2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版 第十单元　第60课时　胚胎工程含答案

2025步步高大一轮复习讲义高考生物人教版第十单元第60课时胚胎工程含答案第60课时胚胎工程课标要求1.简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。2.简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。考情分析胚胎工程技术及其应用2023·广东·T32023·天津·T72022·江苏·T42022·全国甲·T382020·山东·T142020·全国Ⅲ·T38考点一胚胎工程的理论基础1．胚胎工程的概念2．受精(1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。(2)场所：在自然条件下，哺乳动物的受精在输卵管内完成。(3)过程3．胚胎早期发育4．孵化(1)概念：囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来的过程。(2)意义：如果不能正常孵化，胚胎就无法继续发育。判断正误(1)精子获能液常见的有效成分有肝素、Ca2＋载体等(√)(2)动物排出的卵子都是次级卵母细胞，需进一步成熟(×)提示动物排出的卵子可能是初级卵母细胞或次级卵母细胞，都需在输卵管中进一步成熟。(3)当精子入卵后，透明带立即发生生理反应，阻止后来的精子进入(×)提示在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，然后精子入卵。精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。(4)胚胎工程中常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志(√)(5)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大(×)提示卵裂阶段胚胎的总体积并不增加，但细胞数目增多，每个细胞中有机物含量减少，DNA的含量基本不变，细胞体积减小。(6)胚胎发育过程中细胞开始出现分化的阶段是原肠胚期(×)提示胚胎发育过程中细胞开始出现分化的阶段是囊胚期。我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。胚胎工程的迅猛发展实现了人们大量繁殖优良家畜品种的愿望。在此过程中，了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律十分重要。1．受精是精子和卵子结合形成受精卵的过程，包括受精前的准备阶段和受精阶段。受精卵形成后进行有丝分裂，通过细胞分裂和分化，形成新个体。(1)刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？提示不能。刚采集到的精子不具有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步与卵子结合完成受精。(2)刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？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。(3)防止多精入卵受精的生理反应有哪些？有什么意义？提示有两道屏障，一是透明带发生生理反应，二是卵细胞膜发生生理反应。防止多精入卵，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。2．思考回答以下有关胚胎早期发育的问题：(1)受精卵早期分裂时胚胎中有机物的总量和种类是如何变化的？提示有机物的总量不断减少，但有机物的种类增加。(2)受精卵早期分裂时胚胎中DNA总量和每个细胞中核DNA含量有何变化？提示胚胎中总DNA含量逐渐增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。(3)胚胎早期发育过程中，具有全能性的时期有哪些？提示桑葚胚期及之前的时期。考向一胚胎工程的理论基础1．(2021·福建，13)一位患有单基因显性遗传病的妇女(其父亲与丈夫表型正常)想生育一个健康的孩子。医生建议对极体进行基因分析，筛选出不含该致病基因的卵细胞，采用试管婴儿技术辅助生育后代，技术流程示意图如下。下列叙述正确的是()A．可判断该致病基因位于X染色体上B．可选择极体1或极体2用于基因分析C．自然生育患该病子女的概率是25%D．在获能溶液中精子入卵的时期是③答案B解析由题意可知，患病妇女为杂合子，该显性致病基因可位于常染色体上，也可以位于X染色体上，A错误；极体1和卵细胞基因型互补，极体2和卵细胞基因型相同，且卵细胞用于受精，而极体最后退化消失，因此可选择极体1或极体2用于基因分析，B正确；若显性致病基因位于X染色体上，则患病妇女基因型为XAXa，丈夫的基因型为XaY，自然生育患该病子女的概率是1/2，C错误；在获能溶液中精子入卵(次级卵母细胞)的时期是②，D错误。2．(2024·镇江高三一模)某地一对小姐弟被确认为全球第二对半同卵双胞胎；发育成该对半同卵双胞胎的受精卵形成过程如图所示。图3中染色单体分离后分别移向细胞的三个不同方向，从而分裂成A、B、C三个细胞，其中两个细胞发育成姐弟二人。下列说法错误的是()A．图1表示卵子的异常受精过程，此时卵子已完成减数分裂ⅡB．该卵子与2精子受精，表明透明带反应未能完全阻止多精入卵C．这对小姐弟来源于母亲的染色体一般相同，来源于父亲的染色体不相同D．若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个，则细胞C可能含2个父系染色体组答案A解析图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，此时卵子还未完成减数分裂，A错误；阻止多精入卵的两道屏障是透明带和卵细胞膜的生理反应，该卵子与2个精子受精，表明透明带和卵细胞膜未能完全阻止多精入卵，B正确；该姐弟来源于母亲的染色体是相同的，来自父亲的染色体由两个不同的精子提供，一个精子中含有X染色体，另一个精子中含有Y染色体，因此染色体组成不同，C正确；若图4细胞A包含父系和母系染色体组各1个，C应该包含父系和母系染色体组各1个或包含2个父系染色体组，D正确。

考点二胚胎工程技术及其应用1．体外受精(1)过程(2)意义①提高动物繁殖能力的有效措施。②为胚胎移植提供可用的胚胎。2．胚胎移植(1)概念(2)基本程序(3)胚胎移植的意义①充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。②大大缩短了供体本身的繁殖周期。③对供体施行超数排卵处理后，增加后代数量。3．胚胎分割(1)概念对象早期胚胎方法机械方法目的获得同卵双胎或多胎特点来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质实质可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一(2)仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。(3)材料：发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。若分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。(4)意义：促进优良动物品种的繁殖，产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；在胚胎移植前，进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。判断正误(1)采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精(×)提示采集的卵母细胞培养至MⅡ期，即可用于受精。(2)超数排卵是指应用外源性激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子(×)提示超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。(3)胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚(×)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)做DNA分析、鉴定性别要取内细胞团处的细胞(×)提示进行胚胎性别鉴定时应取滋养层的细胞。(5)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割(×)提示在对囊胚进行分割时，要将内细胞团均等分割。(6)利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎(√)母牛其实是有很强的生殖潜能的，只是没有激发出来。借助体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术，可以进一步挖掘优良家畜的繁殖潜力。1．胚胎移植技术在畜牧生产中占有重要的位置，且胚胎移植技术是胚胎工程不可缺少的终端环节。思考讨论下列问题：(1)为什么应对供体和受体母畜进行同期发情处理？提示使它们的生理条件达到同步或一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相似的生理环境。(2)在胚胎移植过程中有两次使用激素、两次检查，其目的分别是什么？提示第一次用孕激素对受、供体进行同期发情处理，第二次用促性腺激素处理使供体超数排卵。第一次是对收集的胚胎进行质量检查，第二次是对受体母畜是否妊娠进行检查。(3)胚胎移植的优势是什么？提示可以发挥雌性优良个体的繁殖能力。(4)胚胎移植中的胚胎有哪些来源？提示体外受精、转基因技术或者细胞核移植技术等方式获得的胚胎都可供胚胎移植。2．通过胚胎分割技术，进一步提高荷斯坦奶牛的繁殖率。如图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图，请据图思考讨论下列问题：(1)图示①过程分割出的少量滋养层细胞常用来做什么？提示常用来做DNA分析，鉴定性别。(2)图示②过程得到的两个a经过胚胎移植产生后代的生殖方式是有性生殖吗？提示不是，来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割移植可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。(3)胚胎分割有什么意义？为什么要在桑葚胚或囊胚期进行分割？提示胚胎分割可提高胚胎利用率。选择桑葚胚期或囊胚期进行分割，是因为处于桑葚胚期的细胞和囊胚期的内细胞团细胞具有全能性，可以发育成完整个体。归纳总结1．比较自然受精、人工授精和体外受精项目自然受精人工授精体外受精不同点过程不同通过雌雄动物交配完成受精用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程场所不同雌性动物输卵管中雌性动物输卵管中体外培养液中相同点(1)精子获能、卵子成熟后才能完成受精过程；(2)都是有性生殖2．胚胎移植的生理学基础考向二胚胎工程技术及其应用3．(2023·广东，3)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎，并将其移植到长角羚羊体内，使后者成功妊娠并产仔，该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是()A．超数排卵 B．精子获能处理C．细胞核移植 D．胚胎培养答案C解析由题干信息可知，该过程通过体外受精获得胚胎，再通过胚胎移植，使长角羚羊成功妊娠并产仔，因此需要进行超数排卵、精子获能处理，并对获得的受精卵进行胚胎培养；由于该过程为有性生殖，因此不涉及细胞核移植，C符合题意。4．(2022·江苏，4)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是()A．通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精B．哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质C．克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程D．将小鼠桑葚胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖答案C解析精子获能是获得受精的能力，不是获得能量，A错误；哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养所需营养物质与体内基本相同，胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，B错误；胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一，D错误。1．(选择性必修3P61)胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。2．(选择性必修3P61)供体母牛和受体母牛的选择标准为供体是遗传性状优良、生产能力强的个体，受体是有健康的体质和正常繁殖能力的个体，且二者必须是同一物种。3．(选择性必修3P62)胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。4．(选择性必修3P62)胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。5．(选择性必修3P62)在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。6．杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如图所示，据图回答下列问题：(1)为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对雌性杜泊羊进行超数排卵处理，过程②中产生的精子需进行获能处理，目的是使其具有与卵细胞受精的能力。(2)在实际胚胎工程操作中，常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精的标志。(3)图中移植的胚胎处于囊胚期。为获得雌性杜泊羊，胚胎移植前需取滋养层鉴定性别。为提高胚胎的利用率，尽快获得数量较多的子代杜泊羊，图中过程⑤使用胚胎分割技术对胚胎进行处理，处理时要注意将内细胞团均等分割。7．(2022·全国甲，38节选)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：(1)在体外受精前要对精子进行获能处理，其原因是刚排出的精子必需在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后才能受精；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是肝素或Ca2＋载体(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到MⅡ期时才具备与精子受精的能力。(2)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。课时精练1．(2024·连云港高三模拟)下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是()A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成D．受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体答案D解析刚采集的精子不能立刻与卵子受精，必须发生相应的生理变化获能后，才能获得受精能力，A错误；排卵时排出的细胞成熟程度不同，有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞，且并非成熟卵细胞，B错误；卵子形成时，其减数分裂Ⅱ是在输卵管中完成的，C错误。2．(2024·武汉高三调研)下列有关卵巢的说法，正确的是()A．从卵巢获取卵母细胞后可直接用于体外受精B．精子和卵子发生的场所分别是睾丸和卵巢，受精作用的场所是卵巢C．卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的卵泡D．卵巢分泌的促性腺激素能维持第二性征并促进雌性生殖器官的发育答案C解析从卵巢获取的卵母细胞没有成熟，需要培养至MⅡ期才能用于体外受精，A错误；受精作用的场所是输卵管，B错误；促性腺激素是垂体分泌的，卵巢分泌的雌激素和孕激素能维持第二性征并促进雌性生殖器官的发育，D错误。3．下列关于高等哺乳动物早期胚胎发育的叙述，正确的是()A．囊胚的每一个细胞都属于全能细胞B．原肠胚开始出现细胞分化并形成两个胚层C．受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，孵化后进入囊胚期阶段D．受精卵在输卵管内进行卵裂形成桑葚胚的过程中，细胞数量增加但胚胎总体积并不增加答案D解析囊胚的内细胞团属于全能细胞，滋养层细胞不属于全能细胞，A错误；囊胚期开始出现细胞分化，原肠胚具有三个胚层，B错误；孵化是指囊胚从透明带中伸展出来，孵化后进入原肠胚阶段，C错误。4．如图是科研人员利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合鼠的简要过程。下列相关叙述正确的是()A．过程①中需利用相关技术去除早期胚胎外的滋养层B．过程②中可利用灭活的病毒诱导卵裂球细胞发生融合C．过程③中不需要对代孕母鼠注射免疫抑制剂D．培育嵌合体与克隆动物的生物学原理相同，但操作方法有差别答案C解析卵裂球还没有滋养层细胞，滋养层细胞是囊胚期才分化形成的，A错误；过程②使黑白卵裂球的细胞彼此混合，而非细胞融合，B错误；培育嵌合体的生物学原理是细胞的增殖和分化，克隆动物的生物学原理是动物细胞核具有全能性，两者的原理不相同，操作方法有差别，D错误。5．(2024·重庆高三检测)常见的辅助生殖技术有两种：一种称为人工授精，即通过人工的方法，把精液或者精子送到雌性的生殖道，达到增加怀孕概率的目的；第二种是试管动物，主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述错误的是()A．人工授精后形成的早期胚胎立即与母体子宫建立联系B．辅助生殖技术不一定会用到胚胎移植C．与克隆动物不同，试管动物的培育属于有性生殖D．人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期答案A解析人工授精后形成的早期胚胎在一定时间内并未与母体子宫建立组织上的联系，A错误；如果以人工授精的方式进行辅助生殖，不需要进行胚胎移植，B正确。6．(2023·天津，7)根据图示，正确的是()A．子代动物遗传性状和受体动物完全一致B．过程1需要MⅡ期去核卵母细胞C．过程2可以大幅改良动物性状D．过程2为过程3提供了量产方式，过程3为过程1、2提供了改良性状的方式答案D解析子代动物的遗传性状与供体基本一致，与受体无关，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)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转基因技术可导入外源优良基因，为过程1、2提供改良性状的方式，D正确。7．下列关于胚胎移植的叙述，正确的是()A．经胚胎移植产生的个体一定是无性生殖的后代B．胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移C．胚胎移植前需对受体进行超数排卵处理D．胚胎移植的优势是可以充分发挥受体的繁殖潜力答案B解析经胚胎移植产生的个体可能是有性生殖的后代，也可能是无性生殖的后代，其取决于胚胎的来源，A错误；对供体进行超数排卵以获得较多的卵母细胞，C错误；胚胎移植的优势是可以充分发挥供体(雌性优良个体)的繁殖潜力，受体的任务就是妊娠和育仔，D错误。8．(2024·太原高三一模)下列有关胚胎工程的叙述，正确的是()A．移入子宫的外来胚胎，在受体体内会发生免疫排斥反应B．自然条件下，哺乳动物的精子获能发生在睾丸的曲细精管内C．受精过程中，透明带处会出现阻止多精入卵的生理反应D．对桑葚胚进行胚胎分割移植时，应将内细胞团均等分割答案C解析受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础，A错误；哺乳动物受精前，精子必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，该过程被称为精子获能，B错误；在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带，C正确；胚胎分割的对象是桑葚胚或囊胚，在对囊胚分割时，应注意将内细胞团均等分割，D错误。9．(2024·泰州高三期末)H－Y抗原存在于雄性动物体细胞的表面，决定性腺向雄性方向发育。向牛的早期胚胎培养液中添加H－Y单克隆抗体可用来筛选体外受精所获得的胚胎。下列相关叙述正确的是()A．制备单克隆抗体所用的杂交瘤细胞既能产生抗体又能无限增殖B．营养液中添加H－Y单克隆抗体促进牛早期胚胎发育成雌性C．做性别鉴定时选择原肠胚的外胚层细胞对胚胎几乎无伤害D．体外受精所需的成熟卵子可以从母体卵巢中直接获取，但在受精前要对精子进行获能处理答案A解析H－Y抗原存在于雄性动物体细胞的表面，营养液中添加H－Y单克隆抗体可用来筛选体外受精所获得的胚胎，不能促进牛早期胚胎发育成雌性，B错误；为避免对胚胎的发育造成影响，做性别鉴定时应选择囊胚期的滋养层细胞，不能选择原肠胚期的外胚层细胞，C错误；卵巢中获取的卵细胞必须在体外培养到MⅡ期，才能与获能精子融合得到受精卵，D错误。10．体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技术。下列相关叙述错误的是()A．采集的精子经获能处理后才能用于体外受精，常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志B．代孕母畜可以是同种的，也可以是不同物种的，需对其进行同期发情处理C．在胚胎移植前，可取滋养层细胞进行性别鉴定、遗传病筛查等，保证胚胎质量D．进行胚胎移植前，不需要对供体和受体进行免疫排斥检查答案B解析胚胎工程的代孕母畜要求是同种的、生理状况相同的雌性动物，B错误。11．胚胎工程中各种胚胎操作技术如图所示。下列分析正确的是()A．从良种公牛体内获得的精子可以直接与获能的卵细胞结合受精B．早期囊胚a、b、c基因型相同，但发育得到的个体表型不一定相同C．d可直接移植给受体，得到小牛的途径属于有性生殖D．可取早期囊胚c的滋养层细胞进行染色体分析来鉴定小牛的性别答案D解析从良种公牛体内获得的精子在体外获能后才可以与培养到MⅡ期的卵母细胞结合受精，A错误；据图可知，3个早期囊胚是由不同受精卵发育而来，故早期囊胚a、b、c基因型不一定相同，B错误；d是经过胚胎分割形成的两个健康的胚胎，可直接移植给受体，该过程属于无性生殖，C错误。12．(2024·济南高三调研)研究发现，小鼠四倍体胚胎具有发育缺陷，只能发育成胎盘等胚胎以外的结构。ES细胞能够诱导分化形成所有的细胞类型，但很难分化形成胎盘。四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿，可得到ES小鼠，其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织。下列叙述正确的是()A．将2细胞期胚胎用灭活病毒诱导法使2细胞融合，可得到一个含4个染色体组的细胞B．嵌合体中的ES具有自我更新能力并只能分化为胎盘等胚外组织C．嵌合体胚胎发育至原肠胚时需移植入与之生理状态相同的小鼠子宫内才可以进一步发育D．嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型不同答案A解析正常小鼠是二倍体，所以将2细胞期胚胎用灭活病毒等诱导法使细胞融合，可得到一个含4个染色体组的细胞，再经胚胎的早期培养可得到四倍体胚胎，A正确；嵌合体中的ES具有自我更新能力，很难分化形成胎盘，可分化为除胎盘以外的所有细胞类型，B错误；嵌合体胚胎发育至桑葚胚或囊胚期再移入与之生理状态相同的小鼠子宫内才可以进一步发育，C错误；四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿，可得到ES小鼠，其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织，所以嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型相同，D错误。13.(2023·江苏，17改编)我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”，研究流程如图所示。下列相关叙述错误的是()A．猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同，但具有相同的基因组B．囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成，但表达的基因不完全相同C．移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行D．移植后胚胎的发育受母体激素影响，也影响母体激素分泌答案C解析由于猴的成纤维细胞和胚胎干细胞是由同一个受精卵分裂分化而来的，虽然功能不同，但基因组相同，A正确；囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成，表达的基因有部分不同，但有部分基因相同(如呼吸酶基因)，B正确；培养箱中若没有CO2，会影响细胞的正常生长，因此移植前细胞和囊胚的培养都要在含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行，C错误。14．(2024·泰安高三摸底考)小鼠克隆胚胎着床后胎盘发育显著异常，可能是与克隆胚胎中H3K27me3印记基因过度表达有关，H3K27me3印记基因敲除极大提高了体细胞克隆的成功率。H3K27me3印记基因敲除的实验组克隆小鼠的体重与受精卵来源的小鼠一致，而对照组克隆小鼠的体重显著高于受精卵来源的小鼠；实验组克隆小鼠的胎盘直径和重量也显著低于对照组克隆小鼠，而与受精卵来源的小鼠一致。下列相关分析错误的是()A．克隆胚胎过大可能是克隆胚胎着床后成活率低的原因B．克隆胚胎过大的原因可能是克隆胚胎的胎盘过大C．H3K27me3印记基因过度表达抑制胎盘的发育D．H3K27me3印记基因的表达产物可能影响早期胚胎滋养层细胞的发育答案C解析通过题干分析可知，克隆小鼠的体重显著高于受精卵来源的小鼠，故克隆胚胎过大可能是克隆胚胎着床后成活率低的原因，A正确；H3K27me3印记基因敲除的实验组克隆小鼠的胎盘直径和重量显著低于对照组克隆小鼠，而与受精卵来源的小鼠一致，说明克隆胚胎过大的原因可能是克隆胚胎的胎盘过大，也说明H3K27me3印记基因过度表达可促进胎盘的发育，B正确，C错误；H3K27me3印记基因可影响胎盘的发育，而胎盘是由滋养层细胞发育而来的，故其表达产物可能影响早期胚胎滋养层细胞的发育，D正确。15．(2023·南京高三调研)原肠胚形成期被称为人体胚胎发育的“黑匣子”时期。研究人员利用胚胎干细胞，在实验室中制造出不能发育成完整胚胎的“拟原肠胚”模型，用来揭示人类早期胚胎发育的过程。下列说法错误的是()A．滋养层细胞将来能发育成胎膜和胎盘B．利用核移植所得胚胎干细胞，可以诱导发育成适合移植的器官C．对原肠胚进行胚胎分割，可以提高移植胚胎的利用率D．该模型可以研究酒精、药物和病原体对胚胎发育的影响答案C解析胚胎分割时应该选择形态正常、发育良好的桑葚胚或囊胚，C错误。第61课时基因工程的基本工具和基本操作程序课标要求1.概述基因工程是在微生物学、生物化学和分子生物学等学科基础上发展起来的。2.阐明重组DNA技术的三种基本工具。3.阐明基因工程的基本操作程序。考情分析1.基因工程的基本工具2023·新课标·T62021·全国乙·T382021·湖北·T72.基因工程的基本操作程序2023·全国乙·T382023·全国甲·T382023·湖北·T42023·广东·T202021·广东·T22考点一基因工程的基本工具1．基因工程的概念2．基因工程的诞生和发展(1)肺炎链球菌转化实验不仅证明了DNA是遗传物质，还证明了DNA可在同种生物不同个体之间转移。(2)DNA双螺旋结构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。(5)基因转移载体的发现。限制酶、DNA连接酶和逆转录酶的发现为DNA的切割、连接以及功能基因的获得创造了条件。(6)DNA体外重组的实现。(7)重组DNA表达实验的成功。(8)DNA测序和合成技术的发明。(9)PCR技术的发明。(10)基因组编辑技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。3．重组DNA技术的基本工具(1)限制性内切核酸酶(简称“限制酶”)提醒①限制酶的识别序列一般由6个核苷酸组成，少数由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。②限制酶作用的化学键只能是磷酸二酯键。③在切割含目的基因的DNA分子时，需用限制酶切割两次此DNA分子，产生4个末端。只有这样才能使目的基因的两端都有可连接的黏性末端或平末端。(2)DNA连接酶(3)载体判断正误(1)基因工程是人工操作导致的染色体变异，变异是不定向的(×)提示基因工程是人工操作导致的基因重组，变异是定向的。(2)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA(×)提示DNA连接酶可以将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。(3)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶(×)提示限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具，前两者属于工具酶，质粒属于载体。(4)质粒通常采用抗生素合成基因作为标记基因(×)提示质粒上的抗生素抗性基因常作为标记基因，便于重组DNA分子的筛选。将从苏云金杆菌中获取的Bt基因转入棉花细胞内培育转基因抗虫棉的过程中，需借助多种分子工具且经历多个操作步骤。实验人员使用限制酶EcoRⅠ和NheⅠ切割质粒。如图表示常用的限制酶识别序列和切割位点以及质粒上的限制酶切割位点。请思考以下问题：(1)请用图示法写出限制酶EcoRⅠ和NheⅠ切割后形成黏性末端的过程。提示限制酶EcoRⅠ：限制酶NheⅠ：(2)切割图示中的目的基因应选用哪类限制酶？请说明理由。提示用限制酶MunⅠ和SpeⅠ切割目的基因。限制酶MunⅠ和EcoRⅠ切割后形成的黏性末端相同，限制酶NheⅠ和SpeⅠ切割后形成的黏性末端相同，实验人员使用限制酶EcoRⅠ和NheⅠ切割质粒，应选用MunⅠ和SpeⅠ切割目的基因。归纳总结限制酶的选择(1)不破坏目的基因原则：如图甲中可选择PstⅠ，而不选择SmaⅠ。(2)保留标记基因、启动子、终止子、复制原点原则：质粒作为载体必须具备标记基因，所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中不选择SmaⅠ。若载体上有两个及以上的标记基因，则可合理对其中一些标记基因进行酶切破坏，从而达到比一个标记基因更高的筛选成功率，防止只有一个标记基因时出现的“假阳性”(即未成功导入目的基因的载体也能正常表达标记基因，造成无效筛选)。(3)善用“双酶切”，注意方向性：目的基因所在序列和载体上存在多种酶切位点时，一般需要选择在目的基因所在序列和载体上都存在切割位点的两种不同的限制酶，对目的基因所在序列和载体进行剪切，即“双酶切法”。其优点和作用是：①防止目的基因环化；②避免目的基因与载体反向连接，即用DNA连接酶连接后形成的重组DNA分子上，目的基因和载体启动子的方向(或描述为“RNA聚合酶的移动方向”)必须是相同的，否则目的基因导入后无法正常表达。如图甲、乙也可选择PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶。(4)巧用“同尾酶”：同尾酶指来源不同，但能产生相同黏性末端的限制酶。当不适合选择某种限制酶时，可用其同尾酶替换，以获得相同的黏性末端。考向一辨析基因工程的基本工具1．(2021·湖北，7)限制性内切核酸酶EcoRⅠ识别并切割双链DNA，用EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA，理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为()A．6B．250C．4000D．24000答案C解析据图可知，EcoRⅠ的酶切位点有6个碱基对，由于DNA分子的碱基组成为A、T、G、C，则某一位点出现该序列的概率为1/4×1/4×1/4×1/4×1/4×1/4＝1/4096，即4096个碱基对可能出现一个限制酶EcoRⅠ的酶切位点，故理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为4096，与4000最接近，C符合题意。2．(2024·连云港高三调研)质粒是基因工程中最常用的载体，质粒有标记基因(如图所示)，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。质粒上箭头表示三种限制酶的酶切位点。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况不同。如表是外源基因插入(插入点有a、b、c)后细菌的生长情况。下列有关叙述正确的是()项目细菌在含氨苄青霉素的培养基上生长情况细菌在含四环素的培养基上生长情况①能生长不能生长②能生长能生长③不能生长能生长A.质粒的复制原点上有RNA聚合酶的结合位点B．①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是a，②是c，③是bC．质粒被一种限制酶切开时，被水解的磷酸二酯键有2个D．将外源基因与质粒连接时需用DNA聚合酶答案C解析质粒的复制原点上有DNA聚合酶的结合位点，A错误；①②③三种重组后细菌的外源基因插入点①是b，②是c，③是a，B错误；将外源基因与质粒连接时需用DNA连接酶，D错误。归纳提升与DNA有关的几种酶的比较考点二基因工程的基本操作程序1．目的基因的筛选与获取(1)目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因。(2)筛选合适的目的基因①从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。②利用序列数据库和序列比对工具进行筛选。(3)目的基因的获取①人工合成目的基因。②PCR获取和扩增目的基因a．PCR(聚合酶链式反应)：是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。b．PCR反应的条件：一定的缓冲溶液、DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶，以及能自动调控温度的仪器。c．PCR扩增的过程d．PCR产物的鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定。归纳提升PCR技术和DNA复制的比较③通过构建基因文库来获取目的基因。2．基因表达载体的构建——基因工程的核心(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。(2)基因表达载体的组成及作用(3)构建过程提醒启动子、终止子、起始密码子、终止密码子对比项目启动子终止子起始密码子终止密码子本质DNADNAmRNAmRNA位置目的基因上游目的基因下游mRNA首端mRNA尾端功能RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA使转录在所需要的地方停下来翻译的起始信号(编码氨基酸)翻译的结束信号(正常情况下，不编码氨基酸)3.将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法、花粉管通道法显微注射法Ca2＋处理法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入Ti质粒的T－DNA中→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA上→表达将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态→基因表达载体导入辨析(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。此处“转化”与肺炎链球菌转化实验中的“转化”含义相同，实质都是基因重组。(2)农杆菌转化法中的两次拼接和两次导入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；第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌，第二次导入(非人工操作)是指含目的基因的T－DNA导入受体细胞。4．目的基因的检测与鉴定判断正误(1)目的基因一定是编码蛋白质的基因(×)提示目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。(2)真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg2＋(√)(3)基因表达载体中的启动子和终止子决定着翻译的开始与结束(×)提示启动子和终止子决定着转录的开始与结束。(4)Ti质粒上的T－DNA可与植物受体细胞的染色体DNA整合在一起(√)(5)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体(×)提示为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时能以受精卵为受体，也能以体细胞为受体。(6)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术(×)提示检测目的基因是否导入受体细胞的方法是PCR等技术。1．Bt抗虫蛋白基因(简称Bt基因)是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因，筛选Bt基因后可以利用PCR技术对其进行大量扩增。回答下列问题：(1)什么是引物？DNA复制时为什么需要引物？提示引物是指一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。在DNA扩增时，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′端延伸DNA链，因此复制DNA时应加入两种引物。(2)PCR扩增Bt基因需要知道Bt基因的全部核苷酸序列吗？提示不需要，只要知道Bt基因两端的部分核苷酸序列即可(以便根据这部分序列合成两种引物)。(3)为检测Bt基因在转基因抗虫棉细胞中是否转录，科研人员提取棉花细胞中的总RNA，经逆转录过程获得总cDNA，通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Bt基因的cDNA，原因是什么？提示引物是依据Bt毒蛋白基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Bt基因的cDNA特异性结合)。(4)PCR扩增过程中的循环图示与规律如图所示，若一个Bt毒蛋白基因在PCR中经过n轮循环，理论上得到多少个DNA分子？含引物的DNA分子多少个？含其中一种引物的DNA分子多少个？同时含两种引物的DNA分子多少个？共需要消耗多少个引物？含不等长脱氧核苷酸链的DNA分子多少个？含等长脱氧核苷酸链的DNA分子多少个？提示经过n轮循环，得到2n个DNA分子，含引物的DNA分子2n个，含其中一种引物的DNA分子数(2n－1)个，同时含两种引物的DNA分子(2n－2)个，共需要消耗(2n＋1－2)个引物。含不等长脱氧核苷酸链的DNA分子2n个，含等长脱氧核苷酸链的DNA分子(2n－2n)个。(5)PCR扩增Bt基因的过程中需要解旋酶吗？并说明理由。所需要的DNA聚合酶应具有什么特点？提示不需要解旋酶，因为PCR过程中，DNA双链在高温下即可完成解旋。由于PCR过程温度较高，故所需要的DNA聚合酶应具有耐高温的特点。2．据图分析抗虫棉的培育过程。(1)该过程中的目的基因是Bt基因，载体是Ti质粒。(2)基因工程中，往往使用两种限制酶切割目的基因，这样做的原因是什么？提示为了避免目的基因和载体的自身环化和反向连接。(3)为了保证目的基因在受体细胞中能正确表达，对目的基因在质粒中的插入位点有什么要求？提示目的基因应插入启动子与终止子之间。(4)该实例中，导入目的基因的方法是农杆菌转化法。为什么目的基因可以整合到染色体的DNA上？提示由于Ti质粒上的T－DNA可转移到受体细胞且能整合到受体细胞的染色体DNA上，而目的基因又插入T－DNA，所以目的基因可以整合到受体细胞的染色体DNA上。(5)将目的基因导入受体细胞时，能否仅把目的基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上？为什么？提示一般不能。如果仅把目的基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，由于细胞分裂可能导致目的基因丢失，无法稳定遗传。(6)该实例中，检测目的基因是否成功表达的常见方法有哪些？提示抗原—抗体杂交、用棉叶饲喂棉铃虫。考向二辨析基因工程的基本操作程序3．(2023·湖北，4)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HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同B．若用PvuⅠ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SphⅠ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SphⅠ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答案D解析若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，转录的产物可能不同，A正确；若用PvuⅠ酶切，重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四环素)培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；DNA凝胶电泳技术可以分离出不同大小的DNA片段，重组质粒的大小与原质粒不同，能够鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落，在含Tet的培养基中不能形成菌落，D错误。4．(2024·江苏扬州中学高三模拟)土壤农杆菌侵染植物细胞时，Ti质粒上的T－DNA片段转入植物的基因组。利用农杆菌以Ti质粒作为载体进行转基因，下列相关叙述正确的是()A．目的基因应插入T－DNA片段外，以防止破坏T－DNAB．用Ca2＋处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞C．Ti质粒是一种环状DNA分子，没有双螺旋结构D．可以用PCR技术检测外源DNA是否整合到植物的染色体DNA上答案D解析在农杆菌转化法中，需要将目的基因插入到T－DNA片段上，有利于介导外源DNA整合到植物的染色体DNA上，A错误；农杆菌侵染植物细胞不需要用Ca2＋处理，B错误；Ti质粒是一种环状DNA分子，是存在于细菌细胞质中的DNA，具有双螺旋结构，C错误。1.(选择性必修3P67)基因工程：按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。2．(选择性必修3P71)限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。3．(选择性必修3P72)载体上有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。4．(选择性必修3P77)PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶。5．(选择性必修3P77)真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活。因此，PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。6．(选择性必修3P80)基因表达载体的构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，还必须含有启动子、终止子等。启动子是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，最终表达出人类需要的蛋白质。7．(选择性必修3P81)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。8．(选择性必修3P81～82)将目的基因导入植物细胞的方法是农杆菌转化法、花粉管通道法；导入动物细胞的方法是显微注射法；导入微生物细胞的方法是Ca2＋处理法。9．(选择性必修3P82)目的基因的检测与鉴定：首先是分子水平的检测，包括通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。10．如图为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点为：HindⅢ(A↓AGCTT)、PvitⅡ(CAG↓CTG)、KpnⅠ(G↓GTACC)、EcoRⅠ(G↓AATTC)、PstⅠ(CTGCA↓G)、BamHⅠ(G↓GATCC)。为使phb2基因(该基因序列不含图中限制酶的识别序列)与载体正确连接，在扩增的phb2基因两端分别引入PvitⅡ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列。将经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时，可选用T4DNA连接酶(填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。课时精练一、选择题1．(2024·泉州高三质检)像BclⅠ(－T↓GATCA－)、BglⅡ(－A↓GATCT－)、MboⅠ(－↓GATC－)这样，识别序列不同，但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割，并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是()

选项切割质粒切割目的基因结果分析ABclⅠ和BglⅡBclⅠ和BglⅡ形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同BBclⅠ和BglⅡMboⅠ切割后的质粒不可自我环化，切割后的目的基因可以自我环化CMboⅠBclⅠ和BglⅡ形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开，但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开DMboⅠMboⅠ切割后的质粒可以自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化答案B解析切割质粒和切割目的基因均用BclⅠ和BglⅡ时，切割后产生的黏性末端相同，形成重组质粒时目的基因可能反向连接，形成的碱基排列顺序不一定相同，A正确；用BclⅠ和BglⅡ切割质粒，切割后产生的黏性末端相同，切割后的质粒可能自我环化，B错误；切割质粒用MboⅠ，切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ，产生相同的黏性末端，形成的重组质粒中有MboⅠ的切割位点，但不一定有BclⅠ和BglⅡ的切割位点，因此形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开，但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开，C正确；切割质粒用MboⅠ，切割目的基因用MboⅠ，切割后的质粒和目的基因均可以自我环化，D正确。2．(2023·新课标，6)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.coliDNA连接酶连接B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA连接酶连接D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接答案C解析酶3切割后得到的是平末端，应该用T4DNA连接酶连接，A不符合题意；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能连接，B不符合题意；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C符合题意；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D不符合题意。3．(2023·重庆，12)某小组通过PCR(假设引物长度为8个碱基短于实际长度)获得了含有目的基因的DNA片段，并用限制酶进行酶切(下图)，再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是()A．其中一个引物序列为5′－TGCGCAGT－3′B．步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠC．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段D．酶切片段和载体连接时，可使用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶答案B解析由于引物只能引导子链从5′端到3′端延伸，根据碱基互补配对原则，其中一个引物序列为5′－TGCGCAGT－3′，A正确；根据三种酶的酶切位点，左侧的黏性末端是使用NheⅠ切割形成的，右边的黏性末端是用CfoⅠ切割形成的，B错误；用步骤①的限制酶NheⅠ和限制酶CfoⅠ对载体(环状DNA)进行酶切，切割之后至少获得了2个片段，C正确；E.coliDNA连接酶只能连接黏性末端，T4DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端，图中酶切后形成的是黏性末端，酶切片段和载体连接时，可使用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶，D正确。4．(2024·镇江高三二模)转基因植物中标记基因的剔除可有效防止基因污染，剔除常用分离剔除法和重组剔除法。分离剔除法是在转基因时将目的基因和标记基因分别构建在两个Ti质粒上，通过共转化得到转基因植物后让其自交得到不含标记基因的转基因个体；重组剔除法利用Cre/LoxP重组酶系统，Cre酶能有效剔除重组载体中含有标记基因的序列，只留下一个LoxP位点，具体原理如图。下列说法不正确的是()A．利用分离剔除法时，目的基因和标记基因都应插到Ti质粒的T－DNA序列内部B．分离剔除时目的基因和标记基因插到植物细胞的同源染色体或非同源染色体上均可成功C．上述重组载体中启动子1在农杆菌中可发挥作用，而在植物细胞中不能发挥作用D．经重组剔除后的标记基因，因没有启动子而无法启动基因的转录答案C解析Ti质粒的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上，所以利用分离剔除法时，目的基因和标记基因都应插到Ti质粒的T－DNA序列内部，进而成功整合到受体细胞染色体DNA上，A正确；分离剔除时目的基因和标记基因插到植物细胞的同源染色体或非同源染色体上最终均可获得不含标记基因的转基因个体，即均可成功，B正确；重组剔除时，Cre酶基因应该在植物细胞中表达，故上述重组载体中启动子1在农杆菌中不能发挥作用，而在植物细胞中能发挥作用，C错误；由图可知，经重组剔除后的标记基因没有启动子，无法启动基因的转录，D正确。5．如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列相关叙述正确的是()A．过程①中除草剂抗性基因插入T－DNA中，导致T－DNA片段失活B．过程①用两种限制酶就可防止酶切产物自身环化C．过程②用Ca2＋处理，使农杆菌细胞壁通透性改变，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态D．过程③应在培养基中加入除草剂和物质K答案D解析过程①中除草剂抗性基因插入T－DNA中，不会导致T－DNA片段失活，A错误；过程①使用两种限制酶，且这两种限制酶切割产生的黏性末端不同，才可以防止酶切产物自身环化，B错误；过程③应在培养基中加入除草剂和物质K，除草剂是用来检测目的基因是否正确表达，物质K是用来检测目的基因有没有导入植物细胞中，加入除草剂可保留转化的愈伤组织和附着农杆菌但未转化的愈伤组织，其中变蓝的为转化的愈伤组织，D正确。6．(2024·西安高三一模)我国科学家利用XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶，并运用农杆菌转化法，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因(含678bp)导入某植物细胞，再经植物组织培养获得转基因植株，使赖氨酸的含量比对照组明显提高，如图表示相关培育过程(质粒的其他部位和目的基因内部均无XbaⅠ、SacⅠ、HindⅢ的识别位点)，下列说法不正确的是()A．一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增4次，共产生8个等长DNA分子B．农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法C．植物组织培养过程中，培养基需添加卡那霉素以便筛选转基因植株D．使用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后能得到1500bp左右的片段答案C解析一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增4次共产生等长的DNA分子数24－2×4＝8(个)，A正确；因为插入植物细胞染色体上的是质粒的T－DNA，而卡那霉素抗性基因不在此片段上，导入成功的植物细胞对卡那霉素无抗性，C错误；根据切割目的基因的限制酶在质粒上的切割位点，可知由于重组质粒上移除1900bp而补充了含678bp的目的基因，加上未移除的822bp，所以用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后，可得到822＋678＝1500(bp)左右的新片段，D正确。7．自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图)，通过农杆菌转化法导入白玫瑰中，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列相关叙述错误的是()A．上述获得蓝色玫瑰的方案中不需要转入能调控液泡pH的基因B．将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠC．同时使用SpeⅠ和SacⅠ能提高idgS基因和Ti质粒的重组效率D．sfp和idgS基因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的答案B解析靛蓝能够稳定显色，不受pH的影响，故本题方案中不需要转入能调控液泡pH的基因，A正确；将sfp基因插入Ti质粒时若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ，则会将终止子一同切除，故只能用BamHⅠ，B错误。8．(2024·莆田高三质检)如图表示利用基因工程生产黄金大米时所构建的基因表达载体，其中基因Ⅰ和基因Ⅱ是β－胡萝卜素合成所必需的基因，基因Ⅲ表达的蛋白质可使细菌在特殊培养基上生长。下列分析错误的是()A．A序列是该基因表达载体的复制原点B．基因Ⅲ的作用是便于筛选该重组质粒C．β－胡萝卜素是检测基因Ⅰ、基因Ⅱ表达的关键指标之一D．图中基因插入质粒时需要限制酶和DNA连接酶答案A解析由题图可知，每个基因前都存在A序列，可推测该序列应为启动子序列，启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，一个质粒一般只有一个复制原点，A错误。9．(2024·南京高三联考)某课题组为得到青蒿素产量高的新品系，使青蒿素合成过程中的某一关键酶基因fps在野生青蒿中过量表达，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A．也可用PCR技术直接扩增RNA来获取目的基因B．酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键C．本过程中，可以采用一种、两种甚至四种酶2D．通过抗原—抗体杂交技术可检测fps基因是否表达出蛋白质答案A解析PCR技术不能直接扩增RNA来获取目的基因，A错误；据图可知，酶1表示逆转录酶，酶2表示限制酶，酶3表示DNA连接酶，酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键，B正确；不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端，因此为了成功构建表达载体，可以采用一种、两种甚至四种酶2切割含fps基因的DNA片段和质粒a，C正确。10．(2024·徐州高三质检)图甲为培育转基因生物时选用的载体，图乙是含有目的基因的一段DNA序列，图中标注了相关限制酶的酶切位点。下列叙述错误的是()A．若通过PCR技术提取该目的基因，应该选用引物a和引物cB．构建表达载体时可选用BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶C．若将基因表达载体导入大肠杆菌中，需用Ca2＋处理大肠杆菌D．只利用含四环素的培养基就可以直接筛选出成功导入表达载体的受体细胞答案D解析根据图甲可知，BamHⅠ会导致两种抗性基因都被破坏，所以不宜选用BamHⅠ，为防止目的基因自身环化，可选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割，B正确；由于选择BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶，破坏了氨苄青霉素抗性基因，但没有破坏四环素抗性基因，因此应该先用含四环素的培养基筛选出含有基因表达载体和普通质粒的大肠杆菌，再用含氨苄青霉素的培养基筛选含重组质粒的大肠杆菌，D错误。二、非选择题11．(2021·全国乙，38)用重组DNA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。(3)重组DNA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；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)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)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(4)位于基因上游的一段有特殊序列结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程解析(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连接酶连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)也可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。(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酶的切割位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因便于重组DNA分子的筛选，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)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，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，最终表达出人类需要的蛋白质。12．(2021·福建，21)微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题：(1)根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的