高中生物解题技巧：高频材料分析题专练
细胞工程
1.阅读以下材料，回答有关问题。
细胞分化通常是不可逆的，但是科学家找到了在体外逆转分化的方法——诱导多能干细胞（iPS细胞）。诱导多能干细胞的方法最初是日本科学家山中伸弥发现的，他利用病毒载体将四个转录因子（Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc）导入体细胞中，使体细胞恢复了分裂能力。
诱导多能干细胞技术是一种新兴的治疗方法。目前科学家已经在皮肤、心脏、眼睛、骨骼肌、神经组织、胰腺、血液等方面建立起了干细胞治疗的模型，通过特殊的移植技术将诱导多能干细胞移植到体内，代替那些正常或非正常死亡的细胞，从而恢复机体功能。例如，美国哈佛医学院的科研人员将成体细胞诱导形成的iPS细胞转化为造血干细胞，该成果有望解决血液和骨髓供体不足的问题，对血液疾病的治疗具有重要意义。日本京都大学的科研人员将人类iPS细胞来源的多巴胺能神经元干细胞移植到患帕金森病的食蟹猴体内，发现食蟹猴的帕金森病症状在两年内得到持续改善。
（1）举例说出两种类型的干细胞________。干细胞分化成不同组织细胞的机理是_________。iPS细胞可以分化成机体所有细胞，说明其具有发育的_________。
（2）根据课本中所学的知识，体外培养的细胞逆转分化的实例还包括_________（写出一个即可）。
（3）结合课本知识和文中信息，写出成体干细胞与诱导多能干细胞的异同：_________。
（4）我国科学家成功使用4种小分子化合物诱导小鼠成纤维细胞转变成了iPS细胞。结合课本中有关知识进行分析，与本文中所述使用转录因子诱导形成iPS细胞的方法相比，使用小分子化合物诱导的一个明显的优势是__________________。
（5）结合本文和所学内容，说出干细胞在细胞和器官水平上的应用_________。
2.阅读下面科普短文，请回答问题。
2017年11月27日,世界上首例体细胞克隆猴在我国诞生，这是科学家首次成功地克隆出非人灵长类动物，这一研究成果的确意义非凡。这两只克隆猴名字叫“中中”和“华华”，寓“中华”之意。它们的基因都来自同一个流产的雌性猕猴胎儿。
自1996年第一只体细胞克隆羊“多莉”诞生以来，22年间，各国科学家竞相研究哺乳动物的体细胞克隆，并且在牛、鼠、猫、狗等多种哺乳动物上获得成功，但一直没有跨越灵长类动物这道屏障。实现克隆猴主要有三道难关需要攻克。一是卵母细胞的核遗传物质区域不易识别，去掉猴卵母细胞核遗传物质的难度很大，而要培育体细胞克隆猴，必须先把受体卵母细胞的核遗传物质“摘除”，才能让它容纳体细胞细胞核这个“外来户”。我国科学工作者借助显微操作设备，反复练习，成功完成“去核”工作为后续的克隆工作奠定了基础。二是卵母细胞“唤醒”时机难把握。克隆过程中，体细胞的细胞核进入卵母细胞时，需先“唤醒”卵母细胞，然后才启动一系列发育“程序”。因此，“唤醒”的时机要求非常精准。但是使用传统方式，猴的卵母细胞很容易被提前“唤醒”，往往导致克隆“程序”无法正常启动。三是体细胞克隆胚胎的发育成功率低。被转移到去核卵母细胞里的细胞核，需要与去核卵母细胞紧密结合，融为一体，并发挥其正常的功能，因此需要科学家采取多种手段处理，否则，绝大多数克隆胚胎都难以正常发育。我国科学家攻克了这些难关，将克隆技术的应用推向了新的高度。克隆猴的诞生，标志着我国克隆技术走在了世界的最前列!
(1)下列关于“中中”和“华华”的说法，错误的是(
)
A.它们的性别为一雌一雄
B.它们的基因相同
C.可通过克隆猴做对照实验
D.它们是通过无性生殖方式诞生的
(2)此实例说明，细胞核控制着细胞的代谢和
，这是因为细胞核中的DNA携带有指导发育的
。
(3)与羊相比,猴与人的亲缘关系
，因此,克隆猴的成功更有利于人类利用克隆技术治疗疾病。
(4)有人说：“克隆猴成功了，克隆人离我们也就不远了。”世界上很多国家都禁止克隆人的研究，请根据自己所学知识解释禁止的原因。
。
3.如图表示细胞融合技术的一些过程。阅读下列材料，并简要回答下列问题：
材料一：近年来，细胞工程已进入高速发展阶段，已经成为生物学领域中一颗耀眼的明星。该工程可在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿获得新型生物或特种细胞产品。
材料二：微生物采油的关键技术是获得性能优异的菌种，应用原生质体融合技术将两种微生物进行融合，构建耐中高温采油微生物引起了科学家的广泛关注。宋绍富等人选用细菌Ⅰ和细菌JD先后进行了各自抗生素抗性以及融合实验的相关研究。研究发现，Ⅰ菌与JD菌对不同抗生素的抗性是不同的，测量结果见表。
抗生素
浓度（μg/mL）
抗性
Ⅰ菌
JD菌
庆大霉素
3
—
—
利福平
3
—
+
卡那霉素
3
+
—
红霉素
3
—
+
(注：“
+
”代表有抗性，“—”代表无抗性）
(1)图甲中，若A细胞和B细胞均为植物细胞，细胞融合完成的标志是
；形成的D细胞还要应用
技术将其培养成植株。
(2)图甲中，若A细胞和B细胞均为动物细胞，与植物细胞融合相比，从A细胞和B细胞到C细胞的过程中，
是诱导动物细胞融合特有的诱导因素，该过程说明了细胞膜具有
。
(3)利用Ⅰ菌和JD菌进行细胞融合时，首先应使用
法去除菌体的细胞壁，将获取的
保存在等渗溶液中待用。
(4)在对Ⅰ菌与JD菌融合后的融合子进行筛选时，比较理想的是在培养基中添加3μg/mL红霉素(或3μg/mL利福平)与
两种培基称为
培养基。
4.请阅读下列材料并回答:
材料一?
由于细胞的密度不同,在地面上受重力影响,细胞的融合非常困难,在太空进行此实验比在地面上做此实验细胞融合率大大提高。科研人员在飞船上进行了淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、黄花烟草原生质体和“革新”一号烟草原生质体的融合两个科学实验,在电融合仪内方法经过160后,终于获得成功。
材料二?
如图为哺乳动物生殖过程及相关细胞工程的示意图,其中为卵细胞,
为体细胞。
1.在太空进行细胞融合与在地面进行细胞融合相比,其优越性在于__________。
2.利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术,为制备__________开辟了新的途径。
3.动物个体甲、乙的产生分别属于__________生殖和__________生殖。
4.在飞船上进行的“太空融合”,与图中的方法__________的原理相同。
5.人工诱导动物细胞融合与诱导植物细胞融合的方法相同的是都可用__________方法和__________方法,此外动物细胞融合还可用__________作为诱导剂。根据上述材料,你认为在飞船上所用的诱导方法是__________。
5.屠呦呦因创制新型抗疟药——青蒿素而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是从黄花蒿中提取的，但是天然植株中青蒿素的含量普遍低，欲用植物组织培养技术快速繁殖黄花蒿，培育出青蒿素含量高且稳定的新品种。
（1）组织培养过程中，常用的培养基是_________，其中的主要碳源是_________。配制好的培养基中常常要添加_________，配制好后需要高压蒸汽灭菌。
（2）外植体在消毒过程中，不慎被细菌感染，若用平板划线法分离纯化细菌，在4个区域内划线需要将接种环灼烧灭菌_________次。
（3）阅读下列材料，结合所学知识回答问题。
2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国和日本两位科学家。所谓细胞核重编程即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，用于形成各种类型的细胞。通过对人体细胞的重新编程，科学家们创造了诊断和治疗疾病的新方法。
①胚胎干细胞可来自于囊胚的_________，能被诱导分化为多种细胞、组织，说明它具有________的特性。
②培养胚胎干细胞的关键是要有一种既能促进细胞分裂又可抑制_________的培养体系，一般我们在培养胚胎干细胞时可以采用_________作为饲养层来实现。
③若下图为运用胚胎干细胞核移植技术进行高等动物克隆的模型图，则C→D一定包含_________和_________技术。
6.阅读下列材料，完成下列各题。
材料：长春碱和长春新碱为长春花中的有效成分，是具有抗肿瘤功能的药物，其在杀死癌细胞的同时对正常细胞也有较大的毒性作用，双特异性单克隆抗体可同时与癌细胞和药物结合。
1.如图是科研人员生产能同时识别癌胚抗原和长春碱的双特异性单克隆抗体的部分过程。
分析并回答下列问题：
（1）传统的获得抗体的方法是向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物的血清中分离所需的抗体，这种方法的缺陷是_____________________。
（2）与植物原生质体融合相比，过程②诱导融合还可以用_________________。经过程②细胞融合后可以得到3种类型的融合细胞，其中能在HAT培养基上生长的细胞类型是_________________。过程④为克隆化培养和筛选出_________________细胞。
（3）请根据所学知识，用箭头和文字补全图中方框内获取单克隆杂交—杂交瘤细胞的生产过程：__________________________________。
（4）图中通过体外培养的方法获得了大量双特异性单克隆抗体，除该方法外，还可以使用的方法是_________________。双特异性单克隆抗体可以作为“生物导弹”治疗癌症，其优点是
_________________（答出一点）。
2.为了解长春新碱在抗肿瘤过程中的作用效果，科研人员进行了相关研究。请回答下列问题。
（1）癌变后细胞膜上的___________等物质减少，使得癌细胞容易扩散转移。癌细胞内部结构也会发生改变，为探究细胞内线粒体数量较正常细胞是减少还是增多，需要用___________对所观察的癌细胞进行染色，并在光学显微镜下进行观察。若癌细胞内线粒体数量较正常细胞减少，会影响癌细胞中的___________过程（填选项前的字母）。
A.葡萄糖分解成丙酮酸、[H]
B.丙酮酸转化为乳酸
C.丙酮酸和水分解成CO2和[H]
D.[H]与O2反应生成H2O
（2）多数抗肿瘤药物是细胞周期特异性药物，作用于细胞分裂间期或分裂期。长春新碱作用于分裂期，抑制癌细胞分裂，请简要分析长春新碱可能的作用机制：____________________。
（3）长春新碱抑制癌细胞分裂的同时，也会促进癌细胞的凋亡。细胞凋亡是__________。为研究长春新碱对肝癌细胞凋亡的影响，科研人员进行了下列实验：取肝癌细胞制成细胞悬浮液，用细胞培养液进行培养，加入不同质量浓度的长春新碱培养24小时、48小时、96小时，统计结果如图：
结合图中数据可以得出的结论是：_____________________。
答案以及解析
1.答案：（1）胚胎干细胞、造血干细胞（合理即可）；基因的选择性表达；全能性
（2）植物组织培养过程中的脱分化（合理郎可）
（3）相同点：二者都具有分化的潜能、都可以用于人类疾病的治疗；不同点：成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，而诱导多能干细胞具有分化为多种组织和器官的潜能（意思对即可）
（4）避免了使用转录因子诱导时致癌的风险
（5）细胞水平的应用：诱导多能干细胞分化为造血干细胞用于治疗血液疾病。器官水平的应用：诱导干细胞分化为器官用于器官移植
解析：（1）干细胞包括胚胎干细胞、造血干细胞等。细胞分化的实质是基因的选择性表达。iPS细胞可以分化成机体所有细胞，说明其具有发育的全能性。
（2）根据题意，在体内细胞的分化是不可逆的，这是基因选择性表达的结果，但是在体外条件下可以发生逆转分化，如教材中的植物组织培养过程中的脱分化过程。
（3）根据题意和所学知识可知，成体干细胞（如造血干细胞）具有分化成特定细胞或组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定的限制。诱导多能干细胞采用导入外源转录因子的方法使体细胞逆转分化，在一定条件下也可以分化出多种细胞或组织。综上所述，可见成体干细胞与诱导多能干细胞的相同点是二者都具有分化的潜能、都可以用于人类疾病的治疗；不同点是两种细胞可分化成的细胞或组织的种类等存在差异。
（4）我国科学家用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞，这种细胞又被称为化学诱导多能干细胞。这一技术在一定程度上避免了用特定的转录因子诱导形成的iPS细胞可能带来的致癌风险。
（5）诱导多能干细胞有望解决血液和骨髓供体不足的问题，对血液疾病的治疗具有重要意义。诱导多能干细胞还可以分化为人们需要的组织和器官，用于器官移植。
2.答案：(1)A
(2)遗传
遗传信息
(3)更近
(4)虽然从原理和技术层面看，克隆人是能够做到的，但是，克隆人会带来严重的社会和伦理问题。(合理给分)
解析：(1)AB、“中中”和“华华”的基因都来自同一个流产的雌性猕猴胎儿,因此它们的核基因相同,性别也相同,且都是雌性,A错误;B正确;C、可通过克隆猴做对照实验,C正确;D、克隆属于无性生殖,D正确。故选:A。
(2)此实例说明,细胞核控制着细胞的代谢和遗传,这是因为细胞核中的DNA携带有指导发育的遗传信息。
(3)与羊相比,猴与人的亲缘关系更近,因此,克隆猴的成功更有利于人类利用克隆技术治疗疾病。
(4)禁止克隆人的原因是:虽然从原理和技术层面看,克隆人是能够做到的,但是,克隆人会带来严重的社会和伦理问题。
3.答案：
(1)杂种细胞（或C细胞）再生出细胞壁；植物组织；培养（2）灭活的病毒（一定的）流动性（3）酶解；原生质体（4）3μg/mL卡那霉素；选择
解析：本题考査细胞工程技术的相关知识。（1）植物细胞融合完成的标志是杂种细胞再生出细胞壁；融合的杂种细胞需应用植物组织培养技术将其培养成植株。（2)细胞融合的方法包括物理方法、化学方法和生物方法，与植物细胞融合相比，灭活的病毒是诱导动物细胞融合特有的诱导因素，细胞融合过程说明了细胞膜具有一定的流动性。（3)细菌细胞融合时，应使用酶解法去除细菌的细胞壁，去除细胞壁的剩余部分称为原生质体，为保持其活性可保存在等渗溶液中待用。（4)据表可知，1菌不抗红霉素和利福平，但抗卡那霉素，JD菌不抗卡那霉素，但抗红霉素和利福平，因此在对I菌与JD菌融合后的融合子进行筛选时，为了去除I菌与I菌融合后的融合子以及JD菌和JD菌融合后的融合子，因此在培养基中添加
3
μg/mL红霉素（或3
μg/mL利福平）的同时，还必须加入3
μg/mL的卡那霉素，此种培养基称为选择培养基。
4.答案：1.解决了因两种细胞密度不同而难以融合的问题
2.单克隆抗体;
3.有性;
无性
;
4.三;
5.物理;
化学;
灭活的病毒;
物理方法
解析：1.据题意可知,在太空进行细胞融合与在地面进行细胞融合相比,其优越性在于解决了因两种细胞密度不同而难以融合的问题。
2.利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术,为制备单克隆抗体开辟了新的途径。
3.动物个体甲由精子和卵细胞结合而形成,属于有性生殖,动物个体乙由去核的卵细胞,在植入体细胞中的细胞核后发育而成,属于无性生殖。
4.“太空融合”与方法三过程相同。
5.依题意可知,在飞船上进行“太空融合”用“电融合仪”,即常用的诱导细胞融合的方法之一
——电激法,属于物理方法。
5.答案：（1）MS培养基；蔗糖；植物激素
（2）5
（3）①内细胞团；发育全能性；②细胞分化；胚胎成纤维细胞；③胚胎体外培养（动物细胞培养）；胚胎移植
解析：（1）植物组织培养过程中，常用的培养基是MS培养基，其中的主要碳源是蔗糖，并加入生长素和细胞分裂素等植物激素，然后经高压蒸汽灭菌后待用。
（2）划线分离细菌，每次划线前都需要灼烧接种环，并且划线结束还需要再次灼烧接种环，因此在4个区域内划线需要将接种环灼烧灭菌5次。
（3）①胚胎干细胞来自囊胚的内细胞团，具有发育的全能性。②培养胚胎干细胞，既要防止胚胎干细胞分化，又要促进细胞分裂增殖，需要加入饲养层细胞（胚胎成纤维细胞）支持其生长。③若图示为动物克隆，C表示重组细胞，C→D肯定包含胚胎体外培养和胚胎移植技术。
6.答案：1.（1）产量低，纯度低，而且制备的抗体特异性差（合理即可）
（2）灭活的病毒；B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞（或杂交瘤细胞）；能产生特异性抗体的杂交瘤
（3）将获得的B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合→在选择培养基上筛选出杂交—杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆杂交—杂交瘤细胞
（4）将获得的双特异性单克隆抗体注射到小鼠腹腔内增殖（合理即可）；不损伤正常细胞、减少用药剂量（答出一点即可）
2.（1）糖蛋白；健那绿染液；C、D
（2）抑制纺锤体形成（抑制着丝粒分裂等）
（3）基因（遗传物质）所决定的细胞程序性死亡过程；一定范围内，长春新碱的质量浓度越高，处理时间越长，促进肝癌细胞凋亡的效果越好
解析：1.（1）传统的获得抗体的方法的缺陷是产量低，纯度低，而且制备的抗体特异性差。
（2）与植物细胞融合相比，动物细胞融合还可以用灭活的病毒。利用HAT培养基选择B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞，在该培养基上B淋巴细胞不能长期存活，骨髓瘤细胞因为代谢缺陷也不能存活。过程④为克隆化培养和筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
（3）分析图示，方框处为再一次制备单克隆抗体的过程，参考前面单克隆抗体的制备，即可得出答案。
（4）双特异性单克隆抗体可以作为“生物导弹”治疗癌症，借助单克隆抗体的导向作用，能将长春碱定向带到癌细胞所在的位置，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常细胞，又减少了用药剂量。
2.（1）细胞癌变后，由于细胞膜上糖蛋白等物质减少，使癌细胞之间的黏着性降低，容易在体内分散和转移。健那绿染液是将活细胞中线粒体染色的专一性染料。线粒体是真核细胞有氧呼吸的主要场所，有氧呼吸第二阶段（丙酮酸和水分解成CO2和[H]）和第三阶段（[H]与氧结合形成H2O）均发生于线粒体内，因此若癌细胞内线粒体数量减少会影响这些过程的进行，而葡萄糖分解成丙酮酸和[H]及丙酮酸转化为乳酸均发生在细胞质基质中。
（2）长春新碱作用于分裂期，抑制癌细胞分裂，故长春新碱的作用机制可能是抑制纺锤体形成或着丝粒的分裂，从而导致细胞不能正常分裂。
（3）细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。由图可知，在相同质量浓度长春新碱作用下，随处理时间延长，肝癌细胞存活率降低；在相同处理时间下，长春新碱质量浓度越高，肝癌细胞存活率越低。综合二者可得：一定范围内，长春新碱的质量浓度越高，处理时间越长，促进肝癌细胞凋亡的效果越好。高中生物解题技巧：高频材料分析题专练
试管婴儿与胚胎工程
1.阅读下列资料,回答相关问题:
资料1:1958年,美国科学家将胡萝卜韧皮部的细胞放在培养基中培养,得到了完整植株,并能开花结果。
资料2:葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,朱国萍等人在确定第138位甘氨酸为目标氨基趣有效方法以脯氨酸替代甘氨酸,结果其最适反应温度提高了10~12使蛋白质空间结构更具刚性。
资料3:"试管婴儿"自诞生就引起了世界科学界的轰动,甚至被称为人类生殖技术的一大创举,也为治疗不孕不育症开辟了新途径.
1.资料1所运用的技术手段是__________。由离体的细胞获得完整植株,需经过__________过程.这项技术可以高效快速地实现种苗的大量繁殖,因此叫做植物的__________技术.
2.资料2属于__________工程的范畴.该工程是通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种__________的技术.在该实例中,引起葡萄糖异构酶空间结构改变的根本原因是__________发生了变化.
3.资料3中的“试管婴儿”并不是真正在试管中长大的婴儿,它可以理解成由实验室的试管模拟人体__________功能.它实际上结合了体外受精、__________和__________等多种技术手段。
2.[选修三：现代生物科技专题]
分析下列资料，回答问题。
资料一
我国全面放开二孩政策可缓解我国低生育率及人口老龄化带来的问题，“试管婴儿技术”可为不孕夫妇重新获得生育的机会。请回答下列问题：
(1)试管婴儿技术主要用到了胚胎工程中的
技术。(答出2项即可)
(2)自然条件下，当在
时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的标志。
(3)为保证有可以移植的、有活力的胚胎，需要对女性进行促排卵处理，一般需要注射
，使其排出更多的卵子。
资料二
家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力，科学家将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。回答下列问题：
(4)为使干扰素基因在家蚕中正常表达，需要将来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的
之间。
(5)利用动物细胞培养反应器培养家蚕细胞时，贴满瓶壁的细胞会产生
现象，通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以
，从而增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
(6)转基因工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”，请简要叙述乳腺生物反应器生产某药用蛋白的设计过程。
。
3.阅读、分析下列材料，并结合所学知识回答问题。
材料一 乳腺癌是癌症中较为常见的一种。最新研究表明，HER2基因控制合成的某种信号蛋白具有促进乳腺细胞生长、增殖的功能。正常人体细胞仅有2
个HER2基因、而乳腺癌病人细胞HER2基因往往多于2
个。
材料二 据报道，英国某医院的医生利用基因诊断和胚胎筛选技术，使一对拥有乳腺癌家族病史的英国夫妇顺利孕育一名排除乳腺癌隐患的“设计试管婴儿”。如图是该“设计试管婴儿”培育的流程图：
1.从材料一可知，乳腺癌产生的原因是_________。
2.材料二中“体外受精”主要包括_______________、________________和受精阶段。
3.人的早期胚胎培养过程中要保证全面获得营养物质和调节物质，可在培养液中添加________、激素等；为防止杂菌污染可在培养液中添加________。
4.世界首例抗乳腺癌“设计试管婴儿”的诞生引发了伦理争议，请你说明反对这一技术应用于人类的理由：______________。
4.阅读如下资料:
资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
资料丙:兔曱和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题:
1.资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用__________法。构建基因表达载体常用的工具酶是__________和__________。在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是__________。
2.资料乙中的技术属于__________工程的范畴,该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对__________进行改造,或制造一种__________的技术。在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的__________序列发生了改变。
3.资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到__________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中,兔甲称为__________体,兔乙称为__________体。
5.阅读下列材料，回答下面有关问题。
2009年2月2日，山东省干细胞工程技术研究中心举行发布会，该中心主任李建远教授表示，他们已成功克隆了人类囊胚。此次研究选择了健康卵细胞志愿捐献者12人，经过促排卵共获得135枚卵细胞，其中对77枚卵细胞进行了预实验，58枚卵细胞用于实验，最终成功获取囊胚5枚。这其中有4枚囊胚的供体细胞来源于正常人皮肤纤维细胞，1枚来源于帕金森病患者外周血淋巴细胞。
(1)个体发育过程中最原始的细胞是______________________。
科学家克隆囊胚的技术是___________________________。
促排卵时应对志愿者注射_______________________________。
(2)据科学家介绍，获取的囊胚可能有如下图的两个用途，请据图回答下面的问题。
①你认为这两个用途分别是________克隆和________克隆。
②图中的A、B分别代表________和________________。
③图中的胎儿被称为克隆人，获得图中的胎儿还需要的技术是____________________，目前大多数生物学家认为克隆技术尚不成熟，材料中支持这一观点的信息主要是_______________________________________________________________________________。
④我国对克隆技术的态度是________________________________________________________
______________________________________________________。
6.2020年10月7日诺贝尔化学奖正式揭晓，法国科学家埃玛纽埃勒·沙尔庞捷（Emmanuelle
Charpentier）和美国科学家珍妮弗·安妮·道德纳（Jennifer
A.Doudna）获得这一奖项，以表彰其“开发了一种基因组编辑方法”。基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行定点“编辑”，实现对特定DNA片段的修饰的一种基因工程技术。结合材料回答下列问题：
（1）从现代生物科技工程的角度分析，基因编辑技术属于________，完成这一工程用到的工具酶有________。
（2）生产转基因动物的过程中，需要通过________技术将目的基因导入受精卵，目的基因能否成功表达的关键步骤是________。
（3）若生产转基因动物，则所应用技术的最后一道“工序”是________，该过程需要用激素对受体进行________处理，同时受体________，为胚胎在受体内存活提供了可能性。
（4）2003年，中国卫生部明文规定实施体外受精——胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书，针对生殖性克隆人的实验，我国政府一再重申的四不原则是________。
答案以及解析
1.答案：1.植物组织培养;
脱分化和再分化
;
微型繁殖(快速繁殖)
2.蛋白质;
新的蛋白质;
基因;
3.输卵管;
早期胚胎培养;
胚胎移植
解析：1.资料1中所运用的技术手段是植物组织培养,主要过程是脱分化和再分化,由于繁殖速度快,所以又叫快速繁殖或微型繁殖技术。
2.资料2是对蛋白质进行改造,属于蛋白质工程,目的是对现有蛋白质进行改造或生产出自然界中不存在的蛋白质,归根结底还是要对基因进行改造,属于第二代基因工程。
3.试管婴儿技术利用了体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植,为不孕不育患者解决生育问题。试管中进行的是体外受精和早期胚胎培养阶段,这些阶段在体内是在输卵管中完成的。
2.答案：(1)体外受精技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植
(2)透明带和卵细胞膜的间隙可以观察到两个极体
(3)促性腺激素
(4)启动子和终止子
(5)接触抑制
增大细胞贴壁生长的附着面积
(6)将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，导入雌性哺乳
动物的受精卵中，然后送入母体内，使其生长发育成转基因动物，该转基因动物在泌乳期分泌的乳汁中可含有该药用蛋白。
解析：(1)试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎后,然后从中筛选出符合要求的胚胎,再经移植产生后代的技术。试管婴儿技术主要用到了胚胎工程中的体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植技术,动物细胞工程的细胞培养。
(2)自然条件下,初级卵母细胞的减数第一次分裂是在排卵前后完成的,产生一个次级卵母细胞和第一极体,进人输卵管,准备与精子受精。当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时,标志着卵子已经完成了受精。
(3)一般需给母亲注射促性腺激素,使其超数排卵。卵子需培养至减数第二次分裂中期时期才具备受精能力。
(4)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的启动子和终止子之间。
(5)利用动物细胞培养反应器培养家蚕细胞时,贴满瓶壁的细胞会产生接触抑制现象,通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中,这样可以增大细胞贴壁生长的附着面积,从而增加培养的细胞数量,也有利于空气交换。
(6)利用乳腺生物反应器生产某药用蛋白的设计过程:将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,导入雌性哺乳动物的受精卵中,然后送入母体内,使其生长发育成转基因动物,该转基因动物在泌乳期分泌的乳汁中可含有该药用蛋白。
3.答案：1.乳腺癌细胞信号蛋白合成增多（超出正常范围）;
2.精子的获取和获能;卵母细胞的采集和培养;
3.血清;抗生素;
4.在“设计试管婴儿”过程中需对胚胎进行筛选，这是对生命的不负责任；含有致癌基因的胚胎在长大成人后，也有不患病的可能；基因筛选会在不久的将来愈演愈烈，最终变成从相貌、智力等方面对人类胚胎事先进行筛选，变成名副其实“设计”出来的婴儿（答对一点即可，其他合理答案也可）
解析：1.由材料一可知，乳腺癌病人细胞中HER2基因增多，导致表达的信号蛋白增多。
2.体外受精包括精子的获取和获能，卵母细胞的采集和培养以及受精等阶段。
3.动物细胞培养的培养液中应添加血清，为防止杂菌污染可添加抗生素。
4.开放性问题，答案合理即可。
4.答案：1.显微注射;
限制性内切酶;
DNA连接酶;
农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中
2.蛋白质;
现有的蛋白质;
新蛋白质;
氨基酸
3.同;
供;
受
解析：1.目的基因导入动物受精卵中常用的方法是显微注射法。构建基因表达载体时,一般用限制酶切割目的基因和载体,以产生相同的黏性末端,并用连接酶连接成重组载体。农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中。
2.蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。因溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,所以肽链的氨基酸序列发生了改变。
3.胚胎移植是指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、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。
5.答案：(1)受精卵细胞
(体)细胞核移植技术促性腺激素
(2)①
生殖性治疗性
②
原肠胚内细胞团
③
胚胎移植重构胚胎成功率低
④
反对生殖性克隆,但不反对治疗性克隆
解析：(1)克隆囊胚技术可运用细胞核移植技术；促进排卵应注射促性腺激素。
(2)获取的囊胚既可进行治疗性克隆，又可进行生殖性克隆。
6.答案：（1）蛋白质工程（第二代基因工程）；限制性核酸内切酶和DNA连接酶
（2）显微注射；基因表达载体的构建
（3）胚胎移植；同期发情；对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
（4）不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验
解析：（1）对基因进行定点修饰的基因编辑技术属于第二代基因工程，也就是蛋白质工程。在对基因修改和实施基因工程的过程中，都会使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶，来完成DNA分子的剪切和拼接。
（2）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，其目的是让目的基因成功表达，在生产转基因动物的过程中，需要采用显微注射技术将目的基因注入受精卵。
（3）胚胎移植技术是生产转基因动物的最后一道“工序”，胚胎移植技术需要用激素对受体进行同期发情处理，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内存活提供了可能性。
（4）我国政府禁止生殖性克隆人，一再重申的四不原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。高中生物解题技巧：高频材料分析题专练
基因工程与蛋白质工程
1.阅读下列资料，回答相关问题：
资料1:用小鼠制备的抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕试剂盒”,检测早孕的准确率在90%以上。
资料2:葡萄糖异构酶在工业上应用广泛,为提高其热稳定性,朱国萍等人在确定第138位甘氨酸为目标氨基酸后,用有效方法以脯氨酸替代甘氨酸,结果其最适反应温度提高了10~12℃,使蛋白质空间结构更具刚性。
资料3:巴西是全球最大的甘蔗生产国,但是甘蔗容易受螟虫的侵害。2017年6月8日,巴西向世界宣布,全球首款能抵抗螟虫的转基因甘蔗已培育成功,并且批准该品种进入市场:
1.资料1中,在该“单抗”的生产过程中,将__________作为抗原对小鼠进行接种后,从睥脏中提取B淋巴细胞,并设法将其与鼠的骨髓瘤细胞融合,再用特定的选择培养基进行筛选,选出融合的杂种细胞,对该细胞还需进行__________培养和抗体检测,经多次筛选,就可获得足够数量的符合需要的杂交瘤细胞:单克隆抗体最主要的优点有__________。
2.资料2中提到的生物技术属于__________工程的范畴。在该实例中,直接需要操作的是__________(选填“肽链结构”“蛋白质空间结构”“基因结构”)。
3.资料3中获得转基因甘蔗的过程中,核心步骤是__________。
2.请阅读以下资料：
资料1：某科研团队筛选出了抗寒柑橘的抗寒相关基因，并研究了抗寒相关基因的表达情况，为实施柑橘抗寒基因工程并
培育抗寒转基因柑橘奠定了基础。
资料2：拟南芥（2n=
10)是生物学研究中常用的模式生物，
具有生长周期短、繁殖力旺盛、抗逆性强等优点。千禧果（樱桃小番茄）（2n
=24)是近年来从樱桃番茄品种中优选培育出来的
一个新品种，也可以说是“升级版”西红柿。现以上述两种植物为材料，利用植物体细胞杂交技术培育出新型植物。
回答下列问题：
（1）将资料1中抗寒基因作为目的基因，构建基因表达载体，为了能将外源基因插人质粒中，质粒应具备的基本条件是
。在培育某些转基因植物时，常用到农杆菌转化法，其中农杆菌的作用是
。
（2）在资料2中，可取拟南芥和千禧果的叶片，先用
酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体。酶解过程应在与植物细胞
的溶液中进行，否则在失去了细胞壁之后,原生质体会因
而死亡。若不考虑可能的染色体变异，获得的新型植物的根尖细胞在有丝分裂后期时染色体数目为
。
（3）资料1中利用抗寒基因获得转基因植物和资料2中培育出的新型植物，都需用到
技术，其依据的基本原理是
。
3.阅读如下材料
材料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农枰菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
材料丙:几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。
回答下列问题:
1.材料甲属于基因工程的范畴,将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用__________法,构建基因表达载体常用的工具酶有__________和DNA连接酶。在培育转基因植物时,常用农杆菌转化法,通过农杆菌的转化作用,就可以使__________进入植物细胞。
2.材料乙属于__________工程范畴。在该实例中,引起T4溶菌酶空间间结构改变的原因是组成该酶肽链的__________序列发生了改变。
3.材料丙中在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,提取RMA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是__________。若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是__________。
4.阅读下列材料，完成下列各题。
材料：近年来由于生活水平的提高、多坐少动的生活方式等诸多因素，全球糖尿病发病率增长迅速，糖尿病是影响人类健康的重大疾病。胰岛素是人体内唯一能够降血糖的激素，研究发现，亚麻籽油中的α-亚麻酸能提高靶细胞对胰岛素的敏感度，从而增强胰岛素对血糖的调节作用。
1.利用基因工程结合细胞工程、胚胎工程生产人胰岛素为糖尿病患者带来了福音，请回答下列问题：
（1）首先对人胰岛素基因进行扩增，利用PCR进行扩增时，引物设计的依据是__________。将人胰岛素基因与载体结合成重组人胰岛素基因表达载体，此过程需要的酶是__________。
大肠杆菌是生产胰岛素常用的工程菌，但利用大肠杆菌得到的胰岛素需要进一步加工和修饰才能获得生物活性，原因是______________________________。
（2）转人胰岛素基因牛可通过分泌乳汁来生产人胰岛素。在转入牛受精卵的基因表达载体中，人胰岛素基因的前端必须含有______________________________。还需对胚胎的性别进行鉴定：在囊胚期取___________细胞进行性别鉴定。将培养到___________时期的胚胎进行移植，移植前需要对受体进行___________处理，使胚胎能正常着床，最终获得表达人胰岛素的转基因牛。
（3）若在分子水平上判断获得的转基因牛中人胰岛素基因是否表达，可通过检测______________________（填物质）进行确定。
2.实验小组将生理状况相似的健康小鼠随机均分为甲、乙两组，甲组每天补充一定量的α-亚麻酸，乙组不补充，在相同且适宜的条件下饲养。请回答下列问题：
（1）饲养3周后，测定两组小鼠胰岛素浓度，然后给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液，并立即开始计时。1小时内每隔15分钟测定1次两组小鼠体内胰岛素浓度。记录实验数据，并预测实验结果（用坐标曲线图表示）。
（2）胰岛素能使血糖浓度降低，其原因是_____________________。实验中给小鼠灌喂葡萄糖的最终目的是_______________。
（3）若将实验中的“测定两组小鼠胰岛素浓度”改为“测定两组小鼠血糖浓度”，实验过程需将“给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液”改为“_____________________”。
（4）研究发现，靶细胞膜上的胰岛素受体（InR）能影响葡萄糖转运载体（GLUT）的活性和细胞内炎症因子的活性，且细胞内炎症因子对GLUT有抑制作用。请根据以上信息推测α-亚麻酸有助于糖尿病患者血糖降低的作用机制是_____________________。
5.阅读下列材料，完成1、2题。
材料：染色体变异和基因突变均可能引起生物性状的改变，近年来，定点突变技术发展迅速，CRISPR/Cas9基因编辑技术可以看成是基因工程的升级版，该技术自问世以来取得了不少成果，相关研究表明，电离辐射能导致染色体片段断裂。
1.某二倍体植物的花色、叶形、茎形分别由三对等位基因控制遗传，基因型和表现型关系如表所示。回答下列问题：
基因
显性纯合
杂合
隐性纯合
A/a
红花
红花
白花
B/b
窄叶
窄叶
宽叶
C/c
粗茎
中粗茎
细茎
（1）某红花窄叶植株与某白花宽叶植株杂交，F1均为红花窄叶，F1自交后代中红花窄叶︰红花宽叶︰白花窄叶︰白花宽叶≈9︰3︰3︰1，控制花色和叶形的基因的遗传遵循_________定律，F2中红花宽叶植株自交后代中，表现型为红花宽叶植株的概率为_________。
（2）某红花细茎植株与某白花粗茎植株杂交，F1均为红花中粗茎，F1自交后代中红花细茎︰红花中粗茎︰白花粗茎≈1︰2︰1，F2中红花中粗茎植株与白花粗茎杂交后代的表现型及比例为__________________。
（3）研究发现，电离辐射能使C/c基因所在的染色体片段发生断裂，可随机结合在B/b所在染色体的末端，形成末端易位，仅一条染色体发生这种易位的植株不可育。先将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理，再将该植株自交并观察后代的表现型及比例，从而判定该植株是否发生了易位及易位的类型（不考虑基因突变和片段交换）。
①若子代的表现型有________种，则该植株没有发生染色体易位；
②若________________，则该植株仅有一条染色体发生末端易位；
③若子代的表现型及比例为________________________，则C/c基因所在染色体片段均发生了易位，且C基因连在b基因所在的染色体上，c基因连在B基因所在的染色体上；
④若子代的表现型及比例为________________，则C/c基因所在染色体片段均发生了易位，且C基因连在B基因所在的染色体上，c基因连在b基因所在的染色体上。
2.科学家在嗜热链球菌基因组上整合了特定CRISPR序列后，发现该菌能抵抗某种病毒，研究发现其原理是CRISPR/Cas9系统转录出的CRISPR
RNA可以识别病毒的DNA序列，而Cas9能破坏病毒的遗传物质。然而该技术也存在诸多问题，比如CRISPR
RNA识别病毒DNA序列时不严格，可能出现严重的“脱靶效应”。请回答下列问题：
（1）基因工程中选择特殊的限制酶作为“剪刀”，是因为其具备_________特定DNA序列的能力。
（2）构建基因表达载体时，应该使用_________种限制酶处理_________和_________。
（3）实际操作中，常用两种限制酶切割目的基因和运载体，该操作比只使用一种限制酶好的理由是___________________________。
（4）为了使细菌能稳定获得对病毒的免疫力，在构建表达载体时应该包含_________这个部分。“2007年，科学家在嗜热链球菌基因组上整合了特定CRISPR序列后，发现该菌能抵抗某种病毒”，这句话表达了类似于基因工程__________________这一步骤。CRISPR
RNA识别病毒DNA序列时可能出现严重“脱靶”，“脱靶”的机理可能是______________________。
6.阅读下面的材料，完成下列问题。
科研人员建立了一种新的靶向基因敲除技术——TALEN技术（原理见图）。TALEN技术使用的基因敲除工具是由DNA识别域和核酸内切酶两个部分组成的蛋白质。科学家发现了一种细菌蛋白质（TALE），它的二连氨基酸（NI、NG、HD、NN，其中字母N、I、G、H、D分别代表了一种氨基酸）与四种碱基（A、G、C、T）有恒定的对应关系：NI识别A，NG识别T，HD识别C，NN识别G。FokⅠ是一种形成二聚体后具有核酸内切酶活性的蛋白单体。因此，可以利用TALE作为DNA识别域，用FokⅠ二聚体定点切断DNA。
科学家发现水稻植株无论是否具有光周期敏感蛋白基因P，在短日照条件下均表现为雄性可育。在长日照条件下，具有光周期敏感蛋白的水稻雄性才能表现出雄性可育。基因P只在单倍体花粉细胞中表达，使其能够合成淀粉。科研人员使用TALEN技术对水稻基因P进行靶向敲除，以得到光敏雄性不育水稻新品种。
（1）在TALEN技术的设计中，选择使用FokⅠ单体而不直接使用FokⅠ二聚体，这样能减少对DNA的___________切割，保证了基因敲除的靶向性。为了让TALEN技术能用于各种不同生物、不同基因的敲除，没有与TALE蛋白结合的FokⅠ二聚体对DNA的切割应___________（填“具有”或“不具有”）类似于限制酶的“限制性”。
（2）若TALE蛋白左臂所识别的基因P的序列为“—TGACC—”，则TALE蛋白左臂对应的二连氨基酸序列应为______________________________。用这种方法，可以确定TALE蛋白的氨基酸序列，进而人工合成TALE蛋白基因，然后将TALE蛋白基因与___________基因进行融合，得到融合基因。
（3）科研人员用图乙所示的质粒为载体，其中的潮霉素抗性基因作为标记基因，作用是___________。应选用___________酶将该质粒与融合基因构建为重组质粒，并将融合基因设法导入到水稻愈伤组织中，再利用___________技术获得T0植株。
（4）由于基因靶向敲除成功的概率比较低，所以科研人员培育T0植株时应保证___________日照条件，待其自花受粉得到T1，再将T1植株______________________，并在开花期随机选择一部分植株的花粉进行鉴定，鉴定方法是___________。若观察到某植株的花粉全部未被染成蓝色，则该植株为所需的纯合光敏雄性不育新品种。
（5）与传统的雄性不育水稻品种相比，光敏雄性不育新品种的优势在于它能实现自交繁殖并保留雄性不育特性，这是因为_________________________________。
答案以及解析
1.答案：1.人绒毛膜促性腺激素;
克隆化;
特异性强、灵敏度高，
并可大量制备
2.蛋白质;
基因结构;
3.基因表达载体的构建（或：构建基因表达载体）;
解析：1.资料1中,用小鼠制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体,因此作为抗原的是人绒毛膜促性腺激素;对用特定选择培养基筛选出的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和抗体检测。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高,并可大量制备等优点。
2.资料2中提到的生物技术属于蛋白质工程的范畴,该技术是通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造或制造一种新蛋白质的技术,因此其直接操作的对象是基因结构。
3.基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建;为了避免目的基因和载体的自身连接成环和反向连接,
使用两种能产生不同黏性未端的(不同)限制酶对目的基因和载体分别进行切割。
2.答案：（1)具有一个至多个限制酶切割位点；感染植物细胞并将目的基因转移到植物细胞中（2)纤维素酶和果胶；渗透压相等；在低浓度溶液中吸水涨破或在过高浓度溶液中过度失水；68（3)植物组织培养；植物细胞具有全能性
解析：（1）题中的关键信息是“为了能将外源基因插入质粒中”，所以该质粒应具备的基本条件是具有一个至多个限制酶切割位
点农杆菌可感染植物细胞并将目的基因转移到植物细胞中。
(2)植物体细胞杂交之前，必须先用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁.且酶解过程应在与植物细胞等渗透压的溶液中进行，否则原生质体会在低浓度溶液中吸水涨破或在高浓度溶液中过度失水而死亡。不考虑体细胞杂交可能发生的染色体变异，新型植物的染色体数目等于拟南芥染色体数目和千樁果染色体数目之和，即为
34,在根尖细胞有丝分裂后期，染色体数目加倍，即为68。（3)二者共用的技术为植物组织培养，植物组织培养技术依据的原理是植物
细胞具有全能性。
3.答案：1.显微注射法
;
限制性核酸内切酶;
目的基因
2.蛋白质;
氨基酸;
3.防止RNA降解;
目的基因的转录或翻译异常
解析：
(1)
构建表达载体的过程:用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA,使目的基因和载体DNA的两端形成相同的粘性末端。然后用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起,形成表达载体。迄今为止,显微注射技术是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。所以,将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。通过农杆菌的转化作用,就可以使目的基因进入植物细胞,并将其插入到植物细胞中染色体的DNA上。
(2)由题意可知,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,对现有蛋白质进行改造,属于蛋白质工程范畴。在该实例中,组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变,进而改变了T4溶菌酶的空间结构。
(3)在提取RNA时,为了防止RNA降解,提取液中需添加RNA酶抑制剂。由题意可知,几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中,但转基因植株抗真菌病的能力没有提高,说明转基因植株没有合成几丁质酶。可能的原因是几丁质酶基因的转录或翻译异常。
4.答案：1.（1）一段人胰岛素基因的核苷酸序列；限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶；大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体，无法对合成的胰岛素进行加工（合理即可）
（2）乳腺蛋白基因的启动子；滋养层；桑椹胚（或囊胚）；同期发情
（3）人胰岛素基因转录出的mRNA（或人胰岛素）
2.（1）如图
（2）其能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，抑制肝糖原的分解和非糖物质的转化；刺激机体产生胰岛素
（3）给两组小鼠分别注射等量的胰岛素溶液
（4）α-亚麻酸能增强胰岛素对InR的激活能力，从而促进GLUT转运葡萄糖；同时增强InR对炎症因子的抑制作用，降低炎症因子对CLUT的抑制能力，使靶细胞摄取葡萄糖的速率增大，降低血糖浓度
解析：1.（1）运用PCR进行基因扩增时，需要先设计引物，引物的设计依据的是一段已知目的基因的核苷酸序列。将人胰岛素基因与载体结合成重组人胰岛素基因表达载体，此过程需要的酶是切割目的基因与载体的限制性核酸内切酶（限制酶），还有连接切割后的目的基因与载体的DNA连接酶。因为大肠杆菌是原核生物，无内质网、高尔基体，无法对合成的胰岛素进行加工，所以利用大肠杆菌得到的胰岛素需要进一步加工和修饰才能获得生物活性。（2）转人胰岛素基因牛可通过分泌乳汁来生产人胰岛素，在转入牛受精卵的基因表达载体中，人胰岛素基因的前端必须含有乳腺蛋白基因的启动子。在囊胚期取滋养层细胞进行性别鉴定。将转基因受精卵培养到桑椹胚或囊胚期即可进行胚胎移植，移植前要对受体进行同期发情处理，目的是让受体与供体具有相同的生理状态，能接受并使移植的胚胎成活。（3）若在分子水平上判断获得的转基因牛中人胰岛素基因是否表达，即需要检测人胰岛素基因是否转录出了mRNA，或者检测该基因是否翻译出了胰岛素。
2.（1）已知α-亚麻酸能提高靶细胞对胰岛素的敏感度，则甲组小鼠体内相对胰岛素浓度应较乙组低，坐标曲线图见答案。（2）由于胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，抑制肝糖原的分解和非糖物质的转化，所以具有降低血糖的作用。高浓度葡萄糖能够刺激胰岛B细胞产生胰岛素，实验中给小鼠灌喂葡萄糖的最终目的是刺激机体产生胰岛素。（3）甲、乙两组实验的自变量是是否补充α-亚麻酸，α-亚麻酸具有提高靶细胞对胰岛素的敏感度的作用，从而可以增强胰岛素对血糖的调节作用。在以小鼠胰岛素浓度为检测指标的条件下，需要给两组小鼠分别注射等量的葡萄糖来刺激机体产生胰岛素，若将实验中的“测定两组小鼠胰岛素浓度”改为“测定两组小鼠血糖浓度”，需要给两组小鼠分别注射同等剂量的胰岛素，故实验过程需将“给两组小鼠分别灌喂等量的葡萄糖溶液”改为“给两组小鼠分别注射等量的胰岛素溶液”。（4）已知α-亚麻酸能增强胰岛素对血糖的调节作用，根据靶细胞膜上的胰岛素受体（InR）能影响葡萄糖转运载体（GLUT）的活性，推测α-亚麻酸能增强胰岛素对InR的激活能力，从而促进CLUT转运葡萄糖；根据靶细胞膜上的胰岛素受体（InR）能影响细胞内炎症因子的活性，且细胞内炎症因子对GLUT有抑制作用，推测α-亚麻酸能增强InR对炎症因子的抑制作用，降低炎症因子对GLUT的抑制能力，使靶细胞摄取葡萄糖的速率增大，降低血糖浓度。
5.答案：1.（1）基因的自由组合；5/6
（2）红花中粗茎︰白花粗茎=1︰1
（3）①6；②无子代；③窄叶细茎︰窄叶中粗茎︰宽叶粗茎=1︰2︰1
④窄叶粗茎︰窄叶中粗茎︰宽叶细茎=1︰2︰1
2.（1）识别和切割
（2）同；运载体；目的基因
（3）避免目的基因在运载体上反接，避免目的基因或者运载体自身环化，而不能有效地实现目的基因与运载体的结合（合理即可）
（4）复制原点；构建表达载体；CRISPR
RNA识别病毒DNA序列时并未严格按照碱基互补配对（合理即可）
解析：本题考查基因的自由组合定律、染色体变异等相关知识。
（1）根据题意，F1自交后代红花窄叶︰红花宽叶︰白花窄叶︰白花宽叶=9︰3︰3︰1，说明A/a、B/b基因的遗传遵循基因的自由组合定律。F1红花窄叶植株的基因型为AaBb，F1中红花宽叶植株的基因型及比例为AAbb︰Aabb=1︰2，故F2中红花宽叶植株自交后代表现型为红花宽叶植株的概率为1/3×1+2/3×3/4=5/6。
（2）根据题意，F1均为红花中粗茎，F1自交后代红花细茎︰红花中粗茎︰白花粗茎≈1︰2︰1，说明F1红花中粗茎的基因型为AaCc，且基因A、c位于同一条染色体上，基因a、C位于另一条同源染色体上。F2中红花中粗茎植株（AaCc）与白花粗茎植株（aaCC）杂交后代的表现型及比例为红花中粗茎（AaCc）︰白花粗茎（aaCC）=1︰1。
（3）根据（1）（2）分析，C/c基因和B/b基因遵循基因的自由组合定律。将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理后，再让该植株自交。若子代的表现型有3×2=6种，则该植株没有发生染色体易位；若无子代出现，说明该植株仅有一条染色体发生末端易位；若子代的表现型及比例为窄叶细茎︰窄叶中粗茎︰宽叶粗茎=1︰2︰1，则C/c所在染色体片段均发生了易位，且C基因连在b基因所在的染色体上，c基因连在B基因所在的染色体上；若子代的表现型及比例为窄叶粗茎︰窄叶中粗茎︰宽叶细茎=1︰2︰1，则C/c所在染色体片段均发生了易位，且C基因连在B基因所在的染色体上，c基因连在b基因所在的染色体上。
2.本题考查基因工程的原理和步骤，以及信息获取和综合运用能力。
（1）限制酶能特异性地识别DNA中的特定序列并从特定位点切割。
（2）构建基因表达载体就是将运载体和目的基因片段连接起来，为了保证连接时末端顺利结合，目的基因和运载体应该有相同的末端，所以可以使用同种限制酶来达到这个目的。
（3）实际操作中，由于目的基因和运载体自身的两个末端完全相同，会出现目的基因、运载体自身环化，以及目的基因在运载体上反向连接等问题，故采取两种不同的限制酶分别作用于目的基因和运载体的两端，末端不同更能保证目的基因和运载体的正确结合。
（4）让细菌稳定获得该性状即能正常遗传，所以遗传物质要能正常地复制下去，即必须有复制原点。“基因组上整合了特定CRISPR序列”这句话体现了将外源CRISPR序列和基因组片段结合，本质上类似于目的基因和运载体的DNA片段间的结合，属于基因工程中的构建表达载体的步骤。CRISPR/Cas9技术最大的问题在于其碱基识别可能会出错，这个过程可能类似于DNA复制中的自发突变，识别错误的“脱靶”将导致其他DNA片段被错误的攻击。
6.答案：（1）非靶向（或随机）；不具有
（2）；FokⅠ单体
（3）筛选转化成功的受体细胞；BamHⅠ及DNA连接；植物组织培养
（4）短；在长日照下种植；将花粉用碘液染色后，在显微镜下观察
（5）光敏雄性不育新品种在短日照条件下雄性可育，可通过自交繁殖，自交后代能保持基因P敲除的纯合性，使其在长日照条件下雄性不育
解析：本题主要以基因敲除为背景考查基因工程的知识。
（1）据题意知FokⅠ是一种形成二聚体后具有核酸内切酶活性的蛋白单体，而核酸内切酶的作用部位是特定的，这样选择使用FokⅠ时就能保证基因敲除的靶向性，能减少其对DNA的非靶向（随机）切割。为了让TALEN技术能用于各种不同生物、不同基因的敲除，负责剪切的FokⅠ二聚体对DNA的切割应不具有类似于限制酶的限制性。
（2）据题意知NI识别A，NG识别T，HD识别C，NN识别G，故能识别基因P的TALE蛋白左臂对应的二连氨基酸序列应为。得到TALE蛋白基因后可将其与FokⅠ单体基因进行融合，从而得到融合基因。
（3）在此基因工程中，潮霉素抗性基因作为标记基因，其作用是筛选成功转化的受体细胞，过程中目的基因应插入启动子和终止子之间，也就是说构建重组质粒时限制酶应选择BamHⅠ，不能选择HindⅢ，构建重组质粒时需要适宜的限制酶，也需要DNA连接酶，即应选用BamHⅠ和DNA连接酶将该质粒与融合基因构建为重组质粒，融合基因导入到水稻愈伤组织后，再利用植物组织培养技术获得T0代转基因植株。
（4）据题意知“水稻植株无论是否具有光周期敏感蛋白基因P，在短日照条件下均表现为雄性可育。在长日照条件下，具有光周期敏感蛋白的水稻雄性才可育”，而基因靶向敲除成功的概率比较低，也就是说T0代植株有可能含有基因P，也有可能已经不含基因P，故应在短日照条件下让其自花受粉，培养获得的T1代中有P基因纯合个体、杂合个体，也有不含P基因的个体，故应在长日照条件下培养，又因“基因P只在单倍体花粉细胞中表达”，故应随机选择一部分植株的花粉进行鉴定，将花粉用碘液染色后在显微镜下观察，若观察到某植株的花粉全部未染成蓝色，则该植株为不含基因P的纯合光敏雄性不育新品种。
（5）该光敏雄性不育新品种在短日照条件下雄性可育，即其能实现自交繁殖并保持基因P敲除的纯合性，但其在长日照条件下又会表现出雄性不育，故与传统雄性不育水稻品种相比，光敏雄性不育新品种的优势在于它能实现自交繁殖并保留雄性不育特性。
