2017屆高考生物大一輪復(fù)習(xí) 第十章 現(xiàn)代生物科技專題學(xué)案

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1、 基因工程 [最新考綱] 1．基因工程的誕生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技術(shù)(Ⅱ)　3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)　4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ) 考點(diǎn)一　基因工程的操作工具 1．基因工程的概念理解 (1)供體：提供目的基因。(2)操作環(huán)境：體外。(3)操作水平：分子水平。(4)原理：基因重組。 (5)受體：表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì)：目的基因在受體體內(nèi)表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn) ①與雜交育種相比：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 ②與誘變育種相比：定向改造生物遺傳性狀。 2．DNA重組技術(shù)的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱：限制酶) ①來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。 ②

2、作用：識別特定的核苷酸序列并切開相應(yīng)兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端。 (2)DNA連接酶 ①種類：按來源可分為E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶。 ②作用：在兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵以連接兩段DNA片段。 (3)載體 ①種類：質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 ②質(zhì)粒特點(diǎn) [深度思考] (1)限制酶與DNA連接酶的關(guān)系。 提示：①限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。 ②限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。 (2)載體所具備條件的目的性。 提示： 條件 目的性

3、 穩(wěn)定并能復(fù)制 目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴(kuò)大 有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 可攜帶多個(gè)或多種外源基因 具有特殊的標(biāo)記基因 便于重組DNA的鑒定和選擇 (3)幾種酶的比較。 提示： 比較項(xiàng)目 限制酶 DNA連接酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脫氧核苷酸 DNA分子 作用部位 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵 堿基對間的氫鍵 模板 不需要 不需要 需要 不需要 作用結(jié)果 形成黏性末端或平末端 形成重組DNA分子 形成新的DNA分子 形成單鏈DNA分子 題組一　考點(diǎn)診斷 (1)切割質(zhì)粒的限制性

4、核酸內(nèi)切酶均特異性地識別6個(gè)核苷酸序列。(2014·高考江蘇卷)(　　) (2)載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因。(2014·高考江蘇卷)(　　) (3)限制酶只能用于切割目的基因。(　　) (4)DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。(　　) (5)E·coli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。(　　) (6)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的載體。(　　) 答案：(1)(×)　(2)(×)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(×)　(6)(√) 題組二　基因工程操作工具的分析 1．若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖

5、乙)構(gòu)建重組DNA(見圖丙)，限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)分別是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是(　　) A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 解析：選D。解答本題的關(guān)鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相

6、同。 2．下列關(guān)于載體的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．載體與目的基因結(jié)合后，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)重組DNA分子 B．對某種限制酶而言，載體最好只有一個(gè)切點(diǎn)，但還要有其他多種酶的切點(diǎn) C．目前常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物和動植物病毒 D．載體具有某些標(biāo)記基因，便于對其進(jìn)行切割 解析：選D。標(biāo)記基因的作用是便于篩選出重組載體，不是便于對其切割。 3．如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是(　　) A．①②③④　 B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 解析：選C。限制酶可在特定位點(diǎn)對DNA分子進(jìn)

7、行切割；DNA聚合酶在DNA分子復(fù)制時(shí)將脫氧核苷酸連接成脫氧核苷酸鏈；DNA連接酶可將限制酶切開的磷酸二酯鍵連接在一起；解旋酶的作用是將DNA雙鏈解開螺旋，為復(fù)制或轉(zhuǎn)錄提供模板。 1.限制酶是一類酶，而不是一種酶。 2.限制酶切割位點(diǎn)所處的位置必須是在所需的標(biāo)記基因之外，這樣才能保證標(biāo)記基因的完整性，有利于對目的基因的檢測。 3.為使目的基因與載體形成相同的DNA片段末端連接，通常使用同一種限制酶將二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所產(chǎn)生的末端也存在互補(bǔ)關(guān)系時(shí)，則兩末端也可連接。 考點(diǎn)二　基因工程的操作過程及其應(yīng)用 1．基因工程的操作程序 (1)基因工程的操作步驟 ①

8、— ②—組成 ③—方法 ④ 2．基因工程的應(yīng)用 (1)植物基因工程：主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力，以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。 (2)動物基因工程：主要應(yīng)用于動物品種改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植等方面。 (3)基因工程藥物：來源于轉(zhuǎn)基因的工程菌。 (4)基因治療：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能。 [深度思考] (1)在目的基因的獲取方法上有怎樣的區(qū)別？ 提示：直接分離法 ①從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。 ②如果需要大量增加目的基因，且目的基因的核苷酸序列僅部分已知，則利用PCR技術(shù)擴(kuò)增

9、。 人工合成目的基因 ①如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。 ②以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 提示：①基因表達(dá)載體的組成及作用： ②基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程： (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 提示：①轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。 ②將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞： 生物種類 植物 動物 微生物 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法 受體細(xì)胞 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過程 將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA

10、上→轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上→表達(dá) 將含有目的基因的表達(dá)載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物 Ca2＋處理細(xì)胞→感受態(tài)細(xì)胞→重組表達(dá)載體DNA分子與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 (4)目的基因的檢測與鑒定。 提示： 方法 檢測或鑒定目的 水平 DNA分子雜交技術(shù) 檢測目的基因的有無 分子水平 分子雜交技術(shù) 目的基因是否轉(zhuǎn)錄 抗原—抗體雜交技術(shù) 目的基因是否翻譯 生物性狀的表達(dá)與否 目的基因是否表達(dá) 個(gè)體水平 , 題組一　考點(diǎn)診斷 (1)抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上

11、也未必能正常表達(dá)。(2014·高考江蘇卷)(　　) (2)應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)。(2011·高考四川卷)(　　) (3)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株。(　　) (4)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说难灏椎鞍谆驅(qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中。(　　) (5)為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體。(　　) 答案：(1)(√)　(2)(×)　(3)(√)　(4)(×)　(5)(×) 題組二　基因工程的操作過程及應(yīng)用分析 1．(

12、2014·高考廣東卷)(多選)利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如下圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．過程①需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B．過程②需使用解旋酶和PCR獲取目的基因 C．過程③使用的感受態(tài)細(xì)胞可用NaCl溶液制備 D．過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞 解析：選AD。本題考查基因工程。由mRNA獲得DNA的過程是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶，A項(xiàng)正確。過程②表示用PCR擴(kuò)增目的基因，此過程不需要解旋酶，通過控制溫度達(dá)到解旋的目的，B項(xiàng)錯(cuò)誤。過程③感受態(tài)的大腸桿菌是使用CaCl2處理的，C項(xiàng)錯(cuò)誤。鑒定目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，可以采用DNA分子雜

13、交技術(shù)，D項(xiàng)正確。 2．(2014·高考新課標(biāo)全國Ⅱ卷)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題： (1)理論上，基因組文庫含有生物的________基因；而cDNA文庫中含有生物的________基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物________的體細(xì)胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測此再生植

14、株中該基因的________，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗(yàn)中檢測植株的________是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時(shí)，則可推測該耐旱基因整合到了________________(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。 解析：(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因，cDNA文庫又稱為部分基因文庫，含有生物的部分基因。(2)植物甲基因組文庫中有該種植物的全部基因，從中可篩選出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低，所以植物乙體細(xì)胞作為受體細(xì)胞；要確定耐旱基因是否正確表達(dá)，應(yīng)檢測該基因的表達(dá)產(chǎn)物，對于個(gè)體水平的檢測

15、，應(yīng)在干旱的田間進(jìn)行試驗(yàn)，檢測植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)將耐旱基因看作A，不耐旱基因看作a，Aa×Aa→耐旱與不耐旱數(shù)量比為3∶1，則耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 答案：(1)全部　部分 (2)篩選 (3)乙　表達(dá)產(chǎn)物　耐旱性 (4)同源染色體的一條上 基因工程操作程序易錯(cuò)點(diǎn)剖析 1．基因表達(dá)載體≠載體：基因表達(dá)載體與載體相比增加了目的基因。 2．目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的：基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動子與終止子之間的部位，若目的基因插入啟動子內(nèi)部，啟動子將失去原功能。 3．啟動子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子：啟動子和終止子

16、位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過程的啟動和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯的啟動和終止。 4．切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶。如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同時(shí)，在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。 5．基因工程操作過程中只有第三步?jīng)]有堿基互補(bǔ)配對現(xiàn)象：第一步存在逆轉(zhuǎn)錄法獲得DNA，第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象，第四步存在檢測分子水平雜交。 考點(diǎn)三　蛋白質(zhì)工程及其與基因工程的關(guān)系 1．流程圖 寫出流程圖中字母代表的含義： A．轉(zhuǎn)錄，B.翻譯，C.分子設(shè)計(jì)，D.多肽鏈，E.預(yù)期功能。 2．結(jié)果：改造了現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出

17、新的蛋白質(zhì)。 3．應(yīng)用：主要集中應(yīng)用于對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，改良生物性狀。 [深度思考] 蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系 項(xiàng)目 區(qū)別與聯(lián)系 蛋白質(zhì)工程 基因工程 區(qū)別 過程 預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列 獲取目的基因→構(gòu)建基因表達(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定 實(shí)質(zhì) 定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì) 定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品 結(jié)果 可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì) 只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 ①蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程②基因工

18、程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造 題組一　蛋白質(zhì)工程的分析 1．(2013·高考廣東卷)從某海洋動物中獲得一基因，其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是(　　) A．合成編碼目的肽的DNA片段 B．構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體 C．依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽 D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽 解析：選C。由題中信息“在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物”可推知本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識。根據(jù)蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)

19、結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)，可推知答案為C。 2．(2016·湖南師大附中月考)干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在－70℃條件下保存半年，請根據(jù)以上信息回答下列問題： (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”。寫出下列方框中相應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟。 ①____________________，②____________________， ③____

20、________________，④____________________。 (2)基因工程與蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)__________的蛋白質(zhì)，不一定符合__________需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過__________或________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行__________，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。 (3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的__________結(jié)構(gòu)。 解析：蛋白質(zhì)工程的操作流程是：預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序

21、列?；蚬こ讨荒苌a(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程卻可以生產(chǎn)自然界不存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程直接操作的對象是基因。 答案：(1)預(yù)期蛋白質(zhì)的功能　預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)　應(yīng)有的氨基酸序列　相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在　人類生產(chǎn)和生活　基因修飾　基因合成　改造　(3)空間(或高級) 題組二　蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系分析 3．(2015·高考全國Ⅱ卷)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)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(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答

22、下列問題： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的________進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ)，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(dá)時(shí)是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括________的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：________。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過________和________，進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)行鑒定。 解析：(1)從

23、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(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸的排列順序進(jìn)行改造，進(jìn)而改變了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而改變了蛋白質(zhì)的功能。(2)在蛋白質(zhì)工程中，目的基因可以以P基因序列為基礎(chǔ)，對生物體內(nèi)原有P基因進(jìn)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(nèi)容如下圖所示： 由圖可知，中心法則的全部內(nèi)容包括：DNA以自身為模板進(jìn)行的復(fù)制，DNA通過轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給RNA，最后RNA通過翻譯將遺傳信息表達(dá)成蛋白質(zhì)；在某些病毒中RNA可自我復(fù)制(如煙草花葉病毒等)，在某些病毒中能以RNA為模板逆

24、轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對中心法則的補(bǔ)充。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)，經(jīng)過該過程得到的蛋白質(zhì)，需要對其生物功能進(jìn)行鑒定，以保證其發(fā)揮正常作用。 答案：(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (3)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測氨基酸序列　功能 1．(2012·高考新課標(biāo)全國卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和

25、________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G G……CTTAA 為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是_______________________________________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)

26、錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運(yùn)載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是 _______________________________________________ _______________________________________________。 解析：此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另

27、一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的末端相同。 (3)根據(jù)酶的來源不同，DNA連接酶分為E·coli DNA連接酶和T4DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中，通常利用質(zhì)粒作為運(yùn)載體，另外噬菌體和動植物病毒也可作為運(yùn)載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí)，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。 答案：(1)黏性末端　平末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(其他合理答案也可) (3)大腸桿菌　T4 (4)mRNA(或RNA)　cDN

28、A(或DNA)　PCR (5)噬菌體　動植物病毒(其他合理答案也可) (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(其他合理答案也可) 2．(2015·高考海南卷)在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素。回答下列問題： (1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是________，合成胰高血糖素的細(xì)胞是________。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列

29、，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的________序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成________的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時(shí)，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從________中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。 解析：(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時(shí)，需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因)，然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載

30、體，導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。(3)運(yùn)用抗原—抗體檢測法檢測胰島素原時(shí)，培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原。 答案：(1)胰島B細(xì)胞　胰島A細(xì)胞 (2)DNA　胰島素原 (3)菌體 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練(單獨(dú)成冊) 1．已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn)，乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡。因此，可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi)，使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的能力。 回答下列問題： (1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因，在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上，推測出丙種蛋白質(zhì)的___

31、_____序列，據(jù)此可利用________方法合成目的基因。獲得丙種蛋白質(zhì)的基因還可用________和________方法。 (2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，常需要使用________酶和________酶。 (3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng)，篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗________的危害。 (4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口，則該植株的種子________(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因。 解析：本題考查抗蟲作物培育過程的相關(guān)知識。(1)獲取目的基因的方法

32、主要有基因文庫獲取法、PCR技術(shù)擴(kuò)增法和人工化學(xué)合成法三種。已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列，可通過推測丙種蛋白質(zhì)的基因序列，然后利用化學(xué)方法人工合成丙種蛋白質(zhì)基因。(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，需要使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，前者能識別特定的核苷酸序列，使每條鏈特定部位的核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開形成黏性末端，被喻為“分子手術(shù)刀”；后者能使兩個(gè)帶有相同黏性末端的DNA片段連接起來，被稱為“分子針線”。(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng)，可篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織，而后培養(yǎng)出含有丙種蛋白質(zhì)的抗乙種昆蟲的植株。(4)若只用重組質(zhì)粒感染甲種農(nóng)作物葉片傷口，可在葉片組織中

33、篩選出含丙種蛋白質(zhì)的細(xì)胞，由于該重組質(zhì)粒感染的是體細(xì)胞，故該植株的種子中不含有丙種蛋白質(zhì)基因。 答案：(1)基因　化學(xué)　基因文庫　PCR (2)限制　DNA連接 (3)乙種昆蟲 (4)不含 2.在某些深海魚中發(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白基因afp對提高農(nóng)作物的抗寒能力有較高的應(yīng)用價(jià)值。如圖所示是獲得轉(zhuǎn)基因萵苣的技術(shù)流程，請據(jù)圖回答下列問題： (1)獲取目的基因的主要途徑包括從自然界已有的物種中分離和________。 (2)①過程需要的酶有__________________、________。 (3)重組質(zhì)粒除了帶有抗凍蛋白基因afp以外，還必須含有啟動子、終止子和__________

34、______，這樣才能構(gòu)成一個(gè)完整的基因表達(dá)載體。 (4)如果受體細(xì)胞C1是土壤農(nóng)桿菌，則將目的基因?qū)胨哪康氖抢棉r(nóng)桿菌的________，使目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞C2，并將其插入到受體細(xì)胞C2中的________上，使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)，形成轉(zhuǎn)基因萵苣。經(jīng)②過程獲得的轉(zhuǎn)基因萵苣中的目的基因是否表達(dá)，在分子水平上可用________法進(jìn)行檢測，如果出現(xiàn)雜交帶，說明目的基因已經(jīng)表達(dá)蛋白質(zhì)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)基因萵苣培育成功。 解析：(1)獲取目的基因的主要途徑有從自然界已有的物種中分離和人工合成。(2)①過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，需要用到限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(3)一個(gè)

35、完整的基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因。(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法利用的是農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，將目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，進(jìn)而使目的基因能夠穩(wěn)定遺傳和表達(dá)。檢測目的基因是否成功表達(dá)可采用抗原—抗體雜交法。 答案：(1)人工合成　(2)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　(3)標(biāo)記基因　(4)轉(zhuǎn)化作用　染色體DNA　抗原—抗體雜交 3．(2016·濰坊模擬)胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射入人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)的速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1

36、)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________。 (2)圖中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是 _______________________________________________ _______________________________________________。 (3)新的胰島素基因與載體(質(zhì)粒)結(jié)合過程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—。請畫出質(zhì)粒被限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端：________。DNA連接酶對所連接的DNA兩端堿基

37、序列是否有專一性要求？________(填“是”或“否”)。 (4)若將含有新的胰島素基因的表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞中，最常用的方法是________。 (5)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有________、________和發(fā)酵工程。 解析：(1)構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預(yù)期功能。(2)根據(jù)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能，推測新的胰島素中氨基酸的序列，進(jìn)而推斷基因中的脫氧核苷酸序列來合成新的胰島素基因。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞中，最常用的轉(zhuǎn)化方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(4)限制性核酸內(nèi)切酶識別特定的核苷酸序列，產(chǎn)生特定的黏性末端或平口末端，而DNA連接酶對所連接的DNA兩

38、端堿基序列卻沒有專一性要求。(5)生產(chǎn)自然界中本來沒有的蛋白質(zhì)需要用到蛋白質(zhì)工程、基因工程等技術(shù)。 答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能　(2)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成新的胰島素基因 (3)　　否　(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 (5)蛋白質(zhì)工程　基因工程 4．(2016·河北唐山一中期中)如圖是從酵母菌獲取某植物需要的某種酶基因的流程，結(jié)合所學(xué)知識及相關(guān)信息回答下列問題： (1)圖中cDNA文庫__________基因組文庫(填“大于”“等于”或者“小于”)。 (2)①過程提取的DNA需要__________的切割，B過程是____

39、______。 (3)為在短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用__________擴(kuò)增的方法。目的基因獲取之后，需要進(jìn)行________，其組成必須有________________以及標(biāo)記基因等，此步驟是基因工程的核心。 (4)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞，常采用的方法是__________，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳可以用________技術(shù)進(jìn)行檢測。 解析：(1)cDNA文庫小于基因組文庫。(2)提取目的基因需要限制酶，逆轉(zhuǎn)錄法獲得目的基因需要逆轉(zhuǎn)錄酶。(3)短時(shí)間內(nèi)大量獲得目的基因，可用PCR技術(shù)擴(kuò)增的方法?；虮磉_(dá)載體的組成必須有目的基因、標(biāo)記基因、啟動子和終止子，基因表達(dá)載體的

40、構(gòu)建是基因工程的核心。(4)將目的基因?qū)肽畴p子葉植物細(xì)胞常采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，目的基因只有整合到植物細(xì)胞的染色體上才能在植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳，可通過DNA分子雜交的方法對目的基因是否整合到染色體上進(jìn)行檢測。 答案：(1)小于 (2)限制酶　反轉(zhuǎn)錄(或逆轉(zhuǎn)錄) (3)PCR技術(shù)　基因表達(dá)載體的構(gòu)建　啟動子、終止子、目的基因 (4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　DNA分子雜交 5．(2016·福建普高畢業(yè)班質(zhì)檢)為探究SHH基因與角化囊腫發(fā)生的相關(guān)性，科研人員利用SHH基因的非模板鏈轉(zhuǎn)錄合成的RNA作為探針，進(jìn)行分子雜交實(shí)驗(yàn)，以檢測SHH基因在角化囊腫中的表達(dá)情況。其基本流程如下圖：(Amp表示氨芐

41、青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá)) 請回答： (1)重組載體中SHH基因轉(zhuǎn)錄合成RNA探針時(shí)，________(需要/不需要)啟動子。 (2)步驟②中，用Ca2＋處理大腸桿菌，使之成為________細(xì)胞，然后導(dǎo)入重組載體。實(shí)驗(yàn)中，用添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，未導(dǎo)入質(zhì)粒的細(xì)菌將會死亡，原因是這些細(xì)菌不含有__________基因。 (3)能表達(dá)LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X－gal的培養(yǎng)基上會形成藍(lán)色菌落，易于識別。根據(jù)上述原理可以初步判斷________(藍(lán)色/白色)菌落中的大腸桿菌為重組菌。 (4)將制備的探針加入角化囊腫切片中，探針將

42、與____________形成雜交帶，進(jìn)而判斷SHH基因的轉(zhuǎn)錄情況。 解析：(1)重組載體中SHH基因表達(dá)需要啟動子。(2)大腸桿菌細(xì)胞用Ca2＋處理后就成為感受態(tài)細(xì)胞；能在添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生存的細(xì)菌含有氨芐青霉素抗性基因，沒有氨芐青霉素抗性基因的細(xì)菌將會死亡。(3)能表達(dá)LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和X－gal的培養(yǎng)基上會形成藍(lán)色菌落，重組菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá)，重組菌在含有IPTG和X－gal的培養(yǎng)基上會形成白色菌落。(4)判斷SHH基因的轉(zhuǎn)錄情況，也就是判斷SHH基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。 答案：(1)需要 (2)感受態(tài)　Amp(或氨芐青霉素抗性或抗

43、性) (3)白色 (4)SHH轉(zhuǎn)錄的mRNA(只寫mRNA不給分) 6．(2014·高考天津卷)嗜熱土壤芽孢桿菌產(chǎn)生的β－葡萄糖苷酶(BglB)是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用，開展了利用大腸桿菌表達(dá)BglB酶的試驗(yàn)： (1)PCR擴(kuò)增bglB基因時(shí)，選用__________基因組DNA作模板。 (2)右圖為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴(kuò)增的bglB基因重組進(jìn)該質(zhì)粒，擴(kuò)增的bglB基因兩端需分別引入________和________不同限制酶的識別序列。 注：圖中限制酶的識別序列及切割形成的黏性末端均不相同。 (3)大腸桿

44、菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述構(gòu)建好的表達(dá)載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因?yàn)開_______________。 解析：本題考查了基因工程及影響酶活性的因素。 (1)bglB基因存在于嗜熱土壤芽孢桿菌中，所以為擴(kuò)增bglB基因，應(yīng)選用嗜熱土壤芽孢桿菌基因組DNA做模板。(2)用限制酶切割時(shí)，不能破壞質(zhì)粒中的復(fù)制原點(diǎn)、啟動子、終止子及標(biāo)記基因(如抗生素抗性基因)，而且要將目的基因插入啟動子和終止子之間，Nde Ⅰ、Xba Ⅰ、BamH Ⅰ符合條件，而Xba Ⅰ的酶切位點(diǎn)在質(zhì)粒中有兩處，這樣會影響目的基因插入的準(zhǔn)確性，所以應(yīng)選擇Nde Ⅰ和BamH Ⅰ。目的基因的黏性末端應(yīng)與質(zhì)粒相同，所以擴(kuò)

45、增的bglB基因兩端需分別引入Nde Ⅰ和BamH Ⅰ不同限制酶的識別序列。(3)導(dǎo)入目的基因后的大腸桿菌具有分泌BglB酶的能力，即可以降解纖維素。 答案：(1)嗜熱土壤芽孢桿菌 (2)Nde Ⅰ　BamH Ⅰ (3)轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶 第2講　細(xì)胞工程 [最新考綱] 1．植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)　2.動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅰ)　3.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ) 考點(diǎn)一　植物細(xì)胞工程 1．細(xì)胞工程 (1)操作水平：細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平。 (2)目的：按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品。 2．植物細(xì)胞的全能性 (1)概念：具有

46、某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。 (2)物質(zhì)基礎(chǔ)：細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。 (3)體內(nèi)細(xì)胞全能性不表達(dá)的原因：基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)，形成不同的組織、器官。 3．植物組織培養(yǎng)技術(shù) (1)原理：細(xì)胞的全能性。 (2)概念理解 (3)操作流程； 外植體愈傷組織根、芽或胚狀體―→試管苗。 4．植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (1)概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (2)操作流程： ①過程①為去除細(xì)胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體，常用方法是酶解法，所用到的酶是纖維素酶和果

47、膠酶。 ②過程②是原生質(zhì)體的融合，人工誘導(dǎo)的物理法包括離心、振動、電激等；化學(xué)法一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。 ③過程③是原生質(zhì)體融合后再生出細(xì)胞壁，這是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。 ④植物體細(xì)胞雜交的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 5．植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑： ①微型繁殖：用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 ②作物脫毒：選取作物無毒組織(如莖尖)進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗的技術(shù)。 ③人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。 (2)作物新品種的培育：單倍體育種和突變體的利用。 (3)細(xì)胞

48、產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：如人參皂甙干粉的生產(chǎn)。 [深度思考] (1)植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交的比較。 提示： 名稱 植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交 原理 細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜具有一定的流動性和細(xì)胞的全能性 過程 選材 選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導(dǎo)脫分化 不同種的植物細(xì)胞的葉片、根尖等部位，也可從組織培養(yǎng)產(chǎn)生的愈傷組織中獲得 技術(shù) 操作 脫分化、再分化等 除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合 關(guān)系 植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜 (2)植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種細(xì)胞需要篩選嗎？為

49、什么？ 提示：植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種細(xì)胞的類型有三種(以上圖為例)：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要進(jìn)行篩選。 (3)若一植物細(xì)胞含有2X條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為Aabb，另一植物細(xì)胞含有2Y條染色體，2個(gè)染色體組，基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為四倍體，其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2X＋2Y，基因型為AabbccDd。 題組一　考點(diǎn)診斷 (1)棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗能體現(xiàn)細(xì)胞全能性。(　　) (2)植物的每個(gè)細(xì)胞在植物體內(nèi)和體外都能表現(xiàn)出細(xì)胞的全能性。(　　) (3)在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化。(　　) (4)愈傷組織

50、是外植體通過脫分化和再分化后形成的。(　　) (5)利用物理法或化學(xué)法，可以直接將兩個(gè)植物細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)融合。(　　) (6)用纖維素酶和果膠酶水解獲得的植物原生質(zhì)體失去了全能性。(　　) (7)再生出細(xì)胞壁是原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。(　　) 答案：(1)(√)　(2)(×)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(×)　(6)(×)　(7)(√) 題組二　植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交過程的分析 1．某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術(shù)路線為“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細(xì)

51、胞的傷害 B．在愈傷組織培養(yǎng)中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，可獲得染色體加倍的細(xì)胞 C．出芽是細(xì)胞再分化的結(jié)果，受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控 D．生根時(shí)，培養(yǎng)基通常應(yīng)含α－萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑 解析：選B。本題主要考查植物組織培養(yǎng)的相關(guān)知識。在愈傷組織中，因植物細(xì)胞含有細(xì)胞壁，阻礙了細(xì)胞融合，所以此時(shí)加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑，不能獲得染色體加倍的細(xì)胞；消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細(xì)胞的傷害；愈傷組織出芽是細(xì)胞分化的結(jié)果，而細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)；生長素和細(xì)胞分裂素是啟動細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，生根時(shí)，培養(yǎng)基通常含有α－萘乙酸等生長素類調(diào)節(jié)劑。故B項(xiàng)錯(cuò)誤。

52、 2．(2016·北京重點(diǎn)中學(xué)第一次月考)圖是植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，如果A，B植物均為二倍體，據(jù)圖分析回答： (1)圖中所示過程的原理有：_______________________________________________。 (2)圖中的①過程是_______________________________________________。 (3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是____________________，其產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi)________(細(xì)胞器)有關(guān)。 (4)③和④過程分別是________和________的過程。則該雜交植物有________個(gè)染色體組。

53、 (5)該技術(shù)的最顯著優(yōu)勢是：_______________________________________________。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交過程中有原生質(zhì)體A和原生質(zhì)體B的融合過程，其原理是細(xì)胞膜具有流動性；將雜種細(xì)胞培育成新的個(gè)體，其原理是植物細(xì)胞具全能性。(2)圖中的①過程是去除植物細(xì)胞壁，制備原生質(zhì)體。 (3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁，植物細(xì)胞壁的形成與高爾基體有關(guān)。(4)雜種細(xì)胞通過脫分化形成愈傷組織，再經(jīng)再分化形成雜種植株。圖中雜種植株是由兩個(gè)二倍體的細(xì)胞融合成的雜種細(xì)胞培育成的新個(gè)體，含有四個(gè)染色體組。(5)植物體細(xì)胞雜交可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障

54、礙。 答案：(1)細(xì)胞膜具有流動性、植物細(xì)胞具全能性 (2)(去壁)制備原生質(zhì)體 (3)形成新的細(xì)胞壁　高爾基體 (4)脫分化　再分化　四 (5)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 1．細(xì)胞全能性大小的比較 植物細(xì)胞：受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞 動物細(xì)胞：受精卵>生殖細(xì)胞>胚胎干細(xì)胞>體細(xì)胞核(動物細(xì)胞全能性受限制，但細(xì)胞核具有全能性) 2．植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用 生長素/細(xì)胞分裂素的比值 作用效果 比值高時(shí) 促進(jìn)根分化、抑制芽形成 比值低時(shí) 促進(jìn)芽分化、抑制根形成 比值適中 促進(jìn)愈傷組織形成 3.由于植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，所以常采用莖尖組織培

55、養(yǎng)技術(shù)獲得脫毒苗。 考點(diǎn)二　動物細(xì)胞培養(yǎng)和體細(xì)胞克隆 1．動物細(xì)胞培養(yǎng) (1)操作流程： 動物組織塊單個(gè)細(xì)胞的懸浮液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng) (2)培養(yǎng)條件： ①無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理，添加抗生素，定期更換培養(yǎng)液以消除代謝產(chǎn)物。 ②營養(yǎng)：除正常的有機(jī)和無機(jī)營養(yǎng)外，加入血清、血漿等一些天然成分。 ③適宜的溫度和pH：溫度為36.5±0.5℃(哺乳動物)，pH為7.2～7.4。 ④氣體環(huán)境：含95%空氣加5%CO2的混合氣體，其中后者的作用是維持培養(yǎng)液的pH。 (3)應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)，檢測有毒物質(zhì)，醫(yī)學(xué)研究。 2．動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物

56、 (1)動物核移植：將動物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎，這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育為動物個(gè)體。 (2)過程： 重組細(xì)胞重組胚胎代孕母體―→生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個(gè)體 (3)原理：動物體細(xì)胞核具有全能性。 (4)結(jié)果：獲得與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個(gè)體。 (5)克隆動物：用核移植方法得到的動物。 [深度思考] (1)動物細(xì)胞培養(yǎng)與細(xì)胞核移植的比較。 提示： 項(xiàng)目 動物細(xì)胞培養(yǎng) 動物體細(xì)胞核移植 原理 細(xì)胞增殖 動物細(xì)胞核的全能性 關(guān)鍵環(huán)節(jié) 細(xì)胞增殖和癌變 細(xì)胞核移植、細(xì)胞分化 結(jié)果 相同分化程度的細(xì)胞群

57、 獲得克隆動物 應(yīng)用 ①生產(chǎn)生物制品②醫(yī)學(xué)研究③檢測有毒物質(zhì) ①加速良種繁育②保護(hù)瀕危物種③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白④作為異種移植的供體⑤用于組織器官的移植 (2)動物細(xì)胞培養(yǎng)中兩次使用胰蛋白酶的作用有什么不同？ 提示：第一次用胰蛋白酶處理剪碎的組織使之分散成單個(gè)細(xì)胞，第二次使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來。 (3)在細(xì)胞核移植過程中卵母細(xì)胞選擇時(shí)期及原因分別是什么？ 提示：卵母細(xì)胞選擇時(shí)期及原因：MⅡ中期的卵母細(xì)胞，此時(shí)具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中合成與分裂、分化有關(guān)的物質(zhì)能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化，形成重組胚胎。 (4)核移植產(chǎn)生的克隆動物與提供細(xì)胞核的親本完全相同嗎？ 提示：可能不同，①

58、克隆動物細(xì)胞質(zhì)基因來源于另一個(gè)親本，與植物組織培養(yǎng)不同(來自一個(gè)親本)，即克隆動物遺傳物質(zhì)來自兩個(gè)親本。 ②在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變、染色體變異導(dǎo)致性狀改變。 ③外界環(huán)境條件的影響引起不可遺傳的變異。 題組一　考點(diǎn)診斷 (1)在25 ℃的實(shí)驗(yàn)條件下可順利完成大鼠神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)。(2014·高考北京卷)(　　) (2)動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動物的培育。(2011·高考江蘇卷)(　　) (3)培養(yǎng)保留接觸抑制的細(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞。(2010·高考浙江卷)(　　) (4)克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型會發(fā)生改變。(2010·高考浙江卷)(　　) (5)

59、二倍體細(xì)胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的。(2010·高考浙江卷)(　　) (6)動物細(xì)胞核移植的受體細(xì)胞必須是卵細(xì)胞。(　　) 答案：(1)(×)　(2)(√)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(×)　(6)(×) 題組二　動物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞核移植的過程分析 1．(2016·江蘇鎮(zhèn)江期末)下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述正確的是(　　) A．動物細(xì)胞培養(yǎng)要經(jīng)過脫分化和再分化過程 B．培養(yǎng)基中通常要加入動物血清 C．組織細(xì)胞分化程度越高，培養(yǎng)越容易 D．傳代培養(yǎng)時(shí)可用胃蛋白酶分散細(xì)胞 解析：選B。理解動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程是解題關(guān)鍵。動物細(xì)胞培養(yǎng)不需要脫分化；一般來說，組織細(xì)胞分化程度

60、越低，增殖能力越強(qiáng)，培養(yǎng)越容易；原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)時(shí)都要用胰蛋白酶把組織細(xì)胞分散開。 2．科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長激素基因的奶牛，如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育，可以對此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如圖所示)。請結(jié)合圖示回答下列問題： (1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，要對取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分散處理，形成單個(gè)細(xì)胞，這個(gè)過程中需要利用________酶處理。 (2)用于核移植的供體細(xì)胞，一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，原因是_______________________________________________。 (3)在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞增殖的方式是________，此外，

61、細(xì)胞增殖還表現(xiàn)出________和接觸抑制等特點(diǎn)。 (4)將進(jìn)行培養(yǎng)的供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞中，去除卵母細(xì)胞核的目的是_______________________________________________。 (5)將重組細(xì)胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)形成的重組胚胎移入受體母牛后，該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)相同的犢牛，但也不是100%地復(fù)制，原因最可能是_______________________________________________ _______________________________________________。 (6)上述動物工程中涉及的技術(shù)有___

62、____________________________________________。 轉(zhuǎn)基因牛的克隆成功，說明了動物________具有全能性。 答案：(1)胰蛋白　(2)該種細(xì)胞代謝旺盛、分裂能力強(qiáng)，且遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變　(3)有絲分裂　貼壁生長 (4)使克隆出的動物個(gè)體的遺傳物質(zhì)幾乎全部來自供體細(xì)胞　(5)生物的性狀受細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因的共同控制；生物的性狀還受環(huán)境因素的影響　(6)核移植、細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植技術(shù)　體細(xì)胞的細(xì)胞核 1.細(xì)胞核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞并發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動物細(xì)胞的全能性。 2.克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕

63、大多數(shù)性狀與供核親本一致。 考點(diǎn)三　動物細(xì)胞融合與單克隆抗體的制備 1．動物細(xì)胞融合 (1)原理：細(xì)胞膜的流動性。 (2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。 (3)意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑。 2．單克隆抗體的制備 (1)制備過程： (2)優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)、靈敏度高，并可大量制備。 (3)用途：作為診斷試劑，用于治療疾病和運(yùn)載藥物。 [深度思考] (1)植物體細(xì)胞雜交和動物細(xì)胞融合的比較： 提示： 比較項(xiàng)目 植物體細(xì)胞雜交 動物細(xì)胞融合 原理 細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜的流動

64、性、細(xì)胞的增殖 融合前處理 除去細(xì)胞壁 使細(xì)胞分散開 使用的酶 纖維素酶和 果膠酶 胰蛋白酶 誘導(dǎo)手段 物理法：離心、電激、振動化學(xué)法：聚乙二醇等試劑誘導(dǎo) 除物理法和化學(xué)法外，也可用滅活的病毒誘導(dǎo) 結(jié)果 雜種植株 雜交細(xì)胞 應(yīng)用 培育植物新品種 主要用于制備單克隆抗體 意義 突破遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴(kuò)展了雜交的親本組合 相同點(diǎn) 原生質(zhì)體融合原理相同，原生質(zhì)體融合的方法相似 (2)單克隆抗體制備過程的幾個(gè)問題分析。 提示：①對動物免疫的原因：B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細(xì)胞，才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗

65、體，所以，與骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。 ②在單克隆抗體制備過程中，一般認(rèn)為有兩次篩選過程，第一次是篩選出雜交瘤細(xì)胞(用選擇培養(yǎng)基)，第二次是進(jìn)一步篩選出能產(chǎn)生人們所需要抗體的雜交瘤細(xì)胞。 ③雜交瘤細(xì)胞具備雙親的遺傳物質(zhì)，不僅具有漿細(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體的能力，還具有骨髓瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的能力，從而可以克服單純B淋巴細(xì)胞不能無限增殖的缺點(diǎn)，而大量生產(chǎn)單克隆抗體。 題組一　考點(diǎn)診斷 (1)可以用滅活的病毒促進(jìn)動物細(xì)胞融合，而不能促進(jìn)植物細(xì)胞融合。(　　) (2)小鼠骨髓瘤細(xì)胞染色體數(shù)為40，B淋巴細(xì)胞的染色體數(shù)為46，融合后形成的雜交瘤細(xì)胞DNA分子數(shù)為86

66、。(　　) (3)雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)培養(yǎng)，是為了獲得能產(chǎn)生單克隆抗體的胚胎。(　　) (4)體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動物和制備單克隆抗體。(　　) (5)B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞融合后有三種細(xì)胞類型(若僅考慮兩兩融合的情況)。(　　) 答案：(1)(√)　(2)(×)　(3)(×)　(4)(×)　(5)(√) 題組二　動物細(xì)胞融合與單克隆抗體制備過程的分析 1．與植物體細(xì)胞雜交相比，動物細(xì)胞融合的原理及其特有的誘導(dǎo)因子分別是(　　) A．細(xì)胞膜的流動性、離心 B．細(xì)胞膜的流動性、滅活的病毒 C．細(xì)胞的全能性、電激 D．細(xì)胞的全能性、滅活的病毒 解析：選B。植物體細(xì)胞雜交的原理是細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞的全能性，動物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜的流動性；動物細(xì)胞融合的常用誘導(dǎo)因子有聚乙二醇、滅活的病毒、電激等，其中滅活的病毒是其特有的誘導(dǎo)因子，而聚乙二醇、電激均可用于誘導(dǎo)植物體細(xì)胞雜交。 2．(2014·高考新課標(biāo)全國Ⅰ卷)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋