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2019-2020年高考生物考前沖刺復習 第1部分 專題突破方略 專題十六 基因工程和細胞工程講義 　1.基因工程的誕生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技術(含PCR)(Ⅱ)　3.基因工程的應用(Ⅱ)　4.蛋白質工程(Ⅰ)　 5．植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)　6.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(Ⅱ)　7.細胞融合與單克隆抗體(Ⅱ) 1．關于基因工程的3個誤區(qū) (1)誤認為只能用同一種限制酶切割質粒和含有目的基因的片段。其實可以用不同限制酶切割，只要二者切割后產生相同黏性末端即可。 (2)誤將目的基因導入受體細胞當作基因工程成功的標志?；蚬こ淌欠癯晒Ρ憩F(xiàn)在目的基因是否成功表達。 (3)誤認為啟動子就是起始密碼子，終止子就是終止密碼子。啟動子和終止子位于DNA分子上，其作用和轉錄有關，起始密碼子和終止密碼子位于RNA上，其作用與翻譯有關。 2．關于細胞工程的2個誤區(qū) (1)誤認為原生質體的制備是原生質體融合。原生質體的制備是用纖維素酶和果膠酶處理植物細胞，使植物細胞壁去掉，而獲得原生質體；而原生質體融合是指去壁的植物細胞融合。 (2)不能正確區(qū)分雜種細胞、重組細胞和雜交細胞。 ①雜種細胞：植物體細胞雜交過程中，兩種細胞去除細胞壁之后形成的原生質體融合，融合的原生質體形成細胞壁之后形成的細胞叫雜種細胞。 ②重組細胞：體細胞的細胞核移植到去核卵母細胞之后形成的細胞叫重組細胞。 ③雜交細胞：動物細胞融合形成的細胞常稱為雜交細胞。 考點一　基因工程 　(xx高考全國卷乙，40)某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamH Ⅰ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}： (1)質粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有____________________________(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是__________________________________________________；并且____________和______________的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是______________________________________________。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有________的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)過改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自________。 【解析】　(1)作為運載體的質粒上應有一個至多個限制酶切割位點，在細胞中能夠自我復制，且含有特殊的標記基因。(2)未被轉化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導入質粒載體，而質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不能生長。含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，二者在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中都能生長，因此無法區(qū)分二者。根據(jù)題圖，用BamH Ⅰ切割質粒后將四環(huán)素抗性基因破壞，因此可將經(jīng)氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出的菌落置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上再次篩選，能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生存的是含有質粒載體的大腸桿菌，不能生存的是含有插入目的基因的重組質粒的大腸桿菌。(3)噬菌體為病毒，經(jīng)改造后作為載體時，其DNA復制所需原料來自受體細胞。 【答案】　(1)能自我復制、具有標記基因　(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長　含有質粒載體　含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長　四環(huán)素　(3)受體細胞 1．獲取目的基因的3種途徑 (1)從基因文庫中獲取。 (2)PCR技術擴增 ①PCR原理：DNA復制原理。 ②需要條件：模板DNA、引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。 ③過程：DNA受熱變性解旋為單鏈、冷卻后RNA引物與單鏈相應互補序列結合，然后在DNA聚合酶作用下延伸合成互補鏈。 (3)化學方法人工合成。 2．基因表達載體的組成 目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因＋復制原點。 3．使用限制酶的注意點 (1)一般用同一種限制酶切割載體和獲取目的基因。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 4．目的基因導入受體細胞的方法 (1)導入植物細胞 ①農桿菌轉化法；②基因槍法；③花粉管通道法。 (2)導入動物細胞：顯微注射法。 (3)導入微生物細胞：Ca2＋處理法(感受態(tài)細胞法)。 5．目的基因的檢測與鑒定的方法 (1)檢測目的基因是否導入受體細胞：DNA分子雜交法。 (2)檢測目的基因是否轉錄出mRNA：分子雜交技術。 (3)檢測目的基因是否翻譯出蛋白質：抗原—抗體雜交技術。 (4)個體生物學水平鑒定：根據(jù)表達性狀判斷。 6．基因工程的?？键c (1)目的基因插入位置：啟動子與終止子之間。 (2)將目的基因導入受體細胞沒有堿基互補配對現(xiàn)象。 (3)常用的受體細胞 ①植物：受精卵、體細胞。 ②動物：受精卵。 ③微生物：大腸桿菌、酵母菌等。 (4)原核生物作為受體細胞的優(yōu)點：多為單細胞、繁殖快、遺傳物質相對較少。 　考查基因工程操作的基本工具和流程 1．(xx高考全國卷丙改編)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性核酸內切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR Ⅰ、Sau3A Ⅰ的切點是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被____________酶切后的產物連接，理由是______________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有____________，不能表達的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶，常見的有____________和____________，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是____________。 [解析] (1)由圖(a)可知，盡管BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ兩種限制酶的識別位點不相同，但兩種酶切割后產生的DNA片段具有相同的黏性末端，故被BamH Ⅰ酶切后得到的目的基因可以與圖(b)中表達載體被Sau3A Ⅰ酶切后的產物連接。(2)運載體上的啟動子和終止子具有調控目的基因表達的作用，由于甲和丙的目的基因分別插入在啟動子的上游和終止子的下游，故這兩個運載體上的目的基因都不能被轉錄和翻譯。(3)常見的DNA連接酶是Ecoli DNA連接酶和T4DNA連接酶，但作用有所差別，T4DNA連接酶既能連接黏性末端，又能連接平末端，而Ecoli DNA連接酶只能連接黏性末端。 [答案] (1)Sau3A Ⅰ　兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉錄 (3)Ecoli DNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 2．(xx高考江蘇卷改編)如表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題： 限制酶 BamH Ⅰ Bcl Ⅰ Sau3A Ⅰ Hind Ⅲ 識別序列及 切割位點 G↓GATCC CCTAG↑G T↓GATCA ACTAG↑T ↓GATC　 CTAG↑ A↓AGCTT TTCGA↑A (1)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過________酶作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒，需將其轉入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中________________________________________________________________________。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列為__________，對于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 [解析] (1)由題圖可知，質粒的兩個標記基因中都含有BamHⅠ的切點，因此不能用BamHⅠ進行切割，結合題干及表中信息可知也不能用Sau3AⅠ進行切割，所以只能用質粒和目的基因中都含有切點的BclⅠ和HindⅢ這兩種限制酶來切割目的基因和質粒。酶切后的載體和目的基因片段，通過DNA連接酶作用后獲得重組質粒。要將重組質粒轉入大腸桿菌，要先用CaCl2處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)。(2)重組質粒中只含有四環(huán)素抗性基因這一個標記基因，所以為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素，含有重組質粒的大腸桿菌能在平板上長出菌落。要用PCR擴增目的基因，所用的引物組成為圖2中引物甲和引物丙，因為從圖2中可以看出，引物甲與引物丙與模板鏈結合后能完成目的基因的復制。(3)BamHⅠ酶切的DNA末端是，BclⅠ酶切的DNA末端是，那么這兩個末端連接后的連接部位的6個堿基對序列為，由于連接以后的6個堿基對序列中沒有BamHⅠ和BclⅠ能識別的酶切位點，故對于該部位，BamHⅠ和BclⅠ都不能切開。(4)因為質粒的BamHⅠ和BclⅠ識別序列中都有Sau3AⅠ的識別序列和切割位點，所以用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。Sau3AⅠ切點及得到的7種大小不同的DNA片段情況如圖所示：①切點在1的位置可以得到1種DNA分子；②切點在1和2的位置可以得到2種DNA分子；③切點在1和3的位置可以得到2種DNA分子；④切點在2和3的位置可以得到2種DNA分子，故最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。 [答案] (1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接　感受 (2)四環(huán)素　引物甲和引物丙 (3)　都不能 (4)7 3．(xx懷化二模)我國科學家張道遠先生通過從耐旱灌木白花檉柳中克隆得到TSOD基因，利用轉基因技術轉化到棉花中，獲得了具備更強抗旱性的T4代轉基因棉花株系。如圖為轉基因抗旱棉花的培育過程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)①過程表示用________________擴增目的基因的方法。②過程用到的工具酶有________________________________。步驟③一般用________處理農桿菌，使其易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。 (2)將重組質粒導入棉花細胞除步驟③所示的方法外，還可采用__________________。如果受體細胞是動物的受精卵，則一般采用的方法是____________________。 (3)外植體培養(yǎng)成為試管苗的過程采用了____________________技術，利用了__________________的原理，步驟⑤⑥表示______________________。 (4)為了確定抗旱轉基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素標記的____________________作探針進行分子水平鑒定，再____________________進行個體水平鑒定棉花植株的抗旱性。 [答案] (1)PCR技術　限制酶(限制性核酸內切酶)、DNA連接酶　Ca2＋(或CaCl2)　(2)花粉管通道法(基因槍法)　顯微注射法　(3)植物組織培養(yǎng)　植物細胞的全能性　脫分化、再分化　(4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因)　移栽到干旱土地中 　考查蛋白質工程 4．(xx高考全國卷Ⅱ改編)已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的________________進行改造。 (2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內容包括________________的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：________________________________________________________________________。 (3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過______________和______________，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質，之后還需要對蛋白質的生物________進行鑒定。 [解析] (1)從題中所述資料可知，將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸后，該蛋白質的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構成蛋白質的氨基酸的排列順序進行改造，進而改變了蛋白質的結構，從而改變了蛋白質的功能。 (2)在蛋白質工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎，對生物體內原有P基因進行修飾，也可以通過人工合成法合成新的P1基因。中心法則的內容如圖所示： 由圖可知，中心法則的全部內容包括：DNA以自身為模板進行的復制，DNA通過轉錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達成蛋白質；在某些病毒中RNA可自我復制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆轉錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補充。 (3)蛋白質工程的基本途徑是預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→合成DNA→表達出蛋白質，經(jīng)過該過程得到的蛋白質，需要對其生物功能進行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 [答案] (1)氨基酸序列(或結構) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質)　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯) (3)設計蛋白質的結構　推測氨基酸序列　功能 5．閱讀如下資料： 資料甲：科學家將牛生長激素基因導入小鼠受精卵中，得到了體型巨大的“超級小鼠”；科學家采用農桿菌轉化法培育出轉基因煙草。 資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性。科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼幔谠摪腚装彼崤c第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。 回答下列問題： (1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用________法。構建基因表達載體常用的工具酶是________和________。在培育有些轉基因植物時，常用農桿菌轉化法，農桿菌的作用是__________________________________________。 (2)資料乙中的技術屬于________工程的范疇，該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對________進行改造，或制造一種________的技術。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的________序列發(fā)生了改變。 [解析] (1)小鼠細胞為動物細胞，將基因表達載體導入動物細胞常用的方法是顯微注射法；構建基因表達載體常用的工具酶是限制酶和DNA連接酶；將基因表達載體導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，農桿菌的作用是作為載體，將目的基因導入受體細胞。(2)從資料乙中可以得出是對基因進行改造，結果是得到耐熱性提高的蛋白質，因此屬于蛋白質工程的范疇，該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或制造一種新蛋白質的技術。對基因進行改造后，第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成二硫鍵，引起了空間結構的改變，所以最終是由于氨基酸序列的改變導致了空間結構的改變。 [答案] (1)顯微注射　限制酶　DNA連接酶　感染植物，將目的基因轉移到受體細胞中 (2)蛋白質　現(xiàn)有的蛋白質　新蛋白質　氨基酸 考點二　細胞工程 　(xx高考全國卷甲，40)如圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。 回答下列問題： (1)圖中A表示正常細胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為____________。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，去核時常采用________的方法。②代表的過程是__________。 (2)經(jīng)過多次傳代后，供體細胞中__________________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質的角度分析其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了________________________________________________________________________。 【解析】　(1)核移植過程中，供體的體細胞中性染色體組成可為XX或XY；去核時常采用顯微操作的方法；圖示②過程表示胚胎移植。(2)細胞培養(yǎng)過程中，經(jīng)過多次傳代培養(yǎng)，細胞中遺傳物質的穩(wěn)定性會降低。(3)由于卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響，所以克隆動物與供體性狀不完全相同。(4)克隆動物的成功獲得證明了已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。 【答案】　(1)XX或XY　顯微操作　胚胎移植 (2)遺傳物質　(3)卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響　(4)動物已分化體細胞的細胞核具有全能性 1．細胞工程概念的?？键c (1)定向性：按照人的意愿。 (2)目的：改變細胞內的遺傳物質和獲得細胞產品。 2．植物組織培養(yǎng)易錯點 (1)條件：無菌、離體。 (2)培養(yǎng)基組成：無機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、激素、瓊脂。 3．植物體細胞雜交常考點 (1)制備原生質體：用纖維素酶和果膠酶處理。 (2)原生質體融合：離心、振動、電激、聚乙二醇。 (3)雜種細胞形成的標志：新細胞壁的形成。 4．動物細胞培養(yǎng)?？键c (1)條件 ①無菌、無毒；②特殊營養(yǎng)：血清、血漿；③適宜的溫度和pH；④氣體環(huán)境：含95%的空氣加5%CO2的混合氣體。 (2)兩大階段：原代培養(yǎng)→細胞株；傳代培養(yǎng)→細胞系。 5．動物細胞核移植易錯點 (1)受體細胞：去核的卵母細胞。 (2)原因：①營養(yǎng)豐富；②體積大，易操作；③含有刺激細胞核恢復分裂能力的物質。 6．核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同 (1)克隆動物遺傳物質來自兩個親本。 (2)發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異。 (3)外界環(huán)境條件可能引起不遺傳的變異。 7．制備單克隆抗體常考點 (1)3種細胞特點不同 ①B淋巴細胞：能分泌抗體，不能大量增殖。 ②骨髓瘤細胞：能大量增殖，不能分泌抗體。 ③雜交瘤細胞：既能分泌抗體，又能大量增殖。 (2)2次篩選目的不同 ①第1次：獲得能分泌抗體的雜種細胞。 ②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細胞。 　考查植物細胞工程 1．植物組織培養(yǎng)技術被廣泛應用于培育無病毒植株、育種及獲得植物次生代謝產物等生產生活實際。如圖為番茄植株的培育過程。分析回答下列問題： (1)①過程中使用了____________________酶，獲得植物細胞原生質體，此處使用的溶液濃度不宜過小，以防止細胞原生質體____________。 (2)鋪平板類似于微生物接種，該過程必須在____________旁進行操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供營養(yǎng)外，還有____________的作用。 (3)同一番茄植株不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因________________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)；圖中屬于再分化的過程是________(填序號)。 (4)多倍體番茄植株所結果實中維生素含量更高，若想培育多倍體番茄，可選擇在圖中的過程③中添加________________進行處理，也可以選擇在過程⑥中添加________________進行處理。 [解析] (1)①過程中使用了纖維素酶和果膠酶，破壞植物細胞的細胞壁，而不損傷細胞內部結構，以獲得具有活力的單個的原生質體，因為失去了細胞壁的支撐作用，因此此處使用的溶液濃度不宜過小，以防止細胞原生質體吸水漲破。(2)鋪平板類似于微生物接種，該過程必須在酒精燈火焰旁進行無菌操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供營養(yǎng)外，還有調節(jié)滲透壓的作用，保持細胞正常的形態(tài)和功能。(3)同一番茄植株不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因不一定相同。如體細胞培養(yǎng)得到的細胞中含兩個染色體組，而花粉離體培養(yǎng)得到的細胞內染色體數(shù)目減半，因此基因不一定相同；圖中①②③表示獲得外植體，④⑤⑥⑦⑧表示已分化的細胞在一定因素作用下恢復細胞分裂能力，失去原有分化狀態(tài)的過程，叫做脫分化，⑨⑩表示已經(jīng)脫分化的愈傷組織在一定條件下，再分化出胚狀體，形成完整植株，這一過程叫做再分化。(4)若想培育多倍體番茄，可選擇在圖中的過程③中添加聚乙二醇作為誘導劑來誘導細胞的融合，使融合細胞內染色體數(shù)目加倍。也可以選擇在過程⑥中添加秋水仙素，抑制細胞分裂時紡錘體的形成，從而使染色體數(shù)目加倍。 [答案] (1)纖維素酶和果膠　吸水漲破　(2)酒精燈火焰　調節(jié)滲透壓　(3)不一定相同?、幄狻?4)聚乙二醇　秋水仙素 2．(xx鄭州模擬)為培育出含β胡蘿卜素的“黃金大米”，科研人員提出以下兩套培育方案。請分析回答下列問題： 甲方案：β胡蘿卜素基因“黃金大米” 乙方案： (1)甲方案中，β胡蘿卜素基因能在玉米和水稻體內出現(xiàn)相同表達結果的原因是________________________________________________________________________。 若研究人員已知β胡蘿卜素基因序列，可采用________________方法獲得β胡蘿卜素基因。②過程中可用________________技術檢測水稻體細胞DNA上是否插入了β胡蘿卜素基因。 (2)乙方案中，在體細胞雜交前需要用________________酶除去細胞壁獲得原生質體，誘導其融合的化學試劑常用________________。通過⑤獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過________________兩個過程，依據(jù)的原理是________________。在培養(yǎng)過程中，除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質外，還需要添加________________。 (3)與傳統(tǒng)育種方法相比，甲、乙兩套方案共同的優(yōu)點是 ________________________________________________________________________。 [解析] (1)玉米的基因能在水稻體內表達的原因是所有生物共用一套遺傳密碼。若已知基因序列，可采用人工合成的方法獲得目的基因。檢測目的基因是否插入水稻體細胞中可用DNA分子雜交技術。(2)在植物體細胞雜交前需要用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁獲得原生質體，誘導體細胞融合的化學試劑常用聚乙二醇。乙方案中通過⑤獲得“黃金大米”幼苗需要經(jīng)過脫分化和再分化兩個過程，依據(jù)的原理是植物細胞的全能性，在培養(yǎng)過程中，除了在培養(yǎng)基中添加營養(yǎng)物質外，還需要添加植物激素。(3)與傳統(tǒng)育種方法相比，兩套方案共同的優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和的障礙。 [答案] (1)所有生物共用一套遺傳密碼(密碼子)　人工合成　DNA分子雜交　(2)纖維素酶和果膠　聚乙二醇　脫分化和再分化　(植物)細胞的全能性　(植物)激素(生長素和細胞分裂素)　(3)克服遠緣雜交不親和的障礙(打破生殖隔離) 　動物細胞工程 3．(xx襄陽調研)如圖是利用人成纖維細胞(具有分裂能力，能在HAT培養(yǎng)基上存活)和小鼠骨髓瘤細胞(具有分裂能力，不能在HAT培養(yǎng)基上存活)進行人類基因定位的操作示意圖。請回答下列問題： (1)該技術的基礎是________技術。 (2)操作所用的成纖維細胞應在________代以內；誘導融合所運用的生物學原理是______________________。該過程中，區(qū)別于植物原生質體融合的方法是運用________處理。 (3)HAT培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基；該培養(yǎng)基內需要加入________等天然物質。 (4)培養(yǎng)時，pH一般為________；操作過程中，加入烏本苷的目的是________________________________________________________________________。 [答案] (1)動物細胞培養(yǎng)　(2)10　細胞膜具有一定的流動性　滅活病毒　(3)選擇　血漿(血清)　(4)7.2～7.4　除去成纖維細胞 4．科研人員為了判定人體中某兩個基因是否在同一條染色體上，做了人—鼠細胞融合實驗。人—鼠融合細胞在細胞增殖過程中會隨機地丟失人的染色體(人染色體數(shù)46條，鼠染色體數(shù)60條)，選出保留了要研究的人染色體的融合細胞，測定其是否出現(xiàn)待測基因的表現(xiàn)型(已知這些性狀都是小鼠細胞所沒有的)，從而判斷待測基因所屬的染色體。請回答下列問題： (1)人—鼠細胞融合常用的生物融合誘導劑是________，融合過程體現(xiàn)了細胞膜的________性。 (2)如果僅考慮兩兩融合的細胞，融合體系中除含有人—鼠融合細胞外，可能還有______________、______________。 (3)細胞融合后的增殖方式是________，一個人—鼠融合細胞，在不分裂時染色體數(shù)目最多是________條。 (4)有五個人—鼠融合細胞株A、B、C、D、E，分別測得甲、乙、丙、丁四種表現(xiàn)型，結果如表： 保留的人染色體 測定的性狀 1 2 3 甲 乙 丙 丁 細胞株 A ＋ － － － ＋ － ＋ B － ＋ － ＋ － ＋ ＋ C － － ＋ － － － － D － － － － － － ＋ E ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － 注：＋表示保留的染色體或具有某一性狀，－表示沒有。 實驗表明：控制________兩個性狀的基因都在人的2號染色體上。 (5)若想制備單克隆抗體，需要用已免疫的________細胞和骨髓瘤細胞融合。 [解析] (1)動物細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性，誘導動物細胞融合的方法有物理法、化學法和生物法，生物法即用滅活的病毒處理。 (2)如果僅考慮兩兩融合的細胞，融合體系中除含有人—鼠融合細胞外，可能還有人—人融合細胞、鼠—鼠融合細胞。 (3)細胞融合后的增殖方式是有絲分裂，一個人—鼠融合細胞，在不分裂時染色體數(shù)目最多是：人的染色體數(shù)目＋鼠的染色體數(shù)目＝46＋60＝106。 (4)分析表格可知：A組有鼠的全部染色體和人的1號染色體，具有乙、丁性狀；D組只有鼠的全部染色體，具有丁性狀，可見丁性狀在鼠的染色體上，人的1號染色體上含有控制乙性狀的基因。B組有鼠的全部染色體和人的2號染色體，具有甲、丙、丁性狀；可見人的2號染色體上含有控制甲、丙性狀的基因。 (5)若想制備單克隆抗體，需要用已免疫的B細胞和骨髓瘤細胞融合。 [答案] (1)滅活的病毒　流動　(2)人—人融合細胞　鼠—鼠融合細胞　(3)有絲分裂　106　(4)甲、丙 (5)B 5．如圖是某實驗室做的通過動物纖維母細胞等獲得單克隆抗體的實驗研究。據(jù)圖回答下列問題： (1)X、Y、Z細胞的名稱分別是________________、________________________、________________。 (2)①過程類似于植物組織培養(yǎng)技術中的________過程。與纖維母細胞相比，誘導干細胞的全能性較________________________________________________________________________。 ②過程的實質是________________________________________________________________________。 (3)生產單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)漿細胞，主要原因是 ________________________________________________________________________。 (4)④處需要篩選，從而得到________________________________________________________________________ 細胞，且培養(yǎng)該細胞的氣體環(huán)境為________________________________________________________________________。 [答案] (1)骨髓瘤細胞　抗原刺激過的B細胞(或漿細胞) 雜交瘤細胞　(2)脫分化　高　基因的選擇性表達 (3)漿細胞高度分化，不能無限(或大量)增殖　(4)能產生特異性抗體的雜交瘤　95%的空氣＋5%的CO2 1．請根據(jù)基因工程的有關知識回答下列問題： (1)cDNA文庫屬于________文庫，其構建方法是：用某種生物發(fā)育的某個時期的________反轉錄產生的cDNA片段，與載體連接后儲存在一個受體菌群中。 (2)切割DNA分子的工具是______________，它能使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的________鍵斷開，從而形成黏性末端或平末端。 (3)基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，其中只能“縫合”黏性末端的是________DNA連接酶；既可以“縫合”黏性末端，又可以“縫合”平末端的是________DNA連接酶。 (4)將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是________；如果受體細胞是大腸桿菌，需要用________處理細胞，使之成為感受態(tài)細胞。 [解析] (1)基因文庫包括基因組文庫和部分基因文庫，cDNA文庫屬于部分基因文庫。(2)限制酶可切割DNA分子，使磷酸二酯鍵斷開。(3)Ecoli DNA連接酶只能“縫合”黏性末端。T4DNA連接酶既可以“縫合”黏性末端，又可以“縫合”平末端。(4)將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法；如果受體細胞是大腸桿菌，需要用Ca2＋處理細胞，使之成為感受態(tài)細胞。 [答案] (1)部分基因　mRNA　(2)限制性核酸內切酶(限制酶)　磷酸二酯　(3)Ecoli　T4　(4)農桿菌轉化法　Ca2＋ 2．(xx龍巖調研)如圖是植物體細胞雜交過程示意圖，如果A、B植物均為二倍體，據(jù)圖回答下列問題： (1)圖中所示過程的原理有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)圖中的①過程是________________________________________________________________________。 (3)植物體細胞融合成功的標志是________________________________________________________________________， 其產生與細胞內________(細胞器)有關。 (4)③和④過程分別是________和________過程。則該雜交植株有________個染色體組。 (5)該技術的最顯著優(yōu)勢是________________________________________________________________________。 [解析] (1)植物體細胞雜交過程中有原生質體A和原生質體B的融合過程，其原理是細胞膜具有流動性；將雜種細胞培育成新的個體，其原理是植物細胞具有全能性。(2)圖中的①過程是去除植物細胞壁，制備原生質體。(3)植物體細胞融合成功的標志是形成新的細胞壁，植物細胞壁的形成與高爾基體有關。(4)雜種細胞通過脫分化形成愈傷組織，然后經(jīng)再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個二倍體的細胞融合成的雜種細胞培育成的新個體，含有四個染色體組。(5)植物體細胞雜交可以克服遠緣雜交不親和的障礙。 [答案] (1)細胞膜具有一定的流動性、植物細胞具有全能性(缺一不可)　(2)(去壁)制備原生質體　(3)形成新的細胞壁　高爾基體　(4)脫分化　再分化　四 (5)克服遠緣雜交不親和的障礙 3．資料顯示我國每年移植器官需求人數(shù)為150萬，但每年器官移植手術量僅為1萬例。從2015年1月1日起，我國停止使用死囚作為移植供體來源。此舉受到人權組織的廣泛歡迎，但令中國移植器官短缺問題更加嚴重。科研工作者把目光投向了治療性克隆的研究。 (1)取病人體細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)________的卵母細胞中，構成重組細胞。這個過程供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，原因是________________________________________________________________________ ____________________。 (2)重組細胞需要經(jīng)過誘導分化，形成相應的組織、器官才可用于移植，這個過程采用的技術是________________________________________________________________________。 培養(yǎng)液中通常要添加________________等一些天然成分，而氣體環(huán)境中CO2的主要作用是________________________________________________________________________。 培養(yǎng)過程中，為了清除代謝產物，防止對細胞造成危害，應定期____________。 (3)用此方式得到的器官進行移植的優(yōu)點是________________。 (4)中國政府不反對治療性克隆，但禁止________________。 [答案] (1)去核　10代以內的細胞能保持正常的二倍體核型　(2)動物細胞培養(yǎng)　血清、血漿　維持培養(yǎng)液的pH　更換培養(yǎng)液　(3)不發(fā)生免疫排斥　(4)生殖性克隆 4．如圖是科學家利用大腸桿菌生產人胰島素的部分過程。請結合相關知識回答問題： (1)除圖示方法獲得目的基因(人胰島素基因)外，還可通過________的方法獲得目的基因。 (2)圖示所獲得的人胰島素基因在大腸桿菌中不能表達，需要質粒為其提供________________等調控因子；質粒含有一個或多個________切割位點，供目的基因插入其中；質粒上還含有________，供重組DNA的鑒定和選擇。 (3)圖中切割人胰島素基因和質粒的酶(酶A)相同，其目的是________________，將重組DNA分子導入大腸桿菌前，常需用________處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞。 (4)由于大腸桿菌中沒有________________等結構，其內合成的人胰島素沒有活性，需要經(jīng)過再加工。 [解析] (1)獲取目的基因的方法除題圖所示方法外，還有人工合成法。(2)圖示所獲得的人胰島素基因由于不含啟動子和終止子，因此需要運載體——質粒提供。質粒上還應含有一個或多個限制酶切割位點，供目的基因插入其中；質粒上還含有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(3)用同一種限制酶切割目的基因和質粒，以便獲得相同的末端。將重組DNA分子導入大腸桿菌前，需用Ca2＋處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞。(4)由于大腸桿菌中沒有內質網(wǎng)、高爾基體等結構，其內合成的人胰島素沒有活性，需要經(jīng)過再加工。 [答案] (1)人工合成　(2)啟動子、終止子　限制酶　標記基因　(3)獲得相同的末端　Ca2＋　(4)內質網(wǎng)、高爾基體 5．利用動物乳腺生產產品的技術稱為動物乳腺生物反應器技術。青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應器的研制”項目生產的藥用蛋白具有表達效率高、成本低、安全性高、易于分離純化的優(yōu)點，可產生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產品，造福人類。據(jù)圖回答下列問題： (1)在基因工程中，A表示________________，如果直接從蘇云金芽孢桿菌中獲得抗蟲基因，①過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， B表示______________。 (2)在研究過程中，研究人員首先從相關基因組中獲取了目的基因，并采用________技術對目的基因進行擴增，然后將目的基因與質粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構建過程中需要的工具酶有________________________________________________________________________。 (3)將目的基因導入受體細胞的過程中，在③過程中一般采用________________________，在②過程中一般采用______________，受體細胞一般是____________。 (4)由于轉基因表達產物存在于山羊的乳汁中，檢測其體內是否出現(xiàn)藥用蛋白，在分子水平上的檢測方法及結果是什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)要確定目的基因(抗蟲基因)導入棉花細胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達，需進行檢測和鑒定，請寫出在個體水平上的鑒定過程：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [解析] 基因工程的工具酶有限制酶、DNA連接酶，其中限制酶具有專一性：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點切割DNA分子。目的基因的檢測與鑒定有四種方法：采用DNA分子雜交技術檢測轉基因生物染色體的DNA上是否插入了目的基因；采用分子雜交技術檢測目的基因是否轉錄出了mRNA；采用抗原—抗體雜交技術檢測目的基因是否翻譯成了蛋白質；進行個體水平的鑒定(進行抗蟲或抗病的接種實驗)。 [答案] (1)目的基因　一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點切割DNA分子　重組DNA　(2)PCR　限制酶(限制性核酸內切酶)、DNA連接酶　(3)農桿菌轉化法　顯微注射法　受精卵　(4)從轉基因山羊的乳汁中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交。如果出現(xiàn)雜交帶，表明乳汁中出現(xiàn)了藥用蛋白；如果不出現(xiàn)雜交帶，表明乳汁中未出現(xiàn)藥用蛋白　(5)讓害蟲吞食轉基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀 6．(xx保定調研)如圖是人體免疫物質的制備方法，①～⑥表示不同的過程，請回答下列問題： (1)方法1中，細胞A應具備的特點是______________。體外培養(yǎng)細胞Y需要滿足以下條件：________、添加了血漿(或血清)的培養(yǎng)基、適宜溫度與pH、______________的氣體環(huán)境等。 (2)方法2中，通過④得到的目的基因與細胞B中原有基因________(填“一定”或“不一定”)相同，⑤過程必須用到的工具酶有________________________，結構甲的組成必須包括________________及目的基因等。 (3)若用棉花生產抗體2，⑥過程的受體細胞應選用________，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該抗體基因是否在再生植株中正確表達，通常采用__________法檢測植株是否含有該種抗體。 [解析] (1)將能夠產生抗體的細胞B和細胞A融合后，雜種細胞Y可產生大量的抗體，則細胞A應具有無限增殖的特點。體外培養(yǎng)動物細胞Y，需要滿足無菌無毒、添加有血清的培養(yǎng)基、適宜的溫度和pH、通入95%的空氣＋5%二氧化碳的氣體環(huán)境等條件。(2)通過④反轉錄獲得的目的基因中，沒有內含子等，和細胞B中原有的基因不一定相同；⑤表示目的基因和載體結合，需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶，結構甲是基因表達載體，組成部件一定含有啟動子、終止子、標記基因和目的基因等。(3)培養(yǎng)轉基因植物時，常采用農桿菌轉化法將目的基因導入受體細胞，則⑥的受體細胞為土壤農桿菌?？贵w基因正確表達后會產生抗體，通常采用抗原—抗體雜交的方法來檢測目的基因是否成功表達。 [答案] (1)能無限增殖　無菌、無毒　含5%CO2、95%空氣　(2)不一定　限制性核酸內切酶(限制酶)和DNA連接酶　啟動子、終止子、標記基因　(3)土壤農桿菌　抗原—抗體雜交 7．(xx石家莊質檢)如圖表示構建轉入了人抗體基因的小鼠生產人源性單克隆抗體的流程。請據(jù)圖回答下列問題： (1)圖示過程涉及的生物技術有__________________、________________、____________________。 (2)構建的基因表達載體除含有人抗體基因、標記基因外，還應具有________________。 (3)向轉基因小鼠注射特定的抗原后，從小鼠的________中提取B淋巴細胞；②過程通常用______________________________誘導。 (4)細胞X是______________________，體外培養(yǎng)細胞X所用的培養(yǎng)液必須添加____________________等天然成分，培養(yǎng)過程中會產生接觸抑制嗎？________。 [答案] (1)轉基因技術　動物細胞培養(yǎng)　動物細胞融合(其他合理答案亦可) (2)啟動子、終止子 (3)脾臟　聚乙二醇或滅活的病毒 (4)雜交瘤細胞　血漿或血清　不會 8．如圖是培養(yǎng)生產人生長激素的轉基因動物的過程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)①是含有人生長激素基因的質粒，為了使人生長激素基因在羊乳腺細胞中表達，需要將目的基因與乳腺蛋白基因的________等調控組件重組在一起。②中是根據(jù)________基因表達的性狀篩選出的細胞⑤。 (2)從白臉羊體內分離出的組織要經(jīng)過酶處理變?yōu)閱蝹€細胞再培養(yǎng)，實驗中使用的細胞通常在10代以內，以保持細胞正常的________。 (3)為了使產藥動物種群迅速擴大，現(xiàn)對⑥階段的胚胎進行分割，一次給受體母羊移入多個胚胎，胚胎分割時應注意________________________。 (4)細胞④和細胞⑤融合所利用的原理是________________。產藥動物的產生涉及________________(填“胚胎細胞核移植”或“體細胞核移植”)技術，該技術的成功率較________。 (5)移植后的胚胎能在受體子宮中存活的生理基礎為 ________________________________________________________________________。 [解析] (1)因為目的基因上沒有啟動子，要使人生長激素基因在羊乳腺細胞中表達，需要將目的基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起。(2)細胞在傳至10～50代左右時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，這時部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，所以實驗中使用的細胞通常在10代以內，以保持細胞正常的二倍體核型。(3)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。(4)細胞融合所利用的原理是細胞膜的流動性。根據(jù)圖示可知，培養(yǎng)產生人生長激素的過程涉及體細胞核移植技術，該技術的成功率較低。(5)受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應，這為胚胎在受體內的存活提供了可能。 [答案] (1)啟動子　標記　(2)二倍體核型　(3)將內細胞團均等分割　(4)細胞膜的流動性　體細胞核移植　低　(5)受體子宮對外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應 9．如圖是科學家利用現(xiàn)代生物技術研制用于癌癥治療的鼠—人嵌合抗體的流程圖。請回答下列問題： (1)利用蛋白質工程技術對鼠源雜交瘤抗體進行改造時，首先必須根據(jù)預期____________________，設計________________，進一步推測應有的氨基酸序列，最終通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導入鼠淋巴細胞中使其________。在Ig基因表達載體構建的過程中，人和鼠的基因要用________________切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)圖中嵌合載體啟動子位于基因的首端，它是________________識別和結合的部位，終止子是________的終點；嵌合載體中還應含有____________，以便重組DNA的鑒定和篩選。 (3)圖中的“抗體分泌細胞”的名稱是________，檢測目的基因在淋巴細胞中是否得到表達可采用____________技術。 (4)在制備單克隆嵌合抗體過程中要進行篩選，第二次篩選的目的是___________________________