作业20　胚胎工程与基因工程

8/8作业20胚胎工程与基因工程1.（2025·河南二模）某科研团队通过孤雌生殖技术、核移植技术获得幼猪的过程如图所示。下列叙述正确的是（）A.孤雌生殖技术和核移植技术获得的猪都是二倍体B.可以用促性腺激素饲喂良种母猪，使其超数排卵C.使用免疫抑制剂以避免受体猪对植入胚胎的免疫排斥反应D.核移植中的“去核”是指去除卵母细胞中的细胞核解析：A孤雌生殖技术和核移植技术获得的猪都是二倍体，A正确；促性腺激素是蛋白质类激素，不能饲喂，应给良种母猪注射促性腺激素，使其超数排卵，B错误；受体子宫不会对植入的早期胚胎发生免疫排斥反应，C错误；核移植中的“去核”是指去除卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物，D错误。2.（2025·浙江杭州模测）如图所示，a表示现代生物工程技术，b表示其结果，下面说法错误的是（）A.如果a是胚胎分割技术，体现了动物细胞核的全能性B.如果a是核移植技术，体现了细胞质具有调控细胞核发育的作用C.如果a是基因工程，b是乳腺生物反应器，则需对移植的胚胎进行性别选择D.胚胎移植前均需要对受体进行同期发情处理，但不需要进行免疫检查解析：A胚胎分割技术能够增加胚胎数量，但并不能体现动物细胞核的全能性，A错误；如果a是核移植技术，新移植进入的细胞核能够重新表现出全能性，体现了细胞质具有调控细胞核发育的作用，B正确；如果a是基因工程，b是乳腺生物反应器，在雌性动物的乳汁中提取目的基因表达的产物，则需对移植的胚胎进行性别选择，C正确；胚胎移植前均需要对受体进行同期发情处理，保证胚胎植入相同的生理环境，又因供体和受体为同种生物，故不需要进行免疫检查，D正确。3.（2025·湖南长沙三模）为了加快优良牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法。请根据图示信息分析，下列叙述正确的是（）A.试管牛和克隆牛的培育过程中均用到了胚胎移植技术，均属于有性生殖B.胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移C.获得的优秀公牛的新鲜精液，可直接用于受精作用D.如图方法Ⅱ，产生F牛的性别与C相同，性状也与C完全一致解析：B试管牛的培育用到的技术有体外受精、细胞培养、胚胎移植，克隆牛的培育用到的技术有核移植、细胞培养、胚胎移植，均用到了胚胎移植技术，但克隆牛不需要进行生殖细胞的受精过程，属于无性生殖，A错误；胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下（供体和受体之间）空间位置的转移，B正确；获得的优秀公牛的新鲜精液，需获能后才能进行受精作用，C错误；F牛是核移植后经细胞培养，然后将早期胚胎移入母牛子宫发育而产生的，为无性生殖，F牛的性别由其细胞核决定，与良种奶牛C的性别一致，为雌性，但F牛一少部分遗传物质来自无核卵细胞中的细胞质，因此性状与C不完全一致，D错误。4.（2025·四川内江模拟）下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（）A.可以选择新鲜洋葱、香蕉、菠菜或猪肝等作为实验材料B.可利用DNA和蛋白质在酒精中溶解度差异初步分离DNAC.本实验需要设置对照组来排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰D.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中解析：D洋葱、香蕉、菠菜和猪肝均含有较多DNA，且细胞结构易于破碎，适合作为实验材料，A正确；DNA不溶于高浓度冷酒精，而部分蛋白质可溶，通过离心或沉淀可初步分离DNA，B正确；二苯胺试剂本身为蓝色，需设置空白对照（如不加DNA的试剂）以排除试剂自身颜色变化的干扰，C正确；低温静置可使DNA充分析出，若摇匀会打散DNA絮状沉淀，导致难以收集，应直接倒出或离心，D错误。5.多重PCR是指在同一PCR反应体系里加上2对以上引物，同时扩增出2个以上目的片段的PCR反应，其反应原理、反应试剂和操作过程与一般PCR相同。下列关于多重PCR的叙述，错误的是（）A.多重PCR的反应步骤是变性→复性→延伸B.设计引物序列时，要避免引物自身及引物之间互补配对C.与常规PCR相比，多重PCR中非特异性DNA片段数可能增多D.为了减少非特异性条带的产生，PCR过程复性阶段的温度要尽量调低解析：DPCR反应步骤均为变性（高温使DNA解链）→复性（引物与模板结合）→延伸（合成新链），多重PCR步骤相同，A正确；引物自身或引物间互补配对会导致引物二聚体，干扰目标片段扩增，设计时必须避免，B正确；多重PCR使用多对引物，若引物特异性不足或反应条件不佳，可能增加非特异性扩增产物，C正确；复性温度过低会降低引物与模板结合的特异性，导致非特异性扩增，应适当提高复性温度以减少非特异性条带的产生，D错误。6.（2025·山东二模）基因工程技术在迅猛发展，为人类的生产生活带来很多便利，但同时也带来了一些安全性问题，下列说法正确的是（）A.乳腺生物反应器是将药用蛋白基因与药用蛋白启动子重组后导入动物的受精卵中B.将外源生长素基因导入鲤鱼中可提高鲤鱼的生长速度C.通过基因组编辑技术可以设计完美试管婴儿D.在转基因研究中，科学家通过阻断淀粉储藏使花粉失去活性来防止基因污染解析：D乳腺生物反应器是将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法导入哺乳动物的受精卵中，A错误；生长素是植物激素，对动物不起作用。将外源生长激素基因导入鲤鱼中，可提高鲤鱼的生长速度，B错误；目前的技术水平还无法通过基因组编辑技术设计出完美的试管婴儿，且“设计试管婴儿”存在伦理争议等诸多问题，C错误；在转基因研究中，科学家通过阻断淀粉储藏使花粉失去活性，这样花粉就不能正常受精，从而防止基因污染，D正确。7.（2025·江苏徐州二模）马铃薯在生长期易受多种病毒侵染而严重减产。科研人员通过农杆菌介导法，将4种病毒CP融合基因导入马铃薯，获得多抗转基因马铃薯，有效解决了多种病毒的侵染问题。其转化中所涉及的CP融合基因、Ti质粒部分结构如图所示。下列相关叙述错误的是（）注：ClaⅠ、BamHⅠ、HindⅢ、KpnⅠ、SacⅠ为相应限制酶的识别位点，Kan片段为卡那霉素抗性基因片段。A.具体操作过程中CP融合基因需先经PCR扩增，再进行凝胶电泳加以分离和鉴定B.为使CP融合基因能在马铃薯叶细胞中表达，可从马铃薯任何部位细胞中获取启动子1C.应选择BamHⅠ和SacⅠ同时处理CP融合基因所在的DNA分子和Ti质粒D.若经限制酶处理的CP融合基因与Ti质粒反向连接，会导致CP融合基因不能正常表达解析：B将4种病毒CP融合基因导入马铃薯前，需要对CP融合基因进行扩增，即进行PCR扩增，再进行凝胶电泳加以分离和鉴定，A正确；为了使CP融合基因能在马铃薯叶细胞中表达，启动子1应为来源于叶细胞中特异性表达的启动子，B错误；在构建重组质粒时为了避免目的基因自身环化等，通常采用两种限制酶，根据题图可知，应选择BamHⅠ和SacⅠ同时处理CP融合基因所在的DNA分子和Ti质粒，C正确；经限制酶处理的CP融合基因虽然带有相应的启动子1，但要利用T-DNA的终止子，若与Ti质粒反向连接，可能因缺失相应的终止子或相关的终止子位置改变，导致CP融合基因不能表达或不能正确表达出相应的mRNA，D正确。8.（2025·宁夏吴忠二模）2024诺贝尔化学奖颁给“AI蛋白质设计和结构预测”，利用AI算法快速模拟、预测和优化的蛋白质结构与已知的蛋白质完全不同，但它们与天然蛋白质同样具有活性，并且最终设计出的蛋白质，是通常需要数百年才能进化出来的高活性蛋白质。下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（）A.进行蛋白质工程研究的原因是基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质B.蛋白质工程是基因水平上对蛋白质进行改造或制造C.大肠杆菌常用于蛋白质工程中产物的生产，这离不开其繁殖速度快，能对分泌蛋白进行复杂加工、遗传背景清晰等生理特点D.“AI蛋白质设计和结构预测”解决了蛋白质工程中，序列—结构—功能关系难以准确预测的问题解析：C蛋白质工程的研究目的是生产自然界不存在或现有蛋白质无法满足需求的蛋白质，而基因工程只能生产天然已存在的蛋白质，A正确；蛋白质工程通过修改基因的碱基序列来改变蛋白质结构，属于基因水平的定向改造，B正确；大肠杆菌为原核生物，缺乏内质网和高尔基体，无法对分泌蛋白进行复杂加工（如糖基化），其优势在于繁殖快、遗传背景清晰，C错误；AI技术通过模拟和预测蛋白质结构，解决了传统方法中序列—结构—功能关系难以准确预测的难题，D正确。9.〔多选〕（2025·江西一模）温度是影响微生物生长的重要因素，大肠杆菌在30℃和37℃均可生长和繁殖，科研人员构建表达载体（如图）并将其导入大肠杆菌，实现通过温度控制工程菌合成所需物质。以下说法正确的是（）注：表示抑制；启动子M为持续表达启动子，启动子R和启动子N为受控启动子，GFP基因编码绿色荧光蛋白，RFP基因编码红色荧光蛋白，代表终止子。A.构建该基因表达时，需用到限制酶、DNA连接酶和载体等工具酶B.RNA聚合酶可识别并结合启动子M，驱动C基因转录C.该基因表达载体中，RFP基因和GFP基因属于目的基因D.当培养温度为30℃时，大肠杆菌表达红色荧光蛋白解析：BC载体是“分子运输车”，不是工具酶，A错误；RNA聚合酶可识别并结合启动子M，驱动C基因转录，B正确；根据题意，温度不同时表达的荧光蛋白不同，荧光蛋白基因是目的基因，C正确；当培养温度为30℃时，C基因编码的C蛋白形成二聚体，抑制启动子R，F蛋白不表达，解除F蛋白对启动子N的抑制，因而大肠杆菌表达绿色荧光蛋白，D错误。10.〔多选〕（2025·山东青岛三模）药物A是从某植物体叶肉细胞中提取的一种蛋白质，对糖尿病具有良好的疗效。某研究团队运用生物工程技术，利用大肠杆菌来生产这种药物，流程如图，其中lacZ基因表达的产物可将无色物质X-gal催化为蓝色物质，从而使菌落呈现蓝色。下列说法不正确的是（）注：bp代表碱基对，Kanr基因为卡那霉素抗性基因。限制酶及识别序列：BamHⅠ：—G↓GATCC—，EcoRⅠ：—G↓AATTC—，Sau3AⅠ：—↓GATC—，SmaⅠ：—CCC↓GGG—，XmaⅠ：—C↓CCGGG—。A.根据药物A的氨基酸序列人工合成DNA片段，由于碱基互补配对原则，该方法得到的DNA片段序列是确定的B.为将目的基因准确插入质粒中，最好选用BamHⅠ和XmaⅠ酶切割目的基因C.利用含卡那霉素培养基进行筛选即可选出含重组质粒的受体菌D.将重组质粒用EcoRⅠ充分酶切后，利用琼脂糖凝胶电泳分离，可得到长度为1960bp的条带解析：ACD由于密码子具有简并性，即同一种氨基酸可以对应多种密码子，因此，根据药物A的氨基酸序列人工合成DNA片段的方法得到的DNA片段有多种可能，A错误；目的基因与质粒形成重组分子要有相同的末端，且目的基因应插入启动子和终止子之间才能在受体细胞中表达。终止子与启动子之间有三种限制酶识别序列：EcoRⅠ、XmaⅠ和BamHⅠ。据图可知，EcoRⅠ会破坏目的基因，故为将目的基因准确插入质粒中，最好选用XmaⅠ和BamHⅠ切割目的基因，B正确；由图可知，质粒中含有LacZ基因和卡那霉素抗性基因，在构建基因表达载体时LacZ基因被破坏，无法使无色的X-gal变为蓝色。因此，在培养基中应加入的物质有卡那霉素和X-gal，只有成功导入目的基因的重组质粒的细菌才不能被卡那霉素杀死，同时表现为无色菌落，C错误；根据质粒和目的基因中EcoRⅠ的酶切位点可知，正向连接后用EcoRⅠ切割，可以得到两个片段分别为400＋700＋600＝1700bp，10＋50＋200＝260bp，故通过琼脂糖凝胶电泳分离后，可得到长度为1700bp和260bp的条带，D错误。11.（2025·陕晋青宁高考21题）马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。限制酶识别序列及切割位点BglⅡ5'-A↓GATCT-3'3'-T CTAG↑ A-5'NdeⅠ5'-CA↓TATG-3'3'-GT AT↑ AC-5'XhoⅠ5'-C↓TCGAG-3'3'-G AGCT↑ C-5'EcoRⅠ5'-G↓AATTC-3'3'-C TTAA↑ G-5'BamHⅠ5'-G↓GATCC-3'3'-C CTAG↑ G-5'SalⅠ5'-G↓TCGAC-3'3'-C AGCT↑ G-5'XbaⅠ5'-T↓CTAGA-3'3'-A GATC↑ T-5'（1）PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的步骤中起作用。（2）图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的（填“5'端”或“3'端”）添加限制酶识别序列，结合上表分析，上游引物应添加的碱基序列是5'--3'，切割载体时应选用的两种限制酶是，PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。（3）用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T-DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到，抗性基因可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。答案：（1）dNTP（或4种脱氧核苷酸）延伸（2）5'端AGATCTBamHⅠ和EcoRⅠ（3）栽培马铃薯细胞的染色体DNA上2再分化解析：（1）DNA复制所需的基本条件如下。参与的组分在DNA复制中的作用解旋酶（体外用高温代替）打开DNA双链DNA母链提供DNA复制的模板4种脱氧核苷酸合成DNA子链的原料DNA聚合酶催化合成DNA子链引物使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸PCR过程分变性、复性和延伸三步，在延伸阶段，溶液中的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。（2）DNA复制时，子链的延伸方向为5'端→3'端，故通过PCR扩增S基因时，需在引物的5'端添加限制酶识别序列。结合质粒上限制酶切割位点以及S基因上的切割位点分析，可用BamHⅠ和EcoRⅠ切割载体，又BamHⅠ和BglⅡ为同尾酶（能切割产生相同的黏性末端），因此需在S基因上游引物中添加BalⅡ的识别序列，即5'-AGATCT-3'。（3）农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染栽培马铃薯愈伤组织时，能将Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。分析载体结构可知，抗性基因2位于T-DNA内部，上下游含有启动子和终止子，该基因可以正常表达，而抗性基因1位于T-DNA外部，故抗性基因2可用于筛选成功转化的愈伤组织。愈伤组织能重新分化成芽、根等器官，该过程被称为再分化。12.（2025·河南高考21题）卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。某研究小组拟筛选具有高活性卡拉胶酶（CG）的菌种用于生产卡拉胶寡糖。回答下列问题：（1）选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌的原因是。将培养后的菌液混匀并充分，再接种至微孔板中，经培养和筛选获得了CG活性最高的菌种。（2）为构建携带cg（CG的编码基因）的大肠杆菌表达载体（图1），对cg的PCR扩增产物和质粒进行双酶切，随后用E.coliDNA连接酶连接。为保证连接准确性和效率，cg转录模板链的5'端最好含有酶切位点。另有两组同学选用了各不相同的双酶切组合和T4DNA连接酶重复上述实验，获得的部分重组质粒分子大小符合预期，但均无法使用各自构建表达载体的双酶切组合进行切割，其原因是。限制酶的识别序列和切割位点如下：（3）为将构建好的表达载体转入大肠杆菌，需要先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，目的是，随后在含和的培养基中培养一段时间后，根据菌落周围有无水解透明圈筛选目的菌株。（4）已知空间上邻近的两个半胱氨酸易形成二硫键，从而提升蛋白质的耐热性。为提高CG的耐热性，研究人员分析了五个氨基酸位点的空间距离和保守度（保守度值越大表明该位点对酶的功能越关键），如图2所示。根据分析结果，选择第位的氨基酸替换成半胱氨酸最合适，原因是。答案：（1）在富含卡拉胶的环境中，存在能够分解卡拉胶的微生物的可能性较大稀释（2）BamHⅠ重组质粒连接处的序列不再是原来的限制酶识别序列（3）使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态卡拉胶四环素（4）44该位点的氨基酸空间上离半胱氨酸更近，容易形成二硫键，而且保守度低，替换后对酶功能的影响较小解析：（1）卡拉胶是一类源于海洋红藻的大分子多糖，可被某些细菌降解为具有多种应用前景的卡拉胶寡糖。由于在富含卡拉胶的环境中，存在能够分解卡拉胶的微生物的可能性较大，因此可选择海藻和海泥作为样本筛选卡拉胶降解菌。将培养后的菌液混匀并充分稀释，再接种至微孔板