆抗体的各种特性，可以利用双抗将蛋白类药物运送至靶细胞，B正确；双抗是两种抗体在体外解偶联后重新偶联得到的，不能直接由浆细胞产生，同时注射2种抗原，可刺激不同B细胞分化为两种浆细胞，每种浆细胞只能产生1种抗体，D错误。
考点三 动物体细胞核移植技术与克隆动物
回归教材 强基础
1．动物细胞核移植技术
（1） 概念:将动物一个细胞的_ _ _ _ _ _ 移入去核的_ _ _ _ _ _ _ _ 中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育为动物个体的技术。
（2） 原理:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 类型:哺乳动物核移植可分为_ _ _ _ _ _ _ _ 核移植和体细胞核移植，其中胚胎细胞核移植较易成功。
【答案】（1） 细胞核；卵母细胞
（2） 动物细胞核的全能性
（3） 胚胎细胞
点拨 动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
2．体细胞核移植的过程
【答案】MⅡ； 去核卵母
点拨 （1）采用去核卵母细胞作为受体细胞的原因:①体积大、易操作；②营养物质丰富；③具有激发细胞核全能性表达的物质。
（2）克隆动物的性状与供体不完全相同的原因:①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。
3．应用前景和存在的问题
【答案】遗传改良； 生物反应器； 器官移植； 胚胎发育
正误速判
1．（选必3P52 正文）通过克隆技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了动物细胞的全能性。（ ）
【答案】×
2．（选必3P52 正文）动物体细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。（ ）
【答案】×
3．（选必3P52“相关信息”）核移植中MⅡ期卵母细胞“去核”其实是去除纺锤体—染色体复合物。（ ）
【答案】√
4．（选必3P52 正文）克隆动物具备两个亲本的遗传特性，因此克隆动物的制备属于有性繁殖。（ ）
【答案】×
5．（选必3P53“相关信息”）重构胚是天然形成的胚胎,具有发育成完整个体的能力。（ ）
【答案】×
6．（2021·辽宁卷·13改编）如图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，判断有关叙述是否正确：
① 后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定。（ ）
② 过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理。（ ）
③ 过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植。（ ）
【答案】① ×
② ×
③ ×
灵活运用 提能力
1．（2025·山东卷·14，2分）利用动物体细胞核移植技术培育转基因牛的过程如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 对牛乙注射促性腺激素是为了收集更多的卵母细胞
B. 卵母细胞去核应在其减数分裂Ⅰ中期进行
C. 培养牛甲的体细胞时应定期更换培养液
D. 可用PCR技术鉴定犊牛丁是否为转基因牛
【答案】B
【解析】对牛乙注射促性腺激素可以促进其超数排卵，收集更多的卵母细胞，A正确；去核应在卵母细胞发育到MⅡ期时进行，B错误。
2．科研人员用电融合的方法诱导母羊的乳腺上皮细胞与另一只羊的去核卵母细胞融合，然后将重构胚移植到代孕母羊的体内，最终培育出了克隆羊多莉。如表是科学家获得的部分实验数据，下列相关叙述，不合理的是（ ）
A. 两组羔羊性状主要与核供体母羊相同
B. ②组比①组成功率高，可能因为胚胎细胞分化程度低
C. 本实验涉及细胞培养、核移植和胚胎分割技术
D. 克隆技术应用于人类，可能存在一定的伦理风险
【答案】C
【解析】本实验涉及细胞核移植、动物细胞培养，不涉及胚胎分割技术，C错误。
第45讲 胚胎工程
课标要求
1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。
2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。
考点一 胚胎工程的理论基础
回归教材 强基础
1．胚胎工程
【答案】早期胚胎细胞
2．受精
（1） 概念:精子与卵子结合形成_ _ _ _ （即受精卵）的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。
（2） 场所:在自然条件下，哺乳动物的受精在_ _ _ _ _ _ 内完成。
（3） 过程
【答案】（1） 合子
（2） 输卵管
（3） 获能；MⅡ期；雌、雄原核
点拨 ①精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。
②卵子的减数分裂Ⅱ、受精作用和受精卵的早期细胞分裂都是在雌性动物的输卵管中进行的。卵子减数分裂Ⅱ是在精子和卵子结合的过程中完成的。
③受精时，染色体一半来自精子一半来自卵细胞，但遗传物质不是一半来自精子一半来自卵细胞，因为细胞质基因几乎全部来自卵细胞。
④受精过程体现的细胞膜的功能:进行细胞间的信息交流；体现的细胞膜的结构特点:具有一定的流动性。
3．胚胎早期发育
【答案】有丝分裂； 并不增加； 减小； 滋养层； 囊胚腔； 内细胞团； 外胚层向内迁移的细胞
点拨 ①卵裂、桑葚胚阶段的细胞都具有全能性，囊胚的内细胞团细胞也属于全能细胞。随着胚胎的发育，细胞的全能性逐渐下降。
②卵裂阶段，胚胎一直进行细胞呼吸消耗有机物，因此有机物总量减少；胚胎总体积并不增加，但胚胎总DNA 含量增多，每个细胞中核DNA 含量保持相对稳定。
4．孵化
（1）概念:囊胚进一步扩大，_ _ _ _ _ _ 破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。
（2）意义:如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。
【答案】透明带
正误速判
1．（选必3P56“相关信息”、P57正文）可以直接利用雌性动物的生殖道使精子获能，或者将精子培养在人工配制的获能液中使其获能，卵子必须发育到MⅡ期才具备与精子受精的能力。（ ）
【答案】√
2．（选必3P57 正文）动物排出的卵子成熟程度相同。（ ）
【答案】×
3．（选必3P57 正文）精子入卵后形成雄原核（比原来精子的核大）；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核。（ ）
【答案】√
4．（选必3P58 正文）胚胎发育早期，细胞的数量不断增加，胚胎的总体积也增加。（ ）
【答案】×
5．（选必3P58 正文）胚胎发育至囊胚期时，细胞逐渐分化。（ ）
【答案】√
6．（选必3P58 正文）内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。（ ）
【答案】√
7．（选必3P58“相关信息”）在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
考向一 受精作用
1．（2025·四川乐山期末）受精作用是指精子和卵子结合形成合子（即受精卵）的过程，是胚胎工程的理论基础之一。下列相关说法正确的是（ ）
A. 在透明带和卵细胞膜间观察到两个第二极体，可以作为判断卵细胞是否受精的标志
B. 精子触及透明带的瞬间，透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子再进入透明带
C. 精子入卵后形成雄原核，雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失
D. 如要使精子获能，可将精子培养在人工配制的含有肝素、Ca2+等有效成分的获能液中
【答案】C
【解析】受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，其中一个是第一极体，另一个是第二极体，A错误；精子与卵细胞膜融合，卵细胞膜外的透明带迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，B错误；精子获能液的有效成分应为Ca2+载体、肝素等，而非单纯的Ca2+，D错误。
2．如表表示精子入卵后，发生或引起一系列变化形成受精卵的过程，下列叙述正确的是（ ）
A. 表中X指防止多精入卵的第一道屏障，Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B. 精子入卵后精子的尾部留在外面，在溶酶体的水解酶作用下分解消失
C. 受精完成的标志是精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D. 受精卵中的遗传物质有一半来自卵子
【答案】B
【解析】卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障，A错误；受精完成的标志是雄、雌原核融合，C错误；受精时，染色体是一半来自精子一半来自卵细胞，但遗传物质不是一半来自精子一半来自卵细胞，细胞质基因几乎全部来自卵细胞，D错误。
考向二 胚胎早期发育
3．（2026·河北衡水开学考）我国科学家通过“实践十号”卫星将多枚小鼠早期胚胎带上了太空，利用特殊显微镜成功观察到小鼠胚胎从2细胞成功发育成囊胚的过程。下列关于早期胚胎发育的叙述，正确的是（ ）
A. 囊胚腔的形成标志着胚胎进入细胞分化的关键时期
B. 卵裂期胚胎的总体积随细胞数目增加而显著增大
C. 囊胚期的内细胞团将来发育为胎儿的各种组织
D. 原肠胚时期透明带破裂，胚胎从中伸展出来的过程称为孵化
【答案】C
【解析】细胞分化开始于囊胚期，但原肠胚期是胚胎进入细胞分化的关键时期，A错误；卵裂期胚胎的总体积并不增加，B错误；囊胚期透明带破裂，胚胎从中伸展出来的过程称为孵化，而不是原肠胚时期，D错误。
4．（2025·重庆卷·4，3分）为保护濒危哺乳动物甲，科研工作者将甲的近缘物种乙（种群数量较多）开展如图所示研究，下列叙述正确的是（ ）
A. 克隆动物的核基因组来源于甲和乙
B. 体外受精需用获能后的精子与MⅠ期卵母细胞受精
C. 囊胚①中的内细胞团可以发育成为胎盘、个体
D. 滋养层可影响内细胞团的发育
【答案】D
【解析】克隆动物的核基因组来源于甲，细胞质中的基因主要来源于乙，A错误；体外受精需用获能后的精子与MⅡ期的卵母细胞受精，而不是MⅠ期，B错误；囊胚①的内细胞团可发育为个体，滋养层细胞发育为胎膜和胎盘，C错误；滋养层可影响内细胞团的发育，如滋养层细胞分泌的某些物质可能会影响内细胞团的分化等，D正确。
考点二 胚胎工程技术及其应用
回归教材 强基础
1．体外受精
（1） 过程
将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养，完成受精。
（2） 意义:是提高动物_ _ _ _ _ _ _ _ 的有效措施，还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
【答案】（1） MⅡ；获能
（2） 繁殖能力
2．胚胎移植
（1） 概念理解
（2） 过程（以牛胚胎移植为例）
胚胎移植的步骤主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等。
点拨
（3） 生理学基础
（4） 优势:充分发挥雌性优良个体的_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 同种的、生理状态相同；遗传性状优良、生产能力强；健康的体质和正常繁殖能力；早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移
（2） 同期发情；超数排卵；移植胚胎
（3） 免疫排斥；遗传特性
（4） 繁殖潜力
3．胚胎分割
（1） 概念
（2） 仪器设备:体视显微镜和_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 操作程序
（4） 意义
① 促进优良动物品种的繁殖,产生的_ _ _ _ _ _ _ _ 相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
② 在胚胎移植前,进行_ _ _ _ _ _ _ _ 、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
【答案】（1） 同卵双胎或多胎；遗传物质
（2） 显微操作仪
（3） 桑葚胚；囊胚；分割针；分割刀；内细胞团
（4） ① 遗传性状
② 性别鉴定
点拨 ①胚胎分割可增加动物后代的数量，其实质是动物的无性繁殖（或克隆）。
②胚胎移植前进行性别鉴定的方法:取滋养层细胞做DNA 分析。
正误速判
1．（选必3P60 正文）采集到的卵母细胞和精子可直接用于体外受精。（ ）
【答案】×
2．（选必3P61 正文）胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤。（ ）
【答案】√
3．（选必3P62 正文）在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。（ ）
【答案】√
4．（2023·浙江1月选考卷·12）胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率。（ ）
【答案】×
【解析】胚胎分割技术增加了胚胎数量，而不是提高了移植胚胎的成活率。
5．（2020·浙江1月选考卷·17）从雄性奶牛中采集到的成熟精子遇到卵子即可进入卵子内。（ ）
【答案】×
【解析】从雄性奶牛中采集到的成熟精子需要进行获能处理后，才能进行受精。
6．（2020·山东卷·14）用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子。（ ）
【答案】√
7．（选必3P61 图2-23）胚胎移植过程中有两次检查，第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对供体母畜是否妊娠进行检查。（ ）
【答案】×
8．（2020·山东卷·14）胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植。（ ）
【答案】×
【解析】不同动物胚胎移植的时间不同，一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段进行移植。
9．（选必3P62“思考·讨论”）为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂。（ ）
【答案】×
10．（选必3P62 正文）胚胎移植、胚胎分割、克隆动物都属于无性繁殖的技术。（ ）
【答案】×
11．（选必3P63“资料卡”）通过胚胎分割技术得到的动物遗传物质相同，它们的性别、体重和性状也完全相同。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向一 体外受精过程
1．（2023·广东卷·3，2分）科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是（ ）
A. 超数排卵B. 精子获能处理
C. 细胞核移植D. 胚胎培养
【答案】C
【解析】哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤，采集到的卵母细胞和精子，要分别在体外进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精；科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，为了获得足够多的卵细胞，通常需对供体母畜进行超数排卵处理；体外受精获得的胚胎需要经胚胎培养到一定阶段后才能移植到长角羚羊体内。因此题述过程不涉及的操作是细胞核移植，故选C。
2．（2025· 陕晋青宁卷·7，3分）科研人员通过对绵羊受精卵进行基因编辑和胚胎移植等操作，获得了羊毛长度显著长于对照组的优良品系。下列叙述错误的是（ ）
A. 为获取足够的卵子，需对供体绵羊注射促性腺激素进行超数排卵处理
B. 为确保受体绵羊与供体绵羊生理状态一致，需进行同期发情处理
C. 受精卵发育至桑葚胚阶段，细胞数量和胚胎总体积均增加
D. 对照组绵羊的选择需考虑年龄、性别等无关变量的影响
【答案】C
【解析】受精卵发育至桑葚胚阶段，卵裂过程中，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，C错误。
考向二 胚胎移植和胚胎分割
3．（2025· 黑吉辽蒙卷·9，2分）研究显示，约70%的小鼠体细胞核移植胚胎未能成功发育至囊胚期，且仅有约2%的胚胎移植到代孕母鼠后可正常发育。下列叙述错误的是（ ）
A. 体细胞核进入去核的MⅡ期卵母细胞形成重构胚
B. 移植前胚胎发育率低，可能是植入的体细胞核不能完全恢复分化前的功能状态
C. 胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及时从滋养层内孵化
D. 为提高胚胎成活率，可用胚胎细胞核移植代替体细胞核移植
【答案】C
【解析】胚胎移植到代孕母鼠后成活率低，可能是早期胚胎未能及时从透明带内孵化，滋养层是囊胚外层结构，将来发育成胎膜和胎盘，与孵化无关，C错误。
4．（2026·云南大理段考）如图为牛胚胎性别鉴定及胚胎分割示意图，下列叙述错误的是（ ）
A. ①是囊胚腔，②是内细胞团，分割囊胚要注意将内细胞团均等分割
B. 胚胎分割技术能提高移植胚胎的成活率，分割次数越多，成活率越高
C. 胚胎分割所需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪
D. 胚胎分割技术可增加移植胚胎数目，产生遗传性状相同的后代
【答案】B
【解析】图中①是囊胚腔，②是内细胞团，分割囊胚要注意将内细胞团均等分割，因为内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果分割不均匀，会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，A正确；采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，B错误。
第46讲 基因工程的基本工具和基本操作程序
课标要求
1.阐明DNA 重组技术的实现需要限制性内切核酸酶、DNA连接酶和运载体三种基本工具。
2.阐明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定等步骤。
3.实验:DNA的提取和鉴定；利用聚合酶链式反应(PCR) 扩增DNA 片段并完成电泳鉴定。
考点一 重组DNA技术的基本工具
回归教材 强基础
1．基因工程的概念
（1） 手段:基因工程是指按照人们的愿望，通过_ _ _ _ _ _ 等技术，赋予生物新的遗传特性。
（2） 目的:创造出更符合人们需要的新的生物类型和_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 水平:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 水平。
（4）基础:生物化学、分子生物学和微生物学等学科。
（5） 意义:克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 转基因
（2） 生物产品
（3） DNA分子
（5） 遗传性状
2．基因工程的理论基础
【答案】结构和功能； 遗传密码； 碱基互补配对原则； 双螺旋结构
3．基因工程的工具
（1） 限制性内切核酸酶——“分子手术刀”
点拨 原核生物容易受到自然界外源DNA 的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制。限制酶就是它的一种防御性工具。当外源DNA 入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全。
（2） DNA连接酶——“分子缝合针”
整合·微点
与DNA有关的几种酶的比较
（3） 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
【答案】（1） 原核生物；特定核苷酸序列；中心轴线两侧
（2） 磷酸二酯键；大肠杆菌；黏性末端；黏性末端
（3） 质粒；限制酶切割位点
点拨 ①将一个基因从DNA 分子上切割下来需要切两处，同时产生四个黏性末端或平末端。
②限制酶不切割自身DNA 的原因是原核生物DNA 分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
③用某些病毒作为运载体，除需具备普通“质粒载体”的条件外，还应具有对靶细胞有较高的转化效率的特点；不能增殖，对细胞无害。
正误速判
1．（选必3P68、69“科技探索之路”）基因工程是人工操作导致的基因重组，是不定向的。（ ）
【答案】×
2．（选必3P71、72正文）基因工程中用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶、载体。（ ）
【答案】×
3．（选必3P71 正文）限制酶能够识别双链DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的氢键断开。（ ）
【答案】×
4．（2024·贵州卷·13）使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端。（ ）
【答案】√
5．（选必3P72 正文）DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA。（ ）
【答案】×
6．（选必3P72 正文）基因表达载体上通常带有抗生素合成基因作为筛选的标记基因。（ ）
【答案】×
7．（选必3P72、73正文）在基因工程中常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，它们的来源不同，在大小、结构、复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
考向一 基因工程的工具酶的分析
1．（2025·江苏卷·19改编）如图所示为人体正常基因A突变为致病基因a及HindⅢ切割位点。AluⅠ限制酶识别序列及切割位点为,下列相关叙述正确的有（ ）
A. 基因A突变为a是一种碱基增添的突变
B. 用两种限制酶分别酶切A基因后，形成的末端类型相同
C. 用两种限制酶分别酶切a基因后，产生的片段大小一致
D. 产前诊断时，该致病基因可选用HindⅢ限制酶开展酶切鉴定
【答案】D
【解析】由图可知，基因A发生了碱基对的替换(T/A替换成G/C)，而变成基因a，A错误；用限制酶HindⅢ和AluⅠ酶切A基因，形成的末端分别是黏性末端和平末端，B错误；a基因有2个HindⅢ酶切位点，3个AluⅠ酶切位点，用两种酶分别酶切a基因，产生的片段大小不一致，C错误；突变前后，A基因的HindⅢ酶切位点数量发生变化，而AluⅠ酶切位点数量未变，故产前诊断时，该致病基因可选用HindⅢ限制酶开展酶切鉴定，D正确。
2．（2023· 新课标卷·6，6分）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A. 质粒和目的基因都用酶3切割，用E.cliDNA连接酶连接
B. 质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接
C. 质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA连接酶连接
D. 质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.cliDNA连接酶连接
【答案】C
【解析】酶3切割DNA后产生的末端为平末端，但E.cliDNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率低，因此，A方案不合理；酶3切割质粒后产生平末端，酶1切割目的基因后产生黏性末端，DNA连接酶不能将平末端和黏性末端相连，B方案不合理；用酶1和酶2切割质粒和目的基因后，两者均产生不同的黏性末端，T4DNA连接酶可连接平末端和黏性末端，C方案合理且效率最高；酶2和酶4识别的序列虽然不同，但是它们切割后产生的黏性末端相同，会出现DNA自我环化和反向连接问题，且酶4还会破坏抗生素抗性基因，D方案不合理。
考向二 考查载体的作用及特点
3．（2025·山东济宁质检）质粒是基因工程中最常用的载体，质粒有标记基因（如图所示），通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。质粒上箭头表示三种限制酶的酶切位点。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同。如表是外源基因插入(插入点有a、b、c)后细菌的生长情况。下列有关叙述正确的是（ ）
A. 质粒的复制原点上有RNA聚合酶的结合位点
B. ①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是a，②是c，③是b
C. 质粒被一种限制酶切开时，被水解的磷酸二酯键有2个
D. 将外源基因与质粒连接时需用DNA聚合酶
【答案】C
【解析】质粒的复制原点上有DNA聚合酶的结合位点，A错误；①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是b，②是c，③是a，B错误；将外源基因与质粒连接时需用DNA连接酶，D错误。
4．（2025·广东深圳模拟）土壤农杆菌天然Ti质粒的结构如图所示。植物受伤后会释放酚类物质，可激活农杆菌vir区基因，vir区基因是一组基因，可编码virA、virB、virC等一系列对T−DNA转移及整合必不可少的蛋白质；冠瘿碱为农杆菌提供碳源和氮源。Ti质粒需经过改造才能广泛应用于植物基因工程，下列对于Ti质粒功能及改造过程的推断，不合理的是（ ）
A. 农杆菌中的Ti质粒作为遗传物质，侵染植物细胞时并不是整个Ti质粒进行转移
B. 当农杆菌附着在植物细胞表面后，Ti质粒vir区基因便会被激活和表达，从而发挥作用
C. 冠瘿碱合成基因只能在宿主植物体内表达，表达产物会被农杆菌利用
D. 需要在T−DNA区域和T−DNA之外的区域加上不同的标记基因，以便于后续筛选
【答案】B
【解析】农杆菌侵染植物时，仅Ti质粒中的T−DNA区域转移并整合到植物染色体，并非整个质粒转移，A不符合题意；vir区基因的激活需要植物受伤释放酚类物质，而非农杆菌附着在植物细胞表面就会激活，B符合题意；冠瘿碱合成基因在植物体内表达后，其产物可为农杆菌提供碳源和氮源，C不符合题意；需要在T−DNA区域和T−DNA之外的区域加上不同的标记基因，T−DNA区域加标记基因，筛选出T−DNA整合到植物染色体上的细胞，T−DNA之外的区域加上不同的标记基因，在重组Ti质粒构建时，筛选成功导入质粒的农杆菌，D不符合题意。
考点二 基因工程的基本操作程序
回归教材 强基础
1．目的基因的筛选与获取
（1） 筛选合适的目的基因
①目的基因:在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因，主要是指_ _ _ _ _ _ _ _ 的基因。
②筛选目的基因的方法
a.从已知_ _ _ _ _ _ _ _ 清晰的基因中进行筛选。
b.利用序列数据库和序列比对工具进行筛选。
（2） 目的基因的获取
①人工合成目的基因。
②利用PCR获取和扩增目的基因
a.PCR（聚合酶链式反应）:是一项根据的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
b.PCR的基本条件
点拨 ①在配制PCR 缓冲溶液时一般都要添加Mg2+，因为真核细胞和细菌的DNA 聚合酶都需要Mg2+ 激活。
②在PCR 过程中实际加入的原料为dNTP( 即dATP、dGTP、dTTP、dCTP)，既可作为合成DNA 子链的原料，又可为DNA 的合成提供能量。
③复性温度过高，则引物难以与模板链结合，温度过低则易使两条母链配对结合，均无法获得PCR 产物。
c.PCR扩增的过程
d.PCR扩增过程中的循环图示与规律
结果:每次循环后目的基因的量增加一倍，即成形式扩增（约为2n，其中n为扩增循环的次数，如表）。
点拨 ①2 种引物从DNA 内部扩增目的基因，第3轮出现2条链等长的目的基因，几轮后等长的目的基因数量为2n−2n。
②2 种引物分别从2条模板链的一端内部扩增目的基因，则第二轮出现2条链等长的目的基因。
e.产物鉴定方法:琼脂糖凝胶电泳。
【答案】（1） 编码蛋白质；结构和功能
（2） DNA半保留复制；高温；耐高温的DNA聚合酶；3′；90；单链；50；引物；72；耐高温的DNA聚合酶；指数
2．基因表达载体的构建——基因工程的核心
【答案】受体细胞； RNA聚合酶； 受体细胞中是否含有目的基因； 标记基因； 限制酶
3．将目的基因导入受体细胞
转化是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】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； 微量注射器； T−DNA； 显微注射； 能吸收周围环境中DNA分子
点拨 （1）转化:此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。
（2）导入的目的基因，可能存在于细胞质中，也可能整合到染色体DNA 上。存在于染色体DNA 上的目的基因有可能通过花粉传播进入杂草或其他作物中，造成“基因污染”。
4．目的基因的检测与鉴定
【答案】PCR； 个体生物学
5.导入结果鉴定
双标记基因与影印接种法筛选含重组质粒的菌落
（1）原理:将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果目的基因插入某种抗生素抗性基因内部,则会导致该抗生素抗性基因失活。如图,目的基因插入了四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。
（2）被转化的细菌有三种:含目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含普通质粒的细菌。
（3）筛选方法:将细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含普通质粒的细菌,如图中1、2、3、4、5菌落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上,如图能生长的菌落为2、3、4,则在含氨苄青霉素的培养基上能生长的而在含四环素培养基上不生长的菌落为含有重组质粒的细菌形成的菌落，如图中1、5菌落。最后,可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。
正误速判
1．（选必3P76 正文拓展）目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。（ ）
【答案】√
2．（选必3P79 旁栏思考）PCR技术扩增目的基因时不必知道基因的全部序列，该技术既可以扩增DNA又可以扩增mRNA。（ ）
【答案】×
3．（选必3P80、81正文）构建基因表达载体是转基因工程的核心工作，唯一不需要进行碱基互补配对的过程是将目的基因导入受体细胞。（ ）
【答案】√
4．（选必3P80 旁栏思考）可以将生物的总DNA通过注射或花粉管通道法转入植物细胞中，就可获得具有理想性状的转基因植物。（ ）
【答案】×
5．（选必3P81“资料卡”）Ti质粒上的T−DNA可携带目的基因进入受体细胞，并整合到该细胞的染色体DNA中。（ ）
【答案】√
6．（选必3P82 正文拓展）应用PCR技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表达。（ ）
【答案】×
突破核心 拓思维
情境探究——农杆菌转化法和目的基因的检测与鉴定
1．科学家通过农杆菌转化法将苏云金杆菌Bt抗虫蛋白基因导入棉花细胞中，从而获得抗棉铃虫的转基因棉，大致过程如图所示，请回答相关问题。
（1） Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T−DNA，把目的基因插入Ti质粒的T−DNA中是利用了T−DNA_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的特点。
（2） 农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入:第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T−DNA上，第二次拼接（非人工操作）是指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；第一次导入是含目的基因的Ti质粒导入农杆菌，第二次导入（非人工操作）是指含目的基因的T−DNA导入_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 基因表达载体（重组质粒）导入农杆菌细胞时，要用Ca2+处理农杆菌细胞,使其处于_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,有利于重组质粒的导入。科学家将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让携带Bt抗虫蛋白基因的T−DNA进入棉花细胞之后，还需转接到含抗生素的培养基上继续培养，目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上
（2） 插入目的基因的T−DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上；受体细胞
（3） 一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态；筛选出含有Bt抗虫蛋白基因的受体棉花细胞
2．（2026·四川成都期中节选）若要判定抗盐基因在乳酸菌中是否表达，可以进行分子水平的检测，包括通过PCR等技术检测_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；从转基因乳酸菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行_ _ _ _ _ _ _ _ 杂交，检测抗盐基因是否翻译成抗盐蛋白。
【答案】抗盐基因是否转录出了mRNA； 抗原—抗体
3．（2026·江苏徐州一模节选）目的基因的检测与鉴定:利用RT−PCR（反转录—聚合酶链式反应）检测基因的转录水平，在RT−PCR中需要加入_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 酶。提取转基因植株根细胞内的蛋白质，利用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 技术检测基因的表达水平。
【答案】逆转录酶和耐高温的DNA聚合； 抗原—抗体杂交
4．（2025·宁夏二模节选）将普通细菌和能吸收重金属的MT工程菌分别培养在含重金属的培养液中，从个体水平检测_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 中的重金属含量或_ _ _ _ _ _ 中的重金属含量来判断MT工程菌是否培育成功。
【答案】普通细菌和MT工程菌； 培养液
灵活运用 提能力
考向一 目的基因的获取
1．（2026·湖北襄阳四中联考）“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。下列叙述错误的是（ ）
图1图2
A. 第一轮复制得到2个DNA分子，即①②各一个
B. 第二轮复制得到4个DNA分子，即①②③④各一个
C. 第四轮复制得到16个DNA分子，其中有4个X基因
D. 经五轮循环后产物中有5种不同的DNA分子
【答案】C
【解析】据图分析可知，第一轮复制形成2个DNA分子，即①②各一个，A正确；第二轮复制得到22=4（个）DNA分子，即得到①②③④各一个，B正确；第四轮复制得到16个DNA分子，其中有8个⑤(X基因)，C错误；经五轮循环后共形成32个DNA分子，产物中有5种不同的DNA分子，D正确。
2．（2026·江西南昌段考）科研人员采用PCR技术扩增人胰岛素基因，并进行电泳鉴定。图示为某基因表达载体中目的基因结构及4种引物(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)的结合位点，箭头方向表示引物延伸的方向。下列叙述正确的是（ ）
A. 体外扩增目的基因时，应选用的引物组合为引物Ⅰ与引物Ⅳ
B. 体外扩增目的基因时，第三轮循环即可获得符合要求的目的基因
C. 为确定目的基因是否成功插入质粒，应选择引物Ⅱ与引物Ⅲ进行PCR
D. 凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
【答案】B
【解析】体外扩增目的基因时，应选用的引物组合为引物Ⅱ与引物Ⅲ，A错误；为确定目的基因是否成功插入质粒，应选择引物Ⅰ与引物Ⅳ进行PCR，C错误；凝胶电泳中，凝胶载样缓冲液中的指示剂只是用来显示电泳前沿的位置和监控电泳进程，并不能指示DNA分子的具体位置，D错误。
考向二 基因表达载体的构建
3．（2026·湖北段考）启动子包括组成型启动子（在不同组织、部位都能持续表达）和诱导型启动子（只有在激活物存在时才表达）。为快速检测水体中的污染物S，科研人员构建了如图所示的基因表达载体（部分结构），将其导入大肠杆菌，通过检测红色荧光的强度即可估计待测水体中S的相对浓度，已知调控蛋白可与S结合。下列说法错误的是（ ）
A. 可通过序列数据库获取红色荧光蛋白基因的碱基序列
B. 构建上述基因表达载体时需要使用限制酶和DNA连接酶
C. 启动子1和启动子2应分别选择诱导型启动子和组成型启动子
D. 若想实现S的动态清除，可将红色荧光蛋白基因换成S的降解基因
【答案】C
【解析】调控蛋白需持续表达以感知S的存在，故其启动子1应为组成型启动子；红色荧光蛋白需在S存在时才表达，故其启动子2应为诱导型启动子，C错误。若想实现S的动态清除，可将红色荧光蛋白基因换成S的降解基因。这样当水体中有S时，调控蛋白与S结合启动S的降解基因表达，对S进行降解，从而实现S的动态清除，D正确。
4．（2025·江西卷·11，2分）为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒（如图），通过农杆菌转化法将D基因导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是（ ）
A. 水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子
B. 在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达
C. 农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素
D. 愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗属于抗病植株
【答案】B
【解析】将T−DNA整合到水稻愈伤组织的染色体DNA上后，若要使D基因表达，D基因上游的U6启动子需被水稻愈伤组织细胞中的RNA聚合酶识别，A错误；启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能够驱动基因转录，题述重组Ti质粒中，U6启动子并非位于卡那霉素抗性基因的上游，因而不能驱动卡那霉素抗性基因的表达，B正确；农杆菌侵染愈伤组织后，T−DNA整合到水稻染色体DNA上，T−DNA上的潮霉素抗性基因表达，使水稻愈伤组织具有潮霉素抗性，卡那霉素抗性基因并未转入水稻愈伤组织，因此，筛选培养基中需加入潮霉素而不是卡那霉素，C错误；检测是否成功获得转基因品种一般需要分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定，分子水平的检测包括检测目的基因是否导入宿主细胞、是否在宿主细胞中转录出mRNA或表达出蛋白质，个体生物学水平的鉴定为鉴定植株是否具有相应性状，故愈伤组织再分化获得的含有D基因的幼苗不一定是抗病植株，D错误。
考向三 将目的基因导入受体细胞
5．（2025·福建卷·10,2分）紫杉醇是红豆杉的代谢产物，会干扰纺锤体的正常功能。科研人员利用农杆菌将紫杉醇合成的相关基因导入烟草中，实现了紫杉醇前体物质的合成。下列叙述错误的是（ ）
A. 农杆菌转化前应先使用Ca2+处理烟草细胞
B. 紫杉醇合成的相关基因会整合到烟草染色体DNA上
C. 紫杉醇因干扰肿瘤细胞的有丝分裂而具有抗癌作用
D. 该技术的突破有利于红豆杉天然资源的保护
【答案】A
【解析】转化是指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。农杆菌转化前，需要将含目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌中，此时应先使用Ca2+处理农杆菌细胞，使农杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，A错误；紫杉醇会干扰纺锤体的正常功能，阻碍肿瘤细胞的有丝分裂，从而发挥抗癌作用，C正确；利用转基因技术生产紫杉醇前体，可减少对天然红豆杉的依赖，有利于保护其资源，D正确。
6．（2026·陕西渭南期末）索马甜是从非洲竹芋中提取的一种天然甜味蛋白，具有甜度高、能量低等优点。科研工作者利用基因工程技术，让索马甜基因在微生物、真菌和植物细胞中表达，取得了一定进展。下列叙述错误的是（ ）
A. 将索马甜基因导入植物细胞可采用花粉管通道法
B. 获取索马甜基因后需要构建基因表达载体这一步骤
C. 启动子位于索马甜基因的下游，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D. 可通过PCR技术在体外大量扩增索马甜基因
【答案】C
【解析】启动子是位于基因编码区上游的一段DNA序列，为RNA聚合酶识别和结合的位点，C错误。
考向四 基因工程的检测与鉴定方法
7．（2025·安徽卷·15，3分）质粒K中含有β−半乳糖苷酶基因，将该质粒导入大肠杆菌细胞后，其编码的酶可分解X−gal，产生蓝色物质，进而形成蓝色菌落，如图所示。科研小组以该质粒作为载体，采用基因工程技术实现人源干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列叙述错误的是（ ）
A. 使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数
B. 如果筛选平板中仅含卡那霉素，生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株
C. 因质粒K中含两个标记基因，筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株
D. 若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌
【答案】C
【解析】氯化钙可以使大肠杆菌处于感受态，增加转化效率，从而将重组质粒或质粒K导入大肠杆菌，在筛选平板上，因BamHⅠ的酶切位点在β−半乳糖苷酶基因中，故导入重组质粒的大肠杆菌无法分解X−gal，其菌落为白色，导入质粒K的大肠杆菌菌落为蓝色，故筛选平板上蓝色、白色菌落会增加，A正确；如果筛选平板中只含卡那霉素，只能筛选掉未成功转化的大肠杆菌，含质粒K或重组质粒的大肠杆菌都能存活，所以白色菌落不能判定为含有目的基因的菌株，B正确；质粒K中含有卡那霉素抗性基因和β−半乳糖苷酶基因两个标记基因，筛选平板中出现的白色菌落为成功转化重组质粒的菌落，但其是否表达目标蛋白还需要进行抗原—抗体杂交实验进行验证，C错误；筛选平板中蓝色菌落偏多，可能是因为质粒K只有一个酶切位点，用单酶切后易自身环化，较多含质粒K的大肠杆菌正常合成β−半乳糖苷酶，分解X−gal产生蓝色菌落，D正确。
8．（2023·山东卷·25，10分）科研人员构建了可表达J−V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示。其中V5编码序列表达标签短肽V5。
图甲图乙
（1） 与图甲中启动子结合的酶是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。除图甲中标出的结构外，作为载体,质粒还需具备的结构有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （答出2个结构即可）。
（2） 构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。已知J基因转录的模板链位于b链，由此可知引物F1与图甲中J基因的_ _ _ _ _ _ （填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。
（3） 重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，条带2所检出的蛋白_ _ _ _ （填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。
【答案】（1） RNA聚合酶；复制原点、标记基因
（2） F1和R2；a链
（3） J−V5融合蛋白；不是
【解析】
（2） 用PCR扩增分析法确定重组质粒中目的基因插入方向是否正确时，常设计一对引物，一个引物与目的基因序列互补，另一个引物与质粒序列互补，两引物延伸方向相反，以扩增出两引物间的序列，若插入方向正确，则可扩增出相应序列，反之，则不能扩增出相应序列，故选用的引物应为F2、R1或F1、R2，若选用引物F1、R1，不论目的基因插入方向是否正确，都可扩增出目的基因序列。因为J基因的b链为转录的模板链，启动子在左侧，所以转录方向为从左到右，由于转录沿模板链3′端到5′端方向合成RNA，因此J基因b链左侧为3′端，引物要与DNA的3′端互补配对，所以F1与b链互补，a链也与b链互补，由此推知引物F1与a链相应部分序列相同。
（3） 条带1在抗J蛋白抗体和抗V5抗体的检测结果中都出现了，说明其同时含有J蛋白和短肽V5，因此出现条带1证明细胞中表达了J−V5融合蛋白；重组质粒上的J基因与V5编码序列形成了融合基因，表达的只能是融合蛋白，而抗J蛋白抗体的检测结果中出现了条带2，抗V5抗体的检测结果中未出现条带2，说明条带2所检出的蛋白不是由重组质粒上的J基因表达的。
考点三 实验:DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增及电泳鉴定
回归教材 强基础
1．DNA 的粗提取与鉴定
（1） 实验原理:
（2） 操作流程
【答案】（1） 不溶于；2ml⋅L−1；二苯胺
（2） 研磨；95%；一个方向；2ml⋅L−1；二苯胺；蓝色
点拨 ①本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作为材料。
②过滤含DNA 的研磨液时不能用滤纸代替纱布，否则会因DNA 被吸附到滤纸上，而导致DNA 大量损失。
③加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA 分子的断裂，导致DNA 分子不能形成丝状沉淀。
④鉴定DNA 用的二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
2．DNA 片段的扩增
（1） PCR仪原理:利用DNA的_ _ _ _ _ _ 原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合，PCR仪通过自动调控温度控制DNA在体外的循环复制。
（2） PCR实验的操作步骤
【答案】（1） 热变性
（2） 微量移液器；离心管；底部；PCR仪
3．DNA 片段的电泳鉴定
（1） 原理
① 电泳的原理:DNA分子具有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，在一定的pH下，这些基团可以带上_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷_ _ _ _ 的电极移动。
② 鉴定的原理:PCR的产物一般通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 来鉴定，在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的_ _ _ _ _ _ _ _ 等有关；凝胶中的DNA分子通过_ _ _ _ ，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来。
（2） 过程
配制琼脂糖溶液→ 制备凝胶→ 加样→ 电泳→ 观察记录
注意事项:
① 应根据_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量分数为0.8%～1.2%的琼脂糖溶液。加热至琼脂糖熔化，稍冷却后，加入适量的核酸染料混匀。
② 为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行_ _ _ _ _ _ _ _ 处理。
③ 在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须_ _ _ _ ，避免试剂的污染。加样时应留一个加样孔加入指示分子大小的_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 结果分析与评价
①成功扩增出DNA片段的判断依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
②电泳时，DNA的相对分子量越大，迁移速率越慢；DNA的相对分子量越小，迁移速率越快。
③纯化样本进行PCR，进行电泳鉴定的结果应该是_ _ _ _ 条条带。
【答案】① 可解离的基团；正电荷或负电荷；相反
② 琼脂糖凝胶电泳；大小和构象；染色
（2） ① 待分离DNA片段的大小
② 高压灭菌
③ 更换；标准参照物
（3） 可以在紫外灯下直接观察到条带；一
点拨 电泳结果不止一条条带的原因:操作过程中混入限制酶将DNA 片段切割成片段或含有其他DNA 片段，并以此为模板，进行了扩增。
正误速判
1．（2020·海南卷·10）羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料。（ ）
【答案】×
【解析】羊属于哺乳动物，其成熟红细胞没有细胞核，不可作为提取DNA的材料。
2．（2022·湖北卷·5）动、植物细胞DNA的提取必须在无菌条件下进行。（ ）
【答案】×
【解析】动、植物细胞DNA的提取不需要在无菌条件下进行。
3．（2022·山东卷·13）粗提取DNA时，过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解。（ ）
【答案】√
4．（2025·河北卷·5）在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA。（ ）
【答案】√
5．（2024· 黑吉辽卷·7）琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小。（ ）
【答案】√
6．（2024· 黑吉辽卷·7）凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置。（ ）
【答案】×
7．（2024· 黑吉辽卷·7）在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快。（ ）
【答案】×
8．（2024· 黑吉辽卷·7）琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向一 考查DNA的粗提取与鉴定
1．（2024·安徽卷·14，3分）下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（ ）
A. 实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低
B. 利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA
C. DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化DNA粗提物
D. 将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质
【答案】D
【解析】研磨液有利于蛋白质与DNA分离和稳定DNA的状态，因此将研磨液更换为蒸馏水，DNA提取的效率会降低，A正确；DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，因此利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离DNA,B正确；DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，因此该原理可用于纯化DNA粗提物，C正确；将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可鉴定溶液中是否含有DNA，不能检测溶液中是否含有蛋白质，D错误。
2．（2024·山东卷·13，2分）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法正确的是（ ）
A. 整个提取过程中可以不使用离心机
B. 研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C. 鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D. 仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
【答案】A
【解析】DNA的粗提取与鉴定实验中，可以将洋葱研磨液过滤到烧杯中，在4℃冰箱中放置几分钟后，再取上清液放入烧杯中，在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液，静置2∼3min，溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA，整个提取过程中可以不使用离心机，A正确，B错误；DNA鉴定过程中，要将溶有DNA的试管置于沸水中加热，该过程中DNA双螺旋结构会发生改变，C错误；DNA鉴定过程中，设置一个无DNA的对照组能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。
考向二 考查DNA片段的扩增及电泳鉴定
3．（2023·福建卷·4，2分）关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”（实验Ⅰ）和“DNA的粗提取与鉴定”（实验Ⅱ）的实验操作，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 实验Ⅰ中，PCR实验所需的移液器、枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理
B. 实验Ⅰ中，将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳，加样前应先接通电源
C. 实验Ⅱ中，取洋葱研磨液的上清液，加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNA
D. 实验Ⅱ中，将白色丝状物直接加入二苯胺试剂中并进行沸水浴，用于鉴定DNA
【答案】C
【解析】为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验时使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理，但移液器不需要，A错误；在将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳时，应先加样，然后接通电源，B错误；鉴定DNA时，需要把白色丝状物溶解在2ml⋅L−1的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂进行沸水浴，D错误。
4．（2025· 全国卷·6，6分）琼脂糖凝胶电泳常用于核酸样品的分析，样品1～4的电泳结果如图所示（“+”“-”分别代表电泳槽的阳极和阴极）。已知样品1和2中的DNA分子分别是甲和乙，甲只有限制酶R的一个酶切位点，样品3和4中有一个样品是甲的酶切产物。下列叙述错误的是（ ）
A. 配制琼脂糖凝胶时需选用适当的缓冲溶液
B. 该实验条件下甲、乙两种DNA分子均带负电荷
C. 甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同
D. 据图推测样品3可能是甲被酶R完全酶切后的产物
【答案】D
【解析】配制琼脂糖凝胶时应选用适当的缓冲溶液，从而为核酸分子提供适合的缓冲环境和离子条件，以使核酸分子在电场作用下能在凝胶中移动，A正确；分析电泳图示，加样孔在电极的阴极(−)一侧，经过电泳后，所有DNA分子均向电极的阳极(+)方向移动，说明在该实验条件下，DNA分子均带负电荷，B正确；电泳中，DNA分子的迁移速率与分子大小、电荷的多少等多种因素有关，虽然甲、乙电泳条带位置基本相同，但影响DNA分子迁移速率的因素有很多，因此甲、乙两种DNA分子所含碱基对的数量可能不同，C正确；甲只有限制酶R的一个酶切位点，若被酶R完全酶切，可得到2种DNA片段（2个条带），这两个条带的碱基数量比甲少，电泳时迁移的距离要比甲更远，因此，据图推测，样品4才是甲被酶R完全酶切后的产物，D错误。
能力提升课7 PCR技术中引物的选择、限制酶的选择和PCR过程中方向的判断
题型一 PCR引物的设计
引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。引物设计的优劣对PCR反应的效率和特异性影响很大，引物设计的原则主要包括:
（1）引物长度一般为20～30bp，可定位目的基因并为子链的延伸提供3′端。
（2）引物中CG含量要适宜，CG含量越高，复性温度越高，产物特异性越高。
（3）引物自身、引物之间不能有连续4个碱基互补，否则引物会折叠成发夹结构或二聚体，影响引物与模板的结合。
（4）为了便于扩增的DNA片段与表达载体的连接，可以在片段的5′端添加限制酶的识别序列。通常，两种引物上设计不同的酶切位点，以确保目的基因与载体的正向连接。
典题精练
1．（2026·广东广州质检）进行PCR时，若设计的引物过短，则会出现对应不良情况。下列不属于对应不良情况的是（ ）
A. 引物与特异性位点结合的正确率降低
B. PCR后出现多条非特异性子链
C. 引物与模板链结合的稳定性增强
D. 引物之间发生互补配对的概率增大
【答案】C
【解析】引物过短，互补碱基少，结合稳定性减弱，而非“增强”，因此该表述不属于引物过短的不良情况，C符合题意。
2．如图为保证双功能醇醛脱氢酶基因(Adh)能通过双酶切以正确方向插入质粒,需设计引物1和引物2,为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的_ _ _ _ _ _ 端加上限制性酶切位点，且常在2条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。其中引物1的序列为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】5′； 使DNA片段能定向（正确）插入表达载体； GGTACCGTACCTTTGT
题型二 PCR引物的选择
1.引物一般需位于目的基因的两侧、且能顺利扩增出目的基因。反向PCR扩增：由内部已知序列扩增→ 两侧未知序列。
2.引物只能与母链的3′端结合，引导子链从5′端向3′端延伸。
典题精练
3．（经典高考）为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中（如图）。
为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是（ ）
A. ①+③B. ①+②C. ③+②D. ③+④
【答案】B
【解析】图示中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，同时为避免内源HMA3基因的干扰，应选择的引物组合是①+②，即B正确。
4．（2025·四川卷·19节选）杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合，阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因(lrcA−lrcF)导入链霉菌，基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如图。回答下列问题。
注:①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物，“→ ”指引物5′→3′方向。②密码子对应的氨基酸:AAA—赖氨酸；AUG—甲硫氨酸（起始）；UUC—苯丙氨酸；ACA—苏氨酸；UCG—丝氨酸。
（1） 用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA−lrcF目的基因时，应选用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点，其目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 采用EcRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒，产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生_ _ _ _ 条电泳条带，电泳检测酶切产物的目的是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） F2、F4；保证载体能在链霉菌细胞中正常复制
（2） 2；验证重组质粒是否构建成功
【解析】
（1） 用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA−lrcF目的基因时，所选的两种引物需分别与目的基因模板链的3′端互补，且方向相反，子链延伸方向为5′端→3′端，因此应选用F2、F4引物。载体使用链霉菌的复制原点，是为了保证载体能在链霉菌细胞中正常复制。
（2） 采用EcRⅠ和BamHⅠ完全酶切构建的重组质粒，会得到载体片段和目的基因片段，共2条电泳条带。电泳检测酶切产物的目的是检测重组质粒是否构建成功，若能得到预期的载体片段和目的基因片段大小的条带，说明重组质粒构建成功。
题型三 限制酶的选择
（1）不破坏目的基因原则。如图甲中可选择PstⅠ,而不选择SmaⅠ。
（2）保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则。如图乙中不选择SmaⅠ。若载体上有两个及以上的标记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假阳性”（即未成功导入目的基因的载体也能正常表达标记基因，造成无效筛选）。
（3）善用“双酶切”,注意方向性。“双酶切法”可防止目的基因环化，避免目的基因与载体反向连接。目的基因和载体启动子的方向（或描述为“RNA聚合酶的移动方向”）必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙中可选择PstⅠ和EcRⅠ两种限制酶。
（4）巧用“同尾酶”。同尾酶指来源不同,但能产生相同黏性末端的限制酶。当不适合选择某种限制酶时,可用其同尾酶替换,以获得相同的黏性末端。
典题精练
5．（2025· 陕晋青宁卷·21节选）马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。
（1） PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、含Mg2+的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的_ _ _ _ 步骤中起作用。
（2） 图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的_ _ _ _ _ _ _ _ （填“5′端”或“3′端”）添加限制酶识别序列，结合表分析，上游引物应添加的碱基序列是5′−_ _ _ _ _ _ _ _ −3′,切割载体时应选用的两种限制酶是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。
【答案】（1） 4种脱氧核苷酸；延伸
（2） 5′端；AGATCT；BamHⅠ、EcRⅠ
6．（经典高考节选）人类γ 基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点，该位点结合BCL11A蛋白后，γ 基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列，解除对γ 基因表达的抑制，可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ 基因上游不同长度的片段，将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测，以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。
（1） 为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知，在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是_ _ _ _ _ _ _ _ ，在R末端添加的序列所对应的限制酶是_ _ _ _ _ _ _ _ 。本实验中，从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要_ _ _ _ 种酶。
【答案】（1） SalⅠ；EcRⅠ；6
【解析】
（1） 观察图示可知，荧光蛋白基因的左侧为终止子，为了将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达，扩增后的产物的插入点应在荧光蛋白基因的右侧，而荧光蛋白基因的右侧有三个限制酶切割位点，分别是MunⅠ、EcRⅠ和XhⅠ的切割位点，但因为用EcRⅠ会破坏荧光蛋白基因，所以只能用MunⅠ和XhⅠ切割载体,切割后载体的部分序列如图所示：
扩增后的产物的两端添加限制酶后得到的DNA片段能够替换上图载体中位于MunⅠ和XhⅠ限制酶切割位点之间的片段，并能与左侧的荧光蛋白基因片段及右侧的片段连接起来。由题图中终止子及基因的位置可知，F1∼F7末端添加序列后应与XhⅠ切割的末端相连，R末端添加序列后应与MunⅠ切割的末端相连。由于调控序列及启动子中有XhⅠ限制酶切割位点，所以需寻找切割后的末端能与XhⅠ限制酶切割后的末端连接且调控序列及启动子中无其切割位点的限制酶，SalⅠ符合这一要求，所以在F1～F7末端添加的序列所对应的限制酶是SalⅠ；由于调控序列及启动子中含有MunⅠ的切割位点，所以需寻找切割后的末端能与MunⅠ限制酶切割后的末端连接且调控序列及启动子中无其切割位点的限制酶，EcRⅠ符合这一要求，所以在R末端添加的序列所对应的限制酶是EcRⅠ。扩增后的产物的两端添加的限制酶识别序列如图所示：
本实验中,用EcRⅠ和SalⅠ切割扩增产物，用MunⅠ和XhⅠ切割载体，故从产物扩增到载体构建完成的整个过程需要TaqDNA聚合酶、SalⅠ、EcRⅠ、XhⅠ、MunⅠ、DNA连接酶共6种酶。
题型四 PCR过程中方向的判断
引物与待扩增序列（目的基因）的方向对应关系如下:
典题精练
7．（2026·山东菏泽质检）如图为希望导入植物细胞的重组DNA分子，箭头代表PCR扩增时子代DNA的延伸方向，T−DNA片段基因序列已知，设计四段T−DNA的引物A、B、C、D，若利用PCR技术扩增T−DNA片段和未知基因片段，可选择作为引物的分别是
A. A、D，B、CB. A、B，C、D
C. B、D，A、CD. C、D，A、B
【答案】A
【解析】DNA的两条链为反向平行螺旋在一起，由于DNA聚合酶只能在有引物的3′端上聚合核苷酸来延伸DNA链，而图示中箭头代表PCR扩增时子代DNA的延伸方向，所以引物A是顺时针方向，那么，C也是顺时针方向，B、D就是逆时针方向。所以利用PCR技术扩增T−DNA片段时需要的引物为A、D,而扩增被插入的基因片段需要利用B、C这对引物，综上分析，A正确。
8．（2026·辽宁大连质检节选）VP1 基因的模板链为3′−CCTAGG⋯VP1 基因⋯TTCGAA−5′，转录时子链的延伸方向和PCR 时子链的延伸方向同为5′→3′，根据模板链分析，用于PCR 的两个引物的碱基序列为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （引物为DNA 单链，用5′、3′标注方向）。
【答案】5′−GGATCC−3′、5′−AAGCTT−3′
能力提升课8 PCR技术的应用
题型一 利用PCR技术鉴定目的基因的连接方式——正向连接和反向连接
检测目的基因在受体细胞内是否稳定存在是基因工程操作的重要步骤，可以借助载体上的标记基因、PCR技术和核酸分子杂交技术等方法鉴定受体细胞中是否转入了目的基因。在实际操作中，PCR技术不仅可以精准地鉴定受体细胞是否转入目的基因，还可以通过引物的巧妙设计鉴定目的基因的连接方式。
典题精练
1．（经典高考）为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是_ _ _ _ 。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】乙、丙； 目的基因反向连接
【解析】分析题图可知，理论上可以选择的引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确插入，扩增的片段都是50+300+100=450(bp)，不符合要求；如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。如果目的基因和质粒反向连接，则引物乙会出现在重组质粒的外侧，此时若加入引物甲和乙，则可以扩增出300+100=400(bp)的片段。
题型二 DNA片段的扩增及电泳鉴定
DNA分子具有可解离的基团，这些基团带有正电荷或负电荷，在电场的作用下，这些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。不同大小的DNA片段迁移速率不同，凝胶中的DNA分子通过染色可在波长为300nm的紫外灯下检测出来。因此琼脂糖凝胶电泳能够用于分离、鉴定和纯化DNA片段。等位基因由基因突变而来，一对等位基因A、a经过限制酶切割后形成的DNA片段分子量不同，因此在电场作用下移动距离不同，最终使得A、a得以分开，形成不同的条带。
典题精练
2．某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图1所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3−GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图2所示。下列叙述不正确的是（ ）
图1图2
A. 翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
B. Gata3基因的启动子可同时控制GFP基因的表达
C. 若用引物1和引物3进行PCR，不利于区分杂合子和Gata3−GFP基因纯合子
D. 2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3−GFP基因纯合子
【答案】D
【解析】Gata3基因的启动子在Gata3和GFP基因的上游，可以控制GFP基因的表达，且先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，A、B正确；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3−GFP基因纯合子都能扩增出相应的片段，不利于区分杂合子和Gata3−GFP基因纯合子，C正确；整合GFP基因后，核酸片段变长，2号个体只有大片段，所以是Gata3−GFP基因纯合子，4号个体只有小片段，是野生型，D错误。
题型三 PCR用于核酸的检测
PCR技术不仅可用于基础研究，还适用于日常的临床诊断、法医学调查和农业生物技术研究。分子诊断应用包括基因检测、致癌突变检测以及感染性疾病检测。
1.RT−PCR
为了防止某些RNA在检测过程中降解，通常把它经逆转录酶的作用转化为cDNA，再以cDNA为模板进行PCR。RT−PCR是将RNA的逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式反应(PCR)相结合的技术。
2.实时荧光定量PCR
实时荧光PCR扩增目的基因，常额外添加荧光标记探针（一小段单链DNA，可与目的基因中部分序列特异性结合）。当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被TaqDNA聚合酶水解，R与Q分离后，R发出的荧光可被检测到（如图甲），通过实时荧光PCR检测样本中核酸量时，检测到的荧光强度变化如图乙。Ct值的含义是指在PCR扩增过程中，每个反应管内的荧光信号达到设定的荧光阈值时所经历的扩增循环数。当样本中初始模板越多时，Ct值就越小，所以可以用Ct值大小表示核酸的含量。
甲乙
典题精练
3．实时荧光RT−PCR可用于RNA病毒的核酸检测，其原理是:在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT−PCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 做RT−PCR之前，需要先根据相关核苷酸序列合成引物和探针
B. RNA不能作为PCR扩增的模板，故需要将样本中的RNA反转录为DNA后再进行扩增
C. 若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染病毒
D. 病毒的检测还可以检测病毒感染后机体产生的抗体，其原理是抗原—抗体杂交
【答案】C
【解析】PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板，所以需要将样本中的RNA反转录为DNA后再进行扩增，B正确。若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者极有可能感染了病毒，C错误。RNA病毒的检测方法有：①RNA检测，即检测病毒的遗传物质RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体，后两种方法的原理是抗原—抗体杂交，D正确。
题型四 PCR定点突变技术
1.PCR 突变技术原理
PCR的一大优点是能够将所需突变引入目的基因中，以便进行突变研究。在定点突变中，经过设计的PCR引物可将碱基置换、删除或插入整合到特定序列中。
2.重叠延伸PCR
该技术是一项重要的基因定点突变技术，其主要设计思路是用具有互补配对片段的引物（图中的引物2和3，突起处代表与模板链不能互补的突变位点），分别进行PCR，在第一阶段获得两种具有重叠片段DNA的过程中，引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均进行一次复制，以分别获得有重叠链的两种带有突变序列的DNA片段，第二阶段在随后的扩增反应中再通过重叠链的延伸获得想要的特定点发生突变的完整目的基因。
典题精练
4．（2026·山西忻州期中）PCR定点突变技术是一种基因工程技术，它可以通过人工合成的引物，使目标DNA序列发生特定的突变，从而实现对基因的精确编辑。PCR定点突变技术的过程如图所示（图中对应的字母为引物）。下列叙述正确的是（ ）
A. 获得片段1所需要的引物为F和R_m，且一次循环即得片段1
B. 获得片段2所需要的引物为R和R_m，且一次循环即得片段2
C. 图中两种引物F_m和R_m之间，不能够进行碱基互补配对
D. 图中PCR扩增所需要的引物F和R最好不配对
【答案】D
【解析】根据图中信息可得，获得片段1所需要的引物为F和R−m，获得片段2所需要的引物为R和F−m，且两次循环才得片段1与片段2，A、B错误；图中两种引物F−m和R−m之间，能够进行碱基互补配对，C错误；F与R最好不能配对，若F与R配对，则会影响PCR扩增，D正确。
5．（2025·四川眉山三模）t−PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的t−PA会诱发颅内出血。研究证实，将t−PA蛋白第84位的氨基酸替换后，能显著降低出血副作用。请回答下列问题：
（1） 改造t−PA基因序列可以利用如图1、2所示的基因定点突变技术。图1表示重叠延伸PCR技术，其中第1对引物是指_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。不选择产物A进一步延伸的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
图1
（2） 图2表示CBE单碱基编辑系统，该系统由三个元件构成，其中“dCas9蛋白+胞苷脱氨酶”在sgRNA的引导下，对结合区域第4∼8位点的碱基C进行脱氨反应变成U，最终实现C→T的不可逆编辑。过程②_ _ _ _ _ _ （填“发生”或“未发生”）磷酸二酯键的断裂和形成。CBE单碱基编辑系统将靶位点胞嘧啶脱氨基后，细胞复制_ _ _ _ 次，子代DNA中靶位点碱基对由C—G彻底替换成A—T，实现单碱基编辑。
图2
（3） 图3分别表示通过基因定点突变技术获得的酶切后的t−PA改良基因、质粒pCLY11与一些限制酶的识别序列和酶切位点。要想将t−PA改良基因与质粒pCLY11高效连接，需用限制酶_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 切割质粒。
图3
（4） LacZ基因编码产生的半乳糖苷酶可以分解X−gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则菌落为白色。将转化后的大肠杆菌接种在含有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的培养基上进行筛选，含重组质粒的大肠杆菌应具有的菌落特征是_ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 突变引物FP2和通用引物RP2；DNA子链只能从引物的3′端延伸，与产物A的方向相反
（2） 未发生；2
（3） XmaⅠ、BglⅡ
（4） 新霉素、X−gal；菌落呈白色
【解析】
（1） 第1对引物需包含突变位点，故第1对引物为突变引物FP2和通用引物RP2；DNA子链只能从引物的3′端延伸，与产物A的方向相反，因此不选择产物A进一步延伸。
（2） CBE系统利用dCas9蛋白和胞苷脱氨酶将目标DNA序列中的胞嘧啶(C)转化为尿嘧啶(U)，不涉及DNA链断裂，因此过程②未发生磷酸二酯键的断裂和形成；由于U在DNA复制过程中被识别为胸腺嘧啶(T)，因此经过1次DNA复制后，形成两个DNA且对应位点配对为U—A、G—C，经过2次DNA复制后，产生的四个DNA为U—A、A—T、G—C、C—G，因此经过2次复制后，靶位点碱基对由C—G彻底替换成A—T，实现单碱基编辑。
（3） 结合t−PA改良基因两侧的黏性末端，质粒应选择XmaⅠ、BglⅡ进行切割，以产生相同的黏性末端，便于连接，形成重组质粒。
（4） 重组质粒的LacZ基因被破坏，无法产生半乳糖苷酶分解X−gal产生蓝色物质，使菌落呈白色，重组质粒上含有新霉素抗性基因，因此应将转化后的大肠杆菌接种在含有新霉素、X−gal的培养基上进行筛选，含重组质粒的大肠杆菌应为白色。
题型五 利用PCR技术扩增未知基因序列——反向
PCR反向PCR是反向互补引物来扩增两引物以外的未知序列的片段。利用在已知序列内部没有切点的限制性内切酶对此段DNA进行酶切，在DNA连接酶作用下自连形成环状DNA分子，然后利用方向合适并与已知序列两端互补的引物，以连接成环的DNA为模板，经PCR扩增，得到已知序列的旁侧DNA片段。
典题精练
6．（经典高考节选）如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图（以EcRⅠ酶切为例）:
请据图回答问题:
（1） 步骤Ⅰ用的EcRⅠ是一种_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 酶，它通过识别特定的_ _ _ _ _ _ _ _ 切割特定位点。
（2） 步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′−羟基与5′−磷酸间形成_ _ _ _ _ _ _ _ ；PCR循环中，升温到95℃是为了获得_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；TaqDNA聚合酶的作用是催化_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是_ _ _ _ （从引物①②③④中选择，填编号）。
【答案】（1） 限制性内切核酸（或限制）；核苷酸序列
（2） 磷酸二酯键；DNA单链；以DNA为模板的DNA链的延伸
（3） ②④
【解析】
（3） PCR过程中，根据已知的DNA序列合成两个引物，要注意模板链和引物的方向是相反的，引物的核苷酸序列要能够和相应模板的核苷酸序列发生碱基互补配对，环状DNA图中显示PCR过程是从已知DNA序列的两端分别向相反方向形成子链，一个引物是与已知DNA序列的第一条链的左端互补结合延伸形成子链，该引物是④，另一个引物是与已知DNA序列的第二条链的右端互补结合延伸形成子链，该引物是②。
题型六 凝胶电泳与遗传试题的综合
通过PCR扩增目的基因并通过琼脂糖凝胶电泳鉴定结果，已经广泛应用于基础遗传学研究和医学研究，并用于基因检测和遗传分析。根据基因电泳鉴定获得的带谱判断亲本的基因型和遗传类型，然后根据亲代基因型写出后代可能的基因型，结合后代的基因定位鉴定获得的带谱，确定相关个体的基因型。
典题精练
7．某昆虫(XY型)的长翅（A）对残翅(a)为显性、卷翅（B）对正常翅(b)为显性、刚毛（D）对截毛(d)为显性。让长翅刚毛雄性昆虫甲与残翅截毛雌性昆虫乙杂交，F1中雌、雄均表现为长翅∶残翅=1:1，但雌性全表现为截毛，雄性全表现为刚毛。另有多只相同基因型的雌性昆虫，以它们产生的若干卵细胞为材料，研究上述三对基因在染色体上的位置。以单个卵细胞的DNA为模板，用相应引物进行PCR扩增，得到了8种卵细胞的电泳图谱及比例关系，如图所示（不考虑致死和突变，各型配子活力相同）。下列说法正确的是（ ）
A. 这三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律
B. 基因A/a与基因B/b在X染色体和Y染色体的同源区段
C. 若通过PCR技术检测甲乙杂交子代的D/d基因，则雌雄个体电泳条带数不同
D. 减数分裂Ⅰ过程中，20%的初级卵母细胞发生了互换
【答案】C
【解析】分析电泳图谱可得，AB:Ab:aB:ab=1:4:4:1，AD:Ad:aD:ad=1:1:1:1，BD:Bd:bD:bd=1:1:1:1，可知该雌性昆虫的基因型为AaBbDd，形成配子时，D/d与B/b、A/a与D/d遵循自由组合定律，A/a与B/b不遵循自由组合定律，A错误；由以上分析可知，形成配子时，A/a与B/b不遵循自由组合定律，结合电泳图谱中Ab与aB配子占比较高，推测A与b在同一条染色体上，a与B在同一条染色体上，让长翅刚毛雄性昆虫甲与残翅截毛雌性昆虫乙杂交，F1中雌、雄均表现为长翅∶残翅=1:1，说明A、a位于常染色体上，即基因A/a与基因B/b位于常染色体上，B错误；根据分析可知，基因D/d位于X、Y染色体的同源区段，甲的基因型为XdYD、乙的基因型为XdXd，杂交子代的基因型为XdXd、XdYD，因此通过PCR技术检测甲、乙杂交子代的D/d基因，雌雄个体电泳条带数不同，C正确；设发生染色体互换的初级卵母细胞为x个，则其产生的配子种类及个数为AB=Ab=aB=ab=x，设未发生互换的初级卵母细胞为y个，则其产生的配子种类及个数为Ab=aB=2y，此时满足AB:Ab:aB:ab=x:(x+2y):(x+2y):x=1:4:4:1，经计算可得y=(3/2)x，发生交换的初级卵母细胞所占比例为x/(x+y)，带入计算可求得发生这种变异的初级卵母细胞的比例为40%，D错误。
第47讲 基因工程的应用和蛋白质工程及生物技术的安全性与伦理问题
课标要求
1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应用改善了人类的生活品质。
2.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。
3.理性看待转基因技术和转基因产品的安全性。
4.阐明中国禁止生殖性克隆人，世界范围内应全面禁止生物武器。
考点一 基因工程的应用
回归教材 强基础
1．基因工程的应用
【答案】乳腺生物反应器； 器官移植； 生长
点拨 科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中，制成乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
2．乳腺生物反应器、膀胱生物反应器与基因工程菌生产药物的区别
【答案】高效表达； 天然蛋白质； 显微注射法； 雌性； 雌雄
正误速判
1．（选必3P88 正文拓展）转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。（ ）
【答案】√
2．（选必3P89 正文）外源生长素基因的表达可以使转基因动物长得更快。（ ）
【答案】×
3．（选必3P90“资料卡”）干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛应用于治疗病毒感染性疾病。（ ）
【答案】√
4．（选必3P90 正文）乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。（ ）
【答案】×
5．（选必3P91“相关信息”）用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。（ ）
【答案】√
6．（选必3P91 正文）用基因工程技术获得的工业用酶生产效率较高的原因是:相比从天然产物中提取的酶，其纯度更高，生产成本显著降低。（ ）
【答案】√
7．（选必3P92“概念检测”）将人的生长激素基因导入大肠杆菌细胞内，发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初生代谢物。（ ）
【答案】×
灵活运用 提能力
考向 基因工程的应用
1．（2025·山东东营质检）利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（ ）
A. 应该用山羊乳腺中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体
B. 通过体细胞克隆可将丁酰胆碱酯酶基因传递给子代
C. 通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊乳腺细胞
D. 山羊乳腺细胞可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶
【答案】C
【解析】要得到转基因山羊乳腺生物反应器，在构建基因表达载体时需要山羊乳腺中特异表达的基因的启动子，使目的基因只在乳腺细胞中表达，A正确；通过显微注射技术将基因表达载体导入山羊的受精卵中，C错误；山羊乳腺细胞中含有内质网和高尔基体，可将肽链加工成具有一定空间结构的丁酰胆碱酯酶，D正确。
2．（2024·河北卷·22，14分）新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得r2HN疫苗，并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题:
（1） 实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子，若使r2HN仅在水稻胚乳表达，GtP应为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 启动子。Ns为终止子，其作用为_ _ _ _ _ _ _ _ 。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶_ _ _ _ _ _ _ _ 和_ _ _ _ _ _ _ _ 对r2HN基因与载体进行酶切，用于表达载体的构建。
图1
（2） 利用_ _ _ _ _ _ _ _ 方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况，可通过PCR技术检测_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，通过_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 技术检测是否翻译出r2HN蛋白。
（3） 获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后，r2HN纯合体植株的占比为_ _ _ _ _ _ 。选择纯合体进行后续研究的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 制备r2HN疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞（细胞毒性T细胞）水平，结果如图2所示。据此分析，获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的_ _ _ _ 免疫和_ _ _ _ 免疫。
图2
（5） 利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。（答出两点即可）
【答案】（1） 在水稻胚乳中特异性表达基因的；终止转录；HindⅢ；EcRⅠ
（2） 农杆菌转化；r2HN基因是否转录产生mRNA；抗原—抗体杂交
（3） 1/4；纯合体自交后代不发生性状分离
（4） 体液；细胞
（5） 不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高
考点二 蛋白质工程
回归教材 强基础
1．蛋白质工程
（1）概念:蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过_ _ _ _ _ _ _ _ 基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
（2）基本思路:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3）蛋白质工程的应用
①医药工业方面:研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。
②其他工业方面:改进酶的性能或开发新的工业用酶。
③农业方面:通过改造某些参与调控光合作用的酶，增加粮食产量；改造微生物蛋白质的结构，设计优良微生物农药，防治病虫害。
【答案】改造或合成； 从预期的蛋白质功能出发→ 设计预期的蛋白质结构→ 推测应有的氨基酸序列→ 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→ 获得所需要的蛋白质
2．蛋白质工程与基因工程的异同
【答案】脱氧核苷酸； 定向改造或生产； 已存在
正误速判
1．（选必3P93 正文）蛋白质工程是第二代基因工程,是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。（ ）
【答案】×
2．（选必3P93 正文）将目的基因进行改造，如对编码蛋白的序列进行了碱基替换、增添或缺失某几个碱基，或者合成基因的技术，就是蛋白质工程。（ ）
【答案】×
3．（选必3P96 拓展应用）通过改造T4溶菌酶的结构，提高酶的热稳定性，可用蛋白质工程技术实现。（ ）
【答案】√
4．（2025· 全国卷·1）利用蛋白质工程可获得氨基酸序列改变的蛋白质。（ ）
【答案】√
5．（2021·广东卷·22）在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
1．（2025·甘肃庆阳模拟）萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光，这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题，研究人员采用蛋白质工程（又称为第二代基因工程）对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述，正确的是 （ ）
A. 通过诱变可定向改造天然荧光素酶的基因序列
B. 改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子
C. 可用PCR方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质
D. 改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能
【答案】D
【解析】通过诱变产生的变异是不定向的，无法定向改造天然荧光素酶的基因序列，A错误；基因表达载体必须含有启动子和终止子，以调控转录的起始和终止，否则目的基因无法正确表达，B错误；PCR用于扩增DNA片段，检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质需用抗原—抗体杂交法，C错误；荧光素酶催化荧光素氧化发光时，ATP中的化学能转化为光能，改造后的荧光素酶催化DTZ发光同理，D正确。
2．（经典高考）水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题:
（1） 蛋白质工程流程如图所示，物质a是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，物质b是_ _ _ _ _ _ _ _ 。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的_ _ _ _ （填“种类”或“含量”）有关，导致其活性不同的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 氨基酸序列多肽链；mRNA；密码子的简并性
（2） 从基因文库中获取目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成；DNA双链复制
（3） 种类；提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
（4） 取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间
考点三 转基因产品的安全性、关注生殖性克隆人和禁止生物武器
回归教材 强基础
1．转基因成果
【答案】基因工程菌； 转基因动物模型
2．关注生殖性克隆人
（1）生殖性克隆和治疗性克隆的比较
（2）我国禁止生殖性克隆人
我国政府一再重申四不原则:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验。我国政府主张对治疗性克隆进行有效监控和严格审查。
【答案】无性生殖
3．“设计试管婴儿”和试管婴儿的比较
【答案】遗传学诊断； 体外受精； 有性生殖
4.禁止生物武器
（1）生物武器的种类及特点
①生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等。
②特点:致病能力强、攻击范围广。
（2）禁止生物武器:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
正误速判
1．（选必3P102 正文）为研究疾病的致病机制和开发治疗药物，科学家培育出转基因动物模型。（ ）
【答案】√
2．（选必3P102 正文）利用转基因技术显著抑制番茄中乙烯形成酶的活性和乙烯的生成量，从而育成了转基因耐储藏番茄。（ ）
【答案】√
3．（选必3P104“资料卡”）为促进转基因食品的销售，我国对农业转基因生物实行了标识制度。（ ）
【答案】×
4．（选必3P108 正文）生殖性克隆人破坏了人类基因多样性的天然属性,不利于人类的生存和进化。（ ）
【答案】√
5．（选必3P108“相关信息”）利用体外受精、体细胞核移植等技术获得的人的囊胚可以植入人或任何动物的生殖系统。（ ）
【答案】×
6．（选必3P111 正文）生物武器的致病能力强、攻击范围广。它可以直接或通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，但对植物无害。（ ）
【答案】×
7．（选必3P112 正文）生物武器相对容易获得,也便于携带和施放,但不会引起公众恐慌。（ ）
【答案】×
8．（选必3P113“概念检测”）利用转基因技术制造的新型致病菌因为人类从没有接触过，可能让感染者突然发病又无药可治。（ ）
【答案】√
灵活运用 提能力
1．（2025·浙江6月选考卷·3，2分）下列关于生物技术安全和伦理问题的叙述，错误的是（ ）
A. 反对设计完美婴儿B. 反对人的生殖性克隆
C. 禁止生物武器的使用D. 禁止转基因技术的应用
【答案】D
【解析】转基因技术是被允许应用的，但需在严格监管下合理应用，并确保转基因产品的安全性，D错误。
2．（2025·安徽黄山质检）下列关于转基因生物安全性的叙述，正确的是（ ）
A. 转基因作物种植区应与传统农业种植区混合
B. 转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C. 种植转基因作物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D. 以转基因大豆为原料制成的大豆油在销售时不需要标注“转基因大豆”
【答案】C
【解析】转基因作物种植区与传统农业种植区混合容易导致基因扩散，也可能会影响到野生植物的基因库，从而改变野生植物的遗传多样性，A错误，C正确；转基因作物被动物食用后，相关基因会被分解成核苷酸，因此不会转入动物体细胞中，B错误；我国为加强对农业转基因生物的标识管理，实行了相应标识制度，如以转基因大豆为原料制成的大豆油，需要标注为“转基因大豆加工品（制成品）”或者“加工原料为转基因大豆”，D错误。
3．20世纪90年代，有一名19岁的姑娘患了白血病，需要进行骨髓移植。然而，她亲人的骨髓配型并不适合她，在骨髓库中也找不到合适配型的骨髓。她的父母通过“设计试管婴儿”生下了一个配型适合她的婴儿。在婴儿出生2个月后，医生就抽取婴儿骨髓中的造血干细胞移植给她，她得救了。如图是培育“试管婴儿”的主要过程。下列叙述错误的是（ ）
A. “设计试管婴儿”需在③时进行遗传学诊断
B. 该婴儿能健康成长，她的造血干细胞也可能挽救其他白血病患者
C. “试管婴儿”与“设计试管婴儿”均需要符合国家相关规定
D. “设计试管婴儿”的技术不属于“治疗性克隆”，“试管婴儿”与“设计试管婴儿”均属有性生殖
【答案】A
【解析】“设计试管婴儿”的目的是用于治疗某些疾病，需在②时，即胚胎移植前进行遗传学诊断，A错误。
4．（2025·河南郑州质检）关于生物武器的相关叙述，错误的是（ ）
A. 生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类
B. 生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品等散布到其他地方
C. 经过基因重组的生物武器可能使受害国居民感染而施放者不易感染
D. 世界各国达成协议仅允许少数国家保存和使用生物武器
【答案】D
【解析】为了世界和平，各国共同努力达成协议，即不允许任何国家保存和使用生物武器，D错误。
附录:实验专题
一、实验设计遵循的原则
1.科学性原则:包括实验原理、实验材料选择、实验方法、实验结果处理的科学性。
2.平行复重原则:为减小实验误差，增强实验结果的科学性，应在同等条件下进行多次实验。
3.随机性原则:指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于:一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
4.单一变量原则和等量原则
（1）单一变量原则:强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量不同，只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因是这个变量，从而证明实验组所给实验因素的作用。
（2）等量原则:强调的是除自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜且等量条件下，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。
（3）实验设计三类变量（自变量、因变量、无关变量）
实验组:施加改变
对照组:不施加改变，设置目的是排除无关变量的干扰。
对照实验:除自变量不同外，无关变量相同且适宜，并将实验结果进行比较的实验，一般要设置对照组和实验组。
（4）控制自变量:“加法原理”和“减法原理”
加法原理:与常态比较，人为增加某种影响因素
减法原理:与常态比较，人为去除某种影响因素
5.对照性原则:除了作为自变量的因素外，其余因素（无关变量）均保持一致，并将结果进行比较的实验叫对照实验。也就是说，对照实验有且只有一个变量，一般设置两组实验，一组为对照组，一组为实验组。
（1）空白对照:指不给对照组做任何实验处理。
（2）自身对照:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,不另设对照组空白。
（3）条件对照:指虽给对照组施以某种实验因素的处理，但这种处理是作为对照因素，不是所要研究的实验因素。
（4）相互对照:也叫对比实验；指不另设对照组，而是几个实验组之间相互对照，其中的每一组既是实验组又是对照组。
典题精练
1．BAT（棕色脂肪组织）是非颤抖性产热的主要场所，对维持动物的体温平衡起重要作用。科研人员为了验证这一作用，以室温饲养的小鼠为材料，将实验组小鼠肩胛间的BAT通过手术切除，与对照组小鼠一起转移至4℃环境中饲养72h，实验结果如图。下列说法错误的是（ ）
A. 为遵循单一变量原则，对照组小鼠应不做任何处理
B. 图中虚线为实验组，因其切除了肩胛间的BAT
C. 在4℃环境下，初期由于产热量小于散热量，小鼠体温下降
D. 骨骼肌是体内主要颤抖性产热部位
【答案】A
【解析】为避免手术操作对实验结果的影响，对照组小鼠应进行相同手术不切除肩胛间的BAT，A错误。
2．一批在相同条件下培养出的玉米幼苗表现出叶片发黄的缺素症状。现取若干株该玉米幼苗随机均分为A、B、C三组,分别施用NH4NO3溶液、MgSO4溶液和Mg(NO3)2溶液，一段时间后观察并比较玉米幼苗叶片的颜色变化。下列说法错误的是（ ）
A. 本实验目的是探究叶片发黄原因是缺少N或缺少Mg，还是同时缺少N和Mg
B. 三组幼苗的数量及三种溶液的浓度应该是本实验的无关变量
C. 若A、B两组叶片发黄,C组叶片变绿,则说明叶片发黄原因是缺少N或缺少Mg
D. 本实验在设计上既遵循了单一变量原则，又遵循了对照原则
【答案】C
二、验证类和探究类实验
1.实验设计的程序
2.探究性实验与验证性实验的比较
3.实验步骤的基本环节
典题精练
3．（2023·全国甲卷·29改编）叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路和预期结果。（提示:可通过脱绿处理去除叶绿体中色素）
【答案】
实验思路：将分离得到的叶绿体悬浮于缓冲液中，用酒精脱色后加入碘液，观察叶绿体颜色。
预期结果：叶绿体变蓝。
4．（2024· 新课标卷·34，10分）某种瓜的性型（雌性株/普通株）和瓜刺（黑刺/白刺）各由1对等位基因控制。雌性株开雌花，经人工诱雄处理可开雄花，能自交；普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。
（1） 黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1，根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性，则F1瓜刺的表现型及分离比是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。若要判断瓜刺的显隐性，从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交，F1均为黑刺雌性株，F1经诱雄处理后自交得F2，能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 白刺瓜受消费者青睐，雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中，筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】（1） 黑刺∶白刺=1:1；从亲本或F1中选取表型相同的个体进行自交，若后代发生性状分离，则该个体性状为显性，不发生性状分离，则该性状为隐性
（2） F2中的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株=9:3:3:1
（3） 将王同学杂交F2的白刺雌性株单独种植，经诱雄处理后自交，单独收获稳定遗传的白刺雌性株的后代即可得到白刺雌性株
三、实验方案的补充与评价1.实验方案的补充
（1）补充实验原理类:需要深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、完善实验所用的实验方法等，在此基础上，联系教材中相关联的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。
（2）补充实验步骤类:需根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等。
（3）预测实验结果类:需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响。一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求科学、准确、简练。
典题精练
5．（2025·浙江1月卷·25，13分）为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题:
（1） 给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果:血糖浓度增加，出现尿糖且浓度增加。
① 由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其尿量_ _ _ _ 。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
② 检测尿中是否有葡萄糖，可选用的试剂是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实验思路，预测实验结果。
材料和用具:若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、CO2培养箱、显微镜等。
（说明与要求:细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适宜。）
① 完善实验思路。
i.取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
② 预测实验结果（设计一个坐标，用柱形图表示最后一次检测结果）。
【答案】① 胰岛β (胰岛B)；增加；由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解
② 本尼迪特试剂（斐林试剂）
（2） ① i.A、B组加入肝癌细胞悬液，C、D组加入肝细胞悬液。 iii.A、C组不加入药物Z，B、D组加入药物Z。iv.将上述细胞培养瓶置于CO2培养箱，培养一段时间后，在显微镜下观察并统计细胞数，记录并处理实验数据。
药物Z对肝癌细胞和肝细胞增殖影响的柱形图
【解析】
① 给一组大鼠隔日注射药物D，结果为血糖浓度增加，出现尿糖且浓度增加，说明大鼠胰岛素分泌减少，血糖调节出现问题，推测药物D损伤了大鼠的胰岛β 细胞。胰岛素分泌不足，肾小管中葡萄糖含量增加，使其中的渗透压升高，水分重吸收减少，尿量增加。同时由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解，所以大鼠的进食量增加，体重下降。
② 检测尿中是否有葡萄糖，可用本尼迪特试剂，热水浴加热，若出现红黄色沉淀，则有葡萄糖，反之则没有。
（2） ① 由实验目的“验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用”可知，药物Z对肝癌细胞增殖和肝细胞增殖分别是有抑制作用和无抑制作用，故自变量为是否加入药物Z和两种细胞，因变量是细胞数量，结合所给材料和用具及题干信息，分成四组后ii.A、B组加入肝癌细胞悬液，C、D组加入肝细胞悬液；iii.A、C组不加入药物Z，B、D组加入药物Z。分组后需要进行细胞培养、统计细胞数量、处理数据，结合实验材料和用具“CO2培养箱、显微镜”、说明与要求及②中题干信息“用柱形图表示最后一次检测结果”可确定步骤iv.将上述细胞培养瓶置于CO2培养箱，培养一段时间后，在显微镜下观察并统计细胞数，记录并处理实验数据。
② 结合实验目的与实验思路，所画柱形图的标题应为药物Z对肝癌细胞和肝细胞增殖影响的柱形图，纵坐标是细胞数量且在纵坐标上标出起始数N，横坐标为组别并标出A、B、C、D。药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，因此，肝癌细胞不加药物Z组(A组)的柱必须要高于肝癌细胞加药物Z组(B组)；肝细胞两组(C、D组)的柱高度无显著差异，但要低于肝癌细胞不加药物Z组(A组)。
2.实验方案的评价与修订
典题精练
6．（2025·山西太原质检节选）为探究红光和黄光培养条件下烟草体内叶绿素含量是否发生改变，某同学提出以下实验思路:
分别用一定强度的红光和黄光培养烟草，一段时间后提取和分离烟草叶绿体中的色素，通过比较滤纸条上叶绿素a和叶绿素b色素带的位置来判断叶绿素含量是否发生改变。有同学认为该方案存在不足，原因有①_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
②_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】该实验缺少同等强度白光培养的对照组； 色素带的位置只能反映色素在层析液中的溶解度的大小，不能反映色素的含量
7．最新研究发现，患有重度抑郁症的人脑中有一种叫Gsalpha的蛋白质被困在细胞中一个厚重、呈胶质的区域中，导致血液中该蛋白含量较低，而抗抑郁症药物能够帮助Gsalpha转移到细胞其他区域，因此，可通过检测血液中该蛋白的含量来评判相应药物的药效。为探究某种药物在治疗抑郁症方面是否具有效果，研究人员进行了如下实验:（实验中所用溶液用生理盐水配制）
①选取数量相同的正常人和重度抑郁症患者,分别测量其血液中Gsalpha的含量;
②给患者注射一定剂量的待测药物，正常人注射_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
③几天后分别再次测量并比较患者和正常人血液中Gsalpha的含量。
实验预期结果及结论:若_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,则说明该药物对治疗抑郁症有一定作用。
④某同学认为上述实验方案不够严谨，请给出你的评价意见，若不严谨请加以补充或修正。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】等量的生理盐水； 患者血液中Gsalpha蛋白含量与正常人基本相同或差异不大； 该方案不够严谨,再增加给患者也注射等量生理盐水的一组实验,排除其他非测试因素对实验结果的干扰项目
制作果酒
制作果醋
发酵菌种
酵母菌
_ _ _ _ _ _
代谢类型
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
异养需氧型
发酵过程
有氧条件下，酵母菌通过有氧呼吸大量繁殖:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；无氧条件下，酵母菌通过无氧呼吸产生酒精:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
O2、糖源充足时:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
O2充足、缺少糖源时:_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
对氧的需求
前期_ _ _ _ ，后期_ _ _ _ _ _
一直需氧
产物检测
闻气味、品尝、酸性条件下的重铬酸钾颜色变化（橙色→ 灰绿色）
酸碱指示剂(pH试纸)、闻气味、品尝
比较项目
酵母菌
醋酸菌
毛霉
乳酸菌
生物学分类
真核生物
原核生物
真核生物
原核生物
代谢类型
异养兼性厌氧型
异养需氧型
异养需氧型
异养厌氧型
生产应用举例
酿酒
酿醋
制作腐乳
制作酸奶、泡菜
发酵条件
前期需氧，后期不需氧
一直需氧
一直需氧
无氧
发酵适宜温度
18～30℃
30～35℃
—
室温
类型
“精酿”啤酒
“工业”啤酒
是否添加食品添加剂
不添加
添加
发酵规模
小规模
大规模
发酵时间
_ _ _ _
_ _ _ _
产量
_ _ _ _
_ _ _ _
价格
高
低
培养基种类
培养基特点
作用
_ _ _ _ 培养基
加凝固剂，如_ _ _ _
微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种
半固体培养基
容器放倒不致流出，剧烈震动则破散
观察微生物的运动、分类鉴定
_ _ _ _ 培养基
不加凝固剂
常用于工业生产、微生物的扩大培养
成分
含义
作用
来源
碳源
提供碳元素的物质
构成生物体的细胞的物质和一些代谢产物，有些也是异养生物的能源物质
无机碳源:CO2、NaHCO3等；
有机碳源:糖类、牛肉膏等
氮源
提供氮元素的物质
合成蛋白质、核酸等物质
无机氮源:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；
有机氮源:蛋白胨等
无机盐
为微生物提供除碳、氮之外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素
为微生物提供无机营养，调节培养基的pH等
无机化合物:KH2PO4、K2HPO4、NaCl等
水
生物体含量最高的无机化合物
良好的溶剂，参与化学反应等
—
微生物
乳酸杆菌
霉菌
细菌
厌氧微生物
特殊需求
添加维生素
一般将pH调至_ _ _ _
一般将pH调至_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
无氧
无菌技术
消毒
灭菌
条件
较为_ _ _ _ 的物理、化学或生物等方法
强烈的理化方法
结果
杀死物体表面或内部一部分微生物（不包括_ _ _ _ _ _ _ _ ）
杀死物体内外所有的微生物（包括芽孢和孢子）
相同点
消毒和灭菌的实质都是使微生物的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 变性
成分
蛋白胨
葡萄糖
K2HPO4
伊红
亚甲基蓝
蒸馏水
含量
10g
10g
2g
0.4g
0.065g
1000mL
种类
特点
用途
举例
选择培养基
允许_ _ _ _ _ _ _ _ 的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长
从众多微生物中分离所需的微生物
以_ _ _ _ 为唯一氮源的培养基分离得到尿素分解菌
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点在培养基中加入_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，进而产生特定的颜色或其他变化
鉴别不同种类的微生物
用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 培养基鉴别大肠杆菌
比较项目
间接计数法——活菌计数法（稀释涂布平板法）
直接计数法（显微镜直接计数）
原理
当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的_ _ _ _ _ _ ,就能推测出样品中大约含有多少活菌
利用特定的细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下观察、计数,然后计算一定体积的样品中微生物的数量
计数原则
一般选择菌落数为_ _ _ _ _ _ _ _ 的平板进行计数。在同一稀释度下,应至少对3个平板进行重复计数,然后求出_ _ _ _ _ _
选择要计数的方格，统计各方格内和任意相邻两边及其顶点上的菌数，求平均值，并根据公式进行计数
公式
每克样品中的菌落数=(C÷V)×M
C:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数
每毫升原液所含微生物数量=每小格平均微生物数量×400×10000× 稀释倍数
缺点
当_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 时,平板上观察到的只是一个菌落
不能区分死菌和活菌,统计结果一般是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的总和
结果
比实际值偏小
比实际值偏大
组别
压强
纤维素
淀粉
菌落
①
常压
-
+
-
②
常压
+
-
-
③
高压
-
+
-
④
高压
+
-
+
选择培养基设计原理
应用实例
具体处理
分离菌种
依据营养需求
不添加碳源
自养微生物（如硝化细菌等）
不添加氮源
固氮微生物（如根瘤菌等）
以尿素为唯一氮源
能分解尿素的微生物
加入选择性抑制物质
加入青霉素、四环素或链霉素
抑制细菌和放线菌生长，分离出酵母菌、霉菌等
加入酚
抑制细菌和霉菌生长，分离出放线菌
利用特殊环境
置于无氧条件下
厌氧型和兼性厌氧型微生物生长，分离得到乳酸菌、酵母菌等
置于高盐环境中
其他菌在高盐环境中易失水而不能生存，分离得到耐盐菌，如金黄色葡萄球菌
置于高温环境中
其他微生物因酶失活而无法生存，分离得到耐高温微生物
项目
平板划线法
稀释涂布平板法
分离结果
关键操作
接种环在固体培养基表面连续划线
①一系列的梯度稀释；②涂布平板操作
接种用具
接种环
涂布器
优点
可以观察菌落特征，对混合菌进行分离
可以计数，可以观察菌落特征
缺点
不能计数
操作复杂，需要涂布多个平板
共同点
都要用到固体培养基；都需进行无菌操作；都会在培养基表面形成单个菌落；都可用于观察菌落特征
定义
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的潜能
原因
生物体的每个细胞中都含有发育成完整个体所需的_ _ _ _ _ _ _ _
体现
利用植物的一片花瓣、一粒花粉，甚至一个细胞，都可以繁殖出新的植株
未表现及原因
在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性原因在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
表现条件
离体、营养物质、_ _ _ _ 、适宜的温度和pH
全能性比较
①受精卵> 生殖细胞> 体细胞
②分化程度低的细胞> 分化程度高的细胞
③植物细胞大于动物细胞
生长素/细胞分裂素
植物组织的发育方向
高
有利于_ _ _ _ 的分化，抑制_ _ _ _ 的形成
低
有利于_ _ _ _ 的分化，抑制_ _ _ _ 的形成
适中
促进_ _ _ _ _ _ _ _ 的形成
转速/(r⋅min−1)
55
65
75
85
相对生长速率
0.21
0.25
0.26
0.25
细胞干重(g⋅L−1)
7.50
9.70
11.4
9.50
黄酮产量(g⋅L−1)
0.20
0.27
0.32
0.25
种类
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
来源
_ _ _ _ _ _ _ _
骨髓、脐带血和外周血
体细胞（如成纤维细胞等）
特点
能分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的组织和器官甚至_ _ _ _
分化成_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
能诱导分化成类似_ _ _ _ _ _ _ _ 的细胞
应用
分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等
造血干细胞用于治疗白血病等；神经干细胞用于治疗帕金森病、阿尔茨海默病等
治疗镰状细胞贫血、阿尔茨海默病、心血管疾病等
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选原因
诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞
由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法
用特定的选择培养基筛选: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（“B—B”细胞、“瘤—瘤”细胞）都会死亡，只有杂交瘤细胞（“B—瘤”细胞）才能生长
用多孔培养板培养，在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
筛选目的
得到杂交瘤细胞
得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
应用前景
畜牧业
加速家畜_ _ _ _ _ _ _ _ 进程、促进优良畜群繁育
医药卫生
①转基因克隆动物可以作为_ _ _ _ _ _ _ _ 生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植；
③人核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的细胞、组织或器官，可用于_ _ _ _ _ _ _ _
科学研究
①研究克隆动物可使人类更深入地了解_ _ _ _ _ _ _ _ 及衰老过程；
②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；
③克隆特定疾病模型的动物，为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助
保护濒危物种
增加濒危物种的存活数量
问题
①成功率非常低；②相对于技术研究，理论研究相对滞后；③许多克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等
实验组别序号
①
②
核供体细胞
6岁母羊的乳腺上皮细胞
发育到第9天的早期胚胎细胞
融合成功细胞数
277
385
早期发育成功胚胎数
29
90
移植后成功怀孕母羊数/代孕母羊数
1/13
14/27
出生并成活羔羊数
1（多莉）
4
精子进入卵子后
卵细胞膜反应
X
受精卵
尾部脱离，核膜破裂
形成雄原核
Y
形成雌原核
两次激素使用
第一次:常用孕激素对供、受体进行同期发情处理；第二次:用外源促性腺激素处理使供体超数排卵
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
移植时间不同
牛、羊一般要培养到桑葚胚或囊胚阶段移植；小鼠、家兔可在更早的阶段移植；几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段才移植
繁殖方式
胚胎由受精卵形成，属于有性生殖；胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性生殖
对象
早期胚胎
方法
机械方法
目的
获得_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
特点
来自同一胚胎的后代具有相同的_ _ _ _ _ _ _ _
实质
可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一
项目
细菌在含氨苄青霉素的培养基上生长情况
细菌在含四环素的培养基上生长情况
①
能生长
不能生长
②
能生长
能生长
③
不能生长
能生长
条件与组分
在DNA 复制中的作用
在体外代替解旋酶打开DNA双链
DNA母链
提供DNA复制的模板
4种脱氧核苷酸
合成DNA子链的原料
催化合成DNA子链
2种引物（细胞内引物为RNA、PCR引物为DNA单链）
引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，使DNA聚合酶能够从引物的端开始连接脱氧核苷酸
循环次数
1
2
3
n
DNA 分子数
2
4
8
2n
含引物A(或B) 的DNA 分子数
1
3
7
2n−1
同时含引物A、B的DNA 分子数
0=21−2
2=22−2
6=23−2
2n−2
共消耗的引物数量
2=21+1−2
6=22+1−2
14=23+1−2
2n+1−2
受体细胞
导入方法
内容
植物体细胞或受精卵
花粉管通道法
用_ _ _ _ _ _ _ _ 将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；或在植物受粉后的一段时间内将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊
农杆菌转化法
将目的基因插入Ti质粒的_ _ _ _ _ _ _ _ 中→ 农杆菌→ 导入植物细胞→ 整合到受体细胞的染色体DNA上→ 表达
动物受精卵
_ _ _ _ _ _ _ _ 技术
将含有目的基因的表达载体提纯→ 取卵（受精卵）→ 显微注射→ 受精卵发育→ 获得具有新性状的动物
微生物常用原核细胞
Ca2+处理法
用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的生理状态→ 基因表达载体导入
DNA序列（虚线处省略了部分核苷酸序列）
已知序列
PCR引物
①5′−AACTATGCGCTCATGA−3′
②5′−GCAATGCGTAGCCTCT−3′
③5′−AGAGGCTACGCATTGC−3′
④5′−TCATGAGCGCATAGTT−3′
比较内容
乳腺生物反应器
膀胱生物反应器
基因工程菌
含义
指将外源基因在哺乳动物的乳腺中特异表达，利用动物的乳腺组织生产药物蛋白
利用转基因动物的尿液生产药用蛋白
指用基因工程的方法，使外源基因得到_ _ _ _ _ _ _ _ 的菌类
基因表达
合成的药物蛋白与_ _ _ _ _ _ _ _ 相同
微生物合成的药物蛋白可能没有活性
受体细胞
动物受精卵
微生物细胞
目的基因导入方式
_ _ _ _ _ _ _ _
Ca2+处理法
生产条件
不需严格灭菌；温度等外界条件对其影响不大
需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件
药物提取
处于生殖期的_ _ _ _ 动物才可生产药用蛋白
生长期的_ _ _ _ 动物均可生产药用蛋白
从微生物细胞或其培养液中提取
项目
蛋白质工程
基因工程
过程
从预期的蛋白质功能出发→ 设计预期的蛋白质结构→ 推测应有的氨基酸序列→ 找到并改变相对应的_ _ _ _ _ _ _ _ 序列（基因）或合成新的基因→ 获得所需要的蛋白质
目的基因的筛选与获取→ 基因表达载体的构建→ 将目的基因导入受体细胞→ 目的基因的检测与鉴定
实质
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 人类所需要的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果
可生产自然界中不存在的蛋白质
只能生产自然界中_ _ _ _ _ _ 的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程
项目
成果
转基因微生物方面
①减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的发酵周期;②构建高产、优质的_ _ _ _ _ _ _ _ 来生产氨基酸、药物
转基因动物方面
①将生长激素基因、生长激素释放激素基因等转入动物体内,培育了一批生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜;②将某些抗病毒的基因导入动物体内,培育了抵抗相应病毒的动物新品种;③建立了某些人类疾病的_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
转基因植物方面
培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物
项目
生殖性克隆
治疗性克隆
概念
利用克隆技术产生独立生存的新个体
利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的
目的
产生独立生存的新个体
产生特定的细胞、组织和器官，治疗疾病
水平
个体水平
细胞水平
联系
都属于_ _ _ _ _ _ _ _ ；产生的新个体或新组织，遗传信息相同
项目
“设计试管婴儿”
试管婴儿
技术手段
胚胎移植前需要进行遗传学诊断这一环节
不需要进行_ _ _ _ _ _ _ _
实践应用
用于血液病等疾病的治疗
解决不孕不育问题
联系
二者都是_ _ _ _ _ _ _ _ ，体外进行早期胚胎发育，再进行胚胎移植，生殖方式都为_ _ _ _ _ _ _ _
2mL过氧化氢
常温
90℃
加FeCl3
加H2O2酶
R型活菌与S菌的提取物混合
蛋白酶（去除蛋白质）
酯酶（去除脂质）
RNA酶
(去除RNA)
DNA酶
(去除DNA)
项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
适用范围
实验结果未知
实验结果已知
常见字眼
实验结果未知“设计实验探究……”“探究……对…的影响”“探究……与……的关系”
“设计实验验证……”“验证……对……的影响”“验证……与……的关系”
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“若A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能的结果及结论
因结论是已知的，故不存在假设问题
实验结论
根据可能出现的结果，作出不同的推论，即结论不是唯一的
根据实验结果作出肯定或否定的结论，即结论是唯一的