必刷21基因工程与细胞利用（30题）-2022年高考生物核心考点必刷题

必刷21基因工程与细胞利用知识点一基因工程和操作工具1.(2021·全国乙卷)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.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____________。（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__________________。【答案】①.EcoRI、PstI②.EcoRI、PstI、SmaI和EcoRV③.磷酸二酯键④.自我复制⑤.一至多个限制酶切位点⑥.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⑦.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】基因工程至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体。（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。2．(2020·安徽宣城期末)烟草是有重要经济价值的双子叶植物，易受TMV(烟草花叶病毒)感染而大幅度减产。绞股蓝细胞中含有抗TMV基因，能抵抗TMV感染。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，操作流程如图所示。(1)过程①表示遗传信息流动中的______________过程，所需原料为__________________。过程③所需要的工具酶是______________________________________________________。(2)大量扩增目的基因可以使用PCR技术，该技术包括变性、复性、延伸三个步骤，变性这一步骤的目的是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)过程④最常用的方法是________________________，过程⑤用到的细胞工程技术是________________________________________________________________________。(4)过程⑥还需要进行基因工程操作步骤中的________________________，其中，在个体水平上检验获得的烟草是否抗TMV的方法是________________________。【答案】(1)反(逆)转录四种脱氧核苷酸限制酶和DNA连接酶(2)使DNA解链(为单链)(3)农杆菌转化法植物组织培养(4)目的基因的检测与鉴定用TMV感染烟草，观察烟草是否被感染(或患病)【解析】(1)由图可知，过程①表示以RNA为模板反(逆)转录形成DNA的过程，所需原料为构成DNA的4种脱氧核苷酸。过程③表示构建基因表达载体的过程，需要用同种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶连接目的基因与载体的末端。(2)PCR技术中的变性是利用高温使DNA解链成单链。(3)过程④将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，过程⑤受体细胞通过植物组织培养技术得到再生植株。(4)过程⑥从再生植株中筛选出转基因成功的抗TMV烟草植株还需要进行目的基因的检测与鉴定；其中，若从个体水平鉴定获得的烟草能否抗TMV，可对转基因烟草接种TMV，观察烟草是否被感染。3．大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物β半乳糖苷酶在X－gal和IPTG同时存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。如图为利用该质粒进行的转基因过程，回答下列问题：(1)在基因工程中，大肠杆菌质粒通常作为__________，除此以外，基因工程操作还需要____________________和________________两种工具酶。(2)基因工程的核心操作步骤是____________________________。(3)本题中将目的基因导入受体细胞的方法是______________，目的基因在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为________。(4)加入了X－gal和IPTG培养基被称为________培养基，能够筛选出含目的基因的菌落是________(填“①”“②”或“③”)，颜色是________。【答案】(1)载体限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)基因表达载体的构建(3)感受态细胞法转化(4)选择③白色【解析】(1)基因工程的四个步骤分别是目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定，在将目的基因导入受体细胞时，大肠杆菌质粒通常作为载体；除此以外，在目的基因的获取、构建基因表达载体时，还需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶两种工具酶。(4)加入X－gal和IPTG的培养基属于选择培养基，因此加入X－gal和IPTG的目的是将导入重组质粒的大肠杆菌筛选出来。在同时具有X－gal和IPTG的培养基中，如果大肠杆菌中导入完整的lacZ基因，则该基因可以控制合成β半乳糖苷酶，菌落应该呈现蓝色，否则菌落呈现白色，因此菌落①和②均呈现蓝色，而菌落③呈现白色。4.(2019·海南卷，31)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题。(1)若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取________作为模板，在________催化下合成cDNA，再利用________技术在体外扩增获得大量Y的基因。(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若将上述所得Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的________中，得到含目的基因的重组Ti质粒，则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经___________________。(3)天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是____________________________________________。【答案】(1)mRNA逆转录酶PCR(2)T－DNA整合到叶肉细胞染色体DNA上(3)找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基【解析】(1)由于人的T细胞可以产生蛋白质Y，要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取mRNA作为模板，在逆转录酶催化下，利用四种游离的脱氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技术(体外扩增DNA的技术)在体外扩增获得大量Y的基因。(2)农杆菌转化法中，T－DNA可以携带目的基因转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，故需要Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的T－DNA中得到含目的基因的重组Ti质粒，把含目的基因的重组Ti质粒导入到农杆菌中，再让含目的基因的农杆菌侵染植物的叶肉细胞。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经整合到叶肉细胞染色体DNA上。(3)蛋白质工程需要从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推出相应的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列，故对Y进行改造以提高其热稳定性，需要找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基。5.(2020·陕西榆林模拟)科研人员从耐盐植物中获得了耐盐基因，利用转基因技术将耐盐基因转入水稻细胞中，进而培育出了耐盐水稻新品系。下图表示构建耐盐基因表达载体的过程。请回答下列问题：(1)据图分析可知，在构建的耐盐基因表达载体中，图中未标注出的必需元件有耐盐基因启动子，其功能是________________________________________。(2)据图分析可知，在构建耐盐基因表达载体时，需要用________对质粒进行切割，从而保证____________________________________________________。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞，根据农杆菌的感染特点，将耐盐基因插入Ti质粒的T­DNA上，经过转化作用进入水稻细胞，并将其插入水稻细胞________上，从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)受体细胞经诱导后形成愈伤组织的过程称为________________，进一步培育成幼苗，这体现了________________。检测转基因水稻是否培育成功可使用的最简便的方法是____________________________________________________。【答案】(1)作为RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动目的基因转录(2)HindⅢ、XbaⅠ耐盐基因与质粒正确连接(3)染色体的DNA(4)脱分化植物细胞的全能性将其种植在盐碱地上【解析】(1)基因表达载体的基本组成成分包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，启动基因的转录。(2)根据题图分析可知，目的基因两侧含有两种不同的限制酶HindⅢ和XbaⅠ，因此应该用这两种酶对目的基因和质粒进行切割，从而保证耐盐基因与质粒正确连接。(3)在利用农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞(植物细胞)时，应该将耐盐基因插入Ti质粒的T­DNA上，经过转化作用进入水稻细胞，并将其插入水稻细胞染色体的DNA上。(4)受体细胞通过脱分化形成愈伤组织，最终培育成幼苗，该过程为植物组织培养过程，原理是植物细胞的全能性；检测转基因水稻是否培育成功，最简单的方法是将其种植在盐碱地上，观察其生长情况。6.(2019·江苏卷，33)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题：图1(1)EcoRV酶切位点为eq\a\vs4\al(…GAT↓ATC…,…CTA↑TAG…)，EcoRV酶切出来的线性载体P1为________末端。(2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重组质粒P3。(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如表(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是________(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是________________________、________________________。菌落类型平板类型ABC无抗生素＋＋＋氨苄青霉素＋＋－四环素＋－－氨苄青霉素＋四环素＋－－(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是________。某学生尝试用图中另外一对引物，从某一菌落的质粒中扩增出了400bp的片段，原因是______________________。图2【答案】(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA连接(3)BA菌落含有P0C类菌落未转入质粒(4)乙、丙目的基因反向连接【解析】(1)EcoRV酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平末端。(2)DNA连接酶对平末端的连接效率较低，因此通常要将平末端改造成黏性末端后再进行连接。由于目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，根据碱基互补配对原则，处理后的载体质粒两端需要各添加一个碱基为胸腺嘧啶的脱氧核苷酸；要将处理后的质粒与目的基因连接起来，需要用DNA连接酶。(3)由于四环素抗性基因中含有EcoRV酶识别的序列及切割位点，所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏，而氨苄青霉素抗性基因正常。根据表中结果可知，A菌落抗氨苄青霉素和四环素，说明A菌落中导入的是P0质粒；B菌落抗氨苄青霉素而不抗四环素，说明B菌落中导入的是重组质粒；C菌落既不抗氨苄青霉素，也不抗四环素，说明C菌落中没有导入质粒。(4)由于处理后的P0质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，所以目的基因在和P0质粒连接时可能会出现两种情况：正向连接和反向连接。分析图2可知，理论上可以选择的引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确插入，扩增的片段都是50bp＋300bp＋100bp＝450bp，不符合要求；如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。如果目的基因和P0质粒反向连接，则引物乙会出现在重组质粒的外侧，此时若加入引物甲和乙，则可以扩增出300bp＋100bp＝400bp的片段。7.(2020·吉林实验中学模拟)下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题：(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割抗虫基因。①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入，该培养基从功能方面属于________培养基。(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是__________________________________。(4)经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，该转基因植株自交产生的F1中，仍具有抗虫特性的植株占总数的________。(5)⑤过程所用技术称为________，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有________________。【答案】(1)ⅡⅠ(Ⅰ和Ⅱ)体外(2)四环素选择(3)大量复制目的基因(抗虫基因)(4)3/4(5)植株组织培养发育成完整个体所需的全套遗传物质【解析】(1)图中所示实验过程的目的是在氨苄青霉素抗性基因中插入目的基因，用酶Ⅰ和酶Ⅱ切割产生的末端是一致的，故切割产生的片段可被DNA连接酶连接，若使用酶Ⅰ切割质粒将同时切开氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，只用酶Ⅱ可只切开前者；若用酶Ⅱ切割抗虫基因，则只能切开图中抗虫基因右侧，而使用酶Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)可将目的基因片段切下。构建表达载体的过程在体外进行。(2)导入了普通质粒或重组质粒的大肠杆菌能够在含有四环素的培养基上正常生长，没有成功导入质粒的大肠杆菌在该种培养基中均不能生长。该培养基从功能方面属于选择培养基。(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是大量复制目的基因(抗虫基因)。(4)根据题意亲本自交组合可以看作：Aa×Aa，则后代中3/4有抗性。(5)从离体细胞培养出完整植株的过程称为植物组织培养，是因为植物细胞具有全能性，即含有发育成完整个体所需的全套遗传物质。8.(2019·安徽黄山二模)反义基因是通过产生的mRNA分子与相关基因产生的mRNA进行互补，来阻断非正常蛋白质合成。图1为不同的限制酶及相应的切割位点。图2为科学实验中利用小分子量的A反义基因的实例。据图回答下列问题：(1)基因工程中，A基因可以用________(仪器)合成，利用该仪器还可以合成________等。若想将图2中的A基因反向连接到结构甲中，应该用__________________________________________________限制酶切割A基因和结构甲。DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，________可以“缝合”平末端和黏性末端。(2)用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选。培养一段时间后，在较高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞________________来鉴别细胞壁是否再生。(3)导入的A反义基因能转录A反义RNA，且能与正常RNA互补，抑制A基因表达过程中的______________________________________________________。【答案】(1)DNA合成仪引物(或探针)EcoRⅠ、BamHⅠT4DNA连接酶(2)抗生素是否发生质壁分离(3)翻译【解析】(1)基因工程中，利用化学方法人工合成目的基因常使用的仪器是DNA合成仪，利用该仪器还可以合成引物(或探针)等。A基因和结构甲都有EcoRⅠ和BamHⅠ的切割位点，切割A基因，不破坏目的基因，切割结构甲不破坏标记基因，故将图2中的A基因反向连接到结构甲中，应该用EcoRⅠ和BamHⅠ限制酶切割A基因和结构甲。T4DNA连接酶可以“缝合”平末端和黏性末端。(2)结构甲中含有抗生素抗性基因，用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后，可用含有抗生素的培养基进行筛选。培养一段时间后，在较高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞是否发生质壁分离来鉴别细胞壁是否再生。(3)基因的表达分为转录和翻译，翻译是以mRNA作为模板，氨基酸为原料合成蛋白质的过程，导入的A反义基因能转录A反义RNA，且能与正常RNA互补，使其不能提供翻译模板，以抑制A基因的翻译。9.(2020·沈阳模拟)青蒿素是最有效的抗疟疾药物，但野生黄花蒿青蒿素产量低，为缓解青蒿素供应不足的状况，科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织，改造过程用到的部分结构如图。(1)科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是________________。(2)图中结构P、T是基因成功转录的保证，其中结构P的作用是________________。为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，图中还缺少的结构是________________。(3)在获得转基因的冠瘿组织过程中，________是核心步骤，在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割，这样做的好处是________________________。(4)T­DNA的作用是可以使________，并插入到植物细胞中染色体的DNA上，要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体DNA上，可采用________技术。(5)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是____________________________________________________________________________________。【答案】(1)农杆菌转化法(2)RNA聚合酶识别和结合的部位标记基因(3)基因表达载体的构建(或：构建基因表达载体)可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接(4)目的基因进入植物细胞DNA分子杂交(5)tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长【解析】(1)目的基因导入受体细胞的方法有：农杆菌转化法、基因枪法、花粉通道法、显微注射技术、Ca2＋处理法，而导入植物细胞最常用农杆菌转化法，因此，科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞的常用方法是农杆菌转化法。(2)图中结构P、T是基因成功转录的保证，其中结构P为启动子，它的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位。为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，并将含有目的基因的细胞筛选出来，图中还缺少的结构是标记基因。(3)在获得转基因的冠瘿组织过程中，基因表达载体的构建是核心步骤，在具体操作中常常使用两种能产生不同黏性末端的限制酶对目的基因和运载体的两端分别进行切割，这样做的好处是可以避免目的基因和运载体的自身连接成环和反向连接。(4)T­DNA的作用是可以使目的基因进入植物细胞，并插入到植物细胞中染色体的DNA上，要检测目的基因是否插入到冠瘿组织细胞的染色体DNA上，可采用DNA分子杂交技术。(5)与愈伤组织相比，冠瘿组织的生长速度更快，原因可能是tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素，促进了冠瘿组织的生长。知识点二结合RCR技术的应用10.(2021·全国甲卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是_________（用数字序号表示）。（2）操作③中使用的酶是_________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步，其中复性的结果是_______。（3）为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与_______特异性结合。（4）PCR（多聚酶链式反应）技术是指_______。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。【答案】①.④②③①②.Taq酶（热稳定DNA聚合酶）③.延伸④.Taq酶从引物起始进行互补链的合成⑤.两条单链DNA⑥.一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术【解析】PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。利用PCR技术扩增目的基因的前提，是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。（1）PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本→②从病人组织样本中提取DNA→③利用PCR扩增DNA片段→①分析PCR扩增结果。（2）在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似，操作③中使用的酶是Taq酶（热稳定DNA聚合酶），PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步，其中复性的结果是Taq酶从引物起始进行互补链的合成。（3）DNA复制需要引物，为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与两条单链DNA特异性结合。（4）据分析可知，PCR（多聚酶链式反应）技术是指一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。11.(2019·全国卷Ⅰ，38)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括________和________。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是________。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是______________________________________________________________。【答案】(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90～95℃氢键(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活【解析】(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。(2)生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至90～95℃进行解旋的，二者都破坏了碱基对中的氢键。(3)在PCR过程中，要加热至90～95℃，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。12.(2020·山东桓台摸底)如图为转基因抗病毒马铃薯培育过程图，请据图回答有关问题：(1)PCR技术利用的基本原理是______________________________________________________________________________________________________。利用该技术扩增目标DNA片段(子链的延伸方向从5′→3′)，应选择图中的引物________(填字母)与模板DNA结合。(2)PCR体系经过n次循环可使DNA数量得到约2n倍的扩增。若反应体系加入m个靶DNA，经3次循环后图中所示目标DNA片段所占的比例为________。(3)在构建基因表达载体时，常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒，获得不同的黏性末端，其主要目的是_____________________________________________________________________________________________________。(4)重组细胞经过G、H过程成功地培育出了转基因抗病毒马铃薯植株，此过程涉及的细胞工程技术是________________，该技术广泛应用于________________________、________________________等育种过程。(5)研究表明，转基因植物可以通过花粉将外源基因扩散到其他植物，从而对生态环境造成潜在的危害。因此，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的________(填“细胞核”或“叶绿体”)基因组中，以防止目的基因通过花粉向其他植物扩散。【答案】(1)DNA双链复制B和E(2)eq\f(1,4)(3)防止目的基因和质粒自身环化(4)植物组织培养技术基因工程育种单倍体育种(5)叶绿体【解析】(1)PCR技术扩增目的基因的原理是DNA双链复制。引物是一小段单链DNA，引物5′端的碱基可以与DNA两条链的3′端的碱基进行碱基互补配对，可作为DNA复制的起始点。子链的延伸方向从5′→3′，DNA聚合酶从引物的3′端开始延伸DNA链。因此要扩增目的基因，应选用图中的B和E作为引物。(2)PCR体系经过n次循环可使DNA数量得到约2n倍的扩增，则m个靶DNA经3次循环得到8m个DNA分子，目标DNA片段所占的比例为eq\f(2m,8m)＝eq\f(1,4)。(3)用两种酶切割目的基因和质粒，可以防止目的基因和质粒自身环化。(4)重组细胞经过G、H过程成功地培育出了转基因抗病毒马铃薯植株，此过程涉及的细胞工程技术是植物组织培养。植物组织培养技术广泛用于植物体细胞杂交育种、基因工程育种、单倍体育种等育种过程中。(5)花粉中含有精子，几乎不含细胞质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，以防止目的基因通过花粉向其他植物扩散。13.(7分)(2020·郑州外国语学校调研)PCR是多聚酶链式反应的缩写，利用PCR技术可对目的基因进行扩增。请根据下面PCR反应原理示意图回答有关问题：(1)PCR的原理是_____________________________________________________。(2)PCR技术使DNA解链是通过________实现的，DNA的这种解链现象在一定条件下是________(填“可逆的”或“不可逆的”)。(3)DNA解链后冷却的目的是_________________________________________。(4)温度加热至70～75℃时，_________________________________________酶把单个脱氧核苷酸通过________键连接到引物上。如此逐渐延伸形成互补链，进而使目的基因加倍。(5)通过重复循环过程，使目的基因以________形式扩增。【答案】(1)DNA双链复制(2)高温加热可逆的(3)让引物与互补DNA链相结合(4)热稳定DNA聚合磷酸二酯(5)指数知识点三蛋白质工程14.(2020·江西宜春期末)基因工程已成为生物科学的核心技术，在农牧业、医药卫生等领域中有着广泛的应用。请回答下列问题：(1)在基因工程操作过程中，E·coliDNA连接酶催化形成的化学键是________。(2)应用基因工程技术获得抗虫棉的过程：目的基因→受体细胞→转基因抗虫棉，为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入基因表达载体的________________之间。抗虫基因的遗传特性能在抗虫棉株体内维持和表达的关键是________________________________________________________。通过此过程产生的抗虫棉还需要在________水平上检验抗虫效果。为防止抗虫棉的抗虫基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中，科学家设法将抗虫基因整合到受体细胞的__________________中，其原因是_______________________________________________________________________________________________。(3)干扰素是抗病毒的特效药，由于干扰素在体外保存困难，可利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径：从预期的蛋白质功能出发→________→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。【答案】(1)磷酸二酯键(2)启动子、终止子目的基因插入到了棉株细胞的染色体DNA上个体叶绿体基因组(DNA)受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞(3)设计预期的蛋白质结构【解析】(1)基因工程操作过程中，E·coliDNA连接酶催化形成磷酸二酯键。(2)为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入基因表达载体的启动子和终止子之间，因为启动子和终止子负责调控基因的转录过程。目的基因要想在宿主细胞中维持和表达，其关键是将目的基因插入棉株细胞的染色体DNA上。通过此过程产生的抗虫棉还需要在个体水平上检验抗虫效果，即将棉铃虫接种于抗虫棉上，看是否具有抗虫效果。为防止抗虫棉的抗虫基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中，科学家常将抗虫基因整合到受体细胞的叶绿体基因组(DNA)中，因为受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞。(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。15.(2020·湖南师大附中)科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卵，使其发育为转基因牛，再通过细胞工程培育出转基因克隆牛。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点(如图2)。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请据图回答问题：(1)图1中显示的人的生长激素基因是人工合成的，图中①过程需要的酶是________。与②过程比较，①过程所特有的碱基配对方式是________(用字母和箭头表示)。(2)图1中的mRNA是从人体的________细胞中获取的。(3)重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过含抗生素的培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况并进行判断，如图3所示：图3①如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而不能在培养基B上生长、繁殖，则限制酶a的切点是图2中的______________________________________。②如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖，则限制酶a的切点是图2中的________。③如果受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落，则限制酶a的切点是图2中的________。(4)将目的基因导入大肠杆菌时，常利用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其成为________，与溶有目的基因的缓冲液混合，从而完成转化过程。若重组大肠杆菌产生的中间代谢产物扩散到水体或土壤中，会引发________安全问题。【答案】(1)逆转录酶U→A(2)垂体(3)①切点3或切点4或切点5②切点1③切点2(4)感受态细胞环境【解析】(1)图1中①过程为逆转录过程，需要用逆转录酶，②过程为单链DNA合成双链DNA的过程，①过程与②过程共有的碱基互补配对方式有A→T、G→C、C→G，不同的是①过程有U→A，②过程有T→A。(2)在人体内几乎所有细胞内都含有生长激素基因，但其只在垂体细胞中表达，因此生长激素基因的mRNA应从垂体细胞中提取。(3)①由题意可知，若受体菌在培养基A上能生长而在培养基B上不能生长，则质粒中抗氨苄青霉素基因完整而抗四环素基因被破坏，限制酶a的切点是图2中切点3或切点4或切点5；②若受体菌在培养基B上能生长而在培养基A上不能生长，则质粒中抗氨苄青霉素基因被破坏而抗四环素基因完整，判断限制酶a的切点是切点1；③若受体菌在培养基A和培养基B上都能生长，则质粒中抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因都未被破坏，判断限制酶a的切点是切点2。(4)将目的基因导入大肠杆菌时，用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其成为感受态细胞。若重组大肠杆菌产生的中间代谢产物扩散到水体或土壤中，会引发环境安全问题。16.(2020·湖南衡阳联考)胰岛素是治疗胰岛素依赖糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时，通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，可以得到长效胰岛素。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程。(1)基因工程中限制酶切割后的运载体与目的基因能再次拼接的理由是______________________________________________________________。(2)在基因工程中获取目的基因的方法除图中方法外，还有利用PCR技术扩增和_____________________________________________________________。(3)上述基因工程中除质粒外，________也可作为运载体。(4)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是____________________________________________________________。(5)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是___________________________________________。(6)新的胰岛素为什么还要加工、修饰？____________________________________________________________________________________________。【答案】(1)切割产生的末端相同(2)从基因文库中获取(3)噬菌体(4)蛋白质的预期功能(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(或外源DNA)的能力极弱(6)大肠杆菌没有内质网和高尔基体，无法加工胰岛素【解析】(1)构建基因表达载体时，需要选择一种或两种限制性核酸内切酶对目的基因和运载体进行切割，产生相同的黏性末端，可以通过DNA连接酶进行连接。(2)图中获取目的基因的方法是人工合成法，除此之外还有从基因文库中获取和PCR技术扩增。(3)基因工程中可以选择质粒、动植物病毒或λ噬菌体的衍生物作为运载体。(4)图中改造胰岛素用到的是蛋白质工程，其基本途径是从预期蛋白质的功能出发，设计预期蛋白质的结构，推测应有的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列，进而合成符合要求的蛋白质。(5)基因工程中，若受体细胞是大肠杆菌，需要用钙离子处理法处理使其处于感受态，因为未处理的大肠杆菌吸收质粒的能力极弱。(6)大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体等复杂的结构，无法对蛋白质进行加工，故需要对新的胰岛素进行加工修饰。17.(2020·河北石家庄市质检)干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，便能在－70℃条件下保存半年之久，这需要利用蛋白质工程来完成。请回答下列问题：(1)天然蛋白质的合成过程是按照________进行的，而蛋白质工程与之相反。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________________________，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。(2)若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核苷酸序列________(填“是”或“不是”)唯一的。可利用PCR技术扩增目的基因，该技术的前提是要有一段________________________________，以便根据这一序列合成引物。(3)科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞，原因是其___________________________________________________________(答出两点即可)。大肠杆菌常用的转化方法是首先用________处理后成为________细胞，再与重组表达载体溶于缓冲溶液中完成转化。(4)可用________(填物质名称)检测干扰素基因是否翻译出蛋白质。【答案】(1)中心法则基因修饰或基因合成(2)不是已知目的基因的核苷酸序列(3)繁殖快；多为单细胞；遗传物质相对较少Ca2＋感受态(4)(干扰素的)抗体【解析】(1)天然蛋白质的合成过程是按照中心法则进行的，而蛋白质工程与之相反。根据蛋白质工程的概念可知，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，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。(2)由于丝氨酸由多种密码子决定，因此通过该方法获得的脱氧核苷酸序列不是唯一的。在PCR技术中扩增目的基因的前提，是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(3)原核生物常作为基因工程中的受体细胞的原因是其繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是先用Ca2＋处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。(4)可用抗原—抗体杂交技术检测干扰素的基因是否表达，即用(干扰素的)抗体进行检测。18．(2020·天津，16)Ⅰ型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原，能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱，从而缓解症状。科研人员利用Ⅰ型糖尿病模型小鼠进行动物实验，使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原，为此构建重组表达载体，技术路线如下。据图回答：(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达，需改造其编码序列。下图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析，转录形成的mRNA中，该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有个。(2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列，确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正确的是(多选)。A．引入短肽编码序列不能含终止子序列B．引入短肽编码序列不能含终止密码子编码序列C．引入短肽不能改变A链氨基酸序列D．引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性(3)在重组表达载体中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体，可形成种DNA片段。(4)检测转化的乳酸菌发现，信号肽－重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测，信号肽的合成和运输所经历的细胞结构依次是。(5)用转化的乳酸菌饲喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段时间后，小鼠体内出现人胰岛素抗原，能够特异性识别它的免疫细胞有(多选)。A．B细胞B．T细胞C．吞噬细胞D．浆细胞【答案】(1)6(2)ABCD(3)3(4)核糖体、细胞质基质、细胞膜、细胞壁(5)AB【解析】(1)据图分析，人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列改造后，第6、15、16、18、21、24、30位的核苷酸与改造前不同，则转录产生的密码子中第2、5、6、7、8、10个密码子发生了碱基的替换。(2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列，以确保等比例表达A、B肽链。若引入的短肽编码序列含有终止子序列，则会使控制合成胰岛素的基因在表达时提前终止转录过程，引起构成胰岛素的肽链变短；若引入的短肽编码序列含有终止密码子编码序列，则会使控制合成胰岛素的基因在表达时提前终止翻译过程，引起构成胰岛素的肽链变短；引入的短肽编码序列应当位于A链和B链之间，不能改变A、B链的氨基酸序列，也不能改变原人胰岛素抗原性，新产生的胰岛素具备原有的抗原性才能在被小肠黏膜吸收后，诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱，从而缓解症状，因此A、B、C、D四个选项均正确。(3)在重组表达载体中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶的酶切位点共有3个，则用这两种限制酶充分酶切后，能够将环状的重组表达载体切成3种不同长度的链状DNA片段。(4)该信号肽－重组人胰岛素是在乳酸菌的核糖体上合成的，分布在细胞壁上，则其合成和运输过程是在核糖体上合成，经过细胞质基质、细胞膜运输，最后到达细胞壁。(5)用转化的乳酸菌饲喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段时间后，小鼠体内出现的人胰岛素抗原会引起小鼠机体发生特异性免疫反应，该过程中能够特异性识别抗原的细胞包括B细胞、T细胞、效应T细胞和记忆细胞。吞噬细胞对抗原的识别不具有特异性，浆细胞不能识别抗原。19．(2021·大庆质检)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的，以其作为模板，在酶的作用下反(逆)转录合成cDNA，cDNA与载体需在限制酶和酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取，用相应的抗体进行杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。【答案】(1)碱基对(或脱氧核苷酸)(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)(3)mRNA(或RNA)逆转录DNA连接(4)蛋白质抗原—抗体【解析】(1)编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质，由于该操作中没有对蛋白质或基因进行改造或修饰，因此不属于蛋白质工程。(3)因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反(逆)转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。(4)目的基因是否表达可以通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原—抗体杂交实验加以判断。知识点四植物细胞工程20．(2019·全国Ⅲ，38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。eq\x(切取洁净的胡萝卜根段)→eq\x(对根段进行消毒)→eq\x(切取1cm3左右带有形成层的组织块)→①②③eq\x(接种组织块)→eq\x(诱导组织块形成愈伤组织)→eq\x(诱导愈伤组织形成试管苗)④⑤⑥回答下列问题：(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有_______________________________________________________。(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是___________________________________________________________________________________________________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的____________，这种繁殖方式属于________繁殖。【答案】(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(2)形成层容易诱导形成愈伤组织(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同再分化(或分化)(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特性无性【解析】(1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导组织块形成愈伤组织)和步骤⑥(诱导愈伤组织形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(5)植物组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。21．科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，如图1所示，其中①～⑤表示过程，a～f表示细胞、组织或植株。育种工作者还利用番茄进行了如图2所示的三组实验。据图回答下列问题：(1)与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______________。(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的____________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)如果形成c的a、b原生质体都来自番茄细胞，那么更简单地得到番茄植株f的处理方法是______________________________________________。(4)若杂种植株在有丝分裂过程中，仅保留番茄的染色体而马铃薯的染色体会不断丢失，采用特异性引物对番茄和马铃薯基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。图3是用该引物对双亲及4棵再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有________(多选)。(5)图2中过程Ⅰ培育植物体A主要应用了__________________技术。(6)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则过程Ⅱ中，培育植物体B的方法(Ⅱ)称为__________________。【答案】(1)高尔基体(2)叶绿体(3)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗(4)1、2、4(5)植物组织培养(6)单倍体育种【解析】图1是利用植物体细胞杂交技术培育杂种植株，具体过程包括诱导原生质体融合成杂种细胞和利用植物组织培养技术培育成杂种植株两个过程。过程①是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体a和b，过程②是通过物理或化学方法(如聚乙二醇)诱导原生质体融合成c，过程③是再生细胞壁形成杂种细胞d，过程④是脱分化过程形成愈伤组织e，过程⑤是再分化生成完整植株，过程④和⑤是利用植株组织培养技术培育完整植株。图3中1、2和4植株中同时含有番茄和马铃薯的染色体，而3只含有番茄的染色体，因此再生植株1～4中一定是杂种植株的有1、2、4。22．(2020·拉萨模拟)应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：eq\a\vs4\al\co1(茎,段)→eq\a\vs4\al\co1(愈伤,组织)eq\o(→,\s\up11(处理1：先用γ射线照射),\s\do4(处理2：后在培养基中加入物质X))eq\a\vs4\al\co1(挑选生长的,愈伤组织)→eq\a\vs4\al\co1(耐盐,植株)回答下列问题：(1)愈伤组织是由离体的茎段经__________过程形成的，此时愈伤组织细胞____________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性，愈伤组织经过________过程形成耐盐植株。在植物组织培养的培养基中除无机营养成分、有机营养成分、琼脂外，还需要添加______________。(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是______________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________；处理2中添加的物质X为______________。(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是___________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)脱分化具有再分化植物激素(2)诱导基因突变愈伤组织细胞处于不断分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变氯化钠(3)培育白菜—甘蓝、农杆菌转化法获得抗虫棉【解析】(1)愈伤组织是离体的茎段脱分化形成的，每个细胞都脱离了原来的分化状态，都具有全能性，愈伤组织经过再分化过程才能形成植株。在植物组织培养过程中，除了加入营养物质之外，还要加入植物激素，因为植物激素在脱分化和再分化过程中起重要作用。(3)白菜—甘蓝形成的过程中，先形成杂种细胞，再由杂种细胞利用植物组织培养技术培育成杂种植株；农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中，将目的基因导入植物细胞，再通过植物组织培养技术形成植株。23．玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，某实验小组拟用体细胞杂交技术培育富含β胡萝卜素的“黄金大米”植株，过程设计如图所示。请回答下列问题：(1)①为原生质体的制备过程，该过程需要的酶是__________________________，制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止________________________。(2)原生质体融合过程体现了细胞膜________________的结构特点。(3)图中融合的杂种细胞中含有________个染色体组，该杂种细胞培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生________个四分体。(4)③过程________(填“需要”或“不需要”)在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中__________________________有关。【答案】(1)纤维素酶和果胶酶原生质体吸水涨破(2)具有一定的流动性(3)422(4)不需要植物激素的种类和比例【解析】(1)①为原生质体的制备过程，通常用酶解法。由于细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以该过程需要的酶是纤维素酶和果胶酶。由于细胞壁对细胞有支持和保护作用，所以制备原生质体的过程不能在清水中进行，以防止原生质体吸水涨破。(3)由于玉米(2n＝20)和水稻(2m＝24)均为二倍体植物，所以图中融合的杂种细胞中含有4个染色体组，该杂种细胞含有22对同源染色体，所以培育形成的植株的精原细胞在减数分裂过程中能产生22个四分体。(4)③过程为脱分化，不需要在光下进行，④过程中愈伤组织分化的方向与培养基中植物激素的种类和比例有关。24．(2019·全国Ⅱ，38)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eq\o(→,\s\up7(培养))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(诱导分化))小植株【解析】(1)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。(2)人工种皮具有透气性，有利于胚状体进行呼吸作用；人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。(3)植物分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。为获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。知识点五动物细胞培养25．(2020·昆明市质检)Hela细胞系是人工培养的、具有无限增殖能力的癌细胞系。回答下列问题：(1)Hela细胞源自一位美国妇女的宫颈癌细胞，目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需要进行__________(填“原代”或“传代”)培养。细胞体外培养所需要营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入__________等天然成分。在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)某小组为研究葡萄糖饥饿对Hela细胞生长的抑制情况，其他营养条件适宜，用不同葡萄糖浓度的培养基培养Hela细胞24h，实验结果如表所示：葡萄糖浓度(mmol·L－1)Hela细胞生长抑制率(%)056.161.036.301.525.002.016.44该实验________(填“需要”或“不需要”)另设对照组，实验结果表明：葡萄糖浓度与Hela细胞生长抑制率的关系是__________________________________________________。推测体内低浓度葡萄糖可____________癌细胞的增殖，为肿瘤的限食疗法提供理论依据。(3)Hela细胞在生物医学领域应用广泛，例如它帮助科学家实现了人源细胞与小鼠细胞融合。两个或多个细胞融合形成的单核细胞叫做______________，细胞融合技术的意义是________________________________________________________________________。【答案】(1)传代血清、血浆在多数动物细胞培养的适宜pH范围内，胃蛋白酶已失去活性(2)需要葡萄糖浓度越低，Hela细胞生长抑制率越高抑制(3)杂交细胞突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能26.(13分)(2020·厦门一中调研)回答下列有关动物细胞培养的问题：(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。此时，瓶壁上形成的细胞是________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，用到的酶是________。(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得________，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是______________________________________________________。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂________期的细胞在显微镜下进行观察。(5)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________速率也降低。【答案】(1)相互接触接触抑制单(或一)胰蛋白酶(2)衰老甚至死亡不死性降低减少(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶新陈代谢知识点六核移植技术27．(2018·全国Ⅲ，38)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“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。【答案】(1)将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中不变(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【解析】(1)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。(2)由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。知识点七动物细胞融合与单克隆抗体28．(2020·全国Ⅰ，38)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：_______________________________________________________________________________________________