資源簡介

考點二　傳統發酵技術的應用與發酵工程的基本環節
(2023·山東卷)以下是以泡菜壇為容器制作泡菜時的4個處理：①沸鹽水冷卻后再倒入壇中；②鹽水需要浸沒全部菜料；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量。下列說法正確的是(　　)
A．①主要是為了防止菜料表面的醋酸桿菌被殺死
B．②的主要目的是用鹽水殺死菜料表面的雜菌
C．③是為了使氣體只能從泡菜壇排出而不能進入
D．④可檢測到完整發酵過程中亞硝酸鹽含量逐漸降低
解析：鹽水煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響，A項錯誤；②鹽水需要浸沒全部菜料，造成無氧環境，有利于乳酸菌無氧呼吸，B項錯誤；③蓋好壇蓋后，向壇蓋邊沿的水槽中注滿水，是排氣減壓、隔絕空氣、防止雜菌污染等，C項正確；④檢測泡菜中亞硝酸鹽的含量，腌制泡菜過程中亞硝酸鹽的含量先增多后減少，D項錯誤。
答案：C
1．傳統發酵技術中四種常用菌種的比較
項目 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物學分類 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代謝類型 異養兼性厭氧型 異養需氧型 異養需氧型 異養厭氧型
發酵條件 前期需氧，后期不需氧　 一直需氧 一直需氧 無氧
生長適宜溫度 18～30℃ 30～35 ℃ 15～18 ℃ 室溫
生產應用 釀酒、發面 釀醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜
2.理解乳酸菌、乳酸、亞硝酸鹽的數量(含量)隨時間變化的曲線
3．明確發酵工程的基本環節
題點一：圍繞傳統發酵技術的應用，考查理解能力
1．(2023·廣東廣州統考三模)孝感米酒是湖北省的傳統美食，其制作流程為：糯米清洗蒸煮＋酒曲(含霉菌、酵母菌等微生物)→發酵→高溫煮制→灌裝保存。下列敘述錯誤的是(　　)
A．蒸煮好的糯米需冷卻后再加入酒曲，以防影響酒曲中微生物的活性
B．制備好的糯米與酒曲充分混合，裝滿容器后進行密封發酵
C．發酵時，霉菌先分泌淀粉酶進行糖化后，酵母菌才能大量繁殖
D．高溫煮制的目的是使糯米停止發酵并消毒殺菌
解析：溫度過高，會將酵母菌等微生物殺死(避免高溫殺死酵母菌)，故蒸煮好的糯米需冷卻后再加入酒曲，以防影響酒曲中微生物的活性，A項正確；釀酒過程中利用酵母菌的無氧呼吸會產生二氧化碳氣體，為防止發酵液溢出，不會裝滿容器后進行密封發酵，會留有一段空間(一方面利于早期酵母菌有氧呼吸繁殖增加數量，一方面防止發酵過程中發酵液溢出)，B項錯誤；發酵時，霉菌先分泌淀粉酶進行糖化后，產生大量的葡萄糖，供酵母菌分解利用，C項正確；煮制的作用主要有兩個，一是通過高溫使糯米停止發酵，二是通過高溫煮制達到殺菌消毒的目的，D項正確。
答案：B
題點二：通過發酵工程的原理、操作及應用，提升綜合實踐能力
2．(2023·廣東模擬預測)現代人追求高效率、高品質的健康生活，因此市場上果汁飲料、果酒、果醋越來越受到人們的青睞。請回答：
(1)在果酒釀造過程中，發酵罐先____________，促進酵母菌大量繁殖，然后密閉，有利于獲得更多的酒精產物。若產物中生成了酒精，使用酸性重鉻酸鉀試劑檢驗呈現________色。
(2)在果酒釀造過程中，如果果汁含有醋酸菌，在酒精發酵旺盛時，醋酸菌能否將果汁中的糖發酵為酸并說明理由？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)當缺少糖源時仍可進行醋酸發酵，其反應式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)為了進一步提高果酒的品質，我們在利用發酵工程生產果酒時要向發酵罐內接種優良品種的酵母菌，某生物興趣小組在用平板劃線法分離優良品種的酵母菌時，進行了如圖操作：其中較明顯的一處錯誤是不要____________________________________，在第二次劃線前灼燒接種環，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)釀酒用到的菌種為酵母菌，酵母菌為兼性厭氧菌，在有氧條件下能夠大量增殖，有利于酵母菌數量的增多，故在果酒釀造過程中，發酵罐先通入無菌空氣(避免其他微生物的干擾)，促進酵母菌大量繁殖，然后密閉，有利于獲得更多的酒精產物；酒精可以用酸性重鉻酸鉀試劑進行檢驗，二者反應呈現灰綠色。(2)醋酸菌為好氧菌，需要在有氧的環境下才能生存，釀酒的過程中營造的是無氧環境，使得酵母菌進行無氧呼吸產生酒精，故在酒精發酵旺盛時，醋酸菌不能將果汁中的糖發酵為酸，因為醋酸菌是好氧細菌，而果酒發酵為無氧環境，醋酸菌無法生存。(3)糖源缺乏時，醋酸桿菌會把乙醇變成乙醛，然后乙醛變成乙酸，其反應式為：C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量。(4)平板劃線法注意事項：1.劃線時力度不能過大，以免劃破培養基。2.劃線時第一區域不能與最后區域相連。平板劃線法通過反復劃線分離，可獲得微生物的純種，分析題圖可知其中較明顯的一處錯誤是不要讓最后一次劃線與第一次劃線區域重疊(否則菌落重新長到連在一起，無法起到分離菌種的作用)；在第二次劃線前灼燒接種環，目的是殺死接種環上可能殘余的菌種，保證下一次劃線時的酵母菌直接來源于上一次劃線的末端，而且注意每次灼燒之后等冷卻才劃線，避免將菌種燙死。
答案：(1)通入無菌空氣　灰綠
(2)不能，醋酸菌是好氧細菌，而果酒發酵為無氧環境，醋酸菌無法生存
(3)C2H5OH＋O2CH3COOH＋H2O＋能量
(4)讓最后一次劃線與第一次劃線區域重疊　殺死接種環上可能殘余的菌種，保證下一次劃線時的酵母菌直接來源于上一次劃線的末端第15講　發酵工程
答案：?酵母菌　?乳酸菌　?碳源、氮源、水、無機鹽　?平板劃線法　?濕熱滅菌　?尿素　?稀釋涂布平板　?選育菌種?擴大培養
1．(選擇性必修3 P6“探究·實踐”)制作傳統泡菜的鹽水需煮沸并冷卻后才可使用，原因是什么？
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提示：加熱煮沸是為了殺滅雜菌，冷卻之后使用是為了保證乳酸菌等微生物的生命活動不受影響。
2．(選擇性必修3 P7“探究·實踐”)在制作果酒的第4步，每隔12 h左右就要將瓶蓋擰松一次，但又不打開，這樣做的目的是什么？
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提示：使二氧化碳排出，不打開瓶蓋是防止氧氣和有害雜菌進入。
3．(選擇性必修3 P13“探究·實踐”)操作時，接種環通過滅菌，在第二次及以后劃線時，總是從上一次的末端開始劃線。這樣做的目的是什么？
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提示：將聚集的菌體逐步稀釋以便獲得不連續的單個菌落。
4．(選擇性必修3 P19“探究·實踐”)該實驗中的選擇培養基對分解尿素的細菌具有選擇作用。若要判斷選擇培養基是否起到了篩選的作用，對照組應如何設置？
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提示：用完全培養基接種后在相同條件下同時培養。
5．(選擇性必修3 P23“文字信息”)發酵罐中設計攪拌葉輪進行攪拌的意義是什么？
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提示：使菌種與發酵底物更能充分接觸，提高發酵效率。
6.(選擇性必修3 P25“思考·討論”)流程⑥在加入酵母菌前需將麥汁進行冷卻，其目的是什么？
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提示：防止高溫殺死酵母菌(或保持酵母菌細胞的活性)。
1．在果酒發酵過程中，絕大多數微生物不能在發酵液中生存的原因是什么？
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答案：酸性的發酵液和產物酒精均會抑制其他微生物生長。
2．實驗中接種方法一般采用的是平板劃線法，不必采用稀釋涂布平板法，其依據是什么？
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答案：稀釋涂布平板法可以用來計數活菌，平板劃線法不能用于計數活菌，只能用于分離菌種；若沒有計數菌落數量的目的，不必采用稀釋涂布平板法。
3．無論是米曲霉發酵過程，還是發酵池發酵過程中，都要隨時檢測培養液中微生物數量、產物濃度等了解發酵過程。為什么還要及時添加必需的營養組分，要嚴格控制溫度、pH和溶解氧等發酵條件呢？
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答案：目的是保證發酵的正常進行。因為發酵條件不僅會影響微生物的生長繁殖，而且會影響微生物的代謝產物的形成。
考點一　微生物的培養與利用
　(2023·廣東卷)研究者擬從堆肥中取樣并篩選能高效降解羽毛、蹄角等廢棄物中角蛋白的嗜熱菌。根據堆肥溫度變化曲線(如圖)和選擇培養基篩選原理來判斷，下列最可能篩選到目標菌的條件組合是(　　)
A．a點時取樣、尿素氮源培養基
B．b點時取樣、角蛋白氮源培養基
C．b點時取樣、蛋白胨氮源培養基
D．c點時取樣、角蛋白氮源培養基
解析：研究目的是篩選能高效降解羽毛、蹄角等廢棄物中角蛋白的嗜熱菌，因此既要耐高溫，又要能夠高效降解角蛋白，所以在c點取樣，并且用角蛋白氮源培養基進行選擇培養，所以D項正確，A、B、C三項錯誤。
答案：D
1．微生物培養中的無菌操作技術
2．選擇培養基與鑒別培養基的比較
種類 原理 用途 舉例
選擇培養基 依據某些微生物對某些物質或環境條件的嗜好、抗性而設計 從眾多微生物中分離出所需的微生物 加入青霉素分離得到酵母菌和霉菌
鑒別培養基 依據微生物產生的某種代謝產物與培養基中的特定試劑或化學藥品反應，產生明顯的特征變化而設計 鑒別不同種類的微生物 伊紅—亞甲藍培養基可以鑒別大腸桿菌
3.篩選目的微生物的原理與實例
(1)原理：人為提供有利于目的菌株生長的條件(包括營養、溫度、pH等)，同時抑制或阻止其他微生物生長。因此，可以通過配制選擇培養基、控制培養條件等選擇目的微生物。
(2)實例
4．辨析統計菌落數的兩種方法
比較項目 間接計數法(稀釋涂布平板法) 直接計數法(顯微計數法)
原理 當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌，通過統計平板上的菌落數，就能推測出樣品中大約含有多少活菌 利用特定細菌計數板或血細胞計數板，在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物的數量
公式 每克樣品中的菌落數＝C/V×M。C：某稀釋度下平板上生長的平均菌落數，V：涂布平板時所用的稀釋液的體積(mL)，M：稀釋倍數 每毫升原液所含細菌數：每小格內平均細菌數×400×104×稀釋倍數
缺點 當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落 不能區分細胞死活
結果 比實際值偏小 比實際值偏大
題點一：圍繞微生物的培養和無菌技術，考查理解能力
1．(2023·廣東茂名檢測)從土壤中篩選產脲酶細菌的過程如圖所示，表中記錄了在適宜條件下培養一段時間后的實驗結果，下列有關說法錯誤的是(　　)
稀釋度(倍) 106 107 108
平板 1 2 3 1 2 3 1 2 3
平板菌落數(個) 432 421 445 78 67 74 9 6 8
注：表中各平板上均接種稀釋土壤樣品溶液0.1 mL
A．取土樣時用的鐵鏟和取樣紙袋在使用前都需要滅菌
B．進行逐級稀釋操作時不需要在無菌環境中進行
C．培養基①②的作用分別是篩選和鑒定
D．應選擇稀釋度為107倍的平板估算土壤樣品中細菌數
解析：為了防止雜菌污染，取土樣時用的鐵鏟和取樣紙袋在使用前都需要滅菌，A項正確；逐級稀釋操作應在無菌環境中進行，以防止雜菌污染，B項錯誤；據圖可知培養基①為選擇培養基，初步篩選的產脲酶細菌還應該進行鑒定，培養基②的作用是鑒定，C項正確；計數時，應選擇菌落數為30～300的平板進行計數，因此應選擇稀釋度為107倍的平板估算土壤樣品中細菌數，D項正確。
答案：B
題點二：圍繞微生物的分離和計數，提升綜合實踐能力
2．(2023·廣東實驗中學模考)生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗中使用的材料以及實驗方法在很大程度上決定著實驗的成敗，下列有關生物學實驗及研究的敘述正確的有(　　)
①調查某種魚的種群密度及跳蝻的種群密度都可用標記重捕法
②在實驗室利用無菌培養液培養酵母菌，酵母菌種群數量達到K值后穩定時間的長短與培養液中營養物質的含量有關
③種群數量的變化可利用數學模型描述、解釋和預測
④黑光燈誘捕的方法可用于探究農田里昆蟲的物種數目
⑤血細胞計數板計數時，應先蓋上蓋玻片，再在邊緣滴培養液，讓其自行滲入計數室
A．①②③④ B．②③⑤
C．②③④⑤ D．②④⑤
解析：①調查某種魚的種群密度可采用標記重捕法，調查跳蝻的種群密度用樣方法，①錯誤；②在實驗室利用無菌培養液培養酵母菌，酵母菌種群數量達到K值后穩定時間的長短與培養液中營養物質的含量有關，營養物質缺乏后，酵母菌種群數量將減少，②正確；③種群數量的變化可利用數學模型(如坐標曲線、數學公式等)描述、解釋和預測，③正確；④黑光燈誘捕的方法只能用于探究農田里具有趨光性昆蟲的物種數目和種群數量，④錯誤；⑤血細胞計數板計數時，應先蓋上蓋玻片，再在邊緣滴培養液，讓其自行滲入計數室，⑤正確；綜上，本題正確的表述為②③⑤。
答案：B考點二　DNA的粗提取與鑒定、DNA片段的擴增及電泳鑒定
　(2023·廣東卷)“DNA粗提取與鑒定”實驗的基本過程是：裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是(　　)
A．裂解：使細胞破裂釋放出DNA等物質
B．分離：可去除混合物中的多糖、蛋白質等
C．沉淀：可反復多次以提高DNA的純度
D．鑒定：加入二苯胺試劑后即呈現藍色
解析：裂解是加蒸餾水讓細胞吸水漲破，釋放出DNA等物質，A項正確；DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2 mol/L的NaCl溶液，將溶液過濾，即可將混合物中的多糖、蛋白質等與DNA分離，B項正確；DNA不溶于酒精，而某些蛋白質溶于酒精，可以反復多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA純度，C項正確；將DNA溶解于NaCl，加入二苯胺試劑，沸水浴五分鐘，待冷卻后，能呈現藍色，D項錯誤。
答案：D
1．DNA粗提取與鑒定原理和實驗流程
(1)原理
①DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物質的量濃度為0.14 mol/L時最低。
②DNA不溶于冷卻的酒精，但是細胞中的一些有機物如某些蛋白質則溶于冷卻的酒精，可以用冷卻的酒精提純。
③DNA遇二苯胺(沸水浴)會被染成藍色，因此，二苯胺可用來鑒定DNA分子。
(2)實驗流程
實驗材料的選取→破碎細胞，獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質→DNA的析出與鑒定。
(3)注意事項
①實驗材料的選取：凡是含有DNA的生物材料都可以考慮，但是使用DNA含量相對較高的生物組織，成功的可能性更大。
②提取和分離DNA用塑料離心管的原因：細胞破碎后釋放出的DNA，容易被玻璃容器吸附；由于細胞內DNA的含量本來就比較少，再被玻璃容器吸附去一部分，提取到的DNA就會更少。
2．DNA片段的擴增
(1)原理：利用PCR在體外擴增DNA分子。
(2)實驗用具：PCR儀、微量離心管、微量移液器。
(3)實驗步驟
①移液：按配方用微量移液器向微量離心管中依次加入各組分；
②離心：使反應液集中在微量離心管的底部。
③反應：設置好PCR儀的循環程序，將裝有反應液的微量離心管放入PCR儀中進行反應。
3．DNA片段的電泳鑒定
(1)原理
①DNA分子中的可解離基團，在一定的pH條件下會帶上正電荷或負電荷。
②在電場的作用下，這些帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。
③在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關。
④凝膠中的DNA分子通過染色，在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來。
(2)實驗步驟
①制膠：提前將模具和梳子準備好，用電泳緩沖液配制瓊脂糖溶液，在沸水浴或微波爐內加熱至瓊脂糖熔化，稍冷卻后加入適量的核酸染料混勻，倒入模具，并插入梳子。
②形成加樣孔：待凝膠溶液完全凝固，小心拔出梳子，取出凝膠放入電泳槽內。
③上樣
④電泳：接通電源，設定電壓，待指示劑前沿遷移接近凝膠邊緣時，停止電泳。
⑤拍照：取出凝膠，置于紫外燈下觀察和照相。
特別提醒
　PCR實驗操作的四點提醒
(1)為避免外源DNA等因素的污染，所用儀器、緩沖液、蒸餾水等使用前必須進行高壓滅菌處理。
(2)緩沖液和酶應分裝成小份，并在－20 ℃條件下儲存。
(3)每添加一種試劑后，移液器上的槍頭必須更換。
(4)混合均勻后要離心處理，使反應液集中在離心管底部。
題點一：通過DNA粗提取和鑒定，考查實驗探究能力
1．(2023·廣東梅州統考三模)以菜花為材料提取DNA時，需將材料進行研磨，研磨液的成分常含有SDS(蛋白質變性劑)、EDTA(DNA酶抑制劑，穩定DNA活性)、Tris(緩沖劑)。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．若選擇雞血細胞為材料，則省去了研磨過程
B．SDS可以使蛋白質變性，便于DNA與蛋白質分離
C．EDTA可以防止DNA水解成核糖核苷酸
D．Tris可以調節溶液中的pH
解析：雞血細胞懸浮液作為實驗材料，利用細胞吸水漲破的原理，省去了研磨過程，A項正確；SDS是蛋白質變性劑，可使蛋白質結構變得松散，使染色體中DNA和蛋白質分離，B項正確；DNA的基本單位是脫氧核苷酸，EDTA是DNA酶抑制劑，可以防止DNA水解成脫氧核苷酸，C項錯誤；Tris是緩沖劑，可調節溶液中的pH，D項正確。
答案：C
題點二：圍繞DNA片段的擴增及電泳鑒定，考查實驗操作能力
2．(2023·廣東一模)新冠病毒包膜表面的S蛋白能識別人體細胞膜表面的ACE2受體并導致病毒入侵人體細胞。制備重組亞單位新冠疫苗的線路是：提取新冠病毒RNA→通過RT－PCR(反轉錄酶聚合酶鏈式反應)技術擴增篩選RBD蛋白(S蛋白中真正與ACE2結合的關鍵部分)基因(圖1)→構建基因表達載體(圖2)→導入CHO細胞并培養→提取并純化RBD蛋白→制成疫苗。圖3為利用電泳技術對PCR的產物進行純度鑒定，1號泳道為標準(Marker)，2號泳道為陽性對照組，3號泳道為實驗組。下列相關敘述錯誤的是(　　)
　　
A．利用RT-PCR技術獲取RBD蛋白基因時，需加入逆轉錄酶、TaqDNA聚合酶
B．利用PCR擴增含有限制酶切點的RBD蛋白基因時，應選擇的引物為引物4、引物5
C．2號泳道是以(提純的)RBD蛋白基因片段為材料所做的陽性對照組
D．為提高目的基因和運載體的正確連接效率，應選擇限制酶EcoRⅠ切割
解析：RT-PCR技術是將RNA的反轉錄和cDNA的聚合酶鏈式擴增(PCR)相結合的技術，利用RT酶PCR技術，獲取S蛋白基因時，需加入逆轉錄酶、Taq DNA酶，A項正確；引物與模板鏈的3′端堿基互補配對，故引物1、引物2、引物7和引物8不合適，擴增得到的RBD蛋白基因也應該含有限制酶的酶切位點，故引物3和引物6不合適，故選引物4和引物5，B項正確；PCR的產物可通過電泳鑒定，設置如下：1號泳道為標準(Marker)，2號泳道是以RBD蛋白基因片段為材料做的陽性對照組，3號泳道為實驗組，C項正確；質粒上沒有SmaⅠ酶切位點，且若使用EcoRⅠ酶切，易造成目的基因和質粒自身環化，故應該選擇BamHⅠ和Hind Ⅲ，D項錯誤。
答案：D[高考命題熱點十 ]　熒光定量PCR技術
與PCR技術相關的生物學科素養主要體現角度：
1．生命觀念主要體現
(1)物質與能量觀：PCR擴增目的基因需要模板、原料并消耗能量。
(2)結構與功能觀：PCR儀、微量移液管、微量離心管等的使用以及注意事項。
2．科學思維主要體現
(1)歸納與概括：比較PCR技術和DNA體內復制的異同。
(2)分析與推理：PCR技術中引物的選取。
3．科學探究主要體現
(1)實驗操作能力：探究DNA片段的擴增及電泳實驗中PCR反應體系的配方的配制以及實驗流程中的動手操作能力。
(2)實驗現象的觀察、分析能力：對DNA片段的擴增及電泳實驗結果的觀察、分析。
4．社會責任主要體現
PCR擴增的用途包括獲取目的基因、對感染疾病(核酸檢測)的診斷等。
　(2023·廣東卷)種子大小是作物重要的產量性狀。研究者對野生型擬南芥(2n＝10)進行誘變，篩選到一株種子增大的突變體。通過遺傳分析和測序，發現野生型DA1基因發生一個堿基G到A的替換，突變后的基因為隱性基因，據此推測突變體的表型與其有關，開展相關實驗。
回答下列問題：
(1)擬采用農桿菌轉化法將野生型DA1基因轉入突變體植株，若突變體表型確由該突變造成，則轉基因植株的種子大小應與________植株的種子大小相近。
(2)用PCR反應擴增DA1基因，用限制性內切核酸酶對PCR產物和________進行切割，用DNA連接酶將兩者連接。為確保插入的DA1基因可以正常表達，其上下游序列需具備______________________。
(3)轉化后，TDNA(其內部基因在減數分裂時不發生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下，選出單一位點插入的植株，并進一步獲得目的基因穩定遺傳的植株(如圖1)，用于后續驗證突變基因與表型的關系。
①農桿菌轉化T0代植株并自交，將T1代種子播種在選擇培養基上，能夠萌發并生長的陽性個體即表示其基因組中插入了________。
②T1代陽性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養基，選擇陽性率約________%的培養基中幼苗繼續培養。
③將②中選出的T2代陽性植株________(填“自交”“與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養基，陽性率達到________%的培養基中的幼苗即為目標轉基因植株。為便于在后續研究中檢測該突變，研究者利用PCR擴增野生型和突變型基因片段，再使用限制性內切核酸酶X切割產物，通過核酸電泳即可進行突變檢測，相關信息見圖2，在電泳圖中將酶切結果對應位置的條帶涂黑。
解析：(1)根據題干信息可知，突變后的基因為隱性基因，則野生型DA1基因為顯性基因，因此采用農桿菌轉化法將野生型DA1基因轉入突變體植株，若突變體表型確由該突變造成，則轉基因植株的種子大小應與野生型植株的種子大小相近。(2)利用PCR技術擴增DA1基因后，應該用同種限制性內切酶核酸對DA1基因和運載體進行切割，再用DNA連接酶將兩者連接起來；在基因表達載體中，啟動子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端，因此為確保插入的DA1基因可以正常表達，其上下游序列需具備啟動子和終止子。(3)①根據題干信息和圖形分析，將T0代植株的花序浸沒在農桿菌(TDNA上含有DA1基因和卡那霉素抗性基因)液中轉化，再將獲得的T1代種子播種在選擇培養基(含有卡那霉素)上，若在選擇培養基上有能夠萌發并生長的陽性個體，則說明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因組中插入DA1基因和卡那霉素抗性基因。②T1代陽性植株都含有DA1基因，由于TDNA(其內部基因在減數分裂時不發生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點，所以不確定是單一位點插入還是多位點插入，若是單一位點插入，相當于一對等位基因的雜合子，其自交后代應該出現3∶1的性狀分離比，而題干要求選出單一位點插入的植株，因此應該選擇陽性率約75%的培養基中幼苗繼續培養。③將以上獲得的T2代陽性植株自交，再將得到的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養基上，若某培養基上全部為具有卡那霉素抗性的植株即為需要選擇的植株，即陽性率達到100%的培養基中的幼苗即為目標轉基因植株。根據圖形分析，野生型和突變型基因片段的長度都是150bp，野生型的基因沒有限制酶X的切割位點，而突變型的基因有限制酶X的切割位點，結合圖中的數據分析可知電泳圖中，野生型只有150bp，突變型有50bp和100bp，如圖：
答案：(1)野生型
(2)運載體　啟動子和終止子
(3)①DA1基因和卡那霉素抗性基因　②75　③自交　100　圖見解析
1．(2023·廣東梅州大埔縣虎山中學校考模擬預測)新冠病毒的抗原性與感染性與其表面的S蛋白(刺突糖蛋白)密切相關，現利用基因工程的方法生產相關疫苗。圖甲為構建S蛋白基因表達載體的過程，圖乙為重組質粒被相關酶切后的電泳結果。請回答下列問題。
(1)①過程所使用的酶為______，為保證PCR技術擴增S蛋白基因正常進行，該反應體系的主要成分有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
PCR技術中低溫復性的目的是__________________。
(2)通過PCR技術可在cDNA分子中專一性擴增出S蛋白基因，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
PCR過程經過4次循環，需要的引物的數量是________個。
(3)構建好的重組質粒長度共2 000bp，用限制酶HindⅢ及限制酶HindⅢ和BamHⅠ分別對重組質粒進行切割并電泳，結果如圖乙所示，可推測BamHⅠ在重組質粒上有______個酶切位點。
(4)腺病毒疫苗進入人體后，S蛋白基因利用人體細胞的蛋白質表達系統指導S蛋白的合成，其過程是________________________(用文字和箭頭表示)。
解析：(1)①過程是利用RNA合成DNA的過程，是逆轉錄，需要逆轉錄酶，PCR過程中，其反應體系的主要成分有模板DNA、脫氧核苷酸、引物、耐高溫的DNA聚合酶；低溫復性的目的是讓引物結合到互補DNA鏈。(2)由于在PCR技術中引物是根據S蛋白基因的一段已知序列設計合成的，所以能夠專一性的擴增出S蛋白基因。PCR技術大量擴增目的基因時，緩沖液中需要加入的引物個數計算公式為2n＋1－2，因此若一個該DNA分子在PCR儀中經過4次循環，需要24＋1－2＝30個引物。(3)用HindⅢ將質粒2 000bp切割后形成了形成了200bp、400bp和1 400bp共3個片段，而用HindⅢ和BamHⅠ將質粒切割后形成了200bp、420bp、560bp的片段，2 000＝420×2＋560＋200×3，所以一共形成了6個片段，因此有5個酶切位點，因此BamHⅠ在重組質粒上有5－2＝3個酶切位點。(4)腺病毒載體重組新型冠狀病毒疫苗中決定S蛋白產生的為cDNA，S蛋白的產生包括以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉錄過程和以mRNA為模板合成蛋白質的翻譯過程，其過程如下：S蛋白的cDNA→轉錄→mRNA→翻譯→蛋白。
答案：(1)逆轉錄酶　模板DNA、脫氧核苷酸、引物、耐高溫的DNA聚合酶　引物結合到互補DNA鏈
(2)引物是根據S蛋白基因的一段已知序列設計合成的　30
(3)3
(4)S蛋白的cDNA→轉錄→mRNA→翻譯→蛋白
2．(2023·廣東統考模擬預測)DNA條形碼相當于物種的身份證，是利用短的標準DNA片段對物種進行快速鑒定的新技術，在發現新物種、保護野生動物、監督外來入侵物種等方面有重要作用。該技術的主要步驟為提取樣本DNA、PCR擴增、產物測序及序列比對，最后將結果提交至DNA序列數據庫。線粒體細胞色素C氧化酶亞基Ⅰ(COXⅠ)被公認為動物DNA標準條形碼片段并得到廣泛應用。
(1)如何判斷兩個生物是否為同一物種？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
但該方法不適用于只能進行無性生殖的生物，DNA條形碼正好可彌補這一缺陷。
(2)采用稀釋涂布平板法和平板劃線法能將單個微生物分散在固體培養基上，經培養獲得單菌落，最終通過觀察菌落的____________等特征來進行初步的物種鑒定。
(3)已知某種動物COXⅠ基因單鏈的核苷酸序列(虛線處省略了部分序列)為5′—GGTCAACAA…TGAAGTTTA—3′，利用PCR擴增COXⅠ基因時所需的引物序列為(已知引物的長度為9個核苷酸)________________________________和________________________________，所需的酶為______________________________，該酶在實際PCR過程中的最適溫度為________。
(4)擴增得到的PCR產物在測序之前一般先通過________對產物進行初步鑒定，在凝膠中DNA分子的遷移速率與
________________________________________________________________________
等有關，加樣之前需要將PCR產物與________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
混合，再用微量移液器將混合液緩慢注入凝膠的加樣孔內。
解析：(1)能夠在自然狀態下相互交配并且產生可育后代的一群生物稱為一個物種，不同物種間一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不能產生可育的后代。(2)采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養基上，經培養獲得單菌落。一般來說，在相同的培養條件下，同種微生物表現出穩定的菌落特征，通過觀察菌落的形狀、大小和顏色等特征可初步進行物種鑒定。(3)由于子鏈合成的方向是從子鏈的5′端向3′端延伸，引物選擇如箭頭所示，，根據堿基互補配對原則，引物為5′—GGTCAACAA—3′和5′—TAAACTTCA—3′。PCR不需要DNA解旋酶，但需要耐高溫的DNA聚合酶，該酶在實際PCR過程中的最適溫度為72℃。(4)瓊脂糖凝膠電泳可對DNA分子進行鑒定，也可實現樣品中各種分子的分離。電泳過程中不同DNA分子產生的不同的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關，加樣之前需要將PCR產物與凝膠載樣緩沖液(內含指示劑)混合，再用微量移液器將混合液緩慢注入凝膠的加樣孔內，凝膠載樣緩沖液中的指示劑可以顯示電泳過程，以便適時終止電泳。
答案：(1)能相互交配且能產生可育后代，則為同一物種；若不能交配或交配后不能產生可育后代，則為不同物種
(2)形狀、大小和顏色
(3)5′－GGTCAACAA－3′　5′－TAAACTTCA－3′　耐高溫的DNA聚合酶　72 ℃
(4)瓊脂糖凝膠電泳　凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象　凝膠載樣緩沖液(內含指示劑)
3．(2023·廣東一模)表面展示技術是通過重組DNA技術，將外源蛋白與細胞表面的蛋白質組裝成融合蛋白，從而可展示在細胞表面。回答下列問題。
(1)若要將芽孢表面蛋白基因cotB與外源的綠色熒光蛋白基因gfp構建成基因表達載體，下圖中最適合通過綠色熒光(綠色熒光蛋白在紫外光下會產生綠色熒光)確定融合蛋白成功表達的是____。
注：Ampr為氨卡青霉素抗性基因；→表示轉錄方向；UAG，UAA，UGA是終止密碼子，AUG是起始密碼子。
(2)芽孢表面蛋白是實現表面展示技術的關鍵蛋白，結合上述材料，試分析該蛋白在表面展示技術中的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)導入基因表達載體后的芽孢桿菌接種在含有____________的固體培養基上，以獲得攜帶載體的單菌落，該過程被稱為微生物的____培養。
(4)培養基中可能既有含基因表達載體的單菌落，也有含________的單菌落，因此還需要對DNA進行提取，常用酒精初步分離DNA和蛋白質，這里酒精的作用原理是________________________________________________________________________
______________。
(5)若要確定表面展示技術在芽孢桿菌上構建成功，應在紫外光環境下對其進行______水平的檢測。
解析：(1)若要將芽孢表面蛋白基因cotB與外源的綠色熒光蛋白基因gfp構建成基因表達載體，則需要將cotB和gfp一起表達，即使用一個啟動子和終止子，并且cotB在前，gfp在后，才能通過綠色熒光(綠色熒光蛋白在紫外光下會產生綠色熒光)確定融合蛋白成功表達，為了能夠順利表達gfp則中間不能出現終止密碼子，轉錄時模板鏈的方向應是3′到5′，D中mRNA中間會出現終止密碼。只有C項符合題意，C項正確。(2)蛋白在表面展示技術中的作用是芽孢表面蛋白是可以定位在細胞表面的，在與外源蛋白形成融合蛋白后，可將外源蛋白展示(定位在芽孢桿菌表面)。(3)由于表達載體中含有Ampr基因，則若轉基因成功能夠在含有氨芐青霉素的培養基上生長，所以可以將芽孢桿菌接種在含有氨芐青霉素的固體培養基上，以獲得攜帶載體的單菌落，該過程被稱為微生物的選擇培養。(4)培養基中可能既有含基因表達載體的單菌落，也有含空載體(不含目的基因的載體、不含外源基因的載體)的單菌落，因此還需要對DNA進行提取，然后進行鑒定，由于DNA不溶于酒精，但某些蛋白質溶于酒精，所以可以用酒精初步分離DNA和蛋白質。(5)由于綠色熒光蛋白在紫外光下會產生綠色熒光，所以可在紫外光環境下對芽孢桿菌進行個體(細胞)水平進行檢測。
答案：(1)C
(2)芽孢表面蛋白是可以定位在細胞表面的，在與外源蛋白形成融合蛋白后，可將外源蛋白展示/定位在芽孢桿菌表面
(3)氨芐青霉素/Amp　選擇
(4)空載體(不含目的基因的載體、不含外源基因的載體)　DNA不溶于酒精，但某些蛋白質溶于酒精
(5)個體/細胞
4．(2023·廣東一模)中國科學家采集了某深海海域的沉積物樣品，分離、鑒定得到其中的深海放線菌，以期獲得具有前景的抗生素替代品。據此回答下列問題：
(1)研究人員欲篩選出深海放線菌進行研究，取1 g沉積物樣品接種在液體培養基中搖瓶培養，稀釋后取菌液通過__________法接種到高氏一號(加數滴質量分數為10%的酚)培養基表面以獲得單菌落。培養基中的酚能抑制細菌等雜菌的生長，而放線菌能在該培養基上正常生長，這種培養基屬于__________(填“選擇”或“鑒別”)培養基。
(2)通過PCR技術擴增分離得到的放線菌的16S rRNA基因可進行菌株的種屬鑒定。PCR技術中起關鍵作用的酶是__________。該技術能在放線菌總的DNA中專一性擴增出16S rRNA基因的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
PCR產物一般可通過__________鑒定。
(3)紫色桿菌的紫色菌素(一種毒素，致死率高)能使培養基呈紫色，已知呋喃酮C30能明顯抑制紫色菌素的產生。研究人員篩選出了放線菌菌株A，用甲醇將菌株A發酵產物提取后配制成溶液，對提取物能否抑制紫色菌素的產生進行了研究。
①將紫色桿菌菌液均勻地涂布在培養基表面，待菌液干燥后，將無菌圓紙片貼于培養基表面，按圖1所示在濾紙片上滴加溶液。該實驗以__________組為對照，通過比較A、B、C三組的__________可知提取物是否能抑制紫色菌素的產生。
②實驗表明甲醇溶液不會影響紫色桿菌的繁殖，培養過程中對A、B、C三組紫色桿菌的數量進行監測，結果如圖2所示，據圖推測，深海放線菌A的提取物作為抗生素替代品的優點是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)分離和純化微生物常用的方法是平板劃線法和稀釋涂布平板法，題干信息提示菌液已經先經過稀釋，推知這里的接種方法是稀釋涂布平板法。該培養基允許放線菌生長，同時抑制或阻止其他細菌等雜菌的生長，推知該培養基為選擇培養基。(2)PCR技術的變性(90℃以上)、復性(50℃左右)、延伸(72℃左右)階段需要的溫度都比較高，所以需要耐高溫的DNA聚合酶。引物是一段能與DNA母鏈部分堿基互補配對的短單鏈核酸，因此能特異性擴增出目的基因片段，該PCR中引物能與16S rRNA基因特異性結合，因此能在放線菌總的DNA中專一性擴增出16S rRNA基因。PCR擴增的產物是DNA分子，DNA分子具有可解離的基團，在一定的pH條件下，這些基團可以帶上正電荷或者負電荷，在電場作用下，這些帶電分子會向著與其所帶的電荷相反的電極移動，因此PCR產物一般通過瓊脂糖凝膠電泳來鑒定。(3)①研究提取物的作用時，一般需要設置空白對照和陽性對照。由題干可知呋喃酮C30能明顯抑制紫色菌素的產生，推知陽性對照滴加5μL呋喃酮C30，而菌株A發酵產物通過甲醇提取，推知空白對照滴加5μL甲醇溶液，即該實驗以A、C組為對照。由于紫色菌素使得培養基呈紫色，若提取物能抑制紫色菌素產生，則會產生褪色圈(透明圈)，根據褪色圈的直徑即可推知其抑制作用大小。②由圖1可知，滴加呋喃酮C30和菌株A提取物后，紫色桿菌的數量與空白對照組(滴加甲醇溶液)差別不大，推知提取物不會影響致病菌的生長，但是致病菌產生的紫色菌素卻有區別，推知提取物不會對致病菌進行選擇，使得其不會產生耐藥性。
答案：(1)稀釋涂布平板/涂布平板　選擇
(2)耐高溫的DNA聚合酶　引物能與16S rRNA基因特異性結合/引物是根據16S rRNA基因一段已知序列設計合成的　瓊脂糖凝膠電泳
(3)①A、C　褪色(透明)圈直徑　②不會影響致病菌的生長，從而不會脅迫致病菌使其產生耐藥性/不易對致病菌形成選擇壓力而導致其產生耐藥性
5．(2023·廣東一模)β-丙氨酸作為重要的中間體，廣泛應用于醫藥、食品、化工等領域。L-天冬氨酸-α-脫羧酶(PanD)能夠催化β-丙氨酸的生成，但天然PanD活力(酶活力是指酶催化一定化學反應的能力)較低且易失活。研究人員運用蛋白質工程對酶基因進行分子改造，在未知PanD三維結構和功能關系的情況下，通過易錯PCR技術引入隨機突變，再進行定向篩選，最終獲得活力和穩定性均較高的PanD。回答下列問題。
(1)易錯PCR與普通PCR相似，每次循環也包括了__________________________三步，但可通過改變PCR反應條件來提高堿基錯配的幾率。在PCR反應體系中，Mg2＋可以提高已發生錯配區域的穩定性，Mn2＋可以降低DNA聚合酶對底物的專一性。因此，與普通PCR相比，易錯PCR的反應體系中應適當______(填“提高”或“降低”)Mg2＋濃度、______(填“提高”或“降低”)Mn2＋濃度。通過多輪的易錯PCR及篩選，可以獲取所需的PanD基因。
(2)研究人員對比改造前后的兩種PanD，發現改造后的PanD的第305位氨基酸由賴氨酸突變為絲氨酸，推測突變后酶活力升高的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)為將能表達高活力PanD的大腸桿菌應用于工業發酵生產β-丙氨酸，研究人員還探究了發酵的最佳反應條件，研究中發現了隨著底物濃度升高，β-丙氨酸產量下降的現象，推測其原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
因此在工業生產中，要采用________________(填“一次足量添加”或“多次分批補料”)的投料策略。
解析：(1)PCR每次循環包括：①高溫變性：DNA解旋過程；②低溫復性：引物結合到互補鏈DNA上；③升溫延伸：合成子鏈。易錯PCR與普通PCR相似，每次循環也包括了變性、復性、延伸三步。PCR技術是指通過DNA的雙鏈復制，在耐高溫的TaqDNA聚合酶的催化下，遵循堿基互補配對原則，擴增DNA片段。TaqDNA聚合酶的負責將堿基與模板鏈正確地互補配對，Mn2＋可以降低DNA聚合酶對底物的專一性，也就是說Mn2＋能提高堿基與模板鏈的錯配，增加其突變率；非互補的堿基對由于氫鍵不易形成，穩定性差，Mg2＋可以提高該錯配區的穩定性，因此與普通PCR相比，易錯PCR的反應體系中應適當提高Mg2＋濃度，提高Mn2＋濃度。(2)組成PanD酶的305位氨基酸由賴氨酸突變為絲氨酸后，由于該酶的氨基酸種類改變，導致酶的空間結構發生改變，結構決定功能，進而使酶活力提升。(3)將能表達高活力PanD的大腸桿菌應用于工業發酵生產β丙氨酸，隨著底物濃度升高，導致發酵液濃度增加，進而使大腸桿菌失水較多，甚至死亡，不能高效的表達高活力PanD，為了維持發酵液的濃度，在工業生產中，要采用多次分批補料的投料策略。
答案：(1)變性、復性、延伸　提高　提高
(2)組成PanD的氨基酸種類改變，導致酶的空間結構發生改變，進而使酶活力提升
(3)隨著底物濃度升高，導致發酵液濃度增加，進而使大腸桿菌失水較多，甚至死亡，不能高效的表達高活力PanD　多次分批補料考點三　胚胎工程及生物技術的安全性與倫理問題
　(2023·廣東卷)科學家采用體外受精技術獲得紫羚羊胚胎，并將其移植到長角羚羊體內，使后者成功妊娠并產仔，該工作有助于恢復瀕危紫羚羊的種群數量。此過程不涉及的操作是(　　)
A．超數排卵 B．精子獲能處理
C．細胞核移植 D．胚胎培養
解析：由題干信息可知，該過程通過體外受精獲得胚胎，再通過胚胎移植，使長角羚羊成功妊娠并產仔，因此需要進行超數排卵、精子獲能處理，并對獲得的受精卵進行胚胎培養；由于該過程為有性生殖，因此不需要涉及細胞核移植，所以C項正確、A、B、D三項錯誤。
答案：C
1．早期胚胎發育過程的流程分析
2．熟知胚胎工程的操作流程
3．歸納胚胎工程中的5個“兩”
(1)受精過程中的兩個標志
受精的標志是卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體，受精完成的標志是雌雄原核融合完成。
(2)胚胎移植過程中兩次使用激素
第一次是對供、受體進行同期發情處理。
第二次用于供體的超數排卵。
(3)胚胎移植過程中兩次檢查
第一次對收集的胚胎進行檢查。
第二次對受體是否妊娠進行檢查。
(4)胚胎移植或分割的兩個時期：桑葚胚和囊胚。
(5)胚胎干細胞的兩個來源：早期胚胎和原始性腺。
4．試管嬰兒與克隆人
(1)試管嬰兒的培育過程
(2)設計試管嬰兒的過程
(3)克隆人的培育過程
題點一：通過胚胎工程及應用，考查理解能力
1．(2023·廣東惠州統考)2017年，我國科學家首次培育了體細胞克隆猴。在培育過程中，我國科學家經過多年的反復試驗，可以在10S之內對卵母細胞進行去核操作，在15S之內將體細胞注入去核的卵母細胞里。培育克隆猴的流程如下圖所示，請結合圖回答問題。
注：①Kdm4d：組蛋白去甲基化酶　②TSA：組蛋白脫乙酰酶抑制劑
(1)為獲得數量較多的卵母細胞，采集前應先用__________激素處理母猴，從卵巢采集到的卵母細胞經成熟培養后進行“去核”處理，這里的“核”是指________________________________________________________________________。
在對卵母細胞去核時，還應同時去除透明帶內的____________(細胞)。
(2)研究人員在將胎猴的體細胞注入去核卵母細胞前，用滅活的仙臺病毒進行了短暫處理。在此過程中，滅活的仙臺病毒所起的作用是________________。將體細胞注入去核卵母細胞比早期核移植中將核注入去核卵母細胞更有進步意義，原因是________________________________________________________________________。
(3)研究人員將Kdm4d的mRNA注入了重構胚，同時用TSA處理了它。這兩種物質都是通過改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達，即組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
組蛋白脫乙酰酶抑制劑TSA的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
最終調節相關基因的表達，提高胚胎的發育率和妊娠率。
(4)該項技術的成功使短期培育大批具有相同遺傳背景的克隆猴成為可能，有什么意義？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。(答出1點即可)
解析：(1)用(外源)促性腺(激素)處理母猴，可獲得數量較多的卵母細胞。從卵巢采集到的卵母細胞經成熟培養后進行“去核”處理，這里的“核”是指紡錘體—染色體復合物，同時去除透明帶內的第一極體。(2)滅活的仙臺病毒可以促進動物細胞融合。卵細胞細胞質可使體細胞核全能性得到表達，與卵細胞的細胞質營養物質豐富有關，也可能因為卵母細胞大，便于操作，更易成功。(3)Kdm4d是組蛋白去甲基化酶，則Kdm4d可以表達組蛋白去甲基化酶，降低組蛋白的甲基化水平。TSA是組蛋白脫乙酰酶抑制劑，可以抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙酰化水平最終調節相關基因的表達，提高胚胎的發育率和妊娠率。(4)該項技術的成功使短期培育出排異反應小的器官移植供體、對個體生長發育機制的研究、疾病致病機制的研究、疾病模式動物的獲得、新藥的研發等具有重要意義。
答案：(1)(外源)促性腺(激素)　紡錘體—染色體復合物　第一極體/極體
(2)誘導細胞融合　操作簡便，對卵母細胞損傷小
(3)可以表達組蛋白去甲基化酶，該酶能降低組蛋白的甲基化水平　抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，提高組蛋白的乙酰化水平
(4)排異反應小的器官移植供體、對個體生長發育機制的研究、疾病致病機制的研究、疾病模式動物的獲得、新藥的研發等具有重要意義
題點二：借助生物技術的安全性和倫理問題，考查社會責任
2．(2023·廣東汕頭統考三模)經國家的積極努力，脊髓性肌萎縮癥(SMA)的特效藥于2021年納入醫保目錄。SMA是一種常染色體隱性遺傳病，一般是SMNⅠ基因發生部分堿基缺失引起的，主要表現為肌無力、肌肉萎縮等。下列相關分析，正確的是(　　)
A．產前診斷是優生優育的重要手段，孕期可通過產前B超檢查胎兒是否患SMA
B．一對表型正常的夫妻，若第一個兒子為SMA患兒，則再次生下SMA兒子的概率為
C．SMNⅠ基因突變，將引起表達產物中氨基酸數量減少，蛋白質空間結構異常而致病
D．第三代試管嬰兒技術，可在胚胎移植前進行遺傳學診斷，可幫助雙方均為攜帶者的夫妻生下健康寶寶
解析：分析題意可知，SMA是一種常染色體隱性遺傳病，該類遺傳病無法通過產前B超檢查確定胎兒是否患病，A項錯誤；SMA是一種常染色體隱性遺傳病，設為A/a，一對表型正常的夫妻，若第一個兒子為SMA患兒aa，則該夫婦基因型都是Aa，再次剩下SMA兒子的概率＝×＝，B項錯誤；SMNI基因突變是由于基因發生部分堿基缺失引起的，堿基缺失可能引起mRNA上的密碼子減少，但不一定會引起氨基酸數量減少，可能因為堿基缺失而引起終止密碼延遲出現，導致氨基酸數量增多，C項錯誤；“第三代試管嬰兒”也稱胚胎植入前遺傳學診斷技術，指在胚胎移植前，取胚胎遺傳物質進行分析，診斷胚胎是否異常，是減少出生缺陷兒的有效方法，第三代試管嬰兒技術，可在胚胎移植前進行遺傳學診斷，可幫助雙方均為攜帶者的夫妻生下健康寶寶，D項正確。
答案：D考點二　動物細胞工程
　(2023·湖北卷)某病毒對動物養殖業危害十分嚴重。我國學者擬以該病毒外殼蛋白A為抗原來制備單克隆抗體，以期快速檢測該病毒，其主要技術路線如圖所示。
誘導融合
回答下列問題：
(1)與小鼠骨髓瘤細胞融合前，已免疫的脾細胞(含漿細胞)__________(填“需要”或“不需要”)通過原代培養擴大細胞數量；添加脂溶性物質PEG可促進細胞融合，該過程中PEG對細胞膜的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在雜交瘤細胞篩選過程中，常使用特定的選擇培養基(如HAT培養基)，該培養基對______________和______________________生長具有抑制作用。
(3)單克隆抗體篩選中，將抗體與該病毒外殼蛋白進行雜交，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)構建重組質粒需要使用DNA連接酶。下列屬于DNA連接酶底物的是________。
解析：(1)漿細胞是高度分化的細胞，不能增殖，所以不需要通過原代培養擴大細胞數量。脂溶性物質PEG可使細胞接觸處的磷脂分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合。(2)在雜交瘤細胞篩選過程中，用特定的選擇培養基進行篩選，在該培養基上，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長。(3)單克隆抗體篩選中，將抗體與該病毒外殼蛋白進行雜交，是運用了抗原—抗體雜交技術，抗體檢測呈陽性的細胞，即為所需的雜交瘤細胞。(4)DNA連接酶能連接DNA片段，脫氧核苷酸的磷酸基團位于5′端，—OH位于3′端，①②③脫氧核苷酸鏈的兩端基團有誤；DNA連接酶能催化合成磷酸二酯鍵，即將一條脫氧核苷酸5′端的磷酸基團與另一條脫氧核苷酸鏈的3′端的—OH相連，④符合題意。故選④。
答案：(1)不需要　使細胞接觸處的磷脂分子重新排布，細胞膜打開，細胞發生融合
(2)未融合的親本細胞　融合的具有同種核的細胞
(3)通過抗體檢測呈陽性來獲得分泌所需抗體的雜交瘤細胞
(4)④
1．歸納動物細胞培養的營養成分、過程及相關酶
(1)胰蛋白酶的兩次使用：首先用胰蛋白酶處理動物的器官或組織，以制備單細胞懸液；培養過程中發生接觸抑制時，同樣要用胰蛋白酶處理使細胞分散開。
(2)避免雜菌污染的措施：培養液及培養用具滅菌處理；加入一定量的抗生素；定期更換培養液。
(3)特殊的營養條件
①液體培養基。
②加入血清、血漿等。
③通入O2以滿足代謝的需要。
④通入CO2以維持培養液的pH。
(4)培養過程：原代培養、傳代培養。
2．理清克隆動物培育流程
3．準確記憶單克隆抗體的“一過程兩特點”
(1)制備過程
(2)單克隆抗體的特點：能夠準確識別抗原的細微差異，與特定抗原發生特異性結合，并可以大量制備。
4．明確單克隆抗體制備過程中兩次篩選的原因、方法及目的
項目 第一次篩選 第二次篩選
篩選原因 誘導融合后得到多種雜交細胞，還有未融合的細胞 由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經選擇性培養獲得的雜交瘤細胞中有能產生其他抗體的細胞
篩選方法 用特定的選擇培養基篩選：未融合的細胞和同種融合細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞能生長 用多孔培養皿培養，在每個孔只有一個雜交瘤細胞的情況下開始克隆化培養和抗體檢測，經多次篩選得到能產生特異性抗體的細胞群
篩選目的 得到雜交瘤細胞 得到能分泌所需抗體的雜交瘤細胞
題點一：通過動物細胞培養和核移植技術，考查理解能力
1．(2023·廣東汕頭統考二模)將一只黑色小鼠(2n＝40)囊胚期的細胞嵌入到一只白色小鼠的囊胚腔中。在發育過程中，這兩只小鼠的細胞混合到了一起，最后形成了一只黑白相間的嵌合體小鼠(二倍體)。下列分析正確的是(　　)
A．培育嵌合體與獲得克隆動物都利用了動物細胞核移植技術
B．黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的細胞應該是滋養層細胞
C．嵌合體小鼠出現黑白相間的毛色是基因選擇性表達的結果
D．該嵌合體小鼠的胚胎細胞有絲分裂后期的染色體數目為80
解析：培育嵌合體利用了動物細胞融合技術，克隆動物利用了動物細胞核移植技術，A項錯誤；黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的細胞應該是內細胞團細胞，B項錯誤；嵌合體小鼠出現黑白相間的毛色是細胞融合的結果，C項錯誤；該嵌合體小鼠的染色體數為40條，則胚胎細胞有絲分裂后期的染色體數目為80，D項正確。
答案：D
題點二：圍繞單克隆抗體的制備及應用，考查綜合應用能力
2．(2023·廣東模擬預測)新型冠狀病毒可通過表面的棘突蛋白(S蛋白)與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結合，侵入人體，引起肺炎。圖l為病毒侵入后，人體內發生的部分免疫反應示意圖。單克隆抗體可阻斷病毒的粘附或入侵，故抗體藥物的研發已成為治療新冠肺炎的研究熱點之一。圖2為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖。
請據圖回答下列問題：
(1)圖1中人體內抗原呈遞細胞吞噬病毒，并將病毒的抗原暴露在細胞表面，被________細胞表面的受體識別。
(2)B細胞識別入侵的病毒后，在細胞因子作用下，經過細胞的________，形成________細胞。
(3)為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測病毒的________：采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測________：另外通過胸透檢測胸部是否有病毒侵染的陰影，也可輔助診斷。
(4)據圖2所示，研制抗S蛋白單克隆抗體時，需先給小鼠注射S蛋白以激活小鼠的免疫細胞。細胞①、②融合常用的化學法是用________________作為誘導劑。用HAT培養基篩選獲得③，再經多次篩選出的④為________________________，該細胞的特點是________________________________。
解析：(1)據圖1可知，人體內抗原呈遞細胞吞噬新冠病毒，并將新冠病毒的抗原暴露，呈遞給輔助性T細胞，即被輔助性T細胞表面的受體識別后激活該細胞。(2)B細胞識別入侵的病毒后，在細胞因子的作用下，進行增殖、分化，大部分形成漿細胞，少部分形成記憶細胞。(3)抗體主要存在于血清中。臨床上為判斷疑似患者是否為新型冠狀病毒感染者，采集鼻咽拭子主要用于病原學檢查，檢測疑似患者的呼吸道是否有新冠病毒的核酸；采集血液樣本主要用于血清學檢查，檢測血清中是否產生抗新型冠狀病毒的抗體。(4)誘導動物細胞融合的化學方法是用聚乙二醇做誘導劑。在HAT培養基上，未融合的B細胞、未融合的骨髓瘤細胞、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合的細胞、B細胞與B細胞融合的細胞都不能生長，只有骨髓瘤細胞與B細胞融合形成的雜交瘤細胞才能生長，所以用HAT培養基篩選獲得雜交瘤細胞。因此用HAT培養基篩選獲得③，再經多次篩選出的④為能產生特定抗體的雜交瘤細胞，該細胞既能迅速大量繁殖，又能產生專一抗體。
答案：(1)輔助性T
(2)增殖、分化　漿細胞和記憶B
(3)核酸/RNA　抗新型冠狀病毒抗體
(4)聚乙二醇/PEG　能產生特定抗體的雜交瘤細胞　既能迅速大量繁殖，又能產生專一抗體第16講　細胞工程及生物技術的安全性與倫理問題
答案：?植物細胞的全能性　?愈傷組織　?細胞增殖　?動物細胞核的全能性　?細胞膜的流動性　?生物法　?特定抗體
1．(選擇性必修3 P37“探究·實踐”)菊花組織培養的再分化過程中，若愈傷組織在誘導生根的培養基中沒有形成根，但分化成了芽，其可能的原因是什么？
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提示：培養基中生長素用量和細胞分裂素用量的比值偏低。
2．(選擇性必修3 P41“文字信息”)傳統生產紫杉醇的方法不利于對野生紅豆杉的保護，我國科學家經過多年研究，篩選出了高產紫杉醇的細胞。請簡要表述工業化生產紫杉醇的方法。
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提示：利用植物組織培養技術把離體的紅豆杉細胞培養成愈傷組織，從中提取紫杉醇，進行加工生產。
3．(選擇性必修3 P46“文字信息”)基因工程的受體細胞選用胚胎干細胞，而不選用造血干細胞，原因是什么？
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提示：胚胎干細胞具有發育的全能性。
4．(選擇性必修3 P50“思考·討論”)制備ADC時應選擇相對分子質量較小的抗體，理由是什么？
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________________________________________________________________________
提示：相對分子質量小的抗體攜帶藥物到達細胞外間隙的深部更容易，殺傷腫瘤細胞效果更好。
5．(選擇性必修3 P53圖2－18)通常用去核的卵母細胞作為受體細胞的原因是什么？
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________________________________________________________________________
提示：它體積大、易操作、營養物質豐富，細胞質中含有促進細胞核全能性表達的物質。
6．(選擇性必修3 P63圖2－25)對發育到囊胚期的牛胚胎進行二分胚分割時，要將內細胞團均等分割，原因是什么？
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提示：以免影響胚胎的恢復和進一步發育。
1．我國科學家在木本植物的體細胞雜交方面取得了不少成果，培育出了多種同屬不同種的雜種植株。植物體細胞雜交技術與傳統育種方法相比，在哪些方面展示出獨特的優勢。
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答案：打破生殖隔離，實現遠緣雜交育種，培育植物新品種等。
2．利用動物細胞融合獲得的雜交瘤細胞的特點是什么？最終制備的單克隆抗體的優點是什么？
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答案：動物細胞融合所獲得的雜交瘤細胞的特點是既能無限增殖，又能產生專一性抗體；單克隆抗體的優點是能夠準確地識別抗原的細微差異，與特定抗原特異性結合，并且可以大量制備。
3．何為超數排卵？其意義是什么？
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答案：超數排卵是應用外源促性腺激素誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。超數排卵可以增加優良種畜的繁殖數量。
考點一　植物細胞工程
　(2023·廣東卷)人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導人參根與胡蘿卜根產生愈傷組織并進行細胞融合，以提高人參皂苷的產率。下列敘述錯誤的是(　　)
A．細胞融合前應去除細胞壁
B．高Ca2＋—高pH溶液可促進細胞融合
C．融合的細胞即為雜交細胞
D．雜交細胞可能具有生長快速的優勢
解析：在細胞融合前，必須先用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，再誘導原生質體融合，A項正確；人工誘導原生質體融合有物理法和化學法，用高Ca2＋—高pH溶液可促進細胞融合，B項正確；融合的細胞中有人參根－人參根細胞、人參根－胡蘿卜根細胞、胡蘿卜根－胡蘿卜根細胞，只有人參根－胡蘿卜根細胞才是雜交細胞，C項錯誤；雜交細胞含兩種細胞的遺傳物質，可能具有生長快速的優勢，D項正確。
答案：C
1．總結植物細胞工程的知識點
(1)原理：植物細胞全能性、細胞膜的流動性。
(2)技術：植物組織培養、植物體細胞雜交技術。
(3)應用
①植物繁殖的新途徑：快速繁殖、作物脫毒；
②培育作物新品種：單倍體育種、突變體育種；
③細胞產物的工廠化生產。
2．圖示植物細胞工程的基本技術
特別提醒
有關植物細胞工程的幾個關鍵問題
　(1)植物細胞A和植物細胞B雜交獲得的雜種細胞的類型有三種：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要進行篩選。
(2)雜種細胞形成的標志：雜種細胞再生出新的細胞壁。
(3)雜種植株遺傳物質的變化：雜種植株的變異類型屬于染色體變異，雜種植株的染色體數通常是兩親本細胞染色體數目之和，雜種植株屬于異源多倍體。
(4)利用植物組織培養生產細胞產物時，有時只需將外植體培養到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產物。
(5)具有全能性≠體現全能性
①具有全能性：理論上，具有細胞核的活細胞都具有全能性。
②體現全能性：只有發育成完整生物體或能分化成其他各種細胞，才能說明體現了細胞的全能性。
3．植物激素對植物組織培養的影響
(1)使用順序不同實驗結果不同
使用順序 實驗結果
先使用生長素，后使用細胞分裂素 有利于細胞分裂，但細胞不分化
先使用細胞分裂素，后使用生長素 細胞既分裂也分化
同時使用 分化頻率提高
簡記為：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高
(2)生長素/細胞分裂素的值影響植物細胞的發育方向
生長素/細胞分裂素 植物細胞的發育方向
高 有利于根的分化，抑制芽的形成
低 有利于芽的分化，抑制根的形成
適中 促進愈傷組織的生長
簡記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷
4.植物體細胞雜交過程中雜種細胞類型及檢測方法
(1)誘導產生的雜種細胞類型(假設用于雜交的兩種植物細胞分別為A、B)。
①未融合的細胞：A和B。
②兩兩融合的細胞：AA、BB和AB。
③多細胞融合體。
(2)檢測方法：對誘導產生的細胞進行植物組織培養，然后根據得到的植物性狀進行判斷。
植物性狀 結論
①只表現出一種植物的性狀 未融合的細胞
②得到的是具有兩種親本性狀的植物 雜種植株
③得到的是兩種親本性狀的植物，且一種植物的性狀得到加強 多細胞融合體
④得到的是一種植物的性狀，但是效果得到加強 同種細胞融合的結果
5.雜種植株遺傳物質變化的判斷
(1)遺傳特性：雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質，具備兩種植物的遺傳特性。
(2)染色體組數
①染色體組數＝兩種植物體細胞內染色體組數之和。
②植物體細胞雜交形成的雜種植株，有幾個染色體組就稱為幾倍體。
③若一植物細胞含有2x條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，另一植物細胞含有2y條染色體，2個染色體組，基因型為ccDd，則新植株應為異源四倍體，其體細胞中染色體為(2x＋2y)條，4個染色體組，基因型為AabbccDd。
題點一：圍繞植物組織培養的過程和應用，考查理解能力
1．(2023·廣東深圳模考)愈傷組織形成過程中，生長素和細胞分裂素信號通路相關基因存在DNA和組蛋白去甲基化現象。研究者利用桃葉片誘導愈傷組織，在培養基中添加DNA甲基轉移酶抑制劑Aza或組蛋白去甲基化酶抑制劑GSK，檢測形成愈傷組織的面積，結果如圖。據此分析正確的是(　　)
A．實驗器材、培養基和桃葉片等需經高壓蒸汽滅菌處理后使用
B．具有特定形態、排列疏松、有大液泡的結構即為桃愈傷組織
C．DNA去甲基化和組蛋白甲基化分別抑制、促進愈傷組織形成
D．推測表觀遺傳影響激素的信號轉導過程進而影響脫分化過程
解析：桃葉片屬于外植體，不能用高壓蒸汽滅菌處理，A項錯誤；愈傷組織細胞是由一小團無定形狀態的薄壁細胞組成的，即沒有特定形態，B項錯誤；與對照組相比，在培養基中添加DNA甲基轉移酶抑制劑Aza會使愈傷組織面積增加，說明DNA甲基轉移酶抑制劑Aza會促進愈傷組織的形成，而DNA甲基轉移酶抑制劑Aza可抑制甲基化的形成，因此DNA去甲基化可促進愈傷組織的形成，同理，與對照組相比，在培養基中添加組蛋白去甲基化酶抑制劑GSK會使愈傷組織面積減小，說明組蛋白甲基化可抑制愈傷組織形成，C項錯誤；圖示加入DNA甲基轉移酶抑制劑Aza或組蛋白去甲基化酶抑制劑GSK會影響愈傷組織的形成，而愈傷組織的形成是脫分化的結果，因此可推測表觀遺傳影響激素的信號轉導過程進而影響脫分化過程，D項正確。
答案：D
題點二：圍繞植物體細胞雜交的過程和應用，提升綜合實踐能力
2．(2023·廣東華南師大附中校考三模)如圖表示單克隆抗體的制備或植物體細胞雜交的部分過程，據圖判斷下列說法正確的是(　　)
A．動物細胞融合前需要用酶處理，植物細胞融合前則不需要
B．甲、乙細胞都不能是高度分化的細胞
C．動物細胞融合和植物細胞融合的方法相同
D．丁細胞一定具有細胞周期，但不一定具有全能性
解析：植物細胞融合前需要用纖維素酶和果膠酶處理去除細胞壁，動物細胞融合前不需要，A項錯誤；在單克隆抗體的制備過程中，甲、乙細胞可以為骨髓瘤細胞和B淋巴細胞，B淋巴細胞是高度分化的細胞，B項錯誤；動物細胞融合的常用方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導法等，植物原生質體融合可采用電融合法、離心法、PEG融合法、高Ca2＋—高pH融合法等，兩者融合的方法存在差異，C項錯誤；丁細胞可能是雜交瘤細胞或植物雜種細胞，都能進行有絲分裂，都具有細胞周期，但雜交瘤細胞(保持無限繁殖能力)沒有全能性，D項正確。
答案：D第17講　基因工程
答案：?DNA連接酶　?基因表達載體的構建　?設計蛋白質結構　?脫氧核苷酸序列　?基因　?自然界沒有　?酒精　?藍色
1. (選擇性必修3 P76“從社會中來”)科學家利用蘇云金桿菌的“殺蟲基因”轉到棉花里，讓棉花產生Bt抗蟲蛋白抵抗蟲害。檢測Bt基因是否插入到棉花的DNA上。請簡要寫出該方法的實驗過程，并對結果進行分析。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
提示：將轉基因的棉花的基因組DNA提取出來，將含Bt基因的DNA片段進行PCR技術擴增，并將擴增出的基因片段進行電泳鑒定。若僅出現一條帶，表明目的基因已插入到受體細胞的DNA中。
2．(選擇性必修3 P80“文字信息”)構建基因表達載體時，為避免DNA片段和載體自身環化及基因表達載體等的任意拼接，應采取何種措施？
________________________________________________________________________
提示：采用不同的限制酶切割，產生不同的黏性末端。
3.(選擇性必修3 P90“資料卡”)干擾素是一種具有干擾病毒復制作用的糖蛋白，臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。利用大腸桿菌可構建干擾素工程菌，該工程菌不能生產有活性的干擾素，請解釋其原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
提示：大腸桿菌為原核生物，無內質網和高爾基體，不具備加工干擾素的能力。
4．(選擇性必修3 P102“相關信息”) 轉基因植物所攜帶的目的基因可能傳遞給非轉基因植物，造成基因污染。如果將目的基因導入葉綠體DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？
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提示：葉綠體基因不會通過花粉傳給下一代。
5.(選擇性必修3 P54“文字信息”)治療性克隆獲得的組織器官在移植時一般不會出現排異反應，其根本原因是什么？
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________________________________________________________________________
提示：治療性克隆獲得的組織和器官的絕大多數遺傳物質和患者相同。
1. 有時為了滿足應用需要，會在運載體中人工構建誘導型啟動子，其目的是什么？
答案：當誘導物存在時，可以激活或抑制目的基因的表達。
2．做粗提取DNA的實驗時，常選用雞血細胞、豬肝細胞以及新鮮的洋蔥、菜花作為實驗材料，而不選用豬血細胞，原因是什么？
________________________________________________________________________
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答案：雞血、豬肝以及洋蔥、菜花的細胞中含有細胞核，而且以上材料容易獲得，而哺乳動物成熟的紅細胞中沒有細胞核和細胞器。
考點一　基因工程
　(2022·廣東卷)“綠水逶迤去，青山相向開”大力發展低碳經濟已成為全社會的共識。基于某些梭菌的特殊代謝能力，有研究者以某些工業廢氣(含CO2等一碳溫室氣體，多來自高污染排放企業)為原料，通過厭氧發酵生產丙酮，構建一種生產高附加值化工產品的新技術。
回答下列問題：
(1)研究者針對每個需要擴增的酶基因(如圖)設計一對________________，利用PCR技術，在優化反應條件后擴增得到目標酶基因。
(2)研究者構建了一種表達載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達庫，經篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動子、終止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是________________________，終止子的作用是____________________________。
(3)培養過程中發現重組梭菌大量表達上述酶蛋白時，出現了生長遲緩的現象，推測其原因可能是________________________________，此外丙酮的積累會傷害細胞，需要進一步優化菌株和工藝才能擴大應用規模。
(4)這種生產高附加值化工產品的新技術，實現了________________，體現了循環經濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術的優勢在于
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
具有廣泛的應用前景和良好的社會效益。
解析：(1)利用PCR技術擴增目標酶基因，首先需要根據目標酶基因兩端的堿基序列設計一對引物，引物與模板鏈結合后，耐高溫的DNA酶才能從引物的3′端延伸子鏈。(2)基因表達載體中，抗生素抗性基因作為標記基因，可用于篩選含有基因表達載體的受體細胞，終止子可終止轉錄，使轉錄在需要的地方停下來。 (3)重組梭菌大量表達上述酶蛋白時，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體大量用于合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長，所以會導致生長遲緩。(4)根據題意可知，這種生產高附加值化工產品的新技術，以高污染企業排放的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料，實現了廢物的資源化，體現了循環經濟特點。從“碳中和”的角度看，該技術生產丙酮的過程不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業廢氣中的二氧化碳，有利于減緩溫室效應，并實現較高的經濟效益，所以具有廣泛的應用前景和良好的社會效益。
答案：(1)引物
(2)作為標記基因，篩選含有基因表達載體的受體細胞　終止轉錄，使轉錄在需要的地方停下來
(3)二氧化碳等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長
(4)廢物的資源化　不僅不排放二氧化碳，而且還可以消耗工業廢氣中的二氧化碳
1．圖解基因工程的三種工具
2．圖解基因工程的操作步驟
3．圖解PCR相關知識
4．PCR擴增圖解
5．圖解蛋白質工程
特別提醒
基因工程操作的四個易錯點
(1)目的基因的插入位點不是隨意的，基因表達需要啟動子與終止子的調控，所以目的基因應插入啟動子與終止子之間的部位。
(2)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因導入受體細胞)沒有堿基互補配對現象。
(3)農桿菌轉化法原理：農桿菌易感染植物細胞，并將其Ti質粒上的TDNA轉移并整合到受體細胞的染色體DNA上。
(4)啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子；啟動子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉錄過程的啟動和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過程的啟動和終止。
題點一：圍繞基因工程的操作工具，考查理解能力
1．(2023·浙江統考一模)用DNA重組技術可以賦予生物新的遺傳特性，再利用細胞工程與胚胎工程創造出更符合人類需要的生物產品。在此過程中需要使用多種工具和物質。下列敘述正確的是(　　)
A．進行基因工程時所用到的工具酶有：限制性內切核酸酶、DNA連接酶和運載體。
B．制取單克隆抗體時，要得到分泌特定抗體的雜交瘤細胞需使用選擇培養基進行篩選。
C．卵裂結束后，囊胚細胞進入下一階段分化，經過了一系列復雜變化。
D．若要使植物獲得抗蟲性狀，可從蘇云金桿菌體內提取出凝集素基因轉入植物體中。
解析：進行基因工程時所用到的工具酶有：限制性內切核酸酶、DNA連接酶，運載體不是工具酶，A項錯誤；單克隆抗體制備過程中進行了兩次篩選，一次篩選是使用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞；另一次篩選是進行抗體陽性檢測以篩選出能產生特異性抗體的雜交瘤細胞，B項錯誤；高等哺乳動物胚胎發育經歷的時期是受精卵→卵裂期→桑葚胚期→囊胚期→原腸胚期→幼體，囊胚期通過一系列的分裂分化進入原腸胚，原腸胚期進行了各種組織器官的分化，C項正確；若要使植物獲得抗蟲性狀，可從蘇云金桿菌體內提取出凝集素基因構建基因表達載體，將基因表達載體轉入植物體中，D項錯誤。
答案：C
題點二：通過基因工程的操作過程，考查綜合應用能力
2．(2023·廣東模考)噬菌體輔助連續進化技術(PACE)將生物分子的實驗室進化與噬菌體M13的生命周期結合在一起(該噬菌體的生命周期僅為10分鐘)，使實驗室中生物分子的進化速度提高了100倍。該技術有望讓制藥業使用實驗室培育出來的蛋白質、核酸等成分按需制藥。
噬菌體M13的增殖依賴于pⅢ蛋白。PACE技術，首先用某目的基因替換原來的pⅢ蛋白基因，構建含有目的基因的pⅢ蛋白缺陷型噬菌體(SP)，然后用SP侵染培養池中的宿主E.coli(其質粒中含有與目的基因活性相關聯的pⅢ蛋白基因)。SP必須進化出有效突變才能啟動質粒上pⅢ蛋白基因的表達，噬菌體才能獲得增殖能力并持續侵染其他宿主，從而實現連續進化(過程如圖所示)。
請回答以下問題：
(1)獲取目的基因后，常用______________技術對其進行快速擴增。構建pⅢ蛋白缺陷型噬菌體(SP)的遺傳改造過程需要用到的工具酶有______________，SP侵染宿主E.coli的過程相當于基因工程基本操作程序中的________________________。
(2)宿主E.coli的輔助質粒(AP)包含有與目的基因活性相關聯的pⅢ蛋白基因，是為了對噬菌體(SP)進行____________________。除此之外，AP還應包含有________________才能驅動目的基因轉錄出mRNA。
(3)研究人員向PACE的培養池不斷引流入新鮮的宿主細胞，并設置培養液流出速度稍快于宿主細胞的增殖速度，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)PCR的原理是DNA的半保留復制，故目的基因快速擴增方法為PCR(或聚合酶鏈式反應)技術。基因表達載體的構建過程中需要用到的工具酶有限制性內切核酸酶、DNA連接酶，SP侵染宿主E.coli的過程相當于基因工程基本操作程序中的將目的基因導入受體細胞。(2)AP包含有與目的基因活性相關聯的pⅢ蛋白基因，是為了對噬菌體(SP)進行篩選(篩選有效突變的噬菌體)，啟動子是RNA聚合酶識別和結合的位點，能啟動轉錄，AP要包含有啟動子才能驅動目的基因進行轉錄。(3)噬菌體是病毒，必須寄生于活細胞才能生存，設置培養液流出速度稍快于宿主細胞的增殖速度，是為了使獲得有效突變的噬菌體在培養池中富集并進行連續進化。
答案：(1)PCR(或聚合酶鏈式反應)　限制酶、DNA連接酶　將目的基因導入受體細胞
(2)篩選(篩選有效突變的噬菌體)　啟動子
(3)使獲得有效突變的噬菌體在培養池中富集并進行連續進化(或使獲得有效突變的噬菌體可以持續侵染新宿主細胞，或使獲得無效突變的噬菌體隨培養液流失)。

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