2015屆高考生物二輪復(fù)習(xí)講義 現(xiàn)代生物科技-基因工程、細(xì)胞工程

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1、 基因工程、細(xì)胞工程 一、基因工程 1．基本工具： (1)工具酶。 ①限制性核酸內(nèi)切酶(又稱限制酶)：切割目的基因和載體(斷開(kāi)磷酸二酯鍵)。 ②DNA連接酶：縫合DNA片段斷口處外側(cè)鏈(形成磷酸二酯鍵)。 (2)載體應(yīng)具備的條件。 ①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并復(fù)制：便于目的基因的表達(dá)。 ②有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)：便于外源DNA分子的插入。 ③具有標(biāo)記基因：鑒定與選擇重組DNA分子。 2．基本操作程序： (1)目的基因的獲取。 ①基因文庫(kù)獲取，②PCR技術(shù)擴(kuò)增，③化學(xué)方法直接人工合成。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建。 ①啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)錄。 ②目的基因：控制需要

2、的特定性狀。 ③終止子：終止轉(zhuǎn)錄。 ④標(biāo)記基因：篩選重組細(xì)胞。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 ①導(dǎo)入植物細(xì)胞：最常用方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，另外還有花粉管通道法和基因槍法。 ②導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：最常用方法是顯微注射法。 ③導(dǎo)入微生物細(xì)胞：常用Ca2＋處理使受體細(xì)胞處于感受態(tài)。 (4)目的基因的檢測(cè)與鑒定。 ①分子水平檢測(cè)：以目的基因單鏈作探針，進(jìn)行分子雜交；抗原—抗體雜交。 ②個(gè)體水平鑒定：抗蟲、抗病的接種實(shí)驗(yàn)。 3．應(yīng)用： (1)植物基因工程。 ①抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物； ②利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 (2)動(dòng)物基因工程。 ①提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度；②改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)；

3、③用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物；④用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體。 (3)基因工程藥物。 (4)基因治療。 ①體外基因治療；②體內(nèi)基因治療。 二、植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 1 / 15 三、植物體細(xì)胞雜交、動(dòng)物細(xì)胞融合與細(xì)胞核移植 1．若該圖為植物體細(xì)胞雜交示意圖： (1)原生質(zhì)體的制備。 用纖維素酶和果膠酶除去植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，得到原生質(zhì)體A和B。 (2)促融方法。 ①過(guò)程中，常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇。 (3)新細(xì)胞壁的形成。 ②過(guò)程形成的D細(xì)胞具有一定的形狀，該過(guò)程與細(xì)胞中的高爾基體密切相關(guān)。 (4)雜種植株的培育。 ③過(guò)程為植物組織培養(yǎng)，依據(jù)的原理

4、是細(xì)胞的全能性，所得雜種植株可育(“可育”或“不可育”)。 2．若該圖為動(dòng)物細(xì)胞融合示意圖： (1)促融方法。 與植物體細(xì)胞雜交相比，①過(guò)程中特有的方法是滅活病毒處理。 (2)原理：①過(guò)程的完成依賴于細(xì)胞膜的流動(dòng)性。 (3)應(yīng)用。 若A細(xì)胞為骨髓瘤細(xì)胞，B細(xì)胞為B淋巴細(xì)胞，那么D細(xì)胞稱為雜交瘤細(xì)胞，由D細(xì)胞連續(xù)分裂產(chǎn)生大量細(xì)胞的過(guò)程，稱為克隆。這種細(xì)胞既能無(wú)限繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。 3．若該圖為體細(xì)胞核移植過(guò)程示意圖，假設(shè)C細(xì)胞的細(xì)胞核來(lái)自于A細(xì)胞： (1)受體細(xì)胞(B細(xì)胞)的選擇理由。 第一：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，能滿足早期胚胎發(fā)育的需要。 第二：體積較大，易于操作。

5、 第三：含有使已分化的細(xì)胞核恢復(fù)分裂能力的物質(zhì)。 (2)克隆動(dòng)物的性狀。 通過(guò)該過(guò)程克隆的動(dòng)物主要性狀由A細(xì)胞決定。 1．在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過(guò)程中，不可能同時(shí)進(jìn)行ATP的合成與分解。(　　) 【答案】　　分析：在誘導(dǎo)離體的組織或器官形成幼苗的過(guò)程中，伴隨細(xì)胞的增殖與分化等需要能量的生理過(guò)程，一定會(huì)進(jìn)行ATP的合成與分解。 2．重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA分子脫氧核糖和磷酸交替連接。(　　) 【答案】　　分析：DNA分子雜交是通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則形成的。 3．將目的基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞。(　　) 【答案】　　分析：目的基因必須經(jīng)

6、構(gòu)建形成基因表達(dá)載體，才能導(dǎo)入受體細(xì)胞，否則不能正常表達(dá)。 4．培養(yǎng)草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是組織培養(yǎng)。(　　) 【答案】　√　分析：植物的莖尖一般沒(méi)有病毒感染，因此可以通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)莖尖細(xì)胞以獲得脫毒苗。 5．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)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)。(　　) 【答案】　　分析：應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否轉(zhuǎn)錄，但不能檢測(cè)其是否表達(dá)。 6．體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動(dòng)物和制備單克隆抗體。(　　) 【答案】　　分析：克隆動(dòng)物通過(guò)核移植技術(shù)獲得，不能通過(guò)體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得。 7．動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入

7、植物體后不能表達(dá)。(　　) 【答案】　　分析：不同生物的基因具有相同的化學(xué)成分和空間結(jié)構(gòu)，合成蛋白質(zhì)時(shí)共用一套密碼子，因此動(dòng)物基因可以在植物體內(nèi)表達(dá)。 8．單克隆抗體技術(shù)可以用于治療老年癡呆癥。(　　) 【答案】　√　分析：?jiǎn)慰寺】贵w特異性強(qiáng)，可以定向清除抗原，達(dá)到治療疾病的目的。 基因工程的基本工具 【典例1】　(2012新課標(biāo)全國(guó)卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)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________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G 　　　G……CTTA

8、A 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(lái)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__

9、______。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)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】　(1)當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生的是平末端。 (2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，不

10、同的限制酶應(yīng)該切出相同的黏性末端。 (3)DNA連接酶根據(jù)其來(lái)源的不同分為兩類，一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為Ecoli DNA連接酶；另一類是從T4噬菌體中分離出來(lái)的，稱為T4DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄是指以RNA為模板在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA的過(guò)程，可以在體外短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))。 (5)基因工程中可以作為運(yùn)載體的除質(zhì)粒外，還有λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 (6)大腸桿菌細(xì)胞有細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，能阻止質(zhì)粒(外源DNA)等物質(zhì)的進(jìn)入，只能通過(guò)Ca2＋處理細(xì)胞，使細(xì)胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(感受態(tài)細(xì)胞)，才能作為受體細(xì)胞。

11、 【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 (3)Ecoli　T4 (4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR (5)λ噬菌體的衍生物　動(dòng)植物病毒 (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 (1)基因工程常用的工具包括哪些？分別起什么作用？ (2)限制酶的特異性及其作用： ①特異性： ________________________________________________________________________； ① 作用部位： ______________________

12、__________________________________________________； ③末端分析：同種限制酶切出的末端______________(填“一定”或“可能”)相同；不同種限制酶切出的末端____________(填“一定”或“可能”)相同。 【答案】　(1)提示：限制酶——分子手術(shù)刀，DNA連接酶——分子縫合針，運(yùn)載體——分子運(yùn)輸車。 (2)提示：①識(shí)別并切割特定的脫氧核苷酸序列 ②DNA單鏈中兩個(gè)相鄰脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵 ③一定　可能 【總結(jié)提升】 與核酸有關(guān)的酶的辨析 【變式訓(xùn)練】　(2014南通模擬)普通棉花中含β－甘露糖苷

13、酶基因(GhMnaA2)，能在纖維細(xì)胞中特異性表達(dá)，產(chǎn)生的β－甘露糖苷酶催化半纖維素降解，棉纖維長(zhǎng)度變短。為了培育新的棉花品種，科研人員構(gòu)建了反義GhMnaA2基因表達(dá)載體，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入棉花細(xì)胞，成功獲得轉(zhuǎn)基因棉花品種，具體過(guò)程如下。請(qǐng)分析回答： (1)①和②過(guò)程中所用的限制酶分別是____________、____________。 (2)基因表達(dá)載體除了圖示組成部分外，至少還有________________________等(至少答兩個(gè))。 (3)③過(guò)程中用酶切法可鑒定正、反義表達(dá)載體。用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正義基因表達(dá)載體獲得0.05 kb、3.25 kb、5.9

14、5 kb、9.45 kb四種長(zhǎng)度的DNA片段，則用NotⅠ酶切反義基因表達(dá)載體獲得DNA片段的長(zhǎng)度應(yīng)是________和______________。 (4)④利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化棉花細(xì)胞的過(guò)程中，整合到棉花細(xì)胞染色體DNA的區(qū)段是________________，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞再通過(guò)________________形成植物體。 (5)導(dǎo)入細(xì)胞內(nèi)的反義GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA能與細(xì)胞內(nèi)的GhMnaA2轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ)配對(duì)，從而抑制基因的表達(dá)，其意義是______________________________________________________________________

15、__ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)HindⅢ、BamHⅠ　SmaⅠ (2)復(fù)制原點(diǎn)、終止子、標(biāo)記基因等 (3)6.0 kb　12.7 kb (4)(含有E6啟動(dòng)子和GhMnaA2基因的)T—DNA　植物組織培養(yǎng) (5)阻止β－甘露糖苷酶合成，使棉纖維更長(zhǎng) 基因工程的操作步驟 【典例2】　肺細(xì)胞中的let7基因表達(dá)減弱，癌基因RAS表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá)增強(qiáng)后，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增

16、殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。 (1)進(jìn)行過(guò)程①時(shí)，需要用到________酶。 (2)研究發(fā)現(xiàn)，let7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，其影響機(jī)理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取________進(jìn)行分子雜交，以直接檢測(cè)let7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由細(xì)胞中________(填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量減少引起的。 (3)進(jìn)行過(guò)程②時(shí)，需用________酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于細(xì)胞培養(yǎng)。③過(guò)程常用的方法是_________________________________________________________

17、__。 【解析】　(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，應(yīng)用限制酶切開(kāi)載體并插入目的基因，再用DNA連接酶連接為基因表達(dá)載體。 (2)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄，可以從細(xì)胞中提取mRNA，與基因探針進(jìn)行分子雜交。let7基因表達(dá)增強(qiáng)，會(huì)使RAS蛋白翻譯受阻，RAS蛋白含量減少，使肺癌細(xì)胞增殖受到抑制。 (3)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，需要用胰蛋白酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞。轉(zhuǎn)化動(dòng)物細(xì)胞常用顯微注射法。 【答案】　(1)限制酶、DNA連接 (2)mRNA　RAS蛋白 (3)胰蛋白　顯微注射法 (1)反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因。 ①需要的酶： ________________________________

18、________________________________________； ② 模板： ________________________________________________________________________； ③原料： ________________________________________________________________________。 (2)目的基因的檢測(cè)與鑒定。 ①檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞用什么方法？ ②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄所使用的基因探針是什么？ 【答案】　(1)提示：①反轉(zhuǎn)錄酶?、赗NA?、勖撗鹾塑账?

19、(2)①提示：DNA分子雜交法。 ②提示：基因探針為放射性同位素或熒光標(biāo)記的目的基因單鏈。 【總結(jié)提升】 目的基因的檢測(cè)與鑒定方法 【變式訓(xùn)練】　(2012天津高考改編)如圖為采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)AFB1解毒酶的流程圖。據(jù)圖回答問(wèn)題： ―→ (1)在甲、乙條件下培養(yǎng)含AFB1解毒酶基因的菌株，經(jīng)測(cè)定，甲菌液細(xì)胞密度小、細(xì)胞含解毒酶；乙菌液細(xì)胞密度大、細(xì)胞不含解毒酶。過(guò)程Ⅰ應(yīng)選擇________菌液的細(xì)胞提取總RNA，理由是 ________________________________________________________________________ ___

20、_____________________________________________________________________。 (2)過(guò)程Ⅱ中，與引物結(jié)合的模板是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)檢測(cè)酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，應(yīng)采用________________________方法。 (

21、4)采用蛋白質(zhì)工程進(jìn)一步改造該酶的基本途徑是：從提高酶的活性出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列，找到相對(duì)應(yīng)的________。 (5)實(shí)際上生物分子間的結(jié)合具有特異性。以下實(shí)例為體外處理“蛋白質(zhì)－DNA復(fù)合體”獲得DNA片段信息的過(guò)程圖，請(qǐng)回答。 a．若將得到的DNA片段用于構(gòu)建重組質(zhì)粒，需要將過(guò)程③的測(cè)序結(jié)果與限制酶的________進(jìn)行對(duì)比，以確定選用何種酶。 b．如果復(fù)合體中的蛋白質(zhì)為RNA聚合酶，則其識(shí)別、結(jié)合的DNA序列區(qū)為基因的________________。 【答案】　(1)甲　甲菌液細(xì)胞的AFB1解毒酶基因已轉(zhuǎn)錄生成mRNA，而在乙菌液細(xì)胞中該基因未

22、轉(zhuǎn)錄 (2)AFB1解毒酶基因的cDNA (3)抗原－抗體雜交 (4)脫氧核苷酸序列 (5)a.識(shí)別序列　b．啟動(dòng)子 植物細(xì)胞工程 【典例3】　(2012新課標(biāo)全國(guó)卷)為了探究6－BA和IAA對(duì)某菊花品種莖尖外植體再生叢芽的影響，某研究小組在MS培養(yǎng)基中加入6－BA和IAA，配制成四種培養(yǎng)基(見(jiàn)下表)，滅菌后分別接種數(shù)量相同、生長(zhǎng)狀態(tài)一致、消毒后的莖尖外植體，在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)再生叢芽外植體的比率(m)，以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)，結(jié)果如下表。 回答下列問(wèn)題： (1)按照植物的需求量，培養(yǎng)基中無(wú)機(jī)鹽的元素可分為_(kāi)_______和__

23、______兩類。上述培養(yǎng)基中，6－BA屬于________________類生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 (2)在該實(shí)驗(yàn)中，自變量是________________，因變量是________，自變量的取值范圍是________________。 (3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，誘導(dǎo)叢芽總數(shù)最少的培養(yǎng)基是________號(hào)培養(yǎng)基。 (4)為了誘導(dǎo)該菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般不加入____________(填“6－BA”或“IAA”)。 【解析】　(1)組成生物體的元素分為大量元素和微量元素兩類，6－BA屬于細(xì)胞分裂素類植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 (2)表格中6－BA濃度不變，自變量是IAA，取值范圍是0～0.5 mg

24、L－1；因變量是再生叢芽外植體的比率和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)。 (3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，得出1號(hào)培養(yǎng)基再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)最小，即誘導(dǎo)叢芽總數(shù)最少。 (4)6－BA可以促進(jìn)生芽，IAA可以促進(jìn)生根，為了誘導(dǎo)該菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般不加入6－BA。 【答案】　(1)大量元素　微量元素　細(xì)胞分裂素 (2)IAA濃度　叢芽外植體的比率及叢芽平均數(shù)　0～0.5 mgL－1 (3)1　(4)6－BA (1)植物體內(nèi)有哪幾類激素？組織培養(yǎng)過(guò)程中加入植物激素的作用是什么？ (2)根據(jù)表格數(shù)據(jù)推測(cè)：當(dāng)6－BA相對(duì)較高時(shí)，____________________

25、____________相對(duì)較高，此時(shí)________________________(有利于、不利于)根的產(chǎn)生。 【答案】　(1)提示：有5類，分別為生長(zhǎng)素類、細(xì)胞分裂素類、赤霉素類、乙烯類、脫落酸類。協(xié)同調(diào)控植物組織培養(yǎng)的脫分化、再分化、生根和叢芽的產(chǎn)生。 (2)提示：再生叢芽外植體的比率和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)　不利于 【總結(jié)提升】 植物組織培養(yǎng)原理和過(guò)程分析 (1)原理：細(xì)胞的全能性。 ①理論依據(jù)。 生物體的每一個(gè)細(xì)胞都含有本物種所特有的全套遺傳物質(zhì)。 ②表達(dá)的容易程度。 a．受精卵＞配子細(xì)胞＞體細(xì)胞。 b．分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞。 c．植物細(xì)胞

26、＞動(dòng)物細(xì)胞。 ③體內(nèi)細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的表達(dá)具有選擇性。 (2)植物激素的使用。 脫分化階段細(xì)胞分裂素比例較高，以促進(jìn)細(xì)胞的分裂；再分化階段生長(zhǎng)素比例較高，以促進(jìn)芽與根的形成。 (3)光照的使用。 脫分化階段不需要給予光照，再分化階段需要給予光照，以利于葉綠素的形成。 【變式訓(xùn)練】　如圖是通過(guò)土壤農(nóng)桿菌與植物細(xì)胞原生質(zhì)體共培養(yǎng)的方法獲得轉(zhuǎn)基因植物的過(guò)程。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)圖a表示從已經(jīng)消毒的葉片中剪取部分植物組織細(xì)胞。圖b表示用________酶來(lái)制備原生質(zhì)體。 (2)圖c表示用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質(zhì)體，為了防止原生質(zhì)體________，培養(yǎng)基的濃度要適宜。培養(yǎng)一

27、段時(shí)間后，將其與________共同培養(yǎng)，使攜帶目的基因的____________進(jìn)入植物細(xì)胞。然后通過(guò)離心(圖d)的方法，除去多余的土壤農(nóng)桿菌。 (3)圖e表示將原生質(zhì)體培養(yǎng)成________，然后將其轉(zhuǎn)移到含有一定抗生素的________培養(yǎng)基中進(jìn)行篩選培養(yǎng)(圖f)。 (4)將獲得的含有目的基因的愈傷組織轉(zhuǎn)移到____________培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)(圖g)，同時(shí)注意調(diào)整________________的種類和________________，最終獲得完整的植株(圖h)。 【答案】　(1)纖維素酶和果膠 (2)吸水漲破　土壤農(nóng)桿菌　重組Ti質(zhì)粒 (3)愈傷組織　選擇 (4)分化

28、　植物激素　比例 動(dòng)物細(xì)胞工程 【典例4】　 (2014課標(biāo)Ⅰ)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(cè)定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測(cè)出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如圖所示。 若要制備雜交瘤細(xì)胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測(cè)，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時(shí)，所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16 000以上，

29、則小鼠最少需要經(jīng)過(guò)________次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是________小鼠，理由是________________________________________________________________________。 (2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有__________________，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是________________________________________________________________________

30、________________________________________________________________________。 (3)雜交瘤細(xì)胞中有________個(gè)細(xì)胞核，染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是________。 【解析】　(1)由圖可知，小鼠至少經(jīng)過(guò)4次免疫后，免疫小鼠的血清抗體效價(jià)可達(dá)到16 000以上，其中Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高。(2)由于細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且并不是所有細(xì)胞都能參與融合，融合體系中含有五種細(xì)胞：未融合的B淋巴細(xì)胞、未融合的骨髓瘤細(xì)胞、雜交瘤細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的

31、細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞。(3)兩個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核融合成一個(gè)細(xì)胞核標(biāo)志著融合的完成，雜交瘤細(xì)胞中有一個(gè)細(xì)胞核，染色體數(shù)量為兩者之和，即100條染色體。(4)未融合的B淋巴細(xì)胞不能無(wú)限增殖，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活。 【答案】　(1)4　Y　Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞　細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%　(3)1　100　(4)(經(jīng)免疫的B淋巴細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞)不能無(wú)限增殖 (1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)分析。 ①制備單細(xì)胞懸液時(shí)應(yīng)該用何種物質(zhì)處理幼齡動(dòng)物的器官或組織？ ②動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程有什么特點(diǎn)？ (2)

32、正常細(xì)胞與癌細(xì)胞的區(qū)別。 ①癌細(xì)胞中數(shù)目較多的細(xì)胞器：________________________________________________________________________。 ②癌細(xì)胞能無(wú)限增殖的原因：________________________________________________________________________。 【答案】　(1)①提示：胰蛋白酶。 ②提示：貼壁生長(zhǎng)、接觸抑制。 (2)提示：①線粒體、核糖體 ②癌細(xì)胞表面糖蛋白減少，無(wú)接觸抑制現(xiàn)象 【總結(jié)提升】 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件歸納 (1)胰蛋白酶的使用

33、：首先用胰蛋白酶處理動(dòng)物的器官或組織，以制備單細(xì)胞懸液；培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生接觸抑制時(shí)，同樣需要用胰蛋白酶使細(xì)胞分散開(kāi)。 (2)避免雜菌污染的措施：培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理，加入一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液。 (3)特殊的營(yíng)養(yǎng)條件。 ①液體培養(yǎng)基。 ②加入動(dòng)物血清、血漿等。 ③通入氧氣以滿足代謝的需要。 ④通入二氧化碳以維持培養(yǎng)液的pH。 【變式訓(xùn)練】　紅豆杉，又名紫杉，可從其樹皮中分離出高抗癌活性的紫杉醇。下面是某同學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)紫杉醇抗腫瘤實(shí)驗(yàn)的研究流程，請(qǐng)分析并回答： (1)酶X是________酶，其主要作用是_____________________________

34、___________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)物質(zhì)Y是________，乙組起________作用。 (3)細(xì)胞體外培養(yǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與體內(nèi)基本相同，例如，需要有________、________、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素等，通常還需要加入血清、血漿。 (4)為清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害，應(yīng)采取的措施是________________________________

35、________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：若甲組________________________，說(shuō)明紫杉醇有抗腫瘤作用。 【答案】　(1)胰蛋白(膠原蛋白)　使腫瘤細(xì)胞分散開(kāi) (2)生理鹽水　對(duì)照(與紫杉醇形成對(duì)照) (3)糖(葡萄糖)　氨基酸 (4)(定期)更換培養(yǎng)液 (5)腫瘤細(xì)胞的數(shù)目少于乙組 1．(2014山東理綜)人組織纖溶酶原激活物(htPA)是一種重要的藥用蛋白，可在轉(zhuǎn)htPA基因母羊的羊乳中獲得。流程如下： (1)htPA基因與載體用________切割后，通過(guò)DNA連接酶連接，以構(gòu)建重

36、組表達(dá)載體。檢測(cè)目的基因是否已插入受體細(xì)胞DNA，可采用________技術(shù)。 (2)為獲取更多的卵(母)細(xì)胞，要對(duì)供體母羊注射促性腺激素，使其________。采集的精子需要經(jīng)過(guò)______，才具備受精能力。 (3)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵常用的方法是________________。為了獲得母羊，移植前需對(duì)已成功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行________。利用胚胎分割和胚胎移植技術(shù)可獲得多個(gè)轉(zhuǎn)基因個(gè)體，這體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞的________。 (4)若在轉(zhuǎn)htPA基因母羊的羊乳中檢測(cè)到________，說(shuō)明目的基因成功表達(dá)。 【解析】　(1)將目的基因和載體用同一種限制酶切割后能產(chǎn)生相

37、同的黏性末端，便于構(gòu)成表達(dá)載體。檢測(cè)目的基因是否成功插入的技術(shù)為DNA分子雜交技術(shù)。(2)利用促性腺激素可促進(jìn)母羊超數(shù)排卵。采集的精子必須利用獲能液處理后才具備受精能力。(3)將重組表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物受精卵的常用方法是顯微注射法。為了獲得母羊，需對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定，性染色體組成為XX類型才能發(fā)育為母羊。利用胚胎分割和移植技術(shù)可獲得多個(gè)個(gè)體，體現(xiàn)了早期胚胎細(xì)胞可發(fā)育成個(gè)體的全能性。(4)基因成功表達(dá)的標(biāo)志是產(chǎn)生了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，因此htPA基因成功表達(dá)的標(biāo)志是在轉(zhuǎn)基因母羊的羊乳中檢測(cè)到htPA(或人組織纖溶酶原激活物)。 【答案】　(1)同種限制性核酸內(nèi)切酶(或同種限制酶)　DNA分子雜交(或核酸

38、探針)　(2)超數(shù)排卵　獲能(處理)　(3)顯微注射法　性別鑒定　全能性(2分)　(4)htPA(或人組織纖溶酶原激活物)(2分) 2．(2014日照模擬)我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低；科研人員通過(guò)基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。下圖為培育轉(zhuǎn)基因水稻過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答： (1)在上述工程中，鐵結(jié)合蛋白基因稱為_(kāi)___________，獲取該基因后常用________________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。 (2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時(shí)，通常要用同種限制酶分別切割________和________。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時(shí)，可以用________

39、________處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。 (3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時(shí)，通過(guò)培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)檢測(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻___________________

40、_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)目的基因　PCR (2)含目的基因的DNA片段　質(zhì)粒　CaCl2 (3)含有重組質(zhì)粒的愈傷組織　生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同 (4)種子中鐵含量 3．(2014南通模擬)科研人員為探究誘導(dǎo)酵母原生質(zhì)體攝取蠶豆葉綠體的適宜條件，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。 ①提取蠶豆葉綠體：過(guò)濾蠶豆新鮮葉片研磨液，對(duì)濾液進(jìn)行__A

41、__后獲得葉綠體，加入2 mL 0.35 mol/L氯化鈉溶液，制成懸液。 ②制備酵母原生質(zhì)體：在適宜條件下用2%的蝸牛酶處理酵母菌，獲得酵母原生質(zhì)體。 ③誘導(dǎo)酵母原生質(zhì)體攝取蠶豆葉綠體：將酵母原生質(zhì)體與蠶豆葉綠體混合后，在不同溫度和pH下用__B__(化學(xué)試劑)處理60 min后洗滌。用顯微鏡觀察，結(jié)果如下表： 實(shí)驗(yàn)組別 溫度 pH 酵母原生質(zhì)/mL 含葉綠體的酵母原生質(zhì)體數(shù)/mL 1 30℃ 7.6 760 4 2 37℃ 7.6 1 100 7 3 37℃ 6.0 1 250 5 4 37℃ 10.2 990 3 請(qǐng)回答： (1)

42、補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)步驟：A________；B________。 (2)步驟②中蝸牛酶的作用是除去酵母細(xì)胞的________。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明酵母原生質(zhì)體攝取蠶豆葉綠體較適宜的條件是________。在適宜溫度下，酵母原生質(zhì)體容易攝入葉綠體與細(xì)胞膜的________________增強(qiáng)有關(guān)。 【答案】　(1)(差速)離心　聚乙二醇 (2)細(xì)胞壁 (3)溫度為37℃，pH為7.6　流動(dòng)性 4．(2014廣東理綜)鐵皮石斛是我國(guó)名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖(簡(jiǎn)稱PLBs，類似愈傷組織)生產(chǎn)生物堿的實(shí)驗(yàn)流程如下： 在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、

43、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時(shí)間的變化如下圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)選用新生營(yíng)養(yǎng)芽為外植體的原因是______________，誘導(dǎo)外植體形成PLBs的過(guò)程稱________。 (2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在______________，______________，______________。 (3)脫落酸(ABA)能提高生物堿含量，但會(huì)抑制PLBs的生長(zhǎng)。若采用液體培養(yǎng)，推測(cè)添加適量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量。同學(xué)們擬開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該推測(cè)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)探討了以下問(wèn)題： ①ABA的濃度梯度設(shè)置和添加方式：設(shè)4個(gè)ABA處理組，1個(gè)空白對(duì)照組，3次重

44、復(fù)。因ABA受熱易分解，故一定濃度的無(wú)菌ABA母液應(yīng)在各組液體培養(yǎng)基________后按比例加入。 ②實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和取樣：實(shí)驗(yàn)50天完成，每10天取樣，將樣品(PLBs)稱重(g/瓶)后再測(cè)定生物堿含量。如初始(第0天)數(shù)據(jù)已知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需測(cè)定的樣品數(shù)為_(kāi)_____________。 ③依所測(cè)定數(shù)據(jù)確定適宜的ABA濃度和培養(yǎng)時(shí)間：當(dāng)某3個(gè)樣品(重復(fù)樣)的________時(shí)，其對(duì)應(yīng)的ABA濃度為適宜濃度，對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)時(shí)間是適宜培養(yǎng)時(shí)間。 【解析】　(1)新生營(yíng)養(yǎng)芽的細(xì)胞分化程度低，細(xì)胞分裂旺盛，易培養(yǎng)。PLBs類似于愈傷組織，由新生營(yíng)養(yǎng)芽培養(yǎng)到愈傷組織的過(guò)程稱為脫分化。(2)從坐標(biāo)曲

45、線可知，與黑暗條件下相比，光照條件下的PLBs生長(zhǎng)速度快，原因可能是光照有利于葉綠素的形成，有利于細(xì)胞進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物。(3)①由于ABA受熱易分解，故應(yīng)將液體培養(yǎng)基先滅菌冷卻后，再按一定的比例加入ABA母液。②據(jù)題意可知，該實(shí)驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)實(shí)驗(yàn)組和1個(gè)對(duì)照組，共5組；實(shí)驗(yàn)50天完成，每10天取樣，初始數(shù)據(jù)已知，只需測(cè)5次，故5組樣品重復(fù)3次，共需測(cè)定的樣品數(shù)為253＝75。③依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄俊疤砑舆m量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量”可知，當(dāng)某3個(gè)樣品的“生物堿含量平均值最高”時(shí)，其對(duì)應(yīng)的ABA濃度為最適濃度。 【答案】　(1)新生營(yíng)養(yǎng)芽的細(xì)胞分化程度較低，分裂旺盛　脫分化　(2)生長(zhǎng)速度快　

46、有利于葉綠素的形成　進(jìn)行光合作用制造有機(jī)物　(3)①滅菌冷卻?、?5　③生物堿含量平均值最高 5．(2014石家莊模擬)基因工程和植物細(xì)胞工程技術(shù)在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中有廣泛應(yīng)用，請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)獲取目的基因的方法包括________________________________(答一種即可)和用化學(xué)方法直接人工合成。 (2)①②過(guò)程采用最多的是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，原因是農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的________可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)的方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進(jìn)行____________________________

47、____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)圖中③④過(guò)程必須在無(wú)菌條件下進(jìn)行，培養(yǎng)基中除加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還需添加________________________等物質(zhì)，作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、分化。 (4)從含有目的基因的受體細(xì)胞發(fā)育成完整的植物體依據(jù)的原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】　(1)從基因文庫(kù)獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因(答一種即可) (2)T－DNA(可轉(zhuǎn)移的DNA)　抗原－抗體雜交 (3)植物激素(植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑) (4)細(xì)胞的全能性 希望對(duì)大家有所幫助，多謝您的瀏覽！