高中生物专题10 现代生物科技专题（有答案）

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2020年高考生物冲刺提分必刷题
专题10　现代生物科技专题
1．（2020•湖北省高三一模）人类的干扰素是由体内免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，具有抗病毒、抗菌和抗肿瘤等作用，并能参与人体免疫调节，因而在临床医学上用途广泛。干扰素的传统生产方法成本高、产量低，获得的干扰素在体外不易保存，用生物技术手段可以解决这些问题。请联系所学知识回答相关问题：
（1）利用基因工程技术生产干扰素，其简要过程是：
①从健康人体的外周静脉血中分离出能合成干扰素的免疫细胞，从其细胞质中提取____________，经反转录获取目的基因；
②用限制酶处理载体和日的基因后，用DNA连接处理，形成重组载体，该载体的化学木质是_________。
③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是____________，在一定温度条件下，完成转化；
④在培养液中培养一段时间后，经离心、分离等一系列处理措施后提取产物，对产物进行鉴定时可采用____________技术。
（2）利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是：预期蛋白质的功能→____________→____________→找到对应的脱氧核苷酸序列。
（3）利用细胞工程生产干扰素，其简要设计思路是：将能合成干扰素的免疫细胞和瘤细胞融合，筛选出____________细胞，经细胞培养可获得大量干扰素。
【答案】（1）mRNA DNA 用Ca2+处理，使其成为感受态细胞 抗原抗体杂交
（2）设计预期蛋白质的结构 推测氨基酸序列
（3）杂交瘤
【解析】（1）①这里用反转录法提取目的基因，根据反转录的概念可知，要想获得合成干扰素的基因，需要从能合成干扰素的免疫细胞的细胞质中提取mRNA，经反转录获取目的基因；
②基因表达载体构建的方法是，首先用限制酶处理载体和目的基因后，这里的载体通常是质粒，一种主要存在于原核细胞内的小型环状DNA分子，然后用DNA连接酶把经过切割的质粒和目的基因连接起来，形成重组载体。
③若选择大肠杆菌作为受体细胞，通常用感受态细胞法处理，具体做法是用Ca2+处理，使其成为感受态细胞，从而提高转化的成功率；
④检测目的基因是否成功表达的方法是抗原--抗体杂交，本实验中需要采用相应的抗体对获得的产物进行检测。
（2）结合分析中的蛋白质工程的操作流程可知，改造干扰素的基本途径是：预期蛋白质的功能→设计预期蛋白质的结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列，然后对该序列进行人工合成。
（3）若利用细胞工程生产干扰素，其简要设计思路是：将能合成干扰素的免疫细胞和瘤细胞融合，筛选出杂交瘤细胞，该杂交瘤细胞既能大量繁殖、又能产生干扰素，故对该细胞大量培养可获得大量干扰素。
2．（2020•全国高三一模）如图是单克隆抗体制备过程示意图。请回答下列有关问题。
　　　　　　
（1）动物细胞融合是依据____________原理将两个或多个动物细胞融合形成一个细胞的过程。
（2）单克隆抗体制备需要利用动物细胞融合与动物细胞培养技术。在体外培养动物细胞时，培养液中除了要加入促生长因子、无机盐、微量元素、糖、氨基酸等必需的营养成分外，往往还需要特别加入____________等一些天然成分，同时在含____________混合气体的无菌、恒温培养箱中进行培养。
（3）图中①操作的目的是____________。②过程常在化学诱导剂____________的诱导下完成，假设仅考虑细胞的两两融合，则可形成____________种类型的融合细胞。③过程中至少涉及两次筛选：第一次是利用____________进行初步筛选，第二次是利用____________的方法，最终筛选出既能大量增殖，又能产生专一性抗体的杂交瘤细胞。
【答案】（1）细胞膜的流动性
（2）（动物）血清、血浆 95%空气和5%CO2
（3）刺激机体产生特异性B淋巴细胞 聚乙二醇（或PEG） 3 选择性培养基 专一性抗体检测
【解析】（1）动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性。
（2）动物细胞体外培养的培养液除包含无机盐、促生长因子、糖、氨基酸等必需的营养成分，还需要加入动物血清、血浆等天然成分；同时在含95%空气和5%CO2的无菌、恒温培养箱中进行培养。
（3）图中①操作是注射特定的抗原，目的是刺激小鼠产生特异性B淋巴细胞。促进动物细胞融合过程常用的化学诱导剂是聚乙二醇，仅考虑两个细胞的融合，则可形成B细胞+B细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞、B细胞+骨髓瘤细胞3种类型的融合细胞。第一次筛选利用的是选择培养基，筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是利用专一性抗体检测的方法，做专一性抗体阳性检测实验，最终筛选出既能无限增殖又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
3．（2019•内蒙古自治区高三一模）请回答下列与生物工程有关的问题：
（1）基因工程中常利用PCR技术扩增目的基因，此过程需要在________酶的作用下进行，主要利用了_________原理。此过程的前提是要有____________序列，以便根据这一序列合成_______。
（2）在基因表达载体中，______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_______。
（3）哺乳动物核移植可以分为体细胞核移植和胚胎细胞核移植。但实际操作中，利用体细胞核移植技术的难度很大，其原因是_________________________________________。
【答案】（1）热稳定DNA聚合（Taq） DNA双链复制 一段已知目的基因的核苷酸 引物
（2）启动子 mRNA
（3）动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难
【解析】（1）基因工程中常利用PCR技术扩增目的基因，此过程需要在热稳定DNA聚合（Taq）酶的作用下进行，主要利用了DNA双链复制原理。此过程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。
（2）在基因表达载体中，启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，并驱动基因转录出mRNA。
（3）由于体细胞分化程度高，不容易恢复全能性，因此体细胞核移植技术的难度大于胚胎细胞核移植。
4．（2020•银川唐徕回民中学高三一模）随着基因工程等现代生物技术的发展，动物细胞工程的理论和应用均获得了突破性的进展。图为动物细胞工程涉及的主要技术领域。回答下列问题：
　　　　　　　　　　　
（1）在进行动物细胞培养时，将成块的组织中的细胞分散成单个细胞的方法是___________。在培养过程中，要向培养液中加入一定量的____________，以防止微生物的污染。
（2）1980年，科学家首次通过显微注射法培育出世界上第一个转基因小鼠。目前，主要通过______________________等途径获取基因工程需要的目的基因。
（3）与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着_______________而逐渐受到限制，因此，到目前为止，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过上图中所示的______________技术实现的。采用上图中的___________技术，可使两个或多个动物细胞结合形成一个________（选择“单核”或“多核”）的杂交细胞。
【答案】（1）用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 抗生素
（2）从自然界已有的物种中分离、人工合成、从基因文库中获取
（3）细胞分化程度的提高 核移植 细胞融合 单核
【解析】（1）动物细胞培养时用胰蛋白酶处理成块的组织使其分散成单个细胞。培养细胞的过程中，为防止微生物的污染，应加入一定量的抗生素。
（2）获取目的基因的途径包括从自然界已有的物种中分离、人工合成、从基因文库中获取等。
（3）动物细胞分化程度越高，其全能性越受到限制。依题图可知，用动物体细胞克隆动物，实际是通过图中所示的核移植技术实现的。通过细胞融合技术，可使两个或多个动物细胞结合形成一个单核的杂交细胞。
5．（2020•湖南省高三月考）胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题：
（1）家蚕核型多角体病毒（BmNPV）专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与__________重组后，构建_______________。体外克隆目的基因的方法是_____________。
（2）BmNPV的pl0基因是极强的启动子，将目的基因连接在pl0基因的下游，目的是________________。目的基因与pl0基因连接时，断裂与连接的化学键都是________________。
（3）重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用_______的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器，其优点是_______________。
【答案】（1）BmNPV基因 基因表达载体 PCR技术
（2）使目的基因在pl0基因的驱动下高效表达 磷酸二酯键
（3）抗原抗体杂交 家蚕细胞的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工使表达的胶原蛋白与人的胶原蛋白的结构和功能相似
【解析】（1）因为BmNPV专性寄生于鳞翅目昆虫，故将目的基因与BmNPV基因重组，构建基因表达载体，更有利于将目的基因导入家蚕细胞。PCR是指在体外复制特定DNA片段，可在短时间内大量扩增目的基因。
（2）启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。将目的基因与运载体连接时，限制酶和DNA连接酶作用的都是两个核苷酸之间的磷酸二脂键。
（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质，可用抗原抗体杂交的方法。大肠杆菌为原核细胞，家蚕为真核生物，家蚕细胞中的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，与人体内表达的蛋白质结构和功能更相似。
6．（2020•北京高三月考）2018年，中国科学家成功培育全球首个体细胞克隆猴“中中”和“华华”。体细胞克隆猴的培育过程如下图所示。

（1）据图可知，克隆猴培育过程用到了____和__________动物细胞核移植技术。体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植技术，原因是体细胞__________程度高，很难表现出全能性。
（2）上述实验核移植的受体一般选用A猴减数第二次分裂中期的__________，原因是细胞体积大、易操作、营养物质丰富且含有促进_________表达的物质。
（3）图中Y表示______过程。若将代孕母猴换成代孕母羊，则不能顺利生出克隆猴，原因是_______，导致胚胎死亡。
（4）克隆猴的成功为阿尔茨海默症、白闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤等疾病机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。与以往用普通猴子做实验相比，克隆猴作为实验动物模型的两大优势是：①_______；②___________________________。
【答案】（1）动物细胞培养 胚胎移植 分化
（2）（次级）卵母细胞 细胞核全能性
（3）胚胎移植 代孕母羊会对移入其子宫内的猴的克隆胚胎产生免疫排斥
（4）体细胞克隆猴遗传背景相同，避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量； 体细胞克隆猴制备时间缩短，基因编辑等可在体外培养的细胞进行。
【解析】（1）据图可知，克隆猴培育过程用到了动物细胞培养和胚胎移植、动物细胞核移植技术。体细胞核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植技术，原因是体细胞分化程度高，全能性较低。
（2）上述实验核移植的受体一般选用A猴减数第二次分裂中期的（次级）卵母细胞，原因是卵母细胞体积大、易操作、营养物质丰富且含有促进细胞核全能性表达的物质。
（3）图中Y表示胚胎移植过程。若将代孕母猴换成代孕母羊，代孕母羊会对移入其子宫内的猴的克隆胚胎产生免疫排斥，导致胚胎死亡，则不能顺利生出克隆猴。
（4）与以往用普通猴子做实验相比，克隆猴作为实验动物模型的两大优势是：①体细胞克隆猴遗传背景相同，避免个体间差异对实验的干扰，大大减少实验动物的使用数量；②体细胞克隆猴制备时间缩短，基因编辑等可在体外培养的细胞进行。
7．（2020•山东省高三开学考试）正常细胞不能合成干扰素，但含有干扰素基因。我国科学家釆用基因工程技术生产干扰素a-2b已实现量产。具体做法是将产生干扰素的人白细胞的mRNA分离，反转录得到干扰素基因。将含有四环素、氨苄青霉素抗性基因的质粒PBR322和干扰素基因进行双酶切，用连接酶连接。将重组载体DNA分子在一定条件下导入大肠杆菌，在培养基中筛选培养，检测干扰素的表达量，选出高效表达的工程菌。请回答：
（1）在分化诱导因子作用下，正常细胞可以摆脱抑制、合成干扰素，该过程发生的实质是________________________________。
（2）据下图分析，构建重组载体DNA分子时，可以选用_____两种限制酶对质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切，目的是既能保证目的基因和质粒正向连接，又能防止________________________（答两点）。

（3）将重组质粒导入大肠杆菌中，然后将细菌涂布到含______________的选择培养基上培养，就可得到含质粒PBR322或重组质粒的细菌单菌落；再从每一个单菌落中挑取部分细菌转涂到含有________的培养基上，不能生长的绝大部分是含有重组质粒的细菌，原因是____________________。
（4）干扰素在体外保存非常困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，在-70°C 条件下可以保存半年。实现这一转变需要直接对________进行修饰或改造，这属于蛋白质工程的范畴。
【答案】（1）基因的选择性表达
（2）酶B、酶C 质粒与目的基因自身环化；防止同时破坏质粒中的两个标记基因
（3）氨苄青霉素 四环素 目的基因的插入破坏了四环素抗性基因，重组质粒上只含有氨苄青霉素抗性基因，而质粒上含氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，在含有四环素的培养基上，导入重组质粒的细菌不能生长，而只导入质粒的细菌能生长
（4）基因
【解析】（1）细胞分化的实质是基因选择性表达，故在分化诱导因子作用下，正常细胞可以摆脱抑制、合成干扰素，该过程发生的实质是基因的选择性表达。
（2）标记基因可用于鉴定目的基因是否导入受体细胞，所以重组质粒上至少要保留一个标记基因，由于两个标记基因上均含有酶A的切点，所以不能用酶A切割，为了防止连接时目的基因和质粒自身环化，故在构建重组载体DNA分子时，可以选用酶B和酶C两种限制酶对质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切。
（3）由于质粒和重组质粒上都含有氨苄青霉素抗性基因，而未导入质粒的细菌不含有该抗性基因，所以将重组质粒导入大肠杆菌中，然后将细菌涂布到含氨苄青霉素的选择培养基上培养，就可得到含质粒PBR322或重组质粒的细菌单菌落；由于目的基因的插入破坏了四环素抗性基因，重组质粒上只含有氨苄青霉素抗性基因，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因，因此再从前面培养基上获得的每一个单菌落中挑取部分细菌转涂到含有四环素的培养基上，不能生长的绝大部分是含有重组质粒的细菌。
（4）蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造的一项技术。
8．（2020•云南省高三月考）转染是指利用一定手段使外源基因进入细胞中并稳定表达的过程。腺病毒载体常用于外源基因的转染，这在基因治疗、疫苗研发和动物细胞培养的可视化监控方面有着广阔的应用前景。回答下列问题。
（l）腺病毒营_______生活，用作转染的腺病毒载体上具有__________识别和结合的部位，是外源基因在受体细胞中启动表达的关键。
（2）构建腺病毒载体时，先用同种限制酶对腺病毒DNA和外源基因进行切割，可获得相同的_______，再用DNA连接酶恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________。
（3）通过腺病毒载体将蓝色荧光基因转染山羊耳缘成纤维细胞，利用蓝色荧光直观监控细胞的体外培养过程。首先将山羊耳缘组织块用胰蛋白酶或________处理得到单个成纤维细胞，培养至贴满瓶壁时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为__________。这时，重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续进行_______培养。培养时使用的合成培养基，通常需加入_________等一些天然成分，以满足细胞对营养物质的全面需求。
【答案】（1）寄生 RNA聚合酶
（2）黏性末端或平末端 磷酸二酯键
（3）胶原蛋白酶 细胞的接触抑制 传代 血清、血浆
【解析】（1）腺病毒属于动物病毒，其无细胞结构，营寄生生活，必须寄生于宿主的活细胞中才能繁殖；用作转染的腺病毒载体上应具有RNA聚合酶识别和结合的部位启动子，这样才能驱动目的基因转录形成mRNA，最终合成相应的蛋白质。
（2）构建腺病毒载体时，先用同种限制酶对腺病毒DNA和外源基因进行切割，可以获得相同的黏性末端或平末端，再用DNA连接酶恢复被限制酶切开的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。
（3）对山羊耳缘组织块用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理得到单个成纤维细胞，便于细胞与培养液充分接触；培养至贴满瓶壁时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为接触抑制；这时重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续进行传代培养；由于人们对动物细胞培养所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此培养时使用的合成培养基，通常需加入血浆、血清等一些天然成分，以满足细胞对营养物质的全面要求。
9．（2020•云南省云南师大附中高三月考）抗体的结构可分为可变区和恒定区，其中可变区决定抗体的特异性，是抗体识别及结合抗原的部位。而研究发现，90%的人抗鼠抗体反应（HAMA反应）是针对抗体恒定区的。（HAMA反应是指鼠源性单克隆抗体对人体具有异种蛋白的抗原性，可引起人抗鼠抗体的产生。）科学家欲利用基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程等技术生产不会发生HAMA反应的人鼠嵌合抗体。
回答下列问题：
（1）以抗体的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因合成，对抗体进行改造，生产人鼠嵌合抗体，这属于_______工程。
（2）制备人鼠嵌合抗体基因时，应先将人抗体的_______区基因与鼠抗体的_______区基因进行拼接；然后再将拼接好的人鼠嵌合抗体基因与运载体结合，构建表达载体。将表达载体导入受体细胞，受体细胞通常是________。
（3）将上述受体细胞在体外培养，培养液的成分除一些无机盐和有机盐外，还需添加_______（回答三个）等营养成分，以及血清等物质。通过此培养获得的培养物，需移植到_______的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体。
（4）在制备人鼠嵌合单克隆抗体时，需对（3）所获得的新个体注射______，然后从其体内分离相应的B淋巴细胞，再将该细胞与骨髓瘤细胞融合获得杂种细胞。这种杂种细胞的特点是___________________。
【答案】（1）蛋白质
（2）恒定 可变 鼠的受精卵
（3）维生素、激素、氨基酸、核苷酸 同种的、生理状态相同
（4）特定的抗原（蛋白） 既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体
【解析】（1）根据蛋白质工程的概念可知，以抗体的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因合成，对抗体进行改造，生产人鼠嵌合抗体，这属于蛋白质工程。
（2）根据“抗体的可变区决定抗体的特异性，是抗体识别及结合抗原的部位。而研究发现，90%的人抗鼠抗体反应（HAMA反应）是针对抗体恒定区的”，为了防止人抗鼠抗体反应，所以制备人鼠嵌合抗体基因时，应先将人抗体的恒定区基因与鼠抗体的可变区基因进行拼接。将表达载体导入受体细胞，形成转基因个体，常用的受体细胞通常是鼠的受精卵。
（3）将上述受体细胞在体外培养需用早期胚胎培养的培养液，早期胚胎培养的培养液成分除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。通过此培养获得的早期胚胎，需移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体。
（4）在制备人鼠嵌合单克隆抗体时，需对（3）所获得的新个体注射特定的抗原（蛋白），然后从其体内分离相应的B淋巴细胞，再将该细胞与骨髓瘤细胞融合获得杂种细胞。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
10．（2020•湖南省长郡中学高三月考）水竹是单子叶禾本科植物，易管理和培植，干净而雅致。若配上假山奇石，制作小盆景，极具自然之美感。下图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。

回答下列问题：
（1）通过植物组织培养获得水竹幼苗的原理是______________________；尽量选择分裂旺盛、带有分生区的部位作为外植体，原因是______________________。
（2）过程①为脱分化，脱分化是指______________。②过程的实质是______________________。
（3）一般在9~10月水竹的种子成熟，但其收获易受气候的影响，其优良杂种的后代也会因发生___________________而丧失其优良特性，利用植物组织培养技术制造的人工种子可克服这些缺陷。人工种子是以植物组织培养得到的______________（至少回答两点）为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
（4）在水竹植物组织培养过程中，经过筛选还可能获得大量有用的突变体，突变体产生的原因是在培养过程中，培养细胞________________________________。
（5）研究表明，水竹还可以净化水质，吸收污水中的氮、磷等化学元素，采收的水竹加工后可用作饲料，因此水竹是城市环境生态工程建设中浮床生态工艺的常用植物，这体现了生态工程的____________原理。
【答案】（1）植物细胞的全能性 这样的外植体容易诱导形成愈伤组织
（2）已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程 基因的选择性表达
（3）性状分离 胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等
（4）一直处于分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变
（5）物质循环再生原理、协调与平衡
【解析】（1）植物组织培养过程的原理是植物细胞的全能性，在外植体的选择上，一般选择分裂旺盛、带有分生区部位，原因是这样的外植体分化程度较低，容易诱导形成愈伤组织。
（2）脱分化是指已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。②过程为再分化其实质是基因的选择性表达。
（3）杂种后代自交易发生性状分离，而丧失其优良特性，而利用植物组织培养技术可克服这些缺陷。人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
（4）植物组织培养过程中，可能获得大量的突变体，突变体产生的原因是在培养过程中，培养细胞一直处于分裂状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。
（5）水竹可以净化水质，吸收污水中的氮、磷等化学元素，还可以用作饲料，同时城市环境生态工程建设中浮床生态工艺的常用植物，这体现了生态工程的物质循环再生原理、协调与平衡的原理。
11．（2020•河南省高三二模）国家863计划项目“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”取得重大进展。 目前，已经成功获得经纯化的抗凝血酶Ⅲ蛋白，达到国际先进水平。下面是制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图，回答相关问题。

（1）与崂山奶山羊相比，一般不选用小鼠作为乳腺生物反应器的主要原因是_________________。
（2）PCR扩增抗凝血酶Ⅲ基因时，复性时冷却温度的设定是成功的关键，因为温度过高会破坏_____之间相应碱基的配对。过程③为_______________，此过程需将该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，目的是________________________________________。
（3）过程①需将重组质粒注入受精卵内，而不是动物体细胞内，其原因是_______________________。
（4）在进行过程⑤之前，需取囊胚期的___________细胞做性别鉴定；随后对筛选的胚胎进行分割获得同卵双胎。胚胎分割时，要将囊胚的内细胞团均等分割的原因是_____________________________。
【答案】（1）小鼠产奶量少
（2）两种引物分别于两条模板链 基因表达载体的构建 使目的基因在乳腺细胞中特异性表达
（3）体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
（4）滋养层 防止影响分割后胚胎的恢复和进一步发育
【解析】（1）该工程的目的是“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”，因此相比较于山羊，小鼠的产奶量很少。
（2）氢键受热易分解，在PCR扩增抗凝血酶Ⅲ基因时，需要将引物加到两条模板链上，温度过高会破坏两种引物分别于两条模板链的碱基对；③将目的基因与质粒重组，因此属于基因表达载体的构建；将该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可以使目的基因在乳腺细胞中特异性表达。
（3）相比较于动物体细胞，受精卵的全能性更强，体细胞的化程度高，恢复全能性十分困难。
（4）在进行胚胎移植之前，若要进行性别鉴定，可以取囊胚期的滋养层细胞进行检测；在胚胎分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
12．（2020•辽宁省高三一模）孢堆黑粉菌是一种真菌，能引起玉米患丝黑穗病。科研人员将水稻细胞中的几丁质酶基因导入玉米细胞中，使玉米获得了抗丝黑穗病的能力。请回答下列问题：
（1）为获得水稻的几丁质酶基因，可提取水稻细胞的mRNA，在________酶的作用下合成多种互补DNA片段，再与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群叫作水稻的________________，利用PCR技术扩增获取的目的基因的前提，是有________________，以便合成合适的引物。
（2）用农杆菌转化法导入目的基因时，需要先将目的基因整合到________。自然条件下，农杆菌更容易感染植物的受伤部位，原因是________________________。
（3）基因工程和杂交育种所依据的遗传学原理是________________。可通过基因工程的方法让玉米获得水稻的抗丝黑穗病的能力，而不能通过杂交育种的方式实现，体现了基因工程育种具有________________的突出优点。
【答案】（1）逆转录 cDNA文库 一段已知目的基因的核苷酸序列
（2）Ti质粒的T-DNA上 伤口部位的细胞能分泌大量的酚类化合物吸引农杆菌移向这些细胞
（3）基因重组 克服远缘杂交不亲和的障碍
【解析】（1）mRNA可以逆转录得到DNA，需要逆转录酶的催化。cDNA 文库是指某生物某一发育时期所转录的mRNA 全部经反转录形成的cDNA 片段与某种载体连接而形成的克隆的集合。若目的基因的核苷酸序列已知，可利用PCR技术扩增获取目的基因。
（2）单独的目的基因易丢失，用农杆菌转化法导入目的基因时，需要先将目的基因整合到Ti质粒的T-DNA上。自然条件下，植物受伤部位的细胞能分泌大量的酚类化合物吸引农杆菌，因此农杆菌更容易感染植物的受伤部位。
（3）基因工程和杂交育种都可以使优良性状集中在某一个体上，所依据的遗传学原理是基因重组。水稻细胞中的几丁质酶基因导入玉米细胞中，使玉米获得了抗丝黑穗病的能力，这是通过基因工程的方法让玉米获得水稻的抗丝黑穗病的能力，而玉米和水稻不是一个物种，不能杂交，说明基因工程育种具有克服远缘杂交不亲和的障碍的突出优点。
13．（2020•黑龙江省高三二模）甲醇酵母菌是基因工程中常用的受体菌，研究人员将人的胶原蛋白基因导入甲醇酵母菌中并成功表达。回答下列问题。
（1）获取目的基因是实施基因工程的第一步，获取目的基因的方法有_________、________（答出两种）。
（2）要使胶原蛋白基因在甲醇酵母菌中表达，需要先构建基因表达载体而不是直接将基因导入受体细胞，原因是_________________和_________________。
（3）甲醇酵母菌可高效表达外源蛋白质并分泌到细胞外，但自身蛋白质分泌到培养基中的很少，这一特点的优点在于_____________，甲醇酵母菌分泌的胶原蛋白的结构与人的几乎完全相同，从细胞结构的角度分析，其原因可能是_______。
（4）在构建基因表达载体时，用两种不同的限制酶分别切割目的基因的两端和质粒，使目的基因和质粒获得不同的黏性末端，其目的是______________。
【答案】（1）从基因文库中获取 人工合成
（2）目的基因无表达所需的启动子 目的基因无复制原点（目的基因不能在受体细胞中稳定存在）
（3）便于目的蛋白的分离和纯化 甲醇酵母菌有内质网和高尔基体
（4）防止目的基因和质粒的自身环化、防止目的基因与质粒反向连接
【解析】（1）获取目的基因是实施基因工程的第一步，获取目的基因的方法有从基因文库中获取（目的基因序列未知）、人工合成（目的基因序列已知）。
（2）单独的目的基因容易丢失，且目的基因的表达需要启动子和终止子，目的基因的复制需要复制原点，因此要使胶原蛋白基因在甲醇薛母菌中表达，需要先构建基因表达载体而不是直接将基因导入受体细胞。
（3）甲醇酵母菌可高效表达外源蛋白质并分泌到细胞外，但自身蛋白质分泌到培养基中的很少，这样分泌到细胞外的蛋白主要是我们需要的目的蛋白，这一特点的优点在于便于目的蛋白的分离和纯化。甲醇酵母菌分泌的胶原蛋白的结构与人的几乎完全相同，从细胞结构的角度分析，其原因可能是甲醇酵母菌有内质网和高尔基体，可以对表达出的蛋白质进行进一步的加工、运输。
（4）用一种酶切质粒和目的基因，可能会引起质粒或目的基因自身环化。在构建基因表达载体时，用两种不同的限制酶分别切割目的基因的两端和质粒，使目的基因和质粒获得不同的黏性末端，其目的是防止目的基因和质粒的自身环化、防止目的基因与质粒反向连接。
14．（2020•新疆维吾尔自治区高三一模）天山雪莲具有抗炎镇痛、清除自由基等作用，其中具有药理活性的主要物质是黄酮类物质。多年来盲目采挖导致天山雪莲濒临灭绝，研究人员运用植物组织培养技术进行雪莲有效成分的提取，下图为相关过程。请回答下列有关问题：
　　　　
（1）进行组织培养时，将雪莲幼苗的叶或茎切成0．5cm长的小段作为_______，用酒精溶液和次氯酸钠溶液进行________，然后立即用无菌水清洗并用_______吸取材料表面的水分。
（2）图中①过程表示植物组织培养的_________过程。在植物组织培养的过程中，通常需要用植物生长调节剂对植物组织的__________进行诱导，使用时应严格控制用量，才能准确地发挥“激素杠杆”的作用。
（3）利用转基因技术也可以实现雪莲有效成分的工厂化生产。若选择大肠杆菌作为工程菌，需用_______处理以使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态，这种细胞称为_______细胞。通常选择大肠杆菌作为基因工程受体细胞的原因是_______。
【答案】（1）外植体 消毒 无菌滤纸
（2）脱分化 分裂和分化 Ca2＋
（3）感受态 大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点。
【解析】（1）进行组织培养时，离体的组织（雪莲幼苗的叶或茎切成0．5cm长的小段）称为外植体。为了防止染菌，用酒精溶液和次氯酸钠溶液进行消毒。然后立即用无菌水清洗并用无菌滤纸吸取材料表面的水分，避免杂菌的污染。
（2）外植体→愈伤组织需要经过脱分化的过程，如图中①所示。在植物组织培养的过程中，植物组织的分裂和分化需要用植物生长调节剂进行诱导。
（3）若选择大肠杆菌作为工程菌，需用Ca2＋处理以使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态，这种细胞称为感受态细胞，可以提高转化效率。大肠杆菌（原核生物）具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点，因此通常选择大肠杆菌作为基因工程受体细胞。
15．（2020•广东省高三二模）胚胎工程应用前景非常广阔，包含的技术内容也很丰富，请回答以下问题：
（1）胚胎移植过程中，首先应对所选的供体、受体使用______________进行同期发情处理，冲卵后的胚胎通常应发育到______________阶段才能进行胚胎移植，胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下______________。
（2）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将其中的______________均等分割，对囊胚做DNA分析鉴定性别时通常在__________部分取样。
（3）哺乳动物的胚胎干细胞是由______________中分离出来的一类细胞，这类细胞在饲养层细胞上培养时，能够维持______________状态，为科学研究提供良好素材。
【答案】（1）孕激素等 桑椹胚或囊胚 空间位置的转移
（2）内细胞团 滋养层
（3）早期胚胎或原始性腺 不分化
【解析】（1）胚胎移植过程中，首先应对所选的供体、受体使用孕激素等进行同期发情处理，冲卵后的胚胎通常应发育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行胚胎移植，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。
（2）对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将其中的内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。滋养层的细胞将来发育成胎膜和胎盘，取滋养层细胞不会影响胚胎的发育，故对囊胚做DNA分析鉴定性别时通常在滋养层部分取样。
（3）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，这类细胞在饲养层细胞上培养时，能够维持不分化的状态，为科学研究提供良好素材。
16．（2020•广东省高三一模）干扰素是一类糖蛋白，几乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一种抗病毒的特效药。下图为生产干扰素的流程图。请回答下列问题：
　　　　　　
（1）将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子等连接在一起的工具是_______。培育早期胚胎时，所用培养液的成分除了一些_______类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清。
（2）胚胎移植过程中，在不影响胚胎发育的基础上，对胚胎的性别进行鉴定，可以进行的操作是_______。为了检测转基因牛的乳汁中是否含有干扰素，可以采用的方法是__________。
（3）用胚胎分割技术对图中囊胚进行分割时，操作的关键在于___________。
（4）细胞A来自囊胚中的_________，细胞B是从牛胎儿的________中分离出来的。胚胎干细胞在_______细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。
【答案】（1）（限制酶和）DNA连接酶 无机盐和有机盐
（2）取囊胚的滋养层细胞做DNA分析 抗原—抗体杂交
（3）需要将内细胞团均等分制
（4）内细胞团 原始性腺 饲养层
【解析】（1）构建基因表达载体时，需要借助（限制酶和）DNA连接酶将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子等连接在一起，动物早期胚胎培养需要“两盐”（无机盐和有机盐）、“两素”（激素和维生素），“两酸”（核苷酸和氨基酸）和动物血清等。
（2）在胚胎移植过程中，可以通过取样滋养层进行DNA分子水平的早期胚胎性别鉴定。用抗原—抗体杂交技术可以检测目的基因是否表达出相应的蛋白质。
（3）利用胚胎分割技术对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
（4）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，其中囊胚中的内细胞团细胞属于胚胎干细胞。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。
17．（2020•湖北省高三月考）类产碱假单胞菌杀虫蛋白不易被蝗虫体内蛋白酶降解，是一种安全的细菌杀虫蛋白。某研究小组将类产碱假单胞菌杀虫蛋白基因（ppip）导入牧草中获得了抗蝗虫牧草品种。
（1）ppip基因，还有一些抗病基因，抗除草剂基因等都是用来提高植物的_______能力。该研究小组检查基因工程是否做成功的一步是_______________，其中目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是________。
（2）下图是该研究小组设计的 T-DNA 元件示意图。
　　　　　　　　　　　
①携带ppip的T-DNA 导入植物细胞的方法是_________；T-DNA 发挥的功能是__________________。
②将被检材料用含有底物（X-Gluc）的缓冲液浸泡，若组织细胞表达出GUS，该酶就可将X-Gluc水解生成蓝色产物，从而使被检材料显蓝色。如下图所示。

研究发现天然植物体内无GUS，根据T-DNA元件示意图，请思考gus基因（β-葡萄糖苷酸酶基因）在植物基因表达载体中作为___________；选取该基因的原理是____________________。
【答案】（1）抗逆 目的基因的检测与鉴定 检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因
（2）农杆菌转化法 将携带的ppip转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上 标记基因 天然植物体内无GUS，不能催化X-Gluc产生蓝色产物；若目的基因成功导入受体细胞，与其相连的标记基因表达的GUS可催化X-Gluc产生蓝色产物。因此可以通过有无蓝色产物来鉴定目的基因是否导入受体细胞。
【解析】（1）ppip是一种杀虫蛋白，使植株具有抗虫的特性，和抗病基因，抗除草剂基因等都是用来提高植物的抗逆能力；基因工程是否成功的第一步是目的基因的检测与鉴定；目的基因在受体细胞中稳定遗传的关键是检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因。
（2）①将目的基因导入植物细胞的方法通常是农杆菌转化法，T-DNA将携带的ppip转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上
②由于GUS可以将X-Gluc水解生成蓝色产物，所以gus基因在运载体中作为标记基因，其原因天然植物体内无GUS，不能催化X-Gluc产生蓝色产物；若目的基因成功导入受体细胞，与其相连的标记基因表达的GUS可催化X-Gluc产生蓝色产物。因此可以通过有无蓝色产物来鉴定目的基因是否导入受体细胞。
18．（2019•山东省高三月考）干细胞技术在再生医学中具有广阔的应用前景。我国科学家利用胚胎干细胞通过靶向编辑单个长寿基因（FOXO3）产生了世界上首例遗传增强的人类血管细胞。这些血管细胞与野生型血管细胞相比，能延缓细胞衰老和增强心血管稳态。请回答下列问题：
（1）胚胎干细胞可从______获取，在功能上具有的特点是____________。
（2）研究人员利用基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制。这一研究属于____________的范畴；由此推断经过基因编辑的胚胎干细胞能延缓衰老的直接原因最可能是____________。
（3）胚胎干细胞在培养时除了必须的营养条件外，还需要的气体环境是_______________；为防止代谢产物对细胞造成危害，应采取的措施是_______________。
（4）研究人员在培养液中加入______，可以诱导胚胎干细胞形成不同的血管细胞，这一过程的实质是______。
【答案】（1）早期胚胎或原始性腺 具有发育的全能性
（2）蛋白质工程 FOXO3蛋白结构改变磷酸化和降解过程受到抑制，发挥作用的时间延长
（3）95%空气加5%CO2 定期更换培养液
（4）分化诱导因子 基因的选择性表达
【解析】（1）胚胎干细胞可从早期胚胎或原始性腺获取，功能上具有具有发育的全能性。
（2）利用基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中FOXO3基因的两个核苷酸，从而使FOXO3蛋白结构改变，即改变基因使得蛋白质结构发生改变，属于蛋白质工程；经过基因编辑的胚胎干细胞能延缓衰老的直接原因最可能是细胞中FOXO3蛋白结构改变，使其磷酸化和降解过程受到抑制，从而使发挥作用的时间延长。
（3）培养胚胎干细胞需要的气体环境是95%空气加5%CO2；定期更换培养液是为防止代谢产物对细胞造成危害。
（4）在培养液中加入分化诱导因子，可以诱导胚胎干细胞形成不同的血管细胞，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
19．（2020•辽宁省高三一模）西瓜花叶病毒（WMV）主要侵害西瓜、甜瓜等各种瓜类作物，造成瓜类发病或减产。科研人员利用单克隆技术制备出抗WMV的特异性单抗，并以其为核心建立能快速有效地检测WMV的方法，可用于田间西瓜花叶病毒病的诊断和检测。回答下列问题。
（1）以提纯的WMV病毒作为抗原，对小鼠进行免疫，常用化学诱导剂__________将小鼠的__________和骨髓瘤细胞进行细胞融合。
（2）可利用选择培养基对融合细胞进行初步筛选，需要淘汰的融合细胞为__________。随后将选出的细胞多倍稀释，接种在特定细胞培养板上，使这些单细胞克隆生长，最终选出能稳定分泌__________的杂交瘤细胞。
（3）将选出的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔制备单抗腹水，一段时间后收集并纯化腹水，进行抗体效价和类型的测定。也可对克隆的杂交瘤细胞进行____________，更能持久地得到单一的抗体。单抗比一般抗血清优越得多，原因是____________。
（4）抗WMV的单克隆抗体还可作为特异性探针，利用__________方法找出能与探针特异性结合的基因表达产物，进而实现从抗病性强的西瓜植株中获取抗病目的基因，该目的基因能否在其他植物体内稳定存在并遗传的关键是___________。
【答案】（1）聚乙二醇（或PEG） 脾脏细胞（B淋巴细胞）
（2）融合的脾细胞－脾细胞、融合的瘤细胞－瘤细胞 抗WMV单克隆抗体
（3）传代培养（体外培养） 纯度高、灵敏度高、识别抗原部位专一
（4）抗原－抗体杂交 目的基因是否整合到受体细胞的染色体上
【解析】（1）以提纯的WMV病毒作为抗原，对小鼠进行免疫，常用化学诱导剂聚乙二醇将小鼠的B淋巴细胞（浆细胞）和骨髓瘤细胞进行细胞融合。
（2）可利用选择培养基对融合细胞进行初步筛选，需要淘汰的融合细胞为激活的B淋巴细胞——激活的B淋巴细胞以及骨髓瘤细胞——骨髓瘤细胞。随后将选出的细胞多倍稀释，接种在特定细胞培养板上，使这些单细胞克隆生长，最终选出能稳定分泌特定抗体（抗WMV单克隆抗体）的杂交瘤细胞。
（3）将选出的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔制备单抗腹水，一段时间后收集并纯化腹水，进行抗体效价和类型的测定。也可对克隆的杂交瘤细胞进行体外培养，更能持久地得到单一的抗体。单抗比一般抗血清优越得多，其纯度高、灵敏度高、识别抗原部位专一。
（4）抗WMV的单克隆抗体还可作为特异性探针，利用抗原－抗体杂交方法找出能与探针特异性结合的基因表达产物，进而实现从抗病性强的西瓜植株中获取抗病目的基因，该目的基因能否在其他植物体内稳定存在并遗传的关键是目的基因是否整合到受体细胞的染色体上。
20．（2020•宁夏回族自治区高三二模）回答现代生物技术相关问题。
（1）一般来说，生态工程的主要任务是对________进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。人们建设生态工程的目的就是为了遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境_____，达到经济效益和_________的同步发展。
（2）“桑基鱼塘”生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成“无废弃物农业”，这主要是遵循生态工程的__________原理。能降解废弃物的微生物属于生态系统的________（成分），通过饲养家禽、家畜、栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的____________原理。
（3）器官移植是世界性难题，研究人员利用体细胞核移植技术培养免疫匹配的移植器官，克隆器官在器官移植方面的主要优点是_________，若将重组的新细胞发育成的早期胚胎植入人体子宫发育成胎儿或婴儿，则该过程称为_________性克隆，我国政府坚决反对这一做法。
【答案】（1）已被破坏的生态环境（或受损的生态系统） 污染 生态效益
（2）物质循环再生 分解者 整体性
（3）解决了临床上供体器官不足和移植后免疫排斥问题（或解决了移植后的免疫排斥问题） 生殖性
【解析】（1）一般来说，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、可持续特点。生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
（2）“桑基鱼塘”生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成“无废弃物农业”，这主要是遵循生态工程的物质循环再生原理。能降解废弃物的微生物属于生态系统的分解者，通过饲养家禽、家畜，栽培食用菌，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这又体现了生态工程的整体性原理。
（3）克隆器官，细胞核是患者提供的，无排斥反应，可以解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。若将重组的新细胞发育成的早期胚胎植入人体子宫发育成胎儿或婴儿，则该过程称为生殖性克隆。