資源簡介

　專題九
專題練
基礎達標測試
一、選擇題
1．(2024·邯鄲模擬)下列關于泡菜、面包、酸奶等發酵食品的敘述，正確的是(　　)
A．泡菜壇內的白色菌膜與果酒表面的菌膜中所含菌種相同
B．制作面包和饅頭都用到酵母菌，酵母菌產生的酒精與食品松軟有關
C．若出現泡菜發酸、面包長霉、酸奶脹袋等情況，則都不能再食用
D．若制作的泡菜咸而不酸，可能的原因是加入食鹽過多，抑制了乳酸菌發酵
【答案】　D
【解析】　泡菜壇內的白色菌膜是酵母菌繁殖所致，果酒表面的菌膜是醋酸菌繁殖所致，A錯誤；制作面包和饅頭都用到酵母菌，酵母菌產生的二氧化碳與食品松軟有關，B錯誤；泡菜發酸屬于正常現象，是乳酸菌產生的乳酸過多所致，能正常食用，C錯誤；若制作的泡菜咸而不酸，最可能的原因是大量的食鹽抑制了乳酸菌的發酵過程，乳酸產生量減少，D正確。
2．(2024·三明模擬)米酒、酸奶、泡菜等都屬于傳統發酵制品，下列相關敘述正確的是(　　)
A．制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母
B．米酒發酵液中冒出的“氣泡”都來源于酵母菌無氧呼吸
C．酸奶和泡菜制作中均需要及時通氧，保證乳酸菌的有氧呼吸
D．為降低雜菌污染，發酵前需要對器具、原料等進行滅菌
【答案】　A
【解析】　利用酵母菌的無氧呼吸可制作米酒，制作米酒時添加“酵頭”的目的是接種釀酒酵母，A正確；米酒發酵液中冒出的“氣泡”既來源于酵母菌的無氧呼吸，也來源于酵母菌的有氧呼吸，B錯誤；酸奶和泡菜的制作利用的微生物是乳酸菌，而乳酸菌是厭氧細菌，因此酸奶和泡菜制作中不需要通氧，要保證乳酸菌的無氧呼吸，C錯誤；發酵前不能對原料進行滅菌，否則會殺死原料中的發酵菌種，D錯誤。
3．(2024·漯河模擬)為了檢測冰淇淋中的大腸桿菌含量是否超標。下列有關做法正確的是(　　)
A．配制培養基，高壓蒸汽滅菌后，調節pH到弱堿性
B．將冰淇淋溶化后，進行梯度稀釋，再用平板劃線法進行接種
C．置于37 ℃恒溫箱中培養12 h，統計培養基中長出來的菌落數
D．該實驗應設置未接種樣品的空白對照，以檢測培養基是否被污染
【答案】　D
【解析】　配制培養基時，應該先調節pH后滅菌，A錯誤；要檢測冰淇淋中大腸桿菌含量是否超標，應該用稀釋涂布平板法接種，B錯誤；應將培養基置于37 ℃恒溫箱中培養24 h，C錯誤。
4．(2024·臨沂模擬)一次性口罩的主要成分為聚丙烯纖維(PP)，某科研團隊準備從土壤中篩選出高效降解一次性口罩的細菌。下列操作正確的是(　　)
A．培養基中應以PP作為唯一碳源
B．挖取的土壤和裝土壤的紙袋都無需滅菌
C．只能使用平板劃線法進行接種
D．培養時恒溫箱的溫度控制在50 ℃
【答案】　A
【解析】　實驗目的是獲得高效降解一次性口罩的細菌，而一次性口罩的主要成分為聚丙烯纖維(PP)，故應用以PP作為唯一碳源的選擇培養基，A正確；為了防止雜菌污染，挖取土壤的鐵鏟和裝土壤的紙袋都需滅菌，土壤不用滅菌，B錯誤；可以用稀釋涂布平板法和平板劃線法進行接種，C錯誤；培養時恒溫箱的溫度控制在30～37 ℃，可以每隔24 h統計一次菌落數目，選取菌落數目穩定時的記錄作為結果，D錯誤。
5．(2024·廊坊模擬)下列有關細胞工程的敘述，正確的是(　　)
A．植物細胞工程中，融合葉肉細胞時，應先去除細胞膜，再制備原生質體
B．植物體細胞雜交培育出的新品種一定不是單倍體
C．植物細胞工程中，葉肉細胞經再分化過程可形成愈傷組織
D．單克隆抗體制備過程，采用不經過免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合從而獲得雜交瘤細胞
【答案】　B
【解析】　植物細胞工程中，融合葉肉細胞時，應先用酶解法(纖維素酶和果膠酶)去除細胞壁，再制備原生質體，A錯誤；單倍體是指含有本物種配子染色體數的個體，而植物體細胞雜交后染色體數目是兩個細胞染色體數目之和，肯定不是單倍體，B正確；葉肉細胞經脫分化過程可形成愈傷組織，再分化形成胚狀體，C錯誤；單克隆抗體制備過程中，采用經過免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合從而獲得雜交瘤細胞，D錯誤。
6．(2024·襄陽模擬)培育甘蔗脫毒苗有兩條途徑，經②過程獲得的脫毒苗效果更好。下列說法錯誤的是(　　)
A．不經過過程②能明顯縮短育種年限且獲得的脫毒苗都是純合子
B．過程②能使組織中的病毒減少或減弱其侵染增殖的能力
C．圖中脫毒苗的培育過程體現了植物細胞的全能性
D．從過程③到④需要調整所用培養基中某些成分的含量和比例
【答案】　A
【解析】　不經過過程②產生脫毒苗的速度快，能在較短的時間內得到較多的原種繁殖材料，但不能明顯縮短育種年限，獲得的脫毒苗基因型和原植物體相同，不一定是純合子，A錯誤；52 ℃與38 ℃的溫度處理使病毒失活或減弱其侵染增殖的能力，B正確；圖中脫毒苗的培育過程采用了植物組織培養技術，其體現了植物細胞的全能性，C正確；過程③、④誘導分化形成的器官不同，所用培養基中生長素和細胞分裂素的含量和比例不同，故從過程③到④需要調整所用培養基中某些成分的含量和比例，D正確。
7．(2024·開封模擬)酸性土壤是pH小于7的土壤的總稱。如圖表示利用耐酸植株甲(4n)和高產植株乙(2n)培育高產耐酸雜種植株的過程(圖中序號表示過程或處理手段)，下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．圖示過程中依據的原理主要有細胞膜的流動性、植物細胞的全能性等
B．過程①可將甲、乙植物細胞置于含纖維素酶和果膠酶的等滲溶液中處理
C．過程②可以用PEG誘導，過程③得到的雜種細胞中含有3個染色體組
D．過程④、⑤使用的培養基需加入生長素和細胞分裂素，但加入的比例不同
【答案】　C
【解析】　圖示過程為植物體細胞雜交技術，該過程中原生質體融合利用的原理是細胞膜的流動性，植物組織培養利用的原理是植物細胞的全能性，A正確；圖中①表示酶解法去除細胞壁獲得原生質體的過程，由于原生質體失去了細胞壁的保護會發生失水皺縮或吸水漲破的現象，因此該過程需要在含纖維素酶和果膠酶的等滲溶液中進行，B正確；圖中②表示誘導原生質體融合的過程，可以用PEG誘導，產生的雜種細胞中的染色體組數是兩種原生質體中染色體組數之和，因此雜種細胞中應該含有6個染色體組，C錯誤；過程④、⑤表示脫分化和再分化的過程，兩個過程的培養基中都需要加入生長素和細胞分裂素，但是這兩個過程中兩種植物激素的比例不同，D正確。
8．(2024·唐山模擬)利用人類多能干細胞培養的皮膚類器官在培養4～5個月后，形成了多層皮膚組織，包含毛囊、皮脂腺和神經元回路，是迄今最逼真的人皮膚類器官。下列相關敘述正確的是(　　)
A．多能干細胞形成多層皮膚組織的過程中，遺傳物質通常會發生改變
B．多能干細胞培養形成多層皮膚組織，說明了動物的體細胞具有全能性
C．給燒傷病人移植自身多能干細胞培養成的皮膚類器官可減弱免疫排異反應
D．該項研究結果表明多能干細胞可以分化成為人體內所需的各種組織和器官
【答案】　C
【解析】　多能干細胞形成多層皮膚組織的過程中，基因進行了選擇性表達，遺傳物質并未發生改變，A錯誤；細胞全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性，多能干細胞形成多層皮膚組織不能體現全能性，B錯誤；自身多能干細胞培養成的皮膚類器官不會出現排異反應，C正確；研究結果表明多能干細胞能形成多層皮膚組織，包含毛囊、皮脂腺和神經元回路，但不能說明其能分化成各種組織和器官，D錯誤。
9．(2024·淄博模擬)第三代試管嬰兒技術(PGD/PGS)是對早期胚胎細胞進行基因診斷和染色體檢測后再進行胚胎移植，流程如圖所示。圖中檢測包括PGD、PGS(PGD是指胚胎植入前的基因診斷，PGS是指胚胎植入前的染色體數目和結構檢測)。下列敘述正確的是(　　)
A．采集的卵子需培養至MⅡ期才能與獲能的精子進行受精
B．PGD和PGS技術可分別用于篩選唐氏綜合征和紅綠色盲
C．進行胚胎移植前需要對夫妻雙方進行免疫檢查
D．“理想胚胎”需培養至原腸胚期才能植入子宮
【答案】　A
【解析】　體外受精時，需要將所采集到的卵母細胞在體外培養至MⅡ期，才可以與獲能的精子完成受精作用，A正確。PGD是指胚胎植入前的基因診斷，PGD可用于篩選紅綠色盲；PGS是指胚胎植入前的染色體數目和結構檢測，PGS可用于篩選唐氏綜合征，B錯誤。受體子宮對外來胚胎幾乎不發生免疫反應，因此進行胚胎移植前不需要對夫妻雙方進行免疫檢查，C錯誤。“理想胚胎”需培養至桑葚胚或囊胚才能植入子宮，D錯誤。
10．(2024·佛山模擬)小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種具有不同功能的細胞，制備流程如圖所示。下列相關敘述錯誤的是(　　)
A．用胰蛋白酶處理a處的細胞后可獲得分散的胚胎干細胞
B．欲提高胚胎的利用率，可用胚胎分割技術將a處細胞團均等分割
C．為獲得更多的囊胚，采用促性腺激素注射促進雄鼠產生更多的精子
D．a處的細胞與b處的細胞的核基因相同，但mRNA有差異
【答案】　C
【解析】　用胰蛋白酶處理a內細胞團處的細胞后可獲得分散的胚胎干細胞，A正確；欲提高胚胎的利用率，可用胚胎分割技術切割囊胚階段的胚胎，要注意將內細胞團均等分割，B正確；為獲得更多的囊胚，應采用激素(促性腺激素)注射促進雌鼠產生更多的卵母細胞(超數排卵)，C錯誤；a為內細胞團，b為滋養層，a處的細胞與b處的細胞都是由受精卵分裂產生的，含有的基因相同，不同類型的細胞是基因選擇性表達的結果，它們的mRNA有差異，D正確。
10．(多選)(2024·佛山模擬)如圖所示，科研人員利用誘變方式選育可高產β－胡蘿卜素的三孢布拉霉負菌。未突變菌不能在含有β－紫羅酮的培養基上生長。隨β－胡蘿卜素含量增加，菌體顏色從黃色加深至橙紅色。圖甲為選育菌種及獲得β－胡蘿卜素的流程。下列說法正確的是(　　)
A．要得到圖乙所示的菌落，可用稀釋涂布平板法進行②過程，然后培養
B．經①過程紫外線照射的三孢布拉霉負菌有的不能在含β－紫羅酮培養基上生長
C．進行③過程時，應選擇較小的橙紅色菌落中的菌株繼續接種培養
D．能在添加β－紫羅酮的乙上長成菌落的細菌，其遺傳物質不一定發生改變
【答案】　AB
【解析】　圖乙中的菌落均勻分布于平板，說明接種方法是稀釋涂布平板法，A正確；①過程紫外線照射的作用是利用物理因素誘導發生基因突變，由于突變具有不定向性，因此被照射的三孢布拉霉負菌不可能都能在含β－紫羅酮的培養基上生長，B正確；橙紅色的菌體為高產菌，進行③過程時，應選擇較大的橙紅色菌落中的菌株繼續接種培養，C錯誤；能在添加了β－紫羅酮的乙上長成菌落的細菌是經過紫外線照射后的高產菌，其遺傳物質都發生了改變，D錯誤。
11．(2024·廣安模擬)棉花容易受棉鈴蟲的侵襲，當棉鈴蟲大量繁殖后，會使棉花產量大大下降。科學家通過精心設計，用“分子工具”培育出了能抵御棉鈴蟲侵害的轉基因棉花。圖甲有三種限制酶及在目的基因上的切割位點，圖乙有三種限制酶的切割位點和標記基因。下列關于限制酶的選擇和基因表達載體構建的敘述，正確的是(　　)
A．選用限制酶SmaⅠ斷開目的基因和質粒，構建的基因表達載體更容易成功
B．選用限制酶PstⅠ斷開目的基因和質粒，構建的基因表達載體更容易成功
C．選用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ斷開目的基因和質粒，構建的基因表達載體更容易成功
D．用一種限制酶或兩種限制酶斷開目的基因和質粒，構建的基因表達載體都一樣成功
【答案】　C
【解析】　選擇限制酶SmaⅠ會破壞目的基因和質粒上的標記基因，A錯誤；用限制酶PstⅠ斷開目的基因和質粒，連接的時候容易出現目的基因和質粒的自身環化以及目的基因和質粒的反向連接，B錯誤；選用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ斷開目的基因和質粒，能避免目的基因和質粒的自身環化和它們之間的反向連接，因而成功率更高，C正確；結合以上分析可知，用一種限制酶或兩種限制酶斷開目的基因和質粒，構建的基因表達載體的成功率是不同的，D錯誤。
11．(多選)(2024·南通模擬)如圖是研究2,4－D對紅色金錢柳懸浮細胞生長與花青素合成影響的實驗結果。相關敘述正確的是(　　)
A．細胞懸浮培養的主要原理是愈傷組織細胞分裂旺盛
B．培養基應用葡萄糖、無機鹽、激素等配制
C．本實驗中2,4－D具有抑制細胞生長的作用
D．結果表明一定濃度的2,4－D會促進花青素的合成
【答案】　ACD
【解析】　愈傷組織是不定形的薄壁組織團塊，愈傷組織細胞分裂旺盛，是細胞懸浮培養的主要原理，A正確；愈傷組織的培養基需要添加蔗糖，B錯誤；2,4－D是生長素類似物，由圖可知，生物量隨2,4－D濃度的增大而減小，說明本實驗中2,4－D具有抑制細胞生長的作用，C正確；當2,4－D的濃度小于0.25 mg·L－1時，花青素的產量高于對照組，說明一定濃度的2,4－D會促進花青素的合成，D正確。
12．(2024·錦州模擬)PCR是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術，與人體細胞內DNA分子復制相比，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．都遵循堿基互補配對原則
B．DNA聚合酶作用的最適溫度不同
C．都是邊解旋邊復制的過程
D．復制方式都是半保留復制
【答案】　C
【解析】　DNA分子的體外復制和體內復制都遵循堿基互補配對原則，A正確；PCR技術是在較高溫度條件下進行的，因此與細胞內DNA復制相比所需要的酶最適溫度較高，B正確；PCR技術是在較高溫度條件下將雙鏈全部打開后進行擴增的，不是邊解旋邊復制的，C錯誤；DNA復制方式都是半保留復制，D正確。
12．(多選)(2024·錦州模擬)乳酸菌是乳酸的傳統生產菌，但耐酸能力較差，影響產量。釀酒酵母耐酸能力較強，但不產生乳酸。研究者將乳酸菌內催化乳酸生成的乳酸脫氫酶基因(LDH)導入釀酒酵母，獲得能產生乳酸的酵母工程菌株。下圖為通過雙酶切構建重組質粒的過程。GTG為原核生物偏好的編碼起始密碼子的序列，ATG為真核生物偏好的編碼起始密碼子的序列。相關敘述正確的是(　　)
A．引物1的5′端序列應包含BamHⅠ的識別序列
B．引物1的5′端序列應考慮將GTG改為ATG
C．重組質粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體
D．酵母工程菌培育成功的標志是產生乳酸脫氫酶
【答案】　ABC
【解析】　設計引物1的5′端序列，應考慮將編碼起始密碼子的序列由原核生物偏好的GTG轉變為真核生物偏好的ATG，以便目的基因在酵母細胞中更好的表達；同時能通過雙酶切以正確方向插入質粒，需要包含BamHⅠ的識別序列，A、B正確。結合題意可知，本過程中重組質粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株為受體，然后在缺乏尿嘧啶的選擇培養基上，不能合成尿嘧啶的釀酒酵母菌株不能生存，導入重組質粒的釀酒酵母菌株因為獲得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，從而起到篩選作用，C正確。結合題意可知，酵母工程菌培育成功的標志是產生乳酸，D錯誤。
二、非選擇題
13．(2023·全國乙卷部分)某研究小組設計了一個利用作物秸稈生產燃料乙醇的小型實驗。其主要步驟是：先將粉碎的作物秸稈堆放在底部有小孔的托盤中，噴水浸潤、接種菌T，培養一段時間后，再用清水淋洗秸稈堆(清水淋洗時菌T不會流失)，在裝有淋洗液的瓶中接種酵母菌，進行乙醇發酵(酒精發酵)。實驗流程如圖所示。
回答下列問題：
(1)在粉碎的秸稈中接種菌T，培養一段時間后發現菌T能夠將秸稈中的纖維素大量分解，其原因是___________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。
(2)采用液體培養基培養酵母菌，可以用淋洗液為原料制備培養基，培養基中還需要加入氮源等營養成分，氮源的主要作用是_____________________________ _________________________(答出1點即可)。
(3)將酵母菌接種到滅菌后的培養基中，擰緊瓶蓋，置于適宜溫度下培養、發酵。擰緊瓶蓋的主要目的是____________________。但是在酵母菌發酵過程中，還需適時擰松瓶蓋，原因是____________________。發酵液中的乙醇可用____________________溶液檢測。
(4)本實驗收集的淋洗液中的__________可以作為酵母菌生產乙醇的原料。與以糧食為原料發酵生產乙醇相比，本實驗中乙醇生產方式的優點是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)菌T能夠分泌纖維素酶
(2)為合成微生物細胞結構提供原料
(3)制造無氧環境　排出二氧化碳　酸性的重鉻酸鉀
(4)葡萄糖　節約糧食、廢物利用、清潔環保、不污染環境、生產成本低、原料來源廣
【解析】　(1)菌T能夠分泌纖維素酶，纖維素酶能將纖維素最終分解為葡萄糖，因此在粉碎的秸稈中接種菌T，培養一段時間后發現菌T能夠將秸稈中的纖維素大量分解。(2)培養基的主要成分：水、碳源、氮源、無機鹽，其中氮源主要為合成微生物的細胞結構提供原料。(3)果酒的制作原理是酵母菌無氧呼吸產生酒精，將酵母菌接種到滅菌后的培養基中進行酒精發酵，此時擰緊瓶蓋的主要目的是制造無氧環境。酵母菌進行無氧呼吸產生酒精和二氧化碳，在發酵過程中密閉，所以需要根據發酵進程適時擰松瓶蓋放出二氧化碳。酒精可用酸性重鉻酸鉀溶液來檢測，該物質與酒精反應呈現灰綠色。(4)與以糧食為原料發酵生產乙醇相比，利用作物秸稈為原料生產乙醇具有節約糧食、廢物利用、清潔環保、不污染環境、生產成本低、原料來源廣等優點。
14．(2024·日照模擬)獼猴桃因貌似獼猴而得名，是一種品質鮮嫩、營養豐富的美味水果。我國研究人員利用“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”兩個不同種培育出了更加優良的品種，其過程如圖所示。請分析并回答下列問題：
(1)因“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”之間存在____________，所以用有性雜交方法很難得到可育后代，上述①～⑥培育優良品種H的過程所應用的技術是__________________________________技術。
(2)圖中B、D是____________；G是____________；②過程需使用____________________酶進行處理，該過程受處理時間、________、________等條件的影響。
(3)過程③使用的化學法包括：聚乙二醇(PEG)融合法和__________________________等。
(4)過程③得到的兩兩融合的細胞有________種，因此需要進行篩選。已知用X射線處理會使染色體受影響而導致細胞失去分裂能力；用碘乙酰胺處理會使細胞內的酶失活而抑制生長。為了能篩選到雜種細胞F，若在①過程對“中華獼猴桃”用X射線處理，需對“美味獼猴桃”用____________處理，以便最終能獲得優良雜種植株H。
【答案】　(1)生殖隔離　植物體細胞雜交和植物組織培養
(2)原生質體　愈傷組織　纖維素酶和果膠　溫度　pH
(3)高Ca2＋—高pH融合法
(4)3　碘乙酰胺
【解析】　(1)“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”是兩個不同種，它們之間存在生殖隔離，通過①～⑥培育優良品種H的過程所應用的技術是植物體細胞雜交技術和植物組織培養技術。(2)圖中B、D是去除細胞壁的原生質體，G為愈傷組織；②過程去除植物細胞壁需使用纖維素酶和果膠酶，酶受到處理時間、溫度、pH等因素的影響。(4)過程③將兩個不同種的原生質體進行融合，其中兩兩融合的細胞包括“中華獼猴桃”自身融合和“美味獼猴桃”自身融合以及“中華獼猴桃”和“美味獼猴桃”融合的細胞共3種。X射線處理會使細胞失去分裂能力，碘乙酰胺處理會使細胞內的酶失活而抑制生長，已經對“中華獼猴桃”用X射線處理，需對“美味獼猴桃”用碘乙酰胺處理，它們自身融合的細胞無法生長，只有當兩個不同種的原生質體融合時才能生長，從而篩選到雜種細胞F，以便最終能獲得優良雜種植株H。
15．(2024·湖南卷)百合具有觀賞、食用和藥用等多種價值，科研人員對其進行了多種育種技術研究。回答下列問題：
(1)體細胞雜交育種。進行不同種百合體細胞雜交前，先用____________________去除細胞壁獲得原生質體，使原生質體融合，得到雜種細胞后，繼續培養，常用________________(填植物激素名稱)誘導愈傷組織形成和分化，獲得完整的雜種植株。
(2)單倍體育種。常用______________的方法來獲得單倍體植株，鑒定百合單倍體植株的方法是_____________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________。
(3)基因工程育種。研究人員從野生百合中獲得一個抵抗尖孢鐮刀菌侵染的基因L，該基因及其上游的啟動子pL和下游的終止子結構如圖a。圖b是一種Ti質粒的結構示意圖，其中基因gus編碼GUS酶，GUS酶活性可反映啟動子活性。
①研究病原微生物對L的啟動子pL活性的影響。從圖a所示結構中獲取L，首先選用________________酶切，將其與相同限制酶酶切的Ti質粒連接，再導入煙草。隨機選取3組轉基因成功的煙草(P1、P2和P3)進行病原微生物脅迫，結果如圖c。由此可知：三種病原微生物都能誘導pL的活性增強，其中______________的誘導作用最強。
②現發現栽培種百合B中也有L，但其上游的啟動子與野生百合不同，且抗病性弱。若要提高該百合中L的表達量，培育具有高抗病原微生物能力的百合新品種，簡要寫出實驗思路_______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)纖維素酶和果膠酶　生長素和細胞分裂素
(2)花藥離體培養　利用顯微鏡觀察根尖有絲分裂中期細胞中染色體的數目
(3)HindⅢ、BamHⅠ　交鏈格孢　利用轉基因技術將百合B中L基因的啟動子替換為野生百合中L基因的啟動子pL
【解析】　(1)因植物細胞的細胞壁的成分主要是纖維素和果膠，因此獲得原生質體的方法是用纖維素酶和果膠酶對植物細胞進行處理。得到原生質體后使原生質體融合，形成雜種細胞，再用生長素和細胞分裂素誘導愈傷組織形成和分化，從而獲得完整的雜種植株。(2)獲得單倍體植株的常用方法是花藥(花粉)離體培養；鑒定百合單倍體植株的方法是利用顯微鏡觀察根尖有絲分裂中期細胞中染色體的數目，如果染色體數目減少一半，則獲得的植株即為單倍體植株。(3)根據目的片段以及質粒上限制酶的識別位點，若要獲得pL并連接到質粒上，可選用限制酶HindⅢ、BamHⅠ進行酶切，以替換Ti質粒中的啟動子，從而達到根據GUS酶活性反映啟動子活性的目的。根據圖c的結果可知，交鏈格孢處理的每一組轉基因煙草中的GUS酶活性都最高，可確定其誘導作用最強。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品種，可利用轉基因技術將百合B中L基因的啟動子替換為野生百合中L基因的啟動子pL。
能力達標測試
一、選擇題
1．(2024·鹽城模擬)利用微生物發酵制作醬油在我國具有悠久的歷史。某企業利用脫脂大豆、小麥等原料通過發酵裝置制作醬油，罐裝前經過了嚴格的滅菌質檢。下列有關敘述正確的是(　　)
A．脫脂大豆中的蛋白質和小麥中的淀粉可為米曲霉的生長提供氮源
B．參與醬油釀造過程的米曲霉、酵母菌和乳酸菌都屬于真核生物
C．發酵裝置中添加的鹽水及產生的酒精、乳酸等均可抑制雜菌生長
D．成品醬油中富含多種微生物，有助于人體對食物中營養物質的消化吸收
【答案】　C
【解析】　淀粉的元素組成是C、H、O，不含N元素，故小麥中的淀粉不能為米曲霉的生長提供氮源，A錯誤；參與醬油釀造過程的米曲霉、酵母菌都屬于真核生物，但乳酸菌屬于原核生物，B錯誤；發酵工程中應注意無菌操作，發酵裝置中添加的鹽水及產生的酒精、乳酸等均可抑制雜菌生長，C正確；成品醬油罐裝前經過了嚴格的滅菌質檢，故成品醬油中不含多種微生物，D錯誤。
2．(2024·臨滄模擬)人們在研究、利用微生物時，需用無菌技術培養獲取純種微生物，并對其進行計數或保存。下列有關敘述正確的是(　　)
A．用稀釋涂布平板法進行微生物計數時，結果往往比實際值低
B．培養基配制過程是計算、稱量、溶化、調pH、定容、滅菌、倒平板
C．高壓蒸汽滅菌后，打開排氣閥，待壓力表指針降至“0”后開蓋取物
D．獲得純種微生物后，利用涂布平板法接種至斜面培養基上，進行低溫保存
【答案】　A
【解析】　用稀釋涂布平板法進行微生物計數時，由于兩個或多個細菌連在一起常形成一個菌落，因此統計結果往往比實際值低，A正確；培養基配制過程先定容，后調pH，B錯誤；滅菌后，等壓力表指針降至“0”時，打開排氣閥排氣，打開鍋蓋，取出滅菌物品，C錯誤；獲得純種微生物后，利用劃線分離法接種至斜面培養基上，進行低溫保存，D錯誤。
3．(2024·洛陽模擬)為了解病原微生物對四種抗生素的敏感程度，某研究小組進行了相關藥敏實驗，圖1為部分實驗器材。將四個大小相同的分別含有相同濃度抗生素Ⅰ～Ⅳ的紙片分別貼在長滿測試菌的平板上，實驗結果如圖2。下列相關敘述正確的是(　　)
A．為獲得長滿測試菌的平板，需要使用圖1中的器材①②③
B．圖2中Ⅱ形成的抑菌圈較小，可能是病原微生物對藥物較敏感
C．圖2抑菌圈中的菌落可能是在抗生素Ⅳ作用下產生了突變株
D．不同抗生素在平板上的擴散速度不同會影響實驗結果
【答案】　D
【解析】　為獲得長滿測試菌的瓊脂平板，需要采用稀釋涂布平板法，該方法需要使用圖1中的①酒精燈(操作需要在酒精燈火焰附近進行，用酒精燈對涂布器進行灼燒滅菌)、③培養基和④涂布器(接種工具)，②接種環是平板劃線法接種時需要使用的接種工具，A錯誤；圖2中Ⅱ處抑菌圈最小，說明此處微生物對該藥物的敏感度最低，B錯誤；突變株的出現不是在抗生素的作用下產生的，抗生素只能起選擇作用，C錯誤；不同抗生素在平板上的擴散速度不同，會影響實驗結果中抑菌圈的大小 ，D正確。
4．(2024·菏澤模擬)精氨酸依賴型是指谷氨酸棒狀桿菌缺乏將鳥氨酸轉化為精氨酸的酶，不能在缺少精氨酸的培養基上正常生長，但可作為鳥氨酸發酵的優良菌種。如圖為野生型谷氨酸棒狀桿菌經誘變獲得精氨酸依賴型菌并進行篩選的過程示意圖，過程①將紫外線照射處理過的菌液接種在培養基甲上，培養至菌落不再增加時，平板上的菌落如圖所示。過程②向培養基甲中添加某種物質，繼續培養。下列相關敘述不正確的是(　　)
A．野生型菌液的培養皿中不會出現菌落
B．培養基甲中缺少精氨酸，是一種選擇培養基
C．菌落A是采用平板劃線法接種后培養得到的純培養物
D．菌落A是野生型菌種，菌落B為鳥氨酸發酵的優良菌種
【答案】　C
【解析】　液體培養基只是用作細菌的快速大量繁殖，如果需要形成菌落，那么應該接種在固體培養基上，因此野生型菌液的培養皿中不會出現菌落，A正確；分析題圖可知，甲平板上只有菌落A(野生型菌落)，過程②向培養基甲中添加精氨酸后出現B菌落，說明培養基甲中缺少精氨酸，是一種選擇培養基，B正確；菌落A是采用稀釋涂布平板法接種培養后得到的結果，C錯誤；菌落A是野生型菌種，菌落B為精氨酸依賴型菌株，可作為鳥氨酸發酵的優良菌種，D正確。
5．(2024·煙臺模擬)關于動物細胞培養和植物細胞培養，下列說法正確的是(　　)
A．動物細胞培養的原理是細胞增殖，植物細胞培養的原理是植物細胞的全能性
B．動物細胞培養需在培養基中添加血清等天然成分，還需添加瓊脂以便于動物細胞貼壁生長
C．與植物細胞培養過程中細胞生長狀態類似，一部分動物細胞也可以懸浮在培養液中生長
D．植物細胞培養的目的主要是獲得植物生長和生存所必需的次生代謝物
【答案】　C
【解析】　動物細胞培養的原理是細胞增殖，植物細胞培養的原理也是細胞增殖，A錯誤；動物細胞培養需在培養基中添加血清等天然成分，不需要添加瓊脂，需要用液體培養基，B錯誤；體外培養的動物細胞可以分為兩大類：一類細胞能夠懸浮在培養液中生長增殖；另一類則需要貼附于某些基質表面才能生長增殖，C正確；植物細胞培養的主要目的是通過大規模的細胞培養，以獲得人類所需的細胞次生代謝物，D錯誤。
6．(2024·西安模擬)如圖是研究2,4－D對紅色金錢柳懸浮細胞生長與花青素合成影響的實驗結果。相關敘述錯誤的是(　　)
A．細胞懸浮培養的主要原理是愈傷組織細胞分裂旺盛
B．培養基應用葡萄糖、無機鹽、激素等配制
C．本實驗中2,4－D具有抑制細胞生長的作用
D．結果表明一定濃度的2,4－D會促進花青素的合成
【答案】　B
【解析】　愈傷組織是不定形的薄壁組織團塊，愈傷組織細胞分裂旺盛，是細胞懸浮培養的主要原理，A正確；將愈傷組織接種到含有特定激素的培養基上，就可以誘導其再分化成胚狀體，長出芽和根，進而發育成完整的植株，愈傷組織的培養基需要添加蔗糖，B錯誤；2,4－D是生長素類似物，由圖可知，生物量隨2,4－D濃度的增大而減小，說明本實驗中2,4－D具有抑制細胞生長的作用，C正確；當2,4－D的濃度小于0.25 mg·L－1時，花青素的產量高于對照組，說明一定濃度的2,4－D會促進花青素的合成，D正確。
6．(多選)(2024·西安模擬)當前生物技術發展非常迅猛，很多生物技術的應用已經與我們的日常生活密切相關。下列有關生物技術的說法或做法正確的是(　　)
A．消除生物武器威脅、防止生物武器擴散是生物安全防控的重要方面
B．我國堅決反對克隆人，不允許進行任何生殖性克隆人實驗
C．對囊胚進行胚胎分割時，必須對整個胚胎進行均等分割
D．胚胎工程繁育良種時，供體和受體母畜都要進行同期發情處理
【答案】　ABD
【解析】　生物武器威脅巨大，消除生物武器威脅、防止生物武器擴散是生物安全防控的重要方面，A正確；我國對待克隆人的態度：堅決反對克隆人，不允許進行任何生殖性克隆人實驗，B正確；對囊胚進行胚胎分割時，必須對內細胞團進行均等分割，C錯誤；胚胎工程繁育良種時，供體和受體母畜都要進行同期發情處理，保證胚胎移植入相同的生理環境，D正確。
7．(2024·杭州模擬)亨廷頓舞蹈病是一種由于亨廷頓蛋白(HTT)基因突變所導致的疾病。我國科學家利用基因編輯技術(CRISPR/Cas9)，成功培育出世界首例亨廷頓舞蹈病的基因“敲入”豬模型，操作過程如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．上述操作過程的原理有基因重組、動物細胞核全能性等
B．過程②為動物細胞融合技術，通常采用滅活病毒誘導
C．過程④為胚胎分割，該技術的關鍵是將內細胞團均等分割
D．基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因可遺傳給后代
【答案】　B
【解析】　上述操作中基因編輯技術的原理是基因重組，過程①、②是細胞核移植技術，體現的生物學原理是動物細胞核的全能性，A正確；過程②是將成纖維細胞的細胞核移入去核的卵細胞中，所利用的生物技術是細胞核移植技術，B錯誤；過程④為胚胎分割，該技術的關鍵是將內細胞團均等分割，否則影響分割后胚胎的恢復和進一步發育，C正確；基因“敲入”豬模型所攜帶的人突變HTT基因屬于基因重組，可遺傳給后代，D正確。
8．(2024·泰安模擬)我國科學家成功地用iPS細胞克隆出了活體小鼠，部分流程如圖所示，其中Kdm4d為組蛋白去甲基化酶，TSA為組蛋白脫乙酰酶抑制劑。下列說法正確的是(　　)
A．組蛋白乙酰化和去甲基化有利于重構胚后續的胚胎發育過程
B．①過程的小分子化合物誘導小鼠成纖維細胞突變為iPS細胞
C．③過程中使用有活性的病毒處理的目的是誘導細胞融合
D．圖示流程運用了重組 DNA、體細胞核移植、胚胎移植等技術
【答案】　A
【解析】　結合題圖，重構胚中在加入Kdm4d的mRNA和TSA后，發育成克隆鼠，而Kdm4d的mRNA表達產物為組蛋白去甲基化酶，可以使組蛋白去甲基化，TSA為組蛋白脫乙酰酶抑制劑，起抑制組蛋白脫乙酰酶的作用，保持組蛋白乙酰化，即組蛋白乙酰化和去甲基化有利于重構胚后續的胚胎發育過程，A正確；①過程的小分子化合物誘導小鼠成纖維細胞脫分化為iPS細胞，并未發生突變，B錯誤；③體細胞核移植技術，應用顯微注射方法，C錯誤；圖示流程運用了體細胞核移植、胚胎移植等技術，并未運用重組 DNA技術(基因工程中核心技術)，D錯誤。
9．(2024·隨州模擬)在體細胞克隆猴培育過程中，為調節相關基因的表達，提高胚胎的發育率和妊娠率，研究人員將組蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重構胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑(TSA)處理，具體培育流程如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．選擇胎猴的體細胞進行核移植的理由是動物胚胎細胞分化程度高，表現全能性相對容易
B．卵母細胞在去核環節實際操作中被去除的不是核膜包被的細胞核，而是紡錘體—染色體復合物
C．使用Kdm4d的mRNA和TSA處理重構胚都不利于重構胚的分裂和發育
D．為得到遺傳背景相同的克隆猴用于科研，可用機械方法將早期胚胎隨機切割成2份或4份后再進行胚胎移植
【答案】　B
【解析】　選擇胎猴的體細胞進行核移植是因為動物胚胎細胞分化程度低，表現全能性相對容易，A錯誤；將卵母細胞培養到減數分裂Ⅱ中期后進行去核操作，此時的去“核”事實上是去除卵母細胞中的紡錘體—染色體復合物，B正確；將組蛋白去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA注入重構胚，同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑(TSA)處理重構胚，這樣可降低組蛋白的甲基化水平，提高組蛋白的乙酰化水平，從而改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達，激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程，提高了胚胎的發育率和妊娠率，C錯誤；為得到遺傳背景相同的克隆猴用于科研，可用機械方法將早期胚胎均勻切割成2份或4份后再進行胚胎移植，隨機切割會影響胚胎的恢復和進一步發育，D錯誤。
10．(2024·通化模擬)染色質是由一定長度的核小體為基本單位構成的。將大鼠肝細胞中分離出的染色質用非特異性核酸酶水解后去除染色質蛋白，對得到的DNA片段進行凝膠電泳，結果如圖所示。若先將染色質中的蛋白質去掉后用同樣的非特異性核酸酶處理，則得到隨機長度的DNA片段。據此分析，下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來
B．染色質中的蛋白質可能對DNA具有保護作用
C．構成核小體的基本單位是脫氧核糖核苷酸
D．在凝膠中DNA分子的遷移速率與凝膠濃度、DNA分子的大小和構象等有關
【答案】　C
【解析】　凝膠中的DNA分子經染色后，對波長為300 nm的紫外光吸收性強，可在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，A正確；由圖可知，染色質用核酸酶處理后，得到是部分水解的染色質，但若先將染色質中的蛋白質去掉后用核酸酶處理，則得到隨機長度的DNA片段，說明染色質中的蛋白質可能對DNA具有保護作用，B正確；染色質是由一定長度的核小體為基本單位構成的，核小體的組成成分是蛋白質和DNA，其基本單位是脫氧核糖核苷酸和氨基酸，C錯誤。
10．(多選)(2024·通化模擬)馬奶酒是“蒙古八珍”之一，其中發酵型奶酒是利用某些微生物將馬奶中的乳糖水解成單糖1和單糖2，酵母菌再利用這些單糖發酵產生酒精，從而制成馬奶酒。科研人員分別利用野生型酵母菌和馬奶酒中酵母菌研究其發酵情況，結果如圖所示。下列有關敘述正確的是(　　)
A．乳糖屬于二糖，其元素組成是C、H、O
B．14～16 h時，野生型酵母菌內可能正在進行單糖2發酵相關基因的表達
C．與野生型酵母菌相比，馬奶酒中酵母菌完成酒精發酵用時更短
D．在發酵過程中，兩種類型的酵母菌細胞內均存在[H]的積累
【答案】　ABC
【解析】　乳糖是二糖，元素組成為C、H、O，A正確；由野生型酵母菌的發酵情況可知，0～14 h單糖1含量減少直至耗盡，單糖2含量基本不變，酒精濃度增加，此時利用單糖1進行發酵，14～16 h時，酒精濃度基本不變，16～22 h酒精濃度增加，單糖2濃度減少，故可推知14～16 h時，野生型酵母菌可能正在進行單糖2發酵相關基因的表達，以利用單糖2進行發酵，B正確；馬奶酒中酵母菌完成酒精發酵的時間約為14 h，野生型酵母菌完成酒精發酵的時間約為22 h，C正確；酒精發酵即無氧呼吸，無氧呼吸第一階段產生的[H]用于無氧呼吸第二階段，兩種類型的酵母菌內均不存在[H]的積累，D 錯誤。
11．(2024·珠海模擬)如圖是將目的基因導入大腸桿菌內制備“工程菌”的示意圖，其中引物1～4在含有目的基因的DNA上的結合位置如圖甲所示，限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ 在質粒上的識別位點如圖乙所示。下列說法中錯誤的是(　　)
A．PCR過程完成4輪循環，理論上至少需加入引物30個
B．若已經合成了圖甲所示4種引物，應選擇引物2和3擴增目的基因
C．過程①中應使用限制酶BamHⅠ切割質粒
D．對于轉化失敗的大腸桿菌及其培養基應進行滅菌處理，以防其污染環境
【答案】　B
【解析】　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(n為循環次數)，因此PCR過程完成4輪循環，理論上至少需加入引物24＋1－2＝30(個)，A正確；由于DNA聚合酶只能從5′端→3′端延伸子鏈，因此擴增目的基因時應選擇引物1和4，B錯誤；①是基因表達載體的構建過程；若使用限制酶EcoRⅠ切割質粒會將目的基因插入啟動子上游，目的基因不能正確表達；使用限制酶Hind Ⅲ切割質粒將破壞標記基因，不利于目的基因的鑒定和篩選，因此該過程中應使用限制酶BamHⅠ切割質粒，C正確；為了防止污染環境，對于轉化失敗的大腸桿菌及其培養基應進行滅菌處理，D正確。
11．(多選)(2024·湖南卷)最早的雙脫氧測序法是PCR反應體系中，分別再加入一種少量的雙脫氧核苷三磷酸(ddATP、ddCTP、ddGTP或ddTTP)，子鏈延伸時，雙脫氧核苷三磷酸也遵循堿基互補配對原則，以加入ddATP的體系為例：若配對的為ddATP，延伸終止；若配對的為脫氧腺苷三磷酸(dATP)，繼續延伸；PCR產物變性后電泳檢測。通過該方法測序某疾病患者及對照個體的一段序列，結果如圖所示。下列敘述正確的是(　　)
A．上述PCR反應體系中只加入一種引物
B．電泳時產物的片段越小，遷移速率越慢
C．5′－CTACCCGTGAT－3′為對照個體的一段序列
D．患者該段序列中某位點的堿基C突變為G
【答案】　AC
【解析】　利用雙脫氧測序法時，PCR反應體系中加入的模板是待測的單鏈DNA，故只需加入一種引物，A正確；電泳時，產物的片段越大，遷移速率越慢，B錯誤；依據分析中雙脫氧測序法的原理，可以確定每個泳道中的條帶(DNA片段)是3′終端的堿基，如＋ddATP的泳道中出現的條帶(DNA片段)的3′終端堿基就是A。另外由于每個片段的起始點相同，但終止點不同，因此可以通過比較片段的長度來確定DNA序列中每個位置上的堿基；圖示電泳方向為從上→下，即對應的DNA片段為長→短，則對應的DNA測序結果為3′→5′，如對照個體的電泳結果最短的條帶為＋ddCTP泳道組的條帶，則說明該DNA片段5′端第一個堿基為C；因此對照個體的測序結果為5′－CTACCCGTGAT－3′，患者的測序結果為5′－CTACCTGTGAT－3′，C正確；對比患者和對照個體的測序結果可知，患者該段序列中某位點的堿基C突變為T，D錯誤。故選AC。
12．(2024·信陽模擬)亞洲棉的突變型光籽和野生型毛籽是一對相對性狀。研究發現，亞洲棉某突變體的光籽表型與8號染色體的～880 kb至～903 kb區間相關，研究人員根據野生型毛籽棉的該區間設計連續的重疊引物進行PCR，產物擴增結果如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．應提取該突變體和野生型亞洲棉的全部染色體DNA進行PCR
B．上圖中PCR產物的鑒定是通過瓊脂糖凝膠電泳來進行的
C．據圖分析可知，分子量較大的擴增產物與點樣處的距離較小
D．該突變體出現的根本原因是第6對引物對應區間發生了基因突變
【答案】　A
【解析】　由于8號染色體的～880 kb至～903 kb區間與突變體甲的光籽表型相關，故應提取突變體甲和野生型的8號染色體上的DNA進行擴增，A錯誤；圖中PCR產物的鑒定是通過瓊脂糖凝膠電泳來進行的，主要依據分子量不同，采用外加電場使其分開，B正確；由圖可知，分子量較大的擴增產物遷移速率慢，與點樣處的距離較小，C正確；根據野生型和突變體甲經引物6擴增的產物不同可知，8號染色體上的第6對引物對應的區間發生基因突變是甲光籽性狀出現的根本原因，D正確。
12．(多選)(2024·信陽模擬)亞洲棉的突變型光籽和野生型毛籽是一對相對性狀。研究發現，亞洲棉某突變體的光籽表型與8號染色體的～880 kb至～903 kb區間相關，研究人員根據野生型毛籽棉的該區間設計連續的重疊引物進行PCR，產物擴增結果如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A．應提取該突變體和野生型亞洲棉的全部染色體DNA進行PCR
B．上圖中PCR產物的鑒定是通過瓊脂糖凝膠電泳來進行的
C．據圖分析可知，分子量較大的擴增產物與點樣處的距離較遠
D．該突變體出現的根本原因是第6對引物對應區間發生了基因突變
【答案】　AC
【解析】　由于8號染色體的～880 kb至～903 kb區間與突變體甲的光籽表型相關，故應提取突變體甲和野生型的8號染色體上的DNA進行擴增，A錯誤；圖中PCR產物的鑒定是通過瓊脂糖凝膠電泳來進行的，主要依據分子量不同，采用外加電場使其分開，B正確；由圖可知，分子量較大的擴增產物遷移速率慢，與點樣處的距離較近，C錯誤；根據野生型和突變體甲經引物6擴增的產物不同可知，8號染色體上的第6對引物對應的區間發生基因突變是甲光籽性狀出現的根本原因，D正確。
二、非選擇題
13．(2024·六安質檢)芳香黃桿菌是食品行業常見的彈性蛋白酶產生菌，彈性蛋白酶具有良好的嫩化作用，通過處理難以食用的韌帶、筋腱等蛋白原料，豐富了食物資源，提高了農副產品的深加工。芳香黃桿菌初篩培養基的部分配方如下表：
彈性蛋白 0.8 g
酵母膏 0.1 g
葡萄糖 0.1 g
KH2PO4 0.05 g
K2HPO4 0.01 g
MgSO4·7H2O 0.01 g
瓊脂 2 g
(1)根據表中配方及物理性質分析，該培養基屬于________培養基，為芳香黃桿菌提供主要氮源的物質是______________________________________________ ____________________________________________。
(2)為了提高彈性蛋白酶生產菌株的產量，需借助一定的方法優化菌種，常見的彈性蛋白酶生產工藝如圖所示：
①接種前，應用__________________法對初篩培養基進行滅菌處理，由圖可知，將菌懸液接種到初篩培養基的方法是____________________。
②高通量篩選是微生物菌種選育過程中常用的篩選技術，它以微孔板為載體，將誘變后培養得到的單菌落接種到含有發酵培養基的微孔板中培養，可以實現同一時間檢測上萬份產物產量的目標，據此分析彈性蛋白酶生產工藝中進行Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的目的是________________________________________________。發酵培養基選用液體培養基的主要目的是___________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)固體　彈性蛋白和酵母膏
(2)①高壓蒸汽滅菌　稀釋涂布平板法　②通過高通量篩選技術快速得到彈性蛋白酶高產菌株(得到大量彈性蛋白酶高產菌株)　增大芳香黃桿菌(目的菌株)的濃度
【解析】　(1)根據表中配方，該培養基含有瓊脂，瓊脂屬于凝固劑，故根據物理性質分析，該培養基屬于固體培養基。蛋白質來源于動物原料和有機氮等營養物質，表中的彈性蛋白和酵母膏可為微生物生長提供氮源。(2)①微生物培養應注意營造無菌環境，接入菌種前，應對初篩培養基進行滅菌處理，一般采用高壓蒸汽滅菌法處理。題圖中初篩培養基上的菌落分布比較均勻，說明接種方法為稀釋涂布平板法。②據題圖分析，圖示過程多次重復Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ過程，不斷重復初篩和高通量篩選，其主要目的是通過高通量篩選技術快速得到大量彈性蛋白酶高產菌株。發酵培養基選用液體培養基能增大目的菌種與培養液中營養物質的接觸，利于目的菌種生長和繁殖，從而增大芳香黃桿菌(目的菌株)的濃度。
14．(2024·濰坊模擬)靶向治療是目前治療腫瘤的有效方法之一，其原理是利用抗體等特異性物質作為載體，將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷，其作用原理如圖1所示。為了生產能同時與藥物和腫瘤細胞抗原結合的抗體，科學家創造了制備雙特異性抗體的方法，過程如圖2所示。請據圖分析回答下列問題：
(1)由圖1可以看出，抗體是由________條肽鏈構成的蛋白質，細胞內合成抗體時，其空間結構形成的場所主要是________。
(2)圖2中①過程是給小鼠注射__________________________，從而獲得已免疫的B淋巴細胞。
(3)為選出能產生專一抗體的細胞，要從HAT培養基上篩選出雜交瘤細胞，然后稀釋滴入多孔培養板中，使多孔培養板每孔中有一個細胞，然后篩選出抗體檢測呈________(填“陽性”或“陰性”)的細胞進行克隆化培養；該克隆化培養細胞具有的特點為______________________________________________________ _______________________________。
(4)圖中⑤過程給小鼠注射抗腫瘤藥物的目的是______________________，圖2方框內的主要操作是__________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________。
(5)與直接使用抗腫瘤藥物相比，將抗腫瘤藥物與雙特異性單克隆抗體結合后給藥，對人體的副作用更小，原因是雙特異性單克隆抗體能___________________ ________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1) 4　內質網
(2)癌細胞抗原(腫瘤細胞抗原)
(3)陽性　既能無限增殖，又能產生特異性抗體
(4)刺激小鼠產生相應的B淋巴細胞　將B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合
(5)將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷
【解析】　(1)由圖1可知，抗體含有4條肽鏈，肽鏈之間以二硫鍵相連。抗體的化學本質是蛋白質，合成場所是核糖體，需要經過內質網的加工才能形成特定的空間結構。(2)①過程表示用癌細胞抗原對小鼠進行免疫處理，獲得已免疫的B淋巴細胞。(3)制備單克隆抗體的過程中，需要經過兩次篩選，第一次是用特定的選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，第二次是用專一抗體檢測，檢測出呈陽性的細胞即能產生針對癌細胞抗原的雜交瘤細胞，進行克隆化培養。該細胞既可以無限增殖，又可以產生特定抗體。(4)⑤過程給小鼠注射抗腫瘤藥物是為了刺激小鼠產生相應的B淋巴細胞，方框內表示將B淋巴細胞與單克隆雜交瘤細胞融合，進而篩選出能產生雙特異性單克隆抗體的雜交瘤細胞。(5)雙特異性單克隆抗體能同時與藥物和腫瘤細胞抗原結合，將藥物送到腫瘤部位，對腫瘤進行特異性殺傷，與直接使用抗腫瘤藥物相比，對人體的副作用更小。
15．(2024·常州模擬)花椰菜(2n＝18)，對黑腐病無抗性。黑芥(2n＝16)為花椰菜近緣野生種，對黑腐病等多種常見病害具有抗性。我國科學家用花椰菜下胚軸細胞和黑芥葉肉細胞進行體細胞雜交相關研究，基本過程包括獲取原生質體、誘導原生質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定，最終獲得抗黑腐病的雜合新植株。回答下列問題：
(1)在獲取原生質體時，科學家利用含有____________________酶的蝸牛消化道提取液來降解細胞壁。
(2)植物組織培養常用MS培養基，該培養基中添加蔗糖的作用是______________________________________________________________。與微生物培養基的營養成分相比，誘導愈傷組織的培養基除了添加糖類，還應該添加________。
(3)將融合原生質體懸浮液和液態的瓊脂糖混合，在凝固前倒入培養皿，融合原生質體分散固定在平板中，并獨立生長、分裂形成愈傷組織。融合細胞再生為完整植株的根本原因是__________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________。
(4)理論上獲得的雜種植株染色體數目為______________，科學家對部分雜合新植株的染色體進行計數，結果如表所示。
植株 雜合新植株H1 雜合新植株H2 雜合新植株H3
染色體數/條 58 19 30
推測產生上述現象的原因是__________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________。
(5)寫出鑒定抗黑腐病植株的方法_____________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)纖維素酶和果膠
(2)提供合成其他有機物的原料和能源、維持細胞滲透壓　植物激素
(3)融合細胞含植株生長、發育的全套遺傳信息
(4)34(條)　細胞融合是隨機的，可能存在多個細胞融合，融合過程中可能存在染色體丟失
(5)對雜種植株進行黑腐病接種實驗
【解析】　(1)細胞壁成分主要是纖維素和果膠，因此在獲取原生質體時，可利用含有纖維素酶和果膠酶的蝸牛消化道提取液來降解細胞壁。(2)植物組織培養常用MS培養基，其中培養基中添加蔗糖的作用是提供合成其他有機物的原料和能源、維持細胞滲透壓。另外誘導愈傷組織的培養基除了添加糖類，還應該添加植物激素。(3)由于融合細胞含植株生長、發育的全套遺傳信息，因此融合細胞可以發育為完整植株。(4)理論上獲得的雜種植株染色體數目為16＋18＝34條，但雜合新植株H1染色體數目大于34，H2、H3染色體數目小于34，原因可能是細胞融合是隨機的，可能存在多個細胞融合，融合過程中可能存在染色體丟失。(5)鑒定抗黑腐病植株的方法：對雜種植株進行黑腐病接種實驗，觀察雜種植株是否患黑腐病。
16．(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DAI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DAI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DAI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DAI基因可以正常表達，其上下游序列需具備____________________。
(3)轉化后，T－DNA(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)，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，相關信息見下圖，在電泳圖中將酶切結果對應位置的條帶涂黑。
【答案】　(1)野生型
(2)(運)載體　啟動子和終止子
(3)①DAI基因和卡那霉素抗性基因　②75　③自交　100　見解析圖
【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DAI基因為顯性基因，因此采用農桿菌轉化法將野生型DAI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DAI基因后，應該用同種限制性內切核酸酶對DAI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DAI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(T－DNA上含有DAI基因和卡那霉素抗性基因)菌液中轉化，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DAI基因和卡那霉素抗性基因。②T1代陽性植株都含有DAI基因，由于T－DNA(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150 bp，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150 bp，突變型有50 bp和100 bp，如圖：
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專題九　生物技術與工程
第三講　基因工程與生物技術的安全性和倫理問題
9.1 基因工程是一種重組DNA技術
9.1.1 概述基因工程是在遺傳學、微生物學、生物化學和分子生物學等學科基礎上發展而來的
9.1.2 闡明DNA重組技術的實現需要利用限制性內切核酸酶、DNA連接酶和載體三種基本工具
9.1.3 闡明基因工程的基本操作程序主要包括目的基因的篩選和獲取、基因表達載體的構建、目的基因導入受體細胞和目的基因及其表達產物的檢測鑒定等步驟
9.1.4 舉例說明基因工程在農牧、食品及醫藥等行業的廣泛應用改善了人類的生活品質
9.2 蛋白質工程是基因工程的延伸
9.2.1 概述人們根據基因工程原理，進行蛋白質設計和改造，可以獲得性狀和功能更符合人類需求的蛋白質
9.2.2 舉例說明依據人類需要對原有蛋白質結構進行基因改造、生產目標蛋白的過程
10.1 轉基因產品的安全性引發社會的廣泛關注
10.1.1 舉例說出日常生活中的轉基因產品
10.1.2 探討轉基因技術在應用過程中帶來的影響
10.2 中國禁止生殖性克隆人
10.2.1 舉例說出生殖性克隆人面臨的倫理問題
10.2.2 分析說明我國為什么不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗
10.3 世界范圍內應全面禁止生物武器
10.3.1 舉例說明歷史上生物武器對人類造成了嚴重的威脅與傷害
10.3.2 認同我國反對生物武器及其技術和設備的擴散
1．利用PCR擴增目的基因需使用解旋酶。 (　　)
提示：×　PCR擴增是通過高溫使DNA解旋為單鏈。
2．PCR過程每次循環分為3步，其中溫度最低的一步是延伸。 (　　)
提示：×　PCR過程中溫度最低的一步是復性(退火)。
3．限制酶能夠識別雙鏈DNA分子中特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的氫鍵斷開。 (　　)
提示：×　限制酶斷開特定部位的磷酸二酯鍵。
4．在進行基因工程操作中，被用作載體的質粒都是天然質粒。 (　　)
提示：×　基因工程中真正被用作載體的質粒，都是在天然質粒的基礎上進行過人工改造的。
5．構建基因表達載體過程中通常用同種限制酶切割質粒和目的基因。 (　　)
提示：√
6．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。 (　　)
提示：√
7．為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C導入菊花中，用PCR等技術檢測C基因是否整合到菊花染色體上。 (　　)
提示：√
8．進行電泳時，帶電分子會向著與其所帶電荷相同的電極移動。 (　　)
提示：×　電泳時，帶電微粒會向著與其所帶電荷相反的電極移動。
9．農桿菌中的Ti質粒上的基因可全部整合到受體細胞染色體上。 (　　)
提示：×　農桿菌中的Ti質粒上只有T－DNA區段可整合到受體細胞染色體上。
10．DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質溶于酒精溶液。 (　　)
提示：√
11．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構。 (　　)
提示：×　蛋白質工程直接改造的對象是DNA分子。
12．基因工程中研究最早、最廣泛和取得實際應用成果最多的領域是微生物基因工程。 (　　)
提示：√
13．理性看待轉基因技術，最重要的是要靠確鑿的證據和嚴謹的邏輯進行思考和辯論。 (　　)
提示：√
14．我國對轉基因技術的方針是研究上要大膽，堅持自主創新；推廣上要慎重，做到確保安全；管理上要嚴格，堅持依法監管。 (　　)
提示：√
15．將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者體內，進行基因治療，不會遺傳給子代。 (　　)
提示：√
16．轉基因作物被動物食用后，目的基因會轉入動物體細胞中。 (　　)
提示：×　轉基因作物被動物食用后，各種大分子會被消化分解為小分子物質，目的基因并不會轉入動物體細胞中。
17．“設計試管嬰兒”與“試管嬰兒”技術沒有什么不同。 (　　)
提示：×　“設計試管嬰兒”會在胚胎植入前進行遺傳學診斷；“試管嬰兒”只要胎兒健康即可，一般不需要進行遺傳學診斷。
18．轉基因培育的植物，理論上目的基因只存在于特定的組織中。 (　　)
提示：×　轉基因培育的植物，目的基因存在于植物含有遺傳物質的所有體細胞中，但是不一定在每一個細胞中表達。
19．生物武器是造價昂貴，卻具有大規模殺傷性的武器。 (　　)
提示：×　生物武器相對容易獲得，成本相對較低。
20．種植轉基因植物有可能因基因擴散而影響野生植物的基因多樣性。 (　　)
提示：√
1.博耶和科恩將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達，該研究除證明了質粒可以作為載體外，還證明：____________________________________________________________。
2．目前，在PCR反應中使用Taq DNA聚合酶，而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因：________________________________________
____________________________。
3．構建基因表達載體的目的是_______________________________ ____________________________________________________________。
體外重組的質粒可以進入細胞；真核生物基因可在原核細胞中表達
Taq DNA聚合酶熱穩定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活
使目的基因在受體細胞中穩定存在，并且可以遺傳給下一代；同時使目的基因能夠表達和發揮作用
4．不能將目的基因插入載體的標記基因中，是因為___________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
5．啟動子的位置和生物作用：______________________________ ____________________________________________________________________________。
6．農桿菌轉化法中農桿菌的作用：__________________________ ____________________________________________________________。
標記基因可用于鑒定目的基因是否成功導入受體細胞，以便將含目的基因的細胞篩選出來，若標記基因中有目的基因插入，則標記基因被破壞，無法進行后續的鑒定和篩選
啟動子是位于基因上游一段有特殊結構的DNA片段，是RNA聚合酶識別和結合的部位，它能驅動基因轉錄出mRNA
農桿菌可侵染植物細胞，并將其所含的Ti質粒上的T－DNA轉移并整合到受體細胞染色體的DNA上
7．通過對基因進行操作來實現對天然蛋白質的改造的原因有_____ __________________________________________________________________________________________________________________________。
8．常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術獲得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是________________________________________________________ __________________________________________________。
蛋白質具有十分復雜的空間結構，基因的結構相對簡單，容易改造；改造后的基因可以遺傳給下一代，直接對蛋白質進行改造無法遺傳給后代
獲取蛋白S基因→構建蛋白S基因與載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定(檢測受體能否產生蛋白S)
核心考點一
基因工程
1.基因工程的理論基礎
2.基因工程的基本工具
3.基因工程的操作程序
4.PCR技術的過程
5.DNA的粗提取與鑒定
6.DNA片段的電泳鑒定
7.基因工程的應用
(1)在農牧業方面：改良動植物品質；提高作物和畜產品的產量。
(2)醫藥衛生領域：生產藥物包括細胞因子、抗體、疫苗和激素等；用轉基因動物作器官移植的供體。
注意重點關注“乳腺生物反應器”：①外源基因：藥用蛋白基因；②表達條件：藥用蛋白基因＋乳腺中特異表達的基因的啟動子等調控元件；③受體細胞：哺乳動物的受精卵。
(3)食品方面的應用：生產食品工業用酶、氨基酸和維生素等。
(4)基因工程在其他方面的應用：培育出可以降解多種污染物的“超級細菌”來處理環境污染；利用經過基因改造的微生物生產能源等。
常考題型一　基因工程的工具和過程
1. (2024·新課標卷)某研究小組將纖維素酶基因(N)插入某種細菌(B1)的基因組中，構建高效降解纖維素的菌株(B2)。該小組在含有N基因的質粒中插入B1基因組的M1與M2片段；再經限制酶切割獲得含N基因的片段甲，片段甲兩端分別為M1與M2；利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術將片段甲插入B1的基因組，得到菌株B2。酶切位點(I～Ⅳ)、引物(P1～P4)的結合位置、片段甲替換區如圖所示，→表示引物5′→3′方向。回答下列問題。
(1)限制酶切割的化學鍵是____________。為保證N基因能在菌株B2中表達，在構建片段甲時，應將M1與M2片段分別插入質粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位點之間，原因是________________________________ _______________________________________________________。
(2)CRISPR/Cas9技術可以切割細菌B1基因組中與向導RNA結合的DNA。向導RNA與B1基因組DNA互補配對可以形成的堿基對有G—C和________________________。
(3)用引物P1和P2進行PCR可驗證片段甲插入了細菌B1基因組，所用的模板是______________________；若用該模板與引物P3和P4進行PCR，實驗結果是__________________________。
(4)與秸稈焚燒相比，利用高效降解纖維素的細菌處理秸稈的優點是__________________________(答出2點即可)。
【答案】　(1)磷酸二酯鍵　不破壞N基因，且能保證N基因正常表達　(2)C—G、A—T、U—A　(3) N基因的兩條鏈　不能擴增出目的基因　(4)不污染環境、增加土壤養分
【解析】　(1)限制酶切割的化學鍵為磷酸二酯鍵。在構建片段甲時，應將M1與M2片段分別插入質粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位點之間，不破壞N基因，且能保證N基因正常表達。(2)RNA的堿基組成有A、U、G、C，DNA的堿基組成為A、T、G、C，向導RNA與B1基因組DNA互補配對可以形成的堿基對有G—C和C—G、A—T、U—A。(3)用引物P1和P2進行PCR可擴增N基因，驗證片段甲插入了細菌B1基因組，所用的模板是N基因的兩條鏈；用該模板與引物P3和P4進行PCR，因為P3不能與N基因模板鏈結合，實驗結果是不能擴增出DNA片段。(4)與秸稈焚燒相比，利用高效降解纖維素的細菌處理秸稈的優點是不污染環境、增加土壤養分。
2. (2024·遼寧卷)將天然Ti質粒改造成含有Vir基因的輔助質粒(輔助T－DNA轉移)和不含有Vir基因、含有T－DNA的穿梭質粒，共同轉入農桿菌，可提高轉化效率。細菌和棉花對密碼子偏好不同，為提高翻譯效率，增強棉花抗病蟲害能力，進行如下操作。回答下列問題。
注：F1－F3，R1－R3表示引物；T－DNA－LB表示左邊界；T－DNA－RB表示右邊界；Ori表示復制原點；KanR表示卡那霉素抗性基因；HygBR表示潮霉素B抗性基因。
(1)從蘇云金桿菌提取DNA時，需加入蛋白酶，其作用是_________ _______________________________________。提取過程中加入體積分數為95%的預冷酒精，其目的是__________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________。
(2)本操作中獲取目的基因的方法是______________________和________________。
(3)穿梭質粒中p35s為啟動子，其作用是_____________________，驅動目的基因轉錄；插入兩個p35s啟動子，其目的可能是________________________________________________________________________________________________。
(4)根據圖中穿梭質粒上的KanR和HygBR兩個標記基因的位置，用____________基因對應的抗生素初步篩選轉化的棉花愈傷組織。
(5)為檢測棉花植株是否導入目的基因，提取棉花植株染色體DNA作模板，進行PCR，應選用的引物是____________和____________。
(6)本研究采用的部分生物技術屬于蛋白質工程，理由是________。
A．通過含有雙質粒的農桿菌轉化棉花細胞
B．將蘇云金桿菌Bt基因導入棉花細胞中表達
C．將1—1362基因序列改變為棉花細胞偏好密碼子的基因序列
D．用1—1362合成基因序列和1363—1848天然基因序列獲得改造的抗蟲蛋白
【答案】　(1)水解蛋白質，使得DNA與蛋白質分離　溶解蛋白質等物質，析出不溶于酒精的DNA
(2)PCR技術擴增　人工合成
(3)RNA聚合酶識別并結合的部位　同時實現兩個目的基因的共同表達及調控，從而降低基因工程的成本與復雜性
(4)HygBR　(5)F3　R2　(6)D
【解析】　(1)從蘇云金桿菌提取DNA時，需加入蛋白酶，其作用是水解蛋白質，使得DNA與蛋白質分離。提取過程中加入體積分數為95%的預冷酒精，其目的是溶解蛋白質等物質，析出不溶于酒精的DNA。(2)本操作中獲取目的基因的方法是人工合成和PCR技術擴增。(3)穿梭質粒中p35s為啟動子，其作用是RNA聚合酶識別并結合的部位，驅動目的基因轉錄；插入兩個p35s啟動子，其目的可能是同時實現兩個目的基因的共同表達及調控，從而降低基因工程的成本與復雜性。(4)結合基因表達載體的示意圖，根據圖中穿梭質粒上的KanR和HygBR兩個標記基因的位置，用HygBR基因對應的抗生素初步篩選轉化的棉花愈傷組織。(5)為檢
測棉花植株是否導入目的基因，提取棉花植株染色體DNA作模板，進行PCR，應選用的引物是F3和R2。(6)蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過改造或合成基因，來改造現有蛋白質，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類生產和生活的需求，本研究采用的部分生物技術屬于蛋白質工程，理由是用1—1362合成基因序列和1363—1848天然基因序列獲得改造的抗蟲蛋白，將1—1362基因序列改變為棉花細胞偏好密碼子的基因序列，未產生新的蛋白質，不屬于蛋白質工程。A、B、C不符合題意，D符合題意。故選D。
3. (2024·全國甲卷)某同學采用基因工程技術在大腸桿菌中表達蛋白E。回答下列問題。
(1)該同學利用PCR擴增目的基因。PCR的每次循環包括變性、復性、延伸3個階段，其中DNA雙鏈打開成為單鏈的階段是____________，引物與模板DNA鏈堿基之間的化學鍵是____________。
(2)質粒載體上有限制酶a、b、c的酶切位點，限制酶的切割位點如圖所示。構建重組質粒時，與用酶a單酶切相比，用酶a和酶b雙酶切的優點體現在____________________________________________________ _______________(答出兩點即可)；使用酶c單酶切構建重組質粒時宜選用的連接酶是_______________________________。
(3)將重組質粒轉入大腸桿菌前，通常先將受體細胞處理成感受態，感受態細胞的特點是__________________________________________；若要驗證轉化的大腸桿菌中含有重組質粒，簡要的實驗思路和預期結果是___________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________。
(4)蛋白E基因中的一段DNA編碼序列(與模板鏈互補)是GGGCCCAAGCTGAGATGA，編碼從GGG開始，部分密碼子見表。若第一個核苷酸G缺失，則突變后相應肽鏈的序列是________________________________________________________________________。
氨基酸 賴氨酸 精氨酸 絲氨酸 脯氨酸 亮氨酸 甘氨酸 終止
密碼子 AAG AGA AGC CCA CCC CUG GGC GGG UGA
【答案】　(1)變性　氫鍵
(2)避免目的基因和質粒的任意連接、防止目的基因和質粒的自身環化　T4 DNA連接酶
(3)細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態　利用DNA分子雜交技術，將大腸桿菌的基因組DNA提取出來，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作標記，以此作為探針，使探針與基因組DNA雜交，如果顯示出雜交帶，表明大腸桿菌中含有重組質粒
(4)甘氨酸—脯氨酸—絲氨酸
【解析】　(1)PCR的每次循環包括變性、復性、延伸3個階段，其中DNA雙鏈打開成為單鏈的階段是變性，引物與模板DNA鏈堿基之間的化學鍵是氫鍵。(2)構建重組質粒時，與單一酶酶切相比，采用的雙酶切方法，可以形成不同的黏性末端，雙酶切可以避免目的基因和質粒的反向連接、目的基因和質粒的自身環化。酶c單酶切后形成平末端，需用T4 DNA連接酶連接。(3)大腸桿菌細胞最常用的轉化方法是：首先用Ca2＋處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，這種細胞稱為感受態細胞。若要驗證轉化的大腸桿菌中含有重組質粒，
可利用DNA分子雜交技術，將大腸桿菌的基因組DNA提取出來，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作標記，以此作為探針，使探針與基因組DNA雜交，如果顯示出雜交帶，表明大腸桿菌中含有重組質粒。(4)蛋白E基因中的一段DNA編碼序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA，編碼鏈與模板鏈互補，模板鏈與mRNA互補，因此mRNA上的序列為GGGCCCAAGCUGAGAUGA，若第一個核苷酸G缺失，則mRNA上的序列變為GGCCCAAGCUGAGAUGA，肽鏈序列是甘氨酸—脯氨酸—絲氨酸。
4. (2024·河北卷)新城疫病毒可引起家禽急性敗血性傳染病，我國科學家將該病毒相關基因改造為r2HN，使其在水稻胚乳特異表達，制備獲得r2HN疫苗，并對其免疫效果進行了檢測。
回答下列問題：
(1)實驗所用載體的部分結構及其限制酶識別位點如圖1所示。其中GtP為啟動子，若使r2HN僅在水稻胚乳表達，GtP應為____________ __________________啟動子。Nos為終止子，其作用為____________________________。r2HN基因內部不含載體的限制酶識別位點。因此，可選擇限制酶________和________對r2HN基因與載體進行酶切，用于表達載體的構建。
(2)利用____________的方法將r2HN基因導入水稻愈傷組織。為檢測r2HN表達情況，可通過PCR技術檢測__________________，通過____________技術檢測是否翻譯出r2HN蛋白。
(3)獲得轉基因植株后，通常選擇單一位點插入目的基因的植株進行研究。此類植株自交一代后，r2HN純合體植株的占比為____________。選擇純合體進行后續研究的原因是__________________ _______________________________________。
(4)制備r2HN疫苗后，為研究其免疫效果，對實驗組雞進行接種，對照組注射疫苗溶劑。檢測兩組雞體內抗新城疫病毒抗體水平和特異應答的CD8＋T細胞(細胞毒性T細胞)水平，結果如圖2所示。據此分析，獲得的r2HN疫苗能夠成功激活雞的____________免疫和____________免疫。
(5)利用水稻作為生物反應器生產r2HN疫苗的優點是___________ _______________________________。(答出兩點即可)
【答案】　(1)水稻胚乳細胞中特異性表達的　使轉錄在需要的地方停下來　HindⅢ　EcoRⅠ　(2)農桿菌轉化　r2HN基因的mRNA　抗原—抗體雜交
(3)1/4　純合體自交后代不發現性狀分離　(4) 體液　細胞
(5)不受性別的限制、可大量種植、成本低、安全性高
【解析】　(1)利用水稻細胞培育能表達r2HN的水稻胚乳細胞生物反應器，水稻胚乳細胞啟動子在水稻胚乳細胞中更容易被RNA聚合酶識別和結合而驅動轉錄。Nos為終止子，終止子可以終止轉錄。r2HN基因內部不含載體的限制酶識別位點。KpnⅠ破壞了啟動子序列不能選用，SacⅠ位于終止子序列之外不能選用，則為了將目的基因插入到載體的啟動子和終止子之間，則需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ對r2HN基因與載體進行酶切，用于表達載體的構建。(2)獲得水稻愈傷組織后，通過農桿菌的侵染，使目的基因進入水稻細胞并完成轉化。為檢測r2HN表達情況，可通過PCR技術檢測轉錄的r2HNmRNA，可從轉基因水稻中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交檢測是否翻譯出r2HN蛋
白。(3)獲得轉基因植株后，通常選擇單一位點插入目的基因的植株進行研究。單一位點插入目的基因的植株，則相當于雜合子，雜合子自交，后代含有r2HN基因的純合子為1/4。由于純合體自交后代不發生性狀分離，具有遺傳的穩定性，所以選擇純合體進行后續研究。(4)據題圖可知，實驗組的抗體水平和CD8＋T細胞水平都比對照組高，說明通過體液免疫產生了抗體，通過細胞免疫產生了細胞毒性T細胞，即r2HN疫苗能夠成功激活雞的體液免疫和細胞免疫。(5)通過水稻作為生物反應器生產r2HN疫苗具有不受性別的限制、可大量種植、成本低、安全性高等優點。
載體上標記基因的標記原理
載體上的標記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉入的受體細胞沒有抵抗相關抗生素的能力。當含有抗生素抗性基因的載體進入受體細胞后，抗性基因在受體細胞內表達，使受體細胞能夠抵抗相應抗生素，所以在受體細胞的培養體系中加入該種抗生素就可以篩選出轉入載體的受體細胞，原理如下圖所示：
常考題型二　PCR技術與電泳技術
5. (2024·遼寧卷)關于采用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產物的實驗，下列敘述正確的是(　　)
A．瓊脂糖凝膠濃度的選擇需考慮待分離DNA片段的大小
B．凝膠載樣緩沖液中指示劑的作用是指示DNA分子的具體位置
C．在同一電場作用下，DNA片段越長，向負極遷移速率越快
D．瓊脂糖凝膠中的DNA分子可在紫光燈下被檢測出來
【答案】　A
【解析】　瓊脂糖凝膠的濃度會影響DNA分子在凝膠中的遷移率和分辨率，瓊脂糖凝膠的濃度通常是根據所需分離的DNA片段大小來選擇的。對于較大的DNA片段，比如基因組DNA或質粒DNA，通常選擇較低濃度的瓊脂糖凝膠，因為它們需要更大的孔徑來有效遷移。而對于較小的DNA片段，比如PCR產物或酶切片段，則需要選擇較高濃度的瓊脂糖凝膠，以提供更好的分辨率和分離效果，A正確；凝膠載樣緩沖液指示劑通常是一種顏色較深的染料，可以作為電泳進度的指示分子，當溴酚藍到凝膠2/3處時(可看藍色條帶)，則停止電泳，B錯誤；在瓊脂糖凝膠電泳中，當電場作用時，DNA片段向正極遷移。同時，DNA片段的遷移速率與其大小成反比，即DNA片段越長，遷移速率越慢，C錯誤；瓊脂糖凝膠中的DNA分子需染色后，才可在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，D錯誤。故選A。
6. (2024·山東卷)制備熒光標記的DNA探針時，需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大腸桿菌DNA聚合酶、擴增緩沖液、H2O和4種脫氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和堿基被熒光標記的dATP)的反應管①～④中，分別加入如表所示的適量單鏈DNA。已知形成的雙鏈DNA區遵循堿基互補配對原則，且在本實驗的溫度條件下不能產生小于9個連續堿基對的雙鏈DNA區。能得到帶有熒光標記的DNA探針的反應管有(　　)
反應管 加入的單鏈DNA
① 5′－GCCGATCTTTATA－3′3′－GACCGGCTAGAAA－5′
② 5′－AGAGCCAATTGGC－3′
③ 5′－ATTTCCCGATCCG－3′3′－AGGGCTAGGCATA－5′
④ 5′－TTCACTGGCCAGT－3′
A．①② B．②③
C．①④ D．③④
【答案】　D
【解析】　①反應管的兩條鏈互相結合后，短缺的部分為5′端，無法合成和延伸；②反應管的該單鏈之間互相結合后，短缺的部分為3′端，但是合成和延伸的部分不含腺嘌呤脫氧核苷酸，不帶有熒光標記；③反應管兩條鏈互相結合后，短缺的部分為3′端，合成和延伸的部分含腺嘌呤脫氧核苷酸，帶有熒光標記；④反應管的該單鏈之間互相結合后，短缺的部分為3′端，合成和延伸的部分含腺嘌呤脫氧核苷酸，帶有熒光標記，④正確。故選D。
7. (2024·浙江6月卷)閱讀下列材料，完成下面小題。
瘧疾是一種嚴重危害人類健康的紅細胞寄生蟲病，可用氯喹治療。瘧原蟲pfcrt基因編碼的蛋白，在第76位發生了賴氨酸到蘇氨酸的改變，從而獲得了對氯喹的抗性。對患者進行抗性篩查，區分氯喹敏感患者和氯喹抗性患者，以利于分類治療。研究人員根據pfcrt基因的序列，設計了F1、F2、R1和R2等4種備選引物，用于擴增目的片段，如圖甲所示。為選出正確和有效的引物，以瘧原蟲基因組DNA為模板進行PCR，產物的電泳結果如圖乙所示。
(1)下列關于引物F1、F2、R1和R2的敘述，錯誤的是(　　)
A．F1－R1引物可用于特異性地擴增目的片段
B．F1－R2引物不能用于特異性地擴增目的片段
C．F2為無效引物，沒有擴增功能，無法使用
D．R2引物可用于特異性地擴增目的片段
(2)為了篩查瘧原蟲感染者，以及區分對氯喹的敏感性。現有6份血樣，處理后進行PCR。產物用限制酶ApoⅠ消化，酶解產物的電泳結果如圖所示。
1～6號血樣中，來自于氯喹抗性患者的是(　　)
A．1號和6號 B．2號和4號
C．3號和5號 D．1號、2號、4號和6號
【答案】　(1) D　(2)B
【解析】　(1)根據圖乙結果顯示可知，F1－R1引物只擴增出一條片段，說明能夠用于特異性擴增目的片段，A正確；根據圖乙信息可知，F1－R2引物擴增條帶為三條，說明其不能用于特異性擴增目的片段，B正確；根據圖乙信息可知，F1－R1能擴增目的1條帶，F2－R1無法擴增目的條帶，所以F2為無效引物，沒有擴增功能，無法使用，C正確；根據圖乙顯示可知，F1－R1引物只擴增出一條片段，F1－R2引物擴增條帶為三條，說明R2引物無法特異性的擴增目的條帶，D錯誤。故選D。
(2)根據題干信息可知，瘧原蟲pfcrt基因編碼的蛋白，在第76位發生了賴氨酸到蘇氨酸的改變，從而獲得了對氯喹的抗性。根據酶切位點可知，在具有氯喹抗性的基因組中沒有ApoⅠ酶切位點，而在敏感性基因組中具有該酶切位點，因此對6份血樣處理后進行PCR，產物用限制酶ApoⅠ消化，酶解產物的電泳出現兩條帶則為敏感型，只有一條帶的為抗性，所以1～6號血樣中，來自于氯喹抗性患者的是2號和4號，B正確，A、C、D錯誤。故選B。
8. (2024·浙江1月卷)小鼠毛囊中表達F蛋白。為研究F蛋白在毛發生長中的作用，利用基因工程技術獲得了F基因敲除的突變型純合體小鼠，簡稱f小鼠，突變基因用f表示。f小鼠皮毛比野生型小鼠長50%，表現出毛絨絨的樣子，其它表型正常。(注：野生型基因用＋＋表示；f雜合子基因型用＋f表示)
回答下列問題：
(1)F基因敲除方案如圖甲。在F基因的編碼區插入了一個DNA片段P，引起F基因產生__________________，導致mRNA提前出現終止密碼子，使得合成的蛋白質因為缺失了______________________而喪失活性。要達到此目的，還可以對該基因的特定堿基進行____________和____________。
(2)從野生型、f雜合子和f小鼠組織中分別提取DNA，用限制酶HindⅢ酶切，進行瓊脂糖電泳，用DNA探針檢測。探針的結合位置如圖甲，檢測結果如圖乙，則f小鼠和f雜合子對應的DNA片段分別位于第________泳道和第________泳道。
(3)g小鼠是長毛隱性突變體(gg)，表型與f小鼠相同。f基因和g基因位于同一條常染色體上。f雜合子小鼠與g小鼠雜交，若雜交結果是______________________，則g和f是非等位基因；若雜交結果是________________________，則g和f是等位基因。(注：不考慮互換；野生型基因用＋＋表示；g雜合子基因型用＋g表示)
(4)確定g和f為等位基因后，為進一步鑒定g基因，分別提取野生型(＋＋)、g雜合子(＋g)和g小鼠(gg)的mRNA，反轉錄為cDNA后用(2)小題同樣的DNA探針和方法檢測，結果如圖丙。g小鼠泳道沒有條帶的原因是____________________________________________________。組織學檢查發現野生型和g雜合子表達F蛋白，g小鼠不表達F蛋白，因此推測F蛋白具有的作用______________。
【答案】　(1)編碼序列錯位　氨基酸序列　替換　缺失　(2)3　2
(3)子代全為野生型　野生型∶突變型＝1∶1
(4)基因突變丟失了啟動子，導致無法轉錄出 mRNA；反轉錄沒有產物，檢測不出結果　抑制毛發生長
【解析】　(1)依據題意，在F基因的編碼區插入了一個DNA片段P，引起F基因產生編碼序列錯位，從而導致mRNA提前出現終止密碼子，使得合成的蛋白質中氨基酸序列變短，蛋白質結構發生改變，結構決定功能，導致合成的蛋白質喪失活性。該基因突變是插入一個DNA片段引起的，除此之外，還可以缺失或者替換基因中的堿基，從而導致基因突變。(2)從圖中看出，野生型基因和f基因都含有2個限制酶HindⅢ的識別序列，但f基因中含有P片段，因此限制酶HindⅢ切割野生型基因和f基因后，野生型基因切出來能與探針結合的片段較短，f基因切出來能與探針結合的片段較長，DNA分子越長，分子質量越大，在電泳時遷移
速度越慢，因此推測第1泳道中只有野生型基因，第2泳道中既有野生型基因，又有f基因，第3泳道中只有f基因，因此f小鼠和f雜合子對應的DNA片段分別位于第3泳道和第2泳道。(3)據題意可知，野生型基因用＋＋表示，g小鼠是長毛隱性突變體，基因型用gg表示，f雜合子小鼠基因型用＋f表示，f基因和g基因位于同一條常染色體上，如果g和f是非等位基因，f雜合子小鼠(＋f/＋＋)與g小鼠(＋＋/gg)雜交，后代為＋＋/＋g和＋f/＋g，全是野生型；如果g和f是等位基因，f雜合子小鼠(＋f)與g小鼠(gg)雜交，后代為＋g∶fg＝1∶1，即野生型與突變型比例為1∶1。(4)據圖可知，野生型基因突變成g基因以后，啟動子隨著一部分DNA片段丟
失，無法轉錄出 mRNA，也無法形成cDNA，PCR時缺少模板，反轉錄沒有產物，導致最終無結果，因此g小鼠泳道沒有條帶。g小鼠表型與f小鼠相同，表現出毛絨絨的樣子，野生型和g雜合子表達F蛋白，g小鼠不表達F蛋白，即沒有F蛋白，表現出長毛，說明F蛋白在毛發生長中起抑制作用。
引物設計主要遵循如下原則
1.引物的長度通常為20～30個核苷酸，太短則特異性不夠強，太長則退火溫度會比較高。
2.引物G＋C含量以40%～60%為宜，太少擴增效果不佳，過多則易出現非特異條帶，4種堿基最好隨機分布。
3.兩條引物之間不能有連續4個堿基的互補配對，否則加入的引物自身形成雙鏈得不到目的基因片段。
4.一條引物自身不能有大于4個堿基的反向重復序列或自身互補序列的存在，這種序列可形成發夾結構。如果這種結構在PCR條件下穩定，它會阻止引物和模板之間的退火。
5.設計的引物在合成之前，要在DNA數據庫中進行BLAST檢測，以確保引物中的序列只在所擴增的基因中出現，而與其他基因不具有互補性。
核心考點二
蛋白質工程和生物技術的安全性和倫理問題
1.蛋白質工程
(1)基本思路：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質。
(2)蛋白質工程難度很大的原因：蛋白質發揮功能必須依賴于正確的高級結構，而這種高級結構往往十分復雜。
(3)對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質，必須通過基因修飾或基因合成來實現。
2.生物技術的安全性與倫理性
(1)轉基因產品的安全性
②理性看待轉基因技術。
(2)生殖性克隆人的倫理問題
①治療性克隆與生殖性克隆的關系
　　　　 類型
項目　　　　 治療性克隆 生殖性克隆
區別 目的 利用克隆技術產生特定的細胞、組織和器官，用于醫學研究和治療 利用克隆技術產生獨立生存的新個體，獲得人的復制品
水平 細胞水平 個體水平
聯系 都屬于無性生殖；產生的新細胞、組織、器官或新個體，遺傳信息相同
②中國政府態度：不反對治療性克隆，反對生殖性克隆。
(3)試管嬰兒和設計試管嬰兒的比較
①圖示過程中①②③是試管嬰兒的培育過程，①②④⑤是設計試管嬰兒的培育過程。
②后者比前者多了胚胎移植前的“遺傳學診斷”或“基因檢測”。
③前者主要是解決不孕夫婦的生育問題，后者可用于白血病、貧血癥等的治療。
④相同點：都是體外受精，并進行體外胚胎培養，都要經過胚胎移植，都是有性生殖。
(4)禁止生物武器
①生物武器的種類：致病菌、病毒、生化毒劑等。
②中國政府的態度：在任何情況下不發展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。
常考題型一　蛋白質工程
1. (2022·重慶卷)將人胰島素A鏈上1個天冬氨酸替換為甘氨酸，B鏈末端增加2個精氨酸，可制備出一種人工長效胰島素。下列關于該胰島素的敘述，錯誤的是(　　)
A．進入人體后需經高爾基體加工 B．比人胰島素多了2個肽鍵
C．與人胰島素有相同的靶細胞 D．可通過基因工程方法生產
【答案】　A
【解析】　胰島素作用于細胞表面的受體，不需要經高爾基體的加工，A錯誤；人工長效胰島素比人胰島素的B鏈上多了兩個精氨酸，氨基酸與氨基酸之間通過肽鍵連接，故多2個肽鍵，B正確；人工胰島素和人胰島素作用相同，都是降血糖的作用，故靶細胞相同，C正確；人工長效胰島素是對天然蛋白質的改造，需要通過基因工程生產，D正確。
2. (廣東卷)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是(　　)
A．合成編碼目的肽的DNA片段
B．構建含目的肽DNA片段的表達載體
C．依據P1氨基酸序列設計多條模擬肽
D．篩選出具有優良活性的模擬肽作為目的肽
【答案】　C
【解析】　蛋白質工程的基本途徑是從預期蛋白質(目的肽多肽藥物)的功能(抗菌性強但溶血性弱)出發→設計預期蛋白質的空間結構→推測應有的氨基酸序列(即C項表述)→合成相應的基因(即A項表述)→構建相應的基因表達載體(即B項表述)→導入受體細胞，相應基因的表達與鑒定(即D項表述)。從中可看出，首先要做的是依據P1氨基酸序列設計多條模擬肽，故選C。
3. (2022·湖南卷)水蛭是我國的傳統中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質工程改造水蛭素結構，提高其抗凝血活性。回答下列問題：
(1)蛋白質工程流程如圖所示，物質a是______________________，物質b是________。在生產過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是________________________。
(2)蛋白質工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有____________________________、_________________________和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是______________ ___________。
(3)將提取的水蛭蛋白經甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產物中的肽含量及其抗凝血活性，結果如圖所示。推測兩種處理后酶解產物的抗凝血活性差異主要與肽的________(填“種類”或“含量”)有關，導致其活性不同的原因是__________________________________________ ________________________________________。
(4)若要比較蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實驗設計思路______________ _________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)氨基酸序列多肽鏈　mRNA　密碼子的簡并性
(2)從基因文庫中獲取目的基因　通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成　DNA半保留復制
(3)種類　提取的水蛭蛋白的酶解時間和處理的酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞
(4)取3支試管，分別加入等量的蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物(如家兔)血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統計三支試管中血液凝固時間
【解析】　(1)據題圖可知，物質a是氨基酸序列多肽鏈，物質b是mRNA。在生產過程中，物質b可能不同，合成的蛋白質空間構象卻相同，原因是密碼子的簡并性，即一種氨基酸可能有幾個密碼子。(2)蛋白質工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取目的基因、通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是DNA雙鏈復制。(3)將提取的水蛭蛋白經甲、乙兩種蛋白酶水解后，據圖可知，水解產物中的肽含量隨著酶解時間的延長均上升，且差別不大；而水解產物中抗凝血活性有差異，經酶甲處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后相對穩定，經酶乙處理后，隨著酶解時間的延長，抗凝血活性先上升后
下降，且酶甲處理后的酶解產物的抗凝血活性最終高于經酶乙處理后的酶解產物的抗凝血活性，差異明顯，據此推測兩種處理后酶解產物的抗凝血活性差異主要與肽的種類有關，導致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解時間和酶的種類不同，導致水蛭蛋白空間結構有不同程度破壞。(4)若要比較蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，實驗設計思路為：取3支試管，分別加入等量的蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動物(如家兔)血液，立即將等量的血液加入1、2、3號三支試管中，靜置相同時間，統計三支試管中血液凝固時間。
4. (2022·天津卷)Ⅰ型糖尿病是因免疫系統將自身胰島素作為抗原識別而引起的自身免疫病。小腸黏膜長期少量吸收胰島素抗原，能誘導免疫系統識別該抗原后應答減弱，從而緩解癥狀。科研人員利用Ⅰ型糖尿病模型小鼠進行動物實驗，使乳酸菌在小鼠腸道內持續產生人胰島素抗原，為此構建重組表達載體，技術路線如下。
據圖回答：
(1)為使人胰島素在乳酸菌中高效表達，需改造其編碼序列。下圖是改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個核苷酸序列。據圖分析，轉錄形成的mRNA中，該段序列所對應的片段內存在堿基替換的密碼子數有________個。
(2)在人胰島素A、B肽鏈編碼序列間引入一段短肽編碼序列，確保等比例表達A、B肽鏈。下列有關分析正確的是_________。
A．引入短肽編碼序列不能含終止子序列
B．引入短肽編碼序列不能含終止密碼子編碼序列
C．引入短肽不能改變A鏈氨基酸序列
D．引入短肽不能改變原人胰島素抗原性
(3)在重組表達載體中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶僅有圖示的酶切位點。用這兩種酶充分酶切重組表達載體，可形成________種DNA片段。
(4)檢測轉化的乳酸菌發現，信號肽—重組人胰島素分布在細胞壁上。由此推測，信號肽的合成和運輸所經歷的細胞結構依次是_____ ______________________________________________________________________________________________________________________。
(5)用轉化的乳酸菌飼喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段時間后，小鼠體內出現人胰島素抗原，能夠特異性識別它的免疫細胞有_________。
A．B細胞　　 B．T細胞
C．吞噬細胞 D．漿細胞
【答案】　(1)6　(2)ABCD　(3)3　(4)核糖體、細胞質基質、細胞膜、細胞壁　(5)AB
【解析】　(1)從圖示可知，改造前后人胰島素B鏈編碼序列的起始30個核苷酸序列有7個核苷酸發生了替換，則其轉錄形成的mRNA中，也會有7個核苷酸發生改變，一個密碼子由mRNA上三個連續的堿基組成，由此可知，該段序列所對應的片段內存在堿基替換的密碼子數有6個。(2)要確保等比例表達A、B肽鏈，則需A、B肽鏈一起合成，即啟動子和終止子在人胰島素A、B鏈編碼序列兩端，在其中間加入一段短肽編碼序列后，序列中間不能出現終止子，所轉錄得到的mRNA中間也不能出現終止密碼子，同時不能改變肽鏈的氨基酸序列和它的功能，綜上，
故選ABCD。(3)在重組表達載體中，SacⅠ和XbaⅠ限制酶切位點分別有2個和1個，當將重組表達載體用SacⅠ和XbaⅠ限制酶充分酶切后，會形成3個缺口，得到3種不同的DNA片段。(4)乳酸菌屬于原核細胞，其細胞壁上的信號肽在核糖體上合成后，到細胞質基質中加工，再將其運輸到細胞膜上，進而轉移到細胞壁。(5)人胰島素抗原能引起小鼠的特異性免疫，在特異性免疫過程中，B細胞和T細胞能特異性識別抗原，而吞噬細胞能識別抗原，但不是特異性識別，漿細胞不能識別抗原。
蛋白質工程與基因工程的比較
項目 蛋白質工程 基因工程
區別 過程 預期的蛋白質功能 →設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得蛋白質 獲取目的基因→構建基因表達載體→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定
項目 蛋白質工程 基因工程
區別 實質 定向改造或生產人類所需的蛋白質 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產品
結果 生產自然界中沒有的蛋白質 生產自然界中已有的蛋白質
聯系 蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程，是對現有蛋白質的改造或制造新的蛋白質，必須通過改造或合成基因實現
常考題型二　生物技術的安全性和倫理問題
5. (2024·浙江1月卷)關于生物技術的安全與倫理問題在我國相關法規明令禁止的是(　　)
A．試管動物的培育 B．轉基因食品的生產
C．治療性克隆的研究 D．生物武器的發展和生產
【答案】　D
【解析】　試管動物的培育屬于胚胎工程，沒有禁止，A正確；我國目前不反對轉基因的食品的生產，B正確；中國政府禁止生殖性克隆，支持治療性克隆，C正確；生物武器致病能力強、攻擊范圍廣，世界范圍內應全面禁止生物武器，D錯誤。故選D。
6. (江蘇卷)下列生物技術操作對遺傳物質的改造，不會遺傳給子代的是(　　)
A．將胰島素基因表達質粒轉入大腸桿菌，篩選獲得基因工程菌
B．將花青素代謝基因導入植物體細胞，經組培獲得花色變異植株
C．將腸乳糖酶基因導入奶牛受精卵，培育出產低乳糖牛乳的奶牛
D．將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者，進行基因治療
【答案】　D
【解析】　將含胰島素基因表達載體的重組質粒轉入大腸桿菌獲得的轉基因菌，可以通過二分裂將胰島素基因傳給后代，A不符合題意；將花青素代謝基因導入植物體細胞，再經植物組織培養獲得的植株所有細胞均含有花青素代謝基因，花青素代謝基因會隨該植物傳給后代，B不符合題意；將腸乳糖酶基因導入奶牛受精卵，培育出產低乳糖牛乳的奶牛所有細胞均含有腸乳糖酶基因，可以遺傳給后代，C不符合題意；該患者進行基因治療時，只有淋巴細胞含有該腺苷酸脫氨酶基因，性原細胞不含該基因，故不能遺傳給后代，D符合題意。
7. (2023·浙江1月卷)以哺乳動物為研究對象的生物技術已獲得了長足的進步。對生物技術應用于人類，在安全與倫理方面有不同的觀點，下列敘述正確的是(　　)
A．試管嬰兒技術應全面禁止
B．治療性克隆不需要監控和審查
C．生殖性克隆不存在倫理道德方面的風險
D．我國不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗
【答案】　D
【解析】　試管嬰兒為治療不孕癥開辟了新途徑，不應全面禁止，A錯誤；我國政府一再重申四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗，但治療性克隆可在有效監控和嚴格審查下實施，B錯誤，D正確；生殖性克隆人沖擊了現有的一些有關婚姻、家庭和兩性關系的倫理道德觀念，C錯誤。故選D。
8. (江蘇卷)下列關于轉基因生物安全性的敘述中，錯誤的是(　　)
A．我國已經對轉基因食品和轉基因農產品強制實施了產品標識制度
B．國際上大多數國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害
C．開展風險評估、預警跟蹤和風險管理是保障轉基因生物安全的前提
D．目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環境安全性上
【答案】　B
【解析】　我國為保護消費者的知情權，已經對轉基因食品和轉基因農產品強制實施了產品標識制度，A項正確；轉基因生物是否存在安全問題，尚在爭論之中，國家為了維護消費者對轉基因產品的選擇權和知情權，一般會加貼標注，但不會警示性注明可能的危害，B項錯誤；保障轉基因生物安全的前提是開展風險評估、預警跟蹤和風險管理等，C項正確；目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環境安全性上，此外還有生物安全問題，D項正確。
對克隆的理解
克隆是指無性繁殖系，具體地說，是指從一個共同祖先通過無性繁殖的方法繁殖出來的一群遺傳特征相同的DNA分子、細胞或個體。克隆有廣義和狹義之分，廣義的克隆有分子、細胞和個體三個水平的克隆；狹義的克隆是指通過細胞核移植產生重組細胞再發育成新個體。
1.分子水平的克隆：即DNA復制，如PCR擴增產生相同的基因，表達載體進入受體細胞或在生物中自我復制得到大量完全相同的基因等。
2.細胞水平的克隆：如通過細胞培養由親代細胞分裂形成遺傳信息相同的很多細胞或某些組織、器官；單克隆抗體的制備，單細胞生物如細菌進行分裂生殖等。
3.個體水平的克隆：是指通過各種生物技術獲得基因型完全相同的兩個或更多個體。如通過細胞核移植、胚胎分割等產生新個體。克隆的生殖方式屬于無性生殖。(共119張PPT)
專題九　生物技術與工程
第二講　細胞工程
8.1 植物細胞工程包括組織培養和體細胞雜交等技術
8.1.1 闡明植物組織培養是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培養條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程
8.1.2 概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定條件下融合成雜合細胞，繼而培育成新植物體的技術
8.1.3 舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產物生產、育種等方式有效提高了生產效率
8.2 動物細胞工程包括細胞培養、核移植、細胞融合和干細胞的應用等技術
8.2.1 闡明動物細胞培養是從動物體獲得相關組織，分散成單個細胞后，在適宜的培養條件下讓細胞生長和增殖的過程。動物細胞培養是動物細胞工程的基礎
8.2.2 闡明動物細胞核移植一般是將體細胞核移入一個去核的卵母細胞中，并使重組細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的過程
8.2.3 闡明動物細胞融合是指通過物理、化學或生物學等手段，使兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程
8.2.4 概述細胞融合技術是單克隆抗體制備的重要技術
8.2.5 簡述干細胞在生物醫學工程中有廣泛的應用價值
8.3 對動物早期胚胎或配子進行顯微操作和處理以獲得目標個體
8.3.1 簡述胚胎形成經過了受精及早期發育等過程
8.3.2 簡述胚胎工程包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等技術
1．植物的每個細胞在植物體內和體外都能表現出細胞的全能性。 (　　)
提示：×　細胞在離體條件下，提供適宜的培養條件，并加入激素進行誘導，才能表現出全能性。
2．在誘導離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會發生細胞的增殖和分化。 (　　)
提示：×　菊花莖段形成幼苗的過程中，既有細胞增殖，也有細胞分化。
3．用纖維素酶和果膠酶水解法獲得的植物原生質體失去了全能性。 (　　)
提示：×　植物原生質體再生出新的細胞壁之后，仍然具有發育成完整個體的潛能，因為細胞中的遺傳物質并沒有丟失，原生質體也未失去全能性。
4．細胞膜的流動性是細胞融合的基礎。 (　　)
提示：√
5．若誘導植物細胞融合，則需先脫分化再誘導融合。 (　　)
提示：×　若誘導植物細胞融合，則需先去除細胞壁再誘導融合，不需要脫分化。
6．需使用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞獲得原生質體，然后選用滅活的病毒誘導原生質體融合。 (　　)
提示：×　滅活的病毒一般用于誘導動物細胞的融合，不能用于植物原生質體的融合。
7．原生質體雖無細胞壁但仍保持細胞的全能性，可用秋水仙素處理誘導細胞壁再生。 (　　)
提示：×　秋水仙素可用于誘導染色體加倍，不能誘導細胞壁的再生。
8．植物細胞雜交的最終目的是得到細胞的代謝產物。 (　　)
提示：×　植物細胞雜交的最終目的是得到雜種植株，培養新品種的作物。
9．制備肝細胞懸液時先用剪刀剪碎肝組織，再用胃蛋白酶處理。 (　　)
提示：×　可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理剪碎的肝組織，胃蛋白酶的最適pH是酸性較強的環境，在中性的動物細胞培養液中沒有活性。
10．動物細胞培養過程需要無菌環境，不需要無菌操作。 (　　)
提示：×　無菌環境的營造離不開無菌操作技術的支持。
11．制備單克隆抗體時，要選用已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞。 (　　)
提示：×　實驗操作時，不可能挑選脾中的B淋巴細胞去操作，也沒有必要。因此，選用的材料是脾中的多種淋巴細胞，起作用的是脾中的B淋巴細胞。
12．通過體細胞核移植技術培育克隆牛的過程中，可用顯微操作技術處理次級卵母細胞，去除細胞核。 (　　)
提示：√
13．動、植物細胞培養時都要在培養基中添加適量蔗糖。 (　　)
提示：×　植物組織培養或植物細胞培養的培養基中添加適量蔗糖，但是動物細胞培養基中一般不添加蔗糖。
14．酶處理細胞的時間過長可能會改變細胞膜的通透性。 (　　)
提示：√
15．傳代培養超過50代的細胞可能失去接觸抑制的特性。 (　　)
提示：√
16．胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植。 (　　)
提示：×　胚胎移植一般選取發育良好的桑葚胚或囊胚，原腸胚不能用于胚胎移植。
17．為了獲得更多的囊胚，可以采用注射激素的方法促進成熟雌性個體超數排卵，然后將卵細胞從母體內取出，在試管內與人工采集的精子進行體外受精，培育成胚胎。 (　　)
提示：×　卵細胞培養到MⅡ期，精子獲能后才能進行體外受精。
18．從雄性奶牛中采集到的成熟精子可直接用于受精。 (　　)
提示：×　發育成熟的精子需要獲能處理后才能與卵細胞受精。
19．采用胚胎分割技術產生同卵多胚的數量是有限的。 (　　)
提示：√
20．胚胎移植時需使用免疫抑制劑以避免代孕牛對植入胚胎產生排斥反應。 (　　)
提示：×　雌性個體對移入子宮的胚胎一般不會出現免疫排斥反應。
1.植物組織培養時通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體，原因是_____ __________________________________________。
2．“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想象的那樣，地上結番茄、地下長馬鈴薯，主要原因是_________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
莖尖、幼葉細胞分化程度低，容易誘導產生愈傷組織
基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，“番茄—馬鈴薯”雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達相互干擾，不能像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序地表達
3．植物組織培養要無菌操作的原因是______________________ _________________________________________。
4．動物細胞培養需要添加血清的原因：_______________________ ___________________________________________________________________________________。
5．為防止肺癌細胞培養過程中發生污染，需要加入抗生素；同時還要提供適宜的溫度、pH、O2和CO2等環境條件。此外，每48 h更換一次培養液，目的是______________________________________________ _____________________。
防止雜菌與培養物爭奪營養，雜菌產生的有害物質會導致培養物死亡
由于人們對細胞所需的營養物質尚未全部研究清楚，因此在使用合成培養基時，通常需要加入血清等一些天然成分
提供營養物質，清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害
6．動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是____________。也有人采用__________、________________和____________等方法，其實質是______________________________________________________。
7．___________是指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。進行同期發情處理的目的是________________ ___________________________________________。
8．為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液，精液保存的方法是________。在體外受精前要對精子進行獲能處理，其原因是________ __________________________________________。
顯微操作法
梯度離心
紫外線短時間照射
化學物質處理
在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性
超數排卵
使供受體生殖器官的生理變化同步，保證相同的生理環境
冷凍保存
剛排出的精子必須發生相應生理變化后才能受精
核心考點一
植物細胞工程及其應用
1.植物組織培養的過程——原理：植物細胞的全能性
(1)植物組織培養中添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓。
(2)脫分化階段不需要光，再分化階段需要光。
(3)生長素與細胞分裂素的比值高時，促進根的分化、抑制芽的形成；比值低時，促進芽的分化、抑制根的形成，比例適中有利于愈傷組織的形成。
(4)體內細胞未表現全能性的原因：基因的表達具有選擇性。
2.植物體細胞雜交技術——原理：植物細胞的全能性、細胞膜的流動性
3.針對二類目標(試管苗、細胞產物)的培養流程
4.植物繁殖的新途徑
(1)快速繁殖：也叫微型繁殖，可對優良品種進行規模化的植物組織培養。
(2)作物脫毒：植物頂端分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，對離體莖尖進行組織培養可獲得脫毒苗。
常考題型一　植物組織培養
1. (2024·遼寧卷)迷迭香酸具有多種藥理活性。進行工廠化生產時，先誘導外植體形成愈傷組織，再進行細胞懸浮培養獲得迷迭香酸，加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量。下列敘述錯誤的是(　　)
A．迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體
B．誘導愈傷組織時需加入NAA和脫落酸
C．懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團
D．茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝產物的合成速率
【答案】　B
【解析】　迷迭香頂端幼嫩的莖段適合用作外植體，生長旺盛，分裂能力較強，A正確；誘導愈傷組織時需加入NAA和細胞分裂素，B錯誤；懸浮培養時需將愈傷組織打散成單個細胞或較小的細胞團，獲得更多的營養物質和氧氣，使得其可以進一步分裂，C正確；加入誘導劑茉莉酸甲酯可大幅提高產量，推測茉莉酸甲酯改變了迷迭香次生代謝產物(不是植物生長所必需的)的合成速率，D正確。故選B。
2. (2024·浙江1月卷)山藥在生長過程中易受病毒侵害導致品質和產量下降。采用組織培養技術得到脫毒苗，可恢復其原有的優質高產特性，流程如圖。下列操作不可行的是(　　)
外植體→愈傷組織→叢生芽→試管苗
A．選擇芽尖作為外植體可減少病毒感染
B．培養基中加入抗生素可降低雜菌的污染
C．將叢生芽切割后進行繼代培養可實現快速繁殖
D．提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成叢生芽
【答案】　D
【解析】　芽尖等分生組織分裂旺盛，且含病毒少，取材時常選用其作為外植體，A正確；培養基中有大量的營養物質容易被細菌污染，加入抗生素可降低雜菌的污染，B正確；將叢生芽切割后轉移到新的培養基上繼續進行擴大培養稱為繼代培養，其又可分為第二代培養、第三代培養等。大多數植物每隔4～6周進行一次繼代培養，每進行一次繼代培養，培養物一般能增殖3～4倍。正因為培養物可以不斷繼代培養，所以離體繁殖速度比常規方法通常要快數萬倍，可實現快速繁殖，C正確；提高生長素和細胞分裂素的比值可促進愈傷組織形成根而不是芽，D錯誤。故選D。
3. (2024·安徽卷)植物細胞懸浮培養技術在生產中已得到應用。某興趣小組嘗試利用該技術培養胡蘿卜細胞并獲取番茄紅素，設計了以下實驗流程和培養裝置(如圖)，請同學們進行評議。下列評議不合理的是(　　)
A．實驗流程中應該用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細胞
B．裝置中的充氣管應置于液面上方，該管可同時作為排氣管
C．裝置充氣口需要增設無菌濾器，用于防止雜菌污染培養液
D．細胞培養需要適宜的溫度，裝置需增設溫度監測和控制設備
【答案】　B
【解析】　植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，欲利用愈傷組織制備懸浮細胞，可用纖維素酶和果膠酶進行處理愈傷組織，A正確；裝置中的充氣管應置于液面下方，以利于培養液中的溶氧量的增加，該管不能同時作為排氣管，B錯誤；為了防止雜菌污染培養液，裝置充氣口需要增設無菌濾器，C正確；細胞培養時需要保證適宜的溫度，因此裝置需增設溫度監測和控制設備，D正確。故選B。
4. (2024·甘肅卷)蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質退化。某研究小組嘗試通過組織培養技術獲得脫毒苗，操作流程如下圖。下列敘述正確的是(　　)
A．①為脫分化過程，1號培養基中的愈傷組織是排列規則的薄壁組織團塊
B．②為再分化過程，愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變或基因重組
C．3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1
D．百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體
【答案】　D
【解析】　在脫分化過程中，1號培養基中的愈傷組織是排列不規則的薄壁組織團塊，A錯誤；愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變，但基因重組發生在減數分裂過程中，而愈傷組織細胞的分化過程是有絲分裂，所以不會發生基因重組，B錯誤；3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值應該小于1，C錯誤；百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，因此可以作為該研究中的外植體，D正確。故選D。
植物激素對植物組織培養的影響
1.按照不同的順序使用生長素、細胞分裂素這兩類激素，會得到不同的實驗結果
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：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高
2.當同時使用生長素、細胞分裂素這兩類激素時，兩者用量的比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
比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成
比值適中 促進愈傷組織的形成
簡記：“高”根，“低”芽，“中”愈傷
常考題型二　植物體細胞雜交
5. (2024·湖北卷)植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分蘗能力強、結實性好。科研人員通過植物體細胞雜交技術培育出兼有甲、乙優良性狀的植物丙，過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．過程①中酶處理的時間差異，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異
B．過程②中常采用滅活的仙臺病毒或PEG誘導原生質體融合
C．過程④和⑤的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素
D．可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株
【答案】　B
【解析】　酶解是為了去除植物細胞的細胞壁，過程①中酶處理的時間不同，說明兩種親本的細胞壁結構有差異，A正確；過程②為原生質體的融合，常用PEG誘導原生質體融合，滅活的仙臺病毒可誘導動物細胞融合，不能用于植物，B錯誤；過程④脫分化和⑤再分化的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素，但在兩個過程中二者的比例不同，C正確；植物丙是植物甲和植物乙體細胞雜交形成的個體，應具備兩者的遺傳物質，因此可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株，D正確。故選B。
6. (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
【答案】　C
【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正確。故選C。
7. (2024·山東卷改編)下列關于植物愈傷組織的說法正確的是(　　)
A．用果膠酶和膠原蛋白酶去除愈傷組織的細胞壁獲得原生質體
B．融合的原生質體可直接分裂分化形成雜種植株
C．體細胞雜交獲得的雜種植株細胞中具有來自親本的2個細胞核
D．通過愈傷組織再生出多個完整植株的過程屬于無性繁殖
【答案】　D
【解析】　植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，故用果膠酶和纖維素酶去除愈傷組織的細胞壁獲得原生質體，A錯誤；用纖維素酶和果膠酶分別處理不同的植物細胞，得到原生質體，運用物理方法或化學方法誘導融合，形成雜種細胞，生出新的細胞壁后再利用植物組織培養技術將雜種細胞培養成雜種植株，故融合的原生質體需再生出細胞壁后才能形成愈傷組織，B錯誤；體細胞雜交獲得的雜種植株細胞中具有來自兩個親本的遺傳物質，只有1個細胞核，C錯誤；通過愈傷組織再生出多個完整植株的過程屬于植物的組織培養，從繁殖看屬于無性繁殖，D正確。故選D。
8. (2023·浙江1月卷)甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效應。某研究小組用甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交相關研究，基本過程包括獲取原生質體、誘導原生質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定，最終獲得高產耐鹽堿再生植株。回答下列問題：
(1)根據研究目標，在甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交前，應檢驗兩種植物的原生質體是否具備________的能力。為了便于觀察細胞融合的狀況，通常用不同顏色的原生質體進行融合，若甲植物原生質體采用幼苗的根為外植體，則乙植物可用幼苗的________為外植體。
(2)植物細胞壁的主要成分為________和果膠，在獲取原生質體時，常采用相應的酶進行去壁處理。在原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使甲原生質體和乙原生質體的__________________失活。對處理后的原生質體在顯微鏡下用__________________計數，確定原生質體密度。兩種原生質體1∶1混合后，通過添加適宜濃度的PEG進行融合；一定時間后，加入過量的培養基進行稀釋，稀釋的目的是________ ________________________________________________________。
(3)將融合原生質體懸浮液和液態的瓊脂糖混合，在凝固前倒入培養皿，融合原生質體分散固定在平板中，并獨立生長、分裂形成愈傷組織。同一塊愈傷組織所有細胞源于________________________________ __________________。下列各項中能說明這些愈傷組織只能來自于雜種細胞的理由是哪幾項？_________。
A．甲、乙原生質體經處理后失活，無法正常生長、分裂
B．同種融合的原生質體因甲或乙原生質體失活而不能生長、分裂
C．培養基含有抑制物質，只有雜種細胞才能正常生長、分裂
D．雜種細胞由于結構和功能完整可以生長、分裂
(4)愈傷組織經________可形成胚狀體或芽。胚狀體能長出________，直接發育形成再生植株。
(5)用PCR技術鑒定再生植株。已知甲植物細胞核具有特異性DNA序列a，乙植物細胞質具有特異性DNA序列b；M1、M2為序列a的特異性引物，N1、N2為序列b的特異性引物。完善實驗思路：
Ⅰ.提取純化再生植株的總DNA，作為PCR擴增的________。
Ⅱ.將DNA提取物加入PCR反應體系，____________為特異性引物，擴增序列a；用同樣的方法擴增序列b。
Ⅲ.得到的2個PCR擴增產物經____________后，若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的__________個條帶，則可初步確定再生植株來自于雜種細胞。
【答案】　(1)再生　葉
(2)纖維素　細胞質和細胞核　血細胞計數板　降低PEG濃度，使其失去融合作用
(3)同一個雜種融合原生質體　ABD
(4)再分化　根和芽
(5)模板　M1、M2　凝膠電泳　1
【解析】　(1)在甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交前，應檢驗兩種植物的原生質體是否具備再生的能力。為了便于觀察細胞融合的狀況，通常用不同顏色的原生質體進行融合，若甲植物原生質體采用幼苗的根為外植體，則乙植物可用幼苗的葉為外植體。(2)植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠，在獲取原生質體時，常采用相應的酶進行去壁處理。甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應，乙植物細胞質基因具有高產效應，在原生質體融合前，需對原生質體進行處理，分別使甲原生質體和乙原生質體的細胞質和細胞核失活，融合后具有甲植物的細胞核基因和乙植物的細胞質基因。對處理后的原生質體在顯微鏡下用血細胞計數板計數，確定原生質體密度。兩種原生質體1∶1混合后，通過添加適宜濃
度的PEG進行融合；一定時間后，加入過量的培養基進行稀釋，稀釋的目的是降低PEG濃度，使其失去融合作用。(3)將融合原生質體懸浮液和液態的瓊脂糖混合，在凝固前倒入培養皿，融合原生質體分散固定在平板中，并獨立生長、分裂形成愈傷組織。同一塊愈傷組織所有細胞源于同一個雜種融合的原生質體。未融合的原生質體因為細胞質或細胞核的失活，無法正常生長、分裂；同種融合的原生質體也因為甲原生質體細胞質或乙原生質體細胞核失活而不能生長、分裂；只有雜種細胞才具備有活性的細胞質和細胞核，可以生長、分裂，因此這些愈傷組織只能來自于雜種細胞。故選ABD。(4)愈傷組織經再分化可形成胚狀體或芽。胚
狀體能長出根和芽，直接發育形成再生植株。(5)Ⅰ.提取純化再生植株的總DNA，作為PCR擴增的模板。Ⅱ.將DNA提取物加入PCR反應體系，M1、M2為特異性引物，擴增序列a；用同樣的方法擴增序列b。Ⅲ.得到的2個PCR擴增產物經凝膠電泳后，若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的1個條帶，則可初步確定再生植株來自于雜種細胞。
關于植物體細胞的篩選
植物體細胞雜交中涉及不同植物原生質體的融合。在融合細胞中有同種和異種融合兩種類型，因此涉及對雜種細胞的篩選和培養。雜種細胞的篩選，可用機械方法，也可用生理學或遺傳學的方法。以機械方法為例，根據兩種親本細胞在形態、色澤上的差異，將細胞分別接種在帶有小格的培養皿中，每個小格中放1～3個細胞。在顯微鏡下找出雜種細胞，并且標定位置。等雜種細胞分裂成細胞團時，轉移到培養皿中，培養成愈傷組織。待長出愈傷組織后按常規方法誘導其長芽、生根、成苗。在此過程中可對雜種細胞或植株進行鑒別與篩選。
核心考點二
動物細胞工程及其應用
1.動物細胞培養(以貼壁細胞為例)——原理：細胞增殖
(1)動物細胞培養過程
①動物細胞培養中兩次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：處理剪碎的組織，使其分散成單個細胞；第二次：使貼壁生長的細胞從瓶壁上脫落下來分散成單個細胞。
②保障無菌、無毒的措施：對培養液和培養用具進行滅菌處理及在無菌條件下進行操作，定期更換培養液。
③區分原代培養和傳代培養的關鍵：是否分瓶培養。
(2)干細胞
比較項目 胚胎干細胞(ES細胞) 成體干細胞 誘導多能干細胞(iPS細胞)
來源 早期胚胎 成體組織或器官內 誘導高度分化的組織細胞形成的
特點 具有分化成為成年動物體內的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能 具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發育成完整個體的能力 類似胚胎干細胞；誘導過程無須破壞胚胎，應用前景更廣泛
2.單克隆抗體的制備——原理：細胞膜的流動性、細胞的增殖
(1)3種細胞特點不同：①B淋巴細胞：能產生抗體，不能大量增殖。②骨髓瘤細胞：能迅速大量增殖，不能產生抗體。③雜交瘤細胞：既能產生抗體，又能迅速大量增殖。
(2)兩次篩選目的不同：①第1次：獲得雜交瘤細胞。②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細胞。
3.動物體細胞核移植技術——原理：動物細胞核的全能性
(1)核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的三個原因：①克隆動物遺傳物質來自兩個親本。②發育過程中可能發生基因突變或染色體變異。③外界環境可能引起不可遺傳的變異。
(2)克隆動物的產生是無性繁殖，而試管動物則是在體外受精形成受精卵，由受精卵發育成的個體，因此屬于有性繁殖。
常考題型一　動物細胞培養和單克隆抗體
1. (2024·遼寧卷)從小鼠胚胎中分離獲取胚胎成纖維細胞進行貼壁培養，在傳代后的不同時間點檢測細胞數目，結果如圖。下列敘述正確的是(　　)
A．傳代培養時，培養皿需密封防止污染
B．選取①的細胞進行傳代培養比②更合理
C．直接用離心法收集細胞進行傳代培養
D．細胞增長進入平臺期可能與細胞密度過大有關
【答案】　D
【解析】　傳代培養時需要營造無菌、無毒以及95%空氣＋5%CO2的氣體環境，而非密封，A錯誤；①的細胞更接近延遲期(調整期)，②時細胞增長開始變得緩慢，B錯誤；對于貼壁生長的細胞進行傳代培養時，先需要用胰蛋白酶等處理，使之分散為單個細胞，然后再用離心法收集，C錯誤；細胞增長進入平臺期可能與細胞密度過大、細胞間產生接觸抑制、細胞代謝產物積累有關，D正確。故選D。
2. (2024·湖北卷)糖尿病是危害人類健康的主要疾病之一。恢復功能性胰島B細胞總量是治療糖尿病的重要策略。我國學者研究發現，向患有糖尿病的小鼠注射胰高血糖素受體單克隆抗體(mAb)，可以促進胰島A細胞增殖，誘導少數胰島A細胞向胰島B細胞轉化，促進功能性胰島B細胞再生。根據上述實驗結果，下列敘述錯誤的是(　　)
A．mAb的制備可能涉及細胞融合技術
B．注射mAb可降低胰腺分泌胰高血糖素的量
C．mAb和胰高血糖素均能與胰高血糖素受體特異性結合
D．胰高血糖素主要通過促進肝糖原分解和非糖物質轉化為糖，升高血糖水平
【答案】　B
【解析】　單克隆抗體的制備涉及細胞融合技術和動物細胞培養技術，mAb屬于單克隆抗體，其制備可能涉及細胞融合技術，A正確；單克隆抗體(mAb)，可以促進胰島A細胞增殖；而胰島A細胞可分泌胰高血糖素，可見注射mAb可提高胰島A細胞分泌胰高血糖素的量，B錯誤；題干信息，mAb是胰高血糖素受體單克隆抗體，可見mAb和胰高血糖素均能與胰高血糖素受體特異性結合，C正確；胰高血糖素主要作用于肝，促進肝糖原分解成葡萄糖進入血液，促進非糖物質轉變成糖，使血糖濃度回升到正常水平，D正確。故選B。
3. (2024·浙江1月卷)某動物細胞培養過程中，細胞貼壁生長至接觸抑制時，需分裝培養，實驗操作過程如圖。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．①加消化液的目的是使細胞與瓶壁分離
B．②加培養液的目的是促進細胞增殖
C．③分裝時需調整到合適的細胞密度
D．整個過程需要在無菌、無毒條件下進行
【答案】　B
【解析】　①加消化液的目的是使細胞與瓶壁分離，A正確；②加培養液，多次加培養液先洗去殘留的消化酶，然后終止消化液的消化作用，并對細胞加以稀釋，B錯誤；③分裝時需調整到合適的細胞密度，因為若密度過大細胞仍存在接觸抑制，C正確；動物細胞培養需要無菌、無毒環境，因此整個過程需要在無菌、無毒條件下進行，D正確。故選B。
4. (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。
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________。
【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
【解析】　(1)漿細胞是高度分化的細胞，不能增殖，所以不能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。
動物細胞融合和植物體細胞雜交的比較
比較項目 動物細胞融合 植物體細胞雜交
原理 細胞膜的流動性 細胞膜的流動性、細胞的全能性
融合前處理 使細胞分散開 去除細胞壁
相關酶 胰蛋白酶、膠原蛋白酶等 纖維素酶和果膠酶
誘導方法 除了物理法、化學法，還可以用滅活病毒誘導法 物理法、化學法
比較項目 動物細胞融合 植物體細胞雜交
結果 形成雜交細胞 形成雜種植株
應用 主要用于制備單克隆抗體 培育植物新品種
意義 突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能
常考題型二　核移植與克隆動物的培養
5. (2021·遼寧卷)下圖是利用體細胞核移植技術克隆優質奶牛的簡易流程圖，有關敘述正確的是(　　)
A．后代丁的遺傳性狀由甲和丙的遺傳物質共同決定
B．過程①需要提供95%空氣和5%CO2的混合氣體
C．過程②常使用顯微操作去核法對受精卵進行處理
D．過程③將激活后的重組細胞培養至原腸胚后移植
【答案】　B
【解析】　后代丁的細胞核的遺傳物質來自甲，細胞質的遺傳物質來自于乙牛，則丁的遺傳性狀由甲和乙的遺傳物質共同決定，A錯誤；動物細胞培養中需要提供95%空氣(保證細胞的有氧呼吸)和5%CO2(維持培養液的pH)的混合氣體，B正確；過程②常使用顯微操作去核法對卵母細胞進行處理，C錯誤；過程③將激活后的重組細胞培養至囊胚或桑葚胚后移植，D錯誤。故選B。
6. (2020·天津卷)在克隆哺乳動物過程中，通常作為核移植受體細胞的是去核的(　　)
A．卵原細胞 B．初級卵母細胞
C．次級卵母細胞 D．卵細胞
【答案】　C
【解析】　在克隆哺乳動物過程中，通常選擇減數第二次分裂中期的去核卵母細胞作為受體細胞，即次級卵母細胞。故選C。
7. (2023·浙江6月卷)賴氨酸是人體不能合成的必需氨基酸，而人類主要食物中的賴氨酸含量很低，利用生物技術可提高食物中賴氨酸含量。回答下列問題：
(1)植物細胞合成的賴氨酸達到一定濃度時，能抑制合成過程中兩種關鍵酶的活性，導致賴氨酸含量維持在一定濃度水平，這種調節方式屬于________。根據這種調節方式，在培養基中添加_______________，用于篩選經人工誘變的植物懸浮細胞，可得到抗賴氨酸類似物的細胞突變體，通過培養獲得再生植株。
(2)隨著轉基因技術與動物細胞工程結合和發展，2011年我國首次利用轉基因和體細胞核移植技術成功培育了高產賴氨酸轉基因克隆奶牛。其基本流程為：
①構建乳腺專一表達載體。隨著測序技術的發展，為獲取富含賴氨酸的酪蛋白基因(目的基因)，可通過檢索____________獲取其編碼序列，用化學合成法制備得到。再將獲得的目的基因與含有乳腺特異性啟動子的相應載體連接，構建出乳腺專一表達載體。
②表達載體轉入牛胚胎成纖維細胞(BEF)。將表達載體包裹到磷脂等構成的脂質體內，與BEF膜發生________，表達載體最終進入細胞核，發生轉化。
③核移植。將轉基因的BEF作為核供體細胞，從牛卵巢獲取卵母細胞，經體外培養及去核后作為____________。將兩種細胞進行電融合，電融合的作用除了促進細胞融合，同時起到了________重組細胞發育的作用。
④重組細胞的體外培養及胚胎移植。重組細胞體外培養至________________，植入代孕母牛子宮角，直至小牛出生。
⑤檢測。DNA水平檢測：利用PCR技術，以非轉基因牛耳組織細胞作為陰性對照，以____________________________________為陽性對照，檢測到轉基因牛耳組織細胞中存在目的基因。RNA水平檢測：從非轉基因牛乳汁中的脫落細胞、轉基因牛乳汁中的脫落細胞和轉基因牛耳組織細胞，提取總RNA，對總RNA進行___________處理，以去除DNA污染，再經逆轉錄形成cDNA，并以此為______________，利用特定引物擴增目的基因片段。結果顯示目的基因在轉基因牛乳汁中的脫落細胞內表達，而不在牛耳組織細胞內表達，原因是什么？_______________ __________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)負反饋調節　一定濃度的賴氨酸類似物
(2)①基因文庫　②融合　③受體細胞　激活　④桑葚胚或囊胚　⑤含有目的基因的牛耳組織細胞　DNA酶　PCR的模板　構建的表達載體只含有乳腺特異性啟動子，只能在乳腺細胞中啟動轉錄，而在牛耳細胞中不能表達
【解析】　(1)負反饋調節是指在一個系統中，系統工作的效果，反過來又作為信息調節該系統的工作，并且使系統工作的效果減弱或受到限制，有助于系統保持穩定。植物細胞合成的賴氨酸達到一定濃度時，能抑制合成過程中兩種關鍵酶的活性，導致賴氨酸含量維持在一定濃度水平，這種調節方式屬于負反饋調節。如果想得到抗賴氨酸類似物的細胞突變體，可在培養基中添加一定濃度的賴氨酸類似物。(2)①從基因文庫中獲取目的基因：將含有某種生物的許多基因片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物不同的基因，稱為基因文庫。當需要某一片段時，根據目的基因的有關信息，如根據基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉錄產物，以及基因的表達產物蛋白質等特性來獲取目的基因。②表達載體包裹到磷脂等構
成的脂質體內，根據細胞膜成分，其與BEF膜發生融合。③去核的卵母細胞作為受體細胞，其處于減數第二次分裂中期，因為卵母細胞中含有促使細胞核表達全能性的物質和營養條件。電融合的作用除了促進細胞融合，同時起到了激活重組細胞發育的作用。④胚胎發育到適宜階段可取出向受體移植。牛、羊一般要培養到桑葚胚或囊胚階段；植入代孕母牛子宮角，直至小牛出生。⑤陽性對照：按照當前實驗方案一定能得到正面預期結果的對照實驗。陽性對照是已知的對測量結果有影響的因素，目的是確定實驗程序無誤。陰性對照和陽性對照相反，按照當前的實驗方案一定不能得到正面預期結果的對照實驗，排除未知變量對實驗
產生的不利影響。本實驗以非轉基因牛耳組織細胞作為陰性對照，為了檢測到轉基因牛耳組織細胞中存在目的基因，應該以含有目的基因的牛耳組織細胞為陽性對照。為了除去DNA污染，可以使用DNA酶使其水解。經逆轉錄形成cDNA，并以此為PCR的模板進行擴增。目的基因在轉基因牛乳汁中的脫落細胞內表達，而不在牛耳組織細胞內表達，原因是構建的表達載體只含有乳腺特異性啟動子，只能在乳腺細胞中啟動轉錄，而在牛耳細胞中不能表達。
8. (2021·湖南卷)M基因編碼的M蛋白在動物A的肝細胞中特異性表達。現設計實驗，將外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通過核移植、胚胎培養和胚胎移植等技術獲得M基因失活的轉基因克隆動物A，流程如圖所示。回答下列問題：
(1)在構建含有片段F的重組質粒過程中，切割質粒DNA的工具酶是____________________________，這類酶能將特定部位的兩個核苷酸之間的______________斷開。
(2)在無菌、無毒等適宜環境中進行動物A成纖維細胞的原代和傳代培養時，需要定期更換培養液，目的是___________________________ _____________________________________________。
(3)與胚胎細胞核移植技術相比，體細胞核移植技術的成功率更低，原因是___________________________________。從早期胚胎中分離獲得的胚胎干細胞，在形態上表現為__________________________(答出兩點即可)，功能上具有____________________。
(4)鑒定轉基因動物：以免疫小鼠的_________淋巴細胞與骨髓瘤細胞進行融合，篩選融合雜種細胞，制備M蛋白的單克隆抗體。簡要寫出利用此抗體確定克隆動物A中M基因是否失活的實驗思路__________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】　(1)限制酶(限制性內切核酸酶)　磷酸二酯鍵
(2)提供營養；清除代謝(產)物，防止細胞代謝(產)物積累對細胞自身造成危害
(3)體細胞分化程度高，恢復(表現)其全能性十分困難　細胞體積小，細胞核大，核仁明顯　發育的全能性
(4)B　提取此克隆動物的肝臟蛋白，作為抗原，與M蛋白的單克隆抗體進行抗原—抗體雜交，若未出現雜交帶，證明M基因已失活
【解析】　(1)限制酶識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸間的磷酸二酯鍵斷開。(2)動物細胞體外培養需要無菌、無毒等適宜環境，因此動物細胞培養的培養液及所有培養用具使用前應進行無菌處理，還應定期更換培養液，以便為培養物提供營養并清除代謝(產)物，防止代謝(產)物積累對細胞自身造成危害。(3)哺乳動物核移植分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，其中胚胎細胞核移植較易成功，因為與胚胎細胞相比，動物體細胞分化程度高，表現全能性十分困難。胚胎干細胞存在于早期胚胎中，在形態上表現為體積小、細胞核大、核仁明顯；在功能上具有發育的全能性。(4)制備單
克隆抗體時，應將從免疫小鼠中得到的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合并篩選出可大量產生M蛋白抗體的雜交瘤細胞。為確定克隆動物A中M基因是否失活，可利用抗原—抗體特異性結合原理，將制備的M蛋白的單克隆抗體與轉基因動物肝臟中提取的蛋白質混合，觀察是否產生雜交帶，若未出現雜交帶，說明M基因已失活。
1.核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的原因
(1)克隆動物遺傳物質來自兩個親本。
(2)發育過程中發生基因突變或染色體變異。
(3)外界環境條件引起性狀的改變。
2.對核移植與克隆的理解
(1)核移植技術中選用的核供體應為具有優良性狀的個體，提供卵母細胞的個體和代孕個體只需為同一物種的健康雌性個體即可。
(2)動物細胞核移植可以有兩種操作方式：一是把供體細胞導入去核的卵母細胞，這是現在常用的方法；二是將供體動物的一個細胞核直接導入去核的卵母細胞，該過程需要用電刺激的方法促進融合。
(3)用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程，形成早期胚胎才能進行胚胎移植。
(4)體細胞核移植體現了動物細胞核的全能性，而非動物細胞的全能性。
核心考點三
胚胎工程及其應用
1.準確記憶哺乳動物的早期胚胎發育過程
(1)受精過程中的兩個標志：受精的標志是觀察到兩個極體或雌雄原核；受精完成的標志是雌雄原核融合完成。
(2)桑葚胚是由受精卵分裂形成的，沒有分化；而囊胚期雖然已進行細胞分化，但囊胚的內細胞團細胞仍具有全能性。
2.胚胎移植的操作流程
(1)胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進行檢查。
(2)胚胎移植產生的后代是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎發育的起點。若后代是由受精卵形成的，則為有性生殖；若后代是由核移植技術形成的重組細胞或胚胎分割形成的胚胎發育而成，則為無性生殖。
(3)用于移植的胚胎來源：體內正常受精的胚胎、核移植的胚胎和體外受精獲得的胚胎、轉基因獲得的胚胎、胚胎分割獲得的胚胎等。
(4)胚胎存活的基礎：受體不會對來自供體的胚胎發生免疫排斥反應。
3.胚胎分割
4.“克隆羊”“試管羊”“轉基因羊”的產生過程及分析比較
名稱 不同點 相同點
主要生物技術 遺傳物質 遺傳性狀 生殖方式
克隆羊 動物體細胞
核移植技術 A羊核基因， B羊質基因 幾乎全部表
現A羊性狀 無性生殖 都用到胚胎移植技術、動物細胞培養技術
試管羊 體外受精 A、B羊核基因， B羊質基因 雙親性狀 有性生殖
轉基因羊 重組DNA 目的基因、
雙親基因 目的基因性狀、雙親性狀 有性生殖
常考題型一　胚胎工程的理論基礎及過程
1. (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
【答案】　C
【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符合題意，A、B、D不符合題意。故選C。
2. (2023·浙江1月卷)在家畜優良品種培育過程中常涉及胚胎工程的相關技術。下列敘述錯誤的是(　　)
A．經獲能處理的精子才能用于體外受精
B．受精卵經體外培養可獲得早期胚胎
C．胚胎分割技術提高了移植胚胎的成活率
D．胚胎移植前需對受體進行選擇和處理
【答案】　C
【解析】　精子需要經過獲能處理才具有受精能力，A正確；受精卵經體外培養可獲得早期胚胎，B正確；胚胎分割可以獲得多個胚胎，分割次數越多，分割后胚胎成活的概率越小，C錯誤；胚胎移植前，需選擇健康體質和正常繁殖能力的受體且進行同期發情處理，D正確。故選C。
3. (2024·甘肅卷)甘加藏羊是甘肅高寒牧區的優良品種，是季節性發情動物，每年產羔一次，每胎一羔，繁殖率較低。為促進畜牧業發展，研究人員通過體外受精、胚胎移植等胚胎工程技術提高藏羊的繁殖率，流程如下圖。下列敘述錯誤的是(　　)
A．藏羊甲需用促性腺激素處理使其卵巢卵泡發育和超數排卵
B．藏羊乙的獲能精子能與剛采集到的藏羊甲的卵母細胞受精
C．受體藏羊丙需和藏羊甲進行同期發情處理
D．后代丁的遺傳物質來源于藏羊甲和藏羊乙
【答案】　B
【解析】　促性腺激素能作用于卵巢，藏羊甲需用促性腺激素處理使其卵巢卵泡發育和超數排卵，A正確；從卵巢中剛采集的卵母細胞需培養成熟(減數第二次分裂中期)后才可與獲能的精子進行體外受精，B錯誤；在胚胎移植前要對接受胚胎的受體和供體進行同期發情處理，使供受體的生理狀況相同，因此受體藏羊丙需和藏羊甲進行同期發情處理，C正確；后代丁是由藏羊甲的卵細胞和藏羊乙的精子結合形成的受精卵發育而來，因此后代丁的遺傳物質來源于藏羊甲和藏羊乙，D正確。故選B。
4. (2023·海南卷)某團隊通過多代細胞培養，將小鼠胚胎干細胞的Y染色體去除，獲得XO胚胎干細胞，再經過一系列處理，使之轉變為有功能的卵母細胞。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．營養供應充足時，傳代培養的胚胎干細胞不會發生接觸抑制
B．獲得XO胚胎干細胞的過程發生了染色體數目變異
C．XO胚胎干細胞轉變為有功能的卵母細胞的過程發生了細胞分化
D．若某瀕危哺乳動物僅存雄性個體，可用該法獲得有功能的卵母細胞用于繁育
【答案】　A
【解析】　營養供應充足時，傳代培養的胚胎干細胞也會發生接觸抑制，A錯誤；XO胚胎干細胞中丟失了Y染色體，因而該細胞的獲得過程發生了染色體數目變異，B正確；XO胚胎干細胞轉變為有功能的卵母細胞的過程發生了細胞分化，即細胞的功能發生了特化，因而發生了細胞分化，C正確；若某瀕危哺乳動物僅存雄性個體，可用該法，即獲得有功能的卵母細胞，進而用于繁育，實現瀕危物種的保護，D正確。故選A。
1.胚胎移植中的幾個注意點
兩次激素使用 第一次：用激素對供、受體進行同期發情處理；
第二次：用促性腺激素處理使供體超數排卵
兩次檢查 第一次：對收集的胚胎進行檢查；
第二次：對受體母畜是否妊娠進行檢查
繁殖方式 胚胎由受精卵形成，屬于有性生殖；
胚胎由核移植或胚胎分割形成，屬于無性生殖
2.胚胎移植的生理學基礎
常考題型二　胚胎工程的應用
5. (2024·湖北卷)波爾山羊享有“世界山羊之王”的美譽，具有生長速度快、肉質細嫩等優點。生產中常采用胚胎工程技術快速繁殖波爾山羊。下列敘述錯誤的是(　　)
A．選擇遺傳性狀優良的健康波爾母山羊進行超數排卵處理
B．胚胎移植前可采集滋養層細胞進行遺傳學檢測
C．普通品質的健康杜泊母綿羊不適合作為受體
D．生產中對提供精子的波爾公山羊無需篩選
【答案】　D
【解析】　選擇遺傳性狀優良的健康波爾母山羊作為供體，進行超數排卵處理，A正確；胚胎移植前，采集部分滋養層細胞進行遺傳學檢測，B正確；作為受體的杜泊母山羊只需具備健康的體質和正常繁殖能力即可，但山羊和綿羊是不同的物種，具有生殖隔離，不能將山羊的胚胎移植到綿羊子宮發育，即普通品質的健康杜泊母綿羊不適合作為受體，C正確；生產中需選擇品質良好的波爾公山羊提供精子，D錯誤。故選D。
6. (2023·天津卷)根據下圖，正確的是(　　)
A．子代動物遺傳性狀和受體動物完全一致
B．過程1需要MⅡ期去核卵母細胞
C．過程2可以大幅改良動物性狀
D．過程2為過程3提供了量產方式，過程3為過程1、2提供了改良性狀的方式
【答案】　D
【解析】　子代動物的遺傳性狀與供體基本一致，但與受體無明顯關系，A錯誤；核移植過程中需要處于MⅡ期的去核卵母細胞，而過程1是培育試管動物，需要培育到適宜時期(桑葚胚或囊胚等時期)進行胚胎移植，B錯誤；過程2得到的是克隆動物，是無性生殖的一種，不能大幅改良動物性狀，C錯誤；過程2克隆技術可得到大量同種個體，為過程3提供了量產方式；過程3是轉基因技術，轉基因可導入外源優良基因，為過程1、2提供了改良性狀的方式，D正確。故選D。
7. (2021·浙江6月卷)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術可將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入到受精卵的Y染色體上，獲得轉基因雄性小鼠。該轉基因小鼠與野生型雌性小鼠交配，通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是(　　)
A．基因編輯處理的受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液
B．基因編輯處理的受精卵經體外培養至2細胞期，須將其植入同期發情小鼠的子宮，才可獲得表達EGFP的小鼠
C．分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠
D．通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的即為雄性小鼠胚胎
【答案】　B
【解析】　依據胚胎在不同發育階段對培養條件的特定需要，受精卵在體外培養時，不同發育階段的胚胎需用不同成分的培養液，A正確；基因編輯處理的受精卵一般經體外培養至桑葚胚或囊胚階段，進行胚胎移植，可獲得表達EGFP的小鼠，B錯誤；分離能表達EGFP的胚胎干細胞，通過核移植、早期胚胎培養、胚胎移植等技術，可獲得大量的轉基因小鼠，C正確；通過基因編輯技術將Y染色體用綠色熒光蛋白基因標記，通過觀察早期胚胎的熒光，能表達EGFP的個體含有Y染色體，即為雄性小鼠胚胎，D正確。故選B。
8. (2024·北京卷)我國科學家體外誘導食蟹猴胚胎干細胞，形成了類似囊胚的結構(類囊胚)，為研究靈長類胚胎發育機制提供了實驗體系(如圖)。相關敘述錯誤的是(　　)
A．實驗證實食蟹猴胚胎干細胞具有分化潛能
B．實驗過程中使用的培養基含有糖類
C．類囊胚的獲得利用了核移植技術
D．可借助胚胎移植技術研究類囊胚的后續發育
【答案】　C
【解析】　體外誘導食蟹猴胚胎干細胞，形成了類似囊胚的結構(類囊胚)，證實了食蟹猴胚胎干細胞具有分化潛能，A正確；實驗過程中使用的培養基需含有糖類，糖類可為細胞培養提供能源物質，B正確；類囊胚的獲得利用了動物細胞培養技術，并沒有進行核移植，C錯誤；可借助胚胎移植技術將類囊胚移植到相應的雌性受體中繼續胚胎發育，從而可以用來研究類囊胚的后續發育，D正確。故選C。
胚胎移植的優勢、地位和實質
1.優勢
(1)充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力。
(2)大大縮短了供體本身的繁殖周期。
(3)對供體施行超數排卵后，可獲得多枚胚胎，增加供體一生繁殖后代的數量。
2.地位：胚胎移植作為胚胎工程的最終技術環節，還將推動胚胎工程其他技術的研究和應用。
3.實質：早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。(共84張PPT)
專題九　生物技術與工程
第一講　發酵工程
7.1 獲得純凈的微生物培養物是發酵工程的基礎
7.1.1 闡明在發酵工程中滅菌是獲得純凈的微生物培養物的前提
7.1.2 闡明無菌技術是在操作過程中，保持無菌物品與無菌區域不被微生物污染的技術
7.1.3 舉例說明通過調整培養基的配方可有目的地培養某種微生物
7.1.4 概述平板劃線法和稀釋涂布平板法是實驗室中進行微生物分離和純化的常用方法
7.1.5 概述稀釋涂布平板法和顯微鏡計數法是測定微生物數量的常用方法
7.2 發酵工程為人類提供多樣的生物產品
7.2.1 舉例說明日常生活中的某些食品是運用傳統發酵技術生產的
7.2.2 闡明發酵工程利用現代工程技術及微生物的特定功能，工業化生產人類所需產品
7.2.3 舉例說明發酵工程在醫藥、食品及其他工農業生產上有重要的應用價值
1．果酒、果醋和泡菜制作過程中，發酵后形成的溶液都呈酸性。 (　　)
提示：√
2．制作泡菜前用開水燙洗容器能達到滅菌的目的。 (　　)
提示：×　開水燙洗只能達到消毒的效果，滅菌需要更加強烈的理化條件。
3．果醋發酵時，發酵液產生的氣泡量明顯少于果酒發酵時。 (　　)
提示：√
4．啤酒的工業化生產中，大麥經過了多道工序，其中焙烤是為了利用高溫殺死大麥種子胚并進行滅菌。 (　　)
提示：×　焙烤是為了殺死大麥種子胚，但不使淀粉酶失活，因此條件較為溫和，達不到滅菌的程度。
5．米酒制作過程中，將容器密封可以促進酵母菌生長。 (　　)
提示：×　酵母菌為兼性厭氧菌，在有氧條件進行有氧呼吸，生長繁殖速度較快。
6．利用尿素固體培養基可迅速殺死其他微生物，保留利用尿素的微生物。 (　　)
提示：×　尿素固體培養基并不能直接殺死其他微生物，但是不能利用尿素的微生物在該培養基上生長受到限制，無法形成菌落。
7．在果酒發酵后期擰松瓶蓋的間隔時間可延長。 (　　)
提示：√
8．酵母菌中只存在一種與蛋白質合成有關的細胞器——核糖體。 (　　)
提示：×　酵母菌為真核生物，含有多種細胞器，如：內質網、線粒體等，都和蛋白質的合成有關。
9．在制作泡菜過程中，整個發酵過程中亞硝酸鹽含量不斷增加故泡菜要盡早食用。 (　　)
提示：×　亞硝酸鹽在發酵后期會隨著不斷氧化含量逐漸降低。
10．為了防止污染，接種環經火焰滅菌后應趁熱快速挑取菌落。 (　　)
提示：×　接種環經火焰滅菌后應冷卻后再挑取菌落，防止高溫殺死菌種。
11．在微生物接種的實驗中，用95%酒精對實驗者的雙手和超凈工作臺進行消毒。 (　　)
提示：×　常用70%酒精對實驗者的雙手和超凈工作臺進行消毒。
12．倒平板就是等待培養基冷卻凝固后，將培養皿倒過來放置。 (　　)
提示：×　倒平板是指培養基冷卻至50 ℃左右時，在酒精燈火焰附近將未凝固的培養基倒入培養皿。
13．分解尿素的細菌在分解尿素時，可以將尿素轉化為氨，使得培養基的pH降低。 (　　)
提示：×　尿素轉化為氨，會使培養基的pH升高，可使酚酞呈現紅色。
14．傳統發酵技術都是直接利用的天然原料中的微生物。 (　　)
提示：×　傳統發酵技術可直接利用原材料中天然存在的微生物，也可利用前一次發酵保存下來的面團、鹵汁等發酵物中的微生物。
15．發酵工程的菌種，可從自然界中篩選，也可通過基因工程育種或單倍體育種獲得。 (　　)
提示：×　發酵工程的菌種，可從自然界中篩選，也可通過基因工程育種或誘變育種獲得。
16．發酵工程中所用的都是單一菌種，一旦有雜菌污染，可能導致產量大大下降。 (　　)
提示：×　發酵工程中所用的菌種大多是單一菌種。
17．單細胞蛋白是從微生物細胞中提取出來的一類蛋白質。 (　　)
提示：×　單細胞蛋白是通過發酵獲得的大量微生物菌體。
18．單細胞蛋白作為食品添加劑，能使家禽家畜增重快、產奶(蛋)高。 (　　)
提示：×　單細胞蛋白制成的微生物飼料，能使家禽家畜增重快、產奶(蛋)高。
19．檸檬酸是一種廣泛應用的食品酸度調節劑，可以通過黃曲霉發酵制得。 (　　)
提示：×　檸檬酸可以通過黑曲霉發酵制得。
20．發酵工程的產品主要包括微生物的代謝物、酶及菌體本身。 (　　)
提示：√
1.制作泡菜時，鹽水須煮沸后冷卻再使用，煮沸有兩大作用：_____ ________________________________________。冷卻后再使用是為了___________________________。
2．酒精發酵瓶中的果汁量不能超過總體積的三分之二的原因：___________________________________________________________________________。
一是除去水中氧氣，二是殺滅鹽水中的微生物
防止殺死壇內的微生物菌種
初期可以為酵母菌繁殖提供氧氣，后期可以暫時儲存酵母菌發酵產生的二氧化碳
3．平板劃線法劃線過程中，不能將最后一次的劃線與第一次的劃線相連的原因是________________________________________________ _______________________________________________________________________________________。
4．分離分解尿素的細菌的選擇培養基配方中，為微生物的生長提供碳源和氮源的分別是______________。只有能分解尿素的微生物才能在該培養基上生長的原因是______________________________________ _______________________________________________。
平板劃線法通過依次在上一次劃線末端再次劃線達到稀釋菌種，獲得單菌落的目的，若將最后一次的劃線與第一次的劃線相連則無法達到這一目的
葡萄糖、尿素
分解尿素的微生物能合成脲酶，而脲酶可催化尿素分解產生NH3，從而為微生物生長提供氮源
5．單個細菌在平板上會形成菌落，研究人員通常可根據菌落的形狀、大小、顏色等特征來初步區分不同種的微生物。原因是__________ ______________________________________________________。
6．使啤酒的產量和質量明顯提高的工程手段有_________________ ________________________________________等等。啤酒生產過程中后發酵要在________________________________，這樣才能形成澄清、成熟的啤酒。
在一定的培養條件下，不同種微生物表現出各自穩定的菌落特征
菌種的選育、對原材料的處理、發酵過程的控制、產品的消毒
低溫、密閉的環境下存儲一段時間
7．實驗室中微生物篩選的原理：_____________________________ ___________________________________________________________。
8．土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源，請簡要寫出實驗思路、預期結果和結論：__________________________________ ___________________________________________________________。
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
將甲、乙菌分別接種在無氮源培養基上，若細菌能生長，則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源
核心考點一
傳統發酵技術的應用和發酵工程
1.歸納微生物在傳統發酵技術中的應用
果酒制作 果醋制作 泡菜制作
作用菌類 酵母菌(兼性厭氧型) 醋酸菌(需氧型) 乳酸菌(厭氧型)
溫度 18～30 ℃ 30～35 ℃ 適宜溫度
原理 酵母菌在無氧條件下將葡萄糖轉化成酒精 氧氣、糖源充足時，醋酸菌將糖分解為醋酸；缺少糖源時，醋酸菌將乙醇轉化為乙醛，再將乙醛變為醋酸 乳酸菌在無氧條件下將葡萄糖轉化為乳酸
果酒制作 果醋制作 泡菜制作
實驗流程 挑選葡萄
↓
沖洗
↓
榨汁
↓
酒精發酵→果酒
↓
醋酸發酵→果醋
果酒制作 果醋制作 泡菜制作
操作注意
事項 a.材料選擇與處理
b．防止發酵液被污染，控制好發酵條件 a.泡菜壇的選擇
b．腌制條件(無氧)
c．控制溫度、食鹽用量及發酵時間
共同點 利用的都是天然存在的菌種，利用了微生物新陳代謝過程中代謝產物的作用或直接獲取代謝產物
注意：生長最適溫度≠發酵最適溫度(釀酒酵母的最適生長溫度與酒精發酵的最適溫度不同，前者約為28 ℃，后者是18～30 ℃)
2.發酵工程的基本環節
(1)對發酵工程中心環節的分析
(2)不同發酵條件的影響實例——谷氨酸發酵
①在中性和弱堿性條件下會積累谷氨酸。
②在酸性條件下則容易生成谷氨酰胺和N－乙酰谷胺酰胺。
常考題型一　傳統發酵技術
1. (2024·河北卷)中國傳統白酒多以泥窖為發酵基礎，素有“千年老窖萬年糟”“以窖養糟，以糟養泥”之說。多年反復利用的老窖池內壁窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物。下列敘述錯誤的是(　　)
A．傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的
B．窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系，使釀造過程不易污染雜菌
C．從窖泥中分離的釀酒酵母擴大培養時，需在CO2或N2環境中進行
D．從谷物原料發酵形成的酒糟中，可分離出產淀粉酶的微生物
【答案】　C
【解析】　白酒的釀造主要依靠釀酒酵母，由于窖泥中含有大量與釀酒相關的微生物，故傳統白酒的釀造是在以釀酒酵母為主的多種微生物共同作用下完成的，A正確；窖池內各種微生物形成了相對穩定的體系，且釀造過程產生的酒精也會抑制雜菌的生長與繁殖，使釀造過程不易污染雜菌，B正確；酵母菌是兼性厭氧菌，與無氧呼吸相比，細胞有氧呼吸產生的能量更多，更能滿足酵母菌大量繁殖時的需求，因此，對分離的釀酒酵母擴大培養時需要在有氧的條件下進行，C錯誤；谷物原料如高粱、玉米、大米等富含淀粉，因此從谷物原料發酵形成的酒糟中可分離出產淀粉酶的微生物，D正確。故選C。
2. (2023·浙江6月卷)閱讀下列材料，完成下面小題。
小曲白酒清香純正，以大米、大麥、小麥等為原料，以小曲為發酵劑釀造而成。小曲中所含的微生物主要有好氧型微生物霉菌、兼性厭氧型微生物酵母菌，還有乳酸菌、醋酸菌等細菌。釀酒的原理主要是酵母菌在無氧條件下利用葡萄糖發酵產生酒精。傳統釀造工藝流程如圖所示。
(1)小曲白酒的釀造過程中，酵母菌進行了有氧呼吸和無氧呼吸。關于酵母菌的呼吸作用，下列敘述正確的是(　　)
A．有氧呼吸產生的[H]與O2結合，無氧呼吸產生的[H]不與O2結合
B．有氧呼吸在線粒體中進行，無氧呼吸在細胞質基質中進行
C．有氧呼吸有熱能的釋放，無氧呼吸沒有熱能的釋放
D．有氧呼吸需要酶催化，無氧呼吸不需要酶催化
(2)關于小曲白酒的釀造過程，下列敘述錯誤的是(　　)
A．糖化主要是利用霉菌將淀粉水解為葡萄糖
B．發酵液樣品的蒸餾產物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測
C．若釀造過程中酒變酸，則發酵壇密封不嚴
D．蒸熟并攤晾的原料加入糟醅，立即密封可高效進行酒精發酵
【答案】　(1)A　(2)D
【解析】　(1)有氧呼吸產生的[H]在第三階段與O2結合生成水，無氧呼吸產生的[H]不與O2結合，A正確；有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中進行，第二和第三階段分別在線粒體基質和線粒體內膜中進行，無氧呼吸的兩個階段都在細胞質基質中進行，B錯誤；酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸過程中釋放的能量均大多以熱能形式散失，但無氧呼吸是不徹底的氧化分解過程，還有大部分能量存留在酒精，C錯誤；有氧呼吸和無氧呼吸過程都需要酶的催化，只是酶的種類不同，D錯誤。故選A。(2)由于釀酒酵母不能直接利用淀粉發酵產生酒精(乙醇)，故糖化過程主要是利用霉菌分泌的淀粉酶將淀粉分解為葡萄糖，以供發酵利用，A正
確；發酵液樣品的蒸餾產物有無酒精，可用酸性重鉻酸鉀溶液檢測，若存在酒精，則酒精與酸性的重鉻酸鉀反應呈灰綠色，B正確；釀造過程中應在無氧條件下進行，若密封不嚴，會導致醋酸菌在有氧條件下發酵產生醋酸而使酒變酸，C正確；蒸熟并攤晾的原料需要冷卻后才可加入糟醅，以免殺死菌種，且需要在有氧條件下培養一段時間，讓酵母菌大量繁殖，此后再密封進行酒精發酵，D錯誤。故選D。
3. (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
【答案】　C
【解析】　①沸鹽水冷卻后再倒入壇中，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錯誤。故選C。
4. (2022·湖北卷)關于白酒、啤酒和果酒的生產，下列敘述錯誤的是(　　)
A．在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣
B．白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程
C．葡萄糖轉化為乙醇所需的酶既存在于細胞質基質，也存在于線粒體
D．生產白酒、啤酒和果酒的原材料不同，但發酵過程中起主要作用的都是酵母菌
【答案】　C
【解析】　在白酒、啤酒和果酒的發酵初期需要提供一定的氧氣，讓酵母菌大量繁殖，再進行酒精發酵，A正確；白酒、啤酒和果酒釀制的過程也是微生物生長繁殖的過程，如發酵初期酵母菌大量繁殖，B正確；酒精發酵利用的菌種是酵母菌，葡萄糖轉化為乙醇所需的酶存在于細胞質基質，不存在線粒體中，C錯誤，D正確。故選C。
1.理清3種傳統發酵食品的制作技術
2.理清泡菜腌制過程中，乳酸菌、乳酸和亞硝酸鹽的變化
3.發酵過程中控制雜菌的“四大措施”
(1)通過發酵條件控制雜菌：
①無氧發酵時的無氧環境可以抑制好氧菌。②乳酸菌發酵、酒精發酵形成的酸性環境抑制雜菌繁殖。
(2)利用鹽控制雜菌：如腐乳的制作。
(3)利用酒精控制雜菌：如果酒、腐乳的制作。
(4)利用香辛料控制雜菌：如腐乳、泡菜的制作。
常考題型二　發酵工程
5. (2024·山東卷)在發酵過程中，多個黑曲霉菌體常聚集成團形成菌球體，菌球體大小僅由菌體數量決定。黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧。菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制。下列說法錯誤的是(　　)
A．相同菌體密度下，菌球體越大檸檬酸產生速率越慢
B．發酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產量
C．發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長
D．發酵結束后，將過濾所得的固體物質進行干燥即可獲得檸檬酸產品
【答案】　D
【解析】　黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧，相同菌體密度下，菌球體越大越不利于菌體與氧氣接觸，檸檬酸產生速率越慢，A正確；菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制，發酵中期添加一定量的硫酸銨，提高銨離子濃度，可提高檸檬酸產量，B正確；大多細菌適宜生長在中性或弱堿性的環境中，因此發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長，C正確；發酵結束后，將過濾所得的固體物質進行分離、純化、濃縮、干燥等一系列操作后才能獲得檸檬酸產品，D錯誤。故選D。
6. (2024·浙江6月卷)柿子具有較高的營養價值和藥用價值。采用液體發酵法可釀制出醋香濃郁、酸味純正的柿子醋，提高了柿子的經濟價值。柿子醋的釀造工藝流程如圖所示。
(1)下列關于酒精發酵和醋酸發酵的敘述，錯誤的是(　　)
A．酒精發酵是吸能反應 B．酒精發酵在無氧條件下進行
C．醋酸發酵是放能反應 D．醋酸發酵在有氧條件下進行
(2)下列關于柿子醋釀造過程的敘述，錯誤的是(　　)
A．加酶榨汁環節加入果膠酶，有利于提高柿子汁產量
B．酒精發酵前可對柿子汁進行殺菌，以利于酒精發酵
C．若柿子酒的酒精度過高，應稀釋后再用于醋酸發酵
D．用不同品種和成熟度的柿子釀造的柿子醋風味相同
【答案】　(1)A　(2)D
【解析】　(1)酒精發酵是利用的酵母菌的無氧呼吸，屬于放能反應，A錯誤；酒精發酵是利用的酵母菌的無氧呼吸，需要的是無氧條件，B正確；醋酸發酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸，屬于放能反應，C正確；醋酸發酵利用的是醋酸菌的有氧呼吸，需要的是有氧條件，D正確。故選A。(2)加酶榨汁環節加入果膠酶，破壞其細胞壁，有利于提高柿子汁產量，A正確；酒精發酵前可以先對柿子汁進行殺菌，再接種酵母菌，以利于酒精發酵，B正確；醋酸菌是好氧細菌當氧氣糖源充足時可以將糖分解成醋酸，當缺少糖源時可以將乙醇轉化為乙醛，再由乙醛轉化為醋酸，因此若柿子酒的酒精度過高，應稀釋后再用于醋酸發酵，C正確；用不同品種和成熟度的柿子釀造的柿子醋風味不相同，D錯誤。故選D。
7. (2023·山東卷)果酒的家庭制作與啤酒的工業化生產相比，共同點有(　　)
A．都利用了酵母菌無氧呼吸產生酒精的原理
B．都要一直保持無氧的環境
C．發酵前都需要對原料進行滅菌
D．發酵結束后都必須進行消毒以延長保存期
【答案】　A
【解析】　二者均利用了酵母菌進行無氧呼吸產生酒精的原理，A正確；發酵前期，均需要一定的有氧環境，使酵母菌大量繁殖，B錯誤；果酒的家庭制作不需對原料進行滅菌，C錯誤；果酒的家庭制作不需要進行消毒，D錯誤。故選A。
8. (2024·北京卷)啤酒經酵母菌發酵釀制而成。生產中，需從密閉的發酵罐中采集酵母菌用于再發酵，而直接開罐采集的傳統方式會損失一些占比很低的獨特菌種。研究者探究了不同氧氣含量下酵母菌的生長繁殖及相關調控，以優化采集條件。
(1)酵母菌是兼性厭氧微生物，在密閉發酵罐中會產生________和CO2。有氧培養時，酵母菌增殖速度明顯快于無氧培養，原因是酵母菌進行有氧呼吸，產生大量________。
(2)本實驗中，采集是指取樣并培養4天。在不同的氣體條件下從發酵罐中采集酵母菌，統計菌落數(圖甲)。由結果可知，有利于保留占比很低菌種的采集條件是________。
(3)根據上述實驗結果可知，采集酵母菌時O2濃度的陡然變化會導致部分菌體死亡。研究者推測，酵母菌接觸O2的最初階段，細胞產生的過氧化氫(H2O2)濃度會持續上升，使酵母菌受損。已知H2O2能擴散進出細胞。研究者在無氧條件下從發酵罐中取出酵母菌，分別接種至含不同濃度H2O2的培養基上，無氧培養后得到如圖乙所示結果。請判斷該實驗能否完全證實上述推測，并說明理由_____________________________ _____________________________。
(4)上述推測經證實后，研究者在有氧條件下從發酵罐中取樣并分為兩組，A組菌液直接滴加到H2O2溶液中，無氣泡產生；B組菌液有氧培養4天后，取與A組活菌數相同的菌液，滴加到H2O2溶液中，出現明顯氣泡。結果說明，酵母菌可通過產生____________以抵抗H2O2的傷害。
【答案】　(1)酒精　能量　(2)無氧/無氧 (3)不能，該實驗只能證明隨著H2O2 濃度的持續上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受損程度加深)，但不能證明酵母菌接觸O2的最初階段，細胞產生的H2O2 濃度會持續上升；該實驗在無氧條件下從發酵罐中取出酵母菌，接種到培養基上無氧培養，并沒有創造O2濃度陡然變化的條件 (4)過氧化氫酶
【解析】　(1)酵母菌在密閉發酵罐中進行無氧呼吸，會產生酒精(C2H5OH)和CO2。有氧培養時，酵母菌進行有氧呼吸，有機物被徹底氧化分解，產生大量能量，而無氧呼吸中有機物不能徹底分解，只產生少量能量，故有氧培養時酵母菌增殖速度明顯快于無氧培養。(2)由圖甲結果可知，無氧/無氧條件下，菌落數最多，因此有利于保留占比很低菌種的采集條件是無氧/無氧。(3)依據圖乙結果可知，隨著H2O2濃度的持續上升，酵母菌存活率下降(酵母菌受損程度加深)，但不能證明酵母菌接觸O2的最初階段，細胞產生的H2O2濃度會持續上升；由題意可知，該實驗在無氧條件下從發酵罐中取出酵母菌，接種到含不同濃度H2O2的培養基上進行無氧培養，并沒有創造O2濃度陡然變化的條件，所以不能完全證實上述推測。(4)過氧化氫酶能催化H2O2分解出現明顯氣泡，因此實驗結果說明，酵母菌可通過產生過氧化氫酶以抵抗H2O2的傷害。
熟記發酵工程的應用及一些產品的工業化流程操作等
1.發酵工程的應用
(1)在食品工業上的應用：生產傳統的發酵產品；生產各種各樣的食品添加劑；生產酶制劑。
(2)在醫藥工業上的應用：生產抗生素、多種氨基酸；生產激素和免疫調節劑等。
(3)在農牧業上的應用：生產微生物肥料；生產微生物農藥；生產微生物飼料。
(4)在其他方面的應用：利用嗜熱菌、嗜鹽菌生產洗滌劑等。
2.啤酒的工業化生產流程
(1)發芽：大麥種子發芽，釋放淀粉酶。
(2)焙烤：加熱殺死種子胚但不使淀粉酶失活。
(3)碾磨：將干燥的麥芽碾磨成麥芽粉。
(4)糖化：淀粉分解，形成糖漿。
(5)蒸煮：產生風味組分，終止酶的進一步作用，并對糖漿滅菌。
(6)發酵：酵母菌將糖轉化為酒精和CO2。
(7)消毒：殺死啤酒中的大多數微生物，延長它的保存期。
(8)終止：過濾、調節、分裝啤酒進行出售。
核心考點二
微生物的培養技術及應用
1.消毒和滅菌的辨析
項目 條件 結果 常用方法 應用范圍
消毒 較為溫和的物理、化學或生物等方法 僅殺死物體表面或內部一部分微生物(不包括芽孢和孢子) 煮沸消毒法 日常用品
巴氏消毒法 不耐高溫的液體(如牛奶)
化學藥品消毒法 操作者雙手、水源
紫外線消毒法 接種室、接種箱或超凈工作臺等
項目 條件 結果 常用方法 應用范圍
滅菌 強烈的理化方法 殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子 濕熱滅菌(其中高壓蒸汽滅菌法效果最好) 培養基及容器的滅菌
干熱滅菌法 耐高溫的和需要保持干燥的物品(如玻璃器皿、金屬用具等)
灼燒滅菌法 接種工具(如涂布器、接種環、接種針或其他金屬用具)
2.兩種純化方法的比較
項目 平板劃線法 稀釋涂布平板法
分離結果
關鍵操作 接種環在固體培養基表面連續劃線 ①一系列的梯度稀釋；②涂布平板操作
接種用具 接種環 涂布器
項目 平板劃線法 稀釋涂布平板法
優點 可以觀察菌落特征，對混合菌進行分離 可以計數，可以觀察菌落特征
缺點 不能計數 操作較麻煩，平板不干燥效果不好，容易蔓延
共同點 都要用到固體培養基；都需進行無菌操作；都能在培養基表面形成單個的菌落；都可用于觀察菌落特征
3.選擇培養基與鑒別培養基的比較
項目 選擇培養基 鑒別培養基
制備方法 培養基中加入或缺少某些化學物質 培養基中加入某種指示劑或化學藥品
原理 依據某些微生物對某些物質或環境條件的嗜好或抗性而設計 產生特定的顏色或其他變化
用途 從眾多微生物中分離出所需的微生物 鑒別不同種類的微生物
4.土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
(1)篩選菌株：利用選擇培養基篩選菌株。
(2)測定微生物數量的常用方法：稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數法。
(3)過程：土壤取樣→樣品的稀釋→微生物的培養與觀察。
(4)鑒定方法：含酚紅指示劑的以尿素為唯一氮源的培養基→培養細菌→指示劑變紅，則該種細菌能分解尿素。
常考題型一　微生物培養的基本操作
1. (2024·湖南卷)微生物平板劃線和培養的具體操作如圖所示，下列操作正確的是(　　)
A．①②⑤⑥ B．③④⑥⑦
C．①②⑦⑧ D．①③④⑤
【答案】　D
【解析】　由圖可知，②中撥出棉塞后應握住棉塞上部；⑥中劃線時不能將培養皿的皿蓋完全拿開，應只打開一條縫隙；⑦中劃線時第5次的劃線不能與第1次的劃線相連；⑧中平板應倒置培養。①③④⑤正確，故選D。
2. (2023·山東卷)平板接種常用在微生物培養中。下列說法正確的是(　　)
A．不含氮源的平板不能用于微生物培養
B．平板涂布時涂布器使用前必須進行消毒
C．接種后未長出菌落的培養基可以直接丟棄
D．利用以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物
【答案】　D
【解析】　不含氮源的平板可用于固氮菌的培養，A錯誤；平板涂布時涂布器使用前必須浸在酒精中，然后在火焰上灼燒滅菌，這種操作屬于滅菌，不屬于消毒，B錯誤；使用后的培養基即使未長出菌落也要在丟棄前進行滅菌處理，不能直接丟棄，以免污染環境，C錯誤；脲酶可以催化尿素分解，在以尿素為唯一氮源的平板上，能合成脲酶的微生物可以分解尿素獲得氮源而進行生長繁殖，但是不能合成脲酶的微生物因缺乏氮源而無法生長，因此以尿素為唯一氮源的平板能分離出合成脲酶的微生物，D正確。故選D。
3. (2022·湖北卷)滅菌、消毒、無菌操作是生物學實驗中常見的操作。下列敘述正確的是(　　)
A．動、植物細胞DNA的提取必須在無菌條件下進行
B．微生物、動物細胞培養基中需添加一定量的抗生素以防止污染
C．為防止蛋白質變性，不能用濕熱滅菌法對牛肉膏蛋白胨培養基進行滅菌
D．可用濕熱滅菌法對實驗中所使用的微量離心管、細胞培養瓶等進行滅菌
【答案】　D
【解析】　動、植物細胞DNA的提取不需要在無菌條件下進行，A錯誤；動物細胞培養基中需添加一定量的抗生素以防止污染，保證無菌環境，而微生物的培養不能加入抗生素，B錯誤；一般用濕熱滅菌法對牛肉膏蛋白胨培養基進行滅菌，以防止雜菌污染，C錯誤；可用濕熱滅菌法對實驗中所使用的微量離心管、細胞培養瓶等進行滅菌，以防止雜菌污染，D正確。故選D。
4. (2022·全國乙卷)化合物S被廣泛應用于醫藥、食品和化工工業。用菌株C可生產S，S的產量與菌株C培養所利用的碳源關系密切。為此，某小組通過實驗比較不同碳源對菌體生長和S產量的影響，結果見表。
碳源 細胞干重(g/L) S產量(g/L)
葡萄糖 3.12 0.15
淀粉 0.01 0.00
制糖廢液 2.30 0.18
回答下列問題。
(1)通常在實驗室培養微生物時，需要對所需的玻璃器皿進行滅菌，滅菌的方法有__________________________________________________ _________________(答出2點即可)。
(2)由實驗結果可知，菌株C生長的最適碳源是________；用菌株C生產S的最適碳源是____________。菌株C的生長除需要碳源外，還需要____________________________________(答出2點即可)等營養物質。
(3)由實驗結果可知，碳源為淀粉時菌株C不能生長，其原因是____________________。
(4)若以制糖廢液作為碳源，為進一步確定生產S的最適碳源濃度，某同學進行了相關實驗。請簡要寫出實驗思路：___________________ ___________________________________。
(5)利用制糖廢液生產S可以實現廢物利用，其意義是___________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________(答出1點即可)。
【答案】　(1)高壓蒸汽滅菌、干熱滅菌　(2)葡萄糖　制糖廢液　氮源、無機鹽、水　(3)缺少淀粉酶
(4)分別配制一系列不同濃度梯度的以制糖廢液為唯一碳源的培養基，培養菌株C，其他條件相同且適宜，一段時間后，測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產量，S產量最高時對應的制糖廢液濃度即為生產S的最適碳源濃度　(5)減少污染、節省原料、降低生產成本
【解析】　(1)通常在實驗室培養微生物時，為防止實驗用的玻璃器皿等物品中原有的微生物污染培養物，需要使用強烈的理化因素殺死物體內外一切微生物的細胞、芽孢和孢子，即對所需的玻璃器皿進行滅菌，玻璃器皿常用的滅菌方法有干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌等。(2)由實驗結果可知，與以制糖廢液為碳源相比，以葡萄糖為碳源時菌株C的細胞干重最大，說明最適于菌株C生長的碳源是葡萄糖；而以制糖廢液為碳源時，用菌株C生產S的產量高于以葡萄糖為碳源時的產量，說明最適于生產S的碳源是制糖廢液。微生物的生長一般都需要水、碳源、氮源和無機鹽，還需要滿足微生物生長對pH、氧氣以及特殊營養物質的要求，
故菌株C的生長除需要碳源外，還需要氮源、無機鹽、水等營養物質。(3)分析題圖表格可以看出在以淀粉為碳源的培養基中，菌株C不能生長，原因可能是菌株C中缺少分解淀粉的酶，不能利用淀粉。(4)要測定生產S的最適制糖廢液為碳源的濃度，實驗自變量為制糖廢液的濃度，可分別配制一系列不同濃度梯度的以制糖廢液為唯一碳源的培養基，培養菌株C，其他條件相同且適宜，一段時間后，測定并比較不同濃度制糖廢液中的S的產量，S產量最高時對應的制糖廢液濃度，即為生產S的最適碳源濃度。(5)利用制糖廢液生產S可以實現廢物利用，既有利于減少污染、節省原料，又能降低生產成本。
識記微生物的培養、分離與計數
提醒：平板劃線法、稀釋涂布平板法及顯微鏡直接計數法的區別
1．平板劃線法適用于微生物的純化，但不能用于微生物的計數。
2．稀釋涂布平板法常用于活菌計數，而顯微鏡直接計數法不能區分菌體的死活。
3．用稀釋涂布平板法進行計數時，為了保證結果準確，一般選擇菌落數在30～300之間的平板進行計數。
常考題型二　微生物的篩選和鑒別
5. (2024·山東卷)酵母菌在合成色氨酸時需要3種酶X、Y和Z，trpX、trpY和trpZ分別為相應酶的編碼基因突變的色氨酸依賴型突變體。已知3種酶均不能進出細胞，而色氨酸合成途徑的中間產物積累到一定程度時可分泌到胞外。將這3種突變體均勻劃線接種到含有少量色氨酸的培養基上，生長情況如圖。據圖分析，3種酶在該合成途徑中的作用順序為(　　)
A．X→Y→Z　　 B．Z→Y→X
C．Y→X→Z　　 D．Z→X→Y
【答案】　A
6. (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
【答案】　D
【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，因此在c點取樣，并且用角蛋白氮源培養基進行選擇培養，所以D正確，A、B、C錯誤。故選D。
7. (2024·浙江6月卷)脲酶催化尿素水解，產生的氨可作為細菌的氮源。脲酶被去除鎳后失去活性。下列敘述錯誤的是(　　)
A．鎳是組成脲酶的重要元素
B．鎳能提高尿素水解反應的活化能
C．產脲酶細菌可在以NH4Cl為唯一氮源的培養基中生長繁殖
D．以尿素為唯一氮源的培養基可用于篩選產脲酶細菌
【答案】　B
【解析】　根據題意，脲酶被去除鎳后失去活性，說明鎳是組成脲酶的重要元素，A正確；脲酶催化尿素水解的機理為降低化學反應所需的活化能，鎳作為脲酶的重要組成元素，應該與降低尿素水解反應的活化能有關，B錯誤；產脲酶細菌可利用NH4Cl里的氮源進行代謝活動，因此產脲酶細菌可在以NH4Cl為唯一氮源的培養基中生長繁殖，C正確；產脲酶細菌能利用脲酶催化尿素分解產生NH3，NH3可作為細菌生長的氮源，不能產脲酶的細菌則無法分解尿素獲得氮源，因此以尿素為唯一氮源的培養基可用于篩選產脲酶細菌，D正確。故選B。
8. (2023·新課標卷)根瘤菌與豆科植物之間是互利共生關系，根瘤菌侵入豆科植物根內可引起根瘤的形成，根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。為了尋找抗逆性強的根瘤菌，某研究小組做了如下實驗：從鹽堿地生長的野生草本豆科植物中分離根瘤菌；選取該植物的莖尖為材料，通過組織培養獲得試管苗(生根試管苗)；在實驗室中探究試管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列問題。
(1)從豆科植物的根瘤中分離根瘤菌進行培養，可以獲得純培養物，此實驗中的純培養物是__________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)研究小組用上述獲得的純培養物和試管苗為材料，研究接種到試管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，其做法是將生長在培養液中的試管苗分成甲、乙兩組，甲組中滴加根瘤菌菌液，讓試管苗長出根瘤。然后將甲、乙兩組的試管苗分別轉入________的培養液中培養，觀察兩組試管苗的生長狀況，若甲組的生長狀況好于乙組，則說明_____________ ______________________________________________________________________。
(4)若實驗獲得一種具有良好固氮能力的根瘤菌，可通過發酵工程獲得大量根瘤菌，用于生產根瘤菌肥。根瘤菌肥是一種微生物肥料，在農業生產中使用微生物肥料的作用是_______________________________ _________________________________________________________________________________________________________________(答出2點即可)。
【答案】　(1)由根瘤菌繁殖形成的單菌落
(2)脫分化　再分化　細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性
(3)無氮源　接種到試管苗上的根瘤菌具有固氮能力
(4)促進植物生長，增加作物產量，能夠減少化肥使用，改良土壤，減少污染，保護生態環境
【解析】　(1)在微生物學中將接種于培養基內，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體稱為培養物。由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養物。對于本實驗來說純培養物就是根瘤菌繁殖得到的單菌落。(2)植物組織培養的過程先是脫分化形成愈傷組織，后再分化形成試管苗。細胞全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。(3)控制變量，因為甲組和乙組的區別是有無固氮菌，所以要保證培養液中沒有氮源，探究的是接種到試管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力，如果甲長得好，說明接種到試管苗上的根瘤菌具有固氮能力。(4)微生物肥料除了能夠促進植物生長，起到肥料的作用之外，還能夠減少化肥的使用，改良土壤，保護環境。
快速確認兩類培養基
1.鑒別培養基：加入的物質起“鑒別”作用(該物質可能與被鑒別菌種發生特殊顏色反應)，該物質加入后并未殺死其他微生物，其培養基中可生存多種微生物。
2.選擇培養基：加入的物質起“篩選”作用，該物質可抑制或殺死其他微生物，只有被選擇的“目的菌種”才能生存下來。

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