1.科学思维——归纳概括与DNA有关的几种酶的作用及特点
1.（2024·江苏泰州高二模拟）下列有关酶的叙述，正确的是（ ）
A.DNA连接酶以DNA的一条链为模板，将单个脱氧核苷酸连接起来
B.限制性内切核酸酶识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割DNA分子
C.DNA聚合酶可将两个DNA分子片段连接起来
D.逆转录酶是以RNA为模板指导核糖核苷酸连接合成DNA的酶
2.如图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下列选项中，表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用图解的正确顺序是（ ）
A.①②③④ B.②①④③
C.①④②③ D.①④③②
2.社会责任—— RT-PCR与病毒核酸检测
RT-PCR是将RNA的逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增（PCR）相结合的技术。首先经逆转录酶的作用，从RNA合成cDNA，再以cDNA为模板，在DNA聚合酶作用下扩增合成目的片段，操作原理如下图：
RT-PCR技术灵敏而且用途广泛，可用于检测细胞中基因表达水平、细胞中RNA病毒的含量和直接克隆特定基因的cDNA序列。
3.实时荧光定量PCR简称qPCR，灵敏度高特异性好，是目前检测微小残留病变的常用方法。将荧光标记的Taq man 探针与待测样本DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被Taq DNA聚合酶水解，R与Q分离后，R发出的荧光可被检测到在特定光激发下发出荧光（如图所示），随着循环次数的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值（该值与待测样本中目的基因的个数呈负相关）。下列相关叙述错误的是（ ）
A.每个模板DNA分子含有2个游离的磷酸基团
B.在反应过程中，无需ATP为新链的合成提供能量
C.做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成引物和Taq man探针
D.荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明含有的病变的概率越小
4.逆转录 PCR（RT-PCR）是以 mRNA 为模板进行的特殊 PCR，过程如下图。相关叙述不正确的是（ ）
A.过程①除图示条件外还需逆转录酶、扩增缓冲液等
B.过程②形成的双链 cDNA 中含外显子和内含子等片段
C.过程③中引物 P1、P2 所含 A—T 的比例会影响复性温度
D.RT-PCR 技术可应用于RNA病毒的核酸检测
3.科学探究——PCR定点突变技术在基因改造中的应用
蛋白质工程通过改造基因实现对蛋白质的定向改造。PCR定点突变技术是最常用的基因定点突变技术，通过设计含有非特异性配对碱基的引物，再通过PCR将突变位点引入产物中，它又可以分为重叠延伸PCR、大引物PCR等。大引物PCR需要用到三条引物进行两轮PCR，这三条引物分别是突变上游引物、常规上游引物和常规下游引物。第一轮PCR利用突变上游引物和常规下游引物进行扩增，得到不完整的含有突变位点的DNA片段；第二轮PCR利用第一轮扩增产物中的一条DNA链作为下游大引物，它与常规上游引物一起扩增得到完整的含有突变位点的DNA片段。该技术的流程如图所示。
5.大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列叙述不正确的是（ ）
A.第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度不一样
B.PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状，该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译
C.第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链
D.将某功能蛋白的第17位Cys（UGU）改造成Ser（UCU），属于蛋白质工程
1.（2023·辽宁高考8题）CD163蛋白是PRRSV病毒感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程，将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起（如下图），使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去（ ）
A.CD163基因中编码起始密码子的序列
B.CD163基因中编码终止密码子的序列
C.RFP基因中编码起始密码子的序列
D.RFP基因中编码终止密码子的序列
2.（2023·湖北高考4题）用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是（ ）
A.若用Hind Ⅲ酶切，目的基因转录的产物可能不同
B.若用Pvu Ⅰ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因
C.若用Sph Ⅰ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用Sph Ⅰ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet的培养基中能形成菌落
3.（2023·浙江6月选考19题）某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期望获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是（ ）
A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达
B.翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
C.2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子
D.若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子
4.（2023·广东高考11题）“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（ ）
A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
5.（2023·新课标卷6题）某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA连接酶连接
6.（2022·重庆高考3题）将人胰岛素A链上1个天冬氨酸替换为甘氨酸，B链末端增加2个精氨酸，可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是（ ）
A.进入人体后需经高尔基体加工
B.比人胰岛素多了2个肽键
C.与人胰岛素有相同的靶细胞
D.可通过基因工程方法生产
5 / 5第1课时 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建
导学 聚焦 1.运用结构与功能和技术思维理解PCR技术的过程、原理、条件等内容。 2.结合基因工程的基本操作程序，针对人类生产和生活的某一需求，尝试提出初步的基因工程构想，完成初步设计
知识点（一） 目的基因的筛选与获取
1.筛选合适的目的基因
2.获取目的基因的方法
3.利用PCR获取和扩增目的基因
（1）原理： 。
（2）PCR反应的条件
参与的组分 在DNA复制中的作用
DNA母链 提供DNA复制的
4种脱氧核苷酸 合成DNA子链的原料
（耐高温的）DNA聚合酶 催化合成DNA子链
引物（长度通常为20～30个核苷酸） 使DNA聚合酶能够从 开始连接脱氧核苷酸
缓冲液（含Mg2＋） 真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要 激活
（3）PCR扩增的过程
过程Ⅰ为 ，该阶段的温度为 以上，目的是使双链DNA解聚为 。
过程Ⅱ为 ，该阶段的温度为 左右，两种引物通过 与两条单链DNA结合。
过程Ⅲ为 ，该阶段的温度为 左右，该过程需要在耐高温的 的催化下，利用 为原料，根据碱基互补配对原则从子链的 端延伸合成新的子链DNA。
（4）PCR产物的鉴定：常采用 来鉴定。
4.判断下列有关表述的正误
（1）目的基因一定是编码蛋白质的基因。（ ）
（2）DNA聚合酶能够从引物的5'端开始连接脱氧核苷酸。（ ）
（3）PCR过程不需要解旋酶。（ ）
（4）PCR技术中，DNA模板链上碱基G和C的比例越高，DNA变性解链的温度就越高。（ ）
探讨 分析PCR扩增技术的原理和过程
聚合酶链式反应是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，下图为PCR扩增中第一轮的变化，结合所学知识回答下列问题：
（1）结合下图分析PCR过程中为什么需要引物？DNA链复制的方向是怎样的？
（2）PCR扩增目的基因时，复性温度的设定是成败的关键。复性温度过高会破坏引物与模板的碱基配对，复性温度过低又会造成引物不能与DNA模板链的特定部位结合。复性温度的设定与引物长度、碱基组成有关，假设引物的长度相同，在G—C含量高时，对复性温度的设定有什么要求？说明理由。
（3）在利用PCR获取和扩增目的基因时，从第几轮循环才会产生完整的目的基因（可用相关图解解释）？
（4）如果循环n次，则共消耗多少对引物？
（5）下图是某同学设计的两组引物（只标注了部分碱基序列），都不合理，请分别说明理由。
1.生物体内DNA复制与PCR反应的比较
2.PCR中的数量关系
复制次数 1 2 3 n
DNA分子数 2 4 8 2n
含引物的DNA分子数 2 4 8 2n
含其中一种引物的DNA分子数 1＝ 21－1 3＝ 22－1 7＝ 23－1 2n－1
同时含两种引物的DNA分子数 0＝ 21－2 2＝ 22－2 6＝ 23－2 2n－2
共消耗引物的对数 1＝ 21－1 3＝ 22－1 7＝ 23－1 2n－1
含脱氧核苷酸链等长的DNA分子数 0＝ 21－2 0＝ 22－4 2＝ 23－6 2n－2n
1.下列有关体内DNA复制与PCR技术比较的叙述，错误的是（ ）
A.二者子链的延伸方向相同，均为5'端→3'端
B.二者均需要解旋酶破坏氢键来实现解旋
C.体内DNA复制需要能量，PCR反应也需要能量
D.二者遵循的碱基互补配对原则相同
2.下图a、b、c均为PCR扩增的DNA片段，下列有关说法正确的是（ ）
A.片段a、b、c的长度均相同
B.片段a、b只是第一次循环的产物
C.片段c最早出现在第二次循环的产物中
D.经过30次循环后，片段c的数量为230
3.利用PCR将某小段含目的基因的DNA分子扩增循环n次，则（ ）
A.需要已知目的基因的全部序列以便设计引物
B.共需2n－2个引物参与子代DNA分子的合成
C.应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等
D.理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占7/8
知识点（二） 基因表达载体的构建
1.构建基因表达载体的目的
（1）使目的基因在受体细胞中 ，并且可以 给下一代。
（2）使目的基因能够 和发挥作用。
2.基因表达载体的组成
小提醒：目的基因插入位点不是随意的。基因表达载体需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子和终止子之间的部位，若目的基因插入启动子部位，启动子将失去原功能。
3.基因表达载体的构建过程
（1）先用一定的 切割载体，使它出现一个切口；
（2）然后用 或 的限制酶切割含有目的基因的DNA片段；
（3）再利用 将目的基因片段拼接到载体的切口处，形成重组DNA分子。
4.判断下列有关表述的正误
（1）基因工程操作程序的核心步骤是目的基因的获取。（ ）
（2）基因表达载体中有的含有启动子和终止密码子。（ ）
（3）标记基因不一定是抗生素抗性基因。（ ）
（4）基因表达载体中启动子是DNA聚合酶识别和结合的部位。（ ）
探讨 分析基因表达载体构建的目的和方法
目的基因导入受体细胞之前，需构建基因表达载体，图甲、乙分别表示质粒及目的基因所在DNA片段，图中箭头表示相关限制酶的切割位点。
（1）构建基因表达载体时目的基因插入的位置应该在哪里？为什么？
（2）构建基因表达载体时，能否用SmaⅠ酶切割质粒？为什么？
（3）与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和Hind Ⅲ 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点是什么？
1.启动子、终止子与起始密码子、终止密码子的区别
位置 作用
启动子 位于DNA分子上 RNA聚合酶识别结合位点，启动转录过程
终止子 位于DNA分子上 决定转录的结束
起始密码子 位于mRNA分子上 决定翻译的开始
终止密码子 位于mRNA分子上 决定翻译的结束
2.构建基因表达载体中限制酶的选择技巧
（1）根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类
①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择PstⅠ和EcoR Ⅰ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切点，如图乙）。
（2）根据质粒的特点确定限制酶的种类
1.下列关于基因表达载体构建的叙述，错误的是（ ）
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，组成它的基本单位是脱氧核苷酸
B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等组件
C.人工构建的诱导型启动子，当诱导物存在时，可激活或抑制目的基因的表达
D.由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也有所差别
2.某实验小组利用如图所示的质粒和目的基因来构建基因表达载体，将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述错误的是（ ）
A.图中的质粒用酶A切割后，会产生4个游离的磷酸基团
B.在构建重组质粒时，可用酶A和酶C切割质粒和目的基因
C.成功导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长
D.若用酶B和酶C切割，则可以避免质粒的自身环化
（1）PCR每一次循环一般可以分为 三步。
（2）PCR技术中引物的作用是 。
（3）一个基因表达载体的组成中除 外还必须有 等。
（4）在构建基因表达载体时，一般用同种限制酶切割目的基因和载体的目的是 。
1.在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针（探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段）。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是（ ）
A.引物1与引物2 B.引物3与引物4
C.引物2与引物3 D.引物1与引物4
2.（2024·海南中学模拟）PCR是聚合酶链式反应的缩写，下图表示PCR的过程，下列叙述错误的是（ ）
A.反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶在B过程起作用
B.引物a和引物b的长度应适宜，且相互之间不能发生碱基互补配对
C.PCR是体外进行的DNA扩增，PCR扩增遵循DNA半保留复制原则
D.A过程通过高温破坏DNA分子中的氢键，使双链DNA解聚为单链
3.限制酶的发现为DNA的切割和功能基因的获得创造了条件。限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的识别序列及切割位点分别为、。含某目的基因的DNA片段如图所示，若利用质粒A（含限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切割位点各1个）构建基因表达载体，为克服目的基因和质粒A的自身环化以及目的基因与质粒的任意连接等，应该如何选择限制酶（ ）
A.用限制酶EcoRⅠ或BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A
B.用限制酶Sau3AⅠ和BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A
C.用限制酶Sau3AⅠ和EcoRⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A
D.用限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A
4.（2024·天津滨海新区高二期末）基因工程中，需使用特定的限制性内切核酸酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制性内切核酸酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—，限制性内切核酸酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—，根据图示分析下列叙述正确的是（ ）
A.质粒用限制性内切核酸酶Ⅱ切割，目的基因用限制性内切核酸酶Ⅰ切割
B.用限制性内切核酸酶切割获得目的基因时，有四个磷酸二酯键被水解
C.限制性内切核酸酶Ⅰ和限制性内切核酸酶Ⅱ切割后获得的黏性末端不同
D.质粒中标记基因的作用是便于筛选出目的基因已经表达的细胞
提示：完成课后作业 第3章 第2节 第1课时
8 / 8第3节 基因工程的应用
导学 聚焦 1.基于基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业应用的实例说明基因工程给社会带来的巨大进步。 2.用基因工程培育优良品种或细胞产品，造福人类
知识点（一） 基因工程在农牧业方面的应用
1.基因工程在植物方面的应用
2.基因工程在动物方面的应用
3.判断下列有关表述的正误
（1）农业害虫不会对转基因抗虫作物产生抗性。（ ）
（2）培育转基因抗病植物的目的基因主要来源于病毒、真菌。（ ）
（3）基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。（ ）
（4）基因工程育种比传统育种所需的时间短，并且可以解决远缘亲本难以杂交的问题。（ ）
探讨 分析转基因植物的培育
下图为通过基因工程培育抗虫棉的过程，请回答：
（1）抗虫棉能抗病毒、细菌和真菌吗？为什么？
（2）对于基因工程生产的抗虫棉是否取得最后的成功，最简单的检测方法是什么？
（3）从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？
（4）种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？
转基因抗虫植物与转基因抗病植物的比较
项目 转基因抗虫植物 转基因抗病植物
方法 从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因，将其导入植物中 将抗病基因导入植物中
基因 种类 Bt抗虫蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等 ①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因；②抗真菌基因：几丁质酶基因和抗毒素合成基因
成果 转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等 抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等
意义 减少化学农药的使用，降低生产成本，减轻环境污染，降低了对人体健康的损害
1.下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是（ ）
A.将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内
B.将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组
C.将降解或抵抗某种除草剂的基因导入玉米
D.将Bt抗虫蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达
2.（2024·哈尔滨三中高二检测）八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtI表示）参与β-胡萝卜素合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtI基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为“黄金大米”。下列有关叙述错误的是（ ）
A.psy和crtI基因是该项研究中的目的基因
B.以pmi基因作为标记基因便于筛选出导入目的基因的受体细胞
C.检测出水稻中含八氢番茄红素合酶和胡萝卜素脱饱和酶，即表明转基因水稻培育成功
D.可设法将重组载体导入水稻细胞
知识点（二） 基因工程在医药卫生领域及食品工业方面的应用
1.基因工程在医药卫生领域的应用
应用 基因来源或处理 成果
转基因微生物或动植物细胞生产药物 对微生物或动植物的细胞进行 改造 生产包括细胞因子、抗体、疫苗和激素等的药物
乳腺（房）生物反应器生产药物 基因＋乳腺中特异表达的基因的 生产抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等
转基因动物作器官移植的供体 抑制 基因的表达或除去 基因 结合克隆技术培育出不会引起 反应的转基因克隆器官
2.基因工程在食品工业方面的应用
3.判断下列有关表述的正误
（1）将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，能获得产生人干扰素的菌株。（ ）
（2）用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。（ ）
（3）利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。（ ）
（4）乳腺生物反应器就是把药用蛋白基因导入动物的乳腺细胞中。（ ）
探讨 基因工程在医药卫生领域的应用及分析
1.利用基因工程生产人胰岛素有两种方法：
方法一：将胰岛素基因转入细菌细胞，进行微生物培养，提取胰岛素；
方法二：将胰岛素基因转入高等哺乳动物的受精卵，培养成转基因动物并从其乳汁中提取胰岛素。
阅读上述材料，回答问题：
（1）方法一中，为使胰岛素基因能顺利进入细菌细胞，应用 处理细菌细胞，目的是使细胞处于一种 。
（2）方法二中，将目的基因导入受体细胞常用的方法是 。要确保人胰岛素基因只在牛的乳腺细胞中表达，应该采取的措施是将人胰岛素基因与 等调控元件重组在一起。
（3）大肠杆菌和酵母菌均可作为生产胰岛素的工程菌，该类工程菌的优点是 （至少答出两点）。
（4）上述两种方法中，哪种方法得到的胰岛素需要进一步加工和修饰以使其获得生物活性？试解释其原因。
2.继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了成功。科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。在研制膀胱生物反应器时，应使药用蛋白基因在什么细胞中特异表达？它与乳腺生物反应器有什么相同点和不同点？
乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
1.下列有关基因工程在食品工业方面应用的叙述，错误的是（ ）
A.阿斯巴甜是一种普遍使用的甜味剂，可以通过基因工程实现大规模生产
B.可将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉基因组中，再通过工业发酵批量生产凝乳酶
C.用基因工程方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌
D.淀粉酶、脂酶等大量生产过程中所用到的工程技术包括基因工程技术和发酵工程技术等
2.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。科学家已在牛和羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品，其大致过程如图所示。下列有关说法错误的是（ ）
A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可
B.④通常采用显微注射技术
C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物
D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取
（1）乳腺生物反应器是指 。
（2）基因工程菌是指 。
1.基因工程应用广泛，成果丰硕。下列成果属于基因工程应用的是（ ）
A.腺病毒载体重组冠状病毒疫苗的制备
B.白菜与甘蓝体细胞杂交得到白菜—甘蓝
C.人工诱变获得高产青霉素的青霉菌株
D.用单个细胞培养出可供移植的皮肤
2.（2024·吉林白城高二诊断）在应用农杆菌侵染植物叶片获得耐旱基因植株的实验步骤中，不需要的是（ ）
A.将转基因细胞进行脱分化和再分化
B.用PEG诱导转基因细胞的原生质体融合
C.将转基因幼苗栽培在干旱环境中以检验植株的耐旱性
D.将耐旱基因插入农杆菌T-DNA并通过农杆菌侵染植物叶片细胞
3.下列有关转基因植物的说法，错误的是（ ）
A.科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因，来提高农作物的抗盐碱和抗旱的能力
B.因为转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫，所以转基因抗虫棉已经推广应用
C.科学家往往将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，以提高农作物的营养价值
D.利用基因工程技术可以改良农作物的品质
4.转基因抗虫植物含有 Bt 毒蛋白，对人体无毒，但是鳞翅目昆虫幼虫的肠道细胞含有Bt 蛋白的受体，Bt 蛋白与受体结合导致肠道壁穿孔，使幼虫死亡。下列叙述错误的是（ ）
A.促进 Bt 蛋白的合成有助于提高植物的抗虫效果
B.通过 DNA 分子杂交技术可以检测 Bt 蛋白基因是否表达
C.将 Bt 蛋白基因导入植物细胞的方法可以使用花粉管通道法或农杆菌转化法
D.将植物材料和农杆菌共同培养之前，需要对植物材料进行消毒处理
5.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药用蛋白含量提高了30多倍。以下与此有关的叙述，不正确的是（ ）
A.“转基因动物”是指体细胞中出现了外源基因的动物
B.“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C.只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中特异性表达
D.转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白
6.酵母菌细胞壁的主要成分是几丁质。酿酒酵母产酒精能力强，但没有合成淀粉酶的能力；糖化酵母能合成淀粉酶，但酒精发酵能力弱。科研人员通过两种途径改良酵母菌种，实现以淀粉为底物高效生产酒精的目的。下列叙述正确的是（ ）
A.途径Ⅰ需用纤维素酶处理酵母菌，再利用PEG诱导融合
B.途径Ⅱ需要以淀粉酶基因作为目的基因构建基因表达载体
C.途径Ⅰ和途径Ⅱ最终获得的目的酵母菌染色体数目相同
D.以淀粉转化为还原糖的效率作为最终鉴定目的菌的指标
提示：完成课后作业 第3章 第3节
6 / 6第1节 重组DNA技术的基本工具
导学 聚焦 1.运用结构与功能观，分析基因工程过程中三种基本工具的作用。 2.关注基因工程的诞生和发展历程， 认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。 3.明确DNA的粗提取与鉴定的原理，进行相关实验操作
知识点（一） 基因工程及其操作的工具酶
1.基因工程及其诞生与发展
（1）基因工程的概念
（2）基因工程的诞生和发展
基础理论 技术支持
①DNA是遗传物质的证明 ② 的提出和半保留复制的证明 ③中心法则的确立 ④遗传密码的破译 ①基因转移载体和工具酶的发现 ② 体外重组的实现 ③重组DNA表达实验的成功 ④DNA测序和合成技术的发明 ⑤ 技术的发明
2.基因工程的工具酶
（1）限制性内切核酸酶（简称限制酶）——“分子手术刀”
①来源：主要来自 。
②功能：能够识别双链DNA分子的特定 ，并使每一条链中特定部位的 断开。
③结果：产生 或 。
（2）DNA连接酶——“分子缝合针”
①作用：将 连接起来，恢复被 切开的两个核苷酸之间的 。
②种类及特点：在基因工程操作中，DNA连接酶主要有两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E.coli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4 DNA连接酶。这两类酶都能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，但E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶。
3.判断下列有关表述的正误
（1）基因工程的原理是基因重组，不过在这里这种变异是定向的。（ ）
（2）DNA聚合酶也可以用作DNA重组技术的工具。（ ）
（3）限制酶在原来的原核细胞内对细胞自身有害。（ ）
（4）不同DNA分子用同一种限制酶切割形成的黏性末端相同。（ ）
（5）DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端。（ ）
探讨 探究基因工程的工具酶
1.已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为和，分析回答下列问题：
（1）在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的末端。
（2）限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列不同，切割位点 （填“相同”或“不同”），说明限制酶具有 。
（3）要将限制酶SmaⅠ切割后产生的末端连接起来，需要 。
（4）请结合下图，推断限制酶切割一次可断开几个磷酸二酯键？产生多少游离的磷酸基团？产生几个黏性末端？消耗几分子水？
2.（1）DNA连接酶与DNA聚合酶是同类酶吗？在下面的箭头上标注相应的酶。
（2）两种酶作用的相同点是：都能形成 键。
（3）两种酶作用的不同点是：DNA聚合酶的作用是 ，DNA连接酶的作用是 。
（4）请判断：DNA片段经限制酶处理后产生的相同黏性末端，再经过DNA连接酶处理后，形成的新的识别序列，能否再被所用的限制酶识别。
①若两个相同黏性末端都是由同种限制酶（EcoRⅠ）切割后所得， （填“能”或“不能”）再被所用的限制酶识别（如图）。
②若两个相同黏性末端是由不同限制酶切割所得， （填“能”或“不能”）再被所用的限制酶识别（如图）。
1.基因工程的理论基础
2.限制酶与DNA连接酶的比较
（1）区别
项目 作用 应用
限制酶 使特定部位的磷酸二酯键断裂 用于提取目的基因和切割载体
DNA连接酶 在DNA片段之间重新形成磷酸二酯键 用于基因表达载体的构建
（2）两者的关系可表示为
1.（2024·江苏淮安期末）基因工程中需使用多种工具酶，几种限制酶的切割位点如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.限制酶Sma Ⅰ和EcoR Ⅴ切割形成的末端，可以通过E.coli DNA连接酶相互连接
B.DNA连接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯键的形成
C.限制酶EcoR Ⅰ进行一次切割，会切断2个磷酸二酯键，形成1个游离的5'末端
D.若两种限制酶的识别序列相同，则形成的末端一定能通过DNA连接酶相互连接
2.DNA连接酶是基因工程的必需工具。下列有关DNA连接酶的叙述，错误的是（ ）
A.DNA连接酶可以将任意的两个DNA片段连接成一个重组DNA分子
B.DNA连接酶发挥作用时不需要识别特定的脱氧核苷酸序列
C.DNA连接酶可以催化两个脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成
D.有些DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端
知识点（二） 基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
1.种类：质粒、 、动植物病毒等。
2.常用载体——质粒
（1）化学本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的 分子。
（2）质粒作为载体所具备的条件及原因
条件 原因
能在细胞中进行 ，随受体DNA同步复制 能使目的基因稳定存在且数量可扩增
有一个至多个 供外源DNA片段（基因）插入其中
常有特殊的 便于重组DNA分子的
无毒害作用 对受体细胞无毒害作用，避免受体细胞受到损伤
（3）功能
①相当于一种运输工具，将外源基因送入 。
②携带 在受体细胞内大量复制。
3.判断下列有关表述的正误
（1）作为载体的质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。（ ）
（2）质粒是环状双链DNA分子，是基因工程常用的载体。（ ）
（3）载体（如质粒）和细胞膜中的载体蛋白的成分相同。（ ）
（4）载体的种类有质粒、噬菌体、动植物病毒等。（ ）
探讨 探究载体需具备的条件和载体的选择
下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图思考：
（1）所有载体都是质粒吗？为什么？
（2）将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？
（3）根据标记基因的作用，有同学认为在含有某种抗生素的培养基中筛选存活的受体细胞不一定是导入目的基因的受体细胞，这种说法是否合理？并说明理由。
（4）若用家蚕作为某基因表达载体的受体细胞，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用噬菌体作为载体，其原因是什么？
1.载体上标记基因的标记原理
载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：
2.基因工程中的载体与细胞膜上的载体蛋白的区别
1.（2024·山东枣庄高二联考）质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是（ ）
A.质粒是只存在于细菌细胞质中能自我复制的小型环状双链DNA分子
B.在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点
C.携带目的基因的重组质粒只有整合到受体细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而复制
D.质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的筛选
2.下面是四种不同质粒的结构模式图，其中ori为复制必需的序列，AmpR为氨苄青霉素抗性基因，TetR为四环素抗性基因，箭头表示同一种限制酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是（ ）
A.基因AmpR和TetR是一对等位基因，常作为基因工程中的标记基因
B.质粒指细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和动植物病毒的DNA
C.限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键
D.用质粒④将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长
知识点（三） DNA的粗提取与鉴定
1.实验原理
2.实验步骤
3.判断下列有关表述的正误
（1）DNA不溶于酒精，但一些蛋白质溶于酒精，可利用这一原理初步分离DNA与蛋白质。（ ）
（2）研磨之后，通过过滤或离心，DNA会保留在沉淀物中。（ ）
（3）DNA能与二苯胺试剂在常温下反应生成蓝色沉淀。（ ）
探讨 探究DNA的粗提取与鉴定
1.实验过程要充分地搅拌和研磨，如果研磨不充分，会对实验结果产生怎样的影响？
2.上清液中加入预冷的酒精溶液有何作用？
3.实验过程中应如何使用玻璃棒搅拌？为什么？
4.该实验进行了几次静置或离心，目的是什么？DNA是在上清液中还是在沉淀中？
1.DNA的粗提取与鉴定实验的注意事项
（1）本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核（无DNA），可选用鸡血细胞作材料。
（2）二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
（3）提取植物细胞的DNA，在研磨时加入NaCl的目的是溶解DNA。
（4）在DNA进一步提纯时，选用冷却的体积分数为95％的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。
2.DNA与蛋白质在不同浓度NaCl溶液中的溶解度不同
项目 溶解规律 物质的量 浓度为 2 mol/L的 NaCl溶液 物质的量 浓度为 0.14 mol/L 的NaCl溶液
DNA 溶解 析出
蛋 白 质 部分发生 盐析沉淀 溶解
1.（2022·山东高考13题）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（ ）
A.过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
C.在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质
2.（2024·江苏启东中学检测）如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列相关叙述错误的是（ ）
A.图1中的溶液a是上清液
B.图1所示操作的原理是蛋白质等杂质能溶于酒精，而DNA不溶
C.图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝色变化不明显
D.图2中试管1的作用是证明2 mol/L的NaCl溶液遇二苯胺出现蓝色
（1）限制性内切核酸酶的作用是
。
（2）E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶的作用不同点是
。
（3）质粒作为基因工程的载体需具备的条件是
。
1.DNA连接酶是重组DNA技术中常用的一种工具酶。下列相关叙述正确的是（ ）
A.能连接DNA分子双链碱基对之间的氢键
B.能将单个脱氧核苷酸加到DNA片段的末端，形成磷酸二酯键
C.能连接用同种限制酶切开的两条DNA片段，重新形成磷酸二酯键
D.DNA连接酶只能连接双链DNA片段互补的黏性末端
2.（2024·安徽宣城高二检测）下列关于转基因技术的叙述，错误的是（ ）
A.能将不同物种优良性状集中到一起，定向地改造生物的遗传性状
B.所有生物共用一套遗传密码是基因工程能够最终成功的重要前提
C.艾弗里等人通过实验证明遗传物质是DNA可以说是基因工程的先导
D.沃森、克里克解开了DNA复制、转录和翻译过程之谜，阐明了遗传信息流动的方向
3.（2024·天津蓟州高二期中）下表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点）。下图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是（ ）
限制酶 AluⅠ BamHⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ
识别序列及 切割位点 ↓ AGCT TCGA ↑ ↓ GGATCC CCTAGG ↑ ↓ CCCGGG GGGCCC ↑ ↓ GATC CTAG ↑
A.BamHⅠ切割的是氢键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键
B.Sau3AⅠ和BamHⅠ切割的序列产生的黏性末端能够相连，连接后的片段还能被Sau3AⅠ切割
C.DNA连接酶能连接②⑤，不能连接②④
D.E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶都能连接①③，且连接效率低
4.（2024·重庆一中期末）下列关于质粒的叙述，正确的是（ ）
A.细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同
B.细菌质粒的复制过程一定是在受体细胞外独立进行的
C.质粒是存在于所有细胞中的蛋白质合成的场所
D.质粒是细胞质中能够自我复制的环状DNA分子
5.（2024·北京东城高二期末）利用新鲜洋葱作为实验材料提取DNA时（ ）
A.可将洋葱置于清水中，细胞吸水破裂后将DNA释放出来
B.离心后上清液中加入75％冷酒精，出现的白色丝状物就是纯净的DNA
C.将晾干的白色丝状物置于2 mol/L的NaCl溶液中，会发生溶解现象
D.可利用DNA在低温下遇二苯胺试剂呈现蓝色反应的特性对其进行鉴定
提示：完成课后作业 第3章 第1节
9 / 9第4节 蛋白质工程的原理和应用
导学 聚焦 1.运用结构与功能观等观念，说明蛋白质工程设计的原理。 2.基于蛋白质工程的实例，运用模型与建模、归纳与概括等方法，用文字、图示或模型的形式表示蛋白质工程的基本思路
知识点（一） 蛋白质工程崛起的缘由及基本原理
1.蛋白质工程的概念
2.蛋白质工程崛起的缘由
（1）崛起缘由
①基因工程的实质：将一种生物的 转移到另一种生物体内，后者可以产生它本不能产生的 ，进而表现出 。
②基因工程的不足：基因工程原则上只能生产自然界中 的蛋白质。
③天然蛋白质的不足：天然蛋白质的结构和功能符合 生存的需要，却不一定完全符合 的需要。
（2）实例：提高玉米赖氨酸含量
改造后玉米叶片和种子中游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。
3.蛋白质工程的基本原理
4.判断下列有关表述的正误
（1）蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。（ ）
（2）蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子。（ ）
（3）实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系。（ ）
（4）基因工程遵循中心法则，而蛋白质工程不遵循。（ ）
（5）根据某多肽链的一段氨基酸序列，可以很容易地确定控制该肽链合成的基因的脱氧核苷酸序列。（ ）
探讨 基因工程和蛋白质工程的比较
基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存在的蛋白质。结合图示回答有关问题：
（1）写出流程图中字母代表的含义：
A. ；B. ；C. ；D. ；E. 。
（2）上图字母中属于中心法则的过程有 ，属于蛋白质工程的过程有 。
（3）对天然蛋白质进行改造，你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？原因是什么？
（4）蛋白质工程和基因工程的操作对象以及得到的蛋白质相同吗？分别体现在哪些方面？
蛋白质工程与基因工程的区别和联系
1.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述中，正确的是（ ）
A.蛋白质工程难度很大是因为对蛋白质的高级结构了解不够
B.基因工程和蛋白质工程都可以生产自然界不存在的蛋白质
C.不同来源的DNA分子能够拼接，其原因是所有生物共用一套遗传密码
D.基因工程的直接操作对象是基因，蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质
2.为心梗患者注射大剂量的t-PA（一种能高效降解血栓的单链糖蛋白，主要由血管内皮细胞合成、分泌并释放进血液）会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血等副作用，据此分析错误的是（ ）
A.若利用大肠杆菌来生产t-PA，需要对其合成的t-PA进行后期改造
B.改造t-PA的技术属于蛋白质工程
C.欲将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，应直接对蛋白质（t-PA）进行改造
D.可利用抗原—抗体杂交技术来检测转基因的大肠杆菌是否分泌了t-PA
规律方法
“二看法”判断基因工程和蛋白质工程
知识点（二） 蛋白质工程的应用
1.在医药工业方面的应用
2.在其他方面的应用
3.判断下列有关表述的正误
（1）蛋白质工程不能改变蛋白质的活性。（ ）
（2）蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质复杂的高级结构没有完全认识。（ ）
（3）科学家利用蛋白质工程的思路来设计优良微生物农药，通过改造微生物蛋白质的结构，使它防治害虫的效果增强。（ ）
探讨 分析蛋白质工程的应用
1.研究人员试图将人胰岛素的B链的第28位氨基酸由脯氨酸替换为天冬氨酸，从而有效抑制胰岛素的聚合，获得速效胰岛素类似物，应该如何操作？
2.为什么改变一个氨基酸就可以改变蛋白质的稳定性甚至某种蛋白酶的活性？
3.如果已经推测出多肽中的氨基酸序列，那么推测出的基因中的碱基序列是否唯一呢？并说明理由。
1.科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的某区域氨基酸的组成，从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述，不正确的是（ ）
A.该过程的操作对象是胰岛素分子
B.可通过测定DNA序列确定突变是否成功
C.对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程
D.胰岛素的本质是蛋白质，不宜口服使用
2.某病毒通过表面刺突蛋白（S蛋白）的活性域（RBD）与人体细胞表面的ACE2受体相互作用感染细胞。科学家设计了一种自然界中不存在的蛋白质LCB1，可与S蛋白的RBD紧密结合，以干扰该病毒的感染。下列说法不合理的是（ ）
A.LCB1的结构可能与抗S蛋白的抗体有相似之处
B.S蛋白的RBD结构可以为设计LCB1提供信息
C.生产LCB1用到了基因工程的操作技术
D.可直接从细胞中获取基因用于LCB1的生产
（1）蛋白质工程是指
。
（2）基因工程原则上只能生产 的蛋白质。
（3）蛋白质工程的基本思路是
。
1.（2024·江苏连云港高二期中）下列各项与蛋白质工程没有直接关系的是（ ）
A.利用各种高科技手段分析蛋白质的分子结构
B.研究并改变某种蛋白质相关基因的碱基序列
C.设计和制造自然界中没有的人工蛋白质
D.将编码牛凝乳酶的基因导入酵母菌的基因组中获得凝乳酶
2.（2024·北京丰台期中）蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是（ ）
A.分析蛋白质的三维结构
B.研究蛋白质的氨基酸组成
C.获取编码蛋白质的基因序列信息
D.改造现有蛋白质或制造新的蛋白质
3.（2024·安徽淮南期末）如图所示是利用蛋白质工程生产保存时间更久的干扰素（一种糖蛋白）的核心流程，下列叙述正确的是（ ）
A.该过程得到的干扰素与自然界中的干扰素相同
B.图中③过程得到的脱氧核苷酸序列往往是唯一的
C.蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
D.蛋白质工程是通过对蛋白质的结构进行修饰或合成来操作的
4.（2024·广东揭阳期末）神经科学家设计了一种合成蛋白质LIMK1（结合ATP并磷酸化其靶标的蛋白质），能改善老年认知退化人群的记忆功能。下列叙述不正确的是（ ）
A.设计蛋白质LIMK1时，先设计其基因的碱基序列再推测其功能
B.通过基因定点突变技术可对LIMK1蛋白基因进行碱基的替换
C.设计蛋白质LIMK1利用的技术是蛋白质工程，其可制造新的蛋白质
D.蛋白质的高级结构十分复杂，故蛋白质工程是一项难度很大的工程
提示：完成课后作业 第3章 第4节
6 / 6学习讲义部分
第1章 发酵工程
第1节 传统发酵技术的应用
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.微生物 微生物的代谢 不同代谢物
2. 原材料 发酵物 固体 半固体 家庭式
酵母 曲霉 毛霉 毛霉 ⑩肽 氨基酸
3.（1）× 提示：发酵是指人们利用微生物，在适宜条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物。
（2）√ （3）√
互动探究
（1）提示：制作腐乳利用了空气中存在的酵母、曲霉和毛霉等微生物，其中起主要作用的是毛霉。
（2）提示：空气中的毛霉孢子在豆腐上生长形成的。
（3）提示：发酵的生产条件不易控制，容易受杂菌污染。
学以致用
1.D 传统发酵常常是固体发酵或者半固体发酵，D错误。
2.C 传统发酵利用的是天然存在的菌种，没有经过严格灭菌，所生产食品安全性较低，C错误。
知识点（二）
自主学习
1.异养厌氧 2C3H6O3
2. 5％～20％ 条状 蒜瓣、生姜及其他香辛料
八成 没过全部菜料 注满水 温度
3.（1）√
（2）× 提示：制备泡菜时，盐水煮沸后应冷却后再用。
（3）× 提示：泡菜的制作应始终保持无氧环境。
（4）√
互动探究
（1）①调味、抑制微生物生长 ②杀菌（杀灭水中的微生物及除去水中氧气） ③为了不影响乳酸菌等微生物的生命活动
（2）提示：提供乳酸菌菌种。
（3）提示：泡菜盐水浓度过高，乳酸菌会通过渗透作用失水，乳酸菌生长被抑制，制作的泡菜会“咸而不酸”。
（4）提示：①选择气密性好的泡菜坛。②盐水煮沸后冷却待用。③装坛时压实，盐水没过全部菜料。④盖上坛盖后要在坛盖边沿的水槽中注满水；发酵期间不宜开盖，并在发酵过程中注意经常向水槽中补水。
（5）提示：10天后食用比较合适。因为此时亚硝酸盐含量低。
学以致用
1.B 泡菜制作过程中起主要作用的微生物是乳酸菌，乳酸菌是厌氧菌，发酵时需要营造无氧环境，因此“泥头”的目的是为该菌提供无氧环境，A正确；泡菜发酵时盐水的质量分数应是5％～20％，B错误；乳酸菌的生存需要适宜的渗透压等环境，“咸则味恶”的原因可能是由于溶液浓度过高，使乳酸菌失水死亡，从而导致发酵效果降低，C正确；亚硝酸盐的含量与发酵时间有关，若腌制时间少于“七日”，可能导致泡菜中亚硝酸盐含量高，影响泡菜品质，D正确。
2.A 乳酸菌发酵的产物是乳酸，A错误；乳酸菌是严格厌氧微生物，制作泡菜时用水密封泡菜坛，其目的是保持无氧的环境，B正确；从图中曲线可看出第8天后亚硝酸盐含量与之前相比含量降低，故与第3天相比，第8天后的泡菜更适于食用，C正确；在此过程中乳酸菌进行了乳酸发酵，产生的乳酸导致泡菜坛内pH下降，D正确。
知识点（三）
自主学习
1.酵母菌 醋酸菌 需氧型 30～35 ℃ C6H12O62C2H5OH（酒精）＋2CO2＋能量 C6H12O6＋2O22CH3COOH（乙酸）＋2H2O＋2CO2＋能量 C2H5OH＋O2CH3COOH（乙酸）＋H2O＋能量
2. 洗洁精 酒精 枝梗 1/3 18～30 10～12 柠松 30～35 7～8
3.（1）√
（2）× 提示：醋酸菌是需氧型微生物，乙酸发酵需要氧气。
（3）√
（4）× 提示：在葡萄酒的制作过程中，采摘的葡萄冲洗1～2次即可，且要先冲洗再除枝梗。
互动探究
（1）提示：“先来水”的原因是酵母菌先进行有氧呼吸产生水。“后来酒”的原因是在无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。
（2）提示：①温度不同。果酒制作和果醋制作所用微生物不同，果酒制作利用的是酵母菌，温度应控制在18～30 ℃；果醋制作利用的是醋酸菌，温度应控制在30～35 ℃。②气体条件不同。果酒制作时需先通气，后密封；果醋制作时需一直通气。
（3）提示：不会。随着乙酸发酵的进行，发酵液的pH、发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低，且乙酸发酵过程需氧，酵母菌无法进行酒精发酵。
学以致用
1.A ①过程将发酵瓶等清洗干净后用体积分数为70％的酒精消毒，防止污染，但不能杀死物体内外所有的微生物，A错误；材料处理时选用新鲜葡萄先用清水冲洗1～2次，再除去枝梗和腐烂的籽粒，避免杂菌污染，B正确；将温度控制在18～30 ℃进行果酒发酵，并需适时拧松瓶盖放气，C正确；果醋发酵菌种是醋酸菌，为好氧型细菌，发酵最适温度为30～35 ℃，④需要调高温度至30～35 ℃，该过程几乎不产生气体，D正确。
2.C 题述实验中用体积分数为70％的酒精对上述装置进行消毒后，再装入果汁进行发酵，目的是避免杂菌污染，A正确；甲装置在酿酒过程中需要通过拧松瓶塞排气，而其他的两个装置不需要，因此甲装置被杂菌污染的机会比其他两装置大，B正确；丙装置转为果醋发酵时，需通过气阀1通气，且需提高发酵温度，C错误；因为乙装置中的碳酸钠溶液能够将酵母菌发酵产生的二氧化碳吸收掉，而甲装置中的二氧化碳需要专门排放，否则会爆裂，因此与甲装置相比，乙装置中的气压更容易保持相对稳定，D正确。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）人们利用微生物，在适宜的条件下，将原料通过微生物的代谢转化为人类所需要的产物的过程 （2）直接利用原材料中天然存在的微生物，或利用前一次发酵保存下来的面团、卤汁等发酵物中的微生物进行发酵、制作食品的技术 （3）发酵菌种差异、杂菌情况不明和发酵过程的控制缺乏标准
课堂演练
1.D 参与果酒制作的微生物是酵母菌，属于真核生物，A错误；参与果醋制作的醋酸菌是好氧菌，因此果醋发酵需要有氧条件，B错误；不同的发酵产物需要的温度不同，如果醋发酵所需温度是30～35 ℃，而果酒发酵温度较低，C错误；发酵过程会进行细胞呼吸，细胞呼吸释放的能量多数以热能散失，故发酵都是放热过程，D正确。
2.A 腌制时间过短，亚硝酸盐含量较高，一般在腌制5天后，亚硝酸盐含量开始下降，10天后亚硝酸盐含量较低，A正确；高温灭菌会杀死附着在萝卜上的乳酸菌，B错误；乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，不产生CO2，C错误；萝卜腌制后细胞已经死亡，盐和糖通过扩散作用进入萝卜细胞，D错误。
3.D 发酵过程中，乳酸含量不断增多，不仅可以抑制其他微生物的生长，也会影响乳酸菌的活性，因此乳酸菌数量不会一直增多，D错误。
4.C 缺少糖源时，醋酸菌会将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为乙酸，所以需要先隔绝空气进行果酒发酵，然后供氧进行果醋发酵，A正确；适当加大接种量可以提高发酵速率，更快产生较多代谢物，从而抑制杂菌繁殖，B正确；发酵液中的醋酸菌属于原核生物，其通过二分裂的方式进行增殖，C错误；果酒制作过程中会产生二氧化碳，二氧化碳溶于水，使pH降低，果醋制作过程中产生乙酸，同时会使pH下降，D正确。
5.B 将米煮熟可以杀死米中绝大多数杂菌，有利于后续根霉曲的繁殖，促进其分解糯米中的有机物，A正确；蒸米之后直接加根霉曲，可能由于米本身温度太高，根霉曲会被高温杀死，所以需要冷淋，B错误；加酵母曲后应先通入一段时间无菌空气，促进酵母菌有氧呼吸，进行大量繁殖，再进行无氧发酵，C正确；发酵结束后保存米酒，米酒发酵过程中可能还保留部分杂菌，需要对发酵液进行灭菌，可延长米酒的保存期，D正确。
第2节 微生物的培养技术及应用
第1课时 微生物的基本培养技术
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1） 营养物质 生长繁殖 培养、分离、鉴定、保存 代谢物 液体 固体 （2）①水、碳源、氮源、无机盐 ②维生素 酸性 中性或弱碱性
2.（1）× 提示：固体培养基中添加了凝固剂，加少量水不能制成液体培养基。
（2）√ 提示：硝化细菌为自养型生物，可以二氧化碳为碳源合成有机物。
（3）× 提示：培养固氮微生物的培养基中可以不加入氮源。
（4）√
互动探究
（1）提示：固体 该培养基的配方中含有凝固剂琼脂
（2）提示：牛肉膏和蛋白胨
（3）提示：异养型微生物 该微生物的碳源和氮源是有机物
（4）提示：不一定，例如培养自养微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。
学以致用
1.B 微生物生长繁殖需要氮源，氮源物质为该微生物提供必要的氮元素，A正确；该碳源物质是CO2，属于无机物，不能作为微生物的能源物质，B错误；无机盐是微生物生长繁殖不可缺少的营养物质，C正确；生物的生命活动离不开水，水是该微生物的营养要素之一，D正确。
2.C 培养基不一定都含有碳源、氮源，如培养自养型微生物的培养基中不需加入碳源，培养自生固氮菌的培养基中不需加入氮源，A错误；一般固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产，B错误；某些微生物不能利用淀粉，而只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等糖类，D错误。
知识点（二）
自主学习
1. 杂菌污染 温和的物理、化学 巴氏消毒法 所有的微生物 湿热灭菌 灼烧灭菌
2.①消毒 ②灭菌 ③酒精灯火焰 ④周围的物品
3.（1）√ （2）√
（3）× 提示：没有生物活性的材料不一定要用高压蒸汽灭菌法灭菌，如玻璃器皿可用干热灭菌法灭菌。
互动探究
1.63～65 72～76 5～6 30 接种室 接种箱 超净工作台 酒精 氯气 充分燃烧 涂布器 接种环 接种针 试管口 瓶口 160～170 1～2 h 耐高温的和需要保持干燥 100 kPa、121 ℃ 15～30 min 培养基
2.提示：在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
3.提示：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
学以致用
1.B 实验操作者双手用体积分数为70％的酒精消毒，可防止杂菌污染，A不符合题意；试管用高压蒸汽灭菌法灭菌前要加棉花堵塞，但不能用脱脂棉花，因脱脂棉易吸水，容易引起杂菌污染，B符合题意；在超净台上完成操作，可防止杂菌污染，C不符合题意；接种环需要灼烧灭菌，可保证接种时不会引起杂菌污染，D不符合题意。
2.B 在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于煮沸消毒法，B错误。
知识点（三）
自主学习
1.（1）微生物的群体 单一个体 纯培养物 （2）配制培养基、灭菌、接种、分离和培养
2.（1）①固体培养基 子细胞群体 ②平板划线法 稀释涂布平板法 单个微生物 （2） 琼脂 蒸馏水 干热灭菌箱 50 ℃ 酒精灯火焰 单 恒温
3.（1） 右手 左手 通过 稍大于 立即
倒过来 下 上 （2） 灼烧 火焰旁 火焰
接种环蘸取 三至五条平行线 接种环 末端
第一次
4.（1）× 提示：培养基应灭菌后再分装到培养皿中。
（2）√ （3）√
（4）× 提示：接种环经火焰灭菌冷却后再挑取菌落。
（5）√
互动探究
1.（1）提示：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
（2）提示：可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
（3）提示：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。
2.（1）提示：d→b→f→a→e→c→h→g。
（2）原有的微生物 上次划线的末端 每次划线时菌种数目逐渐减少 单个细菌
（3）提示：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
（4）提示：培养未接种培养基的作用是对照，未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的。若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。
学以致用
1.B 步骤①表示倒平板，培养基需要先调节pH后灭菌，冷却后倒平板，A错误；接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌，所以步骤③到步骤④的过程中5次划线操作前都要灼烧灭菌，接种结束后还需灼烧灭菌1次，防止造成污染，由此可见，步骤③到④的过程中共需灼烧接种环6次，C错误；步骤④操作结束后需在培养皿的底上做好标记并倒置后放入培养箱中进行培养，D错误。
2.B 为了能彻底灭菌，配制的培养基需进行高压蒸汽灭菌，A正确；起始划线的区域长出的菌落多且密，甲中d区域为划线的起始位置，a区域为划线的结束位置，B错误；连续划线的目的是获得单个微生物繁殖形成的菌落，C正确；由于每次使用接种环前后都要灼烧灭菌，图示甲中共有4次划线接种，故接种环灼烧了5次，D正确。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质 （2）使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物 （3）由单一个体繁殖所获得的微生物群体
课堂演练
1.D 培养该菌时，需要加入蒸馏水；该微生物为异养生物，需要葡萄糖作为碳源；培养该微生物需要无机盐，故需要加入氯化钠；该微生物可以自己固氮，不需要加入氮源，故不需要加入蛋白胨，D符合题意。
2.A 培养基是为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源、水和无机盐等营养的基质，A正确；微生物培养基的主要营养物质有碳源、氮源、水和无机盐等，有的自养型微生物的碳源是二氧化碳，固氮菌的氮源是氮气，此时培养基中不需要加碳源或氮源，B错误；牛肉膏蛋白胨培养基属于天然培养基，营养全面，C错误；不同微生物生长的最适pH不同，如霉菌一般适合在酸性环境中生长，细菌一般适合在中性或弱碱性环境中生长，D错误。
3.D 倒平板正确的操作顺序应该是丙→乙→甲→丁，A正确；将培养基倒入培养皿（甲），在酒精灯火焰附近进行可以避免杂菌污染，B正确；丁操作为将培养基倒置，必须要等待平板冷却凝固后才能进行，C正确；培养基冷却到50 ℃左右时既不烫手，也不发生凝固，适宜进行倒平板，而不是防止杂菌污染，D错误。
4.D 灭菌可以杀死环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子，消毒只能杀死物体表面或内部一部分微生物，A错误；玻璃器皿等耐高温、需要保持干燥的实验器具，应采用干热灭菌法进行灭菌，而用酒精直接擦拭达不到彻底灭菌的目的，B错误；灼烧灭菌的对象可以是金属器具，也可以是玻璃器具，C错误；消毒和灭菌的原理是相同的，都是使微生物的蛋白质变性，D正确。
5.C 灼烧接种环，杀灭环上残留菌液，待冷却后再进行划线，A错误；划线时注意不要将最后一区5的划线与第一区1相连，B错误；在5个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落，D错误。
6.B 将浸泡在体积分数为70％的酒精中的涂布器拿出后还需要经过灼烧灭菌及冷却后才能进行涂布，A错误；接种环经火焰灼烧灭菌之后还需要冷却后才能挑取菌落，C错误；倒平板时，用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基（10～20 mL）倒入培养皿，立即盖上培养皿的皿盖，D错误。
第2课时 微生物的选择培养和计数
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1）①生存环境 （2）①目的菌 抑制或阻止 ②特定 抑制或阻止
2.（1）①无菌水 ②10 （2） 0.1 酒精 冷却 涂布器 （3）涂布的菌液被培养基吸收 单菌落
3.（1）√ （2）√ （3）√ （4）√
互动探究
（1）提示：取1 mL样品上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
（2）提示：杀死涂布器上的杂菌，防止杂菌污染。
（3）提示：a→b→c→d。
（4）提示：出现杂菌污染的可能原因有：培养基制备过程中被杂菌污染；接种过程中，无菌操作不符合要求；系列稀释时，无菌操作不符合要求等。
学以致用
1.C 进行涂布平板操作前，要对涂布器进行灭菌，一般的做法是先将涂布器浸在盛有体积分数为70％酒精的烧杯中，然后将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，A正确；将蘸有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后冷却再进行涂布，C错误。
2.B 根据图甲中三个平板的菌落密度可知，三个平板中所用培养液的稀释倍数不相同，A错误；甲、乙中若均为选择培养基，均可用于分离微生物，图乙是平板划线法接种后的结果，不适合对微生物进行计数，B正确；稀释涂布平板法接种使用涂布器，平板划线法接种使用接种环，C错误；图乙每次划线应从上一次划线的末端开始，以便使聚集的菌种逐步稀释获得单菌落，D错误。
知识点（二）
自主学习
1. 一 活菌 30～300 平均值 少 菌落
细菌计数板 血细胞计数板 显微镜 ⑩活菌 死菌 快速直观
2.（1）√ （2）√
（3）× 提示：由于当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。
（4）× 提示：平板划线法不能用于细菌的计数。
互动探究
（1）提示：不真实。为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。
（2）提示：不合理。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。
（3）提示：105的稀释度下取0.1 mL涂布的三个平板上的菌落数都在30～300范围内，计算其平均值为（212＋234＋287）/3≈244。进一步可以换算出1 g样品中活菌数为（244÷0.1）×105＝2.44×108。
学以致用
1.D 将1 mL样品稀释100倍，在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液，经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为56、57和58，据此可得出每升样品中的活菌数为（56＋57＋58）÷3÷0.1×1 000×100＝5.7×107，A正确；由于两个或多个细胞连在一起时，在平板上观察到的只是一个菌落，所以统计的菌落数往往比实际的活菌数目低，B正确；为保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数，C正确；显微镜直接计数法统计的是稀释液中所有菌体的数目，包括活菌和死菌，D错误。
2.A 获得纯培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，因此两种纯化方法的核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度，A正确；因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，因此用稀释涂布平板法进行微生物的计数时，所得数据往往比实际数据偏小，B错误；通常对接种室用紫外线照射30 min，照射前可适量喷洒苯酚等消毒液来增强消毒效果，C错误；接种环可用灼烧灭菌，涂布器要蘸少量酒精在火焰上引燃进行灭菌，D错误。
知识点（三）
自主学习
1.（1）②3～8 cm （2）1×104、1×105和1×106 宽
（3）①温度 30～37 1～2 ②菌落数目稳定时 形状、大小和颜色
2.（1）①灭菌 ②火焰旁 （2）稀释度
3.（1）× 提示：从土壤中取样时，一般取表层土。
（2）× 提示：不同微生物的稀释倍数不同。
（3）√
互动探究
1.（1）提示：该选择培养基的配方中，尿素是培养基中的唯一氮源，因此，只有能够利用尿素的微生物才能够生长。
（2）提示：分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可催化尿素分解产生NH3，NH3可作为微生物生长的氮源。
2.（1）提示：不一定是 固氮细菌利用氮气为氮源，也能在以尿素为唯一氮源的培养基上生长
（2）提示：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中加入酚红指示剂。
学以致用
1.D 酶具有专一性，能产生脲酶的细菌可以分解利用尿素，A正确；稀释度越低，细菌培养基上菌落数越多，稀释度越高，细菌培养基上菌落数越少，因此逐级稀释的程度会直接影响细菌培养基上的菌落数量，B正确；细菌的生长繁殖需要无机盐作为营养物质，培养基中添加的KH2PO4、Na2HPO4可提供无机盐，同时也可以作为缓冲剂，C正确；培养基①为选择培养基，以尿素作为唯一氮源，培养基②为鉴别培养基，通过加入酚红指示剂，观察菌落周围指示剂是否变红，不是用于纯培养产脲酶的细菌，D错误。
2.D B选项的实验思路遵循了实验的对照原则，C选项的实验思路遵循了实验的重复原则，D错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基
（2）当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌
（3）当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
课堂演练
1.B 能分解尿素的细菌是一种分解者，属于异养型生物，不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，B错误。
2.D 由于两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落，所以利用稀释涂布平板法获得的菌落数往往少于实际的活菌数，A错误；平板划线法不需要稀释菌液，是将菌液通过接种环连续划在固体培养基表面，B错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基中进行培养，C错误。
3.C 步骤③筛选分解尿素的细菌的培养基中，应以尿素为唯一氮源，不能含有其他氮源，不能加入牛肉膏蛋白胨，C错误。
4.D 在含哺乳动物尿液的土壤中有较多含脲酶的细菌，因此土样从有哺乳动物尿液的地方取，获得目的菌种的概率很高，A正确；取不同稀释倍数的土壤稀释液各0.1 mL，分别涂布于牛肉膏蛋白胨固体培养基、尿素固体培养基上，其中牛肉膏蛋白胨固体培养基是对照，B正确；在尿素固体培养基上生长的细菌大多数是以尿素为氮源的细菌，可能还有一些可以利用空气中氮的微生物等，D错误。
第3节 发酵工程及其应用
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1. 代谢特点 品质 诱变育种 基因工程育种 温度 pH 溶解氧 产物浓度 营养成分 ⑩分离 纯化
2.（1）× 提示：发酵工程的菌种也可以通过诱变育种或基因工程育种获得。
（2）× 提示：发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵的过程。
（3）× 提示：培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌。
（4）√
互动探究
（1）环境条件不仅会影响微生物的生长繁殖，而且会影响微生物代谢物的形成 （2）菌种大多为单一菌种
（3）提示：如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥。如果产品是代谢物，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品。
（4）提示：不能。要防止排出的气体和废弃培养液中的微生物或活性物质污染环境。
学以致用
1.C 发酵工程的内容包括选育菌种、扩大培养、培养基的配制、灭菌、接种、发酵和产品的分离与提纯等方面，其中发酵过程是发酵的中心阶段，A错误；发酵过程中应随时检测培养液中的微生物数目、产物浓度等，同时应对发酵过程中的一些条件进行控制才能保证发酵的正常进行，B错误；微生物发酵过程中要严格控制温度、pH、溶解氧与转速等发酵条件，因为环境条件的变化不仅会影响菌种的生长和繁殖，还会影响代谢物的形成，C正确；谷氨酸棒状杆菌在谷氨酸发酵的过程中，当pH呈酸性时，会生成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺，D错误。
2.D 延长稳定期可以提高代谢物的产量，要达到这一目的可采用连续培养的发酵方式，B正确；人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件（即发酵条件）等，D错误。
知识点（二）
自主学习
1. 温和 丰富 低廉 专一 污染小
容易处理
2.（1）②食品添加剂 ③酶制剂 （3）①有机酸、生物活性物质 ②微生物或其代谢物 ③单细胞蛋白 （4）粮食、环境、健康和能源
3.（1）√
（2）× 提示：单细胞蛋白就是微生物菌体。
（3）× 提示：发酵工程一般用液体培养基
（4）√
互动探究
（1）提示：①②③。生产单细胞蛋白饲料、利用工程菌生产胰岛素、工厂化生产青霉素均需要利用发酵工程技术。
（2）提示：酱油、各种酒类、柠檬酸和谷氨酸的发酵生产利用的微生物分别是霉菌（如黑曲霉）、酿酒酵母、黑曲霉和谷氨酸棒状杆菌。
（3）提示：乙醇可通过粮食发酵制得，是可再生能源，推广使用乙醇汽油可以节省石油资源；乙醇燃烧生成二氧化碳和水，能减少汽车尾气的污染等。
（4）提示：接种单一高质量菌种、严格的消毒和灭菌措施、培养基中营养物质协调、严格的发酵条件控制等，都使啤酒的产量和质量明显提高。
学以致用
1.C 乙型肝炎疫苗可用发酵工程的方法生产，这种方法生产的乙型肝炎疫苗的优点是酵母菌繁殖快，代谢旺盛，单位时间内的产量高，C错误。
2.D 糖化主要是将麦芽中的淀粉等有机物水解为小分子的过程，因此大麦发芽释放的淀粉酶可参与糖化过程，A正确；破碎过程有利于大麦中淀粉酶的释放，从而使淀粉酶与淀粉充分接触，促进淀粉分解，提升反应速率，B正确；蒸煮过程中淀粉酶的活性丧失，因此蒸煮过程可以终止淀粉酶的进一步作用，并对糖浆灭菌，C正确；在缺氧、酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，但随着无氧呼吸过程中酒精含量的增多，酵母菌的生长受到抑制，因此酵母菌发酵过程未必待糖分消耗完全后才会终止，D错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品分离、提纯 （2）自然界中筛选出来，也可以通过诱变育种或基因工程育种 （3）过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥 提取、分离和纯化
课堂演练
1.C 过量使用食品添加剂会对人体健康造成影响，甚至危及生命，所以不能过量使用，A错误；加酶洗衣粉中酶制剂在最适温度下活性最高，沸水条件会使酶失活，洗涤效果变差，B错误；在青贮饲料中添加乳酸菌，通过乳酸菌的发酵，可以提高饲料品质，使饲料保鲜，同时提高动物免疫力，C正确；与使用化学农药相比，使用微生物农药具有成本低、无污染的特点，D错误。
2.D 高产青霉菌株是通过诱变育种获得的，A正确；发酵工程所用培养基和设备必须严格控制无菌，避免杂菌污染，B正确；发酵过程要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度、溶解氧等，以保证发酵过程的顺利进行，C正确；仅通过过滤、沉淀等方法将青霉菌体分离、干燥，不能获得青霉素，还需经过萃取、脱色等，D错误。
3.B 果酒发酵的适宜温度为18～30 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A正确；乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B错误；发酵过程中酵母菌无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C正确；葡萄酒发酵的原料是糖类，因此可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵，D正确。
4.（1）添加缓冲液 代谢物的积累（或酸碱物质的消耗不均等） （2）4 3 （3）是否通入无菌空气 （4）通气量 溶氧量降低（或pH降低） （5）把无菌空气打成细小的气泡，增加溶氧量；使菌种与培养液充分接触 不受大的影响
章末整合提升
综合归纳
1.A 利用以石油为唯一碳源的选择培养基能从被石油污染的土壤中筛选BGQ-6，A错误；对微生物进行计数时，应该选择的接种方法是稀释涂布平板法，B正确；为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数，C正确；由单一的BGQ-6繁殖所获得的群体称为BGQ-6纯培养物，D正确。
2.A 根瘤菌为固氮菌，可利用空气中的氮气作为氮源，该培养基缺少氮源，可用于筛选和富集固氮菌，甘露醇可以作为碳源，A错误；要形成菌落需要利用固体培养基，微生物实验中通常利用琼脂作为培养基的凝固剂，B正确；培养基灭菌后待冷却至50 ℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板，以防止杂菌污染，C正确。
3.A 用稀释涂布平板法进行菌落计数时，当样品的稀释倍数足够高时，平板上形成的一个菌落来自一个活菌，故稀释到一定倍数就能出现单菌落，A错误；富集培养基中含有酵母膏和蛋白胨等，酵母膏能提供碳源和氮源，可获得数目较多的塑料降解菌，B正确；对PVC塑料膜进行传统填埋、焚烧容易造成二次污染，黄粉虫肠道微生物对PVC塑料膜进行的是生物降解，不会造成二次污染，C正确；选择培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一碳源，能降解PVC的微生物可以生长繁殖，同时抑制或阻止其他微生物的生长，D正确。
4.A 酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器，影响酒精发酵，A正确；果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日减少，B错误；若以酒精为底物进行乙酸发酵，酒精与氧气发生反应产生乙酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时，若以葡萄糖为底物进行乙酸发酵，发酵液产生的气泡量与果酒发酵时相当，C错误；重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定乙酸含量，D错误。
5.D 酒精在酸性条件下遇到重铬酸钾变成灰绿色，故果汁发酵后，检测是否有酒精产生所用的试剂是重铬酸钾，A、B正确；营造反应的酸性环境所用的酸是H2SO4，物质的量浓度为3 mol/L，C正确；重铬酸钾可以检测酒精的有无，且反应产物中酒精浓度越高，颜色越深，D错误。
真题体验
1.B 筛选目的菌时应从富含目的菌的环境中去取样，酸奶和泡菜中富含乳酸菌，可以从中采样进行分离纯化，A正确；平板倒置培养是为了防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基造成污染，不是创造无氧环境，B错误；筛选的是能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，所以，初步筛选后，还需要进一步进行目的菌胆固醇降解能力的测定，以获得符合要求的乳酸菌，C正确；因筛选出的目的菌是在肠道发挥作用，所以，还需要检测目的菌株对消化道环境的耐受力，D正确。
2.D 为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对实验操作者的双手进行消毒，A正确；纯培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是当两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。
3.A 细菌是原核生物，酵母菌是真核生物，不同微生物对营养物质的需求不一样，通常酵母菌培养基比细菌培养基有更高的碳氮比，A正确；通常细菌的生长速度比酵母菌快，但部分细菌的菌落小于酵母菌的菌落，B错误；通常细菌和酵母菌的培养基都可以用高压蒸汽灭菌法灭菌，C错误；血细胞计数板适用于真菌的计数，细菌计数板用于细菌的数量测定等，D错误。
4.C ①沸盐水冷却后再倒入坛中，是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响，A错误；②盐水需要浸没全部菜料，造成无氧环境，有利于乳酸菌无氧呼吸，B错误；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水，是排气减压、隔绝空气、防止杂菌污染等，C正确；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量，腌制泡菜过程中亚硝酸盐的含量先增多后减少，D错误。
5.D 适量提高乳酸链球菌的接种量，可以使菌体数量增加较快，进而使Nisin浓度更快提高，因此可以缩短发酵生产周期，在较短时间收获产品，A正确；蔗糖是乳酸链球菌的营养物质，随着发酵的进行，发酵液中蔗糖含量逐渐降低，因此中后期补加一定量的蔗糖溶液利于菌体生长，B正确；乳酸菌生长过程中产生的乳酸会使发酵罐内pH下降，因此在发酵过程中向发酵罐内适时适量添加碱液，可以创造适于Nisin生产的pH条件，C正确；如果发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥获得产品。如果产品是分泌到发酵液中的，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施从发酵液中获得产品。Nisin为乳酸链球菌的分泌产物，主要存在于发酵液，D错误。
第2章 细胞工程
第1节 植物细胞工程
第1课时 植物细胞工程的基本技术
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.细胞器 组织 细胞、组织、器官、个体
2.完整生物体 其他各种细胞 选择性地表达
3.（1）植物器官、组织或细胞 完整植株 （2）全能性
（3）植物器官、组织或细胞 愈伤组织 ①结构和功能 未分化 ②不定形的薄壁组织 ③芽、根 （4） 无菌水
次氯酸钠 0.5～1 cm 1/3～1/2 愈伤组织 封口膜 生芽 生根 封口膜 ⑩生长
4.（1）× 提示：具有某种生物全部遗传信息的细胞在离体的情况下才能表现出全能性。
（2）√
（3）× 提示：对外植体进行消毒处理。
（4）× 提示：不一样，生长素和细胞分裂素的含量不同。
互动探究
1.② ③ ④ ①
2.（1）提示：形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织，其他部分如叶、花全能性低，不易培养成小植株。
（2）提示：应含有；因为此时外植体不能进行光合作用制造有机物，需要依赖于环境中的有机物才能生存。
（3）提示：第一次：诱导外植体脱分化形成愈伤组织；第二次：诱导愈伤组织生芽；第三次：诱导愈伤组织生根。
（4）提示：脱分化过程中一般不需要光照，但是再分化过程中需要给予适当时间和强度的光照。
学以致用
1.A 植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；外植体一般只消毒，不进行灭菌处理，以保持外植体的活性，B错误；①过程是脱分化，月季花药的脱分化过程不需要光照，再分化过程才需要一定的光照，C错误；菊花根尖组织的细胞中含有控制叶绿体形成的基因，在培养过程中，基因的选择性表达会使培养成的新植株叶片呈绿色，D错误。
2.C 消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害，故外植体消毒可先用体积分数为70％的酒精消毒30 s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30 min后，立即用无菌水清洗2～3次，A错误；诱导形成愈伤组织的脱分化过程不需要光照条件，B错误；生长素和细胞分裂素的比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成，即诱导生芽的培养基中细胞分裂素所占的比例和用量更高，C正确；移栽前应先将培养瓶的封口膜打开，让试管苗在培养箱内生长几日，用流水清洗掉根部的培养基后，再移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境中炼苗处理，D错误。
知识点（二）
自主学习
1. 原生质体融合 细胞壁 脱分化 愈伤组织 再分化 （1）纤维素酶和果胶酶 （2）①电融合 离心
②聚乙二醇（PEG） 高Ca2＋—高pH
2.不同来源 杂种细胞 新植物体
3.远缘杂交
4.（1）√
（2）× 提示：植物体细胞杂交技术的最终目的是得到杂种植株。
（3）× 提示：植物细胞去除细胞壁后才能诱导融合。
（4）√
互动探究
（1）提示：细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
（2）等渗 低渗溶液中原生质体易吸水涨破
（3）提示：3（AA、BB、AB）。AB。
（4）提示：杂种细胞再生出细胞壁；培育出杂种植株。
（5）提示：四。四。
（6）提示：能够打破生殖隔离，实现远缘杂交育种。
学以致用
1.D 最终获得的杂种植株体细胞内所含的染色体数通常是两亲本细胞染色体数之和，即含有20＋18＝38（条）染色体，D错误。
2.D 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，利用纤维素酶和果胶酶可以除去植物细胞壁，获得具有活力的原生质体，A正确；诱导原生质体融合可用化学诱导剂PEG或高Ca2＋—高pH，B正确；形成的融合细胞经植物组织培养，脱分化形成愈伤组织，之后形成植株，C正确；甲、乙都是二倍体，体细胞杂交得到的是异源四倍体，D错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能 （2）在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达 （3）离体的植物器官、组织或细胞 人工配制的培养基上 完整植株
（4）将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术
课堂演练
1.A 移栽前应先将培养瓶的封口膜打开，让试管苗在培养箱内生长几日，A错误；移栽的基质可以是消过毒的蛭石或者珍珠岩，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，B正确；移栽时需用流水清洗根部的培养基，C正确；最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中，D正确。
2.B 利用外植体得到根与芽或完整植株的过程一般需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，A正确；由题干可知，器官发生的两种途径都需要利用外植体诱导得到根与芽或完整植株，而不能在母体植物上直接完成，B错误；器官发生途径过程中通过诱导外植体经细胞分裂、分化得到，这一过程中存在基因选择性表达，C正确；器官发生的原理是植物细胞的全能性，植物细胞具有全能性的原因是高度分化的细胞的细胞核中具有该物种的全套遗传信息，D正确。
3.A 植物组织培养技术依据的原理是植物细胞的全能性，即①；植物组织培养的过程是将离体的植物器官、组织或细胞经脱分化过程形成愈伤组织，再经再分化过程形成芽、根，最终发育成完整植物体，即②⑧⑥⑦③⑨；决定植物脱分化和再分化的关键因素是生长素和细胞分裂素的比例，即④。
4.B 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，①过程用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，A错误；人工诱导原生质体融合的方法包括物理法（电融合、离心法）、化学法（聚乙二醇）等，B正确；③表示脱分化、④表示再分化，培养的目的不一样，培养基的成分有差别，例如③与④中植物激素的浓度不同，C错误；获得的耐盐植株由于基因表达的调控，不一定能表现出双亲全部优良性状，D错误。
5.C 细菌细胞融合与植物体细胞杂交的基本过程一致，首先都是要去除细胞壁，细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，不能使用纤维素酶和果胶酶来处理，A错误；失去细胞壁保护的原生质体更容易受到外界环境的影响，在低渗环境中很容易吸水涨破，因此制备好的原生质体应该置于等渗环境中，B错误；形成的两两融合的融合子共有3种，分别是菌株甲互融、菌株乙互融、菌株甲与菌株乙互融，其中只有菌株甲与菌株乙互融形成的融合子才是所需要的双抗菌株，可用含有利福平和链霉素的固体培养基进行筛选，C正确；过程②是原生质体甲、乙相互融合的过程，该过程体现了细胞膜的流动性，PEG是常用的细胞融合诱导剂，除此之外还可以诱导动物细胞融合以及植物细胞的融合，D错误。
第2课时 植物细胞工程的应用
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.高效 快速 保持
2.顶端分生区 茎尖
3.（1）√
（2）× 提示：作物脱毒并不抗病毒，可能再感染病毒。
（3）√ （4）√
互动探究
（1）提示：植物组织培养到愈伤组织的阶段，细胞进行有丝分裂，细胞分裂速度较快，从而可获得大量的组织细胞，然后不断地分割、移瓶、诱导再分化形成新植株。植物组织培养在实验室进行，受季节、气候等条件限制较小。
（2）提示：对于无性繁殖的作物，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。在植物顶端分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，因此切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植物就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
（3）提示：①高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性；②使用材料少，培养周期短，繁殖率高；③不受季节、气候、自然灾害等因素的影响；④便于自动化管理，可实现工厂化生产。
学以致用
1.B 草莓的①的匍匐茎最终形成草莓②的过程中没有离体，不能体现细胞的全能性，A错误；①→③的过程是花粉离体培养的过程，需要严格无菌操作，①→②不需要，B正确；愈伤组织的形成不需要光照，C错误；根据题图分析，两种草莓②和③遗传信息不同，D错误。
2.A 马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形成脱毒苗，所依据的原理是细胞全能性，A错误；培育脱毒苗的过程中利用了植物组织培养技术，涉及脱分化和再分化两个阶段，B正确；题图所示的实验结果表明，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，C正确；由实验结果可知，茎尖外植体大小为0.27 mm时，脱毒率和成苗率均较高，D正确。
知识点（二）
自主学习
1.（1）单倍体 诱导染色体加倍 育种的年限 （2） 不断增殖 培养条件 诱变因素 对人们有用
2.必需 植物细胞培养
3.（1）× 提示：单倍体育种的原理是染色体变异和植物细胞的全能性，突变体培育的原理是基因突变和植物细胞的全能性。
（2）√
（3）× 提示：次生代谢物一般不是植物基本生命活动所必需的产物，次生代谢物是一类小分子有机化合物，如酚类、萜类和含氮化合物等。
（4）√
互动探究
1.（1）提示：正常植株花药单倍体幼苗纯合子选择所需类型。
（2）提示：极大地缩短了育种年限。
（3）提示：由于大多数单倍体植株的细胞中只含有一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
2.（1）提示：基因突变和植物细胞的全能性。
（2）提示：愈伤组织细胞分裂旺盛，且一直处于不断增殖的状态，此时易发生基因突变。
（3）提示：大多数都不可以。因为基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，而对生物体有害；还有些基因突变既无害也无益，是中性的。
3.（1）脱分化 植物激素（或生长素和细胞分裂素）
（2）高产紫杉醇 （3）植物细胞培养 细胞增殖
（4）提示：不能。获得紫杉醇的过程中离体的外植体并未发育成完整个体或分化成其他各种细胞，故并未体现细胞的全能性。
学以致用
1.D 基因突变主要发生在细胞分裂前的间期，但也可以发生在其他时期，A错误；基因可以自发突变，外界因素可以提高基因突变的频率，B错误；基因突变是不定向的，C错误；离子束诱变育种可以使植物发生基因突变，改变原有基因结构，产生新的基因，导致新品种的出现，D正确。
2.A 可利用植物细胞培养技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物，A正确；利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖，可获得植物细胞的某些次生代谢物，故可通过该技术进行植物细胞产物的工厂化生产，B错误；次生代谢物不是植物生长所必需的，其含量少，可以通过增加细胞的数量来增加次生代谢物的产量，C错误；细胞产物的工厂化生产主要是利用促进细胞分裂的培养条件，提高了多个细胞中次生代谢物的含量，而不是提高单个细胞中次生代谢物的含量，D错误。
3.B 细胞产物的工厂化生产需要从培养物中提取特定的成分，一般使用液体培养基，A错误；愈伤组织细胞不含叶绿体，无法进行光合作用，因此需要从培养基中吸收有机物，B正确；紫草植株组织脱分化形成愈伤组织过程中遗传物质不会发生改变，C错误；紫草的愈伤组织细胞具有细胞壁，因此其在低渗溶液中通常不会涨破，D错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 （2）植物细胞的全能性和染色体变异 （3）植物代谢产生的，一般认为不是植物基本生命活动所必需的产物 （4）植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒
课堂演练
1.D 植物微型繁殖技术具有的优点：能保持植物原有的优良的遗传特性，繁殖速度快，不受季节、气候和地域的限制等，但不能打破生殖隔离，A错误；单倍体育种可以快速获得具有优良性状的纯合子，缩短育种年限，而非有利于获得突变体，B错误；植物体细胞杂交技术的优点是克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍（或克服生殖隔离），该技术培育的成体可能不会按照人们的意愿表达出双亲的优良性状，其原因可能是不同物种的基因在表达时相互干扰，从而不能有序表达，C错误；植物组织培养技术是在无菌和人工控制的条件下，让离体的组织和细胞在特定培养基上先脱分化得到愈伤组织，然后经再分化得到胚状体、丛芽等，进而得到新植株，该技术可实现作物的工厂化生产，且不占用耕地，几乎不受季节限制，D正确。
2.B 为了避免杂菌污染，植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理，A正确；纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得的是原生质体，不能获得单个完整的悬浮细胞，B错误；细胞的正常生长需要适宜的条件，因此，为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH和渗透压，C正确；利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗，同样也不受季节和天气的限制，D正确。
3.A 在不同的培养阶段，培养基中的植物激素种类和比例不同，生长素和细胞分裂素的比值高，有利于根的分化，比值低有利于芽的分化，A正确；脱分化过程中不需要光照，不能进行光合作用，B错误；培育脱毒苗时依据的原理是植物细胞的全能性，C错误；0.3～0.5 mm大小的茎尖最有利于获得无病毒的特性，不是抗病毒的特性，D错误。
4.B 通过过程①得到的单倍体植株A，其基因型有AB、Ab、aB、ab四种，过程②是染色体加倍，原理是染色体数目变异，A正确；过程②可用适当的低温处理，作用时期为有丝分裂前期，作用机理是低温抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，B错误；通过过程①得到的单倍体植株A，其基因型有AB、Ab、aB、ab四种，比例约为1∶1∶1∶1，经过程②处理使染色体数目加倍，获得的植株B基因型有AABB、AAbb、aaBB、aabb四种，比例约为1∶1∶1∶1，若未对植株A进行筛选，则植株B中符合要求的类型约占1/4，C正确；该育种方法能明显缩短育种年限，育种原理是染色体变异，D正确。
5.C 愈伤组织是外植体经过脱分化形成的不定形的薄壁组织团块，A错误；次生代谢物不是植物生长所必需的产物，一般需要在特定的组织和时间条件下进行，不是一直生成的，B错误；12 d左右时，愈伤组织干重变化量小，所以大黄素含量较低可能是愈伤组织生长缓慢导致，C正确；激素具有微量高效的特点，不会大量合成，D错误。
第2节 动物细胞工程
第1课时 动物细胞培养
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.单个细胞 生长 增殖
2. 糖类 氨基酸 维生素 血清 液体
培养液 培养用具 无菌环境 36.5±0.5 ℃
⑩7.2～7.4 pH 培养皿 松盖培养瓶
CO2培养箱
3. 贴附 相互接触 分裂增殖 离心 胰蛋白酶 离心 胰蛋白酶、胶原蛋白酶 分瓶 初次培养 ⑩传代培养
4.（1）× 提示：多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为7.2～7.4。
（2）√
（3）× 提示：动物细胞培养技术的原理是细胞增殖。
（4）× 提示：应该用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理。
（5）× 提示：原代培养指动物组织经处理后的初次培养。
互动探究
1.（1）提示：人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，血清等一些天然成分的营养成分比较齐全，可以弥补人工培养基的不足。
（2）提示：①需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作；
②培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
（3）提示：含有95％空气和5％ CO2的混合气体。空气中的O2维持细胞代谢，CO2维持培养液的pH。
2.（1）提示：①保证细胞所需要的营养供应；②保证细胞内有害代谢物的及时排出。
（2）提示：随着原代培养的进行，细胞密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏以及贴壁生长会出现接触抑制，细胞会逐渐停止分裂增殖，因此要传代培养。
（3）提示：在动物细胞培养过程中，会出现悬浮生长和贴壁生长两种类型，其中贴壁生长的类型会出现接触抑制现象。
（4）提示：癌细胞；癌细胞的细胞膜上的糖蛋白等物质减少。
学以致用
1.D 用于人造皮肤的细胞取自患者本身而非其他个体，可以有效降低皮肤移植后的排斥反应，A正确；组织中细胞间的主要成分为蛋白质，可以用胰蛋白酶处理细胞组织，以便得到单个细胞，但是处理时间不宜过长，B正确；贴壁生长的皮肤细胞会发生接触抑制现象，当贴壁培养细胞出现接触抑制时，需要用胰蛋白酶处理，将接触的细胞分散为单个细胞，才可用离心法收集，之后再进行分瓶进行传代培养，C正确，D错误。
2.B 甲表示剪碎猪输卵管，乙表示制成细胞悬液，丙表示原代培养，丁表示传代培养，甲→乙和丙→丁过程都有细胞的分裂，不存在细胞分化，A错误；丙过程和丁过程均会出现细胞贴壁生长和接触抑制现象，C错误；为避免培养过程中的杂菌污染，保证其气体需要，丙、丁过程中需松动培养瓶盖，将其置于含95％空气和5％CO2的混合气体的CO2培养箱中培养，D错误。
知识点（二）
自主学习
1.（1）早期胚胎 组织和器官 个体 （2）胚胎 （3）心肌细胞 神经元
2.（1）成体 （2）造血 神经 精原 （3）组织特异性 不具有 （4）分化潜能 修复 （5）①白血病 免疫系统
②组织损伤 退行性疾病
3.胚胎 免疫排斥反应
4.（1）× 提示：成体干细胞只能分化为某些特定的细胞。
（2）√ （3）√
（4）× 提示：胚胎干细胞来源于早期胚胎。
（5）√
互动探究
（1）提示：基因的选择性表达。
（2）提示：诱导多能干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞，经移植可使坏死或退化部位得以修复并恢复正常功能。
（3）提示：通过干细胞体外诱导分化，可以培育出人造器官，从而解决供体器官不足的问题。又由于人造器官是自身细胞经诱导分化形成的，所以可以避免免疫排斥反应。
学以致用
1.D ②表示细胞分化过程，该过程会使细胞的形态、结构和功能发生稳定性差异，A正确；与纤维母细胞相比，经过程①形成的诱导多能干细胞的分化程度较低，其全能性较高，B正确；肝细胞、神经细胞、上皮细胞都是由诱导多能干细胞分裂、分化形成的，含有相同的基因，但不同细胞选择性表达的基因不同，因此细胞中所含蛋白质有所区别，C正确；神经细胞已经高度分化，不再分裂，不具有细胞周期，D错误。
2.C 诱导获得iPS细胞的过程无须破坏胚胎，不存在早期生命的破坏或抛弃过程，不涉及伦理问题，A正确；用自身iPS细胞进行治疗的病人，一般不会发生免疫排斥反应，B正确；有自我更新能力及分化潜能的干细胞，需要经过体外实验后才可放心应用于临床治疗，C错误；分析题意，PD是由于DA神经元变性导致多巴胺分泌减少，从而引起一系列的神经功能障碍，而iPS细胞经定向诱导后能分化为有功能的DA神经元，可用于治疗患PD的大鼠，据此推测植入神经干细胞也能修复部分DA神经元，可缓解PD的症状，D正确。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术
（2）一定的营养物质，无菌、无毒的环境，适宜的温度、pH和渗透压以及CO2和O2等气体环境
（3）细胞密度过大、有害代谢物积累和营养物质缺乏以及贴壁生长会出现接触抑制，细胞会逐渐停止分裂增殖
（4）iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，理论上可以避免免疫排斥反应，且获取iPS细胞无需破坏胚胎
课堂演练
1.D 用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理动物组织，以获得单细胞悬液，A错误；充入5％CO2的目的是维持培养液的pH，B错误；加入血清为动物细胞提供营养，高压蒸汽灭菌会破坏血清中的活性成分，C错误。
2.A 接触抑制是体外细胞培养时贴附型细胞生长的特性，悬浮型细胞不会出现接触抑制现象，A错误。
3.D 理论上来说，仅来自1只动物的干细胞，可制成的肉品数量，比宰杀1头牛还多100万倍，“人造牛肉”的培养可有利于牛肉的工厂化生产，同时也可减少对土地、饮用水和饲料的需求，且温室气体等其他环境污染物也会减少，A错误；胰蛋白酶处理动物组织，可以使组织分散成单个细胞，利于动物细胞培养，B错误；动物细胞培养的气体环境：95％空气（细胞代谢所必需的）和5％CO2，C错误；动物细胞培养过程中悬液中的细胞会很快贴附在瓶壁上。如果想得到大量的产物，可以增大细胞吸附面积，培养液中的支架提供了更多的细胞吸附面积，有利于细胞贴壁生长，D正确。
4.C 由iPS细胞产生其他种类细胞的过程为细胞分化，图中①②③表示细胞分化，其实质是基因的选择性表达，A正确；iPS细胞来源于供体细胞，用其得到的新生器官替换供体病变器官，从理论上可以避免免疫排斥反应，大大提高器官移植成功率，B正确；iPS细胞是类似胚胎干细胞的一种细胞，说明其具有与胚胎干细胞相似的分化潜力，细胞分化程度低，不易衰老，C错误；根据图示分析，iPS细胞可能容易分散，分化成不同的组织、器官，D正确。
第2课时 动物细胞融合技术与单克隆抗体
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.两个 多个 一个细胞
2.细胞膜的流动性
3.电融合法 灭活病毒诱导法
4.有性杂交 远缘杂交
5.（1）遗传 免疫 生物新品种 （2）单克隆抗体
6.（1）√
（2）× 提示：灭活的病毒诱导只能用于动物细胞融合。
（3）√ （4）√
互动探究
（1）提示：①灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。把两个动物细胞放在一起，用灭活的病毒处理后，先细胞膜融合，然后细胞质融合，最后细胞核融合，进而形成杂交细胞。②不灭活的病毒会感染细胞，因而不能用于诱导细胞融合。
（2）提示：动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；植物体细胞杂交技术的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
（3）提示：都可用聚乙二醇（PEG）融合法和电融合法诱导融合；但动物细胞还可用灭活病毒诱导法诱导细胞融合。
（4）提示：动物细胞融合最终得到的是杂交细胞，而植物体细胞杂交技术最终得到的是杂种植株。
学以致用
1.C 动物细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息，A正确；细胞融合技术的优点是突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能，可以在基因型相同或不同的细胞间进行，B正确；常用的诱导动物细胞融合的方法有电融合法、聚乙二醇（PEG）融合法、灭活病毒诱导法等。紫外线照射不是诱导动物细胞融合的方法，C错误；细胞膜具有一定的流动性，所以通过一定的手段进行诱导，会发生动物细胞融合，D正确。
2.B a、b如果为植物细胞，则需要除去细胞壁，但不需要脱分化，A错误；两细胞融合需要用物理或化学等方法使其融合，其融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，B正确；融合后的杂种（交）细胞中的基因仍是选择性表达，不会表达全部的基因，C错误；细胞融合技术可以设计不同的细胞融合，但生物的性状不一定按照人们的设计表现出来，D错误。
知识点（二）
自主学习
1.（1）抗原 抗体 （2）产量低 特异性差
2.（2）不可能无限增殖 （3）大量增殖 特定
（4） 特定抗体 特定 选择培养基 杂交瘤
克隆化培养 腹腔 细胞培养液 腹水
3.（1）抗原 （2）特异性 （3）大量
4.（1）诊断试剂
5.（1）× 提示：免疫后的小鼠从脾脏中获取的是多种B淋巴细胞。
（2）× 提示：单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。
（3）× 提示：第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，而第二次筛选是为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
（4）√
互动探究
（1）提示：
（2）提示：目的是刺激机体发生免疫应答，从而得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
（3）提示：共有5种细胞；其中融合的细胞有3种。
（4）提示：目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞；方法是抗体检测；其原理是抗原—抗体的特异性结合。
学以致用
1.D 制备单克隆抗体过程中，可在体外杂交瘤细胞的培养液中，或小鼠体内腹水中获得纯化的单克隆抗体，A错误；免疫过的B淋巴细胞高度分化，不能增殖，无法分泌单克隆抗体，B错误；发生融合的细胞可能有三种（仅考虑两两融合），即B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞（杂交瘤细胞）、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞，C错误；制备单克隆抗体时，需筛选两次，第一次得到杂交瘤细胞，第二次得到既能大量增殖又能产生所需抗体的杂交瘤细胞，D正确。
2.A 过程①注射相应抗原后应经过一段时间，使小鼠获得能产生相应抗体的B淋巴细胞，再从小鼠脾脏中提取细胞甲，A错误；过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性，B正确；过程③筛选杂交瘤细胞，过程④筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞，二者筛选方法不同，细胞丙、丁的遗传物质也不一定相同，C正确；过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖，D正确。
3.B 脾B淋巴细胞只能产生针对相应抗原的抗体，每个脾B淋巴细胞只能产生一种抗体，A错误；灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，故灭活病毒的抗原结构依然存在，B正确；细胞筛选时获得杂交瘤细胞需要在选择培养基上筛选，细胞融合时所用的培养液需要再加入诱导剂，两者的成分上有差异，C错误；杂交瘤细胞具有无限增殖的特点，无接触抑制现象，因此该细胞克隆化培养过程中不会出现接触抑制，D错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术 （2）PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法 （3）第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞，第二次筛选是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞 （4）能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备
课堂演练
1.D 动物细胞融合前通常要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等将组织分散成单个细胞，A正确；动物细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性，B正确；融合后得到的杂交细胞具有两个或多个亲本细胞的遗传信息，C正确；融合后得到的杂交细胞只有一个细胞核，D错误。
2.B 不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；如图所示，细胞A、B融合成一个细胞C，细胞C同时有细胞A和细胞B的遗传物质，B正确；该融合过程体现了细胞膜具有流动性，C错误；此过程的原理是动物细胞膜具有流动性，D错误。
3.B 该病毒的表面蛋白可以作为抗原免疫小鼠，A 正确；c步骤筛选出两两融合的细胞，不一定是杂交瘤细胞，故过程c中的选择培养基不可筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞，B错误；过程e和f分别表示杂交瘤细胞的体外培养和小鼠腹腔培养，以获得单克隆抗体，C正确。
4.C 体外培养的单个B细胞无法无限增殖，不一定能产生符合需求的融合细胞，A错误；多孔玻璃板中有三种细胞，即未融合的亲本细胞、融合的具有同种核的细胞以及杂交瘤细胞，B错误；图中 a～d是经过筛选的杂交瘤细胞，所以既能大量繁殖，又能产生抗体，C正确；a能够产生阳性反应，故可用于大规模培养，生产抗HCG单克隆抗体，D错误。
5.D 构成“弹头”的抗癌药物没有特异性，“瞄准装置”中的单克隆抗体能将药物带到特定部位，从而选择性杀伤癌细胞，D错误。
第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1）细胞核 卵母细胞 重新组合的细胞 新胚胎
（2）相对容易 低 高 （3）①不能完全恢复其分化前的功能状态 ②尚不完善
2. MⅡ 显微 物理或化学 遗传物质基本相同
3.（1）√ （2）√ （3）√ （4）√ （5）√
互动探究
（1）无性
（2）提示：MⅡ期卵母细胞体积较大，其细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
（3）提示：使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚 激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程
（4）提示：否。用体细胞核移植技术得到的克隆动物，仅仅说明动物体细胞的细胞核具有全能性，而不是动物细胞具有全能性。
学以致用
1.B 据图可知，克隆羊“多莉”的细胞核基因来自甲羊，因此“多莉”的性状主要与甲羊一致，A正确；此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，B错误。
2.B 去除卵母细胞的细胞核普遍采用显微操作法，由于处于减数分裂Ⅱ中期的次级卵母细胞的细胞核的位置靠近第一极体，可以用微型吸管将处于MⅡ期的卵母细胞的细胞核和第一极体一并吸出，A正确；将皮下组织细胞注射到去核卵母细胞中，可通过电融合法促进两细胞融合，B错误；重组细胞需在无毒、无菌的环境中培养，由于人们对细胞所需营养物质还没有完全研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需添加血清等一些天然物质，C正确；克隆猫“大蒜”的培育说明动物细胞核有全能性，由于受受体卵母细胞的细胞质遗传物质和环境的影响，克隆猫与供体猫的性状不完全相同，D正确。
知识点（二）
自主学习
1.（1）遗传改良 （2）①生物反应器 医用蛋白 ②异种移植 ③免疫排斥 （3）②疾病模型
2.滞后 过大 失调
3.（1）√ （2）√ （3）√ （4）√
互动探究
1.提示：①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体治疗人类疾病；②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时，可以避免免疫排斥反应。
2.提示：在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。
学以致用
1.D 利用体细胞核移植技术，只能增加动物的个体数量，不能提高遗传多样性，①不符合题意；核移植技术不能提高良种家畜自然繁殖率，自然繁殖率是生物的基因决定的，②不符合题意。
2.B 由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞还不能培养成动物个体，A、C不符合题意；将野驴的体细胞核移植到雌性家驴的去核卵母细胞中，可以克隆形成野驴，B符合题意；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，只能培育出转基因驴，不能让野驴“复生”，D不符合题意。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术 （2）动物细胞核具有全能性 （3）动物体细胞分化程度高，表现其全能性十分困难 （4）有显微操作法、梯度离心、紫外线照射和化学物质处理等
课堂演练
1.D 克隆动物绝大部分遗传物质来自供核动物，但细胞质内有来自受体卵母细胞细胞质的遗传物质，其次生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物并不是对提供体细胞的动物进行了完全复制。
2.D 克隆动物的细胞核中遗传物质来自供体细胞核，细胞质中的遗传物质主要来自MⅡ期卵母细胞，因此卵母细胞对克隆动物的性状也会产生影响，D错误。
3.D 动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度有关，分化程度越低，表现全能性越容易，D错误。
4.B 核移植获得克隆动物的生殖方式是无性生殖，生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定，主要性状与甲羊相同，核基因型一般与甲羊完全相同，B正确。
5.B 这两只克隆猕猴是通过核移植、胚胎移植产生的，没有用到受精卵，B错误。
第3节 胚胎工程
第1课时 胚胎工程的理论基础
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.早期胚胎细胞 雌性动物 自然受精 早期胚胎发育
2.（1）合子 （2）输卵管 （3） 获能 MⅡ期 多种酶
透明带 卵细胞膜 原核 核膜 雄原核
减数分裂Ⅱ ⑩第二极体 雌原核
3.（1）√
（2）× 提示：刚排出的精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。
（3）√ （4）√
（5）× 提示：动物排出的卵子成熟程度不同，都要在输卵管中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。
互动探究
（1）提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力。
（2）提示：阻止多精入卵有两道屏障：第一道屏障是透明带发生生理反应，第二道屏障是卵细胞膜发生生理反应。其意义是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。
（3）提示：观察到两个极体或雌、雄原核。
（4）提示：体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。
学以致用
1.D 体内受精的具体过程为③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶→④精子穿越卵细胞膜外的结构→精子入卵→②卵子完成减数分裂Ⅱ并排出第二极体→⑤雌、雄原核的形成→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失→①受精卵第一次分裂开始，D正确。
2.A 精子和卵子发生的场所分别是睾丸和卵巢，受精作用的场所是输卵管，A错误；当精子③与3（卵细胞膜）接触的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子（如精子①）进入2（透明带），B正确；当精子②入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子（如精子③）进入卵内，C正确；当精子进入卵细胞膜后，卵细胞完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体后，形成雌原核，在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体的现象可作为受精的标志，D正确。
知识点（二）
自主学习
1. 输卵管 透明带 增加 胎儿的各种组织
透明带内壁 胎盘和胎膜 囊胚腔 表面
内胚层
2.（1）× 提示：卵裂阶段的细胞分裂方式是有丝分裂。
（2）× 提示：胚胎发育过程中细胞开始出现分化的阶段是囊胚期。
（3）√
（4）× 提示：发生孵化的是囊胚。
互动探究
（1）桑葚胚 囊胚 原肠胚 （2）有丝分裂 卵裂 细胞的数量不断增加，但胚胎总体积并不增加 （3）Ⅱ 内细胞团 滋养层
（4）提示：细胞分化最显著的阶段是原肠胚。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。
（5）增多 减小 增多 不变 减少 增多
学以致用
1.D 由受精卵发育至囊胚的过程中，细胞不断分裂消耗有机物，所以胚胎中的有机物总量有所减少，A不符合题意；受精卵发育至囊胚过程中的细胞分裂方式是有丝分裂，每个细胞中DNA含量基本不变，但胚胎中DNA总含量增加，B不符合题意；受精卵发育至囊胚过程中细胞数目不断增加，胚胎总体积并不增加，所有细胞的表面积总和越来越大，因此所有细胞表面积总和与体积总和的比值越来越大，C不符合题意，D符合题意。
2.A 题图为囊胚期示意图，囊胚时期细胞已出现分化，形成滋养层和内细胞团，A错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）体外受精、胚胎移植、胚胎分割 （2）在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
（3）第一极体不进行减数分裂，不会形成两个第二极体
课堂演练
1.B 透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，B错误。
2.A 细胞分化开始于囊胚期，A错误。
3.A 排出的卵子需要在输卵管内进一步成熟，才能参与受精，所以在体外受精时应从输卵管内冲取成熟的卵子，对于大型动物可从卵巢内获取卵母细胞，但需要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期才能参与受精，A错误。
4.B 胚胎发育的过程为受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体，因此桑葚胚样细胞可诱导发育至囊胚期，A正确；诱导桑葚胚样细胞时，基因的碱基序列并未发生改变，B错误；胚胎发育至囊胚期即开始了细胞分化，因此囊胚期细胞重置至桑葚胚样细胞的过程类似于脱分化，C正确；通过提高小鼠胚胎干细胞pSTAT3基因的表达水平，体外制备出桑葚胚样全潜能细胞，因此推断桑葚胚发育成囊胚的过程中，pSTAT3的表达下降，D正确。
5.C 图1两个精子进入一个卵细胞，是异常受精过程，发生在卵细胞的减数分裂Ⅱ中期，A正确；该受精卵中有三个染色体组，有丝分裂过程中，染色体复制，有丝分裂后期形成6个染色体组，通过三极纺锤体将六个染色体组拉开，每一极2个染色体组，移到每一极后融合，B正确；由图可知，若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个，C应该包含2个父系染色体组，C错误；该姐弟性别不同，来源于母亲的染色体是复制而来的，是相同的，来源于父亲的染色体由两个不同的精子提供，一定不同，D正确。
第2课时 胚胎工程技术及其应用
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1）体外 早期胚胎 （2）卵母细胞的采集 精子的获取 受精
2.（1）体外受精 同种的 生理状态相同 （2） 健康的体质 同期发情 超数排卵 人工授精 妊娠 （3）①繁殖潜力 ②繁殖周期 ③超数排卵
3.（1）× 提示：为了获得更多的卵母细胞，需用外源促性腺激素对供体进行处理。
（2）× 提示：胚胎移植时应在原肠胚以前，一般在桑葚胚或囊胚阶段，也可能在更早的时期。
（3）√ （4）√
互动探究
（1）MⅡ 该时期的卵母细胞具有受精能力
（2）提示：不相同。体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内完成的。
（3）桑葚胚或囊胚 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
（4）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
（5）提示：供体：遗传性状优良、生产能力强；受体：有健康的体质和正常繁殖能力。
（6）提示：胚胎移植产生的后代的遗传特性与供体保持一致，受体母畜只提供胚胎发育的场所（子宫）和营养，不影响供体胚胎的遗传特性。
学以致用
1.B ①过程需要注射促性腺激素，目的是获得更多的卵母细胞，A错误；③过程时哺乳动物早期胚胎在输卵管或子宫中处于游离状态，从而方便收集胚胎，B正确；④可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚期，C错误；⑤过程中移植的胚胎不需要与受体血型相同，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，胚胎健康即可，D错误。
2.C 大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，在进行胚胎移植时没有必要对供体和受体进行免疫检查，C符合题意。
知识点（二）
自主学习
1.机械方法 2等份、4等份或8等份
2.无性
3.体视显微镜 显微操作仪
4.（1）桑葚胚或囊胚 （2）分割针 内细胞团 （3）DNA分析，鉴定性别 （4）体外培养
5.遗传性状 性别鉴定 遗传病筛查
6.（1）√
（2）× 提示：做DNA分析、鉴定性别要取滋养层处的细胞。
（3）× 提示：胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。
（4）√
互动探究
（1）提示：若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
（2）提示：分割的份数越多，分割后胚胎成活的概率越小。
（3）提示：滋养层细胞；原因：①内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，如果取了内细胞团细胞，可能会影响胎儿以后的发育。②滋养层细胞和内细胞团细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化形成，具有相同的遗传物质。
（4）提示：原肠胚不适合分割，多数是对桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行分割。因为原肠胚已分化出三个胚层，每个胚层细胞的分化方向已确定，只分割出一部分胚层细胞不可能发育为一个完整的幼体。
学以致用
1.B 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，但不能任意分割成多份，也不能分割任意时期的胚胎；通过胚胎分割获得后代的过程是无性繁殖，属于克隆。
2.C 胚胎分割可将早期胚胎分为2等份、4等份、8等份等，但胚胎分割份数越多，操作难度越大，成功率越低，C错误。
【过程评价·勤检测】
网络构建
（1）卵母细胞的采集、精子的获取和受精
（2）移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术
（3）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
课堂演练
1.B 试管牛所采用的技术包含体外受精、胚胎移植，但不包含克隆技术，A错误；卵子只有培养至MⅡ期时，才具有与精子受精的能力，B正确；获得自己亲生孩子的前提是夫妻必须能产生有活力的生殖细胞，否则就不能得到自己的亲生孩子，C错误；试管动物的繁殖方式为有性生殖，D错误。
2.C 选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行分割，A正确；对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发展，B正确；表型由基因型和环境共同决定，胚胎分割产生的后代个体基因型相同，表型不一定完全相同，C错误；来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看作动物的无性繁殖或克隆，D正确。
3.A 体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅱ中期，A错误；试管动物的生殖方式是有性生殖，克隆动物的生殖方式是无性生殖，B正确；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，为细胞提供生长所需的天然成分，C正确；试管婴儿首先进行体外受精获得受精卵，然后利用早期胚胎培养将受精卵培养到桑葚胚或囊胚阶段再进行胚胎移植，主要应用体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D正确。
4.D 早期胚胎在相当一定时间内处于游离状态，未与子宫建立实质性联系，这为胚胎的移植提供了可能，A正确；移植的胚胎在一定时期后会与受体子宫建立生理上和组织上的联系，从而保证了以后正常发育所需要的营养条件，B正确；一般来说，同一物种的受体母畜对于移入子宫的外来胚胎没有免疫排斥现象，C正确；供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响，即性状与受体无关，D错误。
章末整合提升
综合归纳
1.A 制备原生质体时，需使用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，A错误；原生质体的融合依赖细胞膜的流动性，B正确；过程③将细胞培养成植株，利用的是植物组织培养技术，C正确；三倍体植株在减数分裂过程中联会紊乱，不能形成正常的配子，因此不能形成种子，可产生无子柑橘，D正确。
2.B 植物激素的配比可影响植物的分裂与分化，A正确；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，形成的杂交兰为三倍体，不可育，说明春剑和绿宝石两个品种之间存在生殖隔离，B错误；春剑为二倍体生物，绿宝石为四倍体生物，杂交生成的杂种胚应该有20条染色体来自春剑，40条染色体来自绿宝石，故一共有60条，C正确；春剑为二倍体植株，绿宝石为四倍体植株，杂交后植株为三倍体，故目的植株对于春剑和绿宝石而言发生了染色体数目变异，D正确。
3.B 根据题意分析可知：小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后，培养基上会有5种类型的细胞，但最终生存下来的只有杂交瘤细胞，A错误；由于小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞，因此骨髓瘤细胞合成DNA是第1条途径，但是A可以阻断DNA合成的第1条途径，所以HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡，B正确；免疫B细胞属于高度分化的细胞，不再增殖，C错误；HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖，但不是都能产生单克隆抗体，D错误。
4.（1）抗原—抗体特异性结合 复制和转录 （2）①无 B细胞不能增殖，骨髓瘤细胞既不能进行全合成途径也不能进行补救合成途径，从而不能增殖 ②杂交瘤细胞 杂交瘤细胞具有B细胞和骨髓瘤细胞双方的遗传物质，可以进行补救合成途径
解析：（1）抗体具有特异性，“瞄准装置”的作用原理是抗体—抗原特异性结合。基因是有遗传效应的DNA片段，依据中心法则可知，活化阿霉素可直接抑制细胞中基因的复制和转录过程。（2）免疫的B细胞属于高度分化的细胞，不能进行增殖；根据题意可知，骨髓瘤细胞中缺乏转化酶，因此不具备补救合成途径，在含HAT的选择培养基中其全合成途径又被阻断，故无法在HAT培养基上增殖。杂交瘤细胞是由B细胞和骨髓瘤细胞融合而成的，具有B细胞和骨髓瘤细胞双方的遗传物质，故可以进行无限增殖；其含有来自B淋巴细胞的补救合成途径所必需的转化酶和激酶，可以进行补救合成途径，因此可以在HAT培养基上大量增殖。
5.C 在人工授精时，一般选择优良品种公牛的精液进行受精作用，因此人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性，A正确；体外受精是分别将卵子与精子取出后，在体外（培养皿中）使其受精，能更有效地发挥母畜的繁殖潜能，B正确；人工授精、体外受精的本质与自然受精相同，都是两性生殖细胞的结合，C错误；人工授精过程中的精、卵结合发生在母畜体内，而体外受精中这一过程发生在体外培养液中，D正确。
6.（1）促性腺激素 （2）获能溶液（或专用的受精溶液） 透明带反应和卵细胞膜反应 减数分裂Ⅱ中（或MⅡ） （3）卵细胞膜和透明带 对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应
解析：（1）促性腺激素可以促进排卵。（2）试管婴儿技术中，卵母细胞与获能的精子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精，受精过程中，透明带反应和卵细胞膜反应可以阻止多精入卵。获能的精子与处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞完成受精作用。（3）当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。胚胎移植时，受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这为胚胎存活创造了有利条件。
真题体验
1.D 芽尖等分生组织分裂旺盛，且含病毒少，取材时常选用其作为外植体，A正确；培养基中有大量的营养物质容易被细菌污染，加入抗生素可降低杂菌的污染，B正确；将丛生芽切割后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，每进行一次继代培养，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正确；提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成根而不是芽，D错误。
2.D 悬浮培养单克隆细胞，可以保证足够的气体交换，通过振荡或转动装置使细胞始终悬浮于培养液内，可有效避免接触抑制，A正确；用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清，B正确；病毒借助于细胞进行繁殖，利用了活细胞的物质、能量、酶等，当病毒达到一定数量时细胞的生命活动受到影响，会影响细胞的增殖，C正确；细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量，D错误。
3.D 去除植物细胞壁需要使用纤维素酶和果胶酶，A错误；原生质体需置于等渗溶液中，置于低渗溶液中，原生质体会吸水涨破，B错误；检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理，死的原生质体被染色，C错误；聚乙二醇促进原生质体融合后，两个细胞的叶绿体颜色有差异，可以以叶绿体颜色等差异为标志识别两种细胞融合后的杂种细胞，D正确。
4.A 营养供应充足时，传代培养的胚胎干细胞也会发生接触抑制，A错误；XO胚胎干细胞中丢失了Y染色体，因而该细胞的获得过程发生了染色体数目变异，B正确；XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化，C正确；若某濒危哺乳动物仅存雄性个体，可用该法获得有功能的卵母细胞，进而用于繁育，实现对濒危物种的保护，D正确。
5.D 子代动物的遗传性状与供体基本一致，A错误。核移植过程中需要处于MⅡ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。
6.C 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，卵母细胞采集（注：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胚胎早期的培养；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。
第3章 基因工程
第1节 重组DNA技术的基本工具
【核心要点·巧突破】
知识点（一）
自主学习
1.（1）转基因 DNA分子 遗传特性 生物类型
（2）DNA双螺旋结构 DNA PCR
2.（1）①原核生物 ②核苷酸序列 磷酸二酯键 ③黏性末端 平末端 （2）①两个DNA片段 限制酶 磷酸二酯键
3.（1）√
（2）× 提示：DNA重组技术的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，没有DNA聚合酶。
（3）× 提示：限制酶在原来的原核细胞内用于切割外源DNA，使之失效，从而保护自身。
（4）√
（5）× 提示：E.coli DNA连接酶不能连接平末端。
互动探究
1.（1）① ②
（2）不同 专一性 （3）T4 DNA连接酶
（4）提示：断开2个磷酸二酯键；产生2个游离的磷酸基团；产生2个黏性末端；消耗2分子水。
2.（1）DNA连接酶 DNA聚合酶 （2）磷酸二酯
（3）提示：将单个的脱氧核苷酸连接到已经形成的脱氧核苷酸链上 连接DNA分子的两个片段
（4）①能 ②不能
学以致用
1.B 限制酶EcoR Ⅰ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶Sma Ⅰ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E.coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4 DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，但连接效率较低，A错误。DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键；DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯键；RNA聚合酶将单个核糖核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键，B正确。一个限制酶切割一次，使DNA双链断开，会有两个磷酸二酯键断裂，形成2个黏性末端或平末端，形成2个游离的5'末端，C错误。若两种限制酶的识别序列相同，但由于识别的位点不同，切割形成的末端不同，故不一定能通过DNA连接酶相互连接，D错误。
2.A DNA连接酶可以连接平末端或互补配对的黏性末端，而非任意的两个DNA片段，A错误。
知识点（二）
自主学习
1.噬菌体
2.（1）环状双链DNA （2）自我复制或整合到受体DNA上 限制酶切割位点 标记基因 筛选 （3）①受体细胞 ②外源基因
3.（1）× 提示：作为载体的质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因。
（2）√
（3）× 提示：质粒是DNA，细胞膜中的载体是蛋白质。
（4）√
互动探究
（1）提示：不是；除了质粒外，载体还有动植物病毒和噬菌体等。
（2）提示：不可行；因为如果没有载体导入受体细胞，目的基因无法进行自我复制和稳定存在以及表达。
（3）提示：合理；因为仅导入载体的和导入目的基因的受体细胞均能在该培养基中存活。
（4）提示：噬菌体的宿主细胞是细菌，而不是家蚕。
学以致用
1.D 质粒不只分布于原核生物中，在真核生物（如酵母菌）细胞内也有分布，A错误；并不是所有的质粒上都能找到限制酶的切割位点而成为适合运载目的基因的工具，B错误；重组质粒进入受体细胞后，可以在细胞内自我复制，或整合到受体染色体DNA上后复制，C错误。
2.D 基因AmpR和TetR在同一个DNA分子上，不是一对等位基因，A错误；质粒是指一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子，动植物病毒的DNA不属于质粒，B错误；限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；重组质粒④中，氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏，因此用质粒④将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长，D正确。
知识点（三）
自主学习
1. 酒精 NaCl溶液 2 mol/L 蓝色
2.纱布 4 酒精
3.（1）√
（2）× 提示：研磨之后，通过过滤或离心，DNA在上清液中。
（3）× 提示：在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。
互动探究
1.提示：研磨不充分会使细胞核内的DNA释放不完全，提取的DNA量变少，导致看不到白色丝状物，用二苯胺鉴定不显示蓝色。
2.提示：DNA不溶于酒精，加入预冷的酒精溶液有利于DNA的析出。预冷的酒精溶液具有以下优点：一是抑制核酸水解酶活性，防止DNA降解；二是降低分子运动，易于形成沉淀析出；三是低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。玻璃棒沿着一个方向搅拌可防止丝状DNA破碎，可以完整地缠在玻璃棒上。
3.提示：搅拌时玻璃棒不能直插烧杯底部，搅拌要轻缓，并向一个方向搅拌以便获得较完整的DNA分子。
4.提示：2次静置或离心，目的是将DNA和杂质分子分开，第1次操作后，DNA存在于上清液中；第2次操作后DNA存在于析出的白色丝状物或离心管沉淀中。
学以致用
1.B 低温时，DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确；离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确；粗提取的DNA中可能含有RNA、脂质、少量蛋白质，D正确。
2.D 图1所示操作为析出DNA，溶液a是研磨液过滤静置后得到的上清液，A正确；加入预冷的酒精的目的是析出DNA、去除溶于酒精的蛋白质等杂质，原理是DNA不溶于酒精，而蛋白质等杂质能溶于酒精，B正确；图2所示操作中的错误是试管中的液面高于水浴的液面，导致试管受热不均匀，C正确；图2中试管1的作用是作为对照，排除NaCl溶液对实验结果的干扰，D错误。
【过程第2课时 将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定
导学 聚焦 1.基于抗虫棉的培育实例，构建模型分析基因工程的基本操作程序。 2.明确DNA片段的扩增及电泳鉴定原理，进行相关操作
知识点（一） 将目的基因导入受体细胞
1.转化：目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内 和 的过程。
2.目的基因导入受体细胞的方法
（1）目的基因导入植物细胞
①花粉管通道法
a.用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入 中。
b.在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助 进入胚囊。
②农杆菌转化法
（2）目的基因导入动物细胞
（3）目的基因导入微生物细胞
3.判断下列有关表述的正误
（1）花粉管通道法是我国科学家独创的一种方法，主要适用于双子叶植物和裸子植物。（ ）
（2）农杆菌侵入植物细胞后，其Ti质粒上的T-DNA能转移到被侵染的细胞，并且整合到该细胞的染色体DNA上。（ ）
（3）培育转基因动物时，常选择受精卵作为受体细胞，利用显微注射法将目的基因直接注入受精卵中。（ ）
（4）将目的基因导入原核细胞时，通常用大肠杆菌作为受体细胞，并需要用Ca2＋处理大肠杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态。（ ）
探讨 分析将目的基因导入受体细胞
下面为利用农杆菌转化法制备转基因植物的过程图，据图回答下列问题：
（1）在用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中，一定要将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上的原因是什么？
（2）将基因表达载体导入农杆菌细胞时，应怎样处理农杆菌细胞？
（3）目的基因导入受体细胞时，不同生物常用的受体细胞分别是什么？
1.目的基因导入不同受体细胞的方法
2.农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入
（1）第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA上，第二次拼接（非人工直接操作）是指插入目的基因的T-DNA拼接到受体细胞的染色体DNA上。
（2）第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌（Ca2＋处理法），第二次导入（非人工直接操作）是指含目的基因的T-DNA导入受体细胞（农杆菌转化法）。
1.我国科学家在进行抗虫棉的培育过程中独创了“花粉管通道法”，该方法有多种操作方式。如图表示花粉管通道法介导植物基因转移。下列相关说法错误的是（ ）
A.随着转化方法的突破，用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功
B.相比于基因枪法和农杆菌转化法，花粉管通道法避免了植物组织培养这一操作
C.必须在雌蕊成熟时才能进行图中所示的处理方法
D.外源DNA不需要构建基因表达载体，就能借助花粉管通道进入受体细胞并表达
2.如图表示培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是（ ）
A.过程A需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与
B.过程B通常需要用CaCl2溶液处理，以提高番茄细胞壁的通透性
C.过程C需要采用植物组织培养技术
D.抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上，就能正常表达
知识点（二） 目的基因的检测与鉴定
1.分子水平的检测
2.个体生物学水平的鉴定
小提醒：转录水平的检测与复制水平的检测原理都是分子杂交；翻译水平的检测，则是利用抗原与抗体特异性结合的原理。
3.判断下列有关表述的正误
（1）常使用PCR等技术，从分子水平上检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA。（ ）
（2）从分子水平上检测目的基因是否翻译出相关蛋白质的方法之一是利用抗原—抗体杂交技术。（ ）
（3）转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测才能达到目的。（ ）
探讨 分析目的基因的检测与鉴定
抗虫棉中的“杀虫基因”就是培育转基因抗虫棉的目的基因——Bt抗虫蛋白基因。Bt基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道，这是检查转基因抗虫棉是否培育成功的重要一步。
（1）实际操作中只有部分Bt基因能够进入受体细胞并表达出抗虫蛋白。用什么方法检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA？请提出你的思路。
（2）如果棉花中插入的Bt基因转录成功是否一定能够翻译出相应的蛋白质呢？如何从分子水平进行检测？
（3）检测棉花中导入的抗虫基因是否表达的最简便的方法是什么？
1.分子水平上目的基因的检测
2.个体水平上鉴定转基因生物的方法举例
转基因生物 鉴定方法 观察目标
抗虫植物 害虫吞食 害虫是否死亡
抗病植物 病毒（菌）感染 是否出现病斑
抗盐植物 盐水浇灌 是否正常生长
抗除草剂植物 喷洒除草剂 是否正常生长
获取目的基因产物的转基因生物 提取细胞产物与天然产品进行功能活性比较 细胞产物功能活性是否正常
1.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达（ ）
A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因
B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因
C.提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测
D.抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性
2.（2024·山东济宁高二调研）科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因（抗虫基因）导入棉花的愈伤组织细胞并进行组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作。下列有关分析错误的是（ ）
A.提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若检测到细胞中无Bt抗虫蛋白，则说明抗虫基因不能表达
B.若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用PCR等技术检测细胞中的RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则说明抗虫基因能正常转录和翻译
C.若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用PCR等技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体中或抗虫基因不能正常转录
D.若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能是将没有目的基因的载体DNA分子导入了受体细胞
知识点（三） DNA片段的扩增及电泳鉴定
1.DNA片段的扩增
2.PCR扩增产物的电泳鉴定
（1）实验原理
（2）实验步骤
3.判断下列有关表述的正误
（1）利用PCR扩增DNA片段时，在第一轮循环的变性之前，通常要用90 ℃以上的高温处理反应液5 min进行预变性。（ ）
（2）PCR中离心的目的是让反应组分在离心管中分层分布。（ ）
（3）电泳鉴定PCR产物时，应在每个加样孔中加入等量的PCR产物与凝胶载样缓冲液的混合液。（ ）
探讨 探究DNA片段的扩增及电泳鉴定
（1）PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行严格灭菌，为什么？
（2）将装有反应液的微量离心管放入PCR仪中进行反应，程序应该怎样设定？
（3）判断是否成功扩增出DNA片段的依据是什么？如果没有成功应该从哪些方面分析？
（4）如果没有出现扩增条带，可能的原因有哪些？
1.（2024·河北沧州高二月考）关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是（ ）
A.PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度
B.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在复性过程中起作用
C.为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压灭菌处理
D.电泳时，电泳缓冲液不能没过凝胶，以免凝胶加样孔中的电泳样液流出
2.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时，得到以下电泳图谱，其中1号为DNA标准样液（Marker），10号为蒸馏水，PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析，不合理的是（ ）
A.PCR产物的分子大小在250～500 bp之间
B.3号样品为不含目的基因的载体DNA
C.9号样品对应植株不是所需的转基因植株
D.10号确定反应体系等对结果没有干扰
（1）转化是指
。
（2）在培育转基因微生物时一般先用Ca2＋处理受体细胞的目的是
。
（3）检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或目的基因是否转录出了mRNA常用 ，检测目的基因是否翻译成蛋白质常用 。
1.利用苏云金杆菌的抗虫基因培育出的抗虫棉是否成功，需要检测（ ）
A.是否能分离到目的基因
B.是否有抗虫的性状出现
C.是否有抗生素产生
D.目的基因是否得到表达
2.（2024·浙江宁波检测）自然状态下农杆菌能感染双子叶植物而通常不感染单子叶植物，是因为受伤的双子叶植物能分泌某些酚类物质诱导Ti质粒中的Vir基因区段表达，该表达产物能诱导Ti质粒产生一条新的T-DNA单链分子。此单链分子可进入植物细胞并整合到染色体上。下列相关叙述错误的是（ ）
A.可以通过在伤口施加相关酚类物质而使单子叶植物也成为农杆菌易感植物
B.农杆菌感染宿主细胞的原理与肺炎链球菌转化实验的原理类似
C.使用农杆菌转化法时，目的基因应插入Ti质粒的T-DNA中
D.合成新的T-DNA单链需要DNA连接酶与限制酶
3.如图为科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中，与棉花的DNA分子“结合起来”而发挥作用的过程示意图。下列相关说法不正确的是（ ）
A.图中Ⅰ是质粒，步骤①需要用到限制酶和DNA连接酶
B.图中Ⅱ是含目的基因的重组质粒，步骤②是将重组质粒导入棉花细胞
C.图中Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植物细胞
D.剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因不会影响抗虫基因的表达
4.（2024·江苏盐城高二期中）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）。为了减少非特异条带的产生，以下措施中有效的是（ ）
A.增加模板DNA的量
B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间
D.提高复性的温度
5.为优化目的基因（700 bp）的PCR条件，研究者设计不同的复性温度进行实验，产物的琼脂糖凝胶电泳结果如图。据图分析，下列有关说法错误的是（ ）
A.对照组可用无菌蒸馏水代替模板，其他成分相同
B.电泳条带的宽度、亮度与扩增产物大小呈正相关
C.复性温度的高低会影响PCR扩增产物的纯度
D.58 ℃是本实验中扩增该基因的最佳复性温度
提示：完成课后作业 第3章 第2节 第2课时
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