2025届高考生物二轮专题复习与测试板块六生物技术与工程专题十四细胞工程与基因工程课件

这是一份2025届高考生物二轮专题复习与测试板块六生物技术与工程专题十四细胞工程与基因工程课件，共60页。PPT课件主要包含了细胞的全能性，细胞增殖，细胞膜的流动性，细胞核的全能性，将内细胞团均等分割，限制酶，利用PCR获取和扩增，基因表达载体的构建，分子水平，全能性等内容，欢迎下载使用。
考点1　植物细胞工程 1．植物细胞工程的两大技术
2．植物组织培养的条件(1)植物组织培养的关键
添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
①条件： ________，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。②培养基状态：固体培养基。 加入的琼脂不能被利用③体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。
3.植物体细胞杂交的关键(1)酶解法——用__________和________去除细胞壁。　　　　　不能利用病毒融合法
(2)融合的方法——聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2＋—高pH融合法等。(3)杂种细胞的形成标志——____________的形成。(4)培养杂种植株的技术——植物组织培养。(5)杂种植株培育成功的原理——细胞具有全能性。
【真题研读】1．(2023·广东选择考)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合，以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是(　　)A．细胞融合前应去除细胞壁B．高Ca2＋—高pH溶液可促进细胞融合C．融合的细胞即为杂交细胞D．杂交细胞可能具有生长快速的优势
解析：植物细胞外面有一层细胞壁，这层细胞壁阻碍着细胞间的杂交。因此，在进行体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得原生质体，A正确。人工诱导原生质体融合的方法基本分为两大类——物理法和化学法，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，B正确。融合的细胞可能由一种细胞融合而成，也可能由两种细胞融合而成(即杂交细胞)，C错误。杂交细胞可能具有生长快速的优势，D正确。
2．(2024·浙江1月选考)山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如图。下列操作不可行的是(　　)外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽
解析：芽尖等分生组织分裂旺盛，病毒浓度很低甚至无病毒，故选择芽尖作为外植体可减少病毒感染，A不符合题意。培养基中有大量的营养物质，容易被杂菌污染，加入抗生素可降低杂菌的污染，B不符合题意。将初代培养获得的培养物转移到新的培养基上继续进行扩大培养称为继代培养，其又可以分为第二代培养、第三代培养等。大多数植物每隔4～6周进行一次继代培养，每继代培养一次，培养物一般能增殖3～4倍。正因为培养物可以不断继代培养，所以离体繁殖速度比常规方法通常要快数万倍，可实现快速繁殖，C不符合题意。提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根，D符合题意。
[命题延伸]——判断与填空(1)植物组织培养过程中，用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异。(　　)(2)植物体细胞杂交过程中，需先脱分化再诱导融合。(　　)(3)为了获得高产淀粉酶的枯草芽孢杆菌，可利用现有菌种，通过________后再筛选获得，或利用转基因、______________等技术获得。
(4)在诱导形成愈伤组织阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体，原因是_______________________________________________________。提示：细胞分化程度低，容易诱导产生愈伤组织　
(5)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是___________________________；从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是__________________________________________________________________________________。步骤⑥要进行照光培养，其作用是_____________________________________________。
形成层容易诱导形成愈伤组织
诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同
诱导叶绿素形成，使试管苗能够进行
(6)①植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有_______________________________________(答出2点即可)。②用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物________进行组织培养。
能保持优良品种的遗传特性、繁殖速度快
【对点突破】1．“不是花中偏爱菊，此花开尽更无花”，菊花因高洁的品质备受人们喜爱。为实现菊花的快速繁殖，研究人员利用其外植体培养出大量幼苗，下列属于该培养过程必需条件的是(　　)A．外植体细胞具有完整的细胞核B．外植体需经过彻底灭菌处理C．外植体需用酶分散成单个细胞D．外植体细胞处于未分化状态
解析：细胞核是遗传和代谢的控制中心，是遗传信息库，含有该种植物完整的遗传信息，故将菊花细胞培养成幼苗过程中外植体细胞必须具有完整的细胞核，A符合题意；植物组织培养过程中，为防止杂菌污染，外植体需进行消毒处理，B不符合题意；植物组织培养过程中外植体无需用酶分散成单个细胞，C不符合题意；植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，其具体过程是外植体脱分化形成愈伤组织，再分化形成新植株，故外植体细胞无需处于未分化状态，D不符合题意。
2．植物体细胞通常被诱导为愈伤组织后才能表现全能性。研究发现，愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞，其在不同条件下，通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用，表现出不同的效应(见下表)。已知生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生；反之，有利于芽的再生。下列推论不合理的是(　　)
A.WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞特性B．WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累C．ARR5促进细胞分裂素积累或提高细胞对细胞分裂素的敏感性D．体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制
解析：根据表格信息可知，WOX5能使细胞维持未分化状态，保持分裂能力强、全能性较高的状态，若WOX5失活后，中层细胞会丧失干细胞分裂能力强、分化程度低的特性，A合理；由题干信息“生长素的生理作用大于细胞分裂素时有利于根的再生”，再结合表格信息，WOX5＋PLT可诱导出根，可推测WOX5＋PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累，B合理；由题意可知，生长素的生理作用小于细胞分裂素时有利于芽的再生，而抑制ARR5能诱导出芽，可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多，故可推测ARR5抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性，C不合理；由题干信息可知，出芽或出根都是生长素与细胞分裂素含量不均衡时才会发生，故可推测体细胞中生长素和细胞分裂素的作用可能相互抑制，D合理。
考点2　动物细胞工程与胚胎工程 1.
3．动物体细胞克隆技术(核移植技术)
原理：动物细胞核的全能性
【真题研读】1．(2023·广东选择考)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
解析：试管动物的培育过程主要包括：①精子的采集与体外获能处理，卵子的采集(为获得更多卵子可进行超数排卵处理)与成熟培养；②卵子与精子的体外受精；③胚胎的早期培养；④待胚胎生长到一定阶段后，进行胚胎移植。综上，C符合题意。
2．(2024·黑吉辽选择考)从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是(　　)A．传代培养时，培养皿需密封防止污染B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理C．直接用离心法收集细胞进行传代培养D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关
解析：动物细胞培养需要O2、CO2等气体，因此传代培养时，培养皿不能密封，A错误；原代培养的细胞出现接触抑制现象后，需要分瓶进行传代培养，①的细胞处于增长初期，细胞还未出现接触抑制现象，因此选取②的细胞进行传代培养比①更合理，B错误；由于成纤维细胞贴壁生长，进行传代培养时，需用胰蛋白酶等处理，使其分散成单个细胞后再用离心法收集，C错误；细胞密度过大时，产生的代谢废物较多，营养物质消耗较快，可能导致细胞增长进入平台期，D正确。
[命题延伸]——判断与填空(1)甘加藏羊是甘肃高寒牧区的优良品种，是季节性发情动物，每年产羔一次，每胎一羔，繁殖率较低。为促进畜牧业发展，研究人员通过体外受精、胚胎移植等胚胎工程技术提高藏羊的繁殖率，流程如下图。
藏羊乙的获能精子能与刚采集到的藏羊甲的卵母细胞受精。(　　)
(2)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官，可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH，无菌、无毒环境以及含95%空气和5%CO2的气体环境等基本条件。(　　)(3)研究者制备单克隆抗体用于快速检测甲状旁腺激素(PTH)，制备过程中能筛选分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞。(　　)(4)胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率。(　　)(5)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，其原因不可能是血清经过高温处理后加入培养基。(　　)
(6)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。(　　)(7)动物细胞培养过程中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离。(　　)(8)①添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是________________________________________________________________________________。
使细胞接触处细胞膜的脂类分子发生疏散和重组，从而导致细胞膜相互亲和，促进融合
②在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基(如HAT培养基)，该培养基对_________________和________________________生长具有抑制作用。③单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是__________________________________________________。
融合的具有同种核的细胞
通过抗体检测呈阳性来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(9)①为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是________________。在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是______________________________________________________________。②请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是_____________________________________________________。
刚排出的精子不能与卵子受精，只有获能后才具备受精能力(合理即可)
对受体母羊进行同期发情
处理，将保存的囊胚进行胚胎移植
【对点突破】题点1　动物细胞的培养及核移植1．骨髓间充质干细胞(BMSC)在某些诱导剂作用下可分化成心肌细胞，在心脏类疾病的治疗中拥有广阔的应用前景。在细胞培养的过程中，通过检测细胞中基因的表达产物可以判断细胞的分化方向。科研人员研究丹酚酸B(丹参提取物)对BMSC分化的影响，从大鼠体内分离BMSC并进行多代培养，用一定浓度的丹酚酸B处理一段时间后，与对照组相比，实验组中与分化为心肌细胞相关的关键基因的mRNA含量明显增加。下列叙述错误的是(　　)
A．在使用丹酚酸B和生理盐水处理细胞前，需对两种试剂进行灭菌处理B．原代培养的BMSC出现接触抑制时，需要用胃蛋白酶处理并进行分瓶培养C．BMSC与诱导多能干细胞都是具有分裂能力的细胞，且具有一定的分化潜能D．推测丹酚酸B是通过促进相关基因的转录来促进BMSC分化为心肌细胞
解析：动物细胞工程中，应注意无菌操作，在使用丹酚酸B和生理盐水处理细胞前，需对两种试剂进行灭菌处理，A正确；动物细胞培养的适宜pH为7.2～7.4，胃蛋白酶在此条件下会变性失活，故原代培养的BMSC出现接触抑制时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理并进行分瓶培养，B错误；BMSC与诱导多能干细胞都是具有分裂能力的细胞，且具有一定的分化潜能，C正确；基因转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程，分析题意可知，用一定浓度的丹酚酸B处理一段时间后，与对照组相比，实验组中与分化为心肌细胞相关的关键基因的mRNA含量明显增加，故据此推测丹酚酸B是通过促进相关基因的转录来促进BMSC分化为心肌细胞，D正确。
2．线粒体脑肌病是由线粒体DNA异常而引起的人类遗传病，“三亲婴儿”技术的应用可避免该遗传病基因传递给子代，培育过程如下图，下列相关叙述错误的是(　　)
A．该过程涉及细胞核移植、体外受精、胚胎移植等技术B．卵母细胞在MⅡ期与获能后的精子受精C．“三亲婴儿”胚胎早期发育依次经历了受精卵、囊胚、桑葚胚、原肠胚阶段D．“三亲婴儿”的遗传物质来自自己的父亲、母亲和捐献者
解析：试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术，图示表示“三亲婴儿”的培育过程，由题图可知，“三亲婴儿”的培育采用了细胞核移植、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术，A正确；精子与卵子结合前，受精过程若想顺利进行必须满足两个条件：来自父方的精子要进行精子获能，来自母方的卵母细胞要培养至MⅡ期，B正确；胚胎发育的过程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体，所以“三亲婴儿”胚胎的早期发育依次经历受精卵、桑葚胚、囊胚、原肠胚等不同发育阶段，C错误；分析题意可知，“三亲婴儿”的细胞核基因一半来自母亲，一半来自父亲，线粒体基因来自卵母细胞捐献者，D正确。
题点2　动物细胞融合及单克隆抗体3．CD47是一种在多种细胞中广泛表达的跨膜糖蛋白，能够与巨噬细胞细胞膜上的受体结合，并抑制其吞噬作用。结肠癌等多种肿瘤细胞表面的CD47含量比正常细胞高1.6～5倍。科研人员尝试合成抗CD47的单克隆抗体，并进一步探究其对巨噬细胞吞噬作用的影响。过程如下图所示，下列分析正确的是(　　)
A．可用灭活病毒诱导②过程两种细胞融合，该方法也适用于诱导植物体细胞的融合B．③过程可利用CD47糖蛋白筛选出目标杂交瘤细胞C．抗CD47单克隆抗体与巨噬细胞结合，增强其吞噬作用D．在肿瘤细胞培养液中加入抗CD47抗体将抑制肿瘤细胞的增殖
解析：诱导植物体细胞融合可用物理或化学法，但不能用灭活的病毒，灭活病毒可诱导动物细胞的融合，A错误；③过程可利用CD47糖蛋白特异性结合的功能筛选目标杂交瘤细胞，B正确；加入抗CD47单克隆抗体后，抗CD47单克隆抗体与肿瘤细胞表面的CD47发生特异性结合，从而解除CD47对巨噬细胞的抑制作用，巨噬细胞的吞噬作用增强，C错误；利用抗CD47抗体与肿瘤细胞表面的CD47蛋白结合，可促进巨噬细胞吞噬肿瘤细胞，但不能抑制肿瘤细胞的增殖，D错误。
4．为减少鼠源单克隆抗体可能引起的副作用，某研究团队对鼠源单克隆抗体F进行改造，制备了人—鼠嵌合抗体F′，具体流程：提取鼠源杂交瘤细胞RNA，逆转录后通过PCR扩增抗体F的基因序列，将其部分序列用人的相应抗体基因序列进行替换，再构建表达载体，在体外制备人—鼠嵌合抗体F′。为检测抗体性质，他们测定了F′单独与抗原作用时对抗原的结合能力以及F′和F同时与抗原作用(F′与F初始浓度相同)时F′对抗原的结合能力，结果如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．向小鼠体内注入抗原后提取B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞B．可通过将基因表达载体导入小鼠细胞制备嵌合抗体F′C．据图推测，抗体基因序列被替换后改变了与抗原的结合位点D．在共同作用实验中，当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合
解析：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从小鼠体内提取能产生特定抗体的B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞融合获得杂交瘤细胞，A正确；基因的表达载体可导入小鼠细胞，并在小鼠细胞内表达，产生嵌合抗体F′，B正确；由于抗原、抗体的结合具有特异性，故抗体基因序列被替换后并没有改变与抗原的结合位点，C错误；由题图可知，在共同作用实验中，F′的稀释度小时，F′对抗原的结合能力较强，F′的稀释度增大时，F′对抗原的结合能力减小，即当F′浓度较高时，抗原更多与F′结合，D正确。
题点3　胚胎工程综合应用5．(2024·肇庆高三二模)通过体外受精培育小鼠的过程如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．①过程是先用雌激素使雌鼠超数排卵，再从输卵管或卵巢中采集卵子B．②过程发生了有性生殖，此过程中常见的变异类型有基因突变和基因重组C．③过程是体外胚胎早期发育，④过程是将培养至囊胚或原肠胚阶段的胚胎进行胚胎移植D．②过程发生受精作用，受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核
解析：①过程是卵母细胞的采集，此时可以用促性腺激素使雌鼠超数排卵，A错误；②代表受精过程，此过程中不会发生基因重组，常见的变异类型有基因突变和染色体变异，B错误；④过程是胚胎移植，将培养至桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行胚胎移植，C错误；②过程发生受精作用，受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核，D正确。
6．第三代试管婴儿技术(PGD/PGS)是对早期胚胎细胞进行基因诊断和染色体检测后再进行胚胎移植，流程如下图所示。图中检测包括PGD、PGS(PGD是指胚胎植入前的基因诊断，PGS是指胚胎植入前的染色体数目和结构检测)。下列叙述正确的是(　　)
A．采集的卵子需培养至MⅠ期才能与获能的精子进行受精B．PGD和PGS技术可分别用于筛选红绿色盲和唐氏综合征C．将成熟的精子放入ATP溶液中进行获能处理D．“理想胚胎”需培养至桑葚胚或原肠胚才能植入子宫
解析：体外受精时，需要将采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期，才可以与获能的精子完成受精作用，A错误。PGD是指胚胎植入前的基因诊断，PGD可用于筛选红绿色盲；PGS是指胚胎植入前的染色体数目和结构检测，PGS可用于筛选唐氏综合征，B正确。将精子放在一定浓度的肝素或Ca2＋溶液中，用化学药物诱导精子获能，C错误。“理想胚胎”需培养至桑葚胚或囊胚才能植入子宫，D错误。
考点3　基因工程、生物技术的安全性与伦理问题 1．基因工程的操作流程(1)目的基因的筛选与获取
(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建
(3)将目的基因导入受体细胞
(4)目的基因的检测与鉴定
3．生物技术的安全性与伦理问题(1)理性看待转基因技术①需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规程。②应看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响。③要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
(2)治疗性克隆与生殖性克隆的关系
(3)区分试管婴儿和“设计试管婴儿”
①“设计试管婴儿”比试管婴儿多出的是过程________。　②试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，“设计试管婴儿”可用于致命血液病等疾病的治疗。
【真题研读】1．(2024·广东选择考)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图一)。回答下列问题：
(1)研究者优化了培养基的________________(答两点)等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。解析：培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等，研究者培养工程菌，需要优化培养基的碳源、氮源等营养条件，并控制环境条件。
(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为__________________，理由是_________________________________________________________。
PT7、PBAD和PBAD
活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达
解析：由题图二a分析可知，蓝光照射下，T7RNAPN端与T7RNAP C端结合，导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP，结合图一，蓝光处理后，RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA，再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶催化染色液中的酪氨酸形成黑色素，可见基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达，综合上述分析可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD和PBAD。
(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为_________________________________(答两点)。解析：光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，可起抑制杂菌、去除丢失质粒的菌株的作用。
抑制杂菌、去除丢失质粒的菌株
(4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是________________________________________________。解析：由小问2分析可知，蓝光照射处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素，故用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色。
该处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素
(5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：________________________________________________________________________。解析：由小问2分析可知，题干信息的设计思路最终BC膜被染成黑色，希望生产其他颜色图案的BC膜，可将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)。
将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)
2．(2023·广东选择考)种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥(2n＝10)进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。回答下列问题：(1)拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与__________植株的种子大小相近。
解析：据题干信息可知，突变体是由野生型DA1基因发生隐性突变形成的，采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由隐性突变造成，由于转入的基因为显性基因，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。
(2)用PCR反应扩增DA1基因，用限制性内切核酸酶对PCR产物和________进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备__________________。解析：构建基因表达载体时，需要用限制性内切核酸酶对经过PCR扩增的DA1基因和作为载体的Ti质粒进行切割。为确保插入的DA1基因可以正常表达，DA1基因(目的基因)的上下游需具备启动子和终止子。
(3)转化后，T－DNA(其内部基因在减数分裂时不发生交换)可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株(如图)，用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了________________________________。②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约________%的培养基中幼苗继续培养。③将②中选出的T2代阳性植株____________(填“自交”“与野生型杂交”或“与突变体杂交”)所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。
DA1基因(和卡那霉素抗性
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性内切核酸酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下图，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
解析：①卡那霉素抗性基因为标记基因，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。用农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在含有卡那霉素的培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了DA1基因(和卡那霉素抗性基因)。②假设DA1基因用A表示，结合题中信息知，T1代中能在含有卡那霉素的培养基上生长的植株的基因型为Aa或AA或多位点插入，T1代阳性植株自交所得T2代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，T1代阳性植株基因型为Aa时，该植株上所结种子有75%能够萌发并长成幼苗，因此，应选择阳性率约为75%的培养基中幼苗继续培养。
③T2代阳性植株的基因型为1/3AA、2/3Aa，将②中选出的T2代阳性植株自交，所得的T3代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，基因型为AA的植株自交，其后代不会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上，所有种子都能够萌发并生长，而基因型为Aa的植株自交，其后代会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上部分种子不能萌发，因此阳性率达到100%的培养基中的幼苗为纯合子(AA)，即目标转基因植株。分析题图可知，野生型相关基因中不含限制性内切核酸酶X的识别序列，不能被该
酶切割，已知DA1基因的长度为150 bp，因此，野生型相关基因被限制性内切核酸酶X切割并电泳后得到的条带为150 bp。突变型相关基因中含有限制性内切核酸酶X的识别序列，用该酶切割后，突变基因被切割成100 bp、50 bp两种DNA片段，经电泳后得到的条带为100 bp和50 bp。突变型和野生型相关基因经限制性内切核酸酶X切割并电泳后得到的结果如图所示。
[命题延伸]——判断与填空(1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因翻译。(　　)(2)两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补配对。(　　)(3)通过转基因技术可减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期。(　　)(4)某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外，还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生，可以提高复性的温度。(　　)
(5)目的基因是基因工程的关键要素，必须从动物、植物或微生物的基因组文库中直接获取。(　　)(6)乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。①接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是____________________________________________。
重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法在宿主体内增殖
②若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。__________________________________________________________________________。
通过使用相应抗体，利用抗原—抗体杂交技术，检测目的基因是否翻译形成蛋白质
(7)已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是_______________________________________________________________________________。
获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
(8)制备转基因植物时，用农杆菌侵染植株叶片外植体，其目的是_______________________________________________。
通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞
(9)研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是_________________________________________，终止子的作用是________________________________________。
作为标记基因，筛选含有
终止转录，使转录在需要的地方
【对点突破】题点1　基因工程的操作步骤及应用1．(2024·湛江高三一模)他汀类药物是目前应用广泛、效果理想的降脂药物，醇脱氢酶是该药物催化合成过程中的关键酶。研究人员对酿酒酵母醇脱氢酶基因进行PCR，并将其导入大肠杆菌BL-21中，构建重组醇脱氢酶工程菌，利用LB培养基可大量生产醇脱氢酶。请回答下列问题：
(1)对酿酒酵母醇脱氢酶基因进行PCR时，需要先设计引物，引物应选择图1中的__________________。
解析：PCR过程中，子链延伸方向为5′→3′，因此选用的引物为引物Ⅱ、引物Ⅲ。
(2)PCR反应过程如图2所示，其中50 ℃复性45 s的目的是________________。Taq DNA聚合酶在图2中的____________过程中发挥作用。
解析：PCR过程中复性的目的是使引物与模板链通过碱基之间形成氢键而结合。Taq DNA聚合酶的作用为催化形成磷酸二酯键，延伸子链，因此在延伸和后延伸过程中发挥作用。
(3)pET-28b质粒(图3)中a区段表示的是______结构，其作用是____________________________。构建重组质粒时最好选用限制酶________________。将重组质粒导入BL-21中后，培养在含有__________的LB固体培养基上，以达到筛选的目的。
与RNA聚合酶结合，启动转录
解析：目的基因要插入启动子和终止子之间，所以a区段为启动子，启动子的作用是与RNA聚合酶结合，启动转录。构建重组质粒时最好选用限制酶NcⅠ和XhⅠ以避免破坏标记基因(卡那霉素抗性基因)，若只选其中一个有可能出现目的基因的倒接或目的基因和质粒的自身环化。由于标记基因是卡那霉素，故需要在含有卡那霉素的LB固体培养基上培养，以达到筛选的目的。
(4)通常用________________的方法，检测工程菌BL-21是否生产出了醇脱氢酶。解析：通常利用抗原与抗体的结合具有特异性的原理，用相应的抗体检测目的基因是否表达出蛋白质，由于醇脱氢酶的本质是蛋白质，故通常采用抗原—抗体杂交的方法检测是否生产出了醇脱氢酶。
2．甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质，将甜蛋白基因导入番茄可提高番茄甜味，改善果实品质，获得超甜植株。下图是甜蛋白基因和Ti质粒上限制酶切割位点示意图。回答下列相关问题：
(1)利用转基因技术获得超甜番茄的核心步骤是______________________，该过程需要选择____________________限制酶切割甜蛋白基因。解析：基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。切割目的基因时，不能选择限制酶BamHⅠ，因为其会破坏目的基因，左侧应选择用限制酶XbaⅠ切割，目的基因应插入质粒的启动子和终止子之间，故不能选择限制酶SalⅠ，综合考虑，切割目的基因右侧应选择用限制酶Hind Ⅲ(Hind Ⅲ靠近终止子，而EcRⅠ靠近启动子)。
XbaⅠ和Hind Ⅲ
(2)Ti质粒上的启动子是____________识别和结合的位点，为了保证甜蛋白基因能够在番茄细胞中表达，应将Ti质粒上的启动子替换为_______________________________。解析：Ti质粒上的启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，为了保证甜蛋白基因能够在番茄细胞中表达，应将Ti质粒上的启动子替换为番茄细胞中能表达的基因的启动子。
番茄细胞中能表达的基因的启动子
(3)农杆菌侵染番茄细胞时，T-DNA的作用是__________________________________________________________________，该过程发生的变异类型为______________。然后在添加____________的培养基中培养番茄细胞，筛选转化成功的愈伤组织。解析：农杆菌侵染番茄细胞时，T-DNA的作用是携带目的基因进入受体细胞并将其整合到受体细胞的染色体DNA上，该过程使受体细胞发生了基因重组。由于重组质粒中含有卡那霉素的抗性基因，因此在添加卡那霉素的培养基中培养番茄细胞，筛选出导入甜蛋白基因的细胞，进而可获得转化成功的愈伤组织。
携带目的基因进入受体细胞
并将其整合到受体细胞的染色体DNA上
(4)若得到的超甜番茄体细胞中导入的是2个甜蛋白基因，则让其自交，若子代表型及比例为_______________________________，说明2个甜蛋白基因插到了两对同源染色体上(含有1个和2个甜蛋白基因的番茄甜味相同)。解析：若2个甜蛋白基因插到了两对同源染色体上，即相当于双杂合类型，遗传上遵循基因的自由组合定律，则其自交，后代中只要含有甜蛋白基因，性状就表现为超甜，则其自交产生的后代的表型及比例为超甜番茄∶普通番茄＝15∶1。
超甜番茄∶普通番茄＝15∶1
题点2　蛋白质工程基本原理及应用3．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_____________________。
解析：蛋白质工程的基本思路：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。由此可知，物质a是多肽链，物质b是mRNA。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，原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。
(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_________________。解析：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通过构建基因文库获取、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 DNA半保留复制。
通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
(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________________________________________。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
解析：将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据题图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且两种酶差别不大；而水解产物中抗凝血活性差异较大，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
(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：取3支试管，编号为1、2、3，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、题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3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间
解析：若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路：取3支试管，编号为1、2、3，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、题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3支试管中，静置相同时间，统计3支试管中血液凝固时间。
题点3　生物技术的安全性与伦理问题4．以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是(　　)A．试管婴儿技术应全面禁止B．治疗性克隆不需要监控和审查C．生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险D．我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
解析：试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A错误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B错误；生殖性克隆会引起严重的道德、伦理、社会和法律问题，C错误。
5．治疗性克隆有望解决供体器官短缺和免疫排斥等问题。下图表示治疗性克隆的过程，下列说法错误的是(　　)
A.细胞A常采用去核卵母细胞作为移植的受体细胞B．该治疗性过程应用了核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术C．胚胎干细胞分化为多种体细胞是基因选择性表达的结果D．动物细胞的培养需提供95%空气和5%CO2的混合气体
解析：细胞A常采用去核卵母细胞作为移植的受体细胞，因为去核卵母细胞有激活动物细胞全能性的物质，且细胞体积大，易操作，所含营养物质丰富，A正确；①表示核移植，②表示胚胎干细胞的增殖分化，该治疗性过程应用了核移植、动物细胞培养技术，并未涉及胚胎移植技术，B错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；动物细胞的培养需提供95%空气(有利于细胞呼吸，进行正常代谢活动)和5%CO2(维持培养液的pH)的混合气体，D正确。
事实概述类 1．植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是____________________________________(用流程图表示)。
2．在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选，其目的分别是_________________________________________________。答案：第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基)；第二次是进一步筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞(用抗原—抗体结合法)
3．质粒载体用EcRⅠ切割后产生的片段如下：AATTC……G G……CTTAA为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切核酸酶切割，该酶必须具有的特点是___________________________________________________。答案：切割产生的DNA片段末端与EcRⅠ切割产生的DNA片段末端相同
4．为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________________作探针进行分子杂交检测，又要在个体生物学水平上进行鉴定，后者的具体过程是_______________________________________________________________________________________。答案：抗盐基因(或目的基因)　将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中，观察该烟草植株的生长状态
5．用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是__________________________。答案：抗体　抗原与抗体特异性结合
原因分析类6．若想利用植物体细胞杂交技术培养出马铃薯—草莓杂种植物，以提高土地的利用率，____________(填“能”或“不能”)把两物种细胞直接融合，理由是____________________________________。答案：不能　植物细胞外面有一层细胞壁，阻碍了细胞间的杂交(融合)
7．动物体细胞进行体外培养时，______________(填“需要”或“不需要”)脱分化过程，原因是______________________________。答案：不需要　高度分化的动物细胞分化的潜能变窄，失去发育成完整个体的能力
8．若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_________________________________。答案：未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
实验探究类 9．蛋白质NLP是拟南芥细胞内的硝酸盐受体，与硝酸盐结合后会激活硝酸盐响应基因的启动子。科研人员通过构建多种转基因拟南芥研究NLP的功能，在NLP研究中利用硝酸盐响应基因的启动子与荧光素酶基因组成报告基因。(1)报告基因中添加荧光素酶基因的优点是______________________________________________________________。报告基因的受体拟南芥须为NLP合成突变型，以避免_____________对实验的干扰。
荧光素酶基因表达产物可催化
荧光素氧化发出荧光，易于检测
(2)为获得NLP的氨基端和羧基端以分别研究其功能，科研人员构建了包含NLP片段的重组基因，如下图所示，其中需要人为添加起始密码子编码序列的是____________________________。若通过引物同时为NLP基因片段添加限制酶识别序列和起始密码子编码序列，起始密码子编码序列需添加在限制酶识别序列的______________(填“3′端”“5′端”或“3′端、5′端均可以”)。
编码羧基端的NLP基因片段
(3)利用报告基因与上述三种重组NLP基因分别制备转基因拟南芥，并编号为1组、2组、3组，与对照组分别置于含KCl或KNO3的培养基中培养，实验结果如下图。对照组拟南芥的实验处理是_____________________________________。
导入报告基因，不导入重组