专题十一 现代生物科技专题 考点1 基因工程和克隆技术
一、知识要求
1．工具酶的发现和基因工程的诞生[加试(a)]。
2．基因工程的原理和技术[加试(b)]。
3．基因工程的应用[加试(a)]。
4．植物的克隆[加试(b)]。
5．动物的克隆[加试(a)]。
6．从受精卵谈起[加试(a)]。
7．胚胎工程[加试(a)]。
8．生态工程的主要类型[加试(a)]。
9．生态工程在农业中的应用[加试(a)]。
二、活动要求
1．提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案[加试(c)]。
2．庭院生态系统的经济效益分析[加试(a)]。
考点1 基因工程和克隆技术
1．基因工程的正误判断
(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因( × )
提示 也可用于切割质粒。
(2)DNA连接酶能将两碱基间形成的氢键连接起来( × )
提示 DNA连接酶是将两核苷酸间通过形成的磷酸二酯键连接起来。
(3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体( √ )
(4)DNA连接酶能够将任意2个DNA片段连接在一起( × )
提示 具有相同粘性末端的2个DNA片段连接在一起。
(5)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达( √ )
2．克隆技术的正误判断
(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性( √ )
(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性( × )
提示 在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官，细胞表现全能性的必要条件是离体状态、一定的营养物质和激素。
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(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化( × )
提示 植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的过程，在这两个过程中都会发生细胞增殖(有丝分裂)，且在再分化过程发生细胞分化，形成各种组织细胞。
(4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的( × )
提示 外植体通过脱分化形成愈伤组织。
(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性( × )
提示 原生质体具有全能性。
(6)连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型( × )
提示 连续细胞系的细胞一般都培养了多次，大多数具有异倍体核型。
(7)制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理( × )
提示 制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胰蛋白酶处理，不能使用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于细胞生存。
(8)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( × )
提示 肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液pH。
(9)与“多莉”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植( √ )
(10)植物原生质体融合和动物细胞融合原理是相同的( √ )
(11)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得单克隆抗体的胚胎( × )
提示 杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得单克隆抗体。
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一、基因工程
1．基因工程的工具
2．基因工程的原理和技术
3．转基因动物、植物及微生物的培育流程
易错警示 (1)使用限制性核酸内切酶的注意点
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①一般用同种限制性核酸内切酶切割载体和目的基因。
②不同的限制性核酸内切酶也能切割出相同的粘性末端。
(2)DNA连接酶≠DNA聚合酶
DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(3)限制性核酸内切酶≠DNA酶≠解旋酶
限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶是将DNA水解为组成单位；解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(4)启动子、终止子
①启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)。
②终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。
二、植物的克隆
1．植物组织培养关键过程总结
名称
过程
形成体特点
培养基
光
脱分化
由外植体脱分化为愈伤组织
排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团
适当配比的营养物质和生长调节剂
避光
再分化
由愈伤组织分化为幼苗或胚状结构
有根、芽或有生根发芽的能力
生长素和细胞分裂素的比例低时，诱导芽的形成；两者比例高时，诱导根的形成
需光
营养生长和生殖生长
发育成完整的植物体
由根、茎、叶、花、果实、种子组成
自身产生各种激素
需光
2.植物细胞工程操作
3．植物细胞培养、器官培养和原生质体培养的关系
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三、动物的克隆
1．动物的细胞和组织培养
(1)动物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培养。
(2)动物细胞培养的过程：动物细胞培养包括组织块的切取、组织细胞的分散及细胞培养三个阶段。分散组织细胞常用的方法有机械消化法和胰酶消化法。
(3)原代培养和传代培养的含义
①原代培养：从机体取出后立即进行的细胞、组织培养的过程。
②传代培养：将原代培养细胞分成若干份，接种到若干份培养基中，使其继续生长、增殖。
(4)动物成纤维细胞的培养过程：切取组织小片→胰蛋白酶酶解→原代培养→传代培养。
2．动物的细胞融合技术及其应用
(1)细胞融合
(2)单克隆抗体的制备
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3．细胞核移植实验和动物的克隆繁殖
(1)核移植：利用一个细胞的细胞核来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”。
(2)动物的克隆繁殖
→→→→
4．规避克隆动物与试管动物的3个误区
(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。
纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。
(2)误区二：试管动物(哺乳类)的产生是在体外进行的，克隆动物(哺乳类)的产生是在体内进行的。
纠正：试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。
(3)误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。
纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。
题型一 基因工程的原理、工具和技术
1．(2017·海淀区期中)科研人员分别将蛋白C基因和蛋白G(葡萄糖转运蛋白)基因与质粒连接，形成重组DNA分子。将质粒和上述两种表达载体分别转入三组蛋白G缺陷细胞，在三种不同浓度的葡萄糖间隔刺激下，测定三组细胞的葡萄糖转运速率，结果如图。下列分析不正确的是( )
A．Ⅰ组实验的目的是排除空质粒对实验结果的影响
B．Ⅱ、Ⅲ组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而减小
C．由实验结果推测蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白
D．实验结果表明蛋白C的转运功能强于蛋白G
答案 B
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解析 Ⅰ组中转入的是空质粒，其目的是排除空质粒对实验结果的影响，A正确；由图可知，Ⅱ、Ⅲ组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而增加，B错误；Ⅰ组中转入的是空质粒，Ⅲ组转入的是蛋白C基因，对比Ⅰ组与Ⅲ组结果可推知蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白，C正确；Ⅱ组中转入的是蛋白G基因，Ⅲ组转入的是蛋白C基因，结果Ⅲ组的转运速率大于Ⅱ组，这表明蛋白C的转运功能强于蛋白G，D正确。
2．(2017·宣城期中)下列有关人胰岛素的重组DNA分子的叙述，正确的是( )
A．重组DNA分子中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得
B．重组DNA分子的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
C．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
D．胰岛素的重组DNA分子中要有启动子和终止密码子
答案 C
解析 由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基因转录的mRNA，A错误；重组DNA分子的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来，C正确；胰岛素的重组DNA分子中要有启动子和终止子，终止密码子存在于mRNA上，D错误。
3．(2018·“七彩阳光”联盟)某研究小组欲利用抗虫基因，通过农杆菌转化法培育抗虫玫瑰。图1和图2分别表示出了抗虫基因和农杆菌Ti质粒的限制性核酸内切酶识别位点和抗生素抗性基因(pstⅠ、SmaⅠ、AluⅠ表示限制性核酸内切酶切割位点；amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因)。
请回答：
(1)为获得大量抗虫基因，且保证形成重组质粒时，目的基因以唯一方向接入，可选用________________(填限制性核酸内切酶的种类)分别切割目的基因和Ti质粒，再用DNA连接酶连接，形成重组DNA分子，再与经过________处理的______________(A.有amp和tet B．有amp，无tet C．无amp，有tet D．无amp和tet)农杆菌液混合，使重组DNA进入农杆菌。再利用农杆菌转入培养的玫瑰细胞，使目的基因导入玫瑰细胞中。
(2)将含有导入了目的基因的玫瑰细胞的试管放在______________上，进行液体悬浮培养获得胚性细胞，进而培育成抗虫玫瑰。
(3)这种借助基因工程方法，将外源基因导入受体细胞，再通过这些转基因细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株的技术就是__________________。
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(4)当前多地过度开发旅游造成生态环境的破坏，为减缓生态环境的破坏，可发展____________工程，并在旅游区种植抗虫玫瑰，可有效降低农药对环境的污染，并获得较佳的经济效益、社会效益和__________。
答案 (1)SmaⅠ和PstⅠ CaCl2 D
(2)摇床
(3)植物细胞工程技术
(4)生态旅游 生态效益
有关基因工程操作易错分析
(1)基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。
(2)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。
(3)植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体。因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。
(4)操作工具有三种，但工具酶常用两种，载体不是酶；在基因工程操作步骤“获得目的基因”和“形成重组DNA分子”两个过程中通常用同种限制性核酸内切酶，目的是产生相同的粘性末端；DNA连接酶只在“形成重组DNA分子”操作中用到。
(5)一般情况下，用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因。这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。
(6)标记基因的作用和种类：标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞；常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。
题型二 基因工程的应用
4．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )
A．②的形成需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
答案 D
解析 重组质粒的形成需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与，DNA聚合酶一般用于DNA复制过程，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T－DNA
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整合到植物细胞的染色体上，B错误；受体细胞的染色体上含抗虫基因，但不代表该基因就一定成功表达，因此不能确定⑤是否表现出抗虫性状，C错误；⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异，D正确。
5．(2017·南昌期中)下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中
答案 B
解析 基因治疗就是向目标细胞中引入正常功能的基因以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗疾病的目的，A错误；基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出分子结构水平和表达水平是否异常，从而对疾病做出判断，利用的原理就是DNA分子杂交，B正确；基因探针是用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因的DNA片段，一种基因探针只能检测水体中的一种或一类病毒，C错误；基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后转染(就是让质粒进入宿主细胞)相应的宿主细胞，如酵母菌、CHO细胞( 中国仓鼠卵巢细胞，一种可以无限繁殖的细胞)，生产乙肝表面抗原蛋白，D错误。
题型三 基因工程的设计方案
6．(2017·镜湖区校级期中)科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β－珠蛋白，治疗鼠的镰刀形细胞贫血症。下列相关实验设计中，不合理的是( )
A．用β－珠蛋白编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建重组DNA分子
B．利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出β－珠蛋白基因的编码序列
C．用含有四环素的培养基筛选出已经导入β－珠蛋白编码序列的大肠杆菌
D．用Ca2＋处理大肠杆菌后，将重组DNA分子导入具有四环素抗性的大肠杆菌中
答案 D
解析 重组DNA分子的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子，因此用β－珠蛋白编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建重组DNA分子，A正确；利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出β－珠蛋白基因的编码序列，B正确；标记基因是四环素抗性基因，因此用含有四环素的培养基筛选出已经导入β－珠蛋白编码序列的大肠杆菌，C正确；标记基因是四环素抗性基因，因此受体细胞不能具有四环素抗性，即用Ca2＋处理大肠杆菌后，将重组DNA分子导入不具有四环素抗性的大肠杆菌中，D错误。
7．科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因A转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )
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A．利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因A
B．用氯化钙处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态
C．用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞
D．将基因A导入玫瑰细胞液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰
答案 A
解析 矮牵牛中有控制蓝色色素合成的基因A，利用DNA分子杂交技术，可以从矮牵牛的基因文库中获取目的基因(基因A)，故A正确；将目的基因导入植物细胞时，常采用农杆菌转化法，不需要用氯化钙，故B错误；根据标记基因来筛选转基因玫瑰细胞，而标记基因不一定是四环素抗性基因，故C错误；玫瑰细胞液泡中没有DNA，不能将目的基因导入液泡中，应将目的基因导入叶绿体或线粒体中，以防止其经花粉进入野生玫瑰，故D错误。
8．(2017·浙江联考)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了大米的营养品质。下图为培育转基因水稻的过程示意图，请据图回答：
(1)上述过程中，铁结合蛋白基因为________，获取该基因后常用________技术进行扩增。
(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割________________和________________。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入农杆菌。
(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得成功导入目的基因的受体细胞，该筛选过程是通过在培养基2中加入________实现的。
(4)检测转基因水稻的培育是否成功，需要检测转基因水稻______________。
答案 (1)目的基因 PCR
(2)含目的基因的DNA片段 Ti质粒 CaCl2
(3)抗生素
(4)种子中铁含量
解析 (1)本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高60%的转基因大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因；要大量获得目的基因，一般采用PCR技术进行扩增。
(2)构建重组Ti质粒时，要用同种限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA片段和Ti质粒，使二者产生相同的粘性末端，从而便于拼接；CaCl2处理农杆菌可以增大其细胞壁的通透性，从而利于重组Ti质粒导入。
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(3)重组Ti质粒含有抗生素抗性基因，导入重组Ti质粒的愈伤组织细胞在含有抗生素的培养基上可以存活，而未导入的则无法存活，故可加入抗生素来筛选成功导入的受体细胞。
(4)转基因的目的是提高大米中铁含量，因此可通过检测转基因水稻种子中铁的含量来判断转基因水稻的培育是否成功。
题型四 植物的克隆
9．(2017·泰州三模)为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持，科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，相关叙述错误的是( )
处理
外植体数/个
分化苗数/苗
脱毒苗数/苗
小于0.3 mm
20
1
1
0.3～0.5 mm
20
10
7
大于0.6 mm
20
13
4
A.为防止细菌污染，应对外植体进行消毒
B．脱分化时，应给予适宜光照诱导基因表达
C．根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例
D．0.3～0.5 mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗
答案 B
解析 植物组织培养时，在接种前对外植体进行消毒处理可减少杂菌污染，A正确；脱分化时，愈伤组织的诱导往往需要暗培养，不能给予适宜光照，B错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，C正确；根据表格中数据可知，0.3～0.5 mm大小的茎尖，脱毒苗数最多，因此有利于培养脱毒甘薯苗，D正确。
10．(2017·扬州二模)拟采用“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的方法繁殖一种名贵花卉。下列有关叙述错误的是( )
A．消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有生长素类似物等植物生长调节剂
答案 B
解析 消毒剂的使用既要杀死表面微生物又要防止伤害组织细胞，影响组织培养，A正确；愈伤组织细胞含有细胞壁，加入细胞融合诱导剂不会诱导细胞融合，因此不会得到染色体加倍的细胞，B错误；愈伤组织再分化形成胚状体后，一般先形成芽，再形成根，而分化的实质是基因的选择性表达，C正确；诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有生长素类似物等植物生长调节剂，D正确。
题型五 动物的克隆
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11．(2017·泰州期中)如图为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养的过程图，下列叙述不正确的是( )
A．可用胰蛋白酶分散组织块中的细胞
B．MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化
C．加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞
D．细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象
答案 C
解析 将动物组织细胞分散成单个细胞，可以用胰蛋白酶处理，A正确；分析图发现：在胚胎干细胞培养液中加入MEF细胞后，不分化，但未加的一组，易分化。对比分析可以推导：MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化，B正确；加入培养液中的MEF细胞最好是来自原代培养的细胞，C错误；在动物细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象，D正确。
12．(2017·浙江三模)甘草酸是中药甘草中的主要活性成分，为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体，其基本操作过程如图。相关叙述正确的是( )
A．过程①注射相应抗原后应立即从小鼠脾脏中提取细胞甲
B．过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的选择透过性
C．过程③、④的筛选方法相同，细胞丙、丁遗传物质相同
D．过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖
答案 D
解析 过程①注射相应抗原后，需要机体进行免疫，使B淋巴细胞增殖分化产生具有免疫能力的B淋巴细胞，才可以从小鼠脾脏中提取细胞甲，A错误；过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性，B错误；过程③用选择培养基获得杂交瘤细胞，过程④用抗体检测和克隆培养得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞，C错误；杂种细胞既能够增殖又能产生抗体，过程⑤无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖，D正确。
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专题强化练
一、选择题
1．(2017·南通模拟)科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。在培养转基因番茄的过程中，下列操作不合理的是( )
A．可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因
B．利用选择培养基对构建的重组DNA分子直接筛选
C．利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞
D．在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株
答案 B
解析 基因工程中获取目的基因的方法包括PCR技术体外扩增、从基因文库中获取或化学方法合成(如逆转录法获得目的基因)，A正确；构建的重组DNA分子不可直接在选择培养基上进行筛选，需要先导入受体细胞中再进行筛选，B错误；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，C正确；可利用低温条件对耐寒番茄进行个体性状水平的检测，筛选成功转基因的耐寒番茄植株，D正确。
2．(2017·江苏三模)如图表示抗胃癌单克隆抗体的制备过程。相关叙述错误的是( )
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A．抗胃癌单克隆抗体可以和甲特异性结合
B．图中细胞融合过程只可用聚乙二醇处理
C．用特定的选择培养基对乙筛选后获得的细胞均能增殖
D．需对丙进行抗体检测，经过筛选后才可获得丁
答案 B
解析 抗胃癌单克隆抗体可以和甲(抗原)特异性结合，A正确；诱导动物细胞融合也可以用灭活的仙台病毒处理，B错误；用特定的选择培养基对乙筛选后获得的细胞为杂交瘤细胞，都能增殖，但不一定能产生特异性抗体，C正确；需对丙(杂交瘤细胞)进行抗体检测，经过筛选后才可获得丁(能产生特异性抗体的杂交瘤细胞)，D正确。
3．(2017·南京三模)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示(成纤维细胞可增殖)。下列叙述错误的是( )
A．过程②常用的方法是显微注射法
B．代孕母羊要注射免疫抑制剂防止发生免疫排斥反应使移植胚胎死亡
C．卵细胞去核的目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞
D．整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养从而获得大量的细胞群
答案 B
解析 过程②是将重组目的基因导入受体细胞，受体细胞是动物细胞，常用的方法是显微注射法，A正确；胚胎移植时，受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，因此胚胎移植时不需要对代孕母羊注射免疫抑制剂，B错误；卵细胞去掉其细胞核的原因是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞，即含目的基因的成纤维细胞，C正确；因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养，理论上可获得大量的细胞群，D正确。
4．下面是3种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和切割位点图(箭头表示切点，切出的断面为粘性末端)。下列叙述错误的是( )
限制酶1：ATC——；
限制酶2：—CCGG—；
限制酶3：—ATCC—
A．不同的限制性核酸内切酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性
B．限制性核酸内切酶2和酶3识别的序列都包含6个碱基对
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C．限制性核酸内切酶1和酶3剪出的粘性末端相同
D．能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制性核酸内切酶2
答案 D
解析 酶具有专一性，不同的限制性核酸内切酶有不同的识别序列和切割位点，故A正确；图中可得，限制性核酸内切酶2和酶3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC，均为6个碱基对，故B正确；限制性核酸内切酶1和酶3剪出的粘性末端相同，均为GATC，故C正确；限制性核酸内切酶只能识别特定的DNA序列，因此三种限制性核酸内切酶均不能识别和切割RNA中核糖核苷酸序列，故D错误。
5．下列关于植物组织培养和动物克隆的说法，错误的是( )
A．植物组织培养获得的试管苗，可能是杂合子也可能是纯合子，可能为单倍体也可能为二倍体、多倍体
B．为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的干扰素
C．克隆动物的技术基础是动物细胞培养
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组织培养获得的愈伤组织基因型不一定相同
答案 B
解析 由于植物组织培养属于无性生殖，后代的基因型由亲本基因型决定，可能是杂合子也可能是纯合子，如果培养的外植体是体细胞，则会获得二倍体或多倍体，如果培养的是花粉粒，则获得的是单倍体，A正确；抗生素具有杀菌作用，因此为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的抗生素，B错误；动物的细胞和组织培养是动物细胞工程的技术基础，C正确；同一植株不同细胞经培养获得的愈伤组织基因不一定相同，如花粉细胞培养形成的愈伤组织细胞的基因只有体细胞的一半，D正确。
二、非选择题
6．(2016·全国乙，40)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_____________________(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
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(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是____________________________
________________________________________________________________________；
并且____________和______________的细胞也是不能区分的，其原因是____________
________________________________________________________________________。
在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有________的固体培养基。
(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于________________________________________________________________________。
答案 (1)能自我复制、具有标记基因
(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素
(3)受体细胞
解析 (1)作为载体必须具备如下特点：①能自我复制，从而在受体细胞中稳定保存；②含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；③具一个至多个限制性核酸内切酶切割位点以便外源DNA片段插入。(2)在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr，因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成DNA复制。
7．(2016·全国丙，40)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
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根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示，这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有____________，不能表达的原因是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)Sau3AⅠ 两种酶切割后产生的片段具有相同的粘性末端 (2)甲、丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录
解析 (1)由于限制性核酸内切酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割后形成的粘性末端相同，所以经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。
8．青蒿素是治疗疟疾的重要药物。下图为利用二倍体野生型青蒿，通过现代生物技术培育青蒿素含量高的四倍体细胞和植株的示意图。请回答以下相关问题：
(1)上述a～d过程涉及的原理有__________________(至少两项)。其中a为________过程，b过程需要在______________作用下完成，d过程的技术基础是________________。
(2)通过e过程可以实现工业化生产青蒿素。有关叙述正确的是________。
A．该过程需要适量激素以刺激分化
B．该过程不需要提供有机营养物质
C．该过程需要诱导相关基因的表达
D．该过程的原理是染色体畸变
(3)已知青蒿素的合成受G基因控制，利用____________酶可将G基因从青蒿细胞中分离出，并经改造和扩增后，将其与含有抗生素抗性基因的质粒形成重组DNA，再与经________
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处理的大肠杆菌液混合，使重组DNA更易进入大肠杆菌，通过培养大肠杆菌可生产青蒿素。
(4)下列有关基因工程的叙述，错误的是________。
A．获取目的基因需要酶的催化
B．目的基因能够在宿主细胞中复制
C．大肠杆菌是基因工程的常用载体
D．能够实现定向改造生物性状
答案 (1)细胞全能性、膜的流动性、染色体畸变 脱分化 纤维素酶和果胶酶 植物组织培养(2)C(3)限制性核酸内切 氯化钙(4)C
解析 (1)上述a～d过程涉及细胞全能性、膜的流动性、染色体畸变等原理；其中a为脱分化过程，b过程需要在纤维素酶和果胶酶作用下去除细胞壁，d过程的技术基础是植物组织培养。(2)通过e过程可以实现工业化生产青蒿素，该过程需要诱导相关基因的表达。(3)已知青蒿素的合成受G基因控制，利用限制性核酸内切酶可将G基因从青蒿细胞中分离出，并经改造和扩增后，将其与含有抗生素抗性基因的质粒形成重组DNA，再与经氯化钙处理的大肠杆菌液混合，使重组DNA更易进入大肠杆菌，通过培养大肠杆菌可生产青蒿素。(4)质粒是基因工程的常用载体，C错误。
9．(2016·温州3月选考模拟)卡那霉素和头孢霉素都有抗菌作用，此外，卡那霉素还对葡萄细胞有抑制作用。研究人员将Barnase基因(雄性不育基因)转入葡萄细胞，利用卡那霉素和头孢霉素，通过植物克隆方法成功培育出大粒、无核的葡萄新品种。请回答：
(1)构建含Barnase基因、β—葡萄糖苷酸酶基因和卡那霉素抗性基因的重组质粒，导入农杆菌，在固体培养基中培养形成______以便鉴定是否混有杂菌，再用______将农杆菌转移至LB________培养基中进行扩大培养。构建重组质粒需要用到的工具酶是________________、________________。
(2)将经过__________的幼嫩葡萄叶片切成小块，浸入农杆菌悬浮液中，4分钟后取出(此时已有较多农杆菌附着在叶片小块上)并接种到固体培养基中。培养至第3天时，可以看到在叶片小块周围出现________和大量菌落。这时再用头孢霉素处理叶片小块，其目的是______(A.抑制葡萄细胞脱分化 B．促进葡萄细胞再分化 C．杀灭农杆菌 D．促进农杆菌生长)。
(3)将叶片小块放入卡那霉素培养基中培养一段时间后，转移至发芽培养基中，待其长出________后，再转移至生根培养基中继续培养形成试管苗。卡那霉素培养基起着________作用，植物克隆的技术基础是______。
(4)在卡那霉素培养基中，由于转化细胞对周围的非转化细胞有保护作用，获得的试管苗中可能存在假的转基因试管苗，因此还需对试管苗的______________基因的表达产物进行生化检测，才能鉴别出真正的转基因试管苗。
(5)最后，对转基因试管苗还需进行逐渐________湿度的锻炼，使之适应自然环境。
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答案 (1)单菌落 接种环 液体 限制性核酸内切酶 DNA连接酶(2)消毒 愈伤组织 C(3)丛状苗 筛选 植物组织培养(4)β—葡萄糖苷酸酶(5)降低
解析 (1)构建含Barnase基因、β—葡萄糖苷酸酶基因和卡那霉素抗性基因的重组质粒，导入农杆菌，在固体培养基中培养形成单菌落以便鉴定是否混有杂菌，再用接种环将农杆菌转移至LB液体培养基中进行扩大培养。构建重组质粒需要用到的工具酶是限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2)将经过消毒的幼嫩葡萄叶片切成小块，浸入农杆菌悬浮液中，4分钟后取出(此时已有较多农杆菌附着在叶片小块上)并接种到固体培养基中。培养至第3天时，可以看到在叶片小块周围出现愈伤组织和大量菌落。这时再用头孢霉素处理叶片小块，其目的是杀灭农杆菌。(3)将叶片小块放入卡那霉素培养基中培养一段时间后，转移至发芽培养基中，待培养基长出丛状苗后，再转移至生根培养基中继续培养形成试管苗。卡那霉素培养基起着筛选作用，植物克隆的技术基础是植物组织培养。(4)在卡那霉素培养基中，由于转化细胞对周围的非转化细胞有保护作用，获得的试管苗中可能存在假的转基因试管苗，因此还需对试管苗的β—葡萄糖苷酸酶基因的表达产物进行生化检测，才能鉴别出真正的转基因试管苗。(5)对转基因试管苗还需进行逐渐降低湿度的锻炼，使之适应自然环境。
10．(2015·温州中学测试)如图所示为动物细胞培养的基本过程示意图，回答下列问题：
(1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞______________，易于培养。培养时先要剪碎，然后用________________分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为________________。
(2)在D瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了__________，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为________代以内，以保持细胞正常的________核型。
(3)C、D瓶中的培养基为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的________。还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是____________________。
(4)动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。
据图可知，培养________细胞一定需要添加血清。
答案 (1)分裂能力强 胰蛋白酶 原代培养 (2)突变 10 二倍体 (3)抗生素 维持培养液的pH(4)正常
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解析 (1)容器A中放置的一般是幼龄动物的器官或组织，原因是其细胞分裂能力强，易于培养。培养时先要剪碎，然后用胰蛋白酶分散细胞，制成B瓶中的细胞悬液。将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称为原代培养。(2)细胞正常培养了一段时间后，发现细胞绝大部分死亡，只有极少数细胞存活，这是因为存活的细胞发生了突变，可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。(3)C、D瓶中的培养基为保证无菌、无毒的环境，需要添加一定量的抗生素。培养过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2的作用主要是维持培养液的pH。(4)分析曲线图：是否添加血清对于癌细胞的增殖影响不大，而对于正常细胞增殖影响很大，故培养正常细胞一定需要添加血清。
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