2023届高考生物二轮复习现代生物科技专题课件

这是一份2023届高考生物二轮复习现代生物科技专题课件，共60页。PPT课件主要包含了梳理核心知识，微专题1，微专题2，微专题3，专题强化练，微专题2细胞工程等内容，欢迎下载使用。

(1)基因工程的诞生。　　　　　 (7)细胞融合与单克隆抗体。(2)基因工程的原理及技术(含PCR技术)。 (8)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础。(3)基因工程的应用。 (9)胚胎干细胞的移植。(4)蛋白质工程。 (10)胚胎工程的应用。(5)植物组织培养。 (11)转基因生物的安全性。(6)动物细胞培养与体细胞克隆。 (12)简述生态工程的原理及实例。　　
细胞的全能性、细胞膜的流动性
产生专一抗体的杂交瘤细胞
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
1.艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。
2.PCR技术扩增的过程是：目的基因DNA受热(90～95 ℃)变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合(55～60 ℃，即“复性”)，然后在热稳定DNA聚合酶(Taq酶)作用下延伸，如此重复循环。
3.cDNA文库是以某一发育时期细胞中的mRNA为模板反转录形成的，cDNA文库中的基因中不含有启动子和内含子。
4.植物组织培养的培养基的组成：一般由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。
5.通过显微操作去除卵母细胞中的核，由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体。
6.单克隆抗体制备过程中涉及两次筛选，第一次是利用特定的选择性培养基进行筛选，排除未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞，只留下杂交瘤细胞；第二次是克隆化培养和抗体检测，获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。
1.判断有关基因工程和蛋白质工程说法的正误(1)DNA连接酶能将两碱基间通过氢键连接起来。( )(2)E·cli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。( )(3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体。( )(4)将胰岛素基因表达载体导入受体细胞，借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来。( )(5)转基因抗虫棉植株的抗虫效果必须通过分子检测进行鉴定。( )
(6)用PCR技术扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。( )(7)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶。( )(8)基因工程需要在分子水平对基因操作，蛋白质工程不需要对基因操作。( )
2.判断有关细胞工程和胚胎工程说法的正误(1)番茄根尖经过植物组织培养获得番茄植株的过程中发生了细胞的脱分化和再分化。( )(2)利用物理法或化学法可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。( )(3)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。( )(4)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理。( )(5)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。( )(6)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。( )(7)用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的培养细胞。( )
1.[2018·全国卷Ⅰ，38(1)]回答下列问题：博耶(H.Byer)和科恩(S.Chen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_________________________________________________________________(答出两点即可)。
体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达
2.[2021·全国甲卷，38(2)(4)](2)PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步，其中复性的结果是____________________________________________________________。(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指_____________________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
两种引物通过碱基互补配对分别与两条单链DNA结合
一种在生物体外快速扩增特定DNA片段的技术
3.[2019·全国卷Ⅰ，38(3)]目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是________________________________________________。
Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
4.PMI基因存在于下图的基因组中，若使用PCR技术扩增时需要________________酶催化，可选择图中四种引物A、B、C、D中的引物________，原因是_________________________________________________________________________________________________________________。
PMI基因位于此片段的中间部位，耐高温的DNA聚合酶只能从5′→3′延伸子链
5.为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的______________________作探针进行分子杂交检测，又要在个体水平上鉴定，后者的具体过程是___________________________________________________________________________________________________________________。
抗盐基因(或目的基因)
将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中，观察该烟草植株的生长状态
1.(2022·全国甲卷，38)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊，为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代，该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题：(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液，精液保存的方法是______________________________________。在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是____________________________________________________；精子体外获能可采用化学诱导法，诱导精子获能的药物是________________________(答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞，因为卵母细胞达到__________时才具备与精子受精的能力。
放入－196 ℃的液氮中保存(或冷冻保存)
刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精
肝素或钙离子载体A23187
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行，该培养液的成分除无机盐、激素、血清外，还含的营养成分有_________________________(答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作，以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
维生素、氨基酸、核苷酸
对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代
解析　(1)精液可以放入－196 ℃的液氮中保存(或冷冻保存)，使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必需在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能受精，故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法，化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中，除了无机盐、激素、血清外，还含有维生素、氨基酸、核苷酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料，获得具有该公羊优良性状的后代，主要是利用胚胎移植技术，即对受体母羊进行同期发情处理，将保存的囊胚进行胚胎移植，对受体母羊进行是否妊娠的检查，一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。
2.(2022·全国乙卷，38)新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题：(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT—PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是________________________，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
逆转录酶(或反转录酶)
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的____________________来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是______________。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体)，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明________________________(答出1种情况即可)；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明__________________________________________________。
曾感染新冠病毒，已康复
已感染新冠病毒，是患者
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是____________________________________________________________________。
获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
解析　(1)以病毒RNA为模板合成cDNA是逆转录过程，这一过程需要的酶是逆转录酶(或反转录酶)。获得cDNA后可通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为确保PCR扩增获得的是特异性序列，从而确保新冠病毒核酸检测的准确性，设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的特异性核苷酸序列来进行。PCR过程每次循环分为3步，即变性(90～95 ℃)→复性(55～60 ℃)→延伸(70～75 ℃)，其中温度最低的一步是复性(或退火)。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明他体内没有新冠病毒，但曾感染新冠病毒，已经康复；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明他体内已感染新冠病毒，是患者。(4)基因工程的基本操作流程是：获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。
微专题1　基因工程(含PCR技术)
1.基因工程的基本工具
磷酸二酯键
①基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。②若用不同的限制酶切割出不同的黏性末端，则能使基因和载体定向连接，避免自身环化和反向连接，提高连接的有效性。
2.基因工程的四个操作步骤(1)目的基因的获取
从cDNA文库获取的目的基因不含启动子和终止子。
(2)基因表达载体的构建
①启动子、终止子a.启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。b.终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。③利用乳腺生物反应器生产药物时，应将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子连接到一起。
(3)将目的基因导入受体细胞
辨析农杆菌转化法中的“两个两次”①两次拼接：第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T－DNA的中间部位；第二次拼接指被插入目的基因的T－DNA被拼接到受体细胞染色体的DNA上。②两次导入：第一次导入是将含目的基因的Ti质粒重新导入农杆菌；第二次导入是指将含目的基因的T－DNA导入受体细胞。
(4)目的基因的检测与鉴定
3.PCR技术及应用(1)PCR技术原理与条件
(2)PCR技术的过程
可通过引物控制PCR扩增的基因片段，并在基因两侧引入限制酶识别序列。
1.(2022·湖南雅礼中学调研)科研人员将控制某种动物蛋白(S蛋白)的基因(基因包括编码区和非编码区，其中可转录出RNA的是编码区)成功导入胡萝卜细胞并培育出可产生S蛋白的转基因胡萝卜植株。请回答下列问题：(1)为了获得S蛋白基因，可采用的方法有PCR技术扩增、从基因文库中获取和____________________。利用S蛋白基因转录而来的mRNA，经相关过程可合成双链cDNA片段，而获得的双链cDNA片段与S蛋白基因的碱基序列________(填“不同”或“相同”)，理由是_______________________________________________________________________________________________。
获得的双链cDNA片段只包含S蛋白基因的编码区序列，没有非编码区序列(答案合理即可)
(2)利用S蛋白基因与Ti质粒构建形成重组质粒的过程中，所用的工具酶是____________________。将获得的重组Ti质粒导入某种菌，再利用该菌侵染胡萝卜细胞，进而将S蛋白基因插入胡萝卜细胞的______________上，这样S蛋白基因才能在胡萝卜细胞中稳定遗传。上述将目的基因导入受体细胞的方法最可能是_________________________________________。(3)若要从分子水平检测该转基因胡萝卜植株内S蛋白基因是否表达，则常采用的方法是____________________，该方法利用了__________________________的特点。
抗原与抗体的结合具有特异性
2.(2022·河南天一大联考)脱水素(DHN)是植物细胞中一种与抗涝害能力密切相关的蛋白质，由DHN基因编码。研究人员将牡丹的DHN基因转移至拟南芥中，以研究脱水素对植物抗涝性能的影响。请回答下列问题：(1)从牡丹叶片细胞中提取总RNA，以此为模板进行逆转录，获得________文库，此类基因文库和基因组文库中的基因在结构上的主要区别是__________________________________________________________________。
cDNA文库中的基因不含启动子、终止子、非编码(或内含子)序列
(2)利用PCR技术对目的基因进行扩增，扩增的前提是需要利用一段____________________________________，以便合成引物。以1个目的基因片段为模板进行扩增，经过5次循环后，消耗的引物数量为________。(3)将获得的基因插入质粒，构建基因表达载体，其目的是使目的基因__________________________________，并可以遗传给下一代；基因表达载体中还要有标记基因，标记基因的作用是_____________________________________________________________________________________________________。
已知目的基因(DHN基因)的核苷酸序列
鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来
(4)用花粉管通道法将目的基因转入拟南芥，此方法中，基因表达载体借助______________进入受体细胞；为观察转基因拟南芥的抗涝能力，需要将________________________________________________植株进行涝害处理，观察其生理状态的变化。
转基因拟南芥和野生型拟南芥(非转基因拟南芥)
解析　(1)利用RNA逆转录形成的基因文库为cDNA文库(部分基因文库)；cDNA文库中的基因不含启动子、终止子和非编码(或内含子)序列。(2)引物需要根据一段已知目的基因的核苷酸序列来合成；经过5次扩增后，DNA分子的数量由1个变为25＝32个，新增2×(32－1)＝62条DNA链，故需要消耗62个引物。(3)将获得的基因插入质粒，构建基因表达载体，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以遗传给下一代；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)花粉管通道法是利用花粉管通道将基因表达载体导入受体细胞；为观察转基因拟南芥的抗涝能力，需要将转基因拟南芥和野生型拟南芥植株进行涝害处理，对比观察两种拟南芥的生理状态变化，判断转基因拟南芥的抗涝能力。
1.植物组织培养的过程
原理：植物细胞具有全能性
①植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。②脱分化阶段不需光，再分化阶段需光。③生长素/细胞分裂素的比值高时，促进根的分化、抑制芽的形成；比值低时，促进芽的分化、抑制根的形成。④体内细胞未表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，基因的表达具有选择性。
2.植物体细胞杂交技术
原理：植物细胞的全能性、细胞膜的流动性
3.动物细胞培养　原理：细胞增殖
①动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞。第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。②使用或冷冻保存的是10代以内的细胞，原因是保持细胞正常的二倍体核型。③避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。④区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。
4.动物体细胞克隆技术(核移植技术)
原理：动物细胞核的全能性
核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因：①克隆动物遗传物质来自两个亲本。②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。③外界环境可能引起性状的改变。
原理：细胞膜的流动性、细胞的增殖
1.(2022·江西南昌调研)水竹是单子叶禾本科植物，易管理和培植，干净而雅致。若配上假山奇石，制作成小盆景，极具自然之美感。如图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。
回答下列问题：(1)通过植物组织培养获得水竹幼苗的原理是____________________________；尽量选择分裂旺盛、带有分生区的部位作为外植体，原因是____________________________________________________________。
这样的外植体容易诱导形成愈伤组织
(2)过程①为脱分化，脱分化是指______________________________________________________________________________________；②过程的实质是____________________。(3)一般在9～10月水竹的种子成熟，但其收获易受气候的影响，其优良杂种的后代也会因发生________________而丧失其优良特性，利用植物组织培养技术制造的人工种子可克服这些缺陷。人工种子是以植物组织培养得到的________________________________________________(至少答出两点)为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等
(4)在水竹植物组织培养过程中，经过筛选还可能获得大量有用的突变体，突变体产生的原因是在培养过程中，培养细胞______________________________________________________________________________________________。(5)研究表明，水竹还可以净化水质，吸收污水中的氮、磷等化学元素，采收的水竹加工后可用作饲料，因此水竹是城市环境生态工程建设中浮床生态工艺的常用植物，这体现了生态工程的__________________________________原理。
一直处于分裂状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变
物质循环再生原理、协调与平衡
解析　(1)植物组织培养过程的原理是植物细胞的全能性，在外植体的选择上，一般选择分裂旺盛、带有分生区的部位，原因是这样的外植体分化程度较低，容易诱导形成愈伤组织。(2)脱分化是指已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。②过程为再分化，其实质是基因的选择性表达。(3)杂种后代自交易发生性状分离而丧失其优良特性，而利用植物组织培养技术可克服这些缺陷。人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。(4)在植物组织培养过程中，可能获得大量的突变体，突变体产生的原因是在培养过程中，细胞一直处于分裂状态，容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。(5)水竹可以净化水质，吸收污水中的氮、磷等化学元素，还可以用作饲料，也是城市环境生态工程建设中浮床生态工艺的常用植物，这体现了生态工程的物质循环再生原理和协调与平衡的原理。
2.(2021·重庆卷，26)为了研究PDCD4基因对小鼠子宫内膜基质细胞凋亡的影响，进行了相关实验。(1)取小鼠子宫时，为避免细菌污染，手术器具应进行______________处理；子宫取出剪碎后，用_______________________处理一定时间，可获得分散的子宫内膜组织细胞，再分离获得基质细胞用于培养。(2)培养基中营养物质应有_______________________________________________________________ (填写两种)；培养箱中CO2浓度为5%，其主要作用是________________。
无机盐、葡萄糖、氨基酸、微量元素、促生长因子、血清或血浆
(3)在含PDCD4基因的表达载体中，启动子的作用是_____________________________________________________。为了证明PDCD4基因对基质细胞凋亡的作用，以含PDCD4基因的表达载体和基质细胞的混合培养为实验组，还应设立两个对照组，分别为______________________________________________。经检测，实验组中PDCD4表达水平和细胞凋亡率显著高于对照组，说明该基因对基质细胞凋亡具有________(填“抑制”或“促进”)作用。
RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动转录出相应的mRNA
基质细胞悬浮液和空载体与基质细胞的混合培养液
解析　本题考查基因工程和动物细胞培养的相关知识。(1)手术器具应灭菌或消毒处理；分散动物组织细胞用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。(2)动物细胞培养基中的营养物质有无机盐、葡萄糖、氨基酸、微量元素、促生长因子、血清或血浆；培养箱中浓度为5%的CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)启动子的作用是与RNA聚合酶识别并结合，驱动基因转录出相应的mRNA。要证明PDCD4基因对基质细胞凋亡的作用，实验组是含有PDCD4基因的表达载体和基质细胞的混合培养液，为了能对比得出结果和排除载体本身与培养液的作用，对照组有两组，一组为等量的只含基质细胞的培养液，另一组为等量的空载体(载体上无PDCD4基因)和基质细胞的混合培养液。若实验组的细胞凋亡率高于对照组，说明PDCD4基因对基质细胞凋亡有促进作用。
3.(2022·武汉市质检)通过咽拭子取样进行RT—PCR技术检测是目前临床上诊断新型冠状病毒感染疑似患者的常用方法，用于核酸检测的RT—PCR试剂盒的部分工作原理如下。回答下列问题：样本(痰、鼻咽拭子)→裂解提纯→病毒RNA→RT—PCR→DNA(1)根据上述原理分析，RT—PCR技术中需要用到的酶有_________________，用PCR技术扩增DNA的过程中，复性是指______________________________________________________________________________________________。
两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合
(2)接种新冠疫苗能有效预防新冠病毒的感染，原因是疫苗使机体产生了________________反应，通过这种反应，人体内产生了抗体和_____________；当人体遇到新冠病毒时，后者可以迅速识别病毒并______________________________________，从而增强人体的免疫力。(3)除核酸检测外，研究人员还研发了基于病毒蛋白的检测技术，该技术的关键是生产出能与新冠病毒结合的特异性抗体。可以利用免疫后的小鼠B细胞和小鼠骨髓瘤细胞制备单克隆抗体，该过程使用的生物技术包括_____________________________，经多次筛选、检测获得所需的杂交瘤细胞的特点是____________________________________________________________。
迅速增殖分化为浆细胞，产生大量抗体
动物细胞培养、动物细胞融合
既能无限增殖，又能产生专一性抗体
解析　(1)根据题干中RT—PCR技术的过程可知，需要先将RNA通过逆转录过程转变为DNA，再进行PCR过程，因此，RT—PCR技术中需要用到逆转录酶和Taq酶。用PCR技术扩增DNA的过程中，复性是指两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。(2)接种新冠疫苗后，人体可产生特异性免疫反应，通过这种反应，人体内产生了抗体和记忆细胞，当人体遇到新冠病毒时，记忆细胞可以迅速识别病毒并迅速增殖分化为浆细胞，产生大量抗体，从而增强人体的免疫力。(3)制备单克隆抗体过程中，需要将小鼠骨髓瘤细胞和免疫后的小鼠B细胞融合，形成杂交瘤细胞，还要进行动物细胞培养，因此，制备单克隆抗体过程中用到的生物技术有动物细胞培养和动物细胞融合。杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生专一性抗体。
微专题3　胚胎工程与生态工程
1.准确记忆哺乳动物的早期胚胎发育过程
(1)桑椹胚是由受精卵分裂形成的，没有分化；而囊胚期虽然已进行细胞分化，但囊胚的内细胞团仍具有全能性。(2)早期胚胎培养液成分：2“盐”——无机盐和有机盐；2“酸”——氨基酸和核苷酸；2“素”——维生素和激素；2“液体”——水和血清。
2.胚胎移植的操作流程及生理基础(1)操作流程
①精子获能的方法有培养法和化学诱导法。②卵母细胞须培养到MⅡ中期才能参与受精。③细胞分化开始于囊胚，桑椹胚的形成没有经过细胞分化。
(2)胚胎移植的生理学基础
3.胚胎分割　无性繁殖或克隆
4.胚胎干细胞(ES或EK细胞)
5.生态工程基本原理的判断方法(连线)
1.(2021·湖南卷，22)[选修3：现代生物科技专题]M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：
(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是________________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的________________________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是______________________________________________________________________________________________________________。
限制酶(或限制性核酸内切酶)
清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，同时给细胞提供足够的营养
(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是_________________________________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为_______________________________________(答出两点即可)，功能上具有________________。(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的________淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
动物体细胞分化程度高，所以恢复其全能性十分困难
体积小、细胞核大、核仁明显
取该转基因动物的肝组织细胞，提取其蛋白质，加入适量的M蛋白的单克隆抗体，观察有无凝集现象(或有无抗原—抗体特异性结合的现象)，若有则说明M基因不失活，若无则说明M基因失活
解析　(1)构建基因表达载体时，切割质粒DNA要用到限制性核酸内切酶，即限制酶，限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(2)在进行动物细胞培养的过程中，要定时更换培养液，以便清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)动物细胞核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，其中体细胞核移植由于动物体细胞分化程度高，所以恢复其全能性十分困难。胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显，在功能上，具有发育的全能性，即可以分化成为动物体内任何一种组织细胞。(4)在进行单克隆抗体制备时，首先要诱导相应的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。在应用单克隆抗体进行检测时，主要原理是抗原—抗体特异性结合，所以实验思路是取该转基因动物的肝组织细胞，提取其蛋白质，加入适量的M蛋白的单克隆抗体，观察有无凝集现象(抗原—抗体特异性结合的现象)，若有则说明M基因不失活，否则说明M基因失活。
2.(2022·南阳五中调研)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如下图所示。请据图回答下列问题：
(1)图中诱导超数排卵所注射的激素是________________，作用的靶器官是________。(2)步骤甲是_________________过程、乙是_________________过程。
(3)受精卵卵裂期所需营养主要来自________(填“受精卵”或者“母体”)，外来胚胎在受体内存活的生理学基础是___________________________________________________________。(4)早期胚胎培养所用的培养液除了一些无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸外，还需添加________等。
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
解析　(1)为了获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对雌性印度沙漠猫进行处理，该激素作用的靶器官是卵巢。(3)由于受精卵中的卵细胞体积较大，含有丰富的营养物质，因此受精卵卵裂期所需营养主要来自受精卵细胞，胚胎移植过程中，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应是外来胚胎在受体内存活的生理学基础。
微专题1　基因工程(含PCR技术)1.(2022·河南百校联盟)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是______________________________________________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_______________________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录成RNA
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的______________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的______________上。
2.(2022·河北邯郸调研)植物抗寒基因cr是一种诱导基因，cr基因只有在低温条件下才被激活并产生冷调节蛋白，以提高植物的耐冷性。科研人员将拟南芥的抗寒基因cr导入烟草细胞中，培育出了抗寒烟草，培育过程如图所示。回答下列问题：
(1)某实验小组提取常温环境下生长的拟南芥的mRNA，欲通过逆转录的方式获得cr基因，你认为该实验小组________(填“能”或“不能”)获得cr基因，并说明理由_____________________________________________________________________________________________________________。PCR扩增目的基因时，设计的引物只能与模板链在3′端配对，其原因是___________________________________________________________________。
因为cr基因只有在冷刺激下才会被激活表达，常温条件下cr基因未表达，细胞内没有cr基因的mRNA(答案合理即可)
DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸(答案合理即可)
(2)如上图所示，将目的基因导入受体细胞的方法为____________，该方法更易将目的基因导入烟草受损部位的伤口处细胞，原因是___________________________________________________________________。导入的cr基因能在烟草细胞内维持稳定并表达的关键是__________________________________________________________________。
伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞
cr基因能随Ti质粒的T－DNA片段转移并整合到宿主细胞的染色体DNA上
(3)抗寒转基因烟草培育过程依据的生物学原理有________________________，培育的抗寒转基因烟草(仅导入了一个cr基因)自交后代__________________(填“全部抗寒”“全部不抗寒”或“部分抗寒，部分不抗寒”)。
基因重组和细胞的全能性
解析　(1)根据题意可知，cr基因只有在低温条件下才被激活并产生冷调节蛋白，因此常温条件下cr基因未表达，细胞内没有cr基因的mRNA；PCR扩增目的基因时，因为DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，因此设计的引物只能与模板链在3′端配对。
(2)图中利用农杆菌将外源基因导入受体细胞，该方法为农杆菌转化法，该方法更易将目的基因导入烟草受损部位的伤口处细胞，原因是伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞；导入的cr基因能在烟草细胞内维持稳定并表达的关键是cr基因能随Ti质粒的T－DNA片段转移并整合到宿主细胞的染色体DNA上。(3)抗寒转基因烟草培育过程涉及基因工程和植物组织培养，基因工程的原理是基因重组，植物组织培养的原理是细胞的全能性。培育的抗寒转基因烟草的抗寒基因位于细胞核内的染色体DNA上，其遗传遵循分离定律，自交后代会发生性状分离，因此后代部分抗寒，部分不抗寒。
3.(2022·济南市质检)奥密克戎的抗原性与感染性与其表面的S蛋白(刺突糖蛋白)密切相关，现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建S蛋白基因表达载体的过程，图乙为重组质粒被相关酶酶切后的电泳结果。请回答下列问题。
(1)①过程所使用的酶为________，为保证采用PCR技术扩增S蛋白基因的正常进行，反应体系的主要成分有________________________________。PCR技术中低温复性的目的是____________________________________________。(2)通过PCR技术可在cDNA分子中专一性扩增出S蛋白基因，其原因是___________________________________________________________________________________。在PCR反应体系中加入1个S蛋白基因，经过4次循环，需要的引物数量是________个。
模板DNA、dNTP、引物、Taq酶
使引物结合到互补DNA链上
引物是根据S蛋白基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与S蛋白基因特异性结合)
(3)构建好的重组质粒长度为2 000 bp，用限制酶Hind Ⅲ及限制酶Hind Ⅲ和BamH Ⅰ分别对重组质粒进行切割并电泳，结果如图乙所示，可推测BamH Ⅰ在重组质粒上有________个酶切位点。为使S蛋白基因在受体细胞中高效表达，需要把S蛋白基因正确插入重组质粒的_________________之间。(4)目前人们注射的新冠疫苗中有一种为腺病毒载体疫苗。该疫苗是将S蛋白基因插入到改造之后的腺病毒基因组中，待腺病毒侵染人体后，可引发机体的免疫反应。请用文字和箭头表示出腺病毒载体疫苗进入机体后产生抗体的过程______________________________________________________________。
S蛋白基因→mRNA→S蛋白作为抗原→体液免疫→抗体
解析　(1)据图甲分析可知，①过程为逆转录过程，因此①过程所使用的酶为逆转录酶，为保证采用PCR技术扩增S蛋白基因的正常进行，反应体系中的主要成分有模板DNA、dNTP、引物、Taq酶。PCR技术中低温复性的目的是使引物结合到互补DNA链上。(2)引物是根据S蛋白基因的一段已知序列设计合成的，因此通过PCR技术可在cDNA分子中专一性扩增出S蛋白基因。PCR过程经过4次循环，扩增出24个DNA分子，其中含有模板链的两个DNA分子中各含有一个引物，其他DNA分子中都含有两个引物，因此共需要的引物数量是14×2＋2＝30(个)。
(3)据题图乙可知，构建好的重组质粒长度为2 000 bp，用限制酶Hind Ⅲ切割的结果是产生三个不同长度的DNA分子，且DNA分子长度之和为2 000 bp，说明该重组质粒中含有三个限制酶Hind Ⅲ的酶切位点；在限制酶Hind Ⅲ切割的基础上，再用限制酶BamH Ⅰ进行切割并电泳，结果显示，与用限制酶Hind Ⅲ切割的结果相比，长度为400 bp的DNA片段消失，说明该片段上存在一个限制酶BamH Ⅰ的切割位点，长度为1 400 bp的DNA片段消失，出现长度为420 bp和560 bp的DNA片段，说明原1 400 bp的DNA片段上存在两个限制酶BamH Ⅰ的切割位点，因此BamH Ⅰ在重组质粒上有三个酶切位点。为使S蛋白基因在受体细胞中高效表达，需要把S蛋白基因正确插入重组质粒的启动子和终止子之间。(4)据题意可知，该疫苗是将S蛋白基因插入到改造之后的腺病毒基因组中，待腺病毒侵染人体后，S蛋白基因先转录产生mRNA，再翻译合成S蛋白，S蛋白作为抗原，引发机体产生体液免疫，在体液免疫中，由浆细胞分泌产生抗体。
微专题2　细胞工程4.(2022·厦门市质检)细胞培养是指在人工模拟环境中，使细胞生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。无论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来说，细胞培养都是一个必不可少的过程。回答下列相关问题：(1)储存某种生物的基因离不开基因工程和微生物培养，用特定的________________酶将某种生物的总DNA切割成含有该种生物不同基因的许多DNA片段，再用___________酶将这些片段随机地连接在质粒等载体上，然后转移到大肠杆菌或酵母菌等受体菌细胞中储存。各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为___________。
(2)植物细胞培养过程中，培养基中常需要添加适量的____________________(填激素)，以促进细胞的生长和分裂。在反应器中悬浮培养离体细胞可以获得人参皂甙、紫草素等药物成分，此时添加到反应器中的是________(填“液体”或“固体”)培养基。(3)在细胞离体培养中，最困难的是动物细胞培养，它需要支持物、O2和CO2、动物血清等条件，动物细胞贴附在玻璃等支持物上生长繁殖的特点称为____________；提供的CO2的主要作用是__________________；使用合成培养基培养动物细胞时需要加入血清，原因是_____________________________________________________________________________________________。
人们对动物细胞所需要的营养物质还没有完全搞清楚，而血清等含有细胞所需要的成分
(4)早期胚胎培养是对动物早期胚胎发育过程的模拟，哺乳动物的早期胚胎发育过程是在____________________________(填器官)中开始的。
解析　(1)对DNA的切割需要用特定的限制酶，将不同的DNA片段连接起来需要用DNA连接酶。(2)植物细胞培养过程中，培养基中常需要添加适量的生长素、细胞分裂素，以促进细胞的生长和分裂。据题意，相关药物成分是通过悬浮培养离体细胞获得的，因此添加到反应器中的是液体培养基。(3)动物细胞贴附在玻璃等支持物上生长繁殖的特点称为细胞贴壁；提供的CO2的主要作用是维持培养液的pH；人们对动物细胞所需要的营养物质还没有完全搞清楚，而血清等含有细胞所需要的成分，因此使用合成培养基培养动物细胞时需要加入适量血清。(4)哺乳动物的早期胚胎发育过程是在输卵管中开始的。
5.(2022·信阳市联考)动物细胞培养技术用途广泛，可用于生产生物制品、器官移植等。请回答下列问题：(1)目前动物细胞培养使用的或冷冻保存的正常细胞通常为____________________的传代细胞，原因是_____________________________________________________________________________________________。(2)动物机体中取出的组织，置于细胞培养液中培养前，常将它分散成单个细胞，这有利于细胞_________________________________________________。
10代以内的传代细胞可以保持正常的二倍体核型
吸收营养物质、排出代谢废物
(3)保证动物细胞培养时无菌环境的措施是：________________________________________________________________；保证动物细胞培养时无毒环境的措施是：___________________________________。(4)多项生物技术正在尝试解决器官移植时的免疫排斥问题：动物细胞培养技术生产的人造皮肤可以克服免疫排斥反应；利用基因工程技术，将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制________________________，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆动物器官；通过ES细胞________________________，可以培育出人造组织器官，解决免疫排斥问题。
对培养液和所有培养用具进行无菌处理、培养液中添加一定量的抗生素
解析　(1)由于10代以内的传代细胞可以保持正常的二倍体核型，能保持性状的稳定性，故目前动物细胞培养使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内的传代细胞。(2)在动物细胞培养过程中，常需要用酶将组织块处理为单个细胞，这有利于细胞吸收营养物质，并将代谢废物排出，利于细胞更好的生长。
(3)保证动物细胞培养时无菌环境的措施是：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，培养液中添加一定量的抗生素；由于动物细胞代谢过程中会产生一些对细胞有害的代谢物质，故为保证动物细胞培养时无毒环境，需要定期更换培养液。(4)免疫排斥主要是由于移植入体内的器官被当做抗原攻击，故为克服免疫排斥反应，可以利用基因工程技术，将器官供体基因组导入某种调节因子，抑制抗原决定基因的表达；ES细胞为胚胎干细胞，具有分化为各种组织的潜能，故通过ES细胞体外诱导分化，可以培养出人造组织器官，解决免疫排斥问题。
微专题3　胚胎工程与生态工程6.(2022·安徽黄山调研)乳腺生物反应器是指利用乳腺特异表达的乳蛋白基因的调控序列构建表达载体，制作转基因动物，指导特定外源基因在动物乳腺中特异性、高效率的表达，并能从乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。重组人血小板生成素(rhTPO)是一种新发现的造血生长因子，如图所示为通过乳腺生物反应器产生rhTPO的相关过程。请回答下列问题：
(1)在获取目的基因时不能用________酶切割，原因是__________________________________________________________________________________。重组质粒中的标记基因是________________，成功导入目的基因的受体细胞对卡那霉素和四环素的抗性是________________________。(2)图中所示的过程与胚胎工程相关的有体外受精、________________________(写出两个)。
SmaⅠ的酶切位点位于目的基因中，如果用SmaⅠ切割，不能得到完整的目的基因
抗卡那霉素，不抗四环素
早期胚胎培养、胚胎移植