资料简介
第 38 题 现代生物科技专题
1．紫杉醇是红豆杉合成的一种重要抗癌物质。请回答下列相关问题：
（1）进行红豆杉愈伤组织的诱导和培养时，最好取春季新长出的茎叶，经 处理后再接种到诱导
培养基中培养。形成的愈伤组织细胞在显微镜下观察通常是呈现出许多不同形态的原因是 。诱导
愈伤组织的形成时常进行避光培养，此时植物细胞的代谢类型为 型。
（2）为了筛选出紫杉醇含量高的品种，可将诱导出的愈伤组织接种至含液体培养基的三角瓶中振荡培养，
影响细胞的生长速度和紫杉醇含量的因素除了培养条件如温度、pH、光照等，培养基的营养物质及细胞
遗传特性外，还受 （答出 2 点即可）等影响。除了培育出高产红豆杉植株外，还可通过 技
术形成细胞系，实现紫杉醇的工业化生产。
（3）如要将外源基因导入红豆杉细胞进行遗传改造，主要途径有：以经改造的农杆菌 为载体，
通过 的农杆菌感染受体植物的途径导入；也可通过显微注射法将外源基因直接导入；还可以将外
源 DNA 包裹在人工合成的脂质体中，通过与 融合，再通过 方法分离纯化受体细胞，以
便后续的筛选操作。
【解答】解：（1）在进行红豆杉愈伤组织诱导和培养时，最好取春季新长出的茎叶，经消毒处理后才能
接种到诱导培养基中进行培养，这是因为外植体上携带由细菌或者病毒会对诱导产生不量影响。形成的
愈伤组织细胞在显微镜下观察通常是不定形态的，原因是细胞壁薄。通常诱导愈伤组织的形成需要避光
培养，此时愈伤组织的代谢类型为异养需氧型。
（2）可从固体培养基中筛选生长良好的愈伤组织，接种至含液体培养基的三角瓶中在摇床上振荡培养，
细胞的生长速度和紫杉醇含量和培养的温度、pH、光照条件、培养基中的营养物质及细胞遗传特性有关
外，还受振荡速度或气体浓度的影响，这是因为摇床可以让菌液不停震荡，有利于与空气接触，对于需
氧菌是非常有利的，同时也可以让细菌与培养液中的营养物质更充分的接触。若要获得细胞系实现紫杉
醇的工业化生产还可以进行传代培养技术。
（3）将外源基因导入植物细胞有多种途径：以经改造的农杆菌 Ti 质粒为载体，通过寄主感染受体植物
的途径将重组质粒的农杆菌转入受体细胞；也可通过显微注射法将外源基因直接导入受体细胞，该技术
是转基因动物中采用最多，也是最为有效的方法；还可以将外源 DNA 包裹在人工合成的脂质体中，通
过与原生质体融合完成细胞的转化，这是利用原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少的特点
进行的，再通过稀释涂布平板法分离纯化受体细胞，以便后续的筛选操作。
故答案为：
（1）消毒 细胞壁薄 异养需氧
（2）振荡速度或气体浓度 传代培养
（3）Ti 质粒 重组质粒 原生质体 稀释涂布平板法
2．有研究表明牛的血管内皮生长因子 A（VEGF﹣A）基因与生长性状关系密切，为探索其作用机理而需要
繁育大量转基因牛，如图为操作流程示意图。
（1）过程
①
取得的细胞进行培养时为了达到无菌、无毒的环境条件，除了要对培养液和培养器具进行
无菌处理外，还要 （答出 2 点）。
（2）
①
培养的细胞一般传代培养 10 代以内进行步骤
③
，原因是 。
（3）步骤
④
的基因导入受体细胞常用的技术是 ，检测受体细胞中是否成功导入该基因可通过
DNA 分子杂交技术，所需的基因探针是 。
（4）多头牛 C 都生出小牛，该生殖方式属于 生殖，这些小牛的性状是否完全相同？ ，
原因是 （答出 1 点）。
【解答】解：（1）过程
①
取得的细胞进行培养时为了达到无菌、无毒的环境条件，除了要对培养液和培
养器具进行无菌处理外，还要在培养液中加入一定量的抗生素；定期更换培养液等。
（2）由于 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，因此
①
培养的细胞一般传代培养 10 代以内
进行步骤
③
。
（3）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；检测目的基因是否导入受体细胞应该采用
DNA 分子杂交技术，所需的基因探针是已标记的目的基因（VEGF﹣A 基因）。
（4）多头牛 C 都生出小牛，该生殖方式属于无性生殖，由于小牛的性状还受环境的影响，因此这些小
牛的性状不完全相同。
故答案为：
（1）在培养液中加入一定量的抗生素；定期更换培养液
（2）10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型
（3）显微注射技术 已标记的 VEGF﹣A 基因
（4）无性 不完全相同 多头小牛的细胞质基因可能由差异；小牛的性状还受环境的影响
3．我国约在 7000 年前就开始种植水稻，现在水稻已经成为我国广泛种植的重要作物。提高水分利用效率
对于旱作水稻的生产有重要意义。科学家从拟南芥中获取功能基因 HARDY（HRD），并将其转入水稻中
过量表达，提高了水稻的水分利用效率。回答下列问题：
（1）科学家在获取拟南芥 HRD 基因过程中，采用了增强子作为筛选工具。增强子是一段能增强与其相
连基因转录的 DNA 序列，将增强子插入到基因组中可得到若干个突变株系。增强子插入到基因外部，
可获得基因 突变株；增强子插入到基因内部，可获得基因 突变株。
（2）提取拟南芥总 RNA，经 过程获得总 cDNA，利用 PCR 技术选择性扩增 HRL 基因的 cDNA。
以上过程依次需要用到 和 两种工具酶。
（3）将 HRD 的 cDNA 插入到 Ti 质粒的 上构建重组载体，利用农杆菌侵染水稻细胞并将 HRD
的 cDNA 整合到水稻细胞染色体上。为了便于转基因植物的筛选，重组 Ti 质粒中必需包括 。
（4）在干旱条件下，野生型（WT）和 HRD 增强表达的转基因水稻植株 A、B（HRDA、HRDB）的根
生物量（根系干重）及叶片蒸腾速率的测定结果如图所示。据图分析转基因水稻耐早能力增强的原因包
括 和 。
【解答】解：（1）增强子能增强与其相连的基因的转录，所以插入到外部（启动子的上游）可促进基因
转录获得基因激活突变株。增强子属于调控序列，插入内部不起作用，甚至有可能破坏基因，获得基因
失活突变株。
（2）RNA 在逆转录酶的作用下，经过逆转录获得 cDNA，PCR 扩增要用到耐高温的 Taq 酶。
（3）将 HRD 的 cDNA 插入到 Ti 质粒的 T﹣DNA 上构建重组载体，Ti 质粒上的 T﹣DNA 可转移并整合
到受体细胞的染色体 DNA 上，从而利用农杆菌侵染水稻细胞可将 HRD 的 cDNA 整合到水稻细胞染色体
上。重组 Ti 质粒应包含标记基因，其作用是供重组 DNA 的鉴定与选择。
（4）由图 1 可知，转基因水稻的根生物量多于非转基因水稻，吸水能力增强，同时由图 2 可知，转基因
水稻蒸腾速率小于非转基因水稻，失水减少，从而使得转基因水稻抗旱能力增强。
故答案为：
（1）激活 失活
（2）逆转录 逆转录酶 Taq 酶
（3）T﹣DNA 标记基因
（4）根生物量增加，吸水能力增强 蒸腾速率下降，失水减少
4．基因疫苗是将编码外源性抗原的基因导入人和动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产
生免疫应答。如图为某科研所培育具有口蹄疫（由口蹄疫病毒引起）免疫特性的高产奶牛过程图。回答
下列问题：
（1）过程
②
需要利用 技术。一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、 、 和
标记基因。
（2）过程
④
常用的方法是 。过程
⑤
应将卵母细胞体外培养至减数第二次分裂的中期，该时期在
显微镜下可观察到次级卵母细胞和 。
（3）为提高胚胎利用率，在过程
⑨
之前可以用分割针对胚胎进行分割操作，图中甲属于 时期的
胚胎，在对甲进行分割时注意将 （填图中字母）均等分割。
（4）现欲从分子水平上检测培养出的转基因奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白，请简要写出检测
方法以及预期结果。
【解答】解：（1）过程
②
体外扩增目的基因需要利用 PCR 技术。一个完整的基因表达载体至少包括目的
基因、启动子、终止子和标记基因。
（2）过程
④
中将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。过程
⑤
应将卵母细胞体外培养至
减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。
（3）图中甲属于囊胚时期的胚胎；对该时期的胚胎进行分割时应该注意将内细胞团进行均等分割，否则
会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
（4）从分子水平上检测培养出的转基因奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白，可采用抗原﹣抗体杂
交法，即从转基因奶牛中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原﹣抗体杂交，如有杂交带出现，说明转基
因奶牛中具有口蹄疫病毒的抗原蛋白，若无则说明没有。
故答案为：
（1）PCR 启动子 终止子
（2）显微注射法 第一极体
（3）囊胚 b
（4）检测方法：从转基因奶牛中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原﹣抗体杂交
预测结果：如有杂交带出现，说明转基因奶牛中具有口蹄疫病毒的抗原蛋白，若无则说明没有
5．（1）在植物体细胞杂交过程中，要先将叶肉细胞去掉细胞壁，去除细胞壁后的结构称为 ．如果
要检验去壁后的结构是否具有活性可在显微镜下观察其 ．
（2）若 A 中栽培的是大豆，则与它共生的根瘤菌能固氮的根本原因是其 上有固氮基因，根瘤菌
的代谢类型是 ；若 A 中栽培的是玉米，且缓冲液中提供 14CO2，则 14CO2 中的 14C 在玉米光合作
用过程中的转移途径是 ．
（3）若装置 A 中的植物在培养过程中出现了枯心现象，则可能是缺少某种元素，那么缺少的这种元素
在植物体内的存在形式是 ．
（4）现有两盆植物甲和乙，其中一盆是 C4 植物，一盆是 C3 植物，请用装置 A 改进进行实验，鉴定那
一盆是 C3 植物．写出简单的实验思路．
①
；
②
．
【解答】解：（1）植物体细胞去除细胞壁后的结构称为原生质体．如果要检验去壁后的结构是否具有活
性可在显微镜下观察其细胞质是否流动，若流动则为活细胞，否则为死细胞．
（2）因为根瘤菌的质粒上含有固氮基因，因此根瘤菌能固氮；根瘤菌的代谢类型是异养需氧型；玉米是
C4 植物，若为其提供 14CO2，则 14CO2 中的 14C 在玉米光合作用过程中的转移途径是 14CO2→14C4→14CO2
→14C3→（14CH2O）．
（3）若装置 A 中的植物在培养过程中出现了枯心现象，则可能是缺少某种元素，那么缺少的这种元素
是以稳定的化合物形式在植物体内存在的．
（4）因为 C4 植物能利用低浓度的 CO2，而 C3 植物不能利用低浓度的 CO2，利用该原理可以设计以下实
验来鉴定 C3 植物和 C4 植物，实验思路为：
①
去除装置 A 中的烧杯（及里面的缓冲液）和刻度管；将甲、
乙两盆植物置于其中，放在较强光下培；
②
连续若干天观察记录甲、乙植物的生长情况，先出现生长不
良的是 C3 植物．
故答案为：（1）原生质体；细胞质是否流动；
（2）质粒；异养需氧型；14CO2→14C4→14C3→14CH2O（或 14CO2→14C4→14CO2→14C3→14CH2O）；
（3）稳定的化合物；
（4）
①
去除装置 A 中的烧杯（及里面的缓冲液）和刻度管；将甲、乙两盆植物置于其中，放在较强光
下培养；
②
连续若干天观察记录甲、乙植物的生长情况，先出现生长不良的是 C3 植物．
6．2017 年 11 月 27 日，世界上首只体细胞克隆猴中诞生，10 天后第二只克隆猴华华诞生。2018 年 1
月 25 日，国际权威学术期刊《细胞》以封面文章形式在线发布了这一重要成果，该成果表明我国在灵长
类体细胞核移植技术研究方面已经走在世界前列。中中和华华诞生的实验流程如图所示，回答下列问题：
（1）克隆猴在培育过程中用到的细胞工程技术主要有 、 、 等。
（2）上述实验操作中，选择卵母细胞的原因可能是 。
（3）克隆猴“中中”和“华华”核基因组理论上与 （填“甲”“乙”或“丙”）猴一致；“中中”
和“华华”的某些性状与核基因组供体并不完全相同，除环境因素外，产生此现象的主要原因是 。
（4）与克隆羊多莉培养成功一样，克隆猴的成功也证明了 。
【解答】解：（1）克隆猴在培育过程中用到的细胞工程技术主要有：核移植、早期胚胎培养、胚胎移植。
（2）卵母细胞做受体细胞的原因：卵母细胞的细胞质中含有能使已分化的细胞核表达出全能性的营养和
物质。
（3）甲提供的细胞核，克隆猴“中中”和“华华”核基因组理论上与甲候一致，“中中”和“华华”的
某些性状与核基因组供体并不完全相同，除环境因素外，产生此现象的主要原因是：卵母细胞的细胞质
中遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。
（4）细胞核移植技术的理论基础是：动物细胞的细胞核具有全能性。与克隆羊多莉培养成功一样，克隆
猴的成功也证明了动物细胞的细胞核具有全能性。
故答案为：
（1）核移植 早期胚胎培养 胚胎移植
（2）卵母细胞的细胞质中含有能使已分化的细胞核表达出全能性的营养和物质
（3）甲 卵母细胞的细胞质中遗传物质会对克隆动物的性状产生影响
（4）动物细胞的细胞核具有全能性
7．科学家将某些诱导基因转入小鼠成纤维细胞中成功获取诱导性多能干细胞，这类细胞可用于一系列的研
究，具体过程如图所示。回答下列问题：
（1）过程
①
需要借助 的运输作用将诱导基因导入受体细胞，从而得到诱导性多能干细胞。过程
②
的实质是 。
（2）在体外培养诱导性多能干细胞时，通常将细胞置于含 的混合气体的培养箱中进行培养；另
外，应定期更换培养液，以便清除细胞代谢产物，防止 。
（3）过程
③
如果采用化学试剂诱导细胞融合，则该化学试剂通常是 。由丙细胞获得丁细胞的过
程中至少要进行两次筛选，对第一次筛选得到的细胞还需要进行 ，最终筛选出的丁细胞是符合要
求的细胞。
（4）过程
④
可将筛选到的丁细胞注射到小鼠的腹腔内增殖，最终可从 中提取单克隆抗体。与注
射针对 H1N1 病毒的单克隆抗体相比，注射针对 H1N1 病毒的疫苗发挥疗效时间较晚，其原因是 。
【解答】解：（1）图中的过程
①
将诱导基因导入受体细胞，需要借助载体的运输作用。诱导性多能干细
胞具有分化成多种细胞的能力，分化程度较低，而分化成不同细胞的过程（过程
②
）就是基因选择性表
达的过程。
（2）动物细胞培养所需的气体主要有 O2 和 CO2，通常将细胞置于含 95%空气加 5%CO2 的混合气体的
培养箱中进行培养。体外培养动物细胞时，细胞在培养液中产生的代谢产物可能会对细胞本身有毒害作
用，所以要定期更换培养液，以便清除细胞代谢产物。
（3）诱导细胞融合的化学试剂通常是聚乙二醇（PEG）。对第一次筛选得到的杂交瘤细胞经克隆化培养
和抗体检测后，最终筛选出既能大量增殖、又能产生所需专一抗体的杂交瘤细胞。
（4）经筛选后的杂交瘤细胞可注射到小鼠腹腔中，从小鼠腹水中得到大量单克隆抗体针对 H1N1 病毒的
疫苗刺激机体产生抗体是需要一定时间的，而针对 H1N1 病毒的单克隆抗体可直接发挥作用，故注射针
对 H1N1 病毒的疫苗比注射针对 H1N1 病毒的单克隆抗体发挥疗效时间晚。
故答案为：
（1）载体 基因的选择性表达
（2）95%空气加 5%CO2 细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害
（3）聚乙二醇（PEG） 克隆化培养和抗体检测
（4）小鼠腹水 针对 H1N1 病毒的疫苗刺激机体产生抗体是需要一定时间的
8．中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育成了猴鼠嵌合体﹣﹣“猴鼠”，期待将成果用于人体角
膜等组织或器官的移植。回答下列问题。
（1）人体器官移植面临的主要问题有供体器官短缺和 ，目前临床通过应用免疫抑制剂抑制
的增殖来提高器官移植的成活率。
（2）
①
过程中，培养基需通过 来保证无菌无毒环境，然后加入诱导因子，作用是 。再
将皮肤干细胞注入到小鼠囊胚的 部位，最终培养成组织或器官。
（3）实验中雌鼠和代孕母鼠需要同时注射激素在操作上称为 。
②
过程中，所选代孕母鼠应满足
的条件是 。
（4）研究发现猴鼠嵌合体的器官可替代人体器官，但其表面的某些抗原决定簇仍可引起排异。为此，科
学家在猴鼠嵌合体基因组中，导入某些调节因子对器官进行改造并取得成功，所导入调节因子的作用
是 。
【解答】解：（1）人体器官移植面临的主要问题有供体器官短缺和移植器官后的免疫排斥，由于免疫排
斥主要是细胞免疫引起的，因此目前临床通过应用免疫抑制剂抑制 T 细胞的增殖来提高器官移植的成活
率。
（2）图中
①
过程为动物细胞培养过程，抗生素能抑制杂菌的生长，故为了防止杂菌污染养基需要加入
一定量的抗生素，另外还要定期更换培养液，保证无菌无毒环境。为了诱导分化，加入诱导因子，其作
用是促使皮肤细胞恢复分裂增殖能力。再将皮肤干细胞注入到小鼠囊胚的内细胞团部位，最终培养成组
织或器官。
（3）胚胎移植时，常采用促性腺激素对供体和受体动物处理，既可以促进供体超数排卵，也可以对供、
受体动物进行同期发情处理。将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术对代孕受体的要求是 同
种、生理状态相同的其他雌性动物。
（4）科学家在猴鼠嵌合体基因组中，导入某些调节因子对器官进行改造并取得成功，所导入调节因子的
作用是抑制抗原决定簇基因的表达，从而解决移入嵌合体的器官表面的某些抗原决定簇引起的免疫排异。
故答案为：（1）免疫排斥 T 细胞
（2）添加一定量的抗生素并定期更换培养液 促使皮肤细胞恢复分裂增殖能力 内细胞团
（3）同期发情处理 同种、生理状态相同的其他雌性动物
（4）抑制抗原决定簇基因的表达
9．SRY 基因为 Y 染色体上的性别决定基因，利用 SRY﹣PCR 法对移植前的牛囊胚进行性别鉴定的基本操
作程序如下：
（1）首先，利用 技术从被测囊胚的 （填结构）取少量的细胞，提取 DNA。
（2）然后，进行 PCR 扩增，该过程以 SRY 基因的一段核苷酸序列作 ，用被测胚胎的 DNA
作 ，需要使用 酶。
（3）最后，用放射性同位素标记的 作探针，利用 技术检测扩增的 DNA 产物。如果某早
期胚胎检测结果为阳性，则可判断该胚胎发育成的个体性别是 。
【解答】解：（1）进行性别鉴定时，应该取少量的滋养层细胞，提取 DNA 进行鉴定，而取滋养层细胞
需要采用胚胎分割技术。
（2）PCR 扩增过程中以 SRY 基因的一段核苷酸序列作引物，用被测胚胎的 DNA 作模板，需要使用 Taq
酶（或热稳定 DNA 聚合酶）。
（3）最后，用放射性同位素标记的 SRY 基因作探针，利用 DNA 分子杂交技术检测扩增的 DNA 产物。
如果某早期胚胎检测结果为阳性，则说明其含有 SRY 基因（位于 Y 染色体上性别决定基因），则胚胎的
性别为雄性。
故答案为：
（1）胚胎分割 滋养层
（2）引物 模板 Taq（或热稳定 DNA 聚合）
（3）SRY 基因 DNA 分子杂交 雄性
10．2013 年 7 月，中国试管婴儿之母﹣﹣卢光现教授与研究伙伴共同宣布全球首批经全基因组测序的
PGD/PGS 试管婴儿在长沙诞生．新技术的突破意味着通过设计试管婴儿解决部分不孕不育问题的同时，
部分肿瘤疾病、遗传性疾病的家族性遗传也将有望避免．
（1）为了提高胚胎利用率，胚胎移植前可对胚胎进行 处理．
（2）胚胎发育的卵裂期在 （填“透明带”或“放射冠”）内进行．胚胎发育过程中出现孵化时期
为 期．
（3）为了某些需要，需对胚胎的性别进行鉴定．目前最有效最准确的方法是 SRY﹣PCR 法，操作的基
本程序是：从被测的囊胚中取出几个 （填“滋养层”或“内细胞团”）细胞，提取 DNA 为模板；
然后用位于 Y 染色体上的性别决定基因（即 SRY 基因）的一段核苷酸序列作 ，在
催化作用下进行 PCR 扩增；最后与 SRY 特异性探针出现阴性反应者，胚胎为 （男/女）性．
（4）设计试管婴儿、克隆人等都是引起人们广泛争论的问题．我国不反对治疗性克隆，即可利用人体细
胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型吸管把位于 之间的第一极
体一并吸出．
【解答】解：（1）为了提高胚胎利用率，胚胎移植前可对胚胎进行分割处理．
（2）胚胎发育的卵裂期在透明带内进行．胚胎发育过程中出现孵化时期为囊胚期．
（3）目前，对胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是 SRY﹣PCR 法，操作的基本程序是：从被
测的囊胚中取出几个滋养层细胞，提取 DNA；然后用位于 Y 染色体上的性别决定基因（即 SRY 基因）
的一段碱基作引物，以滋养层细胞的 DNA 为模板，在热稳定 DNA 聚合酶（Taq 酶）的作用下进行 PCR
扩增；最后与 SRY 特异性探针出现阴性反应者，说明其含有 X 染色体，即胚胎为女性．
（4）治疗性克隆是指利用人体细胞核移植等技术治疗人类疾病，在去除卵母细胞的细胞核时，可用微型
吸管把位于卵细胞膜和透明带之间的第一极体一并吸出．
故答案为：
（1）分割
（2）透明带 囊胚
（3）滋养层 引 物 热稳定 DNA 聚合酶（Taq 酶） 女
（4）卵细胞膜与透明带
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