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专题09 生物技术与工程相关科学史
科学史一：从传统发酵技术到发酵工程
核心知识回顾
约9000 年前：人们通过自然发酵或曲种传代的固体发酵方法生产其他食品。
1857 年：法国微生物学家巴斯德通过实验证明，酒精发酵是由活的酵母菌引起的。
1897 年：传统的固体发酵开始向半固体发酵和液体发酵演变。
20 世纪40 年代：利用发酵工程大规模生产青霉素成为研究的主攻方向。
1957 年：用微生物生产谷氨酸获得成功。
20 世纪70 年代以后：发酵工程进入定向育种的新阶段。
20 世纪80 年代：人类已经能够自动记录和控制发酵过程的全部参数。
核心知识辨析
1．制作泡菜时，乳酸菌可以将葡萄糖分解成乳酸和CO2( )
2．热水短时处理蔬菜的目的是破坏细胞壁，使营养物质外流，加速发酵( )
3．泡菜发酵期间，乳酸会不断积累，当它的质量分数为4%～8%时，泡菜的口味、品质最佳。（选择性必
修3 P6）( )
4．若发酵是微生物的代谢产物，则可采用真空发酵、吸附发酵、萃取发酵等方法进行提取( )
5．若发酵产品是酒精等易挥发物质，可在发酵罐上施以正压，促进酒精从发酵液中挥发出来( )
6．发酵工程的中心环节是选育菌种( )
高考真题剖析
1．（2021·江苏·高考真题）某同学选用新鲜成熟的葡萄制作果酒和果醋，下列相关叙述正确的是（
）
A．果酒发酵时，每日放气需迅速，避免空气回流入发酵容器
B．果酒发酵时，用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色沉淀逐日增多
C．果醋发酵时，发酵液产生的气泡量明显少于果酒发酵时
D．果醋发酵时，用重铬酸钾测定醋酸含量变化时，溶液灰绿色逐日加深
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．下列相关说法中，错误的是（ ）
A．利用发酵技术，在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳酸制品
B．在腐乳制作过程中，毛霉将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸
实验概览
目录索引
科学史一：从传统发酵技术到发酵工程
科学史二：植物细胞工程的发展历程
科学史三：动物细胞工程的发展历程
科学史四：基因工程的发展历程
核心知识回顾
核心知识辨析
深化拓展提能
题组专项训练（高考真题感知+针对训练）
1
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C．乙醇既是果酒发酵的产物，也是果醋发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖
D．在啤酒生产的主发酵阶段和后发酵阶段，需将温度保持在酵母菌的最适生长温度
2．早在《诗经·邶风·谷风》中就有“我有旨蓄，亦以御冬”的记载，“旨蓄”就是储藏的美味食品，如腌
制的泡菜等。下列关于泡菜制作的叙述正确的是（ ）
A．腌制时间长短不会影响亚硝酸盐的含量
B．条件适宜时蔬菜中的糖转化成醋酸，溶液pH 降低
C．所需盐水的质量分数为0.4%～0.8%
D．可通过向泡菜坛盖边沿的水槽中注水保持发酵所需环境
3．从传统发酵技术到发酵工程，发酵技术的发展为人们提供了丰富多样的食品和药物等。下列相关叙述
错误的是（ ）
A．醋酸菌能以酵母菌的某种代谢产物为原料合成醋酸
B．无氧条件下利用大肠杆菌发酵大规模生产青霉素
C．腐乳味道鲜美是因为毛霉等产生的蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽
D．甜面酱、酱油、豆豉等都是利用传统发酵技术制作的食品
4．阅读下列材料，回答问题。
小曲白酒清香纯正，以大米、大麦、小麦等为原料，以小曲为发酵剂酿造而成。小曲中所含的微生物主要
有好氧型微生物霉菌、兼性厌氧型微生物酵母菌，还有乳酸菌、醋酸菌等细菌。酿酒的原理主要是酵母菌
在无氧条件下利用葡萄糖发酵产生酒精。传统酿造工艺流程如图所示。
关于小曲白酒的酿造过程，下列叙述错误的是（ ）
A．糖化主要是利用霉菌将淀粉水解为葡萄糖
B．发酵液样品的蒸馏产物有无酒精，可用酸性重铬酸钾溶液检测
C．若酿造过程中酒变酸，则发酵坛密封可能不严
D．蒸熟并摊晾的原料加入糟醅，立即密封可高效进行酒精发酵
5．某高校采用如图所示的发酵罐进行葡萄酒发酵过程的研究，下列叙述正确的是（ ）
A．夏季生产果酒时，常需对罐体进行升温处理
B．乙醇为挥发性物质，故发酵过程中空气的进气量不宜太大
C．正常发酵过程中罐内的压力会低于大气压
D．可以通过监测发酵过程中残余糖的浓度来决定何时终止发酵
2
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6．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，下列
说法错误的是（ ）
A．①为诱变育种，②分离、提纯产物
B．赖氨酸或谷氨酸的生产过程中为使产物源源不断地产生，可采用连续培养的发酵方式
C．由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，在生产过程中常需增加通氧量
D．人工控制微生物代谢的唯一措施是控制生产过程中的各种条件
B 组(选择题为不定项)
1．为保障粮食安全，我国科研人员以富含纤维素的农业残渣（秸秆）为原料，利用基因工程改造面包酵
母使其表面携带相关酶，可同时高效生产人工淀粉和单细胞蛋白。部分生产工艺如下图，下列叙述正确的
是（ ）
注：酵母增殖的适宜温度为28~32℃，适宜pH 为4.0~5.0；酵母发酵的适宜温度为24~35℃，适宜pH 为
5.0~5.8
A．面包酵母的增殖能促进纤维二糖水解及淀粉合成
B．生产单细胞蛋白时选择26℃、pH5.5 的条件为宜
C．本生产过程最宜在不加通气和搅拌的啤酒发酵罐中进行
D．生产前培养基高压蒸汽灭菌的条件可为121℃、20min
2．科研人员以裙带菜下脚料根茎为原料，以粮食加工副产品为辅料，通过微生物发酵技术开发裙带菜酱
油，下图是其生产工艺流程，相关叙述正确的是（ ）
A．裙带菜茎、麦麸、豆粕和小麦混合物中的淀粉均可为米曲霉提供碳源和氮源
B．蒸料可以杀死原料中的部分杂菌，蒸料后冷却的目的是防止高温杀死菌种
C．通风培养有利于黑曲霉和米曲霉快速生长繁殖、分泌多种水解酶
3
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D．盐浓度过低容易引起酸醅腐败，浓度过高会抑制蛋白酶活性
3．发酵工程是指采用工程技术手段，利用微生物为人类生产有用生物产品的一种技术。下列相关说法正
确的是（ ）
A．杂菌污染可能会使发酵产物被分解，因此培养基和发酵设备都要严格灭菌
B．发酵工程所用的菌种一般为单一菌种，发酵前常需要对菌种进行扩大培养
C．在利用谷氨酸棒状杆菌生成谷氨酸时需将发酵罐内的pH 调至中性或酸性
D．若发酵产品为单细胞蛋白，发酵后采用过滤等方法将菌体分离和干燥即可
4．如图是工厂用液态法酿造黄酒的工艺流程图，下列叙述错误的是（ ）
A．温度、pH、酶浓度等会影响过程①②的酶促反应
B．发酵时间是无关变量，不会影响发酵产量
C．酿酒酵母和植物乳杆菌可以直接利用糯米中的淀粉
D．多种微生物联合发酵有利于黄酒风味的形成
5．啤酒生产的简要流程如图所示，制麦时用赤霉素溶液浸泡大麦种子，糖化主要是将麦芽中的淀粉等有
机物水解为小分子。下列说法正确的是（ ）
A．用赤霉素溶液浸泡大麦种子，使种子无需发芽就能产生淀粉酶
B．糖化前破碎有利于淀粉与a—淀粉酶充分接触，使糖化过程缩短
C．在接种酵母菌前进行冷却处理，是为了避免高温杀死酵母菌种
D．发酵过程中要适时往外排气，发酵后期在低温、通气环境进行
6．中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗
糖）为原料，在实验室发酵生产PHA 等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值。工艺流
程如图。
4
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回答下列问题：
(1)为提高菌株H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为 ，并不断提高其浓度，
经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培
养过程中定期取样并用 法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。
(2)基于菌株H 嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓
度设为60 g/L，pH 为10，菌株H 可正常持续发酵60 d 以上。该系统不需要灭菌的原因是 （答出两点
即可）。
(3)研究人员在工厂进行扩大培养，在适宜的营养物浓度、温度、pH 条件下发酵，结果发现发酵液中菌株
H 细胞增殖和PHA 产量均未达到预期，并产生了少量乙醇等物质，说明发酵条件中 可能是高密度培养
的限制因素。
(4)菌株H 还能通过分解餐厨垃圾（主要含蛋白质、淀粉、油脂等）来生产PHA，说明其能分泌 。
科学史二：植物细胞工程的发展历程
核心知识回顾
1902 年：哈兰伯特提出细胞全能性的理论
1958 年：斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性提供强有力的支持。
1960 年：科金成功获得了原生质体
1964 年：古哈首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚
1971 年：卡尔森获得了第一株体细胞种间杂种植株。
1974 年：土壤农杆菌的Ti 质粒被发现
核心知识辨析
1．植物体细胞杂交产生的变异属于染色体畸变( )
2．植物体细胞融合完成的标志是产生细胞壁( )
3．利用组织培养技术生产紫杉醇时，愈伤组织需经再分化产生树皮细胞后才能产生紫杉醇( )
4．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( )
5．植物细胞培养的原理是植物细胞的全能性。( )
6．单倍体育种当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植物，极大地缩短了育种年限。（选择性
必修3 P40）( )
5
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高考真题剖析
1．（2023·河北·统考高考真题）植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列
叙述错误的是（ ）
A．植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理
B．经纤维素酶和果胶酶充分处理后，植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞
C．为使悬浮细胞正常生长，培养基须保持适当的温度、pH 和渗透压
D．利用悬浮培养技术生产次生代谢物，可减少植物资源的消耗
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．下列关于植物细胞工程应用的叙述，错误的是（ ）
A．可通过微型繁殖技术，高效快速地实现种苗的大量繁殖
B．可通过培育人工种子，使自然状态下不结子的植物得以繁殖
C．可通过诱变处理，促使愈伤组织发生定向突变而获得优良品种
D．可通过植物组织培养技术获取次生代谢物
2．如图是“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程，其中①～⑤表示过程，字母表示细胞、组织或植株。
下列相关叙述正确的是（ ）
A．过程①表示在低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体
B．过程②诱导原生质体融合依据的原理是细胞膜具有选择透过性
C．可以根据是否发生质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生
D．植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍
3．黑胫病对甘蓝型油菜的危害十分严重，黑芥能抗黑胫病，两者不能直接杂交。为解决该问题，科研人
员通过如图所示过程获得抗病品系。据图分析，下列相关叙述正确的是（ ）
A．X 射线处理过程中不会破坏抗黑胫病基因
B．图中两个过程①所用的酶一样
C．含有黑胫病菌致病毒素的培养基中只有黑芥一甘蓝型油菜融合的原生质体
D．过程④得到的抗病植株都可通过有性生殖得到抗病的子代植株
6
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4．如图为蓝莓植物组织培养过程的流程图，下列有关叙述错误的是（ ）
A．用75%的酒精对过程①获取的叶组织块作消毒处理
B．过程②选用适宜的培养基，在光照培养箱中照光培养
C．过程③属于再分化，其实质是基因的选择性表达
D．幼苗移栽之前，必须进行炼苗处理
5．单倍体育种的优点是可明显缩短育种年限，下列有关单倍体育种的说法正确的是（ ）
A．经常先筛选F1 花粉类型，再进行花药离体培养
B．两个单倍体经植物体细胞杂交，后代一定是纯合子
C．用秋水仙素处理单倍体幼苗一定可获得纯合植株
D．单倍体育种的原理有染色体变异、植物细胞的全能性
6．如图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列有关叙述，错误的是（ ）
A．需在无菌和人工控制的条件下进行
B．经过程①细胞的形态和结构发生了变化
C．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
D．紫杉醇是存在于红豆杉属植物体内的一种次生代谢物
B 组(选择题为不定项)
1．人参皂苷是人参的次级代谢产物，具有增强免疫力、改善心血管功能、抗氧化、抗肿瘤等功能。如图
为利用植物细胞培养技术工业化生产人参皂苷的流程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．过程①不需要光照，细胞不发生基因的选择性表达
B．可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性
C．人参皂苷属于次级代谢产物，为人参生命活动所必需
D．过程②利用了细胞分裂的原理，体现了细胞的全能性
2．下图表示利用耐酸植物甲(4n)和高产植物乙(2n)培育高产耐酸杂种植物的过程(图中标号表示过程或处理
手段)，下列相关叙述正确的是（ ）
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A．图示过程中依据的原理主要有细胞膜的流动性、植物细胞的全能性等
B．过程①可将甲、乙植物细胞置于含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中处理
C．过程②可以用 PEG 诱导，过程③得到的杂种细胞中含有3 个染色体组
D．过程④⑤使用的培养基需加入生长素和细胞分裂素，但加入的比例不同
3．为获得利福平和链霉素双抗的黄色短杆菌菌株，科研人员用现有的甲、乙两种菌株进行细菌细胞融合
（基本过程与植物体细胞杂交一致）。菌株甲抗利福平（Rifr）但对链霉素敏感（StrS），菌株乙抗链霉素
（Strr）但对利福平敏感（RifS）。下列叙述正确的是（ ）
A．过程①中需要用纤维素酶和果胶酶处理细菌甲和细菌乙
B．为避免原生质体失水而影响融合，应将制备好的原生质体置于低渗环境中
C．融合后的融合子有3 种，可用含利福平和链霉素的固体培养基进行筛选
D．过程②体现了细胞膜的流动性，PEG 同样也可以诱导动物细胞融合
4．甘薯长期营养繁殖会导致病毒蔓延，我国科研人员利用甘薯茎尖培养获得脱毒苗，使甘薯的产量和品
质大幅度提高，脱毒流程如下图，下列相关叙述正确的是（ ）
A．茎尖材料消毒时，需用次氯酸钠溶液处理后再用无菌水冲洗
B．诱导组织培养时需更换培养基，通常使愈伤组织先生根再出芽
C．病毒检测时可用抗毒血清进行免疫检测，呈阳性反应则为带毒苗
D．生根试管苗在温室炼苗后，应连带培养基栽植于肥沃疏松基质中
5．紫花苜蓿易造成家畜鼓胀病，百脉根富含单宁，单宁与植物蛋白质结合，不会引起家畜采食后鼓胀。
科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育出了抗鼓胀病的新型牧草，研究主要流程如图。
下列说法错误的是（ ）
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注；IOA 可抑制植物细胞呼吸第一阶段，R—6G 可止线粒体的功能。
A．在制备两种植物原生质体时，常用纤维素酶和胶原蛋白酶处理原材料
B．过程①常使用灭活病毒诱导法诱导清水紫花苜蓿和里奥百脉根的原生质体融合
C．过程②为脱分化，过程③为再分化，杂种细胞团的形成是植物体细胞杂交完成的标志
D．培育抗鼓胀病的苜蓿新品种依据的生物学原理有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
6．近年来，随着技术更新速度的加快，植物细胞育种也在快速发展。研究人员发现马铃薯脱毒苗的成苗
率和脱毒率与外植体的大小有关，结果如图1；图2 是获得马铃薯--番茄的流程图。回答下列问题：
(1)通过植物组织培养技术进行快速繁殖，属于 生殖。图1 表明，马铃薯脱毒苗培育过程中，适宜
的茎尖大小为 。
(2)图2 诱导原生质体融合常用的化学诱导剂是 。 获得的X 细胞中 （填“含
有”或“不含”）同源染色体，由X 到出芽生根需要经历的过程是 ，此过程常用的植物激素是
。
(3)若想获得抗盐植株，可选用融合原生质体形成的愈伤组织作为人工诱变的材料，原因是
，且需在 的培养基中筛选。
科学史三：动物细胞工程的发展历程
核心知识回顾
1890 年：希普进行了世界首例胚胎移植并获得成功。
1907 年：哈里森首创了动物组织体外培养法。
1951 年：张明觉等发现了哺乳动物精子的获能现象。
1958 年：格登用非洲爪蟾进行体细胞核移植实验，成功培育出性成熟个体。同一时期，我国科学家童第周
等开展了鱼类细胞核移植工作。
1959 年：多种试管动物相继出生。
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1975 年：米尔斯坦和科勒等创立了单克隆抗体技术。
1978 年：小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
1981 年：埃文斯等成功分离和培养了小鼠的胚胎干细胞
1996 年：世界第一只体细胞克隆羊多莉在英国诞生。
2006 年：山中伸弥等获得了诱导多能干细胞。我国科学家用这种细胞培育出了小鼠。
2014 年：世界上第一个用单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿在我国诞生。
2017 年：我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
核心知识辨析
1．克隆牛的性状与提供细胞核的母牛完全一样。(必修1 P54“问题探讨”)( )
2．用HAT 选择性培养基筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗体再次筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(
)
3．单个B 淋巴细胞增殖并产生的抗体即为单克隆抗体( )
4．单克隆制备过程中，诱导融合后筛选出杂交瘤细胞进行培养即可获取单克隆抗体( )
5．“多莉”羊的诞生涉及到动物细胞培养、核移植、胚胎体外培养、胚胎移植等技术( )
6．核移植构建的重组细胞在培养过程中需定期用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理成细胞悬液进行传代培养(
)
7．动物细胞培养需置于含95%CO2 和5%O2 的混合气体的恒温培养箱中培养( )
高考真题剖析
1．（2023·辽宁·统考高考真题）大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞，可用于流感疫苗的生产。下列叙
述错误的是（ ）
A．悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制
B．用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清
C．当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖
D．培养基pH 不会影响单克隆细胞的病毒产量
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．疫情防控政策调整后，许多居民采用抗原试剂盒进行新冠病毒检测。试剂盒中的一种抗PD-L1 单克隆
抗体能与新冠病毒表面的PD-L1 特异性结合，发挥诊断作用。利用小鼠制备抗PD-L1 单克隆抗体的流程如
图，下列叙述错误的是（ ）
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A．制备抗PD-L1 单克隆抗体使用的B 淋巴细胞取自注射过PD-L1 的小鼠脾脏
B．放入96 孔板的细胞为多种杂交瘤细胞，均能产生所需抗体
C．杂交瘤细胞在培养过程中一般无接触抑制现象，不需要用胰蛋白酶处理
D．将图中细胞群a 在体外大规模培养，可以提取出大量的抗PD-L1 单克隆抗体
2．如图为动物细胞培养的基本过程，以下叙述错误的是（ ）
A．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
B．c 过程属于原代培养，d 过程属于传代培养
C．c、d 瓶中的培养液需要加入血清等天然成分
D．将培养的细胞置于95%O2 和5%CO2 混合气体的CO2 培养箱中进行培养
3．下列有关核移植的说法错误的是（ ）
A．通过核移植得到的细胞称为重构胚
B．哺乳动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植
C．核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖
D．动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关
4．动物克隆繁殖的基本过程如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
B．甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚
C．子代动物与提供甲细胞的动物性状完全相同
D．动物难以进行体细胞克隆的原因之一是分化后的体细胞的细胞核的基因组成缺乏完整性
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5．人造培养肉是利用动物体内分离的肌肉母细胞或全能干细胞，采用动物细胞培养技术培养出类似于动
物肌肉的肉丝，同时添加了人体所需的元素如铁、钙等，使之营养更加丰富。下列相关叙述不正确的是（
）
A．用胃蛋白酶处理肌肉组织，可以获得分裂能力强的肌肉母细胞
B．生物反应器内应控制温度适宜，并充入一定量的CO2 保证培养液的pH 相对稳定
C．培养液中的支架提供了更多的细胞附着面积，有利于细胞贴壁生长
D．“人造牛肉”的培养有利于工厂化生产
6．下图表示用仙台病毒诱导动物细胞融合的部分过程，下列相关叙述正确的是（ ）
A．细胞a 和细胞b 必须为同种细胞才能融合
B．细胞c 同时有细胞a 和细胞b 的遗传物质
C．该融合过程体现了细胞膜具有选择透过性
D．植物细胞的融合过程与动物细胞完全相同
B 组(选择题为不定项)
1．人类病原微生物在人与实验动物上症状表现和代谢差异大，导致实验结果无法准确应用于人体。人源
化肝脏嵌合鼠的成功构建提供了一种新的实验动物模型，下图为建立人源化肝脏嵌合鼠的主要流程，相关
叙述正确的有（ ）
A．选择免疫缺陷的小鼠可以防止其对肝毒性基因的免疫排斥
B．可将iPS 细胞在一定条件下定向分化成有功能的肝细胞，用于移植
C．人源化肝脏嵌合鼠是含有人、鼠各两个染色体组的四倍体
D．人源化肝脏嵌合鼠适用于人类病毒性肝炎的研究
2．如图所示，将由2 种不同的抗原分别制备的单克隆抗体分子，在体外解偶联后重新偶联可制备双特异性
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抗体，简称双抗。下列说法正确的是（ ）
A．双抗可同时与2 种抗原结合
B．制备单克隆抗体时可采用PEG 融合法、电融合法和离心法诱导细胞融合
C．利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞
D．同时注射2 种抗原可刺激B 细胞分化为产双抗的浆细胞
3．某些种类的癌细胞表面高表达膜蛋白 PSMA，能抑制 T 细胞的活化，使癌细胞发生免疫逃逸。CD28
是T 细胞表面受体，其在癌细胞与T 细胞结合部位聚集可有效激活T 细胞。科研人员构建既能结合
PSMA，又能结合 CD28 的双特异性抗体PSMA×CD28，如图。相关叙述正确的是（ ）
A．PSMA×CD28 的基本组成单位是氨基酸，其功能与分子结构相关
B．临床上给癌症患者注射抗PSMA 受体的抗体有一定的抗癌作用
C．同时将PSMA 和CD28 注射到小鼠体内，可获得同时产生两种抗体的杂交瘤细胞
D．PSMA×CD28 同时结合癌细胞表面的PSMA 和T 细胞表面的CD28 受体，增强T 细胞对癌细胞的杀伤
力
4．细胞毒素类药物能有效杀伤肿瘤细胞，但也会对健康细胞造成伤害，科学家将细胞毒素与单克隆抗体
结合制成抗体药物偶联物（ADC），ADC 又被称作“生物导弹”，通常由抗体、接头和药物三部分组成，
它的作用机制如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．ADC 中的抗体能特异性识别并杀伤肿瘤细胞
B．ADC 中接头既要能在内环境中保持稳定，又要能在细胞内被断开
C．ADC 中接头稳定性偏低会导致药物分子脱落对正常细胞造成损伤
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D．ADC 能精准地识别肿瘤细胞，进入癌细胞需要消耗ATP
5．NSC（神经干细胞）是指分布于神经系统的、具有自我更新和多分化潜能的细胞，其细胞内的nestin 常
作为细胞种类鉴定的重要标志蛋白。研究发现将ES 细胞置于一定条件下进行低密度培养，约有0.3%的细
胞形成表达nestin 的细胞团，且在传代培养中表现出对FGE2（成纤维细胞生长因子2）和LIF（白血病抑
制因子）的依赖性。根据上述信息，下列相关叙述正确的是（ ）
A．NSC 和ES 细胞都属于成体干细胞，具有组织特异性
B．表达nestin 的细胞团是由许多NSC 细胞构成的
C．应在NSC 培养过程中加入FGE2 和LIF
D．上述实验表明可诱导NSC 转化为ES 细胞
6．科研人员用电融合的方法诱导母羊的乳腺上皮细胞与另一只羊的去核卵细胞融合，然后将重构胚移植
到代孕母羊的体内，最终培育出了克隆羊多莉，表中是科学家获得的部分实验数据，下列叙述错误的是（
）
实验组序号
①
②
核供体细胞
6 岁母羊乳腺上皮细胞
发育到第9 天的早期胚胎细胞
融合成功细胞数
277
385
早期发育成功胚胎数
29
90
移植后成功怀孕母羊数/代孕母羊数
1/13
14/27
出生并成活羔羊数
1（多莉）
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A．形成重构胚后，需要用物理或化学方法来激活重构胚，如电刺激、PEG 融合法
B．去核卵细胞中的“去核”是去除纺锤体—染色体复合物
C．①移植成功率较低可能是代孕母羊对胚胎产生了免疫排斥
D．将供体体细胞导入去核卵母细胞中一般采用显微注射技术
7．2019 年1 月24 日，5 只生物钟紊乱体细胞克隆猴登上中国期刊《国家科学评论》封面，标志着中国体
细胞克隆技术走向成熟。利用这项技术可批量生产实验用疾病模型猴。如图是体细胞克隆猴的培育过程，
请回答下列问题。
(1)大批量培育体细胞克隆猴需要先获得卵母细胞，为获得更多的卵母细胞，需要对母猴进行 处理，
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处理方法是 。
(2)研究人员将体细胞与去核卵母细胞融合前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理，灭活的仙台病毒所起的
作用是 。这一步骤比将体细胞核注入去核卵母细胞要好，原因是 。
(3)体细胞与去核卵母细胞融合形成重组细胞后，需用组蛋白去甲基化酶Kdm4d 等物质进行融合激活处理，
使其发育成克隆胚胎。Kdm4d 等物质的作用是 。
(4)克隆胚胎发育到 时，可进行胚胎分割，胚胎移植对受体的要求是 。与普通实
验用猴子相比，用体细胞克隆技术批量生产实验用疾病模型猴的优点有： （答1 点即
可）。
科学史四：基因工程的发展历程
核心知识回顾
1967 年：科学家发现，在细菌拟核DNA 之外的质粒有自我复制能力，并可以在细菌细胞间转移
1970 年：科学家在细菌中发现了第一个限制性内切核酸酶(简称限制酶)。
20 世纪70 年代初：多种限制酶、DNA 连接酶和逆转录酶被相继发现。这些发现为DNA 的切割、连接以及
功能基因的获得创造了条件。
1972 年：伯格首先在体外进行了DNA 改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA 分子。
1973 年：科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，构建重组DNA,导入受体细胞，使外源基因在原核细
胞中成功表达，并实现物种间的基因交流。至此，基因工程正式问世。
1977 年：桑格等科学家发明了DNA 序列分析的方法，为基因序列图的绘制提供了可能。此后，DNA 合成
仪的问世为体外合成DNA 提供了方便。
1982 年：第一个基因工程药物——重组人胰岛素被批准上市。基因工程药物成为世界各国研究和投资开
发的热点。
1983 年：科学家采用农杆菌转化法培育出世界上第一例转基因烟草。此后，基因工程进入了迅速发展的
阶段。
1984 年：我国科学家朱作言领导的团队培育出世界上第一条转基因鱼。
1985 年：穆里斯等人发明PCR,为获取目的基因提供了有效手段。
1990 年：人类基因组计划启动。2003 年，该计划的测序任务顺利完成。
21 世纪以来：科学家发明了多种高通量测序技术，可以实现低成本测定大量核酸序列，加速了人们对基
因组序列的了解。
2013 年：华人科学家张锋及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术——CRISPR(成簇规律间隔短回
文重复)技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。
核心知识辨析
1．目的基因主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、生产药物等相关的基因。 ( )
2．电泳是指在电场的作用下，带电分子会向着与它所带电荷相同的电极移动。( )
3．将目的基因导入植物细胞常用的方法有花粉管通道法和农杆菌转化法。 ( )
4．启动子位于基因的上游，是DNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 ( )
5．基因表达载体需含有目的基因、标记基因、启动子、终止子等。( )
6．在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。（选择性
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必修3 P72）( )
高考真题剖析
1．（2023·重庆·统考高考真题）某小组通过PCR（假设引物长度为8 个碱基短于实际长度）获得了含有目
的基因的DNA 片段，并用限制酶进行酶切（下图），再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述
错误的是（ ）
A．其中一个引物序列为5＇TGCGCAGT-3＇
B．步骤①所用的酶是SpeI 和CfoI
C．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2 个片段
D．酶切片段和载体连接时，可使用E．coli 连接酶或T4连接酶
限时训练
A 组(选择题为单选)
1．将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素基因后，重新导入大肠杆菌细胞内，再通过发酵工程就能大量生
产人生长激素。下列叙述正确的是（ ）
A．转录人生长激素基因需要解旋酶和DNA 连接酶
B．导入重组质粒的大肠杆菌一般先用Ca2+处理
C．大肠杆菌质粒标记基因中A 和U 的含量相等
D．发酵液中所有的大肠杆菌均能产生人生长激素
2．昭通苹果誉满全国，苹果切开后不久颜色便会加深，这种现象称为“褐变”。褐变是由位于细胞的多
酚氧化酶（PPO）催化位于液泡中的多酚类物质生成棕色色素所致。据此，科研人员培育出了抗褐变的转
基因苹果，其工作流程如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．要想获得抗褐变的转基因苹果，目的基因可选卡那霉素抗性基因或抑制PPO 表达的基因
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B．过程①是基因工程的核心步骤，至少需要限制性内切核酸酶和DNA 聚合酶的参与
C．在步骤③之前，需要用次氯酸钠溶液对苹果嫩叶碎片进行灭菌处理
D．为了评估目的基因对抑制苹果褐变的效果，可与导入不含目的基因质粒的植株作对照
3．如图是RT-PCR 过程示意图，①和②表示逆转录酶催化的逆转录过程，③表示PCR 过程。据图分析下
列说法错误的是（ ）
A．逆转录酶具有DNA 聚合酶的能力
B．③过程只需要引物b
C．RT-PCR 不可直接检测基因表达水平
D．RT-PCR 可检测某些RNA 病毒
4．如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，有关说法不正确的是（ ）
A．a→b 过程中一般用4 种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物
B．b→c 为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是受精卵
C．a→b 过程利用了DNA 半保留复制的原理，需要使用RNA 聚合酶
D．b→d 为转基因植物的培育过程，其中④过程常用的方法是农杆菌转化法
5．下列关于基因工程的应用的叙述，正确的是（ ）
A．水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，说明育种成功
B．向植物体内转入Bt 毒蛋白基因可培育转基因抗病植物
C．转入胰岛素基因的大肠杆菌直接合成的胰岛素不具有生物活性
D．乳腺生物反应器只有乳腺细胞中含有目的基因
6．以下关于基因表达载体的构建的说法正确的是（ ）
A．基因表达载体的构建是在生物体的细胞内完成的
B．基因表达载体中只有启动子才能驱动目的基因转录出mRNA
C．基因表达载体的组成应包括启动子、终止密码子、目的基因、标记基因等
D．基因表达载体通常采用抗生素合成基因作为标记基因
B 组(选择题为不定项)
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1．光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A（含大约256 个碱基
对）在棉花种质资源创制中的利用价值，研究人员将A 基因转入到棉花中，利用对棉花受体细胞进行检测，
并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA 上相关限制酶的酶切位点分别如图
甲、乙所示，电泳检测结果如图丙。下列相关叙述错误的是（ ）
A．操作过程中需要用到的工具有限制性内切核酸酶、DNA 连接酶和载体
B．构建表达载体时应选用BamHI 和HindⅢ这两种限制酶
C．PCR 反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温和一次降温
D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4 号转基因棉花均培育成功
2．某细菌 DNA 分子上有4 个Sau3A Ⅰ的酶切位点，经Sau3A Ⅰ处理后会形成4 个大小不同的DNA 片段
若是用BamH Ⅰ 处理,则只会形成2 个大小不同的 DNA 片段。Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ的识别序列及切割位
点如表所示。下列叙述正确的是（ ）
限制酶名称
识别序列及切割位点
BamH I
G↓GATCC
Sau3A I
↓GATC
A．上述两种限制酶切割后可形成相同的黏性末端
B．该 DNA 分子上有两个 BamH Ⅰ的酶切位点
C．黏性末端能通过 T4 DNA 连接酶连接
D．若用两种酶共同处理，会形成6 个大小不同的DNA 片段
3．下图是利用基因工程技术培育新品种水稻的部分流程，序号代表操作过程。下列相关叙述正确的是（
）
A．利用PCR 技术扩增目的基因需依次经过变性、延伸、复性阶段
B．为防止目的基因自身环化，过程①最好使用两种限制酶
C．过程③的目的是构建基因表达载体，需用DNA 连接酶处理
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D．重组Ti 质粒上的T-DNA 能将目的基因整合到宿主细胞染色体上
4．如图是将人的生长激素基因导入细菌B 细胞内制造“工程菌”的示意图．已知细菌B 细胞内不含质粒
A，也不含质粒A 上的基因．判断下列说法正确的是（ ）
A．将重组质粒导入细菌B 常用的方法是Ca2+处理法
B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌
C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A 的细菌
D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
5．孤独症谱系障碍与 SHANK3 基因的分子缺陷密切相关，我国科学家利用 CRISPR/Cas9 基因编辑系统，
对猕猴的 SHANK3 基因进行编辑，首次获得该病的模型猴。CRISPR/Cas9 基因编辑系统的 Cas9 蛋白通
过识别特定核苷酸序列、切除 SHANK3 基因部分序列，使其失去作用。以下说法错误的是（ ）
A．Cas9 是一种限制酶，断开 SHANK3 基因中特定部位的磷酸二酯键
B．自然条件下精子在雌性动物的生殖道内获得受精能力，在子宫中完成受精作用
C．对母猴乙注射促性腺激素进行同期发情处理，使其生殖器官的生理变化与母猴甲同步
D．对卵母细胞、受精卵、早期胚胎的培养，都需要一定的 CO2 浓度维持培养液的 pH
6．利用转基因的工程菌生产药用蛋白，近些年在我国制药行业中异军突起，我国科学家采用基因工程技
术生产干扰素已实现量产。图中质粒是基因工程常用的一种质粒pBR322，目的基因干扰素基因所在的
DNA 片段酶切位点如图所示。
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(1)DNA 分子经限制酶切割产生的DNA 片段末端通常有两种形式—— 和平末端。在基因工程操作中，
DNA 连接酶主要有两类：分别是 和 ，这两类酶都能将双链DNA 片段“缝合”起来，恢复被限制
酶切开的 。
(2)据图示分析，在基因工程操作中，构建重组DNA 分子时，可以选用 两种限制酶对质粒
pBR322 和干扰素基因进行双酶切，目的是既能保证目的基因和质粒正向连接，又能防止质粒与目的基因
自身环化，除此之外，还可防止 。
(3)质粒作为基因工程的载体，具备的基本条件有 (答出两点即可)。
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