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第1 章 发酵工程
第1 节 传统发酵技术的应用
1.约9000 年前，我们的祖先就会利用微生物将谷物、水果等发酵为含酒精的饮料。后来，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，如酱油、醋、豆豉、腐乳和酸奶等。（P2“科技探索之
路”）
2.青霉素产生菌是需氧型（厌氧型、需氧型、兼性厌氧型）的，20 世纪40 年代，科学家在厌氧发酵技术的
基础上，建立了深层通气液体发酵技术，使青霉素的生产实现了产业化。（P2“科技探索之路”）
3.葡萄酒和葡萄醋都是以葡萄为原料发酵而来的饮品，但它们的口感不同，这是因为：葡萄酒是经酵母菌
无氧呼吸产生了酒精，葡萄醋是经醋酸菌有氧呼吸产生了醋酸，因此口感不同。（P4“从社会中来”）
4.由于不同的微生物具有产生不同代谢物的能力，因此利用不同微生物，通过发酵就可以生产出人们所需
要的多种产物。（P5“教材”）
5.制作泡菜时用水密封泡菜坛的目的是给泡菜坛内创造无氧环境，这说明泡菜制作需要在无氧条件下进行。
（P5“结果分析与评价T1”）
6.作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低。制作泡菜所利用的菌种是乳酸菌，与
酿造果酒所需菌种相比较，该菌种在细胞结构上的主要特点是没有以核膜为界限的细胞核
( 没有成形的细胞
核
) 。配制的盐水的质量百分比为5%
〜
20%
，盐水要煮沸后冷却。煮沸的两大作用是杀死盐水中的微生物
和去除盐水中的氧气。（P6“教材”改编）
7.制作泡菜时泡菜坛只能装八成满，其原因是：在泡菜发酵初期，由蔬菜表面带入的大肠杆菌、酵母菌等
较为活跃，它们可进行发酵，发酵产物中有较多的
CO2
，如果泡菜坛装得太满，发酵液可能会溢出坛外。
另外，泡菜坛装得太满，会使盐水不太容易完全淹没菜料，从而导致坛内菜料变质腐烂。泡菜坛留有一定
的空间，也更方便拿取泡菜。（P5“结果分析与评价T2”）
8.制作泡菜过程中，保证坛内乳酸菌发酵所需无氧环境的操作是：装坛时盐水没过全部菜料，向坛盖边沿
的水槽中注满水，并在发酵过程中注意经常向水槽中补充水。（P6“教材”）
9.日常生活中要多吃新鲜蔬菜，不宜多吃腌制蔬菜的原因是泡菜在腌制过程中会有亚硝酸盐产生，如果人
体摄入过量亚硝酸盐，会发生中毒，甚至死亡。（P6“进一步探究”）
10.酿制葡萄酒过程中，将葡萄汁装入发酵瓶中时要留有大约1/3 的空间，其目的主要是：留有一定量的氧
气，使酵母菌进行有氧呼吸，便于酵母菌繁殖；酒精发酵过程中会产生气体（
CO
2），留有一定空
间，防止发酵液溢出甚至发酵瓶炸裂。（P7“方法步骤3”改编）
11.酿制葡萄酒过程中的制酒阶段，每隔12h 左右就要将瓶盖拧松一次，但又不打开，此后再拧紧。这样做
的目的是制酒阶段的后期，酵母菌无氧呼吸会产生大量气体，如不及时放出会把瓶子或瓶盖胀破，不打开
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瓶盖是防止氧气和有害杂菌进入。在发酵过程中要对发酵情况进行监测，应从发酵瓶口取样。（P7“方法
步骤4”改编）
12.用带盖的瓶子制作葡萄酒，当葡萄酒制作完成后，若要制作葡萄醋，应进行的操作是：打开瓶盖，盖上
一层纱布，进行葡萄醋的发酵。同时应将发酵温度调整为30
～
35
℃，大概发酵7 ～
8 d 即可。（P7“方法步
骤5”改编）
13.在葡萄酒的制作过程中，发酵液中会产生气泡，这是因为酵母菌发酵产生
C O 2 ；如果是用紫色葡萄制作
葡萄酒，随着发酵时间的延长，发酵液的颜色会逐渐加深变成深红色，这是因为由果皮进入发酵液的花青
素会越来越多。和上述果酒制作过程中的变化相比，果醋发酵过程中的变化是：一般不会出现气泡，发酵
完成时，在发酵液的液面上会出现一层菌膜，这是醋酸菌膜。（P7“结果分析与评价1”改编）
14.在制作果酒的过程中，除了酵母菌,还有乳酸菌、醋酸菌等微生物。它们会影响酒发酵，其中乳酸菌可
能分解果酒中的糖、甘油、酒石酸等，从而使果酒变质。在发酵过程中可以通过调节发酵的温度、果酒的
pH 等来控制该菌的含量。另外，醋酸菌会导致果酒变酸，其原因是：在有氧的情况下，醋酸菌能把糖分
解成醋酸；在缺少糖源的情况下，乙醇便是醋酸菌的碳源和能源，它将乙醇转化为乙醛，再将乙醛变为醋
酸。发酵过程中尽量减少（减少、增加）O2含量可抑制该菌的生长繁殖，其原因是醋酸菌在有氧的条件下
才能进行旺盛的代谢活动；另外，通过调节发酵的温度、果酒的
pH
等同样可以控该酸菌的含量。（P7“结
果分析与评价2”改编）
15.在果酒酿造过程中，如果因操作不规范而混入了醋酸菌及其他一些微生物，那么混入的醋酸菌不能(能、
不能)将果汁中的糖发酵为醋酸，理由是醋酸菌是好氧细菌，而果酒发酵为无氧环境，醋酸菌无法生存。混
入的其他微生物不能(能、不能)生长繁殖，其原因是：在缺氧、呈酸性的发酵液中，绝大多数其他微生物
都因无法适应这一环境而受到抑制。（P7“结果分析与评价2”改编）
16.用带盖的瓶子制作葡萄酒，当葡萄酒制作完成后，打开瓶盖，盖上一层纱布，进行葡萄醋的发酵。在葡
萄醋发酵过程中，酵母菌不会（会、不会）继续发酵，其原因是：随着醋酸发酵的进行，发酵液的
pH
、
发酵温度等均不利于酵母菌的生长繁殖，因此酵母菌活性很低。葡萄醋发酵的菌种的来源是：在我们的实
验条件下，当打开瓶盖后，空气中的醋酸菌会进入发酵液中大量繁殖，其他的菌因不适应环境条件而不能
繁殖。工业制醋往往速度较快，其原因是在后期醋的发酵过程中人工接种了醋酸菌。我们制作果醋时，若
要缩短制作时间，可采取的措施是：先买一瓶醋，将其打开暴露于空气中
, 一段时间后在醋的表面会有一层
薄膜
( 实际上是醋酸菌
) ，用这层薄膜进行接种
。（P7“结果分析与评价3”改编）
17.果酒搁置时间过久有酸味，其原因是：醋酸菌在缺乏糖源时，可以将酒精转化为乙醛，再将乙醛转化为
醋酸。变酸的酒表面会观察到的一层菌膜，该菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的。（P7“结果分析与评
价3”改编）
2
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18.查阅关于果酒和果醋工业化生产的工艺流程发现，从少量制作转向大规模生产时,会遇到许多新问题。
例如,少量制作果醋时,不需要专门的搅拌装置，而大规模生产果醋时，由于发酵罐容积很大，就需要安装
搅拌器，以保障醋酸菌对
O2
的需求
。可见在大规模生产发酵产品时，需要进行更为全面周详的考虑，如
考虑原料的来源与选择、菌种的选育与培养、发酵设备的选择、发酵条件的自动化控制、发酵产品的质量
控制、成本价格等。自己制作的果酒和果醋并非商品意义上的产品。在实际生产中还需要经过沉淀、过滤
、
灭菌、装瓶等过程才能获得成品酒或醋。果酒还需要在一定条件下进行后续发酵,以获得特定的风味和色泽。
由此可看出工程、技术与科学的不同，科学以“发现”为核心，技术以“发明”为核心，工程以“建造”
和“产品”为核心。技术要通过工程设计等环节，将一系列相关技术体系化地组合起来，才能转化应用在
工程中，大规模生产人们需要的产品。（P8“到社会中去”）
19.某同学在制作泡菜前，査阅资料得知，可以向泡菜坛中加入一些“陈泡菜水”；在用质量百分比为5%
的食盐水制作泡菜时，他在不同时间测定了泡菜中亚硝酸盐的含量，结果见下图曲线。据图分析，从亚硝
酸盐的含量来看，该泡菜应该在发酵10 天后食用比较合适，因为这时亚硝酸盐含量已经降到较低的水平。
他第一次制作出的泡菜“咸而不酸”，造成这个结果最可能的原因是食盐浓度过高、发酵温度过低等原因
导致泡菜未能正常发酵。加入“陈泡菜水”的目的是“陈泡菜水”中含有纯度较高的乳酸菌，加入“陈泡
菜水”相当于接种乳酸菌。（P8“拓展应用T2”）
20.有3 位同学分别采用了3 种不同的发酵装置来制作果醋。A 同学用的是带盖的塑料瓶；B 同学用了没有
盖的塑料瓶，在发酵过程中无盖的瓶口一直由捆绑在瓶口的8 层纱布覆盖；C 同学则设计了如右图所示的
发酵装置。结合果醋的制作原理，你认为更适合制作果醋是C 同学设计的发酵装置，理由是：出料口可以
用来取样；充气口可以在发酵时连接充气泵进行充气，从而有利于醋酸菌更好地进行有氧呼吸，提高发酵
效率；排气口可以用来排出在发酵过程中产生的气体，它通过一个长而弯曲的胶管与瓶身连接，可防止空
气中微生物的污染。若对该同学的装置做进一步改进，你认为可以进行的改进是：在充气口填充棉花或者
安装其他过滤装置，这样改进的好处是：可以防止充入的气体携带外来杂菌污染发酵液等。（P8“拓展应
用T3”）
3
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21.苹果汁可以用来制作果酒或者果醋，制作果酒需要酵母菌，这一过程中也需要O2，O2的作用是促进有
氧呼吸，使酵母菌大量繁殖。制作果醋需要醋酸菌，醋酸菌属于好氧(填“好氧”或“厌氧”)细菌。(2020·
全国卷Ⅲ，T37 第4 小题)
22.某同学在通过发酵制作果酒时，发现在制作原料中添加一定量的糖，可以提高酒精度，原因是糖类是主
要的能源物质，可以为酵母菌的生长、繁殖提供能源物质，还可以作为酒精发酵的原料。在家庭以葡萄为
原料制作葡萄酒时，可以不添加酵母菌，原因是葡萄皮上附着有野生的酵母菌；在制作葡萄酒的过程中，
如果密封不严混入空气，发酵液会变酸，可能的原因是醋酸菌大量增殖，进行醋酸发酵。(2019·高考海南
卷，T30 第2 小题)
23.豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质
转变为氨基酸和肽，脂肪转变为脂肪酸和甘油。（2017·全国卷Ⅱ，T37 第4 小题）
24.制作泡菜时，泡菜坛一般用水密封，目的是隔绝空气，为乳酸菌提供无氧环境。乳酸菌发酵第一阶段的
产物有丙酮酸、
[H]
、
ATP
。（2015·广东卷，T12 第1 小题）
25.制作泡菜时所用盐水煮沸，其目的是杀灭杂菌。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少
量陈泡菜液，加入陈泡菜液的目的是增加乳酸菌数量。泡菜制作过程中，乳酸发酵过程即为乳酸菌进行无
氧呼吸的过程。该过程发生在乳酸菌的细胞质中。泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、腌制
时间和食盐用量等。从开始制作到泡菜质量最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸
菌和其他杂菌的消长规律是乳酸菌数量增多杂菌数量减少，原因是：乳酸菌比杂菌更耐酸。（2013•新课标
Ⅰ，T37）
第2 节 微生物的培养技术及应用
一 微生物的基本培养技术
1.向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌， 再经过发酵就可以制成酸奶。由于制作工艺并不
复杂，一 些人会在家里自制酸奶，但是食用自制酸奶有时会导致肠胃不适，主要原因是在制作过程中有
杂菌混入。因此，我们在自制酸奶时应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发
酵条件，避免杂菌进入。（P9“从社会中来”改编）
4
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2.研究和应用微生物的前提是防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物，这也是发酵工程的重要基础。在
实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件；另一方面要确保其他微生
物无法混入，并将需要的微生物分离出来。（P9“教材”）
3.微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。发酵工程中的
微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。（P9“相关信息”）
4.微生物培养基需要氮源，这是因为：氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。下表是某微生
物培养基的成分，该培养基可用来培养自养（自养、异养）型微生物。若除去①，此培养基不能（能、不
能）培养圆褐固氮菌，原因是：圆褐固氮菌虽可以固氮，但其同化作用类型为异养型，培养基中必须提供
含碳有机物，所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。（P10“旁栏思考”改编）
编号
①
②
③
④
⑤
成分
(NH4)2SO4
KH2PO4
FeSO4
CaCl2
H2O
含量/g
0.4
4.0
0.5
0.5
100
5.消毒是指使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物。灭菌则是指使用强烈的理
化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。（P10“教材”）
6.无菌技术可用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染 ，还能有效避免操作者自身被微生物感
染。为达到后一目的，操作者在实验室中不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手。另外，为避免
污染环境，我们对使用后的培养基丢弃前一定要进行灭菌处理。（P10“旁栏思考”、P13“警示”）
7.生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。有些微生物可用来净化污水、污
泥，这属于（属于、不属于）生物消毒法，这些微生物能用来净化污水、污泥的原因是：它们能够寄生于
多种细菌体内，使细菌裂解。（）（P10“相关信息”）
8.下图表示对接种环的灼烧灭菌，其正确的操作顺序应是②①③。（P11“教材图”）
9.菌落是指分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子
细胞群体。（P12“教材”）
10.下图为制备马铃薯琼脂培养基时倒平板的操作过程示意图，请用图中序号和箭头写出正确的操作流程：
丙→乙→甲→丁。整个操作应待培养基冷却至50℃左右时,在酒精灯火焰附近进行。甲、乙、丙中的灭菌
方法是灼烧灭菌。丁的操作是：将平板倒过来放置，使皿盖在下、皿底在上，该操作中需要注意的是要等
待平板冷却凝固后才能进行。进行丁操作的原因是：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基
表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水
珠落入培养基，造成污染。（P12“教材图”改编）
5
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11.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，由于空气中的微生物可能在
皿盖与皿底之间的培养基上滋生 ，因此最好不要用这个平板培养微生物。（P12“教材图”改编）
12.微生物接种中的平板划线法接种是指通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种
逐步稀释分散到培养基的表面。（P13“教材”）
13.下图①～⑥为平板划线法接种图示，①操作是将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。②
操作是在火焰旁冷却接种环，并打开盛有菌液的试管的棉塞。③操作是将试管口通过火焰。④操作是在火
焰附近用接种环蘸取一环菌液。⑤操作是将试管口通过火焰，并塞上棉塞。⑥操作是：在火焰附近将皿盖
打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖。然后再灼烧接种环，待其冷却
后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线即可得到图
⑦培养皿。在重复划线时，注意不要将最后一区的划线与第一区相连。（P13“教材图”）
14.平板划线操作中，在操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；
每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环
上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少
，
以便得到菌落。划线结束后需要 （需要、不需要）灼烧接种环，其原因是：灼烧接种环能及时杀死接
种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。（P13“教材图”改编）
15.平板划线操作中，在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线，其原因是：避免接种环温度太高
，
杀死菌种。（P13“教材图”改编）
16.平板划线操作中，在作第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，这是因
为划线后，线条末端菌体的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使菌体的数目
随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个菌体繁殖而来的菌落 。（P13“教材图”改编）
17.在培养酵母菌的过程中，在未接种的培养基表面应该没有（有、没有）菌落生长，如果有（有、没有），
说明培养基被杂菌污染。（P13“结果分析与评价1”）
18.在培养酵母菌的过程中，如果在接种酵母菌的培养基上，观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种
不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。（P13“结果分析与评价2”）
6
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19.水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水，密封，置
于阴凉处发酵一至两周。由此可见，“酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理。有人说，吃水果
“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请你评估这一论点是否可信。通过发酵制作的“酵
素”中可能有糖类
( 包括一些简单的糖和膳食纤维等
) 、蛋白质
( 包括多种酶
) 、有机酸等成分，不存在它独有
的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质
, 食用后可能会危害人体健康。因此
,
“ 吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑
。如果要更加有力地支持或
反驳水果“酵素”有益健康的论点，获取相关证据的途径有：通过查阅专业学术期刊上发表的有关研究论
文，或亲自检测水果“酵素”中的成分，获取这些科学可靠的证据后再进行全面论证。（P14“思维训
练”）
20.日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低温储存等。这些方法阻止或抑制微生物生长的原理是：干
制可以降低食品的水分含量；腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖；低
温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。（P14“概念检测T2”）
21.某同学将5 个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将5
个指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养
24h 后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有培养
皿和培养基。将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的接种，从上述实验结果看，洗手后我
们不能（能、不能）进行无菌操作，其原因是洗手后手上还有一些微生物。在进行无菌操作时，要避免手
上微生物的污染，我们可以采取的措施是用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等。（P14“拓展应用
T1”）
22.某同学欲进行“洗手能否减少手上微生物”的探究实验，请你帮其写出简要的实验思路或方案：将
5 个
手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将
5 个指尖在贴有
“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入
37℃
恒温培养箱中培养
24h
后，发现贴
有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。（P14“拓展应用T1”改编）
23.某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3 个盛有等量同种液体培养基的
锥形瓶中，并放置在摇床上培养，摇床转速分别为210r/min、230r/min 和250r/min，培养时间与酵母
菌种群密度的关系如下图所示。从培养条件看，摇床转速不同，培养液中
O 2含量不同。从图中数据可
得出的结论是：摇床转速越高，酵母菌繁殖的速度和总量越高（摇床转速越高，酵母菌种群密度越
大），原因是摇床转速越高，提供的氧气越充足。培养8h 后，其中2 个锥形瓶中酵母菌的种群密度基
本达到稳定的原因是：这时候已经达到了环境容纳量。（P14“拓展应用T2”）
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24.在细菌培养时，培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是蛋白胨(填“蛋白胨”“葡萄糖”或
“NaNO3”)。通常，制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH，其原因是不同细菌生长繁
殖所需的最适
pH
不同
。硝化细菌在没有碳源的培养基上能够(填“能够”或“不能”)生长，原因是硝化细
菌可以利用空气中的
CO
2作为碳源。用平板培养细菌时一般需要将平板倒置(填“倒置”或“正置”)。单
个细菌在平板上会形成菌落，研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微
生物，原因是在一定的培养条件下，不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征。有些使用后的培养基在丢
弃前需要经过灭菌处理，这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。(2019·高考全国卷Ⅲ，T37)
25．在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。在实验室中，玻璃和金属材质
的实验器具可以(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。牛奶的消毒常采用巴氏消毒
法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较
少。密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能破坏
DNA
结构
。在照射前，适量喷洒
消毒液，可强化消毒效果。水厂供应的自来水通常是经过氯气(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒
的。某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因
是未将锅内冷空气排尽。(2018·全国卷Ⅱ，T37)
26.分离培养酵母菌通常使用麦芽汁琼脂（填“牛肉膏蛋白胨”“MS”或“麦芽汁琼脂”）培养基，该培养
基应采用高压蒸汽灭菌法灭菌。若将酵母菌划线接种在平板上，培养一段时间后可观察菌落，菌落的含义
是由一个细菌或真菌在适宜的培养基上繁殖后形成的肉眼可见的集合体。（2018•新课标Ⅲ，T37 第1 小
题）
27.细菌生长繁殖所需的主要营养物质有碳源、水、氮源和无机盐四类。某研究小组采用稀释涂布平板法检
测某河流水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空平板先行培养了一段时间，这样做的
目的是检测培养基平板灭菌是否合格；该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过灼
烧灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次的末端开始划线。这样做的目的是将聚集的菌体逐步稀释
以便获得单个菌落。该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进
行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高
培养液的溶解氧的含量，同时可以使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。（2014•新课标Ⅱ，
T37 第1、2、4 小题）
二 微生物的选择培养和计数
1.如果要将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，应设计一种选择培养基,用尿素作为唯一氮源。该培
养基与普通培养基的共同点和不同点是：这种培养基只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基
本相同。（P16“思考•讨论”讨论1、2）
2.土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，在该物质的催化作用下，尿素分解成氨的过
程用反应式表示为：CO(NH2)2＋
H 2O ――→
CO
2＋
2NH
3。（P16“思考•讨论”改编）
8
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3.下表为某课题中使用的培养基，在该培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是葡萄糖
、
尿素，绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。因此，这种培养
基对微生物具有（具、不具有）选择作用，这是因为此配方中尿素是唯一氮源，只有能够利用尿素的微生
物才能够生长。（P16“思考•讨论”讨论T1 改编）
4.下图1 为“土
壤中分解尿素的
细菌的分离与计
数”实验中某操
作流程，图示的操作是样品的稀释，具体的操作为：将10g 土样加入盛有90mL 无菌生理盐水的锥形瓶中，
充分摇匀，吸取上清液
1mL
，转移至盛有
9mL
的生理盐水的无菌大试管中，依次等比稀释至
10
6 稀释度
。
样品的稀释程度直接影响平板上生长的菌落数目。在实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培
养，以保证获得菌落数在30
～
300
之间、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量，一般选用10
4 、
10
5 和
10
6 倍的稀释液进行平板培养，若选择此三种稀释倍数的稀释液培养，获得图2 甲、乙、丙三个培养结果，
则甲、乙、丙对应的稀释倍数依次是10
5 、
10
4 、
10
6 倍。（P17“图1-7”改编）
5.下图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的结果图，获得图A、图B 的接种方法依次是稀
释涂布平板法、平板划线法。接种操作一定要在火焰附近进行，原因是火焰附近存在着无菌区域。某同学
在用图B 对应接种方法纯化土壤中分解尿素的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是
菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；要避免这种现象的发生，应采取的措施是增
大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。（P17“教材”、P30“复习与提高T2 第2 小题”改编）
6.统计样品中活菌的数目常用的方法是稀释涂布平板法，用这一方法统计菌落数目的理论依据是：当样品
的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。因此，恰当的稀释度
是成功地统计菌落数目的关键。（P18“教材”改编）
7.下图甲用平板划线法接种培养结果的图片，图乙为用稀释涂布平板法接种培养结果的图片。平板划线法
成
分
KH2PO4
Na2HPO4
MgSO4•7H2O
葡萄
糖
尿素
琼脂
含
量
1.4g
2.1g
0.2g
10.0g
1.0g
15.0g
将上述物质溶解后，用自来水定容到1000mL
9
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不能（能、不能）达到对细菌进行计数的目的，因为：平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，
导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。稀释涂布平板法能（能、不能）达到对细菌
进行计数的目的，稀释涂布平板法会进行等比稀释，在合适的稀释倍数下，均匀涂布得到的菌落互不接触
，
可以确定菌类的密度，再通过计算可以得知原液的菌落数。（P18“教材”改编）
8.统计样品中活菌的数目常用的方法是稀释涂布平板法，但用此方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目
低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。除了这种活菌计数法外，显
微镜直接计数也是测定微生物数量的常用方法。（P18“教材”改编）
9.细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同（相同、不相同）。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于
相对较大的酵母菌细胞、霉菌抱子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数。
（P18“相关信息”）
10.在进行“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中，需准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基，将
菌液稀释相同的倍数，牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，如果在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明
显多于选择培养基上的数目，则说明选择培养基起到了选择作用。（P19“结果分析与评价”、P44“教师教
学用书”改编）
11.根据平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的方法是：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能
统计
3 个平板，计算出平板上菌落数的平均值
，然后按公式“每克样品中的菌株数＝
(C÷V)×M
”进行计算。
此公式中各字母代表的含义分别是：C 代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，
V 代表涂布平板时所
用的稀释液的体积（
mL
），
M
代表稀释倍数
。（P19“教材结果分析与评价”、P44“教师教学用书”改
编）
12.当你第一次做“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验的时候，可以将稀释的范围放宽一点。这样
做的目的是保证能从中选择出菌落数在
30
～
300
间的平板进行计数
。在统计菌落数目时，应选取菌落数目
稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。（P19“资料二”改编）
13.甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，
得到以下两种统计结果。甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果不
可靠(填“可靠”或“不可靠”)，若不可靠，改进的方法是：设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布
3
个平板，统计结果后计算平均值。乙同学在该浓度下涂布了3 个平板，统计的菌落数分别为21、212、
256，该同学将21 舍去，然后取平均值。该同学对实验结果的处理不合理(填“合理”或“不合理”)。微
生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出
差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。（P19“教材”改编）
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14.反刍动物，如牛和山羊，具有特殊的器官——瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能以
尿素作唯一氮源。若设计实验从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物，则需要准备选择培养基，在实验
设计时应参照厌氧菌的培养方法进行实验设计，这是因为瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会
死亡。（P20“拓展应用T1”）
15.已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二
糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复
合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈。
现在要从土壤中分离纤维素分解菌，其实验流程为：土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别
纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。选择培养的目的是：增加纤维素分解菌的浓度，以确
保能够从样品中分离到所需要的微生物。“土壤取样”应选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成
的腐殖土等，其原因是纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。有同学说，可以把滤纸埋在土壤中，
经过一段时间后，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你对这一做法作出评价：这是人工设置适合
纤维素分解菌生存的环境
, 腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌
。（P20“拓展应用T2”）
16.要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说明在寻找目的菌时，要根
据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。（P16“教材”、P20“拓展应用T2”）
17.下表是针对纤维素分解菌的两个培养基配方，从物理性质上来看，培养基配方1 是液体培养基，你认为
这个培养基对微生物是否具有选择作用，如果具有，又是如何进行选择的？具有，本培养基的主要碳源是
纤维素，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。若设置一个对照实验来证明你的观点，应控制的变量是将
纤维素粉改为葡萄糖。如果对照培养基上的菌落数明显多于表
1 中培养基中的菌落数目
，则说明你的观点
正确。从物理性质上来看，培养基配方2 为纤维素分解菌的固体培养基，原因是添加了琼脂成分。从功能
上来看，培养基配方2 为纤维素分解菌的鉴别培养基。在该培养基中加入刚果红溶液，当培养基中长出菌
落后，由于在该培养基上生长的只能是纤维素分解菌，能分泌纤维素酶，因此菌落周围会形成透明圈。
（P20“拓展应用T2”改编）
甲、
18.研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌。他们所
用的培养基为选择（选择、鉴别）培养基，利用这种石油降解菌能（能、不能）降解石油，修复土壤。相
对于未被污染的土壤，从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌。（P20“概念检测T1”改编）
19.用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数，原
因是：平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌。（P20“概念检测T2”改编）
20.土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气
中的氮气作为氮源，请简要写出实验思路、预期结果和结论，即将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上，
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若细菌能生长，则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源。(2019·全国卷Ⅱ，T37 第3 小题)
21.甲、乙两位同学用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中微生物的数量，在同一稀释倍数下得到以下结果：
甲同学涂布了3 个平板，统计的菌落数分别是110、140 和149，取平均值133；乙同学涂布了3 个平板，
统计的菌落数分别是27、169 和176，取平均值124。有人认为这两位同学的结果中，乙同学的结果可信度
低，其原因是乙同学的结果中，
1 个平板的计数结果与另
2 个相差悬殊，结果的重复性差
。(2018·全国卷Ⅰ，
T37 第4 小题)
22.某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，
原因是前者能产生脲酶。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是分解尿素的细菌
是异养生物，不能利用
CO
2来合成有机物，但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是
为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料(答出两点即可)。为了筛选可分解尿素的细菌，
在配制培养基时，应选择尿素(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的
原因是其他两组都含有
NH
4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用
NH
4NO3，不能起到筛
选作用。用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有为细菌生长提供无机盐离子
，
作为缓冲剂保持细胞生长过程中
pH
的稳定
(答出两点即可)。(2017·全国卷Ⅰ，T37)
23.为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见表)。
据表判断，培养基甲不能(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是液体培养基不能用
于分离单菌落；培养基乙不能(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是培养基中没有
纤维素，不会形成
CR—
纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌
。(2014·新课标
卷Ⅰ，T37 第3 小题)
第3 节 发酵工程及其应用
1.发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品。它涉及菌种
的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。（P1“教材”第1 章章首）
2.发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵，产品的分离、提纯等方
面。（P22“教材”）
3.发酵工程中要对培养基和发酵设备严格灭菌。其原因是：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。（P23“教材图”）
4.谷氨酸的发酵生产过程中，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。上述实例说明：环境条件会影响微生物代谢物的形成，除此之外，环境条件还会影响微
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生物的生长繁殖。因此，在发酵过程中，要严格控制发酵条件。（P23“教材图”）
5.某镇特产一种美酒，以下是对该镇环境的描述：四面环山，地势低洼，气候炎热，具有独特的微生物种
群，因为与外界的空气对流循环较缓慢，所以微生物种群较稳定，这有利于发酵工程选育菌种。该操作环
节很大程度上決定了生产发酵产品的成败，其原因是优良的菌种不仅具有健壮，不易退化，其发酵产品的
产量高、质量稳定等优点，它往往还会赋予发酵产品独特的风味。（P22“旁栏思考”改编）
6.微生物菌种资源丰富，选择发酵工程用的菌种时需要考虑的因素包括：在低成本的培养基上能迅速生长
繁殖；生产所需代谢物的产量高；发酵条件容易控制；菌种不易变异、退化等。（P23“思考•讨论”T1 改
编）
7.发酵工程的发酵过程中，需要对发酵条件进行调控以满足微生物的生长需要。这里的“对发酵条件进行
调控”主要指要对温度、
pH
、溶解氧等发酵条件进行严格控制，使其最适合微生物的生长繁殖，同时及时
添加必要的营养组分。（P23“思考•讨论”T2 改编）
8.发酵工程与传统发酵技术相比，在产物分离和提纯方面有较大改进。主要体现在：传统发酵技术获得的
产物一般不是单一的组分，而是成分复杂的混合物，很多时候不会（会、不会）再对产物进行分离和提纯
处理，或者仅采用简单的沉淀、过滤等方法来分离和提纯产物。在发酵工程中使用的分离和提纯产物的方
法较多。在产物的初分离阶段，常采用沉淀、萃取、膜分离、吸附和离子交换等方法；在进一步纯化阶段，
会采用液相层析法、结晶法等方法。发酵工程产物无论是代谢物还是菌体本身，都需要进行质量检査,合格
后才能成为正式产品。（P23“思考•讨论”T3 改编）
9.在进行发酵生产时，排出的气体和废弃培养液等不能（能、不能）直接排放到外界环境中。这是因为在
进行发酵生产时，微生物及其代谢物中都可能含有危害环境的物质。因此，为了减少或避免污染物的产生
和排放，实现清洁生产,应该对排出的气体和废弃培养液进行二次清洁或灭菌处理。（P23“思考•讨论”T4
改编）
10.发酵工程在食品工业、医药工业和农牧业等许多领域得到了广泛的应用，形成了规模庞大的发酵工业。
这与发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处
理等特点密切相关。（P24“教材”）
11.下图为啤酒的工业化生产流程，图中数字序号处所填写的内容依次为：①
焙烤、
②
糖化、
③
蒸煮、
④
发
酵、消毒。将大麦和水混合，在适宜条件下发芽，发芽的大麦种子可释放淀粉酶，①操作的目的是杀死种
子的胚，但要注意不使酶失活；②过程中发生的变化是淀粉分解，形成糖浆；③的目的是：产生风味组分
，
终止酶的进一步作用，并对糖浆灭菌；④操作前必需将糖浆冷却，④的实质是酵母菌将糖转化为酒精和
CO2；④操作后选进行过滤，再进行⑤的操作，⑤操作可以杀死啤酒中的大多数微生物，延长它的保存期。
（P24、25“啤酒的工业化生产流程图”改编）
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12.与传统的手工发酵相比，在啤酒的发酵生产过程中，能明显提高啤酒的产量和质量的工程手段有：菌种
的选育、对原材料的处理、发酵过程的控制、产品的消毒等。（P25“思考•讨论T1”）
13.现在市面上流行一种“精酿”啤酒，它的制作工艺与普通啤酒有所不同，如一般不添加食品添加剂、不
进行过滤和消毒处理等。有人认为饮用“精酿”啤酒比饮用“工业”啤酒更健康。请说出你对这个问题的
看法：应该辩证地看待这一产品。一方面，这类产品具有多样化的特点，能够满足一些人对独特口感的需
求，或者满足一些人的时尚追求。另一方面，这类产品是手工作坊式生产的，存在啤酒品质不稳定、价格
昂贵的问题。（P25“思考•讨论T2”）
14.发酵工程在食品工业上的应用主要有：生产传统的发酵产品、生产各种各样的食品添加剂、生产酶制剂。
在农牧业上的应用主要有：生产微生物肥料、生产微生物农药、生产微生物饲料。（P24、25“教材”）
15.随着对纤维素水解研究的不断深入，利用纤维废料发酵生产酒精、乙烯等能源物质已取得成功。像这样
的发酵原料的改变推动着发酵工业迅速发展，同时，对解决资源短缺与环境污染问题具有重要意义。
（P27“教材”）
16.青霉素是青霉素生产菌经发酵生产的，青霉素发酵是高耗氧过程。已知，血红蛋具有携带O2的能力。
根据上述信息，你认为要保证在发酵过程中给微生物持续高效地供氧，可以采取的措施是：可以用基因工
程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率。在发酵过程中，总有头抱
霉素产生。人们通过对青霉素生产菌代谢途径的研究发现，在青霉素与头抱霉素的合成过程中，它们有一
个共同的前体，这个前体经过两种不同酶的作用分别合成两个产物。若要通过改造青霉素生产菌使其只生
产青霉素，或者只生产头抱霉素，应进行的操作是对两种酶的基因进行改造或敲除其中一种酶的基因，从
而使青霉素生产菌只生产一种产物。（P28“拓展应用T1”）
17.通过微生物发酵，可以将粮食(如玉米、 小麦等)及各种植物纤维加工成燃料乙醇；将燃 料乙醇和普通
汽油按一定比例混配，就形成了目前在我国多地广泛使用的乙醇汽油。乙醇汽油的环保性令人称道。调査
显示，使用乙醇汽油与使用普通汽油相比，排放到空气中的NO2、 CO 等均有不同程度下降。有人认为燃
料乙醇“可再生”；但也有人认为，生产燃料乙醇需要消耗大量粮食, 会增加粮食短缺的风险。你认为这
一风险是存在的（存在的、不存在的）。若存在，在生产燃料乙醇时，为了规避这一风险，应该使用陈化
粮食(如陈化的稻谷等)或者非粮食生物材料
( 如秸秆等
) 。使用陈化粮食来生产燃料乙醇，还有利于防止问题
粮食流入市场。（P28“拓展应用T2”）
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18 某化工厂为了处理排出污水中的一种有害的、难以降解的有机化合物A，其研究团队用化合物A、磷酸
盐、镁盐和微量元素等配制了培养基，成功地筛选出能高效降解化合物A 的细菌 (目的菌)。实验的主要步
骤如下图所示。在培养基中加入化合物A 的目的是筛选出可以降解化合物
A 的微生物
，这种培养基属于选
择培养基。培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A 含量显著降低的培养液，接入新的培养液中连 续培
养，使目的菌的数量扩增。若要研究目的菌的生长规律，可挑取单个菌落进行液体培养，再采用细菌计数
板计数方法进行计数。预测目的菌的种群数量情况是S 型增长
。将目的菌用于环境保护实践时，还需要解
决的问题有：目的菌能否在自然环境中大量生长繁殖、是否会产生对环境有害的代谢物、降解化合物
A 后
是否会产生二次污染等问题都需要研究清楚后，才能进行实践。有人提出，可以通过改造细菌的基因来获
得能够降解化合物A 的细菌，你认为这种方法可行（可行、不可行）。（P30“复习与提高T1”）
19.某个高温日，某校三位高中学生相约去吃冰激凌，之后两人都出现腹泻现象，于是他们怀疑冰激凌中的
大肠杆菌含量超标。老师建议他们利用学过的有关微生物培养的知识对此冰激凌进行检测。经过一番资料
查阅，他们提出了如下实验设计思路。立即去卖冰激凌的小店再买一个同样品牌的同种冰激凌；配制伊红
一亚甲蓝琼脂培养基(该培养基可用来鉴别大肠杆菌，生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色，并有金
属光泽)、灭菌、倒平板；取10mL 刚融化的冰激凌作为原液，然后进行梯度稀释，稀释倍数为1x10～
1X105；取每个浓度的冰激凌液各0.1mL，用涂布平板法进行接种，每个浓度涂3 个平板，一共培养18 个
平板；在适宜温度下培养48h,统计菌落数目。他们只打算对一个冰激凌进行检测，理由是：两个人吃过冰
激凌后，都拉肚子了，所以再检测一个就足以说明问题。你不同意（同意、不同意）这样的观点，理由是
只检测一个冰激凌数据太少，不能排除偶然因素的影响。我国卫生部门规定的饮用水标准是：1mL 自来水
中细菌总数不可以超过100 个(37℃培养24h),1000mL 自来水中大肠杆菌菌落数不能超过3 个(37℃培养
48h)。你认为没有（有、没有）必要对冰激凌原液进行梯度稀释，理由是根据国家的标准，自来水中的大
肠杆菌数目应该是非常少的。即使冰激凌中大肠杆菌数目超标了，也不可能很离谱，如果进行梯度稀释，
最后培养出来的菌落数可能不在计数要求的范围内，从而导致结果误差大。他们认为，在用该方法统计菌
落数目时不需要设计对照组，所以只准备培养18 个平板。你认为在这项检测中需要（需要、不需要）设置
对照组，如不需要，请说明理由，如需要，请写出对照组的设置及目的。应该设置两组对照组。一组为阴
性对照组，不进行涂布或者用无菌水涂布平板；另一组为阳性对照组，涂布大肠杆菌。前者可以说明培养
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基是否被污染，后者可以说明该培养基能否培养出大肠杆菌。在完善实验设计思路后，三位同学进行了实
验。培养结果显示，除了深紫色菌落，还有其他菌落存在，这说明冰激凌中不仅有大肠杆菌，还有其他细
菌或真菌等。如果以菌落数代表样品中的大肠杆菌数量，则统计结果比实际值偏少（偏多、偏少），因为
有些菌落可能会重叠，统计时容易将其误认为是一个菌落，并且这种计数方法统计的是活菌的数目。如果
实验结果显示，检测的冰激凌中大肠杆菌含量超标了。接下来他们应该马上去小店告知店主这批冰激凌不
能再卖了；还要告知食品卫生管理部门，以对这批冰激凌的来源进行追踪调查。其他合理答案也可。
（P30“复习与提高T2”）
第2 章 细胞工程 第1 节 植物细胞工程
一 植物细胞工程的基本技术
1.细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或
组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程，依
据操作对象分植物细胞工程和动物细胞工程。（P31“教材”、P65“本章小结”）
2.兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低
等问题，利用植物组织培养技术可以大量、快速地培育兰花。（P31“从社会中来”）
3.细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。在生物
的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的
基因会选择性地表达。
4.植物组织培养流程为“①――→②――→③―→试管苗―――→完整植株”，其中数字序号处填写内容
依次为：①
外植体、
②
愈伤组织
③
根、芽等
。①具体指的是离体培养的植物器官、组织或细胞；脱分化是
指在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞转变成未分化细胞的过程；经脱分化形成的是不
定形的薄壁组织团块，这称为愈伤组织。再分化是指愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程；植物激素
中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度、用量的比例等都会影响
植物细胞的发育方向。（P35“图2-1”、“教材”）
5.植物细胞表现出全能性，发育成完整的植株需要具备的条件是：脱离了原来所在植物体的器官或组织而
处于离体状态；在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下。（P35“教材”改编）
6.菊花组织培养中应避免杂菌污染，达到这一目的是途径有：实验中使用的培养基和所有的器械 都要灭菌
。
接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用后的器械都要灭菌。（P36“教材”）
7.在植物组织培养的过程中，要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。其原因是：植物组织培养
所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些
微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，
因此要进行严格的无菌操作。（P36“结果分析与评价1”改编）
8.在菊花的组织培养实验中，对实验是否成功可从接种操作中污染情况；是否完成了对植物组织的脱分化
和再分化；是否进行了统计、对照与记录；生根苗的移栽是否合格（写出四个方面）等方面进行分析评价。
（P36、37“结果分析与评价”）
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9.在菊花的组织培养实验中，实验结果分析与评价可以从以下几方面进行：①对接种操作中污染情况分析。
接种3～4d 后，在接种操作中被杂菌污染的培养物会表现出被污染的现象。要适时统计污染率，分析接种
操作是否符合无菌要求。②是否完成了对植物组织的脱分化和再分化。观察实验结果，看看是否培养出了
愈伤组织，记录多长时间长出愈伤组织。从刚接种的外植体到长出愈伤组织一般需要2 周左右的时间。统
计更换培养基后愈伤组织进一步分化成根和芽的比例和时间。③是否进行了统计、对照与记录。做好统计
和对照，填好结果记录表，培养严谨的科学态度。④生根苗的移栽是否合格。生根苗移栽技术的关键是既
要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法，培养基质要提前消毒，可以
向培养基质喷洒质量分数为
5%
的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖
12h
达到消毒的目的。掀开塑料薄膜24h 后
才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。可根据幼苗移栽后，能
否正常生长、
移栽的成活率
等判断移栽是否合格。（P36、37“结果分析与评价”）
10.生长素和细胞分裂素是植物组织培养中的两种关键性激素。在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用
呈现加强的趋势。按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。若先使用生长素，后使用
细胞分裂素，则有利于细胞分裂，但细胞不分化；若先使用细胞分裂素，后使用生长素，则细胞既分
裂也分化；若同时使用，则可提高分化频率。当同时使用这两类激素时，生长素用量与细胞分裂素用量
的比影响植物细胞的发育方向。比值大于1 时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值小于1 时，有利于
芽的分化、抑制根的形成；比值等于1 时，促进愈伤组织的形成。由此可见，在植物组织培养过程中，植
物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。（P37“进一步探究2”改编）
11.植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的
全能性。（P35“图2-1”、P38“图2-4”改编）
12.不同的两种生物之间，存在着天然的生殖隔离，用传统的有性杂交方法不可能得到二者的杂种后代。经
过长期的实验，科学家们采用体细胞杂交的方法，终于得到了“番茄—马铃薯”杂种植株。实现植物体细
胞杂交的第一个关键环节是：利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；杂交过程中
的另一个关键环节是原生质体间的融合。（P36“教材”）
13.通过植物体细胞杂交获得杂种植物不属于（属于、不属于）有性生殖。其原因是植物体细胞杂交过程中
没有有性生殖细胞的结合，因此不属于有性生殖，应为无性生殖。杂种植株的变异类型属于染色体变异
（基因重组、染色体变异）。因为杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，属于异源多倍
体，所以变异类型为染色体变异。杂种植株是否可育要看同源染色体能否正常联会。若植物体细胞杂交过
程得到的杂种植物存在同源染色体，能正常联会，则可育。（P36“教材”改编）
14.假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B，在进行杂交前必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，
获得原生质体，再经物理或化学方法诱导原生质体融合。在实际操作中，诱导后再生出的植物细胞可能有
多细胞融合的细胞、两两融合的细胞、未融合的细胞。若要对融合产生的细胞进行检测，可进行的实验操
作是：对诱导产生的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。预期结果及结论是：若
得到的是一种植物的性状，说明是未融合细胞；若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株；
若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体；若得到的是一种
植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。（P38“图2-4”改编）
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15.下图是利用甲、乙两种植物的各自优势，通过植物细胞工程技术培育高产、耐盐的杂种植株的实验流程
图。进行a 处理时用到的酶是纤维素酶和果胶酶，b 是诱导融合后得到的杂种细胞，c 是培养后得到的具有
耐盐性状的幼芽，进行d 选择时要将植株种在高盐环境中。（P38“概念检测T1”改编）
16.科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化
道提取液中可能含有纤维素酶和果胶酶。（P38“概念检测T2”改编）
17.科学家们历尽艰辛，终于实现了两个物种间的杂交，培育成功了同时具有两个物种遗传物质的超级杂种
植株“番茄—马铃薯”，但并没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、 地下结马铃薯。其主要原因是
生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯—番茄杂交植株的细胞中虽
然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一
样有序表达。近年来，有报道称利用嫁接技术培育出了地上结番茄、地下长马铃薯的植株。（P38“拓展应
用”）
18.植物细胞工程的基本技术有植物组织培养技术、植物体细胞杂交技术等。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。植物体细胞
杂交是指将不同来源的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，进而培育成新植物体的技术。（P65“本
章小结”）
19.下图表示细胞工程操作中的某些过程,如果A、B 分别是白菜和甘蓝的原生质体，则C 细胞再生出细
胞壁后需要通过植物组织培养技术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝”。若白菜和甘蓝杂交产生了子代，
该子代是不可育（可育、不可育）否可育。因为：植物组织培养技术白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同
源染色体，进行减数分裂时联会发生紊乱，不能形成正常的配子，所以该子代一般不可育。（P66“复习与
提高T1”）
20.植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植
株的基本程序是含目的基因的细胞
――→
愈伤组织
――→
小植株
(用流程图表示)。（2019·全国卷Ⅱ，T38
第4 小题）
21.利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植
物细胞具有全能性
( 形成完整植株所需的全部基因
) 。从胡萝卜根段切取的用于培养的组织块中要带有形成
层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。（2019·全国卷Ⅲ，T38 第1、2 小题改编）
22.培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如下图所示。利用胡萝卜根段进行组织培养可以形
成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。步骤③切取的组织
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块中要带有形成层，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原
因是①
随培养时间的增加培养基中营养物质减少、有害代谢产物的积累会抑制愈伤组织的分裂、分化。
②
形成愈伤组织后，需要调整培养基中生长素与细胞分裂素用量的比例，以影响植物细胞的发育方向。在新
的培养基上愈伤组织通过细胞的再分化过程，最终可形成试管苗。步骤⑥要进行照光培养，其作用是诱导
叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特性，这
种繁殖方式属于无性繁殖。（2019·新课标卷Ⅲ第37 题）
23.甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物，下
图中A、B、C 所示的是不同的培养结果。以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进
行组织培养，均能获得试管苗，其原理是绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成
完整的植株。甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到葡萄
糖、果糖。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核（填“具有
完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”）。图中A、B、C 所示不同结果的出现主要是由
于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是细胞分裂素、生长素。A 中的愈伤组织是叶肉细胞
经脱分化形成的。若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该
种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，不能（填“能”或“不能”）采用经减数分裂得到的花粉粒
作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型
不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株。（2017·海南卷第31 题）
24.甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。以
该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是绿色
叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株。甲、乙同学在诱导愈伤组织所用
的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。若要用细胞作为材料进行培养获得
幼苗，该细胞应具备的条件是具有完整的细胞核(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性
基因”)。（2017·海南卷，T31 第1、2 小题）
25.甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培
育同时含有A 和B 的新型药用植物，为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用纤维素酶和果胶
酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体，再用化学诱导剂诱导二者融合，形成的融合细胞进一步培养形
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成愈伤组织，然后经过再分化
( 或分化
) 形成完整的杂种植株。这种培育技术称为植物体细胞杂交技术。上
述杂种植株属于多倍体，多倍体是指由受精卵发育而来体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体
( 其他
合理答案也可
) ，假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是
在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常
( 其他合理答案也可
) 。（2013·全国卷Ⅱ，
T40 第1、2 小题）
二、
植物细胞工程的应用
1.快速繁殖得到的产品会不会（会、不会）出现性状分离，原因是：快速繁殖利用了植物组织培养技术，
属于无性繁殖，可以保持亲本的优良性状。（P39“教材”改编）
2.马铃薯、草莓和香蕉等都是无性繁殖的作物，长期无性繁殖会导致其产量降低，品质变差，其主要原因
是它们感染的病毒很容易传播给后代，病毒在作物体内逐年积累，就会导致作物产量降低，品质变差。但
是，切取一定大小的茎尖进行组织培养获得脱毒苗，种植的作物就不会或极少感染病毒，其原因是植物分
生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。（P40“教材”）
3.经植物组织培养技术培育出的脱毒苗不抗（抗、不抗）病毒，因为“脱毒”与“抗毒”不同，前者指的
是本身病毒少，甚至无病毒，受病毒感染的机会少，而后者指的是能抵抗病毒的感染。（P40“教材”改
编）
4.单倍体育种是植物组织培养技术在作物新品种培育方面的应用之一，请以二倍体植物为例，用“文字、
→”写出单倍体育种流程图：花药
( 或花粉
) ――――→
单倍体植株
――――→
纯合二倍体植株
――→
优良
品种，这种育种方法的原理是细胞的全能性和染色体变异，优点是：极大地缩短了育种的年限，节约了大
量的人力和物力。（P40“图2-7”改编）
5.植物的组织培养过程中易产生突变，其原因是培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条
件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。（P41“教材”）
6.初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它一直进行着。初生代谢物有糖
类、脂质、蛋白质和核酸等。次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，并在一定的
环境和时间条件下才进行。（P41“相关信息”）
7.市场上有一种叫作“手指植物“的工艺品受到很多人的欢迎这些“手指植物”通常培育在装有彩色固体
培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分或营养物质，它们就能在
玻璃瓶中生长三四个月之久。手指植物的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意
做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外,还可以根据个人喜好，在培
养基中加人适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。（P42“到社会中去”）
8.紫色非甜玉米（基因型为AASuSu ）和白色甜玉米（基因型为aasusu ）杂交（Su 和su 代 表一对等位基
因）,得到的F1（ AaSusu ）再进行自交，F2会有紫色甜玉米的表型产生。F2中的紫色甜玉米的基因型可能
为 Aasusu
或
AAsusu
。运用常规育种方法筛选出纯合的紫色甜玉米的过程为：将
F 2中的紫色甜玉米与白
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色甜玉米
( aasusu)
进行测交，可以选择出基因型为
AAsusu
的纯种紫色甜玉米
。这种方法比较烦琐，耗时
也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药培养的技术，其操作程序是：利用花药培养的技
术培养
F 1 产生的花粉（其中就可能有
Asu
的组合）获得单倍体植株，再经过诱导染色体加倍，就可以直接
得到紫色甜玉米的纯合体。这种方法的优点是：可以大大缩短育种周期。（P42“拓展应用T1”）
9.对于一些种子小，发芽率低，种子繁殖遗传性状不稳定；扦插植株的根系弱，且需要原始材料多，但又
具有重要应用价值的植物，如甜叶菊。我们可以积极探索其他的繁育途径以解决种子发芽率低的问题，从
而提高这些植物的繁育效率。例如，研究如何利用植物组织培养技术繁育该种植物，研究内容涉及植物组
织培养材料的选择，培养基配方的优化，提高试管苗移栽成活率的方法等，最终目的是建立一套利用植物
组织培养技术繁育该种植物的标准技术体系，实现其种苗的产业化生产。（P42“拓展应用T2”改编）
10.利用植物细胞工程，可以快速繁殖优良品种、培育作用新品种、进行作用脱毒和细胞产物的工厂化生产
等。（P65“本章小结”）
11.离体的拟南芥根段在适宜条件下可以培育出完整的植株，说明植物细胞具有全能性。在组织培养过程中，
根段细胞经过脱分化形成愈伤组织，此后调整培养基中细胞分裂素
(CK)
与生长素的比例
可诱导愈伤组织分
化。(2020·新高考北京卷，T20 第1 小题)
12.植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有能保持
植物原有的遗传特性，繁殖速度快(答出2 点即可)。用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获
得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再
通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮
具备透气性的作用是有利于胚状体进行呼吸作用。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含
有植物激素、矿质元素和糖等几类物质。(2019·全国卷Ⅱ，T38)
13.培养胡萝卜根组织可获得试管苗，在培养过程中需对切取的1cm3 左右的有形成层的组织块诱导形成愈
伤组织（步骤甲），再将愈伤组织诱导形成试管苗（步骤乙）。从步骤甲到步骤乙需要更换新的培养基，
其原因是诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同。在新
的培养基上愈伤组织通过细胞的分化
( 再分化
) 过程，最终可形成试管苗。步骤乙要进行照光培养，其作用
是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的遗传特
性，这种繁殖方式属于无性繁殖。(2019·高考全国卷Ⅲ，T38 第3、4、5 小题改编)
14.甲、乙两名同学分别以一种杂合体名贵花卉的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖
该植物。要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，不
能(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是对杂合体的植株来说，其体细
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胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不
同于原植株。图中A、B、C 所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素
用量的不同造成的，这两种激素是细胞分裂素、生长素。A 中的愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。
(2017·海南卷，T31 第3、4 小题改编)
第2 节 动物细胞工程
一 动物细胞的培养
1.在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来
说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。要获得大量的自
体健康皮肤，可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩増。目前,科学家还在研究对
皮肤干细胞进行培养,以获得适合临床上使用的人造皮肤。（P43“从社会中来”）
2.动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养
、
动物细胞核移植
、
动物细胞融合
、
生产单克隆抗体
等，
其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。该技术是指从动物体中取出相关的组织，将它分
散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。（P43“教材”）
3.动物细胞体外培养需用合成培养基，合成培养基是指将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而
成的培养基，但由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需
加人血清等一些天然成分。（P44“教材”）
4.在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的，确保无菌、无毒环境的措施有：对培养液和所有培
养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代
谢物积累对细胞自身造成危害。（P44“教材”）
5.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。不能（能、不能）用
胃蛋白酶代替，这是因为胃蛋白酶作用的适宜
pH
约为
2 ，当
pH
大于
6 时，胃蛋白酶就会失去活性。多数
动物细胞培养的适宜
pH
为
7.2
～
7.4
，胃蛋白酶在此环境中没有活性
。（P44“旁栏思考”）
6.动物细胞培养时，从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理一段时间，该过
程中处理时间的长短会影响处理效果。若时间过短，则细胞不会(填“会”或“不会”)被消化，原因是细
胞表面具有糖蛋白，对细胞具有一定的保护作用。长时间后细胞会(填“会”或“不会”)被消化，原因是
细胞表面糖蛋白的保护作用是有限的；细胞膜的主要成分包括磷脂和蛋白质，蛋白质可被胰蛋白酶水解。
（P44“教材”改编）
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6.下图为动物细胞培养示意图，①可表示胰蛋白酶或胶原蛋白酶。②指原代培养，即：将动物组织经处理
后的初次培养。②过程中培养的动物细胞可以分为两大类：一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖，即图
中的悬浮生长；另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，即图中的贴壁生长，大多数细胞属于这
种类型，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。悬浮培养的细胞会因细胞密度过
大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素
的影响外，还会发生接触抑制现象,即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖，即图中的③传代培养。其具体操作为：对悬浮培养的
细胞直接用离心法收集；贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收
集。之后，将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。（P44“教材”、P45“图2-12”）
7.幼龄与老龄动物的细胞比较，更易于培养的是幼龄动物的细胞，这是因为细胞的增殖能力与供体的年龄
有关，幼龄动物的细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物的细胞则相反。分化程度低的与分化程度高
的细胞比较，更易于培养的是分化程度低的细胞，这是因为组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，
所以更容易培养。（P45“思考•讨论T1”）
8.若对植物组织培养与动物细胞培养进行比较，从原理看，植物组织培养原理为植物细胞的全能性，动物
细胞培养原理为细胞增殖；从培养基看，植物组织培养所用为固体培养基，动物细胞培养所用为液体培养
基；若用文字、“→”表示培养过程，植物组织培养过程可表示为：外植体
――-→
愈伤组织
――-→
芽、
根或胚状体
―——―→
植物体
，动物细胞培养可表示为：动物的组织
――-----→
细胞悬液→原代培养→细
胞悬液→传代培养；从结果看，植物组织培养最终形成新植株，动物细胞培养最终形成新细胞。但两者也
存在相同的方面：①两技术手段培养过程中都进行细胞的有丝分裂，都不涉及减数分裂；②均需要无菌操
作、无菌培养，需要适宜的温度、
pH
等条件。（P45“思考•讨论T2”）
9.科学家已尝试釆用多种方法来制备iPS 细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导
入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS 细胞。（P46“相关信息”）
10.干细胞在医学上有着广泛的应用，其原因是：干细胞有自我更新能力及分化潜能，与组织、器官的发育
、
再生和修复等密切相关。（P46“教材”）
11.科学家认为iPS 细胞的应用前景优于胚胎干细胞，其原因是：iPS
细胞的诱导过程无需破坏胚胎，而且
iPS
细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应
。
23
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（P46“教材”）
12.由于诱导iPS 细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS 细胞进行医疗只限于时间比较充裕
的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取
的措施是：像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HA(
人类白细胞抗原
) 多态性丰富的
iPS
细胞库
，
可以为需要的人找到HLA
匹配度较高的
iPS
细胞
，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移
植后发生的免疫排斥反应。如果诱导iPS 细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能的应用有：
用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再
经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个
人的iPS 细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择
iPS
细胞
，从而“设计”婴儿。（P47“拓展应用”）
二 动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。灭活病
毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用使细胞互相凝
聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。（P48“相关信息”）
2.植物体细胞杂交技术与动物细胞融合技术基本相同，不同的是植物体细胞融合前需去掉细胞壁，然后再
融合；动物细胞融合是两个体细胞直接融合。（48“教材”改编）
3.下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱)，B 图中小鼠注射的物质是特定抗原，其目的是刺激机体发生
免疫应答，从而产生效应
B 淋巴细胞
( 浆细胞
) 。在获取C 图中细胞时，被筛选淘汰的细胞类型有未融合的
亲本细胞和融合的具有同种核的细胞，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。这样，经筛选后，C 图中细胞是
由A 和
E 细胞融合形成的，诱导这两种细胞的融合方法有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等；融合的
原理是细胞膜的流动性；D 图中细胞的特点是既能无限增殖，又能产生特定的抗体；与普通血清抗体相比，
F 图中的抗体具有特异性强、灵敏度高、并可大量制备等特点。用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体
制备过程的顺序连接起来：
。（P49“图2-16”改编）
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4.制备单克隆抗体时，要选用B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，其原因是每一个
B 淋巴细胞
只能分泌一种特异性抗体，但不能无限增殖；骨髓瘤细胞可大量快速增殖，却不能产生抗体。若将两种细
胞融合
产生杂交瘤细胞，它会兼有两个亲本细胞的特性──在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出
某种特异性的抗体。B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞经聚乙二醇处理后，培养液中存在的细胞有未融合的
B 淋巴
细胞、未融合的骨髓瘤细胞、
B 细胞自身融合、骨髓瘤细胞自身融合
(不考虑多个细胞相互融合的情况)，
出现不同种融合细胞的原因是细胞融合是随机的。选择杂交瘤细胞的过程中涉及两步筛选，其目的各是：
第一步筛选的目的是获得杂交瘤细胞；第二步筛选的目的是获得能产生所需单一抗体的杂交瘤细胞。
（P48、49“教材”、2014 全国卷Ⅰ，T40 第2 小题）
5.19 世纪30 年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞，请你对
这一现象作出解释：病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。（P49“旁栏思考”）
6.用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒”，灵敏度很高，检测的准确率在９
０％以上。（P50“思考•讨论”资料1）
7.单克隆杭体被广泛用作诊断试剂，其原因是单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生
特异性结合，并可以大量制备。（P50“教材”）
8.下图为抗体—药物偶联物(ADC)选择性杀伤肿瘤细胞的机制，由图可看出，ADC 是由抗体、接头和药物
(如细胞毒素)三部分组成，图示说明，ADC 通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，
实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC 的抗体的作用是：靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的
抗原，将连接的药物输送到靶细胞；ADC 的药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。除了细胞毒素，可以用放
射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。一些作用于细胞信号转导通路的药物可以通过阻断肿瘤细胞的
信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。（P50“思考•讨论”讨论
1、2）
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9.单克隆抗体诊断试剂盒在临床应用上的优势主要有：单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的
抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存
和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒。ADC 在临床应用上的优势主要有：ADC
能够协同发挥抗体特异性识別的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清
楚、毒副作用小等优点。（P50“思考•讨论”讨论3）
10.单克隆抗体在临床上的应用涉及治疗、诊断等方面。单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等
疾病的治疗，如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B 细胞淋巴瘤；曲妥珠单抗被用于治疗乳腺癌等。
在临床诊断方面，单克隆抗体被广泛用于一些感染性疾病的检测、肿瘤的诊断、激素和细胞因子的测定等。
以单克隆抗体在诊断肿瘤方面的应用为例,用放射性同位素或荧光标记抗肿瘤表面抗原的单克隆抗体，可以
用这些抗体来对体内的肿瘤进行定位辅助诊断并确定肿瘤的复发与转移等。（P50“思考•讨论”讨论4）
11.下图表示细胞工程操作中的某些过程,若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环，A 细胞
是小鼠骨髓瘤细胞，则 B 细胞表示B 淋巴细胞
。符合要求的C 细胞应具有的特点是能大量增殖并能产生
抗丙肝病毒的抗体。（P66“复习与提高T2”）
12.为研制抗病毒A 的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了下图实验流程。实验前必须给小鼠甲
注射病毒A，该处理的目的是诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒
A 抗体的
B 淋巴细胞
。写出以小鼠甲的脾脏
为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入
培养液制成单细胞悬液。为了得到能产生抗病毒A 的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选
1 所采用的培养基属于选择培养基，使用该培养基进行细胞培养的结果是只有杂交瘤细胞能够生存。图中
筛选2 含多次筛选，筛选所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。若要使能产生抗病毒A 的单
克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有抗原与抗体的反应具有特异性(答出2 点即可)。(2020·全
国卷Ⅰ，T38)
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三 动物体细胞移植技术和克隆动物
1.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植，这是因为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，表现全能性十分困难。在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体
细胞核移植非常困难。主要原因有：供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状
态
, 这导致了胚胎发育率低；对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善
。（P52“教材”）
2.重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。（P53“相关信息”）
3.在体细胞的细胞核移植中选择MⅡ期卵母细胞作为受体的原因是：MⅡ
期卵母细胞体积大，易操作；
MⅡ
期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。（P53“图2-18”改编）
4.就遗传物质的来源来看，克隆动物核内遗传物质全部来自供体细胞，细胞质中的遗传物质一部分来自核
供体细胞，另一部分来自受体卵母细胞。（P53“图2-18”改编）
5.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，这样做的目的是：为使核
移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。（P54“思考•讨论”T1）
6.若从动物的遗传基础分析，体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是（是、不是）对体细胞供体动物进
行了100%的复制，其原因是：克隆动物绝大部分
DNA
来自于供体细胞核，但其核外的
DNA
，即线粒体
中的
DNA
同时来自核供体细胞和受体卵母细胞
。所以，用体细胞核移植方法克隆的动物不是（是、不
是）供体动物完全相同的复制。若动物的遗传基础完全相同，体细胞核移植方法生产的克隆动物，不是
（是、不是）对体细胞供体动物进行了100%的复制，其原因是：动物的发育及一些行为、习性的形成与
所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同，所以从这一角度看，
克隆动物不是（是、不是）对核供体动物进行100%的复制。（P54“思考•讨论”T2）
7.体细胞核移植技术与诱导iPS 细胞相比，两者的相似之处是都能生成干细胞。但它们的过程是完全不同
的：通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS 细胞需要在细胞中
表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。从应用前景看，两者也存在差异：体细胞核移
植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；
可诱导成为iPS 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱
导成为iPS 细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS 细胞的技术
流程相对简单，可能更适合用于生产实践。日前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、
DNA
甲基化
等方面的差异,这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。（P54“思考•讨论”T3）
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8.体细胞核移植技术与诱导iPS 细胞相比，诱导iPS 细胞可能更适合用于生产实践，其主要原因是：体细胞
核移植技术对核供体细胞有较高要求，可诱导成为
iPS
细胞的细胞来源相对广一些；体细胞核移植技术涉
及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导
iPS
细胞的技术流程相对简单
。（P54“思考•讨论”T3
改编）
9.目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照
射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA
变性
。
（P54“相关信息”）
10.假设世界上最后一头野驴刚死亡，若想借助雌性家驴让刚死亡的野驴“复生”，请写出可行的方案：将
野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，经孕育培育出新个体。（P55“概念检测T1”改编）
11.2017 年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用下图技
术路线。图中①、②处的操作依次是去核、取核，其中①过程中普遍使用的方法是显微操作法。③为细胞
核移植，④对应的细胞名称是MⅡ
期卵母细胞
，⑤过程的操作是体外受精。图示“三亲婴儿”培育过程涉
及动物细胞培养、细胞核移植等操作，“三亲婴儿”培育技术能 （能、不能）避免母亲的线粒体遗传病
基因传递给后代，其原因是母亲为三亲婴儿提供的是卵母细胞的细胞核，没有提供细胞质，而线粒体遗传
病基因位于线粒体
DNA
上，线粒体位于细胞质
。卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因不能（能、不能）
够遗传给“三亲婴儿”，其原因是捐献者携带的红绿色盲基因位于其细胞核内，而捐献者给三亲婴儿提供
的是卵细胞的细胞质。“三亲婴儿”同时拥有的基因是自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因。
（P55“概念检测T2”改编）
12.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也
低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。你认为，若成功克隆了大
熊猫，则有（有、没有）必要保护大熊猫的生存环境，你的理由是：若不保护好大熊猫的生存环境
, 则大熊
猫会因为没有适宜的生存环境而走向灭绝。（P55“拓展应用”T1 改编）
13.在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10s 之内对卵
母细胞进行去核操作，在15s 之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为：该研究的研究者利用
“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图
所示，研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此
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过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是诱导细胞融合。为了调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和
妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d 的mRNA 注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制
剂TSA 处理了它。这两种物质发挥作用的机制是：这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调
控基因表达。组蛋白去甲基化酶
Kdm4l
的
mRNA
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；组蛋白脱乙酰酶抑制剂
TSA
可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平
。培育过
程中用到“聪明的化学方法和操作技巧”，“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了
TSA
以及将组
蛋白去甲基化酶
Kdm4d
的
mRNA
注人了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率
。“操
作技巧”是指科学家经过大量的训练，能在
10s
内完成对卵母细胞的去核操作，能在
15s
内将体细胞注入
去核的卵母细胞，这样迅速的操作大大减少了对卵母细胞的损伤。（P66“复习与提高”T3 第1、2、3 小
题）
14.在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物，这样实验组和对照组的比较才更具有说服
力。小鼠因其能快速地进行近亲繁殖，产生大量遗传背景相似的后代，而被广泛用作实验动物。但是小鼠
与人的亲缘关系太远，很多在小鼠体内有效的候选药物，用在人身上不一定有效，或有很大的副作用；在
小鼠体内存在的致病机制也不一定存在于人体内。因此，和被广泛用作实验动物的小鼠相比，我国体细胞
克隆猴的成功培育有十分重要的意义，因为猴与人的亲缘关系极近，培育大批具有相同遗传背景的克隆猴，
对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面，克隆猴的培育将大大促
进人类脑疾病的研究和治疗。例如，我们可以培育一批“模型猴”，标记它们的某一类神经元，追踪其神
经连接，由于这些猴的遗传背景一致，所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状
不ー的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。
（P66“复习与提高”T3 第4 小题改编）
第3 节 胚胎工程
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一 胚胎工程的理论基础
1.1890 年，英国剑桥大学的生物学家将纯种安哥拉兔的两个4 细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内，
成功地产下两只纯种安哥拉子兔。这是世界上胚胎移植成功的首例，这个实验也首次证实了同种动物的胚
胎在异体动物体内发育的可能性。（P32“教材”）
2.胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到
雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
研究胚胎工程，首先需了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。这是因为，胚胎工程的许多技术，实际
是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。（P56“教材”）
3.下图一为哺乳动物成熟精子示意图，图中序号①处填写内容为线粒体鞘，图二为几种主要家畜的精
子形态及大小示意图，由图二你可得出的与精子相关的结论是：不同种动物精子的形态相似，大小略
有不同，与动物的体型大小无关，图三为卵子结构示意图，图中②～④处所填写内容依次为：透明带
、
卵细胞膜、第一极体。（P57“图2-19、2-20”改编）
1.
4.下图为哺乳动物受精示意图，请分别描述A、B、C 过程及相关变化，过程A 为精子与卵子相遇
, 精子释
放
多种酶
, 溶解卵细胞膜外的结构
, 穿越
透明带
；过程B 为精子触及卵细胞膜
, 透明带
发生生理反应
, 阻止后来
的精子进入
透明带
；过程C 为精子进入卵细胞膜
, 卵细胞膜
发生生理反应
, 拒绝其他精子进入卵内
。在C 过
程中，精子的核膜发生的变化是：核膜破裂形成新的核膜,最终形成的核比原来的精子的核大(填“大”
“相等”或“小”),称为雄原核，即图中序号①，卵子发生变化是:完成减数分裂Ⅱ
, 排出第二极体
,形成雌原
核,即图中序号②。过程D 发生的变化为雌雄原核相向移动
, 核膜消失
,最终形成的含有两个染色体组的合子
为受精卵。过程E 受精结束,此时在卵细胞膜和透明带间有两个极体，受精卵开始发育。请你将图示受精过
程用“文字、→”表示出来：精子
――→
卵细胞膜外的结构
――→
卵细胞
――→
雌、雄原核
――→
受精卵
。
（P57“图2-20”改编）
2.
5.卵裂是指受精卵的早期分裂，该过程发生的场所是透明带内，胚胎的特点是细胞的数量不断增加，但胚
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胎的总体积并不增加。孵化是指随着胚胎的进一步发育，囊胚进一步扩大导致透明带破裂，胚胎从其中伸
展出来的过程。（P58“教材”）
6.下表为各种动物受精卵发育及进入子宫的时间，由可看出：不同动物受精卵的发育及其进入子宫的时间
有明显的差别。比较而言，马的胚胎进入子宫时发育程度最高，它处于囊胚阶段。将体外培养的小鼠胚胎
移植到母鼠子宫时，应选择至少发育到桑葚胚阶段的胚胎进行移植。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在
8 ～
16
细胞
阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的
胚胎进行移植。（P59“思考•讨论”T1、T2）
7.关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础。这是因为胚胎工程的许多技术都
是在了解了哺乳动物在自然条件下受精和胚胎早期发育规律的基础上实现的。人们正是在认识了这些自然
规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟，精子能在体外完成获能，获能的精
子和培养成熟的卵子能在试管内完成受精，获得的受精卵能在人工培养条件下继续发育等。（P59“思考•
讨论”T3）
8.精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请你运用哺乳动物
受精的相关知识对上述现象作出解释：细胞核和线粒体都是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储
存的场所，决定后代的遗传特性，它参与受精过程。线粒体是精子进行有氧呼吸的主要场所，为精子的生
存和运动提供能量。（P64“拓展应用T1”）
9.哺乳动物受精过程中精子获能和防止多精入卵的机制都是机体在长期进化的过程中形成的、用来保障本
物种延续的机制。（P64“拓展应用T2”改编）
10.精液由精子和精浆两部分组成，在一般情况下，精液中的精子无法获能，其原因是精浆中含有一种能抑
制精子获能的物质。但是，当交配后精液进入雌性动物的生殖道时,由生殖道分泌产生些物质解除对精子获
能的抑制，才能引起精子获能。不同动物的精子在雌性动物生殖道内获能的部位可能会所有差异，但主要
是在子宮和输卵管中。精子的获能涉及以下变化：雌性动物生殖道分泌的一些物质使精子表面的物质发生
变化
( 如某些酶将顶体表面的糖蛋白降解
) ；精子表面膜结构一些物质的比例发生变化；膜的通透性发生变
化等。这些变化可以暴露出精子表面与卵细胞相识别的受体，改变精子的活力，为后续受精做准备。
（P64“拓展应用T2”改编）
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11.本节教材中介绍的防止多精入卵的两道重要屏障是：透明带反应和卵细胞膜反应，它们分别发生在精子
穿越透明带触及卵细胞膜的瞬间及精子入卵之后。其实，防止多精入卵不只上述两个途径，精子在经过雌
性动物生殖道的一些屏障后，只有少数活动力强的精子能到达受精部位，这说明生殖道对精子具有初步的
筛选作用；另外，在精子和卵细胞识別后会发生一些反应，如卵细胞表面的精子识别受体很快发生分子修
饰，使后来的精子表面的卵细胞结合蛋白不能识别受体等，这也可防止多精入卵。（P64“拓展应用T2”改
编）
二 胚胎工程技术及其应用
1.胚胎工程技术目前在医学和生产上应用较多的是体外受精、胚胎移植和胚胎分割等，借助这些技术，可
以进一步挖掘动物的繁殖潜力。（P60“教材”）
2.你听说过试管牛、试管羊等试管动物是通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再
进行移植产生的个体。（P60“教材”）
3.下图为哺乳动物体外受精过程示意图，图中①表示卵母细胞培养，②表示精子离心处理，③表示的细胞
是MⅡ
期卵母细胞
，④精子获能处理，⑤表示体外受精，⑥表示受精卵培养。（P60“图2-22”改编）
4.进行胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因为，在胚胎移植过程中，供体的主要
职能是产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，这就大大缩短了供体本
身的繁殖周期。同时，在对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供
体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。（P62“教材”改编）
5.胚胎移植的生理学基础：①同种动物的供、受体排卵后生殖器官的生理变化是相同的，这为供体的胚胎
移入受体提供了相同的生理环境。②受体对来自供体的胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内
的存活提供了可能。③供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，为移植后胚胎继续发育提供了
营养等方面的保障。（P62“思考•讨论”改编）
6.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎不一定（一定、不一定）都能正常发育。因为一
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般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。为使移入
受体的胚胎正常发育，移植前对受体需进行同期发情处理,使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才
能为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。（P62“思考•讨论”T1）
7.胚胎移植后,经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和
组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。（P62“思考•讨论”T3）
8.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确（正确、不
正确）。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境
条件高度一致，移人受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以，我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚
胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。（P62“思考•讨论”T4）
9.超数排卵是指应用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。（P62“相关信息”）
10.胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一，这是因为来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。
（P62“教材”）
11.下图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，图中①～④表示相关结构，相应序号表示的名称为①
囊胚腔、
②
透明带、
③
滋养层、
④
内细胞团
；甲、乙表示相关操作过程，甲表示做
DNA
分析，鉴定性别
，该操作时
应取样滋养层，乙表示胚胎移植。在获得图中二分胚时要注意的是将内细胞团均等分割，其原因是内细胞
团是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将
内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至
不能发育等问题。（P63“图2-25”改编）
12.杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点，成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程
快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。图中①②处所填写的内容依次是体外胚胎培养、胚胎移植。为了获得
数量较多的卵母细胞，可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。在进行体外受精操作之前，还要对采集到的
卵母细胞进行成熟培养，对采集到的精子进行获能处理。（P64“概念检测T2”）
13.北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地,但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失，它们的数量不断减
少。2018 年3 月，世界上最后一头雄性北方白犀牛去世，该物种仅剩下两头雌性。在此之前，研究人员设
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法保存了北方白犀牛的精子。我们可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工
繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定（一定、不一定）能成功繁育北方白犀牛，因为任何一项技术都不
能保证百分之百的成功率，何况现存的北方白犀牛数量极少。如果繁育成功，这样人工繁育的种群与 野
生种群相比，其区别在于野生种群遗传多样性会降低，野外生存能力也会下降。如果繁育不成功，这一物
种将永远从地 球上消失，从中我们能得到的教训有：多种多样的生物是生态系统的重要成员，是一个个
独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应，使其他相关物种受到影响，进而威胁到生态
系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物，保护生物多样性刻不容缓。（P64“拓展应用”）
14.下图表示细胞工程操作中的某些过程,如果A、B 分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子，在进行体外受
精时，一般要把A 细胞培养到MⅡ 期，B 细胞则要经过获能处理才能与A 细胞结合为受精卵。（P66“复习
与提高T2”）
第3 章 基因工程
第1 节 DNA 重组技术的基本工具
1.基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的
新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA
分子
水平上进行设计和施工的，
因此又叫作重组
DNA
技术
。（P67“教材”）
2.基因工程也叫做DNA 重组技术，不同种生物的基因能拼接的理论基础是：DNA
的基本组成单位都是四
种脱氧核苷酸；
DNA
分子都遵循碱基互补配对原则；双链
DNA
分子的空间结构都是规则的双螺旋结构
。
（P67“教材”改编）
3.通过基因工程操作，可以赋予生物以新的遗传特性，这说明外源基因在受体细胞内能表达，其表达的理
论基础是：基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；遗传信息的传递都遵循中心法则；生物界
共用一套遗传密码。（P67“教材”改编）
4.基因工程的诞生和发展：1944 年,艾弗里等人通过不同类型炎双球菌的转化实验,不仅证明了遗传物质是
DNA,还证明了DNA
可以在同种生物的不同个体之间转移
。1950 年，埃德曼发明了一种测定氨基酸序列的
方法。2 年后,桑格首次完成了对胰岛素氨基酸序列的测定。1953 年,沃森和克里克建立了DNA
双螺旋
结构
模型并提岀了遗传物质自我复制的假说。1958 年,梅塞尔松和斯塔尔用实验证明DNA 的半保留复制。随后
不久，克里克提岀中心法则。1961 年,尼伦伯格和马太破译了第一个编码氨基酸的密码子。截至1966 年,64
个密码子均被成功破译。1967 年,科学家发现细菌拟核DNA 之外的质粒有自我复制能力,并可以在细菌细胞
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间转移。1970 年,科学家在细菌中发现了第一个限制性内切酶
( 简称限制酶
) ,20 世纪70 年代初相继发现了多
种限制酶和连接酶
, 以及逆转录酶
,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
之间的基因交流。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。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 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(1982-)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。（P68、69“教材”）
5.番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭，当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心
设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒DNA 双螺旋的直径只有2
nm，对如此微小的分子进行操作，是一项非常精细的工作，更需要专门的“分子工具”。科学家用到的
“分子工具”有限制酶、
DNA
连接酶、载体
等。这些 “分子工具”的特征分别是：限制酶能识別双链
DNA
分子的特定核苷酸序列，并将
DNA
双链切断，形成具有黏性末端或平末端的片段。
DNA
连接酶催化
磷酸二酯键的形成，即催化一个
DNA
片段
3' 端的羟基与另ー个
DNA
片段
5' 端的磷酸基团上的羟基连接起
来形成酯键。载体上可以插入外源基因，它能携带该基因进入受体细胞，并在受体细胞中进行自我复制，
或者整合到受体
DNA
上，随着受体
DNA
同步复制。载体一般还带有标记基因，以便进行重组
DNA
分子
的筛选。（P70“从社会中来”）
6.限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，原核生物容易（容易、不容易）受到自然界外源DNA 的入
侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，限制酶就是它的一种防御性工具。其对原核
生物的作用是：当外源
DNA
入侵时，它会利用限制酶来切割外源
DNA
，使之失效，以保证自身的安全
。
（P71“旁栏思考”）
7.迄今为止，在基因工程操作中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们可以识别
DNA
上特定的碱基序列
并使特定部位的磷酸二酯键断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防
御机制，可以将外源入侵的DNA 降解。细菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因为含有某种限制酶
的细胞的
DNA
分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲
基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将
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其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA 被切断，并且可以防止外源
DNA
入侵
。
（P74“拓展应用T1”）
8.下图中X 处的化学键是磷酸二酯键，限制酶不能（能、不能）切开RNA 分子中的该化学键，因为限制酶
只能够识别双链
DNA
分子的特定核苷酸序列，不能识别
RNA
分子中的核苷酸序列
。结合下图，推断限制
酶切一次可断开两个磷酸二酯键，产生2 个游离的磷酸基团，产生2 个黏性末端；消耗两分子水。
（P71“图3-2”改编）
9.下图中的图1 和图2 分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，从图示可以看出，EcoRⅠ
限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G 和
A 之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，
切割位点在G 和
C 之间。图1 说明，EcoRⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线两侧将
DNA
的两条链分别
切开，所以产生的是黏性末端，图2 说明SmaⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线处将
DNA
的两条链分
别切开，，所以产生的是平末端。（P71“图3-3”改编）
10.DNA 连接酶和DNA 聚合酶的相同点有两者都是蛋白质，都是催化磷酸二酯键形成的酶。区别有：
①DNA 聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段
3' 末端的羟基上
，形成磷酸二酯键；而DNA 连接
酶是催化两个
DNA
片段之间形成磷酸二酯键
，不是催化单个核苷酸与
DNA
片段
之间形成磷酸二酯键。
②DNA 聚合酶以一条
DNA
链为模板，催化形成与模板链互补的
DNA
链
；而DNA 连接酶催化具有互补黏
性末端或平末端的DNA 片段连接起来，它不需要模板。（P72“旁栏思考”）
11.基因工程中，
通常是利用质粒作为载体，将基因送入细胞中。质粒是一种裸露的、结构简单、独立
于细菌拟核
DNA
之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状
DNA
分子
。质粒DNA 分子上有一个至多
个
限制酶切割位点
，供外源DNA 片段（基因）插入其中。携带外源DNA 片段的质粒进入受体细胞后，在
细胞中进行自我复制，或整合到受体
DNA
上，随受体
DNA
进行同步复制。质粒DNA 分子上有特殊的标
记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供重组
DNA
的鉴定和选择
。（P72“教
材”）
12.质粒是基因工程中常用的载体，但在进行基因工程操作中，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。（P72“教材”）
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13.从化学本质及作用上来看，基因工程中的载体与细胞膜上载体的区别是：基因工程中的载体是
DNA
分
子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，
与细胞膜的通透性有关。（P72“教材”改编）
14.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，图中的a 表示拟核
DNA
，“插入位点”是指目的基因的插
入位点，氨苄青霉素抗性基因在质粒上称为标记基因，其作用是供重组
DNA
的鉴定和筛选
。（P72“图3-
4”改编）。
15.用剪刀和透明胶条等工具模拟制作DNA 重组模型时，所用的剪刀代表基因工程中的限制酶，透明胶条
代表DNA
连接酶
。操作中模拟插入的DNA 片段不能（能、不能）称得上一个基因，因为基因的长度一般
在
100
个碱基对以上
。如果在操作中剪切位点或连接位点选错，则会导致操作失误，碱基不能配对。
（P73“思考•讨论”改编）。
16.有2 个不同来源的DNA 片段A 和B，A 片段用限制酶切speⅠ进行切割，B 片段分别用限制酶
HindⅢ,XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。由图可知，限制酶XbaⅠ 切
割B 片段产生的DNA 片段能与限制酶speⅠ切割A 片段产生的DNA 片段相连接，这是因为XbaⅠ
与
SpeⅠ
切
割产生了相同的黏性末端，这说明不同的限制酶切割能产生相同的黏性末端，像这样，识别
DNA
分子中
不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶在基因工程操作中的意义是
使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核
苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA 片段时，目的基因
就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶来获取目的基因，但需要注意的是目的基因的核苷酸序列
中不能有该同尾酶的识别序列。（P74“拓展应用T2”改编）。
17.以新鲜洋葱为材料进行DNA 粗提取实验，通过充分研磨达到破碎细胞的目的，若利用动物细胞提取
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DNA，则应加入一定量的蒸馏水，让细胞直接吸水涨破达到破碎细胞的目的。不能（能、不能）选用哺乳
动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核核、线粒体，所以几乎不含
DNA
，很难提取到
DNA
。（P74“教材”改编）
18.DNA 粗提取实验中加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，搅拌时还要注意让玻璃棒沿一个方向搅
拌，其目的是以免加剧
DNA
分子的断裂，导致
DNA
分子不能形成絮状沉淀
。（P74“教材”改编）
19.DNA 粗提取实验中提纯DNA 时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因是：体积分数为
95%
的冷酒精提
纯效果更佳。（P74“教材”改编）
20.对DNA 粗提取实验结果的分析与评价，可以从DNA
的纯度、
DNA
的颜色、二苯胺试剂显色的深浅
等
方面进行。（P75“结果分析与评价T3”）
21.DNA 重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA 分子上有复制原点，可以保证质粒在受体
细胞中能自我复制、稳定存在；质粒DNA 分子上有一个至多个限制酶切点便于外源DNA 插入；质粒
DNA 分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因）。利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是
用含该抗生素的培养基培养宿主细胞。（2021•全国乙卷，T38 第3 小题）
22.博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)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(答出两点即可)。（2018·全国卷Ⅰ，T38 第1 小题）
23.DNA 连接酶是将两个DNA 片段连接起来的酶，常见的有E · coli
DNA
连接酶和
T 4DNA
连接酶
，其中既
能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA
连接酶
。(2016·全国卷Ⅲ，T40 第3 小题)
24.限制性核酸内切酶切割DNA 分子后产生的片段，其末端类型有平末端和黏性末端。按其来源不同，基
因工程中所使用的DNA 连接酶有两类，即T4DNA
连接酶和
E · coli
DNA
连接酶
。基因工程中除质粒外，
动植物病毒和噬菌体也可作为运载体。（2012·全国卷，T40 第1、3、5 小题）
第2 节 基因工程的基本操作程序
1.培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入
受体细胞、目的基因的检测与鉴定。（P76“教材”）
2.筛选合适的目的基因时较为有效的方法是从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。例如，科学
家认为Bt 基因是培育转基因抗虫棉较为合适的目的基因，这是因为科学家已经掌握了
Bt
基因的序列信息
，
也对
Bt
基因的表达产物——
Bt
抗虫蛋白有了较为深入的了解
。Bt 抗虫蛋白可造成害虫死亡，但不会对人
畜产生有害影响，其原因是：当
Bt
抗虫蛋白被分解为多肽后，多肽与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，
导致细胞膜穿孔，最后造成害虫死亡。
Bt
抗虫蛋白只有在某类昆虫肠道的碱性环境中才能表现出毒性，而
人和牲畜的胃液呈酸性，肠道细胞也没有特异性受体。因此，
Bt
抗虫蛋白不会对人畜产生上述影响
。
（P77“教材”、“相关信息”）
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3.生物体内DNA 复制过程中打开双链的酶是解旋酶，该酶在体外DNA 复制过程中用高温代替。PCR 中引
物的作用是使
DNA
聚合酶能够从引物的
3' 端开始连接脱氧核昔酸
。（P77“表3-1”）
4.由于真核细胞和细菌的
DNA
聚合酶都需要
Mg
2+ 激活
。因此,PCR 反应缓冲溶液中一般要添加Mg2+。
（P77“相关信息”）
5.PCR 过程中，目的基因可成指数形式扩增，这是因为引物延伸后得到的产物同样可以和引物结合，
因而每一次循环后目的基因的量可
以增加一倍
，即成指数形式扩增。（P78“教材”）
6.下图为PCR 反应原理示意图，图中①表示引物，该物质是一小段能与
DNA
母链的一段碱基序列互补配
对的短单链核酸；②表示热稳定性聚合酶（
Taq
酶）
；其作用是使
DNA
聚合酶从引物的
3 ， 端连接脱氧核
苷酸。③表示变性（双链
DNA
解聚为单链）
，发生该过程的条件是温度上升到90℃；④表示复性（两种
引物通过碱基互补配对与两条单链
DNA
结合
，发生该过程的条件是温度下降到
50℃
左右
，④的 a 链方向
从左到右为3’→5’；⑤表示延伸（
4 种脱氧核苷酸在耐高温的
DNA
聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原
则合成新的
DNA
链）
，发生该过程的条件是温度上升到
72℃
左右
。
1.
7.用PCR 技术不可以（可以、不可以）直接扩增mRNA，需要将它逆转录成
cDNA
再进行扩增。下图表示
由mRNA 逆转录形成cDNA 的过程，从图中可看出，其步骤为：第一步，逆转录酶以
RNA
为模板合成一
条与
DNA
链，形成
RNA-DNA
杂交分子
；第二步，核酸酶
H 降解
RNA-DNA
杂交分子中的使之变成单链
DNA；第三步，以单链
DNA
为模板，在
DNA
聚合酶的作用下合成另
DNA
链，形成双链
DNA
分子
。
（P79“旁栏思考”改编）
8.从基因工程的目的来看，基因工程操作中要有“目的基因的筛选与获取”这一步的原因是：有了目的基
因，才能赋予一种生物以另一种生物的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
（P176“教师教学用书”）
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9.下图为基因表达载体模式图，图中①表示启动子，它是一段有特殊序列结构的DNA 片段，位于基因的上
游，紧挨转录的起始位点，它是RNA 聚合酶识别和结
合
的部位，其作用是驱动基因
转录出
mRNA
，最终
表达出人类所需要的蛋白质。有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在
时，可以激活或抑制目的基因的表达。②表示终止
子
，位于基因的下游，是一段有特殊序列结构的DNA
短片段，其作用是能够使转录
在所需要的地方停止下来
。③表示标记基因，其作用是鉴别受
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
，如抗生素抗性基因就可以作为这种基因。（P80“图
3-6”改编）
10.下图表示构建基因表达载体的过程，甲、乙、丙表示相关酶，甲、乙应是同一种限制酶或能产生相同末
端的限制酶，甲酶作用形成了一个切口，两个黏性末端，乙酶作用形成了两个切口，四个黏性末端；丙酶
是DNA
连接酶
，丙酶作用后若考虑DNA 片段的两两相连情况，则会出现目的基因与目的基因连接、目的
基因与质粒连接、质粒与质粒连接三种情况，因此，需通过筛选才可获得目的基因与质粒连接的重组质粒。
（P80“图3-6”改编）
11.有人采用总
DNA
注射
法进行遗传转化，即将一个生物中的总DNA 提取出来，通过注射或花粉管通道法
导入受体植物。这种方法严格来讲不算基因工程，其原因是没有进行表达载体的构建，而这是基因工程的
核心。另外，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。由此可见，不能
（能、不能）将生物的所有DNA 直接导入受体细胞。（P80“旁栏思考”）
12.在基因工程操作中要有“表达载体的构建”这一步，因为单独的目的基因是不能稳定遗传的。而构建表
达载体可以使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥
作用。（P177“教师教学用书”）
13.基因表达载体的构建会因目的基因的不同、受
体细胞的不同
而有所差别，不可能是千篇一律的。
（P82“教材”改编）
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14.将
目的基因导入受体细胞
是实施基因工程的第三步。目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持
稳定和表达的过程，称为转化。（P81“教材”）
15.在基因工程操作中要有“目的基因导入受体细胞”这一步，这是因为含有目的基因的表达载体只有进入
受体细胞，并且维持稳定和表达，才能实现一种生物的基因在另一种生物中的转化。（P177“教师教学用
书”）
16.下图为农杆菌转化法示意图，图中①表示T-DNA，②表示构建表达载体的过程，③的名称是含目的基
因的重组
Ti
质粒
，④表示转入
农杆菌
的过程，⑤表示导入植物细胞的过程，⑥表示将目的基因插入染色体
的
DNA
中
，⑦表示培养再生成植株的过程，该过程中所用的技术是植物组织培养技术。（P81“农杆菌转
化法示意图”）
17.一个抗虫或抗病的目的基因导入植物细胞后，是否赋予了植物抗虫或抗病特性，需要做抗虫或抗病的接
种实验，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。这属于基因工程操作中的第四步——检测和鉴定目的基因
是否稳定维持和表达其遗传特性。（P82“教材”）
18.一次成功的DNA 片段扩增应该产生与预期大小一致的
DNA
片段
。若未出现扩增条带可能的原因有：模
板
DNA
含有杂蛋白或
Taq DNA
聚合酶的抑制剂；
Taq DNA
聚合酶失活；引物出现质量问题，浓度不合适
；
Mg
2+ 浓度过低；变性温度低，变性时间短；目的序列变异
；等等。若出现非特异性扩增条带可能的原因有：
模板
DNA
出现污染；
Taq DNA
聚合酶出现质量问题；引物特异性不强或形成引起二聚体；
Mg
2+ 浓度过高
；
退火温度过胝；
PCR
循环次数过多
；等等。（P179“教师教学用书”）
19.在实际种植过程中，棉铃虫会对转基因的抗虫棉产生抗性，为此，科研工作者在没有发现棉铃虫出现抗
性之前，就应该想办法应对，他们想出的延缓棉铃虫对Bt 抗虫蛋白产生抗性的措施有：①基因策略。例如，
最早种植的抗虫棉中只转入了一种Bt 基因，抗性比较单一；现在经常将两种或两种以上的Bt 基因(如
CrylAa 和CryIAc 基因)同时转入棉花细胞，这样既可以提高杀虫活性，又可以延缓害虫抗性的产生和发展，
还可以通过不同基因间的互补作用扩大抗虫范围。由此可见，该策略是在分子水平上提高转基因抗虫棉的
抗虫性和抗虫持久性，包括在棉花中转入多个杀虫基因、构建组织特异性表达的启动子、提高杀虫基因的
表达量等。②田间策略。这是在种植时采取的措施，如提供庇护所、与其他作物轮作或套种等。例如，在
澳大利亚和美国等地普遍采取的措施是在转基因棉田中，总面积的4%种植不使用任何杀虫剂的非转基因
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棉花，或在转基因棉田周围种植20%～30%面积的可使用化学杀虫剂的非转基因棉花；在印度，一些地区
要求，在转基因棉田周围至少种植5 行或者20%面积的非转基因棉花。我国除新疆棉区及大型农场需设计
专门的庇护所外，其他棉区如长江、黄河流域棉区多采用多种作物混作的耕作制度(如将转基因抗虫棉与番
茄、向日葵、高粱、玉米、辣椒等棉铃虫寄主作物混作)，这些作物可以构成天然的庇护所，一般无须种植
非转基因棉花作为庇护所。这样做的原理是为少部分害虫提供一个正常的取食环境，始终保持一定的敏感
目标害虫种群。这样，即使目标害虫对转基因抗虫棉产生了抗性，但是因为其与敏感目标害虫交配，后代
抗性基因会发生分离，所以抗性目标害虫的种群也不至于迅速增加。③国家宏观调控策略。该策略包括实
施分区种植管理、加强抗性监测、进行严格的安全性评价等。（P83“到社会中去”）
20.研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp 整合到土壤农杆菌的Ti 质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得
了抗冻的番茄品种。上述过程中构建基因表达载体的过程是指将
afp
基因整合到土壤农杆菌的
Ti
质粒上
，
该过程中用到的酶是限制酶、
DNA
连接酶
，检测出番茄细胞中含有afp 基因，不一定（一定、不一定）代
表抗冻番茄培育成功。（P83“概念检测T1”改编）
21.为了解决番茄低温条件下生长缓慢和不易储藏的难题，科学家利用基因工程技术将一种海鱼的抗冻蛋白
基因整合到番茄细胞内，获得抗冻的番茄品种。若采用PCR 扩增的方式获取图中抗冻蛋白基因，需要选取
②
、
③
（填序号）作为引物，原因是DNA
聚合酶从引物的
3’
端开始延伸子链（
DNA
的合成方向从子链的
5’
端向
3’
端延伸）
。采取双酶切的方法切取目的基因和切开质粒，这种操作的优点是避免目的基因自连、
避免载体自连、避免目的基因和载体的反向连接（至少答出两点）。将表达载体导入农杆菌采用感受态细
胞法（钙离子溶液处理）方法。若抗冻基因恰好插入到四环素抗性基因区域，利用四环素培养基和氨苄青
霉素培养基进行筛选，转化成功的农杆菌在这两类培养基中的生长状况是在含有四环素的培养基中不能生
长，在含有氨苄青霉素的培养基中能正常生长。图中过程A 和过程B 分别表示脱分化和再分化，检测抗冻
蛋白基因是否翻译采用的检测方法是抗原
- 抗体杂交
。（P83“概念检测T1”改编）
22.研究人员在研究转基因烟草中外源卡那霉素抗性基因的遗传稳定性时，发现44 株转基因烟草中有4 株
该基因的遗传不符合孟德尔遗传规律，在它们的自交后代中出现了较多的没有卡那霉素抗性的植株。请查
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找相关资料，尝试对这个问题作出解释：外源基因插入基因组中可能为单位点插入，或者同一染色体多位
点插入，或者不同染色体多位点插入。大多数情况下，插入的位点难以做到定点插入；插入的拷贝数也是
随机的。因此，外源基因在转基因植物中的遗传是很复杂的。例如，科研人员在对转
GUS
基因
(β-
葡糖醛
酸糖苷酶基因
) 的烟草进行基因表达分析时，发现部分转基因植株的染色体
DNA
中整合了多个拷贝的基因
，
从而导致
GUS
基因失活。除此之外，外源基因丢失、基因重排等也都可能影响外源基因的稳定性
。
（P83“拓展应用T1”）
23.八氢番茄红素合酶（其基因用psy 表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtl 表示）参与β-胡萝卜素的
合成。pmi 为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy 和crtl
基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为“黄金大米”。科学家在培育“黄
金大米”时，将ctrl 和psy 基因导入含pmi 基因的质粒中，构建了质粒pSYN12424。该项研究的目的
基因是ctrl
基因和
psy
基因
，标记基因是Pmi
基因
，质粒pSYN12424 的作用是将目的基因送入水稻细胞。
在构建质粒载体时，目的基因序列中不能（能、不能）含有用到的限制酶的识别序列。其原因是如果
目的基因序列中含有用到的限制酶的识别序列，限制酶可能将它切断。查阅资料发现，维生素A 在人体内
具有非常重要的生理功能，对视力、骨骼生长、免疫功能等都有调节作用。但是，人体不能合成维生素
A，需要从食物中摄取。维生素A 缺乏症是南亚地区常见的由营养不良导致的疾病，该地区的居民一般以
籼稻作为主食。β-胡萝ト素是维生素A 的前体，在人体内它可以转化为维生素A。据此，你认为科学家培
育“黄金大米”的意义是：让人们通过日常食用主食就能补充足够量的维生素
A ，从而降低维生素
A 缺乏
症的患病率。若要推广“黄金大米”还必需考虑其安全性、有效性等问题。（P83“拓展应用T2”改编）
24.某动物体内含有研究者感兴趣的目的基因，研究者欲将该基因导入大肠杆菌的质粒中保存。该质粒
含有氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、LacZ 基因及一些酶切位点，其结构和简单的操作步骤如下图所示。
第②步表示用限制酶处理质粒和目的基因，选择限制酶时应选择用相同的限制酶或切割能产生相同末端的
限制酶切割质粒和含有目的基因的
DNA
片段
，并且注意限制酶的切割位点不能位于目的基因的内部，以
防破坏目的基因，限制酶也不能破坏质粒的启动子、终止子、标记基因、复制原点等结构。在第③步中，
为了使质粒DNA 与目的基因能连接，还需要在混合物中加入DNA
连接酶
。选用含有AmpR和LacZ 基因的
质粒进行实验有的优势是：该质粒便于进行双重筛选。标记基因
Amp
R 基因可用于检测质粒是否导入了大
肠杆菌，一般只有导入了质粒的大肠杆菌才能在添加了青霉素的培养基上生长。而由于
LacZ
基因的效应
，
这些生长的菌落可能出现两种颜色：含有空质粒（没有连接目的基因的质粒）的大肠杆菌菌落呈蓝色；含
有重组质粒的大肠杆菌菌落呈白色。第④步表示将连接产物导入大肠杆菌，第⑤步表示在添加了青霉素、
X-gal 等成分的培养基上培养大肠杆菌，直到形成菌落。由于LacZ 基因编码产生的β-半乳糖苷糖可以分解
X-gal 产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色；否则菌落为白色，因此，在培养形成的菌落中，含有重组质粒的
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大肠杆菌菌落将呈白色。这是因为目的基因的插入破坏了
LacZ
基因的结构，使其不能正常表达，形成
β-
半乳糖苷酶，底物
X-gal
也就不会被分解
。（P98“复习与提高T1”改编）
第3 节 基因工程的应用
1.基因工程在农牧业方面的应用主要被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面。具体
来说，其在植物方面应用主要有培育转基因抗虫植物、转基因抗病植物、转基因抗除草剂植物以及改良植
物的品质，在动物方面的应用主要有提高动物的生长速率、改善畜产品的品质。（P87～89“教材”）
2.从环境保护角度出发，转基因抗虫水稻与普通水稻相比在害虫防治方面的优越性有：减少了化学农药的
使用量，降低了环境污染；降低生产成本。（P88“图3-10”改编）
3.用一句话概括干扰素的作用及化学本质：干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白。（P90“资料
卡”）
4.构建乳腺生物反应器的过程为：将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一
起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由此发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过
分泌乳汁来生产所需要的药物,这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。（P90“教材”）
5.培育乳腺生物反应器时要选用乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件与药用蛋白基因重组在一起，
这们操作的目的是让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达。与工厂化生产药用蛋白相比，用动物乳腺生物反
应器生产药用蛋白的优势主要有：动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，生产的蛋白质活性高，更稳
定；产物直接经乳汁分泌，易提取。（P90“教材”改编）
6.目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克
隆猪器官，从而获得人体移植器官的可替代的移植器官。从猪的身体构造等方面分析，科学家选用猪作为
研究对象的原因是猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似，而且与灵长类动物相比，猪体内隐藏
的、可导致人类疾病的病毒要少得多。实现这一目标的最大难题是免疫排斥，请说明利用基因工程技术培
育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的过程：在猪的器官供体的基因组中导入某种调节因子，
以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出不会引起免疫排斥
反应的转基因克隆猪器官。（P91“教材”）
7.相比从天然产物中提取的酶，通过构建基因工程菌，然后用发酵技术大量生产的食品工业用酶的优点是：
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纯度更高，生产成本显著降低
, 生产效率较高
。（P91“教材”）
8.基因工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类。若生产借助基因工程菌生产人的
胰岛素，与选择大肠杆菌相比，选用酵母菌生产人的胰岛素的优势是酵母菌为真核生物，有生物膜系统，
可通过内质网和高尔基体对产生的胰岛素进行加工和修饰，从而产生有活性的胰岛素。（P91“相关信息”
改编）
9.假如某位心脏病病人换上经过改造的猪心脏后，过上了健康人的生活。在生活中，我们不应该（应该、
不应该）歧视他，应该从他身上看到现代生物技术在维持人体健康、治疗疾病等方面的应用价值。
（P91“异想天开”）
10.截至2019 年年底，我国批准发放过转基因耐储藏番茄、转基因抗虫棉、改变花色的转基因矮牵牛、转
基因抗病辣椒、转基因抗病番木瓜、转基因抗虫水稻、转植酸酶基因玉米以及转基因耐除草剂大豆的生产
应用安全证书；批准了转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜和番木瓜的进口安全证书，但我国进口的基
本上是转基因棉花的加工原料，其他进口转基因作物的用途仅限于用作加工原料；我国没有批准任何一种
转基因粮食作物种子进口到我国境内商业化种植。（P92“到社会中去”）
11.除草剂的有效成分草甘膦能够专一地抑制EPSP 合酶的活性，从而使植物体内多种代谢途径受到影响而
导致植物死亡。草甘膦没有选择性，它在除掉杂草的同时也会使作物受损。解决这个问题的方法之一就是
培育抗草甘膦的作物。下面是探究“转入外源EPSP 合酶基因能否使矮牵牛抗草甘膦”的流程，请补充完
整。①用限制酶和
DNA
连接酶
等处理含有目的基因的DNA 片段和Ti 质粒，构建重组Ti 质粒；②将重组
Ti
质粒转入农杆菌中
；③利用含有重组Ti 质粒的农杆菌侵染矮牵牛转基因细胞，再通过培育得到转基因植
株；④用草甘膦同时喷洒转基因植和对照组植株。结果：对照组植株死亡，转基因植株存活,但也受到了影
响。结论: 矮牵牛对草甘膦产生了一定的抗性
。上述对照组为非转基因矮牵牛，如果增加转入的外源EPSP
合酶基因的数量，你认为转基因矮牵牛对草甘膦的抗性会（会、不会）增加，你的理由是增加转入的外源
EPSP
合酶基因的数量，矮牵牛体内
EPSP
合酶的表达水平会升高，它对草甘膦的抗性会增强
。若进一步探
究你的观点，请写出探究思路：将不同拷贝数的
EPSP
合酶基因分别转入矮牵牛细胞中，培育转基因植株
，
比较它们对草甘膦抗性的差异。（P92“拓展应用T1”）
12.科学家将Oct3/4、Sox2、c-Myc 和Klf4 基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞中，然后在培养ES 细
胞的培养基上培养这些细胞。2〜3 周后，这些细胞显示出ES 细胞的形态、具有活跃的分裂能力，它们就
是iPS 细胞。在这个实验过程中，逆转录病毒的作用是作为载体将外源基因
Oct3/4
、
Sox2
、
c-Myc
和
KIf4
送入小鼠成纤维细胞。可以设置对照组来证明iPS 细胞的产生不是由于培养基的作用，设置方法及预期结
果为：将转入外源基因和没有转人外源基因的细胞分别培养在相同的培养基中，并确保其他培养条件相同
。
如果只有转入外源基因的细胞转化成了
iPS
细胞，就可以证明
iPS
细胞的产生不是由于培养基的作用
。如
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果要设计实验了解Oct3/4、Sox2、c-Myc 和Klf4 基因在诱导iPS 细胞时，每个基因作用的相对大小，请你
写出实验设计的思路：可以依次去掉
1 个基因，将其他
3 个基因转入小鼠成纤维细胞中，然后通过与转入
4 个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较，来推测缺失的那个基因对诱导
iPS
细胞的影响，进而判
断每个基因作用的相对大小（其他合理答案均可）。若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPS 细胞，再使它
转化为需要的细胞，用这些细胞给该病人治病，这不会（会、不会）引起免疫排斥反应，因为在诱导转化
的过程中细胞的遗传物质没有发生变化，理论上产生的还是“自体”细胞。iPS 细胞具有分裂活性，用它
进行治疗时可能存在（存在、不存在）的风险是，因为iPS
细胞拥有分化为各种细胞的潜能，因此存在分
化成肿瘤细胞的风险。（P98“复习与提高T2”改编）
13.水稻根部一般没有根瘤菌，在种植时常需要施加氮肥。科学家想利用基因工程技术来减少施用氮肥的生
产成本及可能造成的环境污染，他们提出了以下两种方案。方案一：把根瘤菌的固氮相关基因导入水稻根
系微生物中，使微生物能在根系处固氮，从而减少氮肥的施用量。方案二：直接将固氮相关基因导入水稻
细胞中，建立水稻的“小型化肥厂”，让水稻直接固氮，这样就可以免施氮肥了。请你评估这两种方案哪
种更容易实现：从亲缘关系的远近来看，固氮相关基因可能更容易在水稻根系微生物中稳定存在和表达，
进而使其具有固氮的能力（其他合理答案均可）。如果两个方案都实现，但从便捷性角度考虑，你认为更
值得推广的是方案二；从转基因安全性角度考虑，你认为更值得推广的是方案一。（P98“复习与提高T3”
改编）
第4 节 蛋白质的原理和应用
1.最早被发现的荧光蛋白是绿色荧光蛋白，科学家通过改造它，获得了黄色荧光蛋白等。科学家改造绿色
荧光蛋白的过程大致为：解析多管水母绿色荧光蛋白的晶体结构，并利用计算机进行辅助设计，在此基础
上再采用定点突变的技术将绿色荧光蛋白发光基团正下方的第203 位的苏氨酸替换为酪氨酸，从而获得了
一种新的绿色荧光蛋白的衍生物——黄色荧光蛋白。这些荧光蛋白在细胞内生命活动的检测、肿瘤的示踪
研究等领域有着重要应用。（P93“从社会中来”）
2.从基因、蛋白质和性状关系角度，对基因工程的实质可描述为：基因工程是将一种生物的基因转移到另
一种生物体内，让后者产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状。（P93“教材”）
3.人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后，生命科学乃至自然科学领域一项重大的科学命题。2001 年，
国际人类蛋白质组组织宣告成立。2003 年，该组织正式提出启动了两项重大国际合作行动：一项是由中国
科学家牵头执行的“人类肝脏蛋白质组计划”，它的科学目标是揭示并确认肝脏的蛋白质，为重大肝病预
防、诊断、治疗和新药研发的突破提供重要的科学基础。；另一项是以美国科学家牵头执行的“ 人类血浆
蛋白质组计划”，由此拉开了人类蛋白质组计划的帷幕。人类蛋白质组计划的深入研究将是对蛋白质工程
的有力推动和理论支持。（P93“旁栏思考”）
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4.“人类肝脏蛋白质组计划”是国际上第一个人类组织器官的蛋白质组计划，由我国贺福初院土牵头，这是
中国科学家第一次领衔重大国际科研协作计划。它的目标是通过对肝脏蛋白质高通量、规模化的研究,解析
肝脏蛋白质在生理、病理过程中的功能意义，为重大肝病的预防、诊断、治疗和新药的研发提供重要的科
学依据。2010 年，该计划“两谱、两图、三库”的目标初步实现。我国科学家完成了人类肝脏蛋白质组表
达谱和修饰谱，绘制了蛋白质相互作用连锁图和定位图。“三库”则是建立符合国际标准的肝脏标本库、
发展规模化抗体制备技术并建立肝脏蛋白质抗体库和建立完整的肝脏蛋白质组数据库。人类蛋白质组计划
取得的成果有力推动了蛋白质工程的发展，为它提供了重要的理论支持。2014 年6 月，中国人类蛋白质组
计划启动。（P93“旁栏思考”）
5.天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的：基因→表达（转录和翻译）→形成具有特定氨基酸序列
的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能：而蛋白质工程却与之相反，它的基本途径是：从
预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核甘
酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。（P94“教材”）
6.某多肽链的一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—赖氨酸—谷氨酸—苯丙氨酸—…。要得出决定这
一段肽链的脱氧核苷酸序列，首先需从遗传密码子表中查出每种氨基酸对应的密码子，然后据此推出
mRNA 序列，再根据碱基互补配对原则推出脱氧核苷酸序列。由上述氨基酸序列推出的脱氧核苷酸序列有
多种，这说明上述氨基酸序列中有些氨基酸是由多个密码子编码的。确定目的基因的碱基序列后，就可以
根据人类的需要改造它。得到目的基因的途径有：人工合成目的基因或从基因文库中获取目的基因。若要
对基因改造，常会用到基因定点突变技术来进行碱基的替换、增添等。（P94“思考•讨论”讨论1、2）
7.蛋白质工程经常要借助计算机来建立蛋白质的三维结构模型；要利用晶体学技术来获得蛋白质的结晶体，
然后通过X 射线衍射
技术，分析其结构；要用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换。（P94“学科交
叉”）
8.蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构，而这种高
级结构往往十分复杂。（P95“教材”）
9.理论上讲，能（能、不能）根据人类需要的蛋白质的结构，设计相应的基因，导入合适的细菌中，让细
菌生产人类所需要的蛋白质食品。但目前还没有真正成功的例子，主要原因是蛋白质的高级结构非常复杂，
人类对大多数蛋白质的高级结构和蛋白质在生物体内如何行使功能了解得还不够，很难设计出一个全新的
而又具有功能的蛋白质。即使设计并获得了一个全新的蛋白质，它的生理生化特性、用它生产的蛋白质食
品的安全性等都需要长期深入的研究。（P95“异想天开”）
10.酶制剂在食品工业、医药工业等方面都有广泛的应用。现在，酶制剂的生产已经形成一个市场可观的新
兴产业。蛋白质工程的应用又为酶制剂产业的发展提供了强大助力。酶用作工业催化剂，比无机催化剂具
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有更大的优越性，主要体现在以下几个方面：由于酶促反应能在常温、常压和中性
pH
条件下进行，因此
可以节省大量的能源和设备投资；生产过程中不会造成严重的污染，符合环境保护的要求；生产过程简单
、
效率高，产品质量好，生产成本低。因此,酶制剂在工业领域得到了广泛的应用。近年来，通过引进国外先
进设备、优良菌种以及开发新型酶制剂，我国酶制剂产业保持了较快的增长态势，品种越来越丰富，产品
的市场竞争力也在不断提升。在酶制剂产业中，蛋白质工程被广泛用于开发酶的新品种或改进酶的性能，
如提高酶的热稳定性，增加某些被用作去污剂的酶的去污效率等。（P96“到社会中去”）
11.蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是改造现
有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求。（P96“概念检测T2”改编）
12.T4 溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4 溶菌酶的耐热性，
科学家首先对影响T4 溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，
使T4 溶菌酶的第3 位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97 位的半胱氨酸之间形成了一个
二硫键，T4 溶菌酶的耐热性得到了提高。这项工作属于蛋白质工程的范畴。在该实例中引起T4 溶菌酶空
间结构发生改变的根本原因是基因的碱基序列发生了变化。如果要将改造后的T4 溶菌酶应用于生产实践,
还有很多工作需要做。例如由于改造后酶的空间结构发生了变化,因此它的一些基本特性需要重新明确,包
括它能耐受的温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等;需要建立规模化生产该酶的技术体系
, 评
估生产成本等。（P96“拓展应用”）
13.蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质的结构和
推测氨基酸序列，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后
还需要对蛋白质的生物功能进行鉴定。（2015·新课标卷Ⅱ，T38 第3 小题）
第4 章 生物技术的安全性与伦理问题
第1 节 转基因产品的安全性
1.生物技术的进步在给人类带来福祉的同时，会引起人们对它安全性的关注，也会与伦理道德发生碰撞，
带来新的伦理困惑与挑战。在人类社会中，伦是指人与人之间的关系；理是道德和规则。伦理特指人与人
之间的道德准则。（P99“教材”）
2.近些年来，关于转基因产品的安全性已经成为老百姓普遍关心的问题。在我国，经过国家相关部门审批
、
已经上市的转基因产品，原则上是安全的。我们应该理性地看待转基因产品的安全性问题。（P101“从社
会中来”）
3.对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，这是因为微生物
具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。
（P101“教材”）
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4.全世界种植的转基因作物中，种植最多的转基因作物是大豆和玉米，转基因大豆和普通大豆属于（属于、
不属于）同一物种，因为转基因生物不是新物种，在转基因技术中，所转移的只是自然界中已存在的外源
基因，它不会改变生物原有的分类地位，只能说是具有某种新特征的同一物种。（P102“教材”改编）
5.科学家利用转基因技术，建立了某些人类疾病的转基因动物模型，模拟疾病的发生和发展过程，如转基
因小鼠1 型糖尿病模型、转基因小鼠原发性高血压模型等。这些动物模型建立的意义是：为研究该疾病的
致病机制和开发治疗药物提供依据。（P102“教材”）
6.在转基因研究工作中，科学家会采取很多方法防止基因污染。例如，我国科学家将来自玉米的a-淀粉酶
基因与目的基因一起转入植物中来防止转基因花粉的传播，其防止基因污染的原理是：a- 淀粉酶基因可以
阻断淀粉储藏使花粉失去活性。（P102“相关信息”）
7.我国对农业转基因生物实行了标识制度，实行这一制度的目的是加强对农业转基因生物的标识管理，规
范农业转基因生物的销售行为，引导农业转基因生物的生产和消费，保护消费者的知情权。（P104“教
材”）
8.按照我国对农业转基因生物实行的标识制度。用农业转基因生物或用含有农业转基因生物成分的产品加
工制成的产品，但最终销售产品中已不再含有或检测不出转基因成分的产品，应标注为“本产品为转基因
xx
加工制成，但本产品中已不再含有转基因成分”或者标注为“本产品加工原料中有转基因
xx,
但本产品
中已不再含有转基因成分”。（P104“资料卡”）
9.对某种转基因食品而言，证明它安全(没有任何危害)与证明它不安全，获取所需证据的难度较大的是证明
转基因食品安全(没有任何危害)，因为要证明它不安全，只要找到它存在一种危害的证据就可以。要证明
它安全，则需要把所有可能造成的危害，以及潜在的风险全部排除才可以，而这样的工作难度非常大，几
乎是不可能完成的。在逻辑学上，证明某事物不存在是非常困难（容易、困难）的。（P105“思维训
练”）
10.我国为保证转基因产品的安全性，采取的措施有：颁布相关的法规；制定相关的技术规程；成立国家农
业转基因生物安全委员会等。（P105“概念检测T2”改编）
11.以下内容摘自网络某论坛。可食用的转基因作物一般具有如下特征：与传统作物的味道不同，例如，传
统的玉米略带甜味，而现在流行的转基因甜玉米的甜度非常高，像加了蜜一样；与传统作物的色彩不同，
如彩椒、紫薯;凡是害虫喜欢吃的作物都是非转基因的，而没有害虫或很少有害虫吃的作物，绝对是转基因
的。请你辨析上述说法的可靠性。这里所谓的“传统作物”是指由传统育种方法培育的非转基因作物。传
统的育种方法有杂交育种、诱变育种等,从本质上讲，它们与转基因育种没有（有、没有）区别。杂交育种
能够进行种内和近缘物种间基因的转移，诱变则是人为制造突变，为育种提供更多的基因选择，它们的育
目性强,因此育种时间长（长、短）。转基因育种可以突破种间的生殖隔离，能够在任意物种间进行基因的
转移，且操作更准确、成功率更高，也能更好地利用丰富的基因资源。不能（能、不能）用口味、颜色或
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大小等指标来判断一种作物是否是转基因作物。因为天然植物本来就多种多样，不同品种杂交就可能出现
新的性状。例如，甜玉米、彩椒、紫薯等都是通过杂交育种培育的，培育过程中并没有用到转基因技术。
不能（能、不能）用害虫是否喜欢吃或有没有害虫吃来判断一种作物是否是转基因作物，因为不同转基因
作物转入的基因是不同的，如果转入的是抗虫基因，那么目标害虫可能会被杀死；如果转入的并非抗虫基
因，那么转基因作物在预防虫害方面就不会有特殊的作用。综上所述，上面摘选的网络上的说法都不可靠
（可靠、不可靠）。（P105“拓展应用”）
12.科学家在培育转基因植物时，常通过农杆菌的转化作用使目的基因进入受体细胞。据报道，有科学家检
测了291 种没有经过人工转基因操作的栽培番薯，发现这些番薯都含有农杆菌的部分基因，并且在番薯的
根、茎、叶等器官中都检测到了相关基因的表达。但是，科学家在番薯的近缘野生种中却没有发现这些基
因，于是他们推测，在人类驯化番薯的过程中，这些“天然”转入的农杆菌基因促进了一些性状的产生。
这一事实提示我们，转基因事件，即打破生殖隔离、进行物种间基因转移的现象在自然界中原本就是存在
的。转基因技术只是人类利用聪明才智发明出来的、对作物进行更有预见性和更准确的定向改造，其实是
对自然界中生物进化规律的学习和模仿。（P115“复习与提高T1”）
第2 节 关注生殖性克隆人
1.关于人类的尊严，哲学家认为，生命是自然赋予人类去雕琢的宝石;有道德的权利尊严，是人的生命存在
的最高价值；人类尊严的标志是人格的不可侵犯。（P107“相关信息”）
2.克隆人与细胞核供体之间的关系是克隆人的遗传信息绝大多数是由细胞核供体提供的，从基因层面来看
，
克隆人相当于细胞核供体的“复制品”。以血缘为纽带的人伦关系会（会、不会）因克隆人的到来而消亡。
克隆人没有“父母”，这对他们的心理健康的影响是：很可能对他们的心理造成严重的伤害。不能（能、
不能）强制克隆人作为器官移植的供体。（P107“思考•讨论”讨论1、2、3）
3.科学家已经可以用几种小分子化合物将体细胞诱导成iPS 细胞，将来人类不能（能、不能）通过服用一
些药物，激发机体再生功能，在体内实现组织或器官的再生，或者让机体自我修复损伤的组织或器官，这
是因为人体是一个复杂的系统，寻找具有组织或器官特异性的这类药物，在实践上是极其困难的。
（P108“旁栏思考”）
4.为解决不孕夫妇的生育问题而发明的试管婴儿技术，与“设计试管婴儿”的区别是：“设计试管婴儿”
实际上是指在将体外受精形成的胚胎植入母体前，根据人们的需要，将胚胎的细胞取出，进行特定基因的
检测
; 当检测结果符合人们的需要时，再把胚胎植入母体
。一般我们所说的试管婴儿技术，不必经过基因检
测这一步骤。（P109“思考•讨论”讨论1）
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5.不论你是否支持“设计试管婴儿”或“设计完美婴儿”，我们必须应该明确，“设计试管婴儿”只是在
特定背景下的一种应急措施，需要经过国家有关部门的严格审批，不宜推广，并且要严防滥用。“设计完
美婴儿”的想法与尊重自然、尊重生命的理念相冲突。（P109“思考•讨论”讨论3）
6.提供骨髓中的造血干细胞并不会对婴儿的健康造成损伤，同样捐出部分骨髓救治他人也不会给捐献者的
身体健康造成损伤。这是因为①所谓捐献骨髓，实际上只是从骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植使用
。
造血干细胞在人的骨髓中相对较多，在外周血液中却很少。干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强，
被分离的部分造血干细胞，很快就会被机体“补齐”，因此，捐献骨髓不会影响捐献者的身体健康。②医
生是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取分离的过程，都是在
具有良好设备条件的医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。另外，捐献有限造血干细胞救人一
命，对个人来说是一种美德、一种欣慰和快乐，是一种高尚的人道主义表现。（P109“思考•讨论”讨论
4）
7.伦理特指的是人与人之间的道德准则。伦理委员会需要由多学科背景的人组成，并考虑性别比例等，这
是因为伦理委员会的职责要求其成员能从不同专业角度给出专业意见，同时还要考虑一些非专业人员从其
他角度提出意见。（P110“到社会中去”）
8.2017 年，一个外国科研小组宣布，他们通过把人的干细胞注入猪的胚胎中，首次成功培育了人猪嵌
合体胚胎。该胚胎在猪体内发育了3〜4 周后，研究人员终止了妊娠。这项研究的最终目的是在动物体
内培育出可供移植的器官，从而解决人类器官移植来源不足的问题。研究人员在胚胎发育3〜4 周后终
止了妊娠，其可能的原因有：从技术角度来看，目前后续的技术还不成熟，不确定人的干细胞是否能定
向分化为所需要的组织、器官，未知因素太多，距离培育出可供移植器官的最终目标还相当遥远；从
伦理角度来看，该研究面临巨大的伦理挑战 ；从法律和政策角度来看，很多国家目前都不允许继续进行
后续实验。如果未来培育出“人兽嵌合体”，它会 （会、不会）面临与克隆人一样的伦理问题，如果
会，则涉及的伦理问题有：带有人体细胞的嵌合体动物可能会使实验动物“人类化”；如果人体细胞进
入了猪的神经系统或生殖系统，就可能让猪拥有人脑的某些特性或生出带有人类特征的怪物等 。
（P110“拓展应用”）
9.科学家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母细胞融合，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。下表是科学家获得的部分实验数据,根据实验数据综合评价，
实验的成功率最高的是第
3 组
，这可能是因为胚胎细胞分化程度越低，恢复其全能性相对越容易。科学家
进行第2 组和第3 组实验，一方面是为了证明操作技术的可行性，另一方面这两组作为第1 组的对照，证
明了高度分化的乳腺上皮细胞也可以恢复全能性，同时还可以比较不同分化程度的胚胎细胞表达全能性的
差异。基于该实验数据，如果用克隆羊的方法来克隆人，存在的伦理问题是：该数据说明，目前克隆技
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术还不成熟，成功率相当低，所以如果用来克隆人的话，可能会孕育出有严重生理缺陷的克隆人 。
（P115“复习与提高T2”）
实验
组
核供体细胞
融合成功细
胞数(个)
早期发育成功
胚胎数(个)
移植后成功怀孕母羊数
(只)/代孕母羊数(只)
出生并成活
羔羊数(只)
1
6 岁母羊的
乳腺上皮细胞
277
29
1/13
1(多莉)
2
发育到第26 天的
胚胎成纤维细胞
172
34
4/10
2
3
发育到第9 天的
早期胚胎细胞
385
90
14/27
4
10.2017 年8 月，科学家运用基因组编辑技术在人类的早期胚胎中部分修正了与肥厚型心肌病发生相关
的基因M7BPC3 的突变。这项研究在攻克用基因组编辑技术治疗人类遗传病的若干技术问题的同时，
也引起了一些伦理方面的争论。在治疗遗传病方面，与对成年个体进行基因组编辑相比，对胚胎进行基
因组编辑的优势在于编辑少量细胞就可以对遗传病患者进行治疗，治疗的结果还可以遗传给后代。对人
类胚胎进行基因组编辑会带来非常多的伦理问题。从技术层面及人类对基因的认知来看,这一技术潜藏着
难以预测的、巨大的不确定性和风险，一旦失去控制，可能导致携带新的致病基因、具有严重生理缺
陷等的个体产生。从权利、责任等层面来看，对人类胚胎进行基因组编辑存在权利由谁行使和责任由進
承担 等问题。从社会公平层面来看，这一技术可能诱发一些不公平现象，如基因歧视、由少数人控制人
类等。除此之外，还存在如果这一技术发展成熟，可能会被某些集团或个人滥用如“设计完美婴儿”，
从而破坏人的自然本质 ；可能改写人类的进化方向，违背后代的自决权 等诸多伦理问题。针对是否允许
对人类胚胎进行基因组编辑的相关研究，我们应该明确以下内容。对人类胚胎进行基因组编辑为治疗人
类遗传病提供了新的路径，具有一定的发展前景与应用空间，对探索生命奥秘和促进医学发展是有好处的。
但是，由于目前该技术存在一系列安全风险和伦理问题，大多数国家研究人员的共识是：鼓励开展基因组
编辑技术的基础研究、临床前研究以及在体细胞层面的临床研究，但禁止将对胚胎细胞进行基因组编辑的
技术应用于临床。（P115“复习与提高T3”）
第3 节 禁止生物武器
1.2001 年秋，恐怖分子把含有炭疽杆菌粉末的信件邮寄给某国的多个新闻媒体办公室以及两名参议员，结
果导致至少22 人被感染（其中5 人死亡）的严重后果。有生物学家指出，这些粉末是“武器级”的，它使
整个国家乃至全世界陷入了一种莫名的恐慌之中，生物武器让人恐慌，这是因为生物武器的传染性极强，
传播途径多、速度快
, 危害强、时间长，杀伤范围大，它便于携带和施放，不容易被人发觉，而且难防难治
，
所以它对人的心理震慑作用大，容易制造恐慌。（P111“从社会中来”）
2.从传播的角度来看，与枪炮、导弹等常规武器相比，生物武器具有如下特点：传播途径多；传播方法简
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单，使用方便；传播时具有潜伏期。生物武器可以通过向目标地散播苍蝇、跳蚤、蚊子等携带病原菌的动
物使人感染，或直接污染水源、食物，或通过信件等传播。生物武器可以随身携带，使用时不需要其他相
关设备和装置，使用后一般也不会留下痕迹。多数生物武器传播的是传染病，传染病一般具有潜伏期，早
期不易被发现，所以更容易大面积暴发。（P112“思考•讨论”讨论1）
3.生物武器和常规武器危害的本质差别是：用于制造生物武器的致病菌、病毒等本质上是生物，可以进行
大量的自我复制。一个人受到这些生物武器伤害后，可以传染很多人，其危害程度难以估量；生物武器更
容易伤害大量平民等。（P112“思考•讨论”讨论2）
4.生物武器的杀伤力不一定（一定、不一定）大于常规武器，许多国家禁止研发生物武器而不禁止研发常
规武器，这是因为生物武器容易被恐怖主义势力掌握，也容易伤及无辜平民，违反人道主义精神，有时连
使用者都无法控制其传播疾病的范围，所以许多国家禁止研发生物武器。（P112“思考•讨论”讨论3）
1.
在2018 年世界卫生组织公布的可能导致全球公共卫生危机的疾病中，有一种神秘的“X 疾病
（DiseaseX）”，它是由未知病原体造成的大规模流行性疾病，一旦暴发可能导致数百万人死亡。从
来源分析，这种未知病原体可能的来源有：来自其他动物或者拥有高科技的实验室、由某些科学家制
造出来
, 还有可能是在自然界中经过突变产生的
。如果它被恐怖分子用来制造生物武器，将会带来的严
重后果是：由于该疾病是新发疾病，人体对这种未知病原体没有免疫力，如果它被用来制造生物武器
，
传播的速度可能会非常快，带来的后果将是非常严重的。为防患于未然，我们可采取的措施有：人类
应该加强医疗体系的应变能力，这样在新疾病暴发时，能够尽早找到诊断方式并开始研究治疗方法、
研制疫苗等。（P113“拓展应用”）
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