第1讲 基因工程和细胞工程
聚焦新课标：4.1植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交等技术；4.2动物细胞工程包括动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合和干细胞的应用等技术；5.1基因工程是一种重组DNA技术；5.2蛋白质工程是基因工程的延伸。
基础自查明晰考位
纵引横连————建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
答案填空：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
边角扫描————全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．基因工程的相关判断
(1)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测( )
(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测( )
(3)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列( )
(4)用限制性核酸内切酶可以切割烟草花叶病毒的核酸( )
(5)每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点( )
(6)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程( )
(7)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加( )
(8)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接( )
(9)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表达( )
(10)动物的生长激素基因转入植物后不能表达( )
2．细胞工程的相关判断
(1)产生抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测( )
(2)21三体综合征的诊断必须通过分子检测( )
(3)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养( )
(4)去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理( )
(5)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养( )
(6)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( )
(7)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性( )
(8)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体( )
(9)单克隆抗体技术可用于治疗老年痴呆症( )
(10)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行( )
考点梳理整合突破
整合考点 基因工程和细胞工程
考点整合固考基
1.理清基因工程的3种操作工具
(1)一般用同种限制酶切割载体和目的基因，不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。
(2)双酶法可以使目的基因与载体定向连接，防止目的基因和载体的自身环化以及二者反向连接。
2．掌握基因工程的操作步骤
1．澄清基因工程的4个“≠”
(1)DNA连接酶≠DNA聚合酶：DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(2)限制酶≠DNA酶≠解旋酶：限制酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶可将DNA水解为其基本组成单位；解旋酶将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止；启动子和终止子位于DNA上，分别控制转录的启动和终止。
(4)基因治疗≠基因诊断
①基因治疗：将正常基因导入有基因缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗的目的——其原理为基因重组及基因表达。
②基因诊断：制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况——其原理为DNA分子杂交。
2．辨析农杆菌转化法中的“两个两次”
(1)两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T－DNA的中间部位；第二次拼接指被插入目的基因的T－DNA被拼接到受体细胞染色体的DNA上。
(2)两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌；第二次导入是指将含目的基因的T－DNA导入受体细胞。
3.图解记忆蛋白质工程
4．理清植物细胞工程两大技术
5．比较并把握细胞工程的几个流程图
细胞工 程技术 技术过程图示
植物组 织培养
动物细 胞培养
植物体 细胞杂 交
动物细 胞的融 合
单克隆 抗体的 制备
核移植
6.动物细胞培养的特殊条件归纳
(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶的使用：首先用________处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生________时，同样需要用胰蛋白酶再次使细胞分散开。
(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理；加入一定量的________；定期更换培养液。
(3)特殊的营养条件：
①__________培养基；②加入动物血清或血浆等；③通入________以满足代谢的需要；④通入________以维持培养液的pH。
7．澄清容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞
(1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉________之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现新的________之后形成的细胞叫杂种细胞。
(2)重组细胞：体细胞的________移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。
(3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。
8．单克隆抗体制备的过程
单克隆抗体制备过程中两次筛选的原因及方法
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，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，所以经选择性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：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔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
类研真题明考向
类型1 全国卷真题体验寻趋势
1.[2023·全国甲卷]接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是____________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是________________________________________________________________________。
(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取____________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是________________________________________________________________________。
(4)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。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.[2021·全国甲卷]PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是___________(用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是____________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、____________三步，其中复性的结果是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与________________________________________________________________________特异性结合。
(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
类型2 地方卷真题体验寻共性
3.[2023·山东卷]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。
(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。
4.[2023·浙江6月]赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸，而人类主要食物中的赖氨酸含量很低，利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。回答下列问题：
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时，能抑制合成过程中两种关键酶的活性，导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平，这种调节方式属于___________。根据这种调节方式，在培养基中添加___________________________，用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞，可得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体，通过培养获得再生植株。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展，2011年我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为：
①构建乳腺专一表达载体。随着测序技术的发展，为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因)，可通过检索_________获取其编码序列，用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有乳腺特异性启动子的相应载体连接，构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内，与BEF膜发生_________，表达载体最终进入细胞核，发生转化。
③核移植。将转基因的BEF作为核供体细胞，从牛卵巢获取卵母细胞，经体外培养及去核后作为_________。将两种细胞进行电融合，电融合的作用除了促进细胞融合，同时起到了_________重组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至_________，植入代孕母牛子宫内，直至小牛出生。
⑤检测。DNA水平检测：利用PCR技术，以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照，以_______________________________________为阳性对照，检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA水平检测：从非转基因牛乳汁中的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞，提取总RNA，对总RNA进行________处理，以去除DNA污染，再经逆转录形成cDNA，并以此为__________，利用特定引物扩增目的基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5.[2023·海南卷]基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut－Dip－Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。
回答下列问题。
(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于_________；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和_________________，该过程还需要光照，其作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的_____________。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注_____________。
(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是_________________________________________，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是___________________________________，依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(答出2点即可)。
长句专练强素养
1.事实概述类
(1)[全国卷Ⅱ]蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过______________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
(2)[全国卷Ⅰ]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________________________________________________________________________。
(3)[全国卷Ⅰ]在培育某些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是________________________________________________________________________。
(4)[全国卷]质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选，其操作步骤分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．原因分析类
(1)[全国卷Ⅰ]若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)[全国卷]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________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与从基因组文库获取目的基因相比，用cDNA方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在进行植物组织培养的实验时，要严格控制杂菌污染的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)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”)把两物种的细胞直接融合，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．实践应用类
(1)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，又要在个体水平上鉴定，后者的具体操作过程是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)20世纪九十年代开始，松嫩平原草地出现大面积盐碱化，羊草数量锐减，严重影响了当地畜牧业的发展，生态环境持续恶化。生物途径治盐碱就是在严重盐碱化的草地或盐碱斑上施加枯草或种植耐盐碱的虎尾草，以改善土壤条件，使羊草可以生长发育。该生态恢复的目标就是重建松嫩平原植物和动物群落，使松嫩平原恢复到(或接近)受干扰前的状态。从现代生物技术的角度给出加速盐碱地恢复羊草种植的建议：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组集训提考能
题组预测一 聚焦基因工程
1.[2023·河北衡水中学校考一模]研究人员利用转基因技术改造乳酸杆菌，将其添加于饲料中，以提高家禽养殖效率。枯草芽孢杆菌能分泌一种可降解纤维素的酶，这种酶由W基因编码。为在乳酸杆菌中表达W基因，需使用图1中质粒为载体，图2为含W基因的DNA片段。
(1)采用_________技术可以快速、大量获得W基因。利用该技术扩增目的基因时，要有_____________________________________________，以便合成引物，该技术需要______________________________等作为原料和直接能源物质。
(2)启动子是_______________识别和结合的部位。很多启动子具有物种特异性，在图1质粒中插入W基因，其上游启动子应选择_________(填写字母)。
A．枯草芽孢杆菌启动子
B．乳酸杆菌启动子
C．农杆菌启动子
(3)根据图1和图2，应使用限制酶__________________切割图2中含W基因的DNA片段，导入质粒以获得能正确表达W基因的重组质粒。所得重组质粒转化乳酸杆菌后，使用含_______________的培养基筛选，以得到转入W基因的乳酸杆菌。
(4)为确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤维素的能力，研究人员用液体培养基分别培养下表所示菌种。取部分菌液上清液测定酶活力，实验方案及测定结果如下表所示。表中的X应为_____________________。
菌种 酶活性相对值
乳酸杆菌 未检出
X 未检出
导入了重组质粒的乳酸杆菌 0.96
2.[2023·河北保定统考二模]番茄在低温下运输、储存的过程中，容易出现冻伤，影响番茄的品质。科学家利用基因工程技术将AFPs抗冻基因转入番茄植株，培育抗冻番茄。下图1表示构建重组质粒时所用载体，三种限制酶及酶切位点分别为：①BamHⅠ ②BglⅡ—
③EcoRⅠ。请回答下列问题：
(1)构建重组质粒时一般需要选用两种不同的限制酶切割，目的是____________________________________________________________。用限制酶切割质粒后，可以使用______________酶催化DNA片段上的磷酸二酯键的形成。
(2)在重组质粒中，目的基因首端的启动子能够与_________________结合，驱动目的基因的转录。本实验应选用_________________作为标记基因。
(3)若目的基因用BamHⅠ和BglⅡ剪切，质粒用BamHⅠ剪切，剪切后的目的基因和质粒能连接在一起，原因是__________________________________________。酶切后的目的基因存在正向与反向两种连接方式，可用________________酶对两种重组质粒进行剪切，通过凝胶电泳分析产物大小进行区分(如图2所示)，图中______________(填“样品1”或“样品2”)为所需基因表达载体。
3.[2023·海南统考模拟]研究发现，大豆的耐高温性与其含有的ColS基因有关，已知大豆中存在6种ColS基因，科研人员对其中一种ColS基因——GmColS1基因进行扩增，并利用农杆菌转化法将其导入烟草细胞中，培育出转基因烟草。请回答下列相关问题：
(1)科研人员利用PCR技术对GmColS1基因进行扩增时，通过设计引物可在GmColS1基因的两端分别添加能切出不同黏性末端的限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ的酶切位点，这样做可避免____________________________。
(2)利用质粒和扩增得到的GmColS1基因构建基因表达载体时，除限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ外，还需要使用______________酶。在基因表达载体中，启动子和终止子作为调控元件调控的是GmColS1基因的______________过程。构建基因表达载体的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，首先将基因表达载体导入经______________处理的农杆菌中，然后使其侵染野生型烟草细胞，利用____________________________的特性筛选出导入了GmColS1基因的受体细胞，将受体细胞培养成烟草植株需要用到______________技术。为确定转基因烟草是否具有耐高温特性，可采用的方法是________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组预测二 聚焦细胞工程
4.[2023·海南华侨中学校考一模]花椰菜(2n＝18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑，紫罗兰(2n＝14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种。请回答下列问题：
(1)科研人员分别取紫罗兰叶肉细胞和黑暗处发芽的花椰菜胚轴细胞，过程①经____________________________酶处理后，得到两种原生质体。过程②用______________试剂诱导两种原生质体融合，显微镜下选择特征为___________________________的细胞，通过___________________________技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。
(2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白，结果如图2所示。据图2判断，______________号为杂种植株。
(3)科研人员将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上，一段时间后，测定____________________________的百分比，以筛选抗病性强的杂种植株。
(4)植物体细胞杂交技术的意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第1讲 基因工程和细胞工程
纵引横连——建网络
①限制酶 ②DNA连接酶 ③基因表达载体的构建 ④目的基因的检测和鉴定 ⑤基因 ⑥自然界中没有 ⑦细胞的全能性 ⑧植物体细胞杂交 ⑨细胞增殖 ⑩动物细胞核的全能性 细胞膜 专一抗体
边角扫描 全面清
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)× (9)× (10)×
2．(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)√ (10)×
整合考点
考点整合 固考基
1．①磷酸二酯键 ②黏性末端或平末端 ③磷酸二酯键 ④黏性末端 ⑤平末端 ⑥质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等 ⑦能自我复制、有一个至多个限制酶切割位点、有标记基因
2．①基因文库 ②识别和结合 ③转录 ④农杆菌转化法 ⑤显微注射技术
3．①基因合成 ②新的蛋白质 ③蛋白质结构 ④脱氧核苷酸序列
4．①全能性 ②细胞膜的流动性和植物细胞全能性 ③愈伤组织 ④杂种细胞
6．(1)胰蛋白酶 接触抑制 (2)抗生素 (3)液体 氧气 二氧化碳
7．(1)细胞壁 细胞壁 (2)细胞核
8．特定抗体
类研真题 明考向
1．解析：(1)重组乙肝疫苗的成分是乙肝病毒表面的一种病毒蛋白。蛋白质注入人体后，无法完成病毒遗传物质的复制与蛋白质的合成，无法独立增殖。(2)抗生素抗性基因作为标记基因，用于转化细胞的筛选。RNA聚合酶能识别启动子并驱动目的基因转录。(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，可采用DNA分子杂交技术，即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来，在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。(4)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，应从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
答案：(1)重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法独立在宿主体内增殖
(2)筛选 RNA聚合酶
(3)核染色体DNA 被标记的目的基因的单链DNA片段
(4)通过使用相应抗体，利用抗原—抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质
2．解析：(1)用PCR技术进行临床的病原菌检测时，首先应采集病人组织样本，从病人组织样本中提取DNA，再利用PCR技术扩增DNA片段，分析PCR扩增结果。(2)利用PCR扩增DNA片段过程中使用的酶是Taq酶。PCR由变性—复性—延伸三个基本反应步骤构成，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合。(3)要扩增病原菌DNA，设计的引物就应该能和病原菌DNA特异性结合。(4)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在短时间内大量扩增目的基因。
答案：(1)④②③①
(2)热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 延伸 两种引物分别与两条单链DNA模板结合
(3)病原菌DNA
(4)一种在生物体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能在短时间内大量扩增目的基因
3．解析：(1)基因表达载体的构建中启动子是为了启动下游基因的“表达”，表达首先需要转录，因此RNA聚合酶识别和结合的部位才是转录的起始。作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；②要有标记基因(如抗性基因)，以便于筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来，图中甲有启动子和终止子等，因此质粒还需具备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。(2)据图甲可知，引物F2与R1或F1与R2结合部位包含J基因的碱基序列，因此推测为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，进行PCR检测时，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物F2和R1或F1与R2。b是模板链，而根据图上启动子和终止子的位置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是3′→5′，非模板链(也就是a链)是5′→3′；考虑到DNA复制的方向是子链的5′→3′，引物基础上延伸的方向肯定是5′→3′，所以引物结合的单链其方向是3′→5′；图中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3′→5′的b链，故其序列应该与a链相应部分的序列相同。(3)据图乙可知，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1是J-V5融合蛋白。抗J蛋白抗体检测出现条带2，抗V5抗体检测不出现条带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。
答案：RNA聚合酶 限制酶切割位点、标记基因、复制原点等
(2)F2和R1或F1与R2 a链
(3)J-V5融合蛋白 不是
4．解析：(1)负反馈调节是指在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，有助于系统保持稳定。植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时，能抑制合成过程中两种关键酶的活性，导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平，这种调节方式属于负反馈调节。如果想得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体可在培养基中添加一定浓度的赖氨酸类似物。(2)①从基因文库中获取目的基因：将含有某种生物的许多基因片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物不同的基因，称为基因文库。当需要某一片段时，根据目的基因的有关信息，如根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。②表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内，根据细胞膜成分，其与BEF膜发生融合。③去核的卵母细胞作为受体细胞，其处于减数分裂Ⅱ中期，因为卵母细胞中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。电融合的作用除了促进细胞融合，同时起到了激活重组细胞发育的作用。④胚胎发育到适宜阶段可取出向受体移植。牛、羊一般要培养到早期囊胚阶段；植入代孕母牛子宫内，直至小牛出生。⑤阳性对照：按照当前实验方案一定能得到正面预期结果的对照实验。阳性对照是已知的对测量结果有影响的因素，目的是确定实验程序无误。阴性对照和阳性对照相反，按照当前的实验方案一定不能得到正面预期结果的对照实验，目的是排除未知变量对实验产生的不利影响。本实验以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照，为了检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因，应该以含有目的基因的牛耳组织细胞为阳性对照。为了除去DNA污染，可以使用DNA酶使其水解。经逆转录形成cDNA，并以此为PCR的模板进行扩增。目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是构建的基因表达载体只含有乳腺特异性启动子，只能在乳腺细胞中启动转录，而在牛耳细胞中不能表达。
答案：(1)负反馈调节 一定浓度的赖氨酸类似物
(2)基因文库 融合 受体细胞 激活 早期囊胚 含有目的基因的牛耳组织细胞 DNA酶 PCR的模板 构建的基因表达载体只含有乳腺特异性启动子，只能在乳腺细胞中启动转录，而在牛耳细胞中不能表达
5．解析：(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于脱分化过程，该过程的本质是使细胞失去原来特定的结构和功能；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和细胞分裂素，这两种激素的比值能调控愈伤组织的分化方向，该过程还需要光照，因为叶绿素的形成需要光；且叶绿体利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的遗传特性。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注转基因种子，即进行转基因标识。(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，利用了农杆菌含有的Ti质粒的作用，Ti质粒中的T－DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起。(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B，该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征，因为PDS缺失会导致植株白化，而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点主要表现在操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短。
答案：(1)脱分化 细胞分裂素 诱导叶绿素的形成；满足叶绿体利用光能制造有机物的需要
(2)遗传特性 转基因标识
(3)Ti质粒中的T－DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起
(4)荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根 观察幼苗是否表现出白化特征 PDS缺失会导致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除
(5)操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短
长句专练 强素养
1．答案：(1)设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 功能
(2)抗体 抗原抗体特异性结合
(3)可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中
(4)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同
(5)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)
2．答案：(1)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕
(2)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
(3)cDNA中不含内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板
(4)杂菌可以在培养基上生长并争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长
(5)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)
(6)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
3．答案：(1)抗盐基因(或目的基因) 将培育的烟草幼苗栽培于含盐土壤中，观察该烟草植株的生长状态
(2)以虎尾草耐盐碱基因为目的基因，通过转基因技术培育耐盐碱的羊草
题组集训 提考能
1．解析：(1)为快速、大量获得W基因，可采用PCR技术。利用该技术扩增目的基因时，要知道目的基因两端的核苷酸序列，以便合成引物，需要dATP、dGTP、dCTP、dTTP(或dNTP)等作为原料和直接能源物质。(2)启动子是基因中识别和结合RNA聚合酶的部位。结合题意可知，该基因工程是将枯草芽孢杆菌的W基因导入乳酸杆菌，让W基因在乳酸杆菌中成功表达，所以应当选择乳酸杆菌启动子，故选B。(3)选择限制酶时应当注意：不能破坏目的基因，质粒要确保至少含有一个完整的标记基因，目的基因和质粒切割后形成的黏性末端还要能互补配对，最好选择两种以上限制酶切割，经综合分析，BamHⅠ会切割到启动子，MfeⅠ会破坏目的基因，所以应该使用EcoRⅠ和HindⅢ切割质粒和含W基因的DNA片段。因为构建的基因表达载体只含有标记基因氨苄青霉素抗性基因，所以应使用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。(4)本实验的目的是“为了确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤维素的能力”，所以不光有空白对照，还要排除质粒自身的影响，所以X应为导入空质粒的乳酸菌。
答案：(1)PCR 目的基因两端的已知核苷酸序列 dATP、dGTP、dCTP、dTTP(或dNTP)
(2)RNA聚合酶 B
(3)EcoRⅠ、HindⅢ 氨苄青霉素
(4)导入空质粒的乳酸杆菌
2．解析：(1)构建重组质粒时一般需要选用两种不同的限制酶切割，这样切割目的基因和质粒后，片段两侧形成的黏性末端不同，这样可以防止载体、目的基因自身环化及目的基因反向连接。用限制酶切割质粒后，可以使用DNA连接酶催化具有相同黏性末端的DNA片段上的磷酸二酯键的形成，进而构建目的基因表达载体。(2)启动子是位于基因首端的一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶的结合位点，驱动基因的转录过程，因此，在重组质粒中，目的基因首端的启动子能够与RNA聚合酶结合，驱动目的基因的转录形成mRNA。由图可知，由于T－DNA有转移作用，可将目的基因和四环素抗性基因整合到受体细胞染色体DNA上，所以本实验应选用四环素抗性基因作为标记基因。(3)据图可知，BamHⅠ切割得到的黏性末端为—GATC，BglⅡ切割得到的黏性末端为—GATC，其黏性末端相同，故剪切后的目的基因能与质粒连接在一起；重组质粒形成后，在重组质粒上，质粒上的切割位点会有EcoRⅠ－BamHⅠ－BglⅡ和EcoRⅠ－BglⅡ－BamHⅠ两种顺序，而目的基因的编码顺序是从BamHⅠ到BglⅡ，故要用EcoRⅠ和BamHⅠ将EcoRⅠ－BglⅡ－BamHⅠ这种反向连接的重组质粒剪切去除；正向连接的重组质粒会被切去20kb长度的片段，反向连接的重组质粒会被切去45kb长度的片段，电泳凝胶中，DNA分子量越大，在凝胶中收到的阻力越大，迁移距离越短，说明样品2是所需的基因表达载体。
答案：(1)防止目的基因和质粒自身环化，以及目的基因和质粒反向连接 DNA连接
(2)RNA聚合酶 四环素抗性基因
(3)BamHⅠ和BglⅡ切割DNA后产生相同的黏性末端 BamHⅠ和EcoRⅠ 样品2
3．解析：(1)通过设计引物可在GmColS1基因的两端分别添加能切出不同黏性末端的限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ的酶切位点，这样做可避免GmColS1基因和运载体的自身连接成环和反向连接。(2)基因表达载体的构建是基因工程的核心，限制酶和DNA连接酶是构建基因表达载体的工具酶。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段，终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。因此，在基因表达载体中，启动子和终止子作为调控元件调控的是GmColS1基因的转录过程。基因表达载体的构建是基因工程的核心，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(3)利用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞，为了提高转化率，首先用Ca2＋处理细胞，使农杆菌成为处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。质粒中的抗生素抗性基因属于标记基因，标记基因能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。因此利用基因表达载体上标记基因的特性筛选出导入了GmColS1基因的受体细胞，将受体细胞培养成烟草植株需要用到植物组织培养技术，为确定转基因烟草是否具有耐高温特性，可将转基因烟草种植在高温环境中看能否正常生长。
答案：(1)目的基因的反向连接和自我环化(或目的基因与质粒的随意连接)
(2)DNA连接 转录 使GmColS1基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使GmGolS1基因能够表达和发挥作用
(3)钙离子(或CaCl2) 基因表达载体上标记基因(或标记基因) 植物组织培养 在高温条件下培养转基因烟草，观察植株的生长状态
4．解析：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以要获得原生质体需要用纤维素酶和果胶酶处理；诱导原生质体融合可以用PEG试剂。因此过程①经纤维素酶和果胶酶处理后，得到两种原生质体。过程②用PEG(或聚乙二醇)试剂诱导两种原生质体融合，实验选择的材料是紫罗兰的叶肉细胞，所以显微镜下选择特征为含有叶绿体且形态较大的细胞，经过植物组织培养技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。(2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白，结果如图2所示，据图2判断，4号和5号植株中检测到了花椰菜和紫罗兰的特异性蛋白，因此为杂种植株。(3)筛选抗病性强的杂种植株的基本实验思路是将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上，一段时间后，测定病斑叶面积占叶总面积的百分比，以筛选抗病性强的杂种植株。(4)植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离、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)纤维素酶和果胶 PEG(或聚乙二醇) 含有叶绿体且形态较大 植物组织培养
(2)4号和5
(3)病斑叶面积占叶总面积
(4)能打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种(共68张PPT)
第1讲 基因工程和细胞工程
基础自查·明晰考位
整合考点 20
基础自查·明晰考位
聚焦新课标
4.1植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交等技术；4.2动物细胞工程包括动物细胞培养、动物体细胞核移植、动物细胞融合和干细胞的应用等技术；5.1基因工程是一种重组DNA技术；5.2蛋白质工程是基因工程的延伸。
纵 引 横 连————建网络
限制酶
DNA连接酶
基因表达载体的构建
目的基因的检测和鉴定
基因
自然界中没有
细胞的全能性
植物体细胞杂交
细胞增殖
动物细胞核的全能性
细胞膜
专一抗体
边 角 扫 描————全面清
提醒：判断正误并找到课本原话
1．基因工程的相关判断
(1)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测( )
(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测( )
(3)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列( )
(4)用限制性核酸内切酶可以切割烟草花叶病毒的核酸( )
(5)每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点( )
×
×
√
×
√
(6)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程( )
(7)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加( )
(8)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接( )
(9)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表达( )
(10)动物的生长激素基因转入植物后不能表达( )
×
×
×
×
×
2．细胞工程的相关判断
(1)产生抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测( )
(2)21三体综合征的诊断必须通过分子检测( )
(3)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养( )
(4)去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理( )
(5)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养( )
√
×
√
√
×
(6)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞( )
(7)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性( )
(8)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体( )
(9)单克隆抗体技术可用于治疗老年痴呆症( )
(10)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行( )
×
×
×
√
×
整合考点20
基因工程和细胞工程
1.理清基因工程的3种操作工具
磷酸二酯键
黏性末端或平末端
磷酸二酯键
黏性末端
平末端
质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等
能自我复制、有一个至多个限制酶切割位点、有标记基因
(1)一般用同种限制酶切割载体和目的基因，不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。
(2)双酶法可以使目的基因与载体定向连接，防止目的基因和载体的自身环化以及二者反向连接。
2．掌握基因工程的操作步骤
基因文库
识别和结合
转录
农杆菌转化法
显微注射技术
1．澄清基因工程的4个“≠”
(1)DNA连接酶≠DNA聚合酶：DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(2)限制酶≠DNA酶≠解旋酶：限制酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶可将DNA水解为其基本组成单位；解旋酶将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止；启动子和终止子位于DNA上，分别控制转录的启动和终止。
(4)基因治疗≠基因诊断
①基因治疗：将正常基因导入有基因缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗的目的——其原理为基因重组及基因表达。
②基因诊断：制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况——其原理为DNA分子杂交。
2．辨析农杆菌转化法中的“两个两次”
(1)两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T－DNA的中间部位；第二次拼接指被插入目的基因的T－DNA 被拼接到受体细胞染色体的DNA上。
(2)两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌；第二次导入是指将含目的基因的T－DNA导入受体细胞。
3.图解记忆蛋白质工程
基因合成
新的蛋白质
蛋白质结构
脱氧核
苷酸序列
4．理清植物细胞工程两大技术
全能性
细胞膜的流动性和植物细胞全能性
愈伤组织
杂种细胞
5．比较并把握细胞工程的几个流程图
细胞工 程技术 技术过程图示
植物组 织培养
动物细 胞培养
植物体 细胞杂 交
动物细 胞的融 合
单克隆 抗体的 制备
核移植
6.动物细胞培养的特殊条件归纳
(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶的使用：首先用________处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生________时，同样需要用胰蛋白酶再次使细胞分散开。
(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理；加入一定量的________；定期更换培养液。
(3)特殊的营养条件：
①__________培养基；②加入动物血清或血浆等；③通入________以满足代谢的需要；④通入________以维持培养液的pH。
胰蛋白酶
接触抑制
抗生素
液体
氧气
二氧化碳
7．澄清容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞
(1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉________之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现新的________之后形成的细胞叫杂种细胞。
(2)重组细胞：体细胞的________移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。
(3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。
细胞壁
细胞壁
细胞核
8．单克隆抗体制备的过程
特定抗体
单克隆抗体制备过程中两次筛选的原因及方法
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选 原因 诱导融合后得到多种杂交细胞，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，所以经选择性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：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长 用多孔培养皿培养，在每个孔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
类研真题 明考向
类型1 全国卷真题体验寻趋势
1.[2023·全国甲卷]接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。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，无法独立在宿主体内增殖
解析：重组乙肝疫苗的成分是乙肝病毒表面的一种病毒蛋白。蛋白质注入人体后，无法完成病毒遗传物质的复制与蛋白质的合成，无法独立增殖。
(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是_________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是___________。
(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取____________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是____________________________。
(4)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。
___________________________________________________________。
筛选
RNA聚合酶
核染色体DNA
被标记的目的基因的单链DNA片段
通过使用相应抗体，利用抗原—抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质
解析：(2)抗生素抗性基因作为标记基因，用于转化细胞的筛选。RNA聚合酶能识别启动子并驱动目的基因转录。(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，可采用DNA分子杂交技术，即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来，在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。(4)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，应从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
2.[2021·全国甲卷]PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是_________(用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是_______________________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、_______三步，其中复性的结果是_________________________________。
(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与___________特异性结合。
(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指__________________________________ ____________________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
④②③①
热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
延伸
两种引物分别与两条单链DNA模板结合
病原菌DNA
一种在生物体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能在短时间内大量扩增目的基因
解析：(1)用PCR技术进行临床的病原菌检测时，首先应采集病人组织样本，从病人组织样本中提取DNA，再利用PCR技术扩增DNA片段，分析PCR扩增结果。(2)利用PCR扩增DNA片段过程中使用的酶是Taq酶。PCR由变性—复性—延伸三个基本反应步骤构成，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA模板结合。(3)要扩增病原菌DNA，设计的引物就应该能和病原菌DNA特异性结合。(4)多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增特定DNA片段的技术，它能以极少量的DNA为模板，在短时间内大量扩增目的基因。
类型2 地方卷真题体验寻共性
3.[2023·山东卷]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。
(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。
RNA聚合酶
限制酶切割位点、标记基因、复制原点等
F2和R1或F1与R2
a链
J-V5融合蛋白
不是
解析：(1)基因表达载体的构建中启动子是为了启动下游基因的“表达”，表达首先需要转录，因此RNA聚合酶识别和结合的部位才是转录的起始。作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；②要有标记基因(如抗性基因)，以便于筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来，图中甲有启动子和终止子等，因此质粒还需具备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。(2)据图甲可知，引物F2与R1或F1与R2结合部位包含J基因的碱基序列，因此推测为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，进行PCR检测时，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物F2和R1或F1与R2。b是模板链，而根据图上启动子和终止子的位置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是3′→5′，非模板链(也就是a链)是5′→3′；
考虑到DNA复制的方向是子链的5′→3′，引物基础上延伸的方向肯定是5′→3′，所以引物结合的单链其方向是3′→5′；图中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3′→5′的b链，故其序列应该与a链相应部分的序列相同。(3)据图乙可知，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1是J-V5融合蛋白。抗J蛋白抗体检测出现条带2，抗V5抗体检测不出现条带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。
4.[2023·浙江6月]赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸，而人类主要食物中的赖氨酸含量很低，利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。回答下列问题：
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时，能抑制合成过程中两种关键酶的活性，导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平，这种调节方式属于__________。根据这种调节方式，在培养基中添加____________________，用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞，可得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体，通过培养获得再生植株。
负反馈调节
一定浓度的赖氨酸类似物
解析：负反馈调节是指在一个系统中，系统工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作，并且使系统工作的效果减弱或受到限制，有助于系统保持稳定。植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时，能抑制合成过程中两种关键酶的活性，导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平，这种调节方式属于负反馈调节。如果想得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体可在培养基中添加一定浓度的赖氨酸类似物。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展，2011年我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为：
①构建乳腺专一表达载体。随着测序技术的发展，为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因)，可通过检索_________获取其编码序列，用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有乳腺特异性启动子的相应载体连接，构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内，与BEF膜发生_______，表达载体最终进入细胞核，发生转化。
③核移植。将转基因的BEF作为核供体细胞，从牛卵巢获取卵母细胞，经体外培养及去核后作为_________。将两种细胞进行电融合，电融合的作用除了促进细胞融合，同时起到了_________重组细胞发育的作用。
基因文库
融合
受体细胞
激活
解析：①从基因文库中获取目的基因：将含有某种生物的许多基因片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物不同的基因，称为基因文库。当需要某一片段时，根据目的基因的有关信息，如根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。②表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内，根据细胞膜成分，其与BEF膜发生融合。③去核的卵母细胞作为受体细胞，其处于减数分裂Ⅱ中期，因为卵母细胞中含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。电融合的作用除了促进细胞融合，同时起到了激活重组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至_________，植入代孕母牛子宫内，直至小牛出生。
⑤检测。DNA水平检测：利用PCR技术，以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照，以________________________为阳性对照，检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA水平检测：从非转基因牛乳汁中的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞，提取总RNA，对总RNA进行________处理，以去除DNA污染，再经逆转录形成cDNA，并以此为__________，利用特定引物扩增目的基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是什么？
___________________________________________________________。
早期囊胚
含有目的基因的牛耳组织细胞
DNA酶
PCR的模板
构建的基因表达载体只含有乳腺特异性启动子，只能在乳腺细胞中启动转录，而在牛耳细胞中不能表达
解析：④胚胎发育到适宜阶段可取出向受体移植。牛、羊一般要培养到早期囊胚阶段；植入代孕母牛子宫内，直至小牛出生。⑤阳性对照：按照当前实验方案一定能得到正面预期结果的对照实验。阳性对照是已知的对测量结果有影响的因素，目的是确定实验程序无误。阴性对照和阳性对照相反，按照当前的实验方案一定不能得到正面预期结果的对照实验，目的是排除未知变量对实验产生的不利影响。本实验以非转基因牛耳组织细胞作为阴性对照，为了检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因，应该以含有目的基因的牛耳组织细胞为阳性对照。为了除去DNA污染，可以使用DNA酶使其水解。经逆转录形成cDNA，并以此为PCR的模板进行扩增。目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是构建的基因表达载体只含有乳腺特异性启动子，只能在乳腺细胞中启动转录，而在牛耳细胞中不能表达。
5.[2023·海南卷]基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut－Dip－Budding，简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。
回答下列问题。
(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于_________；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和__________，该过程还需要光照，其作用是__________________________________________ _____。
(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的__________。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注__________。
(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是_____________________________________________ ____________________________。
脱分化
细胞分裂素
诱导叶绿素的形成；满足叶绿体利用光能制造有机物的
需要
遗传特性
转基因标识
Ti质粒中的T－DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起
解析：(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于脱分化过程，该过程的本质是使细胞失去原来特定的结构和功能；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和细胞分裂素，这两种激素的比值能调控愈伤组织的分化方向，该过程还需要光照，因为叶绿素的形成需要光；且叶绿体利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的遗传特性。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注转基因种子，即进行转基因标识。(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，利用了农杆菌含有的Ti质粒的作用，Ti质粒中的T－DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起。
(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B。据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是________________________________，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是_________________________，依据是______________________________________________________ ________________。
(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是_______________________________________________________(答出2点即可)。
荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根
观察幼苗是否表现出白化特征
PDS缺失会导致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除
操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短
解析：(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因)，利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B，该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征，因为PDS缺失会导致植株白化，而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点主要表现在操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短。
长句专练 强素养
1.事实概述类
(1)[全国卷Ⅱ]蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过__________________和___________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
(2)[全国卷Ⅰ]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___________________。
(3)[全国卷Ⅰ]在培育某些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是___________________________________。
设计预期的蛋白质结构
推测应有的氨基酸序列
功能
抗体
抗原抗体特异性结合
可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中
(4)[全国卷]质粒运载体用EcoR Ⅰ切割后产生的片段如下：
为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR Ⅰ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是______________________________________________。
(5)在单克隆抗体制备过程中，有两次筛选，其操作步骤分别是___________________________________________________________
___________________________________。
切割产生的DNA片段末端与EcoR Ⅰ切割产生的末端相同
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)
2．原因分析类
(1)[全国卷Ⅰ]若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是____________________________。
(2)[全国卷]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________________________
________________。
(3)与从基因组文库获取目的基因相比，用cDNA方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是_____________________________
_________________________________________________________。
噬菌体
噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕
未处理的大肠杆菌吸收质粒(外
源DNA)的能力极弱
cDNA中不含内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板
(4)在进行植物组织培养的实验时，要严格控制杂菌污染的原因是___________________________________________________________。
(5)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”)把两物种的细胞直接融合，理由是____________________________________________。
(6)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__________________________________________ ________________________________________________________。
杂菌可以在培养基上生长并争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长
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)
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
3．实践应用类
(1)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，又要在个体水平上鉴定，后者的具体操作过程是______________________________ ______________________。
(2)20世纪九十年代开始，松嫩平原草地出现大面积盐碱化，羊草数量锐减，严重影响了当地畜牧业的发展，生态环境持续恶化。生物途径治盐碱就是在严重盐碱化的草地或盐碱斑上施加枯草或种植耐盐碱的虎尾草，以改善土壤条件，使羊草可以生长发育。该生态恢复的目标就是重建松嫩平原植物和动物群落，使松嫩平原恢复到(或接近)受干扰前的状态。从现代生物技术的角度给出加速盐碱地恢复羊草种植的建议：____________________________________________________。
抗盐基因(或目的基因)
将培育的烟草幼苗栽培于含盐土壤中，观察该烟草植株的生长状态
以虎尾草耐盐碱基因为目的基因，通过转基因技术培育耐盐碱的羊草
题组预测一 聚焦基因工程
1.[2023·河北衡水中学校考一模]研究人员利用转基因技术改造乳酸杆菌，将其添加于饲料中，以提高家禽养殖效率。枯草芽孢杆菌能分泌一种可降解纤维素的酶，这种酶由W基因编码。为在乳酸杆菌中表达W基因，需使用图1中质粒为载体，图2为含W基因的DNA片段。
(1)采用_________技术可以快速、大量获得W基因。利用该技术扩增目的基因时，要有__________________________，以便合成引物，该技术需要______________________________等作为原料和直接能源物质。
(2)启动子是____________识别和结合的部位。很多启动子具有物种特异性，在图1质粒中插入W基因，其上游启动子应选择_________ (填写字母)。
A．枯草芽孢杆菌启动子
B．乳酸杆菌启动子
C．农杆菌启动子
(3)根据图1和图2，应使用限制酶________________切割图2中含W基因的DNA片段，导入质粒以获得能正确表达W基因的重组质粒。所得重组质粒转化乳酸杆菌后，使用含___________的培养基筛选，以得到转入W基因的乳酸杆菌。
PCR
目的基因两端的已知核苷酸序列
dATP、dGTP、dCTP、dTTP(或dNTP)
RNA聚合酶
B
EcoRⅠ、HindⅢ
氨苄青霉素
解析：(1)为快速、大量获得W基因，可采用PCR技术。利用该技术扩增目的基因时，要知道目的基因两端的核苷酸序列，以便合成引物，需要dATP、dGTP、dCTP、dTTP(或dNTP)等作为原料和直接能源物质。(2)启动子是基因中识别和结合RNA聚合酶的部位。结合题意可知，该基因工程是将枯草芽孢杆菌的W基因导入乳酸杆菌，让W基因在乳酸杆菌中成功表达，所以应当选择乳酸杆菌启动子，故选B。(3)选择限制酶时应当注意：不能破坏目的基因，质粒要确保至少含有一个完整的标记基因，目的基因和质粒切割后形成的黏性末端还要能互补配对，最好选择两种以上限制酶切割，经综合分析，BamHⅠ会切割到启动子，MfeⅠ会破坏目的基因，所以应该使用EcoRⅠ和HindⅢ切割质粒和含W基因的DNA片段。因为构建的基因表达载体只含有标记基因氨苄青霉素抗性基因，所以应使用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。
(4)为确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤维素的能力，研究人员用液体培养基分别培养下表所示菌种。取部分菌液上清液测定酶活力，实验方案及测定结果如下表所示。表中的X应为___________________。
菌种 酶活性相对值
乳酸杆菌 未检出
X 未检出
导入了重组质粒的乳酸杆菌 0.96
导入空质粒的乳酸杆菌
解析：本实验的目的是“为了确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤维素的能力”，所以不光有空白对照，还要排除质粒自身的影响，所以X应为导入空质粒的乳酸菌。
2.[2023·河北保定统考二模]番茄在低温下运输、储存的过程中，容易出现冻伤，影响番茄的品质。科学家利用基因工程技术将AFPs抗冻基因转入番茄植株，培育抗冻番茄。下图1表示构建重组质粒时所用载体，三种限制酶及酶切位点分别为：①BamHⅠ ②BglⅡ—
③EcoRⅠ。请回答下列问题：
(1)构建重组质粒时一般需要选用两种不同的限制酶切割，目的是________________________________________________。用限制酶切割质粒后，可以使用________酶催化DNA片段上的磷酸二酯键的形成。
(2)在重组质粒中，目的基因首端的启动子能够与__________结合，驱动目的基因的转录。本实验应选用_____________作为标记基因。
(3)若目的基因用BamHⅠ和BglⅡ剪切，质粒用BamHⅠ剪切，剪切后的目的基因和质粒能连接在一起，原因是______________________________________。酶切后的目的基因存在正向与反向两种连接方式，可用______________酶对两种重组质粒进行剪切，通过凝胶电泳分析产物大小进行区分(如图2所示)，图中_______ (填“样品1”或“样品2”)为所需基因表达载体。
防止目的基因和质粒自身环化，以及目的基因和质粒反向连接
DNA连接
RNA聚合酶
四环素抗性基因
BamHⅠ和BglⅡ切割DNA后产生相同的黏性末端
BamHⅠ和EcoRⅠ
样品2
解析：(1)构建重组质粒时一般需要选用两种不同的限制酶切割，这样切割目的基因和质粒后，片段两侧形成的黏性末端不同，这样可以防止载体、目的基因自身环化及目的基因反向连接。用限制酶切割质粒后，可以使用DNA连接酶催化具有相同黏性末端的DNA片段上的磷酸二酯键的形成，进而构建目的基因表达载体。(2)启动子是位于基因首端的一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶的结合位点，驱动基因的转录过程，因此，在重组质粒中，目的基因首端的启动子能够与RNA聚合酶结合，驱动目的基因的转录形成mRNA。由图可知，由于T－DNA有转移作用，可将目的基因和四环素抗性基因整合到受体细胞染色体DNA上，所以本实验应选用四环素抗性基因作为标记基因。
(3)据图可知，BamHⅠ切割得到的黏性末端为—GATC，BglⅡ切割得到的黏性末端为—GATC，其黏性末端相同，故剪切后的目的基因能与质粒连接在一起；重组质粒形成后，在重组质粒上，质粒上的切割位点会有EcoRⅠ－BamHⅠ－BglⅡ和EcoRⅠ－BglⅡ－BamHⅠ两种顺序，而目的基因的编码顺序是从BamHⅠ到BglⅡ，故要用EcoRⅠ和BamHⅠ将EcoRⅠ－BglⅡ－BamHⅠ这种反向连接的重组质粒剪切去除；正向连接的重组质粒会被切去20 kb长度的片段，反向连接的重组质粒会被切去45 kb长度的片段，电泳凝胶中，DNA分子量越大，在凝胶中收到的阻力越大，迁移距离越短，说明样品2是所需的基因表达载体。
3.[2023·海南统考模拟]研究发现，大豆的耐高温性与其含有的ColS基因有关，已知大豆中存在6种ColS基因，科研人员对其中一种ColS基因——GmColS1基因进行扩增，并利用农杆菌转化法将其导入烟草细胞中，培育出转基因烟草。请回答下列相关问题：
(1)科研人员利用PCR技术对GmColS1基因进行扩增时，通过设计引物可在GmColS1基因的两端分别添加能切出不同黏性末端的限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ的酶切位点，这样做可避免______________________ _____________________________。
(2)利用质粒和扩增得到的GmColS1基因构建基因表达载体时，除限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ外，还需要使用__________酶。在基因表达载体中，启动子和终止子作为调控元件调控的是GmColS1基因的________过程。构建基因表达载体的目的是______________________________ ____________________________________________________________。
目的基因的反向连接和自我
环化(或目的基因与质粒的随意连接)
DNA连接
转录
使GmColS1基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使GmGolS1基因能够表达和发挥作用
解析：(1)通过设计引物可在GmColS1基因的两端分别添加能切出不同黏性末端的限制酶NdeⅠ和EcoRⅠ的酶切位点，这样做可避免GmColS1基因和运载体的自身连接成环和反向连接。(2)基因表达载体的构建是基因工程的核心，限制酶和DNA连接酶是构建基因表达载体的工具酶。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段，终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。因此，在基因表达载体中，启动子和终止子作为调控元件调控的是GmColS1基因的转录过程。基因表达载体的构建是基因工程的核心，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
(3)利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，首先将基因表达载体导入经______________处理的农杆菌中，然后使其侵染野生型烟草细胞，利用______________________________的特性筛选出导入了GmColS1基因的受体细胞，将受体细胞培养成烟草植株需要用到____________技术。为确定转基因烟草是否具有耐高温特性，可采用的方法是_________________________________________。
钙离子(或CaCl2)
基因表达载体上标记基因(或标记基因)
植物组织培养
在高温条件下培养转基因烟草，观察植株的生长状态
解析：利用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞，为了提高转化率，首先用Ca2＋处理细胞，使农杆菌成为处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。质粒中的抗生素抗性基因属于标记基因，标记基因能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。因此利用基因表达载体上标记基因的特性筛选出导入了GmColS1基因的受体细胞，将受体细胞培养成烟草植株需要用到植物组织培养技术，为确定转基因烟草是否具有耐高温特性，可将转基因烟草种植在高温环境中看能否正常生长。
题组预测二 聚焦细胞工程
4.[2023·海南华侨中学校考一模]花椰菜(2n＝18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑，紫罗兰(2n＝14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种。请回答下列问题：
(1)科研人员分别取紫罗兰叶肉细胞和黑暗处发芽的花椰菜胚轴细胞，过程①经______________酶处理后，得到两种原生质体。过程②用______________试剂诱导两种原生质体融合，显微镜下选择特征为___________________的细胞，通过____________技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。
纤维素酶和果胶
PEG(或聚乙二醇)
含有叶绿体且形态较大
植物组织培养
解析：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以要获得原生质体需要用纤维素酶和果胶酶处理；诱导原生质体融合可以用PEG试剂。因此过程①经纤维素酶和果胶酶处理后，得到两种原生质体。过程②用PEG(或聚乙二醇)试剂诱导两种原生质体融合，实验选择的材料是紫罗兰的叶肉细胞，所以显微镜下选择特征为含有叶绿体且形态较大的细胞，经过植物组织培养技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。
(2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白，结果如图2所示。据图2判断，________号为杂种植株。
(3)科研人员将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上，一段时间后，测定___________________的百分比，以筛选抗病性强的杂种植株。
(4)植物体细胞杂交技术的意义是______________________________ ______________。
4号和5
病斑叶面积占叶总面积
能打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，
培育植物新品种
解析：(2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白，结果如图2所示，据图2判断，4号和5号植株中检测到了花椰菜和紫罗兰的特异性蛋白，因此为杂种植株。(3)筛选抗病性强的杂种植株的基本实验思路是将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上，一段时间后，测定病斑叶面积占叶总面积的百分比，以筛选抗病性强的杂种植株。(4)植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离、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。第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
聚焦新课标：4.3对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体；6.1转基因产品的安全性引发社会的广泛关注；6.2中国禁止生殖性克隆人；6.3世界范围内应全面禁止生物武器；6.4人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响，依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件。
基础自查明晰考位
纵引横连————建网络
提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力
答案填空：
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
边角扫描————全面清
1．胚胎工程的相关判断
(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其同期发情( )
(2)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性( )
(3)卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大( )
(4)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植( )
(5)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质( )
(6)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清( )
(7)在胚胎移植时，对供体和受体母牛都要进行相同激素处理( )
(8)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割( )
(9)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎( )
(10)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点( )
2．生物技术的安全性和伦理问题的判断
(1)转基因生物扩散到种植区之外不可能造成“基因污染”( )
(2)转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境( )
(3)设计试管婴儿不需要对胚胎进行基因检测( )
(4)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害( )
(5)种植转基因作物应与传统农业种植区隔离( )
(6)转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中( )
(7)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性( )
(8)转基因植物的目的基因可能转入根际微生物( )
3．生态工程的判断
(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——协调与平衡原理( )
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理( )
(3)引种考虑适应环境——物种多样性原理( )
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理( )
(5)实施生态工程的目的是为人们提供丰富的生产和生活物质( )
(6)要实现人与自然的和谐发展，通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源是最合理的( )
(7)要实现人与自然的和谐发展，发展生态农业，实现物质和能量的多级利用是最合理的( )
考点梳理整合突破
整合考点 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程
考点整合固考基
1.早期胚胎发育各时期的特点
2．胚胎工程的操作流程
(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用________对受、供体进行同期发情处理；第二次用________对供体做超数排卵处理。
(2)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对________进行检查；第二次对受体母畜________进行检查。
(3)胚胎移植的实质与优势
①实质：早期胚胎在____________条件下空间位置的转移。
②优势：充分发挥雌性优良个体的________。
受精过程及胚胎工程中的注意点
(1)受精过程中的“两种反应”与“两道屏障”
①透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，将产生阻止后来精子进入透明带的反应——它是防止多精入卵的第一道屏障。
②卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内——它是防止多精入卵的第二道屏障。
(2)两次使用的激素不同
①孕激素：对供、受体进行同期发情处理。
②促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。
(3)精子的两种“获能”处理
培养法：将取自附睾的精子置于“人工配制的获能液”中培养一段时间，使其获能。
化学诱导法：将精子置于一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中诱导精子获能。
(4)早期胚胎培养液成分的4个“两”
①两“盐”：无机盐和有机盐；
②两“酸”：氨基酸和核苷酸；
③两“素”：维生素和激素；
④两“液体”：水和血清。
3．胚胎干细胞的培养流程
4．治疗性克隆与生殖性克隆的关系
类型 项目 治疗性克隆 生殖性克隆
区别 目的 从胚胎中获取________用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品
水平 细胞水平 ________水平
联系 都属于________生殖；产生的新个体或新组织，________相同
5.试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
(1)试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)两者都是体外受精，并进行体外________，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
6．理清生态经济、循环经济、生态工程之间的关系
7．把握生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→______________原理。
(2)体现物种多、营养关系复杂→____________原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡、涉及环境承载力→____________原理。
(4)涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→________原理。
(5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。
(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和；指系统内部，如互利共生→系统整体性原理(系统学和工程学原理)。
类研真题明考向
类型1 全国卷真题体验寻趋势
1.[2022·全国甲卷]某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是 (答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到 时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有 (答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
类型2 地方卷真题体验寻共性
2.[2023·广东卷]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
3.[2023·浙江1月]在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是( )
A．经获能处理的精子才能用于体外受精
B．受精卵经体外培养可获得早期胚胎
C．胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
D．胚胎移植前需对受体进行选择和处理
4.[2023·天津卷]根据下图，正确的是( )
A．子代动物遗传性状和受体动物完全一致
B．过程1需要MⅡ期去核卵母细胞
C．过程2可以大幅改良动物性状
D．过程2为过程3提供了量产方式，过程3为过程1、2提供了改良性状的方式
长句专练强素养
1.概念表述类
(1)胚胎移植是指_______________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿的不同是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在胚胎发育过程中，细胞分化是从哪个时期开始的？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)生态工程设计的常用方法有哪些？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．(原因分析类)治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．(思维拓展类)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组集训提考能
题组预测一 聚焦胚胎工程
1.[2023·四川内江统考模拟]中国科研团队成功构建了世界首例人—猴嵌合体胚胎，即同时具有人和猴细胞来源的胚胎，其培育的部分过程如图所示。人—猴嵌合体胚胎的嵌合效率在4%左右，远远超过之前的人—猪和人—鼠的嵌合体胚胎，对器官再生研究具有重要的指导意义。回答下列问题：
(1)图中①为扩展潜能干细胞(EPSCs)，其功能与胚胎干细胞相似，都具有 性；②沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为 细胞，它们将来发育的去向是 。
(2)研究人员将图中嵌合胚胎在体外进行培养时，培养液中除具有一些无机盐和有机盐类外，还需添加氨基酸、 (至少答出3种)等物质。
(3)虽然胚胎嵌合研究获得了很多成果，但目前嵌合效率低是异种嵌合领域亟待解决的瓶颈问题。异种嵌合效率低的原因可能与 相关。
(4)人—猴嵌合体胚胎的培育涉及到了胚胎移植技术。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和 共同繁殖后代的过程。
(5)你支持人—猴嵌合体胚胎的研究吗？并说明理由。 。
1.区别两种标志
(1)受精的标志：在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。
(2)受精完成的标志：雌雄原核的融合。
2.把握“冲卵”的两个不同
(1)胚胎移植过程：冲出的是早期胚胎。
(2)体外受精过程：冲出的是卵子。
3.胚胎移植成功的关键
(1)供体、受体同期发情处理。
(2)供体用促性腺激素做超数排卵处理。
4.区别胚胎移植的生殖类型
胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。
2.[2023·湖南长沙雅礼中学一模]荷斯坦奶牛的产奶量很高，某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛，欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖，其操作流程设计如下图，请回答下列问题：
(1)胚胎工程的理论基础是 。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，通过途径1繁育小牛时，可以对供体进行 处理，但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限，因而可通过途径2，对早期胚胎进行 以提高胚胎的利用率，相对于途径1、2，途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了繁育更多的母牛，除了途径3外，途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。
LAMP法胚胎性别鉴定结果判定
类别 反应液Ⅰ管 反应液Ⅱ管 结果判定
样品1 ＋ ＋ 雄性
样品2 － ＋ 雌性
样品3 ＋ － 需重做
样品4 － － 需重做
注：“＋”表示有扩增产物，“－”表示无扩增产物
根据LAMP法性别鉴定的原理，在反应液Ⅰ管中加入的是 的引物，反应液Ⅱ管中加入的是 的引物，样品3、4需要重做的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组预测二 聚焦生物技术的安全性和伦理问题
3.[2023·吉林统考模拟]现代生物技术已经进入人们生活的很多方面，解决了很多实际问题。请结合所学的生物知识，回答相关问题：
(1)“协和”脐带血干细胞自体储存方式正式开放。一些家长将孩子的脐带血保存，可在将来需要时，用来克隆细胞或器官，避免 反应，从根本上解决了供体不足的问题。
(2)“试管婴儿”技术在体外受精前，需要对采集的精子进行 处理，才能与卵子结合。受精卵发育成早期胚胎，既可冷冻保存，也可 。随着科技发展，一枚“沉睡”了12年之久的胚胎经过解冻复苏后，成功孕育而生。有人认为冷冻胚胎处置不当会引发伦理道德问题，从未被解冻胚胎可能的处置方式分析，谈一下你的看法________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究发现，如果将胰岛素β链上的第28、29位氨基酸调整顺序后，可获得速效胰岛素。该项技术属于 。要生产该胰岛素，需要定向改造 (填“胰岛素基因”“胰岛素mRNA”或“胰岛素”)，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组预测三 聚焦生态工程
4.[2023·陕西宝鸡统考一模]云南抚仙湖是珠江源头与西南生态安全的重要屏障。由于矿山开采、高坡耕种、挖塘养鱼等活动，近年湖区出现植被覆盖率下降，磷矿污染及水土流失严重，湿地过滤功能降低等问题。2017年，抚仙湖流域生态保护修复工程启动，经优化布局，采取搬迁关停污染企业，在山上、坝区、湖滨带和水体修山扩林、水污染防控等措施，最终扭转了生态系统退化的趋势，实现了绿色高质量发展。该工程入选2021年《基于自然的解决方案中国实践典型案例》。回答下列问题：
(1)生态修复是在 学原理指导下，以 修复为基础，结合物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。
(2)云南抚仙湖生态修复工程应用了生态工程的 原理、 原理，通过一系列措施的实施，实现了生态效益和经济效益的双赢。
(3)湿地被誉为地球的“肾脏”，具有蓄洪防旱，调节气候，控制土壤侵蚀等作用体现了生物的 价值，湿地生态恢复工程除采用工程和生物措施相结合的方法，还应在湿地的周围建立 ，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
(4)矿区生态恢复工程关键在于 。对城市环境的治理一方面要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等；一方面要推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，采取多种手段进行废弃物的 。
题组预测四 综合考查基因工程、细胞工程和胚胎工程
5.[2023·安徽六安一中校考模拟]毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图所示。
回答下列问题：
(1)获取重组表达载体用到的工具酶是 。通常用2种不同的限制酶切割目的基因和载体，目的是 。
(2)在过程②中，用 酶处理将羊胎儿皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养细胞的整个过程中，应将培养瓶置于 中。
(3)科研团队从成纤维细胞中提取出细胞核，并将其植入移除细胞核后的卵细胞中，该卵细胞需在体外培养到 ，进行胚胎移植前要对代孕母羊进行 处理。
(4)下列有关转基因绒山羊培育过程的叙述，错误的是 (填选项前的字母)。
A．图中重组细胞的细胞核来自导入目的基因的细胞
B．重组细胞分裂开始后同时开始DNA复制和基因的转录
C．早期胚胎(如早期囊胚)需植入代孕母羊的输卵管或子宫角部位
D．若KIFⅡ基因的序列是已知的，则可用聚合酶链式反应扩增该基因
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程
纵引横连——建网络
①输卵管和子宫 ②桑椹胚、囊胚 ③培养法和化学诱导法 ④早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移 ⑤桑椹胚或囊胚 ⑥早期胚胎或原始性腺 ⑦具有发育的全能性 ⑧环境 ⑨基因身份证 ⑩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
边角扫描——全面清
1．(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√ (10)×
2．(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)√
3．(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)√
整合考点
考点整合 固考基
1．①有丝分裂 ②逐渐变小 ③全能 ④滋养层 ⑤内细胞团 ⑥内、中、外
2．(1)孕激素(或促性腺激素) 促性腺激素 (2)收集的胚胎 是否妊娠 (3)①相同生理环境 ②繁殖潜能
3．内细胞团 饲养层
4．干细胞 个体 无性 遗传信息
5．(2)早期胚胎培养
6．已破坏的生态环境 造成环境污染和破坏的传统生产方式
7．(1)物质循环再生 (2)物种多样性 (3)协调与平衡 (4)整体性
类研真题 明考向
1．解析：(1)精液或胚胎的保存方法为低温冷冻保存，也可将精液或胚胎置于－196℃的液氮中保存。刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须获能后才可具备与卵子受精的能力，可将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。动物排出的卵子成熟程度不同，但都需要到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力。(2)哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，主要包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。(3)为获得具有优良性状的公羊后代，可利用胚胎工程的方法进行操作：对非繁殖期受体母羊进行发情处理，取囊胚的滋养层细胞做DNA分析和性别鉴定，检测其质量，将筛选得到的状态良好的雄性囊胚移植入受体母羊子宫内。
答案：(1)低温冷冻保存(－196℃液氮中保存) 精子不能直接与卵子受精，必须经获能处理后才能获得受精能力 肝素、钙离子载体A23187 MⅡ中期 (2)有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸
(3)对非繁殖期受体母羊注射雌激素使其发情；取保存的囊胚，用分割针处理获得滋养层细胞，对其进行DNA分析和性别鉴定，获得状态良好的雄性囊胚；将筛选得到的胚胎移植入受体母羊子宫内
2．解析：由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不涉及细胞核移植，所以C正确，A、B、D错误。
答案：C
3．解析：精子需要经过获能处理才具有受精能力，A正确；受精卵经体外培养可获得早期胚胎，B正确；胚胎分割可以获得多个胚胎，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，C错误；胚胎移植前，需选择健康体质和正常繁殖能力的受体且进行同期发情处理，D正确。
答案：C
4．解析：子代动物的遗传性状与供体基本一致，但与受体无关，A错误；核移植过程中需要处于MⅡ中期的去核卵母细胞，而过程1是培育试管动物，需要培育到适宜时期(桑葚胚或囊胚等时期)进行胚胎移植，B错误；过程2得到的是克隆动物，是无性生殖的一种，不能大幅改良动物性状，C错误；过程2克隆技术可得到大量同种个体，为过程3提供了量产方式；过程3是转基因技术，转基因可导入外源优良基因，为过程1、2提供了改良性状的方式，D正确。
答案：D
长句专练 强素养
1．答案：(1)将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状况相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育成新个体的技术
(2)与试管婴儿相比，设计试管婴儿在胚胎移植前需对胚胎进行遗传学诊断
(3)细胞分化开始的时期：桑椹胚的形成没有经过细胞分化，细胞分化开始于囊胚，但囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
(4)生态工程设计的常用方法有①食物链(网)的“相接”；②食物链(网)的“加环”
2．答案：体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境
3．答案：对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，还提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方的资源
题组集训 提考能
1．解析：(1)潜能干细胞与胚胎干细胞相似，都具有全能性，即都有发育成完整个体的潜能；②沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，是滋养层细胞，在囊胚的最外层；滋养层将来发育成胎膜和胎盘。(2)嵌合胚胎在体外进行培养时，需要提供适宜的营养物质，如氨基酸、核苷酸、维生素、激素、血清等，尽量模拟体内环境。(3)物种亲缘关系远近可能是导致异种嵌合效率低的主要原因。(4)一般来说，胚胎移植实际上就是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。(5)即使人—猴嵌合体胚胎孕育成猴子并可以获取器官，也难以移植，因为人源细胞少，会导致排异性很大，这样的器官在实质上还是一种异种器官。
答案：(1)全能 滋养层 胎膜和胎盘
(2)核苷酸、维生素、激素、血清
(3)物种亲缘关系
(4)孕育胚胎的受体
(5)不支持，可能有排斥反应
2．解析：(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术，因此胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，可以对供体进行超数排卵处理，使其产生更多的卵细胞。但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限，因而可通过途径2，对早期胚胎进行胚胎分割以提高胚胎的利用率。途径3中：供体1提供细胞核，供体2提供细胞质，经过核移植技术形成重组细胞，并发育形成早期胚胎，再胚胎移植到受体子宫发育成小牛，与途径1、2相比，途径3中供体1可提供大量的体细胞，而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供，来源广泛。(3)LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，即反应液管中加入的是可特异性识别雄性特异核酸序列的引物或者是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，样品1判定结果是雄性，样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物；样品2判定结果是雌性，样品2的反应液Ⅱ管有扩增产物，Ⅰ管没有，因此判断反应液Ⅰ管中加入的是特异性识别雄性特异核酸序列的引物，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论雌雄，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，肯定会有扩增产物存在，但表格中没有扩增产物，因此样品3、4需要重做。
答案：(1)哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
(2)超数排卵 胚胎分割 途径3中供体1可提供大量的体细胞，而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供，来源广泛
(3)特异性识别雄性特异核酸序列 特异性识别雌雄共同核酸序列 理论上无论雌雄，反应液Ⅱ管都能扩增出产物
3．解析：(1)异体移植最怕发生免疫排斥反应，免疫排斥是机体对移植物(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其被破坏的过程。(2)体外受精前需进行卵母细胞采集及精子的采集和获能两个过程，经过胚胎早期培养后，既可冷冻保存，也可向受体移植。由于冷冻胚胎可以恢复发育能力，所以将冷冻胚胎用作科学研究，是对生命的不尊重。(3)改变蛋白质功能，属于蛋白质工程技术，若要使蛋白质功能持续、稳定改变，需对编码蛋白质的基因进行改造，其原因有两方面：①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去，如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
答案：(1)免疫排斥 (2)获能 向受体移植(移植或胚胎移植) 冷冻胚胎也是生命，若用于科学研究，是对生命的不尊重 (3)蛋白质工程 胰岛素基因 ①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去，如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的；②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多
4．解析：(1)生态修复就是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，集合物理、化学修复及工程技术措施，达到修复污染环境的方法。(2)根据题意，抚仙湖生态修复工程采取总体规划，通过优化布局结构、关停迁修等措施，实现了生物多样性恢复，应用了生态工程整体性、协调与平衡、物种多样性原理。(3)湿地生态系统的“肾脏”功能，具有蓄洪防旱，调节气候，控制土壤侵蚀等体现了生物的间接价值，为了持续发挥湿地生态系统的“肾脏”功能，湿地生态恢复工程除了采用工程与生物措施相结合的方法外，还应在周围建立缓冲带，以尽量减少人类活动的干扰，使湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能。(4)矿区废弃地主要问题是采矿活动造成土体、土壤和植被的破坏，恢复的关键在于恢复植被。城市生态系统的突出问题是环境污染问题；因此在城市规划与布局方面进行生态分区的同时，还要推广“环境友好技术”和低污染生产工艺，采取多种手段进行废弃物的资源化利用。
答案：(1)生态 生物
(2)整体性 协调与平衡(物种多样性)
(3)间接 缓冲带
(4)恢复植被 资源化利用
5．解析：(1)①表示基因表达载体的构建过程，首先需要限制酶切割含有目的基因的DNA和运载体DNA，再用DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组质粒，故用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，即通常用2种不同的限制酶分别切割目的基因和载体，目的是防止自身环化和反向连接。(2)用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养过程中，应将培养瓶置于CO2培养箱中培养。(3)核移植过程中，卵细胞需要培养到MⅡ(减数第二次分裂中期)。胚胎移植前，要用激素对代孕母羊进行同期发情处理。(4)根据题图可知，图中重组细胞的细胞核来自导入目的基因的细胞，A正确；重组细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因转录并未开始，B错误；将早期胚胎(如早期囊胚)植入到与供体生理状态相同的代孕母羊的输卵管或子宫角部位，C正确；如果KIFⅡ基因的序列是已知的，则可用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增该基因，D正确。
答案：(1)限制酶和DNA连接酶 防止目的基因和载体自身环化和反向连接
(2)胰蛋白(胶原蛋白) CO2培养箱
(3)减数第二次分裂中期 同期发情
(4)B(共53张PPT)
第2讲 胚胎工程、生物技术的安全性
和伦理问题、生态工程
基础自查·明晰考位
整合考点 21
基础自查·明晰考位
聚焦新课标
4.3对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体；6.1转基因产品的安全性引发社会的广泛关注；6.2中国禁止生殖性克隆人；6.3世界范围内应全面禁止生物武器；6.4人类活动对生态系统的动态平衡有着深远的影响，依据生态学原理保护环境是人类生存和可持续发展的必要条件。
纵 引 横 连————建网络
输卵管和子宫
桑椹胚、囊胚
培养法和化学诱导法
早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移
桑椹胚或囊胚
早期胚胎或原始性腺
具有发育的全能性
环境
基因身份证
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
边 角 扫 描————全面清
1．胚胎工程的相关判断
(1)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其同期发情( )
(2)绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性( )
(3)卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大( )
(4)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植( )
(5)培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质( )
×
√
×
×
×
(6)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清( )
(7)在胚胎移植时，对供体和受体母牛都要进行相同激素处理( )
(8)胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割( )
(9)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎( )
(10)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点( )
√
×
×
√
×
2．生物技术的安全性和伦理问题的判断
(1)转基因生物扩散到种植区之外不可能造成“基因污染”( )
(2)转基因生物不改变生物原有的分类地位、减少了农药使用、保护了农田土壤环境( )
(3)设计试管婴儿不需要对胚胎进行基因检测( )
(4)国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害( )
(5)种植转基因作物应与传统农业种植区隔离( )
(6)转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中( )
(7)种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性( )
(8)转基因植物的目的基因可能转入根际微生物( )
×
√
×
×
√
×
√
√
3．生态工程的判断
(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——协调与平衡原理( )
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——协调与平衡原理( )
(3)引种考虑适应环境——物种多样性原理( )
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——整体性原理( )
(5)实施生态工程的目的是为人们提供丰富的生产和生活物质( )
(6)要实现人与自然的和谐发展，通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源是最合理的( )
(7)要实现人与自然的和谐发展，发展生态农业，实现物质和能量的多级利用是最合理的( )
×
√
×
√
×
×
√
整合考点21 胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程
考点整合 固考基
1.早期胚胎发育各时期的特点
有丝分裂
逐渐变小
全能
滋养层
内细胞团
内、中、外
2．胚胎工程的操作流程
(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次常用_________________对受、供体进行同期发情处理；第二次用___________对供体做超数排卵处理。
(2)胚胎移植过程中的两次检查：第一次对___________进行检查；第二次对受体母畜________进行检查。
(3)胚胎移植的实质与优势
①实质：早期胚胎在____________条件下空间位置的转移。
②优势：充分发挥雌性优良个体的________。
孕激素(或促性腺激素)
促性腺激素
收集的胚胎
是否妊娠
相同生理环境
繁殖潜能
受精过程及胚胎工程中的注意点
(1)受精过程中的“两种反应”与“两道屏障”
①透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，将产生阻止后来精子进入透明带的反应——它是防止多精入卵的第一道屏障。
②卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内——它是防止多精入卵的第二道屏障。
(2)两次使用的激素不同
①孕激素：对供、受体进行同期发情处理。
②促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。
(3)精子的两种“获能”处理
培养法：将取自附睾的精子置于“人工配制的获能液”中培养一段时间，使其获能。
化学诱导法：将精子置于一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中诱导精子获能。
(4)早期胚胎培养液成分的4个“两”
①两“盐”：无机盐和有机盐；
②两“酸”：氨基酸和核苷酸；
③两“素”：维生素和激素；
④两“液体”：水和血清。
3．胚胎干细胞的培养流程
内细胞团
饲养层
4．治疗性克隆与生殖性克隆的关系
类型 项目 治疗性克隆 生殖性克隆
区别 目的 从胚胎中获取________用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品
水平 细胞水平 ________水平
联系 都属于________生殖；产生的新个体或新组织，________相同 干细胞
个体
无性
遗传信息
5.试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
(1)试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)两者都是体外受精，并进行体外____________，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
早期胚胎培养
6．理清生态经济、循环经济、生态工程之间的关系
已破坏的生态环境
造成环境污染和破坏的传统生产方式
7．把握生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→______________原理。
(2)体现物种多、营养关系复杂→____________原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡、涉及环境承载力→____________原理。
(4)涉及自然、经济和社会，指整个系统，如林业生态工程建设→________原理。
(5)涉及结构、功能，分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。
(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和；指系统内部，如互利共生→系统整体性原理(系统学和工程学原理)。
物质循环再生
物种多样性
协调与平衡
整体性
类研真题 明考向
类型1 全国卷真题体验寻趋势
1．[2022·全国甲卷]某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：
(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________________________________________________ ；
精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是____________________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到________时才具备与精子受精的能力。
低温冷冻保存(－196 ℃液氮中保存)
精子不能直接与卵子受精，必须经获能处理后才能获得受精能力
肝素、钙离子载体A23187
MⅡ中期
解析：精液或胚胎的保存方法为低温冷冻保存，也可将精液或胚胎置于－196 ℃的液氮中保存。刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，必须获能后才可具备与卵子受精的能力，可将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。动物排出的卵子成熟程度不同，但都需要到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有___________________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)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
__________________________________________________________。
有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸
对非繁殖期受体母羊注射雌激素使其发情；取保存的囊胚，用分割针处理获得滋养层细胞，对其进行DNA分析和性别鉴定，获得状态良好的雄性囊胚；将筛选得到的胚胎移植入受体母羊子宫内
解析：(2)哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂，主要包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。(3)为获得具有优良性状的公羊后代，可利用胚胎工程的方法进行操作：对非繁殖期受体母羊进行发情处理，取囊胚的滋养层细胞做DNA分析和性别鉴定，检测其质量，将筛选得到的状态良好的雄性囊胚移植入受体母羊子宫内。
类型2 地方卷真题体验寻共性
2.[2023·广东卷]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：由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不涉及细胞核移植，所以C正确，A、B、D错误。
3.[2023·浙江1月]在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是( )
A．经获能处理的精子才能用于体外受精
B．受精卵经体外培养可获得早期胚胎
C．胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
D．胚胎移植前需对受体进行选择和处理
答案：C
解析：精子需要经过获能处理才具有受精能力，A正确；受精卵经体外培养可获得早期胚胎，B正确；胚胎分割可以获得多个胚胎，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，C错误；胚胎移植前，需选择健康体质和正常繁殖能力的受体且进行同期发情处理，D正确。
4.[2023·天津卷]根据下图，正确的是( )
A．子代动物遗传性状和受体动物完全一致
B．过程1需要MⅡ期去核卵母细胞
C．过程2可以大幅改良动物性状
D．过程2为过程3提供了量产方式，过程3为过程1、2提供了改良性状的方式
答案：D
解析：子代动物的遗传性状与供体基本一致，但与受体无关，A错误；核移植过程中需要处于MⅡ中期的去核卵母细胞，而过程1是培育试管动物，需要培育到适宜时期(桑葚胚或囊胚等时期)进行胚胎移植，B错误；过程2得到的是克隆动物，是无性生殖的一种，不能大幅改良动物性状，C错误；过程2克隆技术可得到大量同种个体，为过程3提供了量产方式；过程3是转基因技术，转基因可导入外源优良基因，为过程1、2提供了改良性状的方式，D正确。
长句专练 强素养
1.概念表述类
(1)胚胎移植是指____________________________________________
___________________________________________________________
_________________________________________________________。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿的不同是_________________________________________________________。
将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状况相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育成新个体的技术
与试管婴儿相比，设计试管婴儿在胚胎移植前需对胚胎进行遗传学诊断
(3)在胚胎发育过程中，细胞分化是从哪个时期开始的？
__________________________________________________________
_________________________________________________________。
(4)生态工程设计的常用方法有哪些？
__________________________________________________________
_________________________________________________________。
细胞分化开始的时期：桑椹胚的形成没有经过细胞分化，细胞分化开始于囊胚，但囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性
生态工程设计的常用方法有①食物链(网)的“相接”；②食物链(网)的“加环”
2．(原因分析类)治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是__________________________________________________________
____________。
3．(思维拓展类)如何理解“污染物是放错地方的资源”这句话？
___________________________________________________________
___________________________________________________________
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_________________________________________________________。
体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表达全能性的环境
对环境造成危害的污染物，采用一定的措施和技术，就能够进行回收和循环利用，这样不但能够减少环境污染，还提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方的资源
题组集训 提考能
题组预测一 聚焦胚胎工程
1.[2023·四川内江统考模拟]中国科研团队成功构建了世界首例人—猴嵌合体胚胎，即同时具有人和猴细胞来源的胚胎，其培育的部分过程如图所示。人—猴嵌合体胚胎的嵌合效率在4%左右，远远超过之前的人—猪和人—鼠的嵌合体胚胎，对器官再生研究具有重要的指导意义。回答下列问题：
(1)图中①为扩展潜能干细胞(EPSCs)，其功能与胚胎干细胞相似，都具有________性；②沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为________细胞，它们将来发育的去向是 。
(2)研究人员将图中嵌合胚胎在体外进行培养时，培养液中除具有一些无机盐和有机盐类外，还需添加氨基酸、________________________ (至少答出3种)等物质。
(3)虽然胚胎嵌合研究获得了很多成果，但目前嵌合效率低是异种嵌合领域亟待解决的瓶颈问题。异种嵌合效率低的原因可能与_____________相关。
(4)人—猴嵌合体胚胎的培育涉及到了胚胎移植技术。胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和 共同繁殖后代的过程。
(5)你支持人—猴嵌合体胚胎的研究吗？
并说明理由。 。
全能
滋养层
胎膜和胎盘
核苷酸、维生素、激素、血清
物种亲缘关系
孕育胚胎的受体
不支持，可能有排斥反应
解析：(1)潜能干细胞与胚胎干细胞相似，都具有全能性，即都有发育成完整个体的潜能；②沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，是滋养层细胞，在囊胚的最外层；滋养层将来发育成胎膜和胎盘。(2)嵌合胚胎在体外进行培养时，需要提供适宜的营养物质，如氨基酸、核苷酸、维生素、激素、血清等，尽量模拟体内环境。(3)物种亲缘关系远近可能是导致异种嵌合效率低的主要原因。(4)一般来说，胚胎移植实际上就是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。(5)即使人—猴嵌合体胚胎孕育成猴子并可以获取器官，也难以移植，因为人源细胞少，会导致排异性很大，这样的器官在实质上还是一种异种器官。
1.区别两种标志
(1)受精的标志：在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。
(2)受精完成的标志：雌雄原核的融合。
2.把握“冲卵”的两个不同
(1)胚胎移植过程：冲出的是早期胚胎。
(2)体外受精过程：冲出的是卵子。
3.胚胎移植成功的关键
(1)供体、受体同期发情处理。
(2)供体用促性腺激素做超数排卵处理。
4.区别胚胎移植的生殖类型
胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。
2.[2023·湖南长沙雅礼中学一模]荷斯坦奶牛的产奶量很高，某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛，欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖，其操作流程设计如下图，请回答下列问题：
(1)胚胎工程的理论基础是 。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，通过途径1繁育小牛时，可以对供体进行 处理，但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限，因而可通过途径2，对早期胚胎进行 以提高胚胎的利用率，相对于途径1、2，途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是
__________________________________________________________。
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
超数排卵
胚胎分割
途径3中供体1可提供大量的体细胞，而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供，来源广泛
解析：(1)胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术，因此胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，可以对供体进行超数排卵处理，使其产生更多的卵细胞。但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限，因而可通过途径2，对早期胚胎进行胚胎分割以提高胚胎的利用率。途径3中：供体1提供细胞核，供体2提供细胞质，经过核移植技术形成重组细胞，并发育形成早期胚胎，再胚胎移植到受体子宫发育成小牛，与途径1、2相比，途径3中供体1可提供大量的体细胞，而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供，来源广泛。
(3)为了繁育更多的母牛，除了途径3外，途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。
LAMP法胚胎性别鉴定结果判定
注：“＋”表示有扩增产物，“－”表示无扩增产物
类别 反应液Ⅰ管 反应液Ⅱ管 结果判定
样品1 ＋ ＋ 雄性
样品2 － ＋ 雌性
样品3 ＋ － 需重做
样品4 － － 需重做
根据LAMP法性别鉴定的原理，在反应液Ⅰ管中加入的是________________________的引物，反应液Ⅱ管中加入的是________________________的引物，样品3、4需要重做的原因是_____________________________________。
特异性识别雄性特异核酸序列
特异性识别雌雄共同核酸序列
理论上无论雌雄，反应液Ⅱ管都能扩增出产物
解析：LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应，即反应液管中加入的是可特异性识别雄性特异核酸序列的引物或者是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，样品1判定结果是雄性，样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物；样品2判定结果是雌性，样品2的反应液Ⅱ管有扩增产物，Ⅰ管没有，因此判断反应液Ⅰ管中加入的是特异性识别雄性特异核酸序列的引物，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论雌雄，反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物，肯定会有扩增产物存在，但表格中没有扩增产物，因此样品3、4需要重做。
题组预测二 聚焦生物技术的安全性和伦理问题
3.[2023·吉林统考模拟]现代生物技术已经进入人们生活的很多方面，解决了很多实际问题。请结合所学的生物知识，回答相关问题：
(1)“协和”脐带血干细胞自体储存方式正式开放。一些家长将孩子的脐带血保存，可在将来需要时，用来克隆细胞或器官，避免__________反应，从根本上解决了供体不足的问题。
(2)“试管婴儿”技术在体外受精前，需要对采集的精子进行_______处理，才能与卵子结合。受精卵发育成早期胚胎，既可冷冻保存，也可 。随着科技发展，一枚“沉睡”了12年之久的胚胎经过解冻复苏后，成功孕育而生。有人认为冷冻胚胎处置不当会引发伦理道德问题，从未被解冻胚胎可能的处置方式分析，谈一下你的看法________________________________________________。
免疫排斥
获能
向受体移植(移植或胚胎移植)
冷冻胚胎也是生命，若用于科学研究，是对生命的不尊重
解析：(1)异体移植最怕发生免疫排斥反应，免疫排斥是机体对移植物(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答使其被破坏的过程。(2)体外受精前需进行卵母细胞采集及精子的采集和获能两个过程，经过胚胎早期培养后，既可冷冻保存，也可向受体移植。由于冷冻胚胎可以恢复发育能力，所以将冷冻胚胎用作科学研究，是对生命的不尊重。
(3)研究发现，如果将胰岛素β链上的第28、29位氨基酸调整顺序后，可获得速效胰岛素。该项技术属于 。要生产该胰岛素，需要定向改造 (填“胰岛素基因”“胰岛素mRNA”或“胰岛素”)，原因是
___________________________________________________________。
蛋白质工程
胰岛素基因
①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去，如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的；②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多
解析：改变蛋白质功能，属于蛋白质工程技术，若要使蛋白质功能持续、稳定改变，需对编码蛋白质的基因进行改造，其原因有两方面：①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因即对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以遗传下去，如果对蛋白质直接进行改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子还是无法遗传的。②对基因进行改造比对蛋白质直接改造要容易操作，难度要小得多。
题组预测三 聚焦生态工程
4.[2023·陕西宝鸡统考一模]云南抚仙湖是珠江源头与西南生态安全的重要屏障。由于矿山开采、高坡耕种、挖塘养鱼等活动，近年湖区出现植被覆盖率下降，磷矿污染及水土流失严重，湿地过滤功能降低等问题。2017年，抚仙湖流域生态保护修复工程启动，经优化布局，采取搬迁关停污染企业，在山上、坝区、湖滨带和水体修山扩林、水污染防控等措施，最终扭转了生态系统退化的趋势，实现了绿色高质量发展。该工程入选2021年《基于自然的解决方案中国实践典型案例》。
回答下列问题：
(1)生态修复是在 学原理指导下，以 修复为基础，结合物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合，达到最佳效果和最低耗费的一种综合的修复污染环境的方法。
(2)云南抚仙湖生态修复工程应用了生态工程的 原理、_________原理，通过一系列措施的实施，实现了生态效益和经济效益的双赢。
(3)湿地被誉为地球的“肾脏”，具有蓄洪防旱，调节气候，控制土壤侵蚀等作用体现了生物的 价值，湿地生态恢复工程除采用工程和生物措施相结合的方法，还应在湿地的周围建立 ，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
(4)矿区生态恢复工程关键在于 。对城市环境的治理一方面要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等；一方面要推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，采取多种手段进行废弃物的 。
生态
生物
整体性
协调与平衡
间接
缓冲带
恢复植被
资源化利用
解析：(1)生态修复就是在生态学原理指导下，以生物修复为基础，集合物理、化学修复及工程技术措施，达到修复污染环境的方法。(2)根据题意，抚仙湖生态修复工程采取总体规划，通过优化布局结构、关停迁修等措施，实现了生物多样性恢复，应用了生态工程整体性、协调与平衡、物种多样性原理。(3)湿地生态系统的“肾脏”功能，具有蓄洪防旱，调节气候，控制土壤侵蚀等体现了生物的间接价值，为了持续发挥湿地生态系统的“肾脏”功能，湿地生态恢复工程除了采用工程与生物措施相结合的方法外，还应在周围建立缓冲带，以尽量减少人类活动的干扰，使湿地依靠自然演替机制恢复其生态功能。(4)矿区废弃地主要问题是采矿活动造成土体、土壤和植被的破坏，恢复的关键在于恢复植被。城市生态系统的突出问题是环境污染问题；因此在城市规划与布局方面进行生态分区的同时，还要推广“环境友好技术”和低污染生产工艺，采取多种手段进行废弃物的资源化利用。
题组预测四 综合考查基因工程、细胞工程和胚胎工程
5.[2023·安徽六安一中校考模拟]毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图所示。
回答下列问题：
(1)获取重组表达载体用到的工具酶是 。通常用2种不同的限制酶切割目的基因和载体，目的是___________________ _______________。
(2)在过程②中，用 酶处理将羊胎儿皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养细胞的整个过程中，应将培养瓶置于__________中。
(3)科研团队从成纤维细胞中提取出细胞核，并将其植入移除细胞核后的卵细胞中，该卵细胞需在体外培养到 ，进行胚胎移植前要对代孕母羊进行 处理。
限制酶和DNA连接酶
防止目的基因和载体自
身环化和反向连接
胰蛋白(胶原蛋白)
CO2培养箱
减数第二次分裂中期
同期发情
解析：(1)①表示基因表达载体的构建过程，首先需要限制酶切割含有目的基因的DNA和运载体DNA，再用DNA连接酶连接目的基因和运载体形成重组质粒，故用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，即通常用2种不同的限制酶分别切割目的基因和载体，目的是防止自身环化和反向连接。(2)用胰蛋白酶(胶原蛋白酶)处理可将动物组织分散成单个细胞。动物细胞培养过程中，应将培养瓶置于CO2培养箱中培养。(3)核移植过程中，卵细胞需要培养到MⅡ(减数第二次分裂中期)。胚胎移植前，要用激素对代孕母羊进行同期发情处理。
(4)下列有关转基因绒山羊培育过程的叙述，错误的是 (填选项前的字母)。
A．图中重组细胞的细胞核来自导入目的基因的细胞
B．重组细胞分裂开始后同时开始DNA复制和基因的转录
C．早期胚胎(如早期囊胚)需植入代孕母羊的输卵管或子宫角部位
D．若KIFⅡ基因的序列是已知的，则可用聚合酶链式反应扩增该基因
B
解析：根据题图可知，图中重组细胞的细胞核来自导入目的基因的细胞，A正确；重组细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因转录并未开始，B错误；将早期胚胎(如早期囊胚)植入到与供体生理状态相同的代孕母羊的输卵管或子宫角部位，C正确；如果KIFⅡ基因的序列是已知的，则可用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增该基因，D正确。
解析：根据题图可知，图中重组细胞的细胞核来自导入目的基因的细胞，A正确；重组细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因转录并未开始，B错误；将早期胚胎(如早期囊胚)植入到与供体生理状态相同的代孕母羊的输卵管或子宫角部位，C正确；如果KIFⅡ基因的序列是已知的，则可用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增该基因，D正确。
