2023届 二轮复习 基因工程 课件 （111张）(多项选择)

第一部分专题复习专题七生物技术与工程考点3基因工程脉络梳理连点成网基因工程的操作对象是DNA分子，利用限制酶、DNA连接酶、载体等进行基因工程的操作，基因工程在农牧业、医药卫生、食品工业等方面有广泛的应用，在基因工程的基础上，崛起了第二代基因工程—蛋白质工程。重要概念优化检测[例1]

(2020·北京等级考)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图)。重要概念1基因工程是一种重组DNA技术为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是(

)A．①＋③ B．①＋②C．③＋② D．③＋④答案解析解析PCR扩增时，由于子链延伸方向为5′端到3′端，因此应在模板DNA两条链的3′端分别设计一个引物，A错误；为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者扩增获得的DNA片段只要既包含外源高效启动子序列又包含HMA3基因的序列，便可在检测是否有HMA3基因的同时，又可排除内源HMA3基因的干扰，若用③＋②或③＋④引物组合进行PCR扩增，扩增获得的HMA3基因不包含外源高效启动子序列，C、D错误；若用①＋②或①＋④引物组合进行PCR扩增，获得的DNA片段符合要求，B正确。[例2]

(2022·北京海淀期末)乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质，由乳酸脱氢酶催化产生，影响白酒品质和风格。科研人员将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因(PD)替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因(L－PG)，可获得乳酸乙酯高产菌株，该过程如图所示。下列关于该过程的分析不合理的是(

)A．转入的L－PG基因表达产物不能影响酿酒酵母活性B．可以利用PCR技术筛选含有L－PG基因的受体细胞C．通过同源重组实现酵母菌的PD基因被替换为L－PG基因D．标记基因Amp′可检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株答案解析解析酿酒酵母质粒上的PD基因替换为L－PG基因前后，标记基因Amp′均正常，故标记基因Amp′不能检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株。[例3]

(多选)下列关于生物工程中常见的叙述，正确的是(

)A．DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合，形成重组DNAB．限制性内切核酸酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子C．在进行基因工程操作中，天然质粒需经过人工改造后才能作为载体D．利用酶解法处理植物细胞获得原生质体，便于进行植物杂交育种答案解析解析DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端或平末端的磷酸二酯键黏合，形成重组DNA，A错误；限制性内切核酸酶将一个DNA分子片段切成两个片段，即断裂两个磷酸二酯键，因此需消耗两个水分子，B正确；在进行基因工程操作中，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，C正确；用酶处理植物细胞获得原生质体，便于植物细胞融合，属于植物体细胞杂交技术，植物杂交育种一般是通过杂交的方式获得所需的子代，D错误。[例4]

(2021·全国乙卷改编)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。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸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.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中________________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中____________________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA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________________。EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ磷酸二酯键(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能___________；质粒DNA分子上有____________________________，便于外源DNA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____________________________________________________________________________________。自我复制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位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程解析解析(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E.coliDNA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EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶连接，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)用T4DNA连接酶连接。[例5]

(2021·广东选择考适应性测试)CRISPR/Cas9基因编辑技术可以按照人们的意愿精准剪切、改变任意靶基因的遗传信息，对该研究有突出贡献的科学家被授予2020年诺贝尔化学奖。我国科学家领衔的团队利用CRISPR/Cas9等技术，将人的亨廷顿舞蹈病致病基因(HTT基因)第1外显子(其中含150个CAG三核苷酸重复序列)“敲入”猪基因组内，获得了人—猪“镶嵌”HTT基因，利用胚胎工程技术成功地构建了亨廷顿舞蹈病的动物模型。回答下列问题：(1)PCR技术是获得人HTT基因常用的方法，制备PCR反应体系时，向缓冲溶液中分别加入人HTT基因模板、4种脱氧核糖核苷酸及________________________________等，最后补足H2O。(2)CRISPR/Cas9基因编辑技术中，SgRNA是根据靶基因设计的引导RNA，准确引导Cas9切割与SgRNA配对的靶基因DNA序列，由此可见，Cas9在功能上属于________酶。与CRISPR/Cas9相比，限制酶的特性决定了其具有______________________________的局限性。引物、耐高温的DNA聚合酶水解只能识别并切割特定核苷酸序列(3)在实验过程中，为确认实验猪细胞基因组内是否含有人—猪“镶嵌”HTT基因，常用的检测手段包括PCR技术及____________________。(4)含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞在体外培养时通过细胞分裂，数量不断增加，当细胞贴壁生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖，这种现象称为___________。贴满瓶壁的细胞常用______________________________________进行消化处理，以便进行传代培养。(5)将含有“敲入”序列的猪胚胎成纤维细胞的细胞核导入去核的卵母细胞的过程，称为________________________。此后进行体外胚胎培养并移植到代孕母猪体内，最终获得亨廷顿舞蹈病动物模型。DNA分子杂交技术接触抑制胰蛋白酶胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)动物体细胞核移植解析解析(2)第一个空为水解酶，原因为后面一个空：该酶与限制酶相比，限制酶具有某种局限性，则反证该酶不是限制酶，没该局限性，因此该空不应该填“限制酶”，应该是水解酶。[例6]

(2021·湖南适应性考试)p53基因是一种抑癌基因，在恶性肿瘤患者中突变率达50%以上。与人相比，大象体内含有多对p53基因，推测是其很少患肿瘤的主要原因。设计实验探究人p53基因在乳腺肿瘤细胞中的作用。回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增p53基因。首先根据p53基因的核苷酸序列，设计并合成________，其能与变性p53基因单链结合，在______________________催化作用下延伸，如此循环多次。引物耐高温的DNA聚合酶(2)p53基因表达载体的构建。如图所示，表达载体上除了标注的DNA片段外，在p53基因上游还必须拥有的DNA片段(箭头所示)是________，其作用机理是______________________________________。外源p53基因插入载体中至少需要两种工具酶，包括准确切割DNA的限制性内切核酸酶和将双链DNA片段“缝合”起来的_______________。启动子RNA聚合酶识别和结合位点，启动转录DNA连接酶(3)乳腺肿瘤细胞培养。完成伦理学审查和病人知情同意书签署后，将患者乳腺肿瘤组织块剪碎，制成细胞悬液在适宜的条件下培养。培养环境中所需的主要气体包括细胞代谢必需的______和维持培养液pH值的________。保持培养环境处于无菌无毒条件的操作包括_______________________________________________________________________(答出两点即可)。(4)检测p53基因表达对乳腺肿瘤细胞增殖的影响。分别将空载体和p53表达载体转入肿瘤细胞培养，采用特殊方法检测细胞增殖情况，并从培养的肿瘤细胞中提取蛋白质，用相应的________进行杂交，检测p53基因翻译成蛋白质的情况，探索杂交带强度与细胞增殖率相关性。O2CO2对培养液和培养器具进行灭菌以及在无菌环境下进行操作，定期更换培养液等抗体[例7]

(2022·全国乙卷，38)新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT-PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是______________________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的______________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是________。逆转录酶(反转录酶)特异性核苷酸序列复性(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明________________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明__________________________。(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)，为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是________________________________________________________________________________________。曾感染新冠病毒，已康复已感染新冠病毒，是患者

获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定[练]培育转基因抗虫棉主要有四个步骤，请在每一个步骤各写出一个有联系的不重复的名词。答案1.Bt蛋白基因、PCR、琼脂糖凝胶电泳等；2.启动子、基因表达载体、标记基因、重组DNA等；3.受体细胞、转化、花粉管通道法等；4.检测、鉴定、抗原—抗体杂交。答案[例8]科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将天冬氨酸激酶第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。此操作过程是(

)A．直接改造上述两种蛋白质的空间结构B．直接改造上述两种酶相应的mRNAC．直接改造上述两种酶相应的基因D．重新合成新的基因答案重要概念2蛋白质工程是基因工程的延伸[例9]

CCR5是HIV入侵人体辅助性T细胞的主要辅助受体之一。有科学家为了使婴儿一出生就具有抵抗艾滋病的能力，通过基因编辑破坏了受精卵中的CCR5基因，该做法引起了民众普遍的担忧。下列各项不属于担忧依据的是(

)A．CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控B．基因编辑技术有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果C．被编辑个体受其他疾病感染的风险可能会提高D．该技术虽然符合人类伦理道德，但可能存在潜在的安全风险答案解析解析该技术不符合人类伦理道德，D符合题意。重要概念3生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题[例10]

“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到如图所示的时期，再将胚胎植入女性子宫内发育成胎儿，该技术使一部分不能生育的夫妇重新获得了生育的机会。下列叙述正确的是(

)A．“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是无性生殖B．如图所示时期是胚胎发育的囊胚期，①代表内细胞团，②代表囊胚腔，③代表滋养层C．“试管婴儿”的形成用到的技术有人工授精、体内培养、核移植D．“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者对人类的作用是相同的答案[例11]

(多选)下列关于生物武器及其使用的叙述，正确的是(

)A．生物武器传播途径包括空气传播、食物传播、生活必需品传播等B．利用转基因技术制造的新型致病菌可能具有超强的传染性和致病性C．天花病毒能作为危害极强的生物武器是因为现在的年轻人对其无特异性免疫能力D．《禁止生物武器公约》中明确提出在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器答案解析解析天花病毒能作为危害极强的生物武器是因为现在的年轻人从未接触过该病毒，可以让大批感染者突然发病，引起严重后果，而不是对其无特异性免疫能力。[练]

“基因编辑婴儿”事件被人们广泛关注，请谈谈你的看法。答案不支持；违背伦理、违反法律。答案新题严选洞察趋势例(2020·山东等级考)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是__________________________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为________。限制性内切核酸酶和DNA连接酶转化(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了____________________________________，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列________(填“发生”或“不发生”)改变，原因是______________________________________________。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经_______________________过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因是________________________________________________________________________________。RNA聚合酶与启动子的识别和结合不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子逆转录(或反转录)引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)(4)各品系WxmRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为________，原因是_______________________________________________________________________________________。品系3

品系3的WxmRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强第(4)题为分析原因类试题，为高考常考类型，这类题的解题方法是：首先理清题干、题图中已知条件与结果之间的逻辑关系，同时将所学的生物学的基本概念和原理与之联系，找到解决这类问题的知识载体。解析解析(1)将目的基因与Ti质粒构建基因表达载体时，需要限制酶的切割，将目的基因插入载体时需要DNA连接酶的连接。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，如果启动子序列改变将会影响RNA聚合酶与之识别和结合，进而影响基因的转录水平。在真核生物中，编码蛋白质的序列是基因中的编码区，编码区中不包括启动子序列，因此3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生改变。[练1－1]

(2022·河南郑州模拟)为了研究低温诱导对某基因的启动子P活性的影响，科研人员进行了启动子P的PCR提取、特定表达载体的构建和转基因烟草的功能鉴定。该基因及其启动子P的结构及相应限制酶的切割位点如下图所示，图中灰色区域碱基序列是已知的，启动子P(图中黑色区域)及上游碱基序列未知，片段Ⅰ和片段Ⅱ中的字母A～F均表示引物。请回答下列问题。(1)不能直接根据片段Ⅰ扩增启动子P的原因是________________________________________________________________。

启动子P及上游碱基序列未知，无法合成PCR所需要的引物(2)为了能扩增正常启动子P，科研人员先用____________________酶处理上图中的片段Ⅰ，使片段Ⅰ成为环状DNA；再将环状DNA用________(填“酶1”或“酶2”)处理得到了片段Ⅱ，如下图所示。根据片段Ⅱ能不能扩增出启动子P？若能，请写出可选用的引物组合(用C、D、E、F表示)，若不能请说明理由。____________________________。酶1和DNA连接酶2能，可选用的引物组合是D和E(3)已知卡那霉素可抑制烟草细胞的生长，基因M可在烟草的根部正常表达，其表达产物可将X-Gluc水解生成蓝色物质。将启动子P和基因M结合并与含有卡那霉素抗性基因的Ti－质粒重组构建基因表达载体。将表达载体转入农杆菌，通过农杆菌的转化作用将启动子P和基因M导入烟草细胞，用含有______________________的培养基筛选出所需的烟草细胞，然后经过____________获得转基因烟草植株。卡那霉素和X-Gluc组织培养(4)将上述转基因烟草植株分为A、B两组，A组在常温(25℃，对照组)下培养，B组在低温(4℃，实验组)下培养，一段时间后取A、B的幼根，浸入适量________溶液中，观察烟草细胞中基因M的表达情况(表达强度越大，细胞表现的蓝色越深)。若A、B组的结果分别为__________________________，则说明低温抑制启动子P的功能。X-GlucA蓝色较深、B蓝色较浅解析解析(2)图中的片段Ⅰ在启动子P的左右两端各有一个酶1的切割位点，酶1可切割片段Ⅰ的左右两端产生相同的末端，再用DNA连接酶连接可形成环状DNA；片段Ⅱ的首尾两端都有灰色区域，结合题图分析可知，片段Ⅱ是用酶2切割处理环状DNA产生的。子链合成方向是从子链的5′－3′，所以可以用引物D和E扩增出启动子P。(3)烟草细胞在卡那霉素中能存活说明转入了质粒，能将X-Gluc水解成蓝色说明获得了基因M的表达产物，因此用含有卡那霉素和X-Gluc的培养基可以筛选出成功转入目的基因的烟草细胞。筛选出的烟草细胞经过植物组织培养可获得转基因植株。解析(4)由题意可知，基因M可在烟草的根部正常表达，其表达产物可将X-Gluc水解生成蓝色物质，故可用适量X-Gluc溶液检测A、B的幼根细胞中基因M的表达情况，表达强度越大，细胞表现的蓝色越深。若A组蓝色深而B组蓝色较浅，则说明B组低温使启动子P受抑制，表达的产物少。[练1－2]

(2022·北京东城高三模拟)中国甜柿的自然脱涩与乙醛代谢关键酶基因(PDC)密切相关，推测涩味程度可能与PDC基因的表达情况有关。(1)启动子位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的位点，同时启动子区域还存在着许多调控蛋白的结合位点，RNA聚合酶和调控蛋白共同影响了基因的____________。转录水平(2)为筛选PDC基因的调控蛋白，科研人员进行了下列实验。①PDC基因的启动子序列未知，为获得大量该基因启动子所在片段，可利用限制酶将基因组DNA进行酶切，然后在____________的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游，根据__________和PDC基因编码序列设计引物进行PCR，利用质粒A(图1)构建含有PDC基因启动子片段的重组质粒并导入代谢缺陷型酵母菌，用不含________的培养基可筛选出成功转化的酵母菌Y1H。注：金担子素是一种抗真菌药物。DNA连接酶接头片段尿嘧啶②质粒G(图2)上的AD基因表达出的AD蛋白与启动子足够靠近时，能够激活后续基因转录，因此需获得待测蛋白与AD蛋白的融合蛋白用于后续筛选。科研人员从中国甜柿中提取RNA，将逆转录形成的各种cDNA与质粒G连接后导入酵母菌，此时应选择质粒G中的位点________(填序号1～5)作为cDNA的插入位点，最终获得携带不同cDNA片段的酵母菌群Y187。4③重组酵母Y187与Y1H能够进行接合生殖，形成的接合子含有两种酵母菌质粒上的所有基因。若接合子能在含有金担子素的培养基中生存，则推测待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，请结合图3阐述作出该推测的理由_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白，如果待测蛋白是PDC基因的调控蛋白，它就能与PDC基因启动子特定区域结合，AD蛋白也能靠近PDC基因启动子并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性解析解析(1)启动子与调控蛋白对基因的转录与否起调控作用，启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，直接决定转录起始，后者为间接作用，对DNA的转录起到调控作用。(2)①已知接头片段连接在PDC基因的上游，且已知序列信息，则可以按照PDC基因启动子上游的接头片段与PDC基因编码序列设计引物进行PCR扩增；由质粒A的示意图可知带有选择功能的基因片段有尿嘧啶合成基因、金担子素抗性基因两种，但是金担子素抗性基因无启动子无法转录，所以选择尿嘧啶合成基因作为标记基因，则在选择培养基配制时不加尿嘧啶。②cDNA片段需要插入启动子之后，且不能破坏其他蛋白质基因的表达，因此选择4作为cDNA的插入位点。③依据题干，重解析组酵母Y187与Y1H接合子应同时含有质粒A、质粒G，则接合子有质粒A为含有PDC基因、金担子素抗性基因的质粒；质粒G为可正常表达AD蛋白、待测蛋白的质粒，若质粒A、G正常执行功能，则AD蛋白携带的待测蛋白靠近PDC基因启动子，激活PDC基因的转录，并激活金担子素抗性基因的表达，使酵母菌表现出金担子素抗性。[练1－3]

(2021·天津等级考)乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的工程菌株。下图1为乳酸和乙醇发酵途径示意图，图2为构建表达载体时所需的关键条件。(1)乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为________________。(2)获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下：①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，且能通过双酶切以正确方向插入质粒，需设计引物1和2。其中引物1的5′端序列应考虑______________________和__________________。细胞质基质包含BamHⅠ的识别序列将GTG改为ATG②将上述PCR产物和质粒重组后，导入大肠杆菌，筛选、鉴定，扩增重组质粒。重组质粒上有______________________，所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异性，易被本物种的转录系统识别并启动转录，因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列________(填“能”或“不能”)在大肠杆菌中高效表达。③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株，在______________的固体培养基上筛选出转基因酿酒酵母，并进行鉴定。原核生物复制原点不能缺失尿嘧啶(3)以葡萄糖为碳源，利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵，结果既产生乳酸，也产生乙醇。若想进一步提高其乳酸产量，下列措施中不合理的是________(单选)。A．进一步优化发酵条件B．使用乳酸菌LDH基因自身的启动子C．敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因D．对转基因酿酒酵母进行诱变育种B解析解析(1)酵母细胞厌氧发酵即无氧呼吸的场所为细胞质基质。(2)①设计引物1的5′端序列，应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，以便目的基因在酵母细胞中更好的表达；同时能通过双酶切以正确方向插入质粒，需要包含BamHⅠ的识别序列。②将重组质粒导入大肠杆菌，重组质粒上有原核生物复制原点，所以能在大肠杆菌中扩增。由于启动子存在物种特异性，重组质粒上带有真核酿酒酵母基因的启动子，故重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列在大肠杆菌中不能高效表达。③在缺乏尿嘧啶的选择培养基上，不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存，导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，从而起到筛选作用。解析(3)进一步优化发酵条件，使其更有利于乳酸的产生，可以提高其乳酸产量，A正确；由于启动子存在物种特异性，使用乳酸菌LDH基因自身的启动子，在酵母细胞中不表达，B错误；敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因，使酵母菌不能酿酒，从而提高乳酸产量，C正确；对转基因酿酒酵母进行诱变育种，可能会出现乳酸的高产菌株，D正确。专题双练分层突破双练一基础测试一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)1．在三个培养皿中各加入等量但不同种的大肠杆菌培养基，在培养皿中培养36小时后统计细菌菌落数(如表)。下列表述不正确的是(

)培养皿培养基成分培养皿中的菌落数Ⅰ琼脂、糖类35Ⅱ琼脂、糖类和维生素250Ⅲ琼脂和维生素0A．培养皿Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ表明琼脂是培养基中必须营养成分B．培养皿Ⅰ和Ⅱ说明维生素是大肠杆菌需要的生长因子C．培养皿Ⅱ和Ⅲ说明糖类是大肠杆菌需要的碳源D．本实验使用的都是固体培养基答案解析解析琼脂只是作为凝固剂，不能为微生物生长提供营养成分，A错误；Ⅱ和Ⅲ对照，说明大肠杆菌的生长需要糖类，糖类可以作为碳源，C正确；由于三个实验中都加入了凝固剂琼脂，都是固体培养基，D正确。2．(2022·北京丰台一模)酿酒酵母常用于制作葡萄酒、面包等，某同学利用购买的酿酒酵母制作白葡萄酒。下列操作不正确的是(

)A．购买的干粉菌种需活化后再接种B．将白葡萄清洗后捣碎有助于发酵C．定期用斐林试剂检测发酵产物D．接种量、温度等影响放气频率答案3．下图表示玉米(2n＝20)的花药离体培养及单倍体育种的大致过程。下列叙述错误的是(

)A．过程①是脱分化，形成的愈伤组织细胞处于未分化状态B．过程②进行的是有丝分裂，植株A是从试管苗中筛选出的可育二倍体C．过程①和②均要使用生长素和细胞分裂素，但两种激素的比例不同D．可用体积分数为70%的酒精对花药进行消毒处理答案解析解析过程①是脱分化过程，脱分化后的细胞的结构和功能都发生了明显改变，变为未分化状态，A正确；过程②是愈伤组织进行再分化的过程，植株A是由花药离体培养而得的单倍体，B错误。4．(2021·福建适应性测试改编)下图是利用体细胞核移植技术获得克隆奶牛的流程图。答案下列叙述错误的是(

)A．过程①通过显微操作去除细胞核B．获得的克隆奶牛是高产奶牛，与供体奶牛完全相同C．过程③可用电融合法使供体细胞和去核卵母细胞融合D．过程⑤操作前需要对代孕母牛进行发情处理解析解析去除牛卵母细胞中的细胞核可以用显微操作技术，A正确；克隆奶牛与供体奶牛细胞核内遗传物质相同，细胞质遗传物质不同，由于受到细胞质基因与环境的影响，克隆奶牛与供体奶牛不完全相同，B错误；过程⑤是将早期胚胎移植入代孕母牛的子宫内，操作前需要对代孕母牛进行发情处理，D正确。5．吴茱萸是一种中药，其主要成分为吴茱萸碱(EVO)，为研究EVO对人胃癌细胞增殖的影响及作用机制，科研人员做了相关实验。研究发现，EVO不仅能通过诱导胃癌细胞中p53蛋白的表达，使其细胞周期阻滞在G2/M期，还能影响细胞凋亡蛋白Caspase-3的表达，最终起到治疗胃癌的作用。下列说法错误的是(

)A．培养胃癌细胞，需将含动物血清的培养基置于恒温培养箱中B．加入胰蛋白酶制备的胃癌单细胞悬液，会出现接触抑制现象C．p53可能是一种细胞周期抑制蛋白，EVO能够抑制胃癌细胞的增殖D．患者服用EVO后，胃癌细胞中Caspase-3的含量会增加答案解析解析胃癌细胞糖蛋白减少，黏着性降低，不会出现接触抑制现象，B错误。6．(2021·辽宁适应性测试)PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，与人体细胞内DNA分子复制相比，下列有关叙述错误的是(

)A．都遵循碱基互补配对原则B．DNA聚合酶作用的最适温度不同C．都是边解旋边复制的过程D．复制方式都是半保留复制答案解析解析PCR技术是在较高温度条件下进行的，因此PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高，B正确；PCR技术是在较高温度条件下打开双链后进行扩增的，不是边解旋边复制的，C错误。7．图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。下列关于培育转基因大肠杆菌的叙述错误的是(

)A．若通过PCR技术获取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙B．图中质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切C．若将基因表达载体导入受体细胞中，需选用处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态的大肠杆菌D．在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达答案解析解析PCR技术能获得两个引物之间的DNA序列，获取该目的基因，目的基因在引物甲和引物丙之间，应该选用引物甲和引物丙，A正确；图中质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切，既可以将目的基因切下来(获取目的基因)，又可以保证质粒中四环素抗性基因不被破坏，B正确；在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因由于目的基因的插入被破坏，不能表达，D错误。8．从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是(

)A．合成编码目的肽的DNA片段B．构建含目的肽DNA片段的表达载体C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽答案解析解析蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能设计蛋白质的结构，推测多肽的氨基酸序列，C正确。二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求)9．泡菜制作方便、口味独特，深受人们喜爱，下列叙述正确的是(

)A．泡菜腌制过程中，进行发酵的主要微生物属于原核生物B．泡菜腌制过程中，需加入一定的抗生素来抑制杂菌的繁殖C．泡菜腌制过程中，用水封的方式保证坛内发酵所需的无氧环境D．泡菜腌制过程中，亚硝酸盐的含量会先增加后减少答案解析解析抗生素会杀死细菌，故在泡菜腌制过程中，不能加入抗生素，否则会影响乳酸菌的繁殖，导致发酵失败，B错误。10．某实验室做了下图所示的实验研究。下列相关叙述中不正确的是(

)A．与纤维母细胞相比，过程①形成的诱导干细胞的全能性较高B．单克隆抗体不需细胞膜上载体蛋白的协助就能释放到细胞外C．每个Y细胞只产生一种抗体，故过程④不需进行筛选D．过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程答案解析解析与纤维母细胞相比，干细胞的全能性较高，A正确；抗体是大分子化合物，分泌出细胞的方式是胞吐，需要能量，但不需要载体蛋白，B正确；虽然每个Y细胞只产生一种抗体，但从乙小鼠体内分离出的Y细胞有多种，且经③过程获得的Z细胞有融合的具有同种核的细胞和多种杂交细胞，过程④需进行筛选，C错误；过程②是诱导干细胞分化为多种细胞，这些细胞的结构发生改变，但遗传物质都未发生改变，D错误。三、非选择题11．(2021·重庆选择性考试适应性测试改编)某研究人员设计了下列技术路线，以期获得甘蓝和萝卜体细胞杂交植株。请回答下列问题：(1)制备原生质体时，常用两种酶处理，分别是________________。诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是________________。原生质体融合成功的标志是________________________。图中X是___________。(2)为诱导融合体产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是______________。(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，原因是_______________________________________________________________________________________，且需在含较高浓度的NaCl培养基中筛选。纤维素酶和果胶酶PEG(聚乙二醇)杂种细胞再生成细胞壁愈伤组织细胞分裂素

具有分裂分化能力，突变频率高，融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，且具有全能性解析解析(2)植物组织培养中常加入细胞分裂素和生长素，当生长素和细胞分裂素的比值低时，有利于芽的形成，所以起主要作用的是细胞分裂素。12．(2022·湖南百所名校联考)黄粉虫可以吞食、降解塑料，利用黄粉虫肠道微生物对白色污染进行生物降解，是一种绿色环保的处理工艺。下图是从黄粉虫肠道中分离、纯化微生物的过程。请回答下列问题：(1)解剖取肠道内容物后，进行富集培养的目的是______________________________________________________________________。(2)进行选择培养时，培养基中需加入____________作为唯一的碳源。要判断选择培养基是否起到了选择作用，需要设置_______________________________作为对照。(3)将培养后的菌液稀释涂布到固体培养基上，涂布平板时的工具是________，整个过程都应在____________附近进行，待平板上长出菌落后，选择所需菌种。

增加塑料降解微生物的浓度，以确保能从肠道中分离到所需要的微生物PVC塑料膜接种了的牛肉膏蛋白胨培养基涂布器酒精灯火焰(4)在统计菌落数目时，一般选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因_______________________________而遗漏菌落的数目。(5)与传统填埋、焚烧相比，黄粉虫肠道微生物对白色污染的降解具有________________________________________的优点。培养时间不足(答案合理即可)不会造成二次污染(答案合理即可)解析解析(1)从肠道内容物中分离目的微生物时，进行富集培养的目的是为了增加目的微生物的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。(2)为筛选能降解塑料的微生物，进行选择培养时，培养基中需加入PVC塑料膜作为唯一的碳源。牛肉膏蛋白胨培养基中由牛肉膏、蛋白胨提供的碳源大多数微生物都可以利用，以PVC塑料膜为唯一碳源的培养基只有能分解PVC的微生物可以存活，因此，以牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，能判断选择培养基是否起到了选择作用。13．科研人员探究S蛋白在水稻减数分裂过程中的作用。(1)减数分裂Ⅰ的主要特征是：______________________________________________________________________________________________(写出一条)。(2)为确定S蛋白的作用位点，科研人员将红色荧光标记的S蛋白抗体与绿色荧光标记的着丝粒特异性蛋白抗体加入到野生型水稻花粉母细胞样品中，若荧光显微镜下观察到红色荧光位点与绿色荧光位点________，则表明S蛋白作用于染色体的着丝粒处。

同源染色体配对联会(或四分体中的非姐妹染色单体发生互换或同源染色体分离，分别移向细胞的两极)重叠(3)为探究S蛋白的作用，研究人员构建使S蛋白基因沉默的转基因水稻。①提取野生型水稻的总RNA，获取大量S基因(目的基因)的方法为：通过________过程获得cDNA，设计与_____________________________的引物，进而通过PCR扩增S基因。②将S基因反向接入质粒，构建表达载体，利用____________法将其导入受体细胞，获得转基因水稻植株。逆转录S基因两端序列特异性结合农杆菌转化③利用____________________技术检测水稻体内S蛋白表达情况，判断图1中植株B为转基因水稻，植株B的S蛋白表达量低的原因是S基因反向接入后，________________________________________________________________________，导致S蛋白条带变暗。抗原—抗体杂交

转录产生的mRNA能与正常S基因的mRNA互补配对，抑制S基因的翻译过程(4)对转基因水稻和野生型水稻减数分裂Ⅱ后期的染色体行为进行观察，科研人员发现转基因水稻在减数分裂Ⅱ后期姐妹染色单体提前分离，染色体散乱排列(如图2)，据此推测S蛋白的作用是__________________________________________________，从而保证细胞两极的两套染色体形态和数目完全相同。抑制着丝粒提前分离(或保证姐妹染色单体同步分开)解析解析(2)根据题意，S蛋白抗体会与S蛋白结合显红色荧光，着丝粒特异性蛋白抗体会跟着丝粒蛋白结合显绿色荧光，若观察到红色荧光位点与绿色荧光位点重叠，说明S蛋白作用于染色体的着丝粒处。(3)①提取野生型水稻的总RNA，通过逆转录过程获得cDNA，设计与S基因两端序列特异性结合的引物，进而通过PCR扩增S基因，即可得到大量S基因。双练二能力提升一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的)1．(2021·山东等级考)解脂菌能利用分泌的脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸并吸收利用。脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色。将不能直接吸收脂肪的甲、乙两种菌分别等量接种在醇溶青琼脂平板上培养。甲菌菌落周围呈现深蓝色，乙菌菌落周围不变色。下列说法错误的是(

)A．甲菌属于解脂菌B．实验中所用培养基以脂肪为唯一碳源C．可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比D．该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力答案解析解析根据题干信息“甲菌菌落周围呈现深蓝色”，说明甲可以分泌脂肪酶将脂肪分解成甘油和脂肪酸，脂肪酸会使醇溶青琼脂平板变为深蓝色，因此甲菌属于解脂菌，A正确；乙菌落周围没有出现深蓝色，说明乙菌落不能产生脂肪酶，不能利用脂肪为其供能，但乙菌落也可以在培养基上生存，说明该培养基不是以脂肪为唯一碳源，B错误；可将两种菌分别接种在同一平板的不同区域进行对比，更加直观，C正确；该平板可用来比较解脂菌分泌脂肪酶的能力，观察指标为菌落周围深蓝色圈的大小，D正确。2．束顶病毒是香蕉的严重病害之一，常用感病植株的茎尖作外植体以获得脱毒苗。科研人员进行相关实验的结果如下表所示，叙述错误的是(

)答案解析解析光学显微镜无法观察到病毒，D错误。茎尖预处理茎尖数量成活茎尖数成活率(%)脱毒茎尖数脱毒率(%)未低温保存323093.75826.67超低温保存603355.002060.61A．获得脱毒苗利用植物细胞具有全能性的原理B．培养基中常添加生长素、细胞分裂素等激素C．结果显示超低温保存茎尖可以提高脱毒率D．用光学显微镜观察病毒颗粒检测茎尖脱毒率3．哺乳动物的单倍体胚胎干细胞(haESCs)是指只含有一套染色体(性染色体只含X染色体)、拥有类似于正常胚胎干细胞特性的细胞类群，可分为孤雌单倍体胚胎干细胞和孤雄单倍体胚胎干细胞两种类型，在研究隐性基因突变、表观遗传修饰和配子发育中具有独特的优势。下列说法错误的是(

)A．在体外培养条件下，haESCs可以只增殖而不发生细胞分化B．推测仅携带Y染色体的早期单倍体胚胎可能难以发育到囊胚阶段C．haESCs与成体干细胞类似，可诱导分化成各种功能的细胞、组织和器官D．haESCs中通常不含等位基因，为获取遗传操作的动物模型提供了新思路答案解析解析单倍体胚胎干细胞是拥有类似于正常胚胎干细胞特性的细胞类群，在体外培养条件下，单倍体胚胎干细胞同样具有胚胎干细胞的特点，只增殖而不发生细胞分化，A正确；根据题干信息“单倍体胚胎干细胞性染色体只含X染色体”推测，仅携带Y染色体的早期单倍体胚胎可能难以发育到囊胚阶段，B正确；单倍体胚胎干细胞类似于正常胚胎干细胞，具有发育的全能性，可诱导分化成各种功能的细胞、组织和器官，而成体干细胞来源于已经分化组织中的未分化细胞，如造血干细胞，只能分化为特定的组织和细胞，C错误。4．菌种M和菌种N在发酵工程应用上具有不同的优越性，为了获得具有它们共同优良性状的融合菌，进行了下图所示的实验。已知菌种M为组氨酸依赖(组氨酸合成相关基因突变为B－)，菌种N为色氨酸依赖(色氨酸合成相关基因突变为A－)，下列分析错误的是(

)A．菌种M和N可通过人工诱变和选择性培养筛选获得B．用PEG诱导融合之前需要去除菌种M和N的细胞壁C．在培养基X中添加组氨酸和色氨酸以筛选出杂种融合菌D．从培养基X中分离出的杂种融合菌P对两种氨基酸均不依赖答案解析解析人工诱变可获得不同类型的突变体，再利用选择培养基从中选取组氨酸依赖型和色氨酸依赖型的菌种，即为M、N菌种，A正确；由图示流程可知，M、N菌经处理后得到与之前形态不同的原生质体，再用PEG处理，说明M、N菌均有细胞壁结构，B正确；M菌和N菌融合后的细胞，同时含有M、N两种菌的基因，对两种氨基酸均不依赖，故培养基X中应不添加组氨酸和色氨酸以筛选出杂种融合菌P，C错误，D正确。二、多项选择题(每题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求)5．下图1是苹果酒和苹果醋的现代生产装置简图，在制备苹果醋时，乙罐内先填充经灭菌处理的木材刨花，然后加入含醋酸菌的培养液。图2是与生产过程关联的某些物质浓度随时间的变化情况。下列有关叙述正确的是(

)A．甲、乙罐中的微生物的代谢类型不同B．甲罐顶上管道弯曲及加水的目的是防止空气和杂菌进入，以及排气减压等C．乙罐中刨木花既有利于发酵菌的附着，又能为其提供一定的碳源D．图2中的a、b曲线可分别代表乙酸和酒精的浓度变化规律答案解析解析甲、乙罐中的微生物分别为酵母菌和醋酸菌，它们的代谢类型分别是异养兼性厌氧型、异养需氧型，A正确；乙罐中刨木花有利于发酵菌的附着，但不能为其提供一定的碳源，醋酸菌以甲罐中的酒精作为碳源，C错误；果醋发酵能将酒精转化为乙酸，因此发酵过程中酒精含量先增加后减少，而乙酸含量一直升高，且从酒精减少的时刻开始产生，因此a、b曲线分别代表酒精和乙酸的浓度变化规律，D错误。6．亚洲棉的突变型光籽和野生型毛籽是一对相对性状，研究发现，亚洲棉某突变体的光籽表型与8号染色体的～880kb至～903kb区间相关，研究人员根据野生型毛籽棉的该区间设计连续的重叠引物进行PCR，产物扩增结果如图所示，下列说法正确的是(

)A．应提取该突变体和野生型亚洲棉的全部染色体DNA进行PCRB．上图中PCR产物的鉴定是通过琼脂糖凝胶电泳来进行的C．据图分析可知，分子量较大的扩增产物与点样处的距离较小D．该突变体出现的根本原因是第6对引物对应区间发生了基因突变答案解析解析由于8号染色体的～880kb至～903kb区间与突变体的光籽表型相关，故应该提取突变体和野生型的8号染色体上的DNA进行扩增，A错误；题图中PCR产物的鉴定是通过琼脂糖凝胶电泳来进行的，主要依据分子量不同，采用外加电场使其分开，B正确；由图可知，分子量较大的扩增产物迁移速率慢，与点样处的距离较小，C正确；根据野生型和突变体经引物6扩增的产物不同可知，8号染色体上的第6对引物对应的区间基因突变是突变体光籽性状出现的根本原因，D正确。三、非选择题7．R-7是家蚕体内的一种小分子非编码RNA，可与某些mRNA尾端的一段非编码序列(3′-UTR)结合，进而影响基因的表达。为研究R-7是否影响家蚕基因B(调控家蚕眼睛发育)的表达，科研人员将基因B中对应3′-UTR的DNA片段与荧光素酶基因(R-7不影响荧光素酶基因的表达)重组，如图1所示。将该重组载体导入家蚕胚胎细胞并检测其表达情况，结果如图2所示。请回答下列问题：(1)要想短时间内获得大量目的基因，需要用到的技术是________________，该技术的原理是________________。若将一个含目的基因的DNA扩增n代，则共需消耗________对引物。(2)图1中对应3′-UTR的DNA片段应插入到位点________，原因是____________________________________________________________。基因工程的核心步骤是______________________，其目的是_________________________________________________________________________________________。PCR扩增技术DNA双链复制2n－12目的基因应插入到启动子与终止子之间，且不能破坏荧光素酶基因基因表达载体的构建

使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用(3)科研人员从图2所示的实验组和对照组细胞中提取蛋白质，经处理检测后获得相对荧光值(在适宜条件下，荧光素酶可催化荧光素发生氧化反应并发出荧光)。实验组为将重组载体导入含R-7的家蚕胚胎细胞中，对照组1为将含有荧光素酶基因的表达载体(不含对应3′-UTR的DNA片段)导入含R-7的家蚕胚胎细胞中，则对照组2应为______________________________________________________。由结果推知R-7通过____________________________________进而抑制基因B的表达。将重组载体导入不含(或去除)R-7的家蚕胚胎细胞中与基因B所转录的mRNA的3′-UTR结合解析解析(1)短时间内获得大量目的基因需用到的技术是PCR扩增技术，该技术原理是DNA双链复制。若对一个含基因B的DNA扩增n代，共得到2n个DNA，净增DNA为2n－1，因此共需消耗的引物为2n－1对。(3)由图2可知实验组的相对荧光值较低，而对照组1和对照组2的相对荧光值较高。又因为对照组1的处理为将含有荧光素酶基因的表达载体(不含对应3′-UTR的DNA片段)导入含R-7的家蚕胚胎细胞中，说明没有3′-UTR片段的细胞中荧光素酶基因正常表达，相对荧光值较高。实验组为将重组载体导入含R-7的家蚕胚胎细胞中，相对荧光值较低，说明R-7抑制了荧光素酶基因的表达。由此可以推测对照组2的处理应为将重组载体导入不含(或去除)R-7的家蚕胚胎细胞中。由结果可推知R-7通过与基因B所转录的mRNA的3′-UTR结合进而抑制基因B的表达。8．(2020·北京等级考