高中生物全国卷2018-2021高考真题分类汇编——选修三 现代生物科技专题
一、综合题
1．（2021·全国乙卷）[生物选修3:现代生物科技专题]
用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示，
回答下列问题
（1）常用的 DNA连接酶有E.coli DNA连接和T4 DNA连接酶，上图中 酶切割后的 DNA片段可以用E .coli DNA连接酶连接，上图中 酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。
（2）DNA 连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是 。
（3）DNA重组技术中所用的质粒体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中 ；质粒 DNA分子上有 ，便于外源DNA的插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是 。
（4）表达载体含有启动子，启动子是指 。
【答案】（1）EcoR I和Pst I；EcoR I、Pst I、Sma I、EcoR V
（2）磷酸二酯键
（3）自我复制（或自我复制并稳定存在）；一至多个限制酶切割位点；用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞
（4）在目的基因的首端，能与RNA聚合酶识别并结合，驱动目的基因转录出mRNA的一段具有特殊序列的DNA片段
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】（1）限制酶EcoR I和Pst I切割形成的是黏性末端，限制酶Sma l和EcoR V切割形成的是平末端，E. coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接效率较低。因此图中EcoR I和Pst I切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E. coli DNA连接酶连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶Sma l和EcoR V切割后的DNA片段(平末端）也可以用T4DNA连接酶连接。
（2）目的基因片段与质粒载体片段均为DNA片段，DNA连接酶将两个DNA片段连接形成的化学键是磷酸二酯键。
（3）质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。
（4）启动子是一段特殊结构的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，最终获得需要的蛋白质。
【分析】1、黏性末端和平末端：
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
分析题图，可知限制酶EcoR I和Pst I切割形成的是黏性末端，限制酶Sma l和EcoR V切割形成的是平末端。
2、DNA分子的连接技术——DNA连接酶
作用：把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。
连接部位：磷酸二酯键
特点：只要在同一种限制性内切酶切割的两种DNA片段中加上这种DNA连接酶，它就会把片段缝合得天衣无缝。
3、作为运载体必须具备的条件：①具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。②能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。③具有某些标记基因，便于进行筛选。最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
4、运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运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运载体的受体细胞，原理如下图所示：
2．（2020·全国Ⅲ）[生物——选修3：现代生物科技专题]
W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
（1）步骤①中需要使用的工具酶有 。步骤②和③所代表的操作分别是 和 。步骤④称为 。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 （答出2点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息 （填相同或不同），原因是 。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有 （答出2点即可）。
【答案】（1）限制性核酸内切酶、DNA连接酶；显微注射；体外培养；胚胎移植
（2）性别、年龄
（3）相同；两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
（4）体外受精、胚胎移植
【知识点】胚胎移植；基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由分析可知，步骤①为构建基因表达载体，需使用同种限制酶切割目的基因和运载体，再由DNA连接酶连接粘性末端，形成重组表达载体；步骤②为显微注射；步骤③为体外培养；步骤④为胚胎移植。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W，可从动物一出生就收集产物,不受动物的性别和年龄的限制。（3）在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是由同一个受精卵有丝分裂产生的体细胞，其细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同。（4）由分析可知，步骤③为体外培养，步骤④为胚胎移植，均属于胚胎工程。
【分析】1、膀胱反应器有着和乳腺反应器一样的优点：收集产物蛋白比较容易,不会对动物造成伤害。此外,该系统可从动物一出生就收集产物,不论动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。2、基因工程技术的基本步骤包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。3、分析题图可知，步骤①为将W基因与运载体结合，构建基因表达载体；步骤②为将重组表达载体导入受精卵，常用显微注射法；步骤③为体外培养；步骤④为胚胎移植。
3．（2020·全国Ⅰ）[生物——选修3：现代生物科技专题]
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是 。
（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤： 。
（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于 ，使用该培养基进行细胞培养的结果是 。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是 。
（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有 （答出2点即可）。
【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
（2）取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液
（3）选择培养基；只有杂交瘤细胞能够生存；抗原与抗体的反应具有特异性
（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
【知识点】单克隆抗体的制备过程
【解析】【解答】（1）实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。（2）取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液可以制成单细胞悬液。（3）图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原-抗体反应具有特异性。
（4）获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖。
【分析】单克隆抗体的制备流程：
4．（2019·全国Ⅱ卷） 植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有 （答出2点即可）。
（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、 和 等几类物质。
（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的 进行组织培养。
（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是 （用流程图表示）。
【答案】（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
（2）有利于胚状体进行呼吸作用；矿质元素；糖
（3）茎尖
（4）含目的基因的细胞 愈伤组织 小植株
【知识点】植物组织培养的过程
【解析】【解答】（1）植物微型繁殖是一种用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，这种技术的特点是能保持植物原有的遗传特性。
（2）人工种子萌发过程中需要从外界获得氧气进行细胞呼吸，所以人工种皮应具有透气性。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、矿质元素、糖、水、天然附加物等。
（3）为了获得脱毒苗，目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒。
（4）将含有目的基因的细胞培养成完整植株的基本程序是：
故答案为：（1）能保持植物原有的遗传特性；（2）有利于胚状体从外界获得氧气进行呼吸作用 矿质元素 糖； （3）茎尖 ；（4）
【分析】1.植物繁殖的新途径
（1）微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
（2）作物脱毒：选取作物无毒组织（如茎尖）进行组织培养，获得脱毒苗。
（3）人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
2.植物组织培养技术：
5．（2018·全国Ⅲ卷）2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
（1）“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指 。通过核移植 方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目 （填“减半”“加倍”或“不变”）
（2）哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 （填“大于”或“小于”）体细胞核移植，其原因是 。
（3）在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 （填“相同”或“不相同”），性染色体组合 （填“相同”或“不相同”）。
【答案】（1）将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞；不变
（2）小于；胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易
（3）相同；不同
【知识点】动物细胞核移植技术；动物体细胞克隆
【解析】【解答】（1）细胞核移植是指将动物的一个细胞核，移入另一个已去掉细胞核的卵母细胞中。（2）因为胚胎细胞的全能性大于体细胞，所以胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度小于体细胞核移植。（3）雌性个体和雄性个体的体细胞中的常染色体组成是相同的，性染色体组合雌性个体为XX，雄性个体为XY。
【分析】本题考查了核移植的概念，胚胎细胞核移植和体细胞核移植的区别，染色体组成等。
动物体细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中。使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
结果：得到克隆动物
原理：动物细胞核具有全能性
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。）和体细胞核移植（动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难）。
6．（2018·全国Ⅰ卷）据题回答下列问题：
（1）博耶( H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了 (答出两点即可)。
（2）体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞：而体外重组的噬菌体DNA通常需与 组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞，叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。
（3）真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制剂。
【答案】（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达（答出两点即可）
（2）转化；外壳蛋白（或答噬菌体蛋白）；细菌
（3）蛋白酶缺陷型；蛋白酶
【知识点】基因工程的应用
【解析】【解答】（1）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆细胞中进行了表达，该过程证明了质粒可以作为载体，重组DNA可以进入受体细胞，外源基因可以在原核细胞中成功表达，实现物种之间的基因交流等。（2）体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞。（3）为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。
【分析】该题考查了基因工程中目的基因与质粒结合形成重组质粒后导入受体细胞时能体现出的过程。不同的载体进入受体细胞的方式是不同的，以及可以作为噬菌体受体细胞的对象选择。以及如何保留表达成功的蛋白质。
7．（2021·模拟）来源于乳酸克鲁维醇母的乳糖酶应用范围非常广泛，但是乳酸克鲁维酵母中的乳糖酶是胞内酶，需破碎细胞后分离纯化才能获得，增加了生产成本。用毕赤酵母作为受体，构建能产生并分泌乳糖酶的毕赤酵母，可以大幅降低成本。请回答相关问题：
（1）牛奶中含有丰富的乳糖，乳糖被乳糖酶催化水解后得到 ，才能被人体吸收利用。
（2）在利用PCR技术扩增目的基因时，以 作为模板合成引物。除了上述方法外，获得目的基因的方法还有 。
（3）该实验中，用质粒作为载体，基因工程中载体DNA必须满足的条件是 （填两项）。
（4）通常先使用两种限制酶XbaI和SacII切割质粒和目的基因，两种酶的切割位点分别为T↓CTAGA和CCGC↓GG，质粒和目的基因被切割后产生的DNA片段末端均为 。与只使用一种限制酶处理质粒和目的基因相比较，使用Xba
I和Sac II两种限制酶同时处理质粒和目的基因的优点在于可以防止 。
（5）为了获得重组质粒，使用T4DNA连接酶将切割后的质粒与目的基因片段连接起来，T4DNA连接酶能够恢复 键。与E·coli
DNA连接酶相比，T4DNA连接酶还可以“继合”双链DNA片段的 。
【答案】（1）葡萄糖和半乳糖
（2）乳糖酶基因（目的基因）；从基因文库中获得（或人工合成）
（3）载体DNA必需有一个至多个限制酶的切割位点；载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制；载体DNA必需带有标记基因；载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害；载体DNA分子大小应适宜
（4）黏性末端；质粒和目的基因片段自身环化
（5）磷酸二酯；平末端
【知识点】基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）乳糖是动物中的二糖，乳糖被乳糖酶水解后得到的是单糖，即葡萄糖和半乳糖，二糖不能被人体直接吸收，只有二糖水解成为单糖后，才能被人体吸收利用。
（2）本实验的目的基因是乳糖酶基因，在利用PCR技术扩增目的基因时，需要用乳糖酶基因（目的基因）作为模板合成引物，合成引物时必需要有一段已知的DNA序列。除了用PCR技术获得目的基因外，还可以从基因文库中获取目的基因，或者用人工合成的方法获取目的基因。
（3）质粒是最常用的载体，作为载体，必须满足的条件有：载体DNA必需有一个至多个限制酶的切割位点；载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制；载体DNA必需带有标记基因；载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害；载体DNA分子大小应适宜，便于操作。
（4）同种限制酶切割质粒和目的基因形成的黏性末端相同，为防止酶切后质粒和目的基因片段的自身环化，通常使用两种限制酶切割质粒和目的基因。用限制酶XbaI和SacII切割质粒和目的基因，两种酶的切割位点分别为T↓CTAGA和CCGC↓GG，质粒和目的基因被切割后产生的DNA片段末端均为黏性末端。与只使用一种限制酶处理质粒和目的基因相比较，使用Xba I和Sac II两种限制酶同时处理质粒和目的基因的优点在于可以防止质粒和目的基因片段自身环化。
（5）DNA连接酶可以将两个DNA片段连接成一个新的DNA分子。DNA连接酶可以分为两种，T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶，前者既能连接黏性末端，又能连接平末端，故能恢复磷酸二酯键，只是连接平末端的效率低些，后者只能连接黏性末端。
【分析】 1、一分子乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成；
2、PCR扩增技术中文名称为聚合酶链式反应，关于PCR技术扩增目的基因简介：
（1）原理：DNA双链可以进行半保留复制；
（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成；
（3）条件：模板，引物，热稳定DNA聚合酶（taqDNA聚合酶）；
（4）特点：使微量的DNA大幅增多。
3、运载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
4、限制酶功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
1 / 1高中生物全国卷2018-2021高考真题分类汇编——选修三 现代生物科技专题
一、综合题
1．（2021·全国乙卷）[生物选修3:现代生物科技专题]
用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示，
回答下列问题
（1）常用的 DNA连接酶有E.coli DNA连接和T4 DNA连接酶，上图中 酶切割后的 DNA片段可以用E .coli DNA连接酶连接，上图中 酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。
（2）DNA 连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是 。
（3）DNA重组技术中所用的质粒体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中 ；质粒 DNA分子上有 ，便于外源DNA的插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是 。
（4）表达载体含有启动子，启动子是指 。
2．（2020·全国Ⅲ）[生物——选修3：现代生物科技专题]
W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。
（1）步骤①中需要使用的工具酶有 。步骤②和③所代表的操作分别是 和 。步骤④称为 。
（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 （答出2点即可）的限制。
（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息 （填相同或不同），原因是 。
（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有 （答出2点即可）。
3．（2020·全国Ⅰ）[生物——选修3：现代生物科技专题]
为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题：
（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是 。
（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤： 。
（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于 ，使用该培养基进行细胞培养的结果是 。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是 。
（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有 （答出2点即可）。
4．（2019·全国Ⅱ卷） 植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有 （答出2点即可）。
（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、 和 等几类物质。
（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的 进行组织培养。
（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是 （用流程图表示）。
5．（2018·全国Ⅲ卷）2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
（1）“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指 。通过核移植 方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目 （填“减半”“加倍”或“不变”）
（2）哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 （填“大于”或“小于”）体细胞核移植，其原因是 。
（3）在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 （填“相同”或“不相同”），性染色体组合 （填“相同”或“不相同”）。
6．（2018·全国Ⅰ卷）据题回答下列问题：
（1）博耶( H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了 (答出两点即可)。
（2）体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞：而体外重组的噬菌体DNA通常需与 组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞，叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。
（3）真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制剂。
7．（2021·模拟）来源于乳酸克鲁维醇母的乳糖酶应用范围非常广泛，但是乳酸克鲁维酵母中的乳糖酶是胞内酶，需破碎细胞后分离纯化才能获得，增加了生产成本。用毕赤酵母作为受体，构建能产生并分泌乳糖酶的毕赤酵母，可以大幅降低成本。请回答相关问题：
（1）牛奶中含有丰富的乳糖，乳糖被乳糖酶催化水解后得到 ，才能被人体吸收利用。
（2）在利用PCR技术扩增目的基因时，以 作为模板合成引物。除了上述方法外，获得目的基因的方法还有 。
（3）该实验中，用质粒作为载体，基因工程中载体DNA必须满足的条件是 （填两项）。
（4）通常先使用两种限制酶XbaI和SacII切割质粒和目的基因，两种酶的切割位点分别为T↓CTAGA和CCGC↓GG，质粒和目的基因被切割后产生的DNA片段末端均为 。与只使用一种限制酶处理质粒和目的基因相比较，使用Xba
I和Sac II两种限制酶同时处理质粒和目的基因的优点在于可以防止 。
（5）为了获得重组质粒，使用T4DNA连接酶将切割后的质粒与目的基因片段连接起来，T4DNA连接酶能够恢复 键。与E·coli
DNA连接酶相比，T4DNA连接酶还可以“继合”双链DNA片段的 。
答案解析部分
1．【答案】（1）EcoR I和Pst I；EcoR I、Pst I、Sma I、EcoR V
（2）磷酸二酯键
（3）自我复制（或自我复制并稳定存在）；一至多个限制酶切割位点；用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞
（4）在目的基因的首端，能与RNA聚合酶识别并结合，驱动目的基因转录出mRNA的一段具有特殊序列的DNA片段
【知识点】基因工程的基本工具（详细）
【解析】【解答】（1）限制酶EcoR I和Pst I切割形成的是黏性末端，限制酶Sma l和EcoR V切割形成的是平末端，E. coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接效率较低。因此图中EcoR I和Pst I切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E. coli DNA连接酶连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶Sma l和EcoR V切割后的DNA片段(平末端）也可以用T4DNA连接酶连接。
（2）目的基因片段与质粒载体片段均为DNA片段，DNA连接酶将两个DNA片段连接形成的化学键是磷酸二酯键。
（3）质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。
（4）启动子是一段特殊结构的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，最终获得需要的蛋白质。
【分析】1、黏性末端和平末端：
被限制酶切开的DNA两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。当限制酶从识别序列的中心轴线处切开时，切开的DNA两条单链的切口，是平整的，这样的切口叫平末端。
分析题图，可知限制酶EcoR I和Pst I切割形成的是黏性末端，限制酶Sma l和EcoR V切割形成的是平末端。
2、DNA分子的连接技术——DNA连接酶
作用：把两条DNA末端之间的缝隙“缝合”起来。
连接部位：磷酸二酯键
特点：只要在同一种限制性内切酶切割的两种DNA片段中加上这种DNA连接酶，它就会把片段缝合得天衣无缝。
3、作为运载体必须具备的条件：①具多个限制酶切点，以便与外源基因连接。②能够在宿主细胞中复制并稳定地保存。③具有某些标记基因，便于进行筛选。最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
4、运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运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运载体的受体细胞，原理如下图所示：
2．【答案】（1）限制性核酸内切酶、DNA连接酶；显微注射；体外培养；胚胎移植
（2）性别、年龄
（3）相同；两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵
（4）体外受精、胚胎移植
【知识点】胚胎移植；基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）由分析可知，步骤①为构建基因表达载体，需使用同种限制酶切割目的基因和运载体，再由DNA连接酶连接粘性末端，形成重组表达载体；步骤②为显微注射；步骤③为体外培养；步骤④为胚胎移植。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W，可从动物一出生就收集产物,不受动物的性别和年龄的限制。（3）在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是由同一个受精卵有丝分裂产生的体细胞，其细胞核中染色体DNA所含的遗传信息相同。（4）由分析可知，步骤③为体外培养，步骤④为胚胎移植，均属于胚胎工程。
【分析】1、膀胱反应器有着和乳腺反应器一样的优点：收集产物蛋白比较容易,不会对动物造成伤害。此外,该系统可从动物一出生就收集产物,不论动物的性别和是否正处于生殖期。膀胱生物反应器最显著的优势在于从尿中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。2、基因工程技术的基本步骤包括：目的基因的获取；基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。3、分析题图可知，步骤①为将W基因与运载体结合，构建基因表达载体；步骤②为将重组表达载体导入受精卵，常用显微注射法；步骤③为体外培养；步骤④为胚胎移植。
3．【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞
（2）取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液
（3）选择培养基；只有杂交瘤细胞能够生存；抗原与抗体的反应具有特异性
（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养
【知识点】单克隆抗体的制备过程
【解析】【解答】（1）实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。（2）取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液可以制成单细胞悬液。（3）图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原-抗体反应具有特异性。
（4）获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖。
【分析】单克隆抗体的制备流程：
4．【答案】（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
（2）有利于胚状体进行呼吸作用；矿质元素；糖
（3）茎尖
（4）含目的基因的细胞 愈伤组织 小植株
【知识点】植物组织培养的过程
【解析】【解答】（1）植物微型繁殖是一种用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，这种技术的特点是能保持植物原有的遗传特性。
（2）人工种子萌发过程中需要从外界获得氧气进行细胞呼吸，所以人工种皮应具有透气性。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、矿质元素、糖、水、天然附加物等。
（3）为了获得脱毒苗，目前采用茎尖组织培养技术来脱除病毒。
（4）将含有目的基因的细胞培养成完整植株的基本程序是：
故答案为：（1）能保持植物原有的遗传特性；（2）有利于胚状体从外界获得氧气进行呼吸作用 矿质元素 糖； （3）茎尖 ；（4）
【分析】1.植物繁殖的新途径
（1）微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
（2）作物脱毒：选取作物无毒组织（如茎尖）进行组织培养，获得脱毒苗。
（3）人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
2.植物组织培养技术：
5．【答案】（1）将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞；不变
（2）小于；胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易
（3）相同；不同
【知识点】动物细胞核移植技术；动物体细胞克隆
【解析】【解答】（1）细胞核移植是指将动物的一个细胞核，移入另一个已去掉细胞核的卵母细胞中。（2）因为胚胎细胞的全能性大于体细胞，所以胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度小于体细胞核移植。（3）雌性个体和雄性个体的体细胞中的常染色体组成是相同的，性染色体组合雌性个体为XX，雄性个体为XY。
【分析】本题考查了核移植的概念，胚胎细胞核移植和体细胞核移植的区别，染色体组成等。
动物体细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中。使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
结果：得到克隆动物
原理：动物细胞核具有全能性
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。）和体细胞核移植（动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难）。
6．【答案】（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达（答出两点即可）
（2）转化；外壳蛋白（或答噬菌体蛋白）；细菌
（3）蛋白酶缺陷型；蛋白酶
【知识点】基因工程的应用
【解析】【解答】（1）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆细胞中进行了表达，该过程证明了质粒可以作为载体，重组DNA可以进入受体细胞，外源基因可以在原核细胞中成功表达，实现物种之间的基因交流等。（2）体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞。（3）为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。
【分析】该题考查了基因工程中目的基因与质粒结合形成重组质粒后导入受体细胞时能体现出的过程。不同的载体进入受体细胞的方式是不同的，以及可以作为噬菌体受体细胞的对象选择。以及如何保留表达成功的蛋白质。
7．【答案】（1）葡萄糖和半乳糖
（2）乳糖酶基因（目的基因）；从基因文库中获得（或人工合成）
（3）载体DNA必需有一个至多个限制酶的切割位点；载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制；载体DNA必需带有标记基因；载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害；载体DNA分子大小应适宜
（4）黏性末端；质粒和目的基因片段自身环化
（5）磷酸二酯；平末端
【知识点】基因工程的基本工具（详细）；基因工程的操作程序（详细）
【解析】【解答】（1）乳糖是动物中的二糖，乳糖被乳糖酶水解后得到的是单糖，即葡萄糖和半乳糖，二糖不能被人体直接吸收，只有二糖水解成为单糖后，才能被人体吸收利用。
（2）本实验的目的基因是乳糖酶基因，在利用PCR技术扩增目的基因时，需要用乳糖酶基因（目的基因）作为模板合成引物，合成引物时必需要有一段已知的DNA序列。除了用PCR技术获得目的基因外，还可以从基因文库中获取目的基因，或者用人工合成的方法获取目的基因。
（3）质粒是最常用的载体，作为载体，必须满足的条件有：载体DNA必需有一个至多个限制酶的切割位点；载体DNA必需具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制；载体DNA必需带有标记基因；载体DNA必须是安全的，不会对受体细胞有害；载体DNA分子大小应适宜，便于操作。
（4）同种限制酶切割质粒和目的基因形成的黏性末端相同，为防止酶切后质粒和目的基因片段的自身环化，通常使用两种限制酶切割质粒和目的基因。用限制酶XbaI和SacII切割质粒和目的基因，两种酶的切割位点分别为T↓CTAGA和CCGC↓GG，质粒和目的基因被切割后产生的DNA片段末端均为黏性末端。与只使用一种限制酶处理质粒和目的基因相比较，使用Xba I和Sac II两种限制酶同时处理质粒和目的基因的优点在于可以防止质粒和目的基因片段自身环化。
（5）DNA连接酶可以将两个DNA片段连接成一个新的DNA分子。DNA连接酶可以分为两种，T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶，前者既能连接黏性末端，又能连接平末端，故能恢复磷酸二酯键，只是连接平末端的效率低些，后者只能连接黏性末端。
【分析】 1、一分子乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成；
2、PCR扩增技术中文名称为聚合酶链式反应，关于PCR技术扩增目的基因简介：
（1）原理：DNA双链可以进行半保留复制；
（2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成；
（3）条件：模板，引物，热稳定DNA聚合酶（taqDNA聚合酶）；
（4）特点：使微量的DNA大幅增多。
3、运载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
4、限制酶功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
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