专题15 现代生物科技专题-2021届高考生物必背知识手册 22页

专题15现代生物科技专题书本黑体字速记1、基因工程至少需要的三种工具，即准确切割DNA的“手术刀”——限制酶、将DNA片段再连接起来的“缝合针”——DNA连接酶、将体外重组好的DNA导入受体细胞的“运输工具”——运载体。限制酶切割DNA分子后产生黏性末端、平末端。2、获取目的基因（主要是编码蛋白质的结构基因）是实施基因工程的第一步。获取目的基因方法有直接获取、从基因文库中获取、人工合成、逆转录获取等3、基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。4、将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。（植物：农杆菌转化法导入双子叶植物和裸子植物、基因枪法、花粉管通道法；动物：显微注射法；微生物细胞：Ca2+处理成感受态细胞、再完成转化）5、目的基因的检测与鉴定这是基因工程的第四步工作。检测目的基因是否导入采用DNA分子杂交法、检测是否转录采用分子杂交技术、检测翻译是否采用抗原-抗体杂交。6、基因工程的应用：抗虫转基因植物、抗病转基因植物、其他抗逆转基因植物、利用转基因改良植物的品质、用于提高动物生长速度、用于改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物作器官移植的供体（优点：不发生免疫排斥）。7、基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，基因工程中DNA分子能正确拼接的结构基础是DNA分子具有规则的双螺旋结构。基因治疗的实质是利用基因工程获得正常细胞、再回输给病人，原理是基因重组。8、具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。9、植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞（外植体），培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件（水、无机盐、生长素、细胞分裂素、糖类等），诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。22 10、植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。诱导方法：物理法（离心、振动、电激），化学法（用聚乙二醇(PEG)处理）。细胞之间若有密度差，则在失重的条件下更好。11、植物细胞工程的实际应用：植物繁殖的新途径——微型繁殖、作物脱毒、人工种子；作物新品种的培育——单倍体育种、突变体的利用；细胞产物的工厂化生产。12、动物细胞培养（初次培养-原代培养；转移后的培养-传代培养）就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散(用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理)成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。动物细胞培养的条件：无菌、无毒的环境，营养充足（常加入血清、血浆等），适宜的温度和pH，气体环境（主要有O2和CO2）13、动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核（越幼嫩细胞的核越好），移入一个已经去核的卵母细胞（减II中期）中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。14、动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。诱导方法：物理法、化学法及灭活病毒法。应用：利用杂交瘤细胞（既能分泌抗体，又能无限增殖）生产单克隆抗体（第一次筛选得到杂交瘤细胞；第二次筛选得到分泌专一抗体的杂交瘤细胞）。单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高、能大量制备。单克隆抗体另外一种生产方法：基因工程。15、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。精子（动物体形的大小不影响精子的大小）形成时变形特点：高尔基体→顶体；线粒体→线粒体鞘；中心体→尾；细胞质→原生质滴。卵子受精的重要标志：在卵黄膜和透明带的间隙出现两个极体。阻止多个精子入卵的屏障：透明带反应、卵黄膜封闭作用。胚胎发育过程：受精卵→桑椹胚（细胞没分化，之后出现分化）→囊胚→原肠胚16、胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或、8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。要均等分割内细胞团。应用：迅速繁殖大量个体胚胎的来源：体外受精、冲卵22 17、生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。生态工程的原理：物质循环再生原理（实质无废物）、物种多样性原理（多种生物）、协调与平衡原理（引入合适的生物、不要超出K值）、整体性原理（社会-经济-自然）、系统学和工程学原理（优化组分之间的结构、组分之间的比例）18、在肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损一态环境的重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量；更不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏后治理”的老路。必背基础知识点1.基因工程又叫DNA重组技术，其实质是基因重组，三种基本工具包括限制酶、DNA连接酶和载体。2.DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶（来源大肠杆菌连接黏性末端）和T4DNA连接酶（来源T4噬菌体连接黏性末端和平末端）。③DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。3.载体具备的条件①能自我复制②具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入③具有标记基因。载体的种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒；4.最常用的载体是质粒,它是双链环状DNA分子。5.基因工程操作程序四步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建（核心）、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。6.原核基因一般采取直接分离获得，真核基因一般是人工合成。常用的获取目的基因的三种方法：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、用化学方法人工合成。7.基因文库分为基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。8.PCR（多聚酶链式反应）①原理：DNA双链复制②过程：第一步变性：加热，DNA解旋；第二步复性：冷却，引物结合到互补DNA链；第三步延伸：加热，热稳定DNA聚合酶（Taq酶）从引物起始互补链的合成。③22 前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。冷却的目的：使引物结合的互补DNA链上。9.基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因基因表达载体构建目的：使目的基因①稳定存在并可遗传②能够表达和发挥作用。10.标记基因的作用：为了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细胞筛选出来。11.将目的基因导入植物细胞常采用农杆菌转化法，是将目的基因插入Ti质粒中的T-DNA中，利用了T-DNA可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上的特点;导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。12.分子水平检测是否插入了目的基因的方法是DNA分子杂交技术；是否转录出mRNA的方法是分子杂交技术；是否翻译成蛋白质的方法是抗原－抗体杂交，原理是抗原抗体特异性结合，均可通过是否有杂交带出现来判断。个体生物学水平的鉴定的方法举例：抗虫的接种实验。DNA分子杂交技术和分子杂交技术均用放射性同位素标记的目的基因作为探针。13.提高动物生长速度用外源生长激素基因；降低乳汁中乳糖含量用肠乳糖酶基因。14.用转基因动物生产药物：将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射方法，导入哺乳动物的受精卵中，将受精卵送入母体内使其发育成转基因动物（必须是雌性动物），后者可以通过泌乳生产药物，称为乳腺生物反应器。15.基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，是基因替代不是基因修复，原理是基因重组，分为体外基因治疗和体内基因治疗，目前都处于初期的临床试验阶段。16.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。17.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，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足需求。18.蛋白质工程的流程：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相对应的脱氧核苷酸序列19.用蛋白质工程制成的电子元件具有体积小、耗电少和效率高的特点；蛋白质工程难度很大是因为对大多数蛋白质的高级（空间）结构了解不够。22 20.植物组织培养技术①理论基础（原理）：植物细胞的全能性②过程：离体的植物器官、组织或细胞（外植体）→愈伤组织（具分生能力的薄壁细胞）→胚状体或丛芽→植物体21.人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。22.单倍体育种是通过花药离体培养获得单倍体植物，再经秋水仙素或低温处理使染色体加倍；优点是①后代能稳定遗传②极大缩短育种年限。23.制作人工种子培养到胚状体阶段；突变体的利用和细胞产物的工厂化生产培养到愈伤组织阶段。24.植物体细胞杂交技术①原理：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性②去细胞壁用纤维素酶和果胶酶③人工诱导原生质体融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂诱导细胞融合。④流程：先进行植物细胞融合再进行植物组织培养⑤原生质体成功融合的标志是再生出细胞壁⑥意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。25.动物细胞培养（1）原理：细胞增殖（2）流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织，原因分化程度低，增殖能力强）→剪碎→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。（3）悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁，要求培养瓶表面光滑、无毒，易于贴附。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，称为细胞的接触抑制，此时细胞的层数为一层。（4）目前使用的细胞在10代以内的原因：保持细胞正常的二倍体核型（或10代以内细胞遗传物质没有发生改变）。22 （5）条件①无菌、无毒的环境：培养液进行无菌处理，添加一定量抗生素，以防杂菌污染。应定期更换培养液，防止代谢产物积累对自身造成危害。②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。需加入血清、血浆等天然成分。③温度：36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2维持培养液的pH。26.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）原理：动物细胞核的全能性；细胞增殖。（2）分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植（比较难）。（3）用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。（4）过程：取供体细胞进行细胞培养；同时采集卵母细胞，在体外培养到减Ⅱ中期，去核（方法：显微操作）[注：用卵母细胞原因：①营养物质丰富；②体积大，易操作；③含有激发细胞核全能性的物质]；将供体细胞注入去核卵母细胞；通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎；将胚胎移入受体母体内；生出与供体遗传物质基本相同的幼体。27.动物细胞融合（1）原理：细胞膜的流动性（2）诱导动物细胞融合的方法：聚乙二醇诱导、灭活的病毒诱导、电激等。（3）意义：克服了远缘杂交的不亲和的障碍（4）最重要应用：制备单克隆抗体28.单克隆抗体（1）一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。（2）杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。（3）细胞融合时出现多种类型的原因：细胞融合是随机的，且融合率达不到100％。（4）单克隆抗体的优点（特点）：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）制备过程：对注射特定的抗原蛋白免疫小鼠；提取B淋巴细胞；同时用动物细胞培养的方法培养骨髓瘤细胞并提取；促使它们细胞融合；在特定的选择性培养基上筛选出融合的杂交瘤细胞；然后对它进行克隆化培养和抗体检测，筛选出能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞；从细胞培养液或小鼠腹水中可得到大量的单克隆抗体。22 29.精子的变形：其中细胞核变成精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，细胞内其他物质浓缩为原生质滴。30.精卵相遇首先发生顶体反应，释放顶体酶；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，第二道屏障是卵细胞膜反应。31.早期胚胎发育过程：发育起点是①受精卵，经②卵裂形成③桑椹胚（细胞数目32个左右，细胞团致密，是全能细胞，是胚胎分割的最佳时期），进一步发育形成④囊胚（细胞开始分化，该时期细胞的全能性仍很高，也可用于胚胎分割。个体较大的细胞称为内细胞团，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）再进一步发育成⑤原肠胚。32.体外受精技术（1）卵母细胞的采集和培养：方法一：注射促性腺激素使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子（即冲卵），可直接受精。方法二：从屠宰母畜或活体的卵巢中采集卵母细胞，要在体外培养成熟后，才能受精。（2）精子的采集和获能：①收集精子的方法：假阴道法、手握法和电刺激法。②在体外受精前，要对精子进行获能处理。常用获能方法有培养法（放入获能液中）和化学诱导法（放在肝素或钙离子载体A23187溶液中）（3）受精：获能的精子和培养成熟（即到减Ⅱ中期）的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。33.胚胎的早期培养技术当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。胚胎移植一般要到桑椹胚或囊胚阶段。34.胚胎移植技术（1）移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内（2）提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（3）意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。（4）生理学基础及意义：①发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。为胚胎的收集提供了可能。③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。为胚胎在受体的存活提供了可能。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但遗传特性不受影响。22 （5）用促性腺激素进行同期发情处理和对供体母牛做超数排卵处理。检查的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段。胚胎进行移植方法有手术法和非手术法。35.胚胎分割技术（1）属于无性繁殖。（2）材料：桑椹胚或囊胚。（3）分割时，要将内细胞团均等分割，用分割针取样滋养层做DNA分析性别鉴定。36.胚胎干细胞（1）是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，又叫ES或EK细胞。（2）功能上具有发育的全能性；（3）体外培养下，ES细胞可以只增殖不分化；（4）可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。（5）加入分化诱导因子，如牛磺酸，可以诱导ES细胞向不同类型组织细胞分化。37.生态经济实行“循环经济”的原则，实现废弃物的资源化，最重要手段之一是生态工程。38.生态工程的目的是达到经济效益和生态效益的同步发展，是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。39.生态工程的基本原理：物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统的结构决定功能原理、系统整体性原理。易错易混考点一、基因工程1．PCR技术中所用的酶是耐高温(热稳定性强)的DNA聚合酶。2．真核生物的糖蛋白基因导入原核生物一般不能成功表达的原因是原核细胞无内质网。3．基因工程中农杆菌转化法过程中，双子叶植物可分泌酚类化合物来吸引农杆菌。4．创造全新蛋白质的生物工程叫做蛋白质工程，该工程是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的。5．为了检测转基因幼苗是否具有抗除草剂特性，可采用的方法是对幼苗喷施除草剂，与不喷的对照组进行对照观察其生长情况。22 6．限制酶的主要生物来源是原核生物。7．基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。8．能连接平末端又能连接黏性末端的是T4DNA连接酶。9．天然质粒一般都要经过人工改造才能用作载体。10．PCR扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。11．钙离子处理受体细菌，使其成为感受态细胞后，将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进其转化，吸收DNA分子。12．培育体型巨大或生长速度加快的动物，一般是导入了其他动物的生长激素基因。13．动物乳腺生物反应器中，与目的基因重组的是乳腺蛋白基因的启动子。14．检测目的基因时，DNA分子杂交技术用放射性标记目的基因做探针。15．从转基因山羊乳汁中获取药物，该山羊是基因工程培育的乳腺生物反应器。16．获取目的基因时，若基因较小，核苷酸序列已知，则可通过人工化学合成获取。17．构建基因表达载体时，一般先用同一种限制酶处理目的基因和载体。18．构建的基因表达载体中，启动子的化学本质是DNA片段(或脱氧核苷酸序列)。19．蛋白质工程中直接操作的对象是基因，所获得的是自然界中不存在的全新蛋白质。20．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是蛋白质的功能。二、细胞工程21．制备植物细胞原生质体，用纤维素酶和果胶酶；将动物组织制成细胞悬液，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。22．诱导植物原生质体融合时常加入的物质是PEG(聚乙二醇)。23．植物组织培养过程中需要光照的阶段是再分化。24．动物细胞培养的原理是细胞增殖。25．动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养。26．动物细胞培养中，原代培养与传代培养的分界线是第一次分装前后。27．动物细胞核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，后者所用的细胞分化程度高22 ，所以恢复其全能性难度更大。28．单克隆抗体制备中，获取B淋巴细胞前，必须对小鼠注射特定的抗原蛋白。29．每一个B淋巴细胞(浆细胞)只分泌一种特异性抗体，但在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不能无限增殖的。设法将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合后，要用特定的选择性培养基进行筛选，该培养基上，未融合的亲本细胞和相同细胞融合的细胞都会死亡，只有杂种细胞才能生长，杂种细胞的特点是既能迅速大量增殖，又能产生专一性抗体。30．在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选：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产生人们所需抗体的杂交瘤细胞(用抗原—抗体结合法)。31．植物单倍体育种中用到的细胞工程技术是花药离体培养。32．制作人工种子时，包埋的一般是胚状体，而诱导基因突变常选择植物组织培养过程中的愈伤组织作材料。33．针对某白血病患者，可将其正常体细胞的核吸出，注入到另一女性的去核卵母细胞中去，构建的重组细胞可培养出骨髓细胞，再移植到患者的体内，最后其血型不变(血型由供核细胞决定，与供质的卵细胞无关)。34．动物个体克隆一般是对体细胞核进行核移植，克隆的成功表明体细胞核具有全能性。35．克隆有多个层次，DNA复制属于分子克隆，细胞有丝分裂属于细胞克隆，动物核移植后产生新个体属于个体克隆。36．核移植过程中，受体提供的细胞应是次级卵母细胞。三、胚胎工程37．胚胎发育的卵裂期，细胞数目不断增加，胚胎总体积并不增加，细胞的相对表面积增大，细胞核质量与细胞质质量比增大。38．ES细胞将会给人类的移植医学带来一场革命，原因是ES细胞可以诱导分化出新的细胞、组织和器官。39．体外受精时，卵母细胞一般要培养到减数第二次分裂中期才能受精。40．精子变形过程中，细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩为原生质滴，原生质滴逐渐脱落，使精子变轻，运动敏捷。精子长度与动物体型大小无关。41．哺乳动物初级卵母细胞形成的发育时期是胎儿期；初级精母细胞形成于初情期以后。22 42．透明带反应发生于精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜反应发生于精子入卵后。43．当胚胎细胞数目达到32个左右时，叫做桑椹胚，这时每一个细胞都属于全能细胞。44．细胞开始出现分化的胚胎发育时期是囊胚期。滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。45．胚胎工程中，胚胎能收集成功的生理学基础是早期胚胎形成后一段时间内未与母体子宫建立组织上的联系，处于游离状态。46．胚胎移植后，要对受体母牛进行妊娠检查。47．胚胎分割一般选择胚胎处于发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚期。48．从卵巢中冲卵，卵子必定未成熟；从输卵管中冲卵，卵子一般成熟；从子宫中冲卵，得到的是早期胚胎。49．精子获能的方法有培养法和化学诱导法。50．对于某些动物，可采用促性腺激素处理供体母畜，使其超数排卵。此处理方法用促性腺激素而不直接用性激素的原因是性激素过多时会引起负反馈调节抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，最终引起性腺功能退化，而促性腺激素无此副作用。51．胚胎移植前，首先要对供、受体进行选择，并用激素对供、受体进行同期发情处理。52．ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，可诱导ES细胞向不同类型的细胞分化。53．胚胎移植时，选择供体公母牛的要求是优良品种的同种牛；选择受体牛的要求是同一物种。54．ES细胞是从早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，表现为体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上，具有发育的全能性。55．对囊胚阶段的胚胎进行分割时，最关键的是将内细胞团均等分割，产生的同卵双胎或多胎具有相同的遗传物质(基因型)，做DNA性别鉴定一般取自囊胚期的滋养层细胞。56．受精作用最终完成的标志是雌雄原核融合的完成。57．进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。58．哺乳动物防止多精入卵的机制有透明带反应和卵细胞膜反应。四、生物技术安全59．为防止转基因植物通过花粉传播造成基因污染，可将目的基因导入植物细胞的22 叶绿体或线粒体(结构)中。五、生态工程60．猪沼茶生态农业所依据的生态学原理是物质循环再生与能量多级利用。关于生态工程原理：无废弃物农业，废物资源化，主要体现了物质循环再生原理；天然林比人工林更能抵抗虫害，这主要体现了物种多样性原理；引种时，最好引入当地原有物种更能适应环境，引种数量不能超过环境容纳量，这主要体现了协调与平衡原理；将社会、自然、经济相结合，退耕还林还草的同时，对失地农民进行经济上的补偿，这主要体现了整体性原理；生物之间互利共生，相互依存，这主要体现了系统整体性原理。19年真题赏析考点1基因工程1.（2019全国Ⅰ理综，15分）基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括和。（2）生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。（3）目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是。【答案】.（除标明外，每空2分）(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90~95℃（3分）氢键(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活（4分）【解析】本题考查基因文库和PCR过程等知识，意在考查考生的识记能力和理解能力。（1）基因文库包括基因组文库和cDNA文库。（2）生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至90~95℃进行解旋的，二者都破坏了碱基对之间的氢键。（3）在PCR过程中，要加热至90~95℃，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。〖FL)〗22 2.（2019天津理综，12分）B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答：(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中(单选)。A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。(3)在过程①、②转化筛选时,过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程在培养基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明22 。【答案】.（除标明外，每空2分）(1)D(2)精子cDNA(3)②(1分)①(1分)(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚【解析】本题考查基因工程的操作工具及操作程序等相关知识，意在考查考生的识记能力和理解能力。（1）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录，推测最可能的原因是卵细胞中B基因的启动子无法启动转录，D符合题意。（2）B基因在体细胞和精子中正常表达，说明在水稻的体细胞和精子中有B基因转录而来的mRNA。从水稻体细胞或精子中提取总RNA，反转录产生多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做水稻的cDNA文库。（3）过程①是指含有目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌，过程②是指将含有重组Ti质粒的农杆菌导入植物细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上。为了检测含有目的基因的重组Ti质粒是否转入农杆菌，过程①需在培养基中加入卡那霉素。（4）DNA分子杂交是将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，将探针与基因组DNA杂交，看是否出现杂交带。将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交，不能用于筛选含目的基因的转基因植株，A项错误；B-Luc融合基因中含有水稻B基因编码蛋白的序列和Luc基因，因此，以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交可达到实验目的，B项正确；转基因植株卵细胞中的B基因能够转录出mRNA,因此以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交可达到实验目的，C项正确；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，因此检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光，可以达到实验目的，D项正确。（5）一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，而在转基因植株中能发现由未受精的卵细胞发育形成的胚，说明B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。【易混辨析】基因组文库与cDNA文库的比较22 3.（2019江苏，8分）图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:(1)EcoRⅤ酶切位点为,EcoRⅤ酶切出来的线性载体P1为末端。22 (2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为的脱氧核苷酸,形成P2；P2和目的基因片段在酶作用下,形成重组质粒P3。(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如表(“+”代表生长，“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是(填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是、。(4)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2所示为甲、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】.(每空1分)（1）平（2）胸腺嘧啶（T）DNA连接（3）BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒（4）乙丙目的基因反向连接【解析】本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生的理解能力和获取信息能力。（1）EcoRⅤ22 酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平末端。（2）DNA连接酶对平末端的连接效率较低，因此通常要将平末端改造成黏性末端后再进行连接。由于目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，根据碱基互补配对原则，处理后的质粒两端需要各添加一个碱基为胸腺嘧啶的脱氧核苷酸；要将处理后的质粒与目的基因连接起来，需要用DNA连接酶。（3）由于四环素抗性基因中含有EcoRⅤ酶识别的序列及切割位点，所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏，而氨苄青霉素抗性基因正常。根据表中结果可知，A菌落抗氨苄青霉素和四环素，说明A菌落中导入的是P0质粒；B菌落抗氨苄青霉素而不抗四环素，说明B菌落中导入的是重组质粒；C菌落既不抗氨苄青霉素，也不抗四环素，说明C菌落中没有导入质粒。（4）由于处理后的P0质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶的脱氧核苷酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，所以目的基因在和P0质粒连接时可能会出现两种情况：正向连接和反向连接。分析图2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50bp+300bp+100bp=450bp，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P0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300bp+100bp=400bp的片段。4.（2019浙江4月选考，7分）回答与利用生物技术培育抗病品种有关的问题：（1）通过抗病性强的植株获取抗病目的基因有多种方法。现已获得纯度高的抗病蛋白（可作为抗原），可通过技术获得特异性探针，并将中所有基因进行表达，然后利用该探针，找出能与探针特异性结合的表达产物，进而获得与之对应的目的基因。（2）将上述抗病基因通过转基因的方法导入植物的分生组织可获得抗病性强的植株。若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因是否表达，应检测（A.质粒载体B.转录产物C.抗性基因D.病原微生物）。（3）植物细胞在培养过程中往往会发生，可利用这一特性筛选抗致病真菌能力强的细胞。筛选时在培养基中加入，并将存活的细胞进一步培养至再生植株。若利用培养建立的细胞系用于筛选，则可快速获得稳定遗传的抗病植株。22 （4）用抗病品种与高产品种进行杂交育种过程中，有时会遇到因胚发育中止而得不到可育种子的情况。若要使该胚继续发育获得植株，可采用的方法是。【答案】.（每空1分）（1）单克隆抗体基因文库（2）B（3）变异高浓度致病真菌花粉离体（4）胚的离体培养【解析】本题考查植物的克隆，意在考查考生的理解能力和应用能力。（1）该特异性探针作用的对象是蛋白质类抗原，所以该探针是抗体，可通过单克隆抗体技术获得特异性探针。用基因文库筛选某种目的基因的操作过程可以是先将基因文库中所有基因进行表达，然后利用该探针，找出能与探针特异性结合的表达产物，进而获得与之对应的目的基因。（2）用分子水平方法判断抗病基因是否表达，应检测转录产物。（3）植物细胞在培养过程中往往会发生变异，筛选抗致病真菌能力强的细胞时可在培养基中加入高浓度致病真菌，并将存活的细胞进一步培养至再生植株。若要快速获得稳定遗传的抗病植株，可用花粉离体培养建立的细胞系用于筛选。（4）若要使该胚继续发育获得植株，可采用的方法是胚的离体培养。考点2细胞工程5.（2019全国Ⅱ理综，15分）植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(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)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、22 和等几类物质。(3)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,可以选取植物的进行组织培养。(4)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)。【答案】.（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快（3分）（2）有利于胚状体进行呼吸作用（3分）矿质元素（2分）糖（2分）（3）茎尖（2分）（4）（3分）【解析】本题考查了植物组织培养等知识，意在考查考生的理解和分析能力。（1）与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。（2）人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。（3）植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。（4）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。6.（2019全国Ⅲ理综，15分）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。回答下列问题。22 （1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有。（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是。（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的过程，最终可形成试管苗。（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用是。（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的，这种繁殖方式属于繁殖。【答案】.（除标明外，每空2分）（1）全能性（或答:形成完整植株所需的全部基因）(2)形成层容易诱导形成愈伤组织(3)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（3分）分化(或答:再分化)(4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特性无性【解析】本题考查植物组织培养的相关知识，意在考查考生的理解能力。（1）分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。（2）在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。（3）决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤（诱导愈伤组织形成）和步骤⑥（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，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。（4）步骤⑥需要光照培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。（5）组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。7.（2019江苏，8分）利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:22 (1)对1号猪使用处理,使其超数排卵,收集并选取处在时期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块,用处理获得分散的成纤维细胞,放置于37℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是。(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行。产出的基因编辑猪的性染色体来自于号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有(填序号)。①DNA测序②染色体倍性分析③体细胞结构分析④抗原—抗体杂交【答案】.(除标明外，每空1分)（1）促性腺激素减数第二次分裂中期（2）胰蛋白酶（胶原蛋白酶）维持培养液的pH（3）分割2（4）①④（2分）【解析】本题考查细胞工程和胚胎工程的相关知识，意在考查考生的理解能力和分析能力。考查的生物学科核心素养为科学思维。（1）为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母猪注射促性腺激素，使其超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期。（2）常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块，使其分散成单个细胞。动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（3）若要获得更多基因编辑猪，可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割。子代猪的性别取决于核供体亲本，即2号猪。（4）为了判断目的基因是否被导入受体，可采用DNA分子杂交、DNA测序等技术进行检测；判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交法从分子水平进行检测。22 【高分必备】目的基因的检测与鉴定分子水平上的检测：①检测转基因生物的DNA是否插入目的基因——DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交技术；③检测目的基因是否表达出蛋白质——抗原—抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。22