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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( )
【答案】错
【详解】制作泡菜时，利用的是乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸的原理进行的，该过程中没有二氧化碳产生。
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( )
【答案】错
【详解】热水短时处理蔬菜的目的是破坏细胞膜，有利于营养物质流出，加速发酵，所以该表述错误。
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）( )
【答案】错误
【详解】泡菜的口味品质最佳是乳酸积累到百分比为0.4%～0.8%。
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( )
【答案】正确
【详解】如果产品是菌体，可采用过滤，沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来；如果产品是代谢产物，
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( )
【答案】错误
【详解】若发酵产品是酒精等易挥发物质，可在发酵罐上施以负压使酒精挥发，酒精发酵速率将升高。
6．发酵工程的中心环节是选育菌种( )
【答案】错
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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【详解】发酵工程的中心环节是在发酵罐内进行发酵，
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
【答案】C
【详解】A、酒精发酵是利用酵母菌的无氧呼吸，随着果酒发酵的进行，装置内会产生气体（二氧化碳），
容器内压强大于外界，所以空气不会回流，A 错误；
B、果酒发酵时，发酵液中的葡萄糖不断被消耗，因此用斐林试剂检测葡萄汁中还原糖含量变化，砖红色
沉淀逐日减少，B 错误；
C、以酒精为底物进行醋酸发酵，酒精与氧气发生反应产生醋酸和水，几乎没有气泡产生，发酵液产生的
气泡量明显少于果酒发酵时，C 正确；
D、酸性的重铬酸钾用于检测酒精，不能用于测定醋酸含量，D 错误。
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
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
【答案】D
【详解】A、乳酸菌在无氧的条件下将有机物分解为乳酸，利用发酵技术，在鲜奶中加入乳酸菌可制成乳
酸制品，A 正确；
B、毛霉会分泌蛋白酶，在腐乳制作过程中，可以将蛋白质分解产生小分子的肽和氨基酸，B 正确；
C、果酒发酵过程中，酵母菌在无氧条件下产生乙醇，在酸性缺氧的条件下，其他杂菌不能生长，所以乙
醇既是果酒发酵的产物，在葡萄糖缺乏，氧气充足的条件下，醋酸菌可以将乙醇氧化为醋酸，所以也是果
醋发酵的底物，又可以抑制杂菌繁殖，C 正确；
D、在啤酒生产的主发酵阶段需将温度保持在酵母菌的最适生长温度，后发酵阶段需将温度保持在低温，
也就是发酵温度，D 错误。
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%
2
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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
【答案】D
【详解】A、制作泡菜时腌制时间长短会影响亚硝酸盐的含量，发酵过程中，亚硝酸盐含量呈先上升后下
降最终趋于平稳的状态，A 错误；
B、条件适宜时，乳酸菌会将蔬菜中的糖转化成乳酸，使溶液pH 降低，B 错误；
D、制作泡菜的盐水质量分数为5%～20%，C 错误；
D、乳酸菌需要在无氧环境下将葡萄糖分解为乳酸，故腌制泡菜时可通过向泡菜坛沿边水槽注水保持发酵
所需环境，D 正确。
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
【答案】B
【详解】A、醋酸菌在缺乏糖源时，能以酒精为原料合成醋酸，A 正确；
B、青霉素由青霉菌合成，青霉菌为需氧型微生物，需在有氧条件下发酵，另外，青霉素对许多细菌具有
较强的杀伤性，不宜用细菌生产青霉素，B 错误；
C、毛霉等产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质分解为氨基酸和小分子的肽，使腐乳味道鲜美、易于消化吸
收，C 正确；
D、除泡菜、果酒、果醋、腐乳外，甜面酱、酱油、豆豉等也是利用传统发酵技术制作的食品，D 正确。
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
【答案】D
【详解】A、糖化过程主要是利用霉菌分泌的淀粉酶将淀粉分解为葡萄糖，A 正确；
B、可用酸性重铬酸钾溶液检测，若存在酒精，则酒精与酸性的重铬酸钾反应呈灰绿色，B 正确；
C、酿造过程中应在无氧条件下进行，若密封不严，会导致醋酸菌在有氧条件下发酵产生醋酸而使酒变酸，
3
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C 正确；
D、蒸熟并摊晾的原料需要冷却后才可加入糟醅，不能马上密封，需要提供氧气先让糟醅中的好氧型霉菌
将原料中的淀粉糖化，以及让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，D 错误。
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
【答案】D
【详解】A、果酒发酵的适宜温度为18～25 ℃，因此夏季生产果酒时，常需对罐体进行降温处理，A 错误；
B、乙醇是酵母菌无氧呼吸的产物，因此发酵过程中不需要通入空气，B 错误；
C、无氧呼吸产生了二氧化碳，但是没有消耗氧气，因此发酵罐中的气压不会低于大气压，C 错误；
D、葡萄酒发酵的原料是糖类，因此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，D 正确。
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
【答案】D
【详解】A、由题意分析可知，图中①为诱变育种，②为分离、提纯产物，A 正确；
B、延长稳定期可以提高代谢物的产量，要达到这一目的可采用连续培养的发酵方式，B 正确；
C、由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为好氧菌，因此在生产过程中常需增加通氧量，C 正确；
D、人工控制微生物代谢的措施包括改变微生物遗传特性、控制生产过程中的各种条件（即发酵条件）等，
D 错误。
4
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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
【答案】AD
【详解】A、面包酵母表面携带促进纤维二糖水解的酶和促进淀粉合成的酶，因此其增殖能促进纤维二糖
水解及淀粉合成，A 正确；
B、生产单细胞蛋白需要令酵母菌增殖，适宜温度为28~32℃，适宜pH 为4.0~5.0，B 错误；
C、本生产过程要使面包酵母增殖，应当在有氧环境下进行，C 错误；
D、在121℃、100kPa 条件下处理15~30min，将培养基彻底灭菌，以避免培养基上的微生物影响实验结果，
D 正确。
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
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
【答案】BCD
【详解】A、淀粉只含C、H、O，不能提供氮源，A 错误；
B、蒸料在高温下进行，可以杀死部分杂菌。蒸料后要接种菌种，因此蒸料后要先冷却，防止高温杀死菌
种，B 正确；
5
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C、黑曲霉和米曲霉是需氧型生物，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，C
对；
D、适宜浓度食盐有抑制微生物繁殖的作用，盐浓度过低抑制作用弱，容易引起酸醅腐败，浓度过高会抑
制蛋白酶活性，D 正确。
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
【答案】ABD
【详解】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，A 正确；
B、发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种，一旦有杂菌污染，可能导致产量大大下降，发酵前常需要对
菌种进行扩大培养，D 错误。
C、谷氨酸的发酵生产，在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸；在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和 N-乙
酰谷氨酰胺，C 错误；
D、单细胞蛋白是通过发酵获得了大量的微生物菌体，发酵产品是微生物细胞本身，可在发酵结束之后，
采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥，即可得到产品，D 正确。
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
【答案】BC
【详解】A、酶的活性受温度、pH 的影响，因此温度、pH、酶浓度等会影响过程①②的酶促反应，A 正确；
B、发酵时间会影响发酵产量，B 错误；
C、据图分析可知，糯米中的淀粉需要糖化后才能被酿酒酵母和植物乳杆菌利用，C 错误；
D、黄酒风味受原料、发酵条件、菌种等多种因素影响，多种微生物联合发酵有利于黄酒风味的形成，D
对。
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
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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
【答案】ABC
【详解】A、大麦种子萌发的过程中，赤霉素可诱导胚乳的糊粉层大量合成 α-淀粉酶，故过程①制麦时可
用赤霉素溶液浸泡大麦种子，使种子无需发芽就能产生α-淀粉酶，促进淀粉的水解，A 正确；
B、糖化前破碎有利于淀粉与a—淀粉酶充分接触，加快淀粉水解成麦芽糖并进一步水解成小分子的过程，
使糖化过程缩短，B 正确；
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，C 正确；
D、酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸都会产生二氧化碳，故发酵过程中要适时往外排气，发酵后期也应在密
闭条件下进行，D 错误。
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。
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）。
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(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 。
【答案】(1) 唯一碳源 稀释涂布平板
(2)培养基是高盐浓度的液体环境，杂菌会由于渗透失水而死亡；培养基的液体环境是碱性的，其他杂菌的
酶变性失活，生长繁殖受抑制
(3)氧气
(4)蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和PHA 合成相关的酶
【详解】（1）为提高菌株H 对蔗糖的耐受能力和利用效率，在液体培养基中，可将蔗糖作为唯一碳源。
培养过程中可定期取样并采用稀释涂布平板法进行菌落计数，评估菌株增殖状况。
（2）由题意可知，菌株H 具有嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，在该系统中，其他杂菌会因盐浓度过高或
pH 不适宜而死亡，故不用灭菌。
（3）由于产物中产生了少量乙醇，说明发酵液缺氧导致菌株H 进行了无氧呼吸，最终菌株H 由于能量供
应不足而使得其细胞增殖和PHA 的产量均未达到预期，所以发酵条件中氧气可能是高密度培养的限制因素。
（4）餐厨垃圾主要含有蛋白质、淀粉、油脂等，菌株H 能利用餐厨垃圾来生产PHA，说明其能分泌蛋白
酶、淀粉酶、脂肪酶，还有与PHA 合成相关的酶。
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( )
【答案】正确
【详解】植物体细胞杂交就是使两个或多个植物细胞结合形成一个细胞的技术。融合后形成的杂种细胞具
有原来两个或多个细胞的遗传信息，其产生的变异属于染色体变异。
2．植物体细胞融合完成的标志是产生细胞壁( )
【答案】正确
【详解】植物体细胞融合完成的标志是融合的原生质体形成新的细胞壁，进而成为杂种细胞。
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( )
【答案】错
【详解】生产产紫杉醇直接培养愈伤组织的细胞即可，不需要再分化为树皮细胞，故该表述错误。
4．脱分化和再分化是植物组织培养的重要过程。( )
【答案】正确
8
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【详解】脱分化（由外植体形成愈伤组织）和再分化（由愈伤组织形成新个体）是植物组织培养的重要过
程，故说法正确。
5．植物细胞培养的原理是植物细胞的全能性。( )
【答案】错误
【详解】植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的
培养条件，诱导其形成完整植株的技术，最终获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性，而植物细胞
培养的目的使获得大量的植物细胞，从而获得次生代谢物，利用的原理是细胞增殖，故错误。
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）( )
【答案】正确
【详解】单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理过程，当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二
倍体植物，自交后代不发生性状分离，极大地缩短了育种年限，故正确。
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
【答案】B
【详解】A、为了避免杂菌污染，植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理，A 正确；
B、纤维素酶和果胶酶处理植物细胞获得的是原生质体，不能获得单个完整的悬浮细胞，B 错误；
C、细胞的正常生长需要适宜的条件，因此，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，C 正确；
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，同样也不受季节和天气得限制，D 正确。
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
【答案】C
【详解】A、植物微型繁殖技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，还可以保持优良品种的遗传特性，
A 正确；
B、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，通过人工薄膜包装得到的种子，使自
然状态下不结子的植物得以繁殖，B 正确；
C、诱变处理的原理是基因突变或染色体变异，突变具有不定向性，C 错误；
9
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D、可通过植物组织培养技术获取次生代谢物，如紫杉醇、紫草宁，D 正确。
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
【答案】C
【详解】A、获得植物的原生质体，操作一般在等渗溶液中进行，若在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的
原生质体会因吸水而涨破，A 错误；
B、过程②诱导原生质体融合，主要依据细胞膜具有流动性的原理，B 错误；
C、融合后的杂种细胞再生出新的细胞壁是原生质体融合完成的标志，故可利用质壁分离现象鉴定细胞壁
是否再生，C 正确；
D、番茄和马铃薯在自然状态下具有生殖隔离，不能通过有性生殖进行杂交，而通过植物体细胞杂交就可
以培育杂种植株，体现植物体细胞杂交能打破物种生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，D 错误。
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
【答案】B
【详解】A、黑芥的叶肉细胞原生质体经X 射线照射后部分染色体结构被破坏，这种变化具有不定向性，
故抗黑胫病基因可能会被破坏，A 错误；
B、图中的两个过程①都表示去除细胞壁的过程，用的酶都是纤维素酶和果胶酶，B 正确；
10
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C、图中所示的培养基中可能存在含抗黑胫病基因的黑芥原生质体相互融合得到的原生质体，C 错误；
D、根据题干信息可知，抗病植株中来自黑芥的染色体被破坏，该抗病植株可能不能产生正常的配子，也
就不能通过有性生殖得到子代，D 错误。
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
【答案】B
【详解】A、外植体需要消毒，以确保实验不会受到污染，故对过程①获取的根组织块应进行消毒处理，
使用的是用75%的酒精，A 正确；
B、愈伤组织阶段不需要光照培养，B 错误；
C、过程③属于再分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，C 正确；
D、试管苗移栽到土壤之前，需在高压蒸汽灭菌或消毒处理过的珍珠岩或蛭石中炼苗，D 正确。
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
【答案】D
【详解】A、单倍体育种常用方法是用花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍，最后
筛选所需植株，A 错误；
B、两个单倍体的基因组成可能不同，因此，两者经植物体细胞杂交，获得的后代可能是杂合子，B 错误；
C、用秋水仙素处理单倍体幼苗不一定可获得纯合植株，如四倍体番茄的基因型为AAaa，则进行单倍体育
种获得的植株不一定为纯合子，C 错误；
D、单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个过程，其中花药离体培养的原理是植物
细胞的全能性，秋水仙素诱导染色体加倍的原理是染色体变异，D 正确。
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
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【答案】C
【详解】A、该过程需要培养植物细胞和植物组织，需要在无菌和人工控制的条件下进行，A 正确；
B、①是由外植体脱分化得到愈伤组织的过程，细胞的形态和结构发生了变化，B 正确；
C、全能性是指细胞发育成个体的潜能，该过程中没有发育成个体，因此没有体现全能性，C 错误；
D、紫杉醇是紫杉植物体内的一种次级代谢物，是发育到一定阶段合成的，对其植物自身无明显功能，D
对。
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
【答案】ACD
【详解】A、过程①是脱分化过程，该过程不需要光照，细胞发生基因的选择性表达，A 错误；
B、分析题意，人参皂苷具有抗肿瘤等功能，可利用培养的动物癌细胞来检测人参皂苷的抗癌活性，B 正
确；
C、人参皂苷属于次级代谢产物，但不是人参基本生命活动所必需，C 错误；
D、细胞全能性是发育为完整植株或分化为其他各种细胞的能力，过程②是继代培养过程，该过程利用细
胞分裂的原理，但未体现细胞具有全能性，D 错误。
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（ ）
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
【答案】ABD
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【详解】A、图示过程为植物体细胞杂交技术，该过程中原生质体融合利用的原理是细胞膜的流动性，植
物组织培养利用的原理是植物细胞的全能性，A 正确；
B、图中①表示酶解法去壁获得原生质体的过程，由于原生质体失去了细胞壁的保护会发生失水皱缩或吸
水涨破的现象，因此该过程需要在含纤维素酶和果胶酶的等渗溶液中处理，B 正确；
C、过程②表示诱导原生质体融合的过程，可以用PEG 诱导，产生的杂种细胞中的染色体组数是两种原生
质体中染色体组之和，因此杂种细胞中应该含有6 个染色体组，C 错误；
D、过程④⑤表示脱分化和再分化的过程，两个过程的培养基中都需要进入生长素和细胞分裂素，但是两
种植物激素的比例应该不同，D 正确。
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
【答案】CD
【详解】A、细菌细胞融合与植物体细胞杂交的基本过程一致，首先都是要去除细胞壁，细菌细胞壁的主
要成分是肽聚糖，不能使用纤维素酶和果胶酶来处理，A 错误；
B、失去细胞壁保护的原生质体更容易受到外界环境的影响，在低渗环境中很容易吸水涨破，因此制备好
的原生质体应该置于等渗环境中，B 错误；
C、形成的两两融合的融合子共有3 种，分别是菌株甲互融、菌株乙互融、菌株甲与菌株乙互融，其中只
有菌株甲与菌株乙互融形成的融合子才是所需要的双抗菌株，可用含有利福平和链霉素的固体培养基进行
筛选，C 正确；
D、过程②是原生质体甲、乙相互融合的过程，该过程体现了细胞膜的流动性，PEG 是常用的细胞融合诱
导剂，除此之外还可以诱导动物细胞融合以及植物细胞的融合，D 正确。
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（ ）
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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
【答案】AC
【详解】A、茎尖材料消毒时，需用次氯酸钠溶液进行消毒，消毒后再用无菌水冲洗，冲洗掉次氯酸钠，
以免长时间作用破坏细胞，A 正确；
B、脱分化和再分化使用的培养基不同，通常使愈伤组织先生芽再生根，B 错误；
C、病毒含有特定的蛋白质抗原，可利用抗毒血清进行检测，C 正确；
D、生根试管苗在培养箱内生长几日，用流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠
岩等环境中，待其长壮后再移栽入土，D 错误。
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（ ）
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
【答案】ABC
【详解】A、细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁后可分离得到原生质
体，A 错误；
B、灭活病毒诱导法用于诱导动物细胞融合，过程①常使用物理法和化学法诱导原生质体融合，B 错误；
C、植物体细胞杂交完成的标志是形成新植株，而非杂种细胞团的形成，C 错误；
D、植物体细胞杂交需要原生质体融合，依据的原理是细胞膜的流动性，杂种细胞发育成个体依赖植物细
胞的全能性，D 正确。
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：
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(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。
【答案】(1) 无性 0.27mm
(2) PEG（聚乙二醇或高Ca2+—高pH） 含有 脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素
(3) 具有分裂分化能力，突变频率高，杂种细胞包含两个物种的全部遗传信息且具有全能性 含有
较高浓度的NaCl
【详解】（1）通过植物组织培养技术进行快速繁殖，属于无性生殖；由图1 可知：茎尖越小，脱毒率越高，
但成苗率越低；在茎尖外植体大小为0.27mm 时，脱毒率和成苗率均较高，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外
植体的适宜大小为0.27mm。
（2）诱导原生质体融合常用的化学诱导剂PEG（聚乙二醇或高Ca2+—高pH）；X 细胞是杂交体细胞，融
合的每个体细胞都有本物种的同源染色体；由X 到出芽生根需要经历的过程是脱分化和再分化，此过程常
用的植物激素是生长素和细胞分裂素，一般情况下愈伤组织先分化出芽再分化出根，生根培养基中的激素
的种类与比例与形成愈伤组织的培养基是不同的，生根培养基中的生长素比细胞分裂素的比例要大，而愈
伤组织培养基中生长素与细胞分裂素的比例基本相同。
（3）由于融合原生质体包含了两个物种的全部遗传信息，且具有全能性，同时原生质体具有分裂分化的
能力，突变率高，所以可选用融合原生质体作为人工诱变的材料，并需在含较高浓度的NaCl 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
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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。
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”)( )
【答案】错误
【详解】遗传物质DNA 主要存在于细胞核内，克隆牛的性状几乎与提供细胞核的母牛一样，一部分DNA
存在于细胞质基质，故克隆牛的性状有些与提供细胞核的母牛不一样，该描述错误。
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(
)
【答案】错
【详解】用HAT 选择性培养基筛选出杂交瘤细胞后，需利用特定抗原再次筛选能产生特异性抗体的杂交瘤
细胞，故错误。
3．单个B 淋巴细胞增殖并产生的抗体即为单克隆抗体( )
【答案】错
【详解】单克隆抗体是指由单个B 淋巴细胞（骨髓瘤细胞和B 淋巴细胞融合形成的杂交瘤细胞）进行无性
繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体，故错误。
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( )
【答案】错
【详解】诱导融合后筛选出的杂交瘤细胞必须通过抗原-抗体杂交技术进一步筛选，获得能产生所需抗体的
杂交瘤细胞，然后再进行培养可获取单克隆抗体，故错误。
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( )
【答案】√
【详解】克隆绵羊“多莉”是核移植、胚胎移植后形成的， 动物核移植是指将动物的一个细胞的细胞核
移入一个去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体，
由此可见，克隆绵羊“多莉”的形成需采用动物细胞培养、核移植技术、胚胎体外培养和胚胎移植技术，
这句话是正确的。
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(
)
【答案】错误
【详解】核移植构建的重组细胞在培养过程中需用物理或化学法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育
进程。
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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( )
【答案】错误
【详解】动物细胞培养需置于含95%空气和5%CO2（维持培养液的PH）的混合气体的恒温培养箱中培养。
故错误。
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
【答案】D
【详解】A、悬浮培养单克隆细胞，可以保证足够的气体交换，通过振荡或转动装置使细胞始终处于分散
悬浮于培养液内，可有效避免接触抑制，A 正确；
B、由于细胞的生长是比较复杂的过程，血清中含有一些必须的因子，用于培养单克隆细胞的培养基通常
需加血清，B 正确；
C、病毒借助于细胞进行繁殖，利用了活细胞的物质、能量、酶等，当病毒达到一定数量时细胞的生命活
动受到影响，会影响细胞的增殖，C 正确；
D、细胞的正常生命活动需要适宜的pH，培养基pH 会影响细胞代谢，进而影响单克隆细胞的病毒产量，
D 错误。
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（ ）
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
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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
【答案】B
【详解】A、将新冠病毒表面的PD-L1 注射入小鼠，获得免疫小鼠，免疫小鼠可以产生抗PD-L1 的抗体，
从小鼠脾脏中获得B 淋巴细胞，B 淋巴细胞可以产生抗PD-L1 的抗体，A 正确；
B、将B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后，放入特定的选择培养基筛选，只有B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合
成的杂交瘤细胞能大量增殖，其他类型的杂交瘤细胞不能正常生存，B 错误；
C、杂交瘤细胞具有骨髓瘤细胞的特征，细胞表面缺少粘连蛋白，培养过程中一般无接触抑制现象，不需
要用胰蛋白酶处理，C 正确；
D、图中细胞群a 在加入PD-L1 后呈阳性，说明细胞群a 产生了抗PD-L1 的抗体，因此将图中细胞群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，D 正确。
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
【答案】D
【详解】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，因而可以作为动物细胞
培养的材料，A 正确；
B、细胞培养过程中没有分瓶之前的培养称为原代培养，分瓶之后的培养称为传代培养，即c 过程属于原
代培养，d 过程属于传代培养，B 正确；
C、c、d 瓶中的培养液属于合成培养基，通常还需要加入血清等天然成分，因为目前对于动物细胞增殖所
需要的营养尚不完全清楚，C 正确；
D、将培养的细胞置于95%空气和5%CO2 混合气体的CO2 培养箱中进行培养，其中二氧化碳起到了维持
pH 相对稳定的作用，D 错误。
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
【答案】D
【详解】A、通过核移植得到的细胞称为重组细胞，由重组细胞发育成的胚胎称为重构胚，A 正确；
B、由于动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困
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难，因此动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植，B 正确；
C、核移植得到的克隆动物，没有经过减数分裂和受精作用，属于无性生殖，C 正确；
D、动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度有关，如分化程度低，表现全能性相对容易，D 错误。
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
【答案】B
【详解】A、此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，A 错误；
B、细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，所以甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细
胞是重构胚，B 正确；
C、子代动物的细胞核遗传物质来自甲细胞，而细胞质遗传物质来自卵母细胞，且子代动物的表型还受环
境因素的影响，因此子代动物与提供甲细胞的动物性状不完全相同，C 错误；
D、动物的体细胞均由受精卵发育而来，因此体细胞的细胞核中的基因组成是完整的，D 错误。
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
【答案】A
【详解】A、用胰蛋白酶处理肌肉组织，可以获得分裂能力强的肌肉母细胞，A 错误；
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，B 正确；
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，C 正确；
D、“人造牛肉”的培养有利于工厂化生产，D 正确。
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（ ）
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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
【答案】B
【详解】A、不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A 错误；
B、如题图所示，细胞a 和细胞b 融合成一个细胞，细胞c 同时有细胞a 和细胞b 的遗传物质，B 正确；
C、该融合过程体现了细胞膜具有一定的流动性，C 错误；
D、植物细胞的融合通常要先去除细胞壁，其细胞融合的过程与动物细胞不完全相同，D 错误。
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
【答案】ABD
【详解】A、选择免疫缺陷的小鼠的免疫功能下降，可防止其对肝毒性基因的免疫排斥，A 正确；
B、可通过诱导iPS 细胞分化成有功能的肝细胞用于移植，B 正确；
C、人源化肝脏嵌合鼠是含有人、鼠的细胞，但是两种细胞并没有融合，仍然是二倍体，C 错误；
D、人源化肝脏嵌合鼠可用作感染模型，则人源化肝脏嵌合鼠适用于人类病毒性肝炎的研究，D 正确。
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
抗体，简称双抗。下列说法正确的是（ ）
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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
【答案】ABC
【详解】A、根据题意，双抗具有双特异性，即可同时与2 种抗原发生特异性结合，A 正确；
B、诱导动物细胞融合的方法包括物理法（离心、振动、电激等）、化学法（PEG 融合法）和生物法（灭
活的病毒），B 正确；
C、根据抗原与抗体能够发生特异性结合的特性，利用双抗可以将蛋白类药物运送至靶细胞，从而使药物
发挥相应的作用，C 正确；
D、同时注射2 种抗原可刺激B 细胞分化形成不同的浆细胞，而不是分化成产双抗的浆细胞，一种浆细胞
只能产生一种抗体，D 错误。
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
【答案】ABD
【详解】A、抗体PSMA×CD28 的化学本质是蛋白质，因此基本单位是氨基酸，其功能与分子结构相关，
A 正确；
B、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，因此
临床上给癌症患者注射抗PSMA 受体的抗体使其结合PSMA 之后，无法抑制T 细胞的活化，有一定的抗癌
作用，B 正确；
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C、制备双特异性抗体PSMA×CD28，则抗原是CD28 和PSMA，需要将两种物质分别注射到小鼠体内，刺
激B 细胞增殖分化出相应的浆细胞，将两类浆细胞分别和小鼠的骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，再诱
导杂交瘤细胞融合；此后需要在选择培养基上进行选择，其中未融合的细胞和同种融合的细胞都会死亡，
只有杂交瘤细胞才会存活，经多次克隆化培养和专一抗体检验阳性的选择后，就可得到足够数量能分泌双
特异性抗体PSMA×CD28 的细胞，C 错误；
D、PSMA×CD28 同时结合癌细胞表面的PSMA 和T 细胞表面的CD28 受体，前者避免抑制T 细胞活化，
后者激活T 细胞，增强对癌细胞的杀伤能力，D 正确。
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
D．ADC 能精准地识别肿瘤细胞，进入癌细胞需要消耗ATP
【答案】BCD
【详解】A、单克隆抗体能与抗原特异性结合，这种靶向作用使ADC 中的药物对肿瘤细胞具有杀伤能力，
不是抗体杀伤肿瘤细胞，A 错误；
B、接头既要在内环境中保持稳定，又要能在细胞内被断开，才能在肿瘤细胞中起作用，B 正确；
C、若ADC 中接头稳定性偏低，则会导致药物分子脱落，单抗的靶向作用无法发挥，这样会对正常细胞造
成损伤，C 正确；
D、ADC 能精准地识别肿瘤细胞，进入癌细胞为胞吞，需要消耗ATP，D 正确。
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
【答案】BC
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【详解】A、胚胎干细胞（简称ES 细胞）存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的
细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能；成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，
包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等；根据题干信息可知，NSC
属于成体干细胞且具有组织特异性，而ES 细胞是胚胎干细胞不具备组织特异性，A 错误。
B、根据题干信息：NSC 细胞内的nestin 常作为细胞种类鉴定的重要标志蛋白，故表达nestin 的细胞团是由
许多NSC 细胞构成的，B 正确；
C、题干信息：表达nestin 的细胞团，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，故应在NSC 培养过程中加入FGE2 和LIF，C 正确；
D、上述实验表明可诱导ES 细胞转化为NSC 细胞，D 错误。
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）
4
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
【答案】AC
【详解】A、核移植过程中用物理或化学方法，如电刺激、乙醇等激活重构胚（不能用PEG 融合法），其
目的是使其完成细胞分裂和发育进程，A 错误；
B、作为受体细胞的卵子处于减数第二次分裂中期，卵子去核实质是指去掉细胞中的纺锤体一染色体复合
物，B 正确；
C、代孕母羊一般不会对移植来的胚胎产生免疫排斥反应，C 错误；
D、克隆动物培育过程中需将供体的体细胞核导入去核卵母细胞中，一般采用显微注射技术，D 正确。
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。
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(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，
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）。
【答案】(1) 超数排卵处理 对卵母细胞供体用促性腺激素处理
(2) 诱导细胞融合 操作简便，对卵母细胞损伤小
(3)可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平
(4) 桑葚胚或囊胚 同种且生理状态相同的雌性动物 能短期培育大批具有相同遗传背景的克隆猴
【详解】（1）为获得更多的卵母细胞，需要对母猴进行超数排卵处理，处理方法是对卵母细胞供体用促
性腺激素处理。
（2）灭活的仙台病毒可以促进动物细胞融合。卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达，与卵细胞的
细胞质营养物质丰富有关，也可能因为卵母细胞大，便于操作，更易成功。
（3）Kdm4d 是组蛋白去甲基化酶，则Kdm4d 可以表达组蛋白去甲基化酶，降低组蛋白的甲基化水平。
（4）采用胚胎分割技术，应该选用发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行胚胎分割。胚胎
移植对受体的要求是同种且生理状态相同的雌性动物。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：能短期培育大批具有相同遗传背景的克隆猴。
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
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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。 ( )
【答案】正确
【详解】在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就是目的基因。
根据不同的需要，目的基因是不同的，它主要是指编码蛋白质的基因，如与生物抗逆性、生产药物、毒物
降解、工业用酶等相关的基因，故正确。
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。( )
【答案】错误
【详解】DNA 分子具有可解离的基团，在一定的pH 下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作
用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳，所以这个说法是错误的。
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。 ( )
【答案】正确
【详解】将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞
的方法有农杆菌转化法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。故正确。
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。 ( )
【答案】错误
【详解】启动子位于基因的上游，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。故错误。
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。( )
【答案】正确
【详解】基因表达载体是载体的一种，除目的基因、标记基因外，还必须有启动子、终止子等；启动子是
一段有特殊序列结构的DNA 片段，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录，终止子使转录停止，
故正确。
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
必修3 P72）( )
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【答案】正确
【详解】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。这些
质粒上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA 分子的筛选。
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
【答案】B
【详解】A、由于引物只能引导子链从5＇到3＇，根据碱基互补配对原则，其中一个引物序列为5＇
TGCGCAGT-3＇，A 正确；
B、根据三种酶的酶切位点，左侧的黏性末端是使用NheI 切割形成的，右边的黏性末端是用CfoI 切割形成
的，B 错误；
C、用步骤①的酶对载体进行酶切，使用了NheI 和CfoI 进行切割，根据他们的识别位点以及原本DNA 的
序列，切割之后至少获得了2 个片段，C 正确；
D、图中形成的是黏性末端，而E.coliDNA 连接酶只能连接黏性末端；T4DNA 连接酶既可连接平末端，又
可连接黏性末端，D 正确。
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
【答案】B
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【详解】A、生长激素基因在转录时需要RNA 聚合酶，不需要解旋酶和DNA 连接酶，A 错误；
B、将目的基因导入原核细胞时，通常用大肠杆菌作为受体细胞，并需要用Ca2＋处理大肠杆菌，B 正确；
C、大肠杆菌质粒标记基因中不含尿嘧啶（U），C 错误；
D、发酵液中只有导入重组质粒的大肠杆菌才能产生人生长激素，D 错误。
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
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
【答案】D
【详解】A、要想获得抗褐变的转基因苹果，可选抑制PPO 表达的基因作为目的基因，而卡那霉素抗性基
因作为标记基因用的，A 错误；
B、过程①是目的基因表达载体的构建，是基因工程的核心步骤，该过程中至少需要限制性内切核酸酶和
DNA 连接酶的参与，B 错误；
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消毒处理，从而保证脱分化过程正常进行，C
错误；
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，本实验设计的
目的是排除质粒导入本身对实验结果的影响，同时也能检测导入目的基因的效果，D 正确。
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
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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
【答案】B
【详解】A、结合题意及图示可知，逆转录酶能催化合成DNA，即具有DNA 聚合酶的能力，A 正确;
B、③表示PCR 过程，需要引物a、b，B 错误；
C、RT-PCR 可检测基因的转录情况，从而推知基因的表达水平，不可直接检测基因表达水平，C 正确；
D、RT-PCR 过程是先由RNA 逆转录得到cDNA，再通过PCR 扩增，故可用于检测RNA 病毒，D 正确。
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
【答案】C
【详解】A、a→b 过程是多聚酶链式反应扩增DNA 片段的过程，需要加入两种引物和4 种脱氧核苷酸，A
正确；
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（因其全能性最高），B 正确；
C、b→c 过程是多聚酶链式反应扩增DNA 片段的过程，利用了DNA 复制原理，需要使用耐高温的DNA
聚合酶，C 错误；
D、b→d 为转基因植物的培育过程，其中④过程是将目的基因导入植物细胞，常用的方法是农杆菌转化法，
D 正确。
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
【答案】C
【详解】A、水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，并不能说明育种已成功，还要进一步检测该水稻在
盐碱地中的生长状况，A 错误；
B、向植物体内转入Bt 毒蛋白基因可培育转基因抗虫植物，B 错误；
C、具有正常生物活性的胰岛素需要内质网和高尔基体进行加工，而大肠杆菌（原核细胞）没有内质网和
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高尔基体，故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，C 正确；
D、乳腺生物反应器各个细胞都含有目的基因，但目的基因只在乳腺细胞中选择性表达，D 错误。
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
【答案】B
【详解】A、基因表达载体的构建是在生物体外完成的，A 错误；
B、启动子是一段有特殊结构的DNA 片段，位于基因的首端，是RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动
基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质，所以有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，B 正确；
C、基因表达载体的组成应包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，终止密码子位于mRNA 上，C
错误；
D、基因表达载体通常采用抗生素抗性基因作为标记基因，D 错误。
B 组(选择题为不定项)
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
【答案】BD
【详解】A、该操作需借助基因工程才能实现，因此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，A 正确；
B、由图可知：构建基因表达载体时，应选用Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ这两种限制酶，若用BamH Ⅰ，则目的基会
因为产生相同的末端而出现自身环化的现象，B 错误；
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（第一次使目的基因变性，第二次使目的
基因延伸）和一次降温（使目的基因复性），C 正确；
D、光敏色素基因A 含大约256 个碱基对，由图丙电泳结果可知，1、2、3、4 号均导入光敏色素基因A 成
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功，但转基因棉花是否培育成功还需要进行生物个体水平上的鉴定，D 错误。
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
【答案】ABC
【详解】A、BamH I 和Sau3A I 两种限制酶切割后形成的黏性末端均为GATC，A 正确；
B、该DNA 分子上有4 个Sau3A I 的酶切位点，经Sau3A I 处理后形成4 个DNA 片段，可知该DNA 分子
为环状DNA，用BamH I 处理后，得到2 个DNA 片段，说明该DNA 分子上有两个BamH I 的酶切位点，
B 正确；
C、T4DNA 连接酶能将双链DNA 片段互补的黏性末端之间连接起来，此外还可以连接平末端，但连接平
末端时的效率比较低，C 正确；
D、该DNA 分子上有4 个Sau3A I 的酶切位点，有2 个BamH I 的酶切位点，但是BamH I 识别序列中包
含Sau3A I 的识别序列，所以同时用两种酶共同处理，不会形成6 个大小不同的DNA 片段，D 错误。
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
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
【答案】BCD
【详解】A、利用PCR 技术扩增目的基因需依次经过高温变性、低温复性、中温延伸阶段，A 错误。
B、构建重组质粒时用两种限制性核酸内切酶酶切，可以防止目的基因的反向连接和质粒的自身环化，B
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对；
C、过程③构建基因的表达载体，需用DNA 连接酶将目的基因和载体相连，C 正确；
D、农杆菌中Ti 质粒上的T-DNA 能转移到植物细胞，并将目的基因整合到宿主细胞染色体的DNA 上，所
以农杆菌中的Ti 质粒可作为基因工程的载体，D 正确。
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
【答案】AC
【详解】A 、将重组质粒导入细菌 B 之前，一般要先用Ca2＋处理细菌，使之处于感受态，从而能够吸
收重组质粒， A 正确；
B、质粒 A 中含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，而重组质粒中抗四环素基因被破坏，只含抗氨苄青
霉素基因，则在含有氨苄青霉素的培养基上能生长的是导入质粒 A 或重组质粒的细菌，B 错误；
C 、根据B 选项分析可知，能在含有四环素的培养基上生长的是导入了质粒 A 的细菌，C 正确；
D 、根据题干信息分析，目的基因（人的生长激素基因）成功表达的标志是受体细胞能产生人的生长激
素， D 错误。
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
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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
【答案】BC
【详解】A、Cas9 蛋白的作用是通过识别特定核苷酸序列、切除 SHANK3 基因部分序列，所以它是一种
限制酶，断开 SHANK3 基因中特定部位的磷酸二酯键，A 正确；
B、自然条件下受精作用发生在输卵管，B 错误；
C、对母猴乙施用孕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，C 错误；
D、动物细胞培养在培养箱中进行，在对卵母细胞、受精卵、早期胚胎的培养过程中，培养箱要有一定的
CO2 浓度，用于维持培养液的pH，D 正确。
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。
(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)。
【答案】(1) 黏性末端 E·coliDNA 连接酶 T4DNA 连接酶 磷酸二酯键
(2) 酶B、酶C 同时破坏质粒中的两个标记基因
(3)具有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA 片段（基因）插入其中；能够在受体细胞中自我复制，
或整合到受体DNA 上，随受体DNA 同步复制；有特殊的标记基因，便于重组DNA 分子的筛选；对受体
细胞无害（2 分，每点1 分，答出两点即可）
【详解】（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——平末端和黏性末端。将质
粒载体和目的基因进行双酶切，用DNA 连接酶连接重新形成磷酸二酯键，DNA 连接酶主要有两类：分别
是E·coliDNA 连接酶和T4DNA 连接酶，其中后者既能连接平末端，也能连接黏性末端。
（2）标记基因可用于鉴定目的基因是否导入受体细胞，所以重组质粒上至少要保留一个标记基因，由于
两个标记基因上均含有酶A 的切点，所以不能用酶A 切割，防止同时破坏质粒中的两个标记基因。为了保
证目的基因和质粒正向连接，防止连接时质粒与目的基因自身环化，故在构建重组载体DNA 分子时，可
以选用酶B 和酶C 两种限制酶对质粒pBR322 和干扰素基因进行双酶切。
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（3）质粒被选用为基因工程的载体是因为：质粒DNA 分子上具有一个至多个限制酶切割位点，供外源
DNA 片段（基因）插入其中；能够在受体细胞中自我复制，或整合到受体DNA 上，随受体DNA 同步复
制；有特殊的标记基因，便于重组DNA 分子的筛选；对受体细胞无害。
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