2019高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題七 現(xiàn)代生物科技專題 第一講 基因工程和細(xì)胞工程學(xué)案.docx

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第一講　基因工程和細(xì)胞工程 [考綱要求]　 1．基因工程的誕生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)　3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)　4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ) 5．植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)　6.動物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅱ)　7.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ) [知識主干系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)]　　　　　　　　　　　　　　　理基礎(chǔ)　建網(wǎng)絡(luò)　回扣關(guān)鍵知識 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第97頁 ■高考必背——記一記 1．基因工程的核心知識點(diǎn) (1)要求用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段。其實(shí)也可以用不同限制酶切割，只要二者切割后產(chǎn)生相同黏性末端即可。 (2)基因工程是否成功表現(xiàn)在目的基因是否成功表達(dá)，不能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞當(dāng)作基因工程成功的標(biāo)志。 (3)啟動子不是起始密碼子，終止子不是終止密碼子。啟動子和終止子位于DNA分子上，其作用和轉(zhuǎn)錄有關(guān)，起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，其作用與翻譯有關(guān)。 (4)界定基因治療與基因診斷 ①基因治療：將正?；?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，以達(dá)到治療的目的——其原理為“基因重組”及“基因表達(dá)”。 ②基因診斷：制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合，分析雜交帶情況——其原理為“DNA分子雜交”。 2．轉(zhuǎn)基因植物的培育涉及的生物工程有基因工程、植物組織培養(yǎng)(植物細(xì)胞工程)；轉(zhuǎn)基因動物的培育涉及的生物工程有基因工程、動物細(xì)胞工程、胚胎移植。 ■易混易錯——判一判 1．判斷下列有關(guān)基因工程敘述的正誤 (1)借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來。(2015重慶卷)(√) (2)啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用。(2015重慶卷)() (3)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測。() (4)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。() 2．判斷下列關(guān)于細(xì)胞工程敘述的正誤 (1)細(xì)胞核移植主要在同種動物、同種組織的細(xì)胞之間進(jìn)行。(2015江蘇卷)() (2)乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)。(2015江蘇卷)() (3)PEG是促細(xì)胞融合劑，可直接誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合。(2016江蘇卷)() (4)用原生質(zhì)體制備人工種子，要防止細(xì)胞破裂。(2016江蘇卷)() [高頻考點(diǎn)融會貫通]　　　　　　　　　　　　　　析考點(diǎn)　做題組　攻破熱點(diǎn)難點(diǎn) 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第98頁 考點(diǎn)一　基因工程 [真題試做明考向] 1．(2018高考全國卷Ⅰ)回答下列問題： (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了 _____________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 (2)體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2＋參與的________方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用________的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加________的抑制劑。 解析：(1)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌中，該過程利用的技術(shù)是基因工程。該研究除了證明質(zhì)?？勺鳛檩d體外，還證明了體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞，真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)等。 (2)重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞可采用Ca2＋參與的轉(zhuǎn)化方法；體外重組噬菌體要通過將體外重組的噬菌體DNA和外殼蛋白(或噬菌體蛋白)進(jìn)行組裝獲得；因?yàn)槭删w是專門寄生在細(xì)菌中的病毒，所以宿主細(xì)胞選用細(xì)菌。 (3)為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞；在蛋白質(zhì)純化過程中，為防止目的蛋白質(zhì)被降解，需要添加蛋白酶的抑制劑。 答案：(1)體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)　(2)轉(zhuǎn)化　外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)　細(xì)菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 2．(2017高考全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用________作為載體，其原因是______________________________________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有______________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質(zhì)是________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)人是真核生物，從人的基因組文庫中獲得的基因A有內(nèi)含子，而受體細(xì)胞大腸桿菌是原核生物，原核生物基因中沒有內(nèi)含子，相應(yīng)的就沒有切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制，故無法表達(dá)出蛋白A。(2)噬菌體是專一性侵染細(xì)菌的病毒，以細(xì)菌為宿主細(xì)胞，而昆蟲病毒侵染的是昆蟲，以昆蟲為宿主細(xì)胞。家蠶屬于昆蟲，故應(yīng)選用昆蟲病毒作為載體。(3)與家蠶相比，大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，故要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。(4)檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用抗原—抗體雜交法。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，S型細(xì)菌的DNA可以使R型細(xì)菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，說明可調(diào)控多糖莢膜產(chǎn)生的基因整合到了R型細(xì)菌的DNA分子中并成功得以表達(dá)。也就是說DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體并進(jìn)行表達(dá)，這為基因工程理論的建立提供了啟示。 答案：(1)基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除，無法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體 3.(2017高考全國卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}： (1)在進(jìn)行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是______________。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是____________________________________________________________________。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是____________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是 ________________________________________________________________________。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是___________________________________________。 解析：(1)在進(jìn)行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是相對于老葉而言嫩葉組織細(xì)胞更容易被破碎。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)且目的基因無表達(dá)所需啟動子。(4)DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株不具備所期望的性狀表現(xiàn)，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 答案：(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎　防止RNA降解 (2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA (3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無表達(dá)所需啟動子 (4)磷酸二酯鍵 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 4．(2017高考全國卷Ⅲ)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示。 回答下列問題： (1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為________，加入了________作為合成DNA的原料。 (3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)：將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對照，培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。 ①由圖2可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是________。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是____________________________________________。 ②僅根據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。 解析：(1)若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGA AGGA)，則轉(zhuǎn)錄出的mRNA上缺少起始密碼子，故不能翻譯出蛋白乙。(2)使用PCR技術(shù)獲取DNA片段時，應(yīng)在PCR反應(yīng)體系中添加引物、耐高溫的DNA聚合酶、模板、dNTP作為原料。(3)T淋巴細(xì)胞濃度之所以不再增加，是因?yàn)榧?xì)胞間出現(xiàn)接觸抑制，因此若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，需要對貼滿瓶壁的細(xì)胞使用胰蛋白酶處理，然后分瓶培養(yǎng)，即細(xì)胞傳代培養(yǎng)。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，以維持培養(yǎng)液的pH。據(jù)圖分析，蛋白丙與對照接近說明B、D片段對于T淋巴細(xì)胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙對T淋巴細(xì)胞的增殖都有較大影響，甲、乙兩種蛋白中共同的片段是C，所以缺少C片段會降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。 答案：(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子 (2)模板　dNTP (3)①進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)　維持培養(yǎng)液的pH?、贑 [融會貫通析考點(diǎn)] 1．比較記憶基因工程的三種工具 限制酶 DNA連接酶 載體 作用 切割目的基因和載體 拼接DNA片段，形成重組DNA 攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞 作用部位 兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 － 作用特點(diǎn)(條件) ①識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列 ②在特定位點(diǎn)切割 ①EcoliDNA連接酶只能連接黏性末端 ②T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端 ①能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制 ②有一個至多個限制酶切割位點(diǎn) ③具有特殊的標(biāo)記基因 2.熟記基因工程的四個操作步驟 (1)目的基因“三種獲取方法” ①從基因文庫中獲取(基因組文庫、cDNA文庫)； ②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增：其實(shí)質(zhì)是在體外對目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。用PCR儀控制溫度：變性(90～95℃)→復(fù)性(55～60℃)→延伸(70～75℃)； ③通過DNA合成儀用化學(xué)方法人工合成(用于核苷酸序列已知，且核苷酸數(shù)目較少的基因)、利用mRNA反轉(zhuǎn)錄法合成。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程操作的核心 ①基因表達(dá)載體的組成 ②構(gòu)建過程 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類 植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法等 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法(Ca2＋處理法) 受體細(xì)胞 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 (4)目的基因的檢測與鑒定的“兩個水平” 3．PCR技術(shù) (1)原理：DNA復(fù)制，即： (2)PCR反應(yīng)過程 過程 說明 圖解 變性 當(dāng)溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解聚為單鏈 復(fù)性 溫度下降到50℃左右，兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對與兩條單鏈DNA結(jié)合 延伸 72℃左右時，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新鏈由5′端向3′端延伸 (3)結(jié)果：上述三步反應(yīng)完成后，一個DNA分子就變成了兩個DNA分子，隨著重復(fù)次數(shù)的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在PCR擴(kuò)增儀中完成的。 4．圖解記憶蛋白質(zhì)工程 [方法技巧會應(yīng)用] 1．限制酶及其切點(diǎn)的分析 (1)一個至多個限制酶切點(diǎn)：作為載體必須具有一個至多個限制酶切點(diǎn)，以便與外源基因連接。 (2)每種酶一個切點(diǎn)：每種酶的切點(diǎn)最好只有一個。因?yàn)槊糠N限制酶只能識別單一切點(diǎn)，若載體上有一個以上的該酶切點(diǎn)，則切割重組后可能丟失某些片段，若丟失的片段含復(fù)制原點(diǎn)區(qū)，則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制。一個載體若只有某種限制酶的一個切點(diǎn)，則酶切后既能把環(huán)打開接納外源DNA片段，又不會丟失自己的片段。 2．DNA的粗提取與鑒定的方法步驟 [鞏固提升練題組] ?題組一　基因工程的工具及操作程序的考查 5．(2018廣東深圳調(diào)研)葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將外源基因整合到葉綠體基因組中，該技術(shù)能有效改良植物的品質(zhì)。請回答下列問題： (1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心步驟是________________，完成該步驟所需要的酶有___________。 (2)將植物體細(xì)胞處理得到原生質(zhì)體，再通過________或________法，將目的基因?qū)朐|(zhì)體，使原生質(zhì)體再生細(xì)胞壁之后，通過________技術(shù)培養(yǎng)可得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因幼苗。 (3)來自原核生物中有重要價值的外源基因，無需改造和修飾就可在葉綠體中高效表達(dá)，據(jù)此分析，原因是________________________________________________________________。 (4)對大多數(shù)高等植物而言，與傳統(tǒng)的細(xì)胞核轉(zhuǎn)基因相比，葉綠體轉(zhuǎn)基因更穩(wěn)定，其遺傳方式________(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾分離定律，不會隨________(填“花粉”或“卵細(xì)胞”)傳給后代，從而保持了________(填“父本”或“母本”)的遺傳特性。 解析：(1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的操作分四步：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，目的基因的檢測和鑒定，其中構(gòu)建基因表達(dá)載體是核心步驟，需要用到限制酶和DNA連接酶。(2)將目的基因?qū)朐|(zhì)體，可以用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法。原生質(zhì)體再生細(xì)胞壁之后，通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)可得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因幼苗。(3)外源基因無需改造和修飾就可在葉綠體中高效表達(dá)，原因是葉綠體DNA與原核生物DNA結(jié)構(gòu)類似。(4)葉綠體轉(zhuǎn)基因?qū)儆诩?xì)胞質(zhì)基因，不遵循孟德爾分離定律，受精卵的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來自于卵細(xì)胞，所以葉綠體轉(zhuǎn)基因不會隨花粉傳給后代，從而保持了母本的遺傳特性。 答案：(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體　限制酶和DNA連接酶 (2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　基因槍　植物組織培養(yǎng) (3)葉綠體DNA與原核生物DNA結(jié)構(gòu)類似 (4)不遵循　花粉　母本 6．(2018高考全國卷Ⅱ)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。 回答下列問題： (1)據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是________。使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證________，也是為了保證____________________________。 (2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后，若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了________和________過程。 (3)為了獲得含有甲的牛，該團(tuán)隊(duì)需要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的________移入牛的________________中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定，在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。 解析：(1)由題意可知，L1基因和GFP基因合成了L1GFP融合基因(簡稱為甲)，題圖中顯示了四個酶切位點(diǎn)，當(dāng)將L1GFP融合基因插入質(zhì)粒P0時，可用E1和E4限制酶進(jìn)行酶切，用這兩種酶進(jìn)行酶切不會破壞甲的完整性，同時能保證甲按照正確的方向與載體連接。 (2)若在牛皮膚細(xì)胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1GFP融合基因得到表達(dá)，即目的基因在受體細(xì)胞中通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成了熒光蛋白。 (3)為了獲得含有甲的牛，可將含有目的基因的細(xì)胞的細(xì)胞核移入牛的去核卵母細(xì)胞中，然后進(jìn)行體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，可以檢測目的基因是否存在。PCR擴(kuò)增的模板是DNA。 答案：(1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接　(2)轉(zhuǎn)錄　翻譯　(3)細(xì)胞核　去核卵母細(xì)胞 (4)核DNA ?題組二　基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程的考查 7．近年興起的CRISPRCas技術(shù)被用于預(yù)防和治療多種人類遺傳病。該技術(shù)的核心是一段具有特定序列的RNA(CRISPRRNA)及與該RNA結(jié)合在一起的Cas蛋白?；卮鹣铝袉栴}： (1)治療人類遺傳病最有效的手段是基因治療，通常又分為____________和____________兩種類型。 (2)用該技術(shù)治療遺傳病的基本過程是：根據(jù)遺傳病致病基因的序列設(shè)計一段RNA(即CRISPRRNA)，將該RNA與Cas蛋白結(jié)合形成復(fù)合體，并導(dǎo)入患者細(xì)胞中，導(dǎo)入方法與外源基因?qū)肴梭w細(xì)胞相似，可采用________法；進(jìn)入細(xì)胞后的復(fù)合體在RNA的指引下按照________原則準(zhǔn)確地結(jié)合在致病基因部位，而Cas蛋白則對致病基因進(jìn)行切割。由此可見，Cas蛋白應(yīng)該是一種____________酶。 (3)對于患遺傳病的個體來說，不可能對每個細(xì)胞都注射該復(fù)合體，因此，研究人員選用____________為運(yùn)載體，從而使復(fù)合體在運(yùn)載體的協(xié)助下能夠大量主動進(jìn)入人體細(xì)胞，但在使用前需要對運(yùn)載體進(jìn)行________處理，以保證其安全性。該運(yùn)載體進(jìn)入人體細(xì)胞的方式通常是____________。 解析：(1)基因治療分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療兩種類型。(2)將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最有效的方法是顯微注射法；進(jìn)入細(xì)胞后的復(fù)合體在RNA的指引下按照堿基互補(bǔ)配對原則準(zhǔn)確地結(jié)合在致病基因部位；Cas蛋白可對致病基因進(jìn)行切割，由此可見，Cas蛋白應(yīng)該是一種限制性核酸內(nèi)切酶。(3)利用動物病毒侵染動物細(xì)胞的特性，可選用動物病毒作為運(yùn)載體，從而使復(fù)合體在運(yùn)載體的協(xié)助下能夠大量主動進(jìn)入人體細(xì)胞，但在使用前需要對運(yùn)載體進(jìn)行滅毒(或減毒)處理，以保證其安全性。該運(yùn)載體進(jìn)入人體細(xì)胞的方式通常是胞吞。 答案：(1)體內(nèi)基因治療　體外基因治療 (2)顯微注射　堿基互補(bǔ)配對　限制性核酸內(nèi)切 (3)動物病毒　滅毒(或減毒)　胞吞 8．科學(xué)家通過利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是____________________，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成________；擴(kuò)增過程需要加入________________________酶。 (2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是_______________________________ ____________________________________________________________________。目的基因能在不同生物體內(nèi)正常表達(dá)原來的蛋白質(zhì)，說明整個生物界________________________。PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于________________的范疇。 (3)可利用定點(diǎn)突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體。常用________________將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的________________________技術(shù)，來最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。 解析：(1)PCR依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制，在用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因前要依據(jù)一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列合成引物；擴(kuò)增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)合成相同蛋白質(zhì)。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得轉(zhuǎn)基因植物。 答案：(1)DNA雙鏈復(fù)制　引物　耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合) (2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA　共用一套密碼子　蛋白質(zhì)工程 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　植物組織培養(yǎng) 考點(diǎn)二　細(xì)胞工程 [真題試做明考向] 1．(2018高考全國卷Ⅲ)2018年《細(xì)胞》期刊報道，中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對非人靈長類動物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}： (1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指____________________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。 (2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動物的難度________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是 ________________________________________________________________________。 (3)在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個克隆動物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”)，性染色體組合________(填“相同”或“不同”)。 解析：(1)核移植是指將動物的一個細(xì)胞核，移入一個已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，形成重組細(xì)胞。重組細(xì)胞形成的早期胚胎可移植到受體子宮內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育，最終分娩得到克隆動物。因?yàn)槿旧w在細(xì)胞核中，所以克隆動物體細(xì)胞的染色體數(shù)目與提供細(xì)胞核的個體的體細(xì)胞相同。 (2)由于動物的胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對容易，而動物的體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)全能性十分困難，因此，動物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。 (3)哺乳動物雌雄個體的體細(xì)胞中，細(xì)胞核內(nèi)常染色體的數(shù)目是相同的，性染色體組合是不同的。若分別以雌性個體和雄性個體的體細(xì)胞作為核供體，則得到的克隆動物的體細(xì)胞中常染色體的數(shù)目相同，性染色體組合不同。 答案：(1)將動物的一個細(xì)胞核，移入一個已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中　不變　(2)小于　胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對容易　(3)相同　不同 2．(2016高考全國卷Ⅱ)如圖表示通過核移植等技術(shù)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(xì)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(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時期再進(jìn)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(xì)胞中________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關(guān)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(zhì)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)核移植技術(shù)中，供體可以是雌性也可以是雄性，因此，A的性染色體組成可為XX或XY；去核的方法是顯微操作，將早期胚胎移入代孕個體的技術(shù)是胚胎移植。(2)動物細(xì)胞傳代培養(yǎng)至10～50代時，部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)(核型)可能會發(fā)生變化，因此，核移植技術(shù)中的供體細(xì)胞應(yīng)為傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞。(3)克隆動物的遺傳物質(zhì)來源于兩個個體，其核基因來自于供體，細(xì)胞質(zhì)基因來自于受體(卵母細(xì)胞)，細(xì)胞質(zhì)基因也會影響克隆動物的性狀。(4)克隆動物的成功獲得證明了動物已分化的體細(xì)胞的細(xì)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(zhì) (3)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響 (4)動物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 3．(2014高考新課標(biāo)全國卷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，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(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，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達(dá)到16000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過________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_________________ ________________________________________________________________________。 (3)雜交瘤細(xì)胞中有________個細(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，要想獲得血清抗體效價達(dá)到16000以上的小鼠，小鼠至少需要經(jīng)過4次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z3只小鼠中，由于Y小鼠的血清抗體效價最高，顯著高于其他兩只小鼠，因此最適合用于制備B淋巴細(xì)胞。(2)由于細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%，不同種類的細(xì)胞膜均可以相互融合，因此可出現(xiàn)B淋巴細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合、骨髓瘤細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合的情況。(3)雜交瘤細(xì)胞形成后，小鼠的免疫B淋巴細(xì)胞核與其骨髓瘤細(xì)胞核會融合形成一個細(xì)胞核。小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)和骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)融合后，染色體數(shù)量是兩者之和，即為100條。(4)由于B淋巴細(xì)胞不能無限增殖，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后，不可能達(dá)到無限細(xì)胞系水平，因而都不能存活。 答案：(1)4　Y　Y小鼠的血清抗體效價最高 (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)細(xì)胞不能無限增殖 [融會貫通析考點(diǎn)] 一、植物細(xì)胞工程 1．理清植物細(xì)胞工程兩大技術(shù) (1)植物組織培養(yǎng)的條件 ①植物組織培養(yǎng)的關(guān)鍵 ②植物激素的使用 生長素/細(xì)胞分裂素的比值 作用效果 比值高時 促進(jìn)根分化、抑制芽形成 比值低時 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。 (2)植物體細(xì)胞雜交的關(guān)鍵 ①酶解法——用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁。 ②促融劑——聚乙二醇。 ③雜種細(xì)胞的形成標(biāo)志——新細(xì)胞壁的形成。 ④培養(yǎng)雜種植株的技術(shù)——植物組織培養(yǎng)。 ⑤雜種植株培育成功的原理——細(xì)胞具全能性。 2．有關(guān)植物細(xì)胞工程的關(guān)鍵問題 (1)植物細(xì)胞A和植物細(xì)胞B雜交獲得的雜種細(xì)胞的類型有三種：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要進(jìn)行篩選。 (2)雜種植株遺傳物質(zhì)的變化：雜種植株的變異類型屬于染色體變異，雜種植株的染色體數(shù)通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。 3．辨析3種細(xì)胞——雜種細(xì)胞、重組細(xì)胞和雜交細(xì)胞 (1)雜種細(xì)胞：植物體細(xì)胞雜交過程中，兩種細(xì)胞去掉細(xì)胞壁之后形成的原生質(zhì)體融合，融合的原生質(zhì)體出現(xiàn)細(xì)胞壁之后形成的細(xì)胞叫雜種細(xì)胞。 (2)重組細(xì)胞：體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞之后形成的細(xì)胞叫重組細(xì)胞。 (3)雜交細(xì)胞：動物細(xì)胞融合形成的細(xì)胞常稱為雜交細(xì)胞。 二、動物細(xì)胞工程 1．動物細(xì)胞工程條件、酶及措施 (1)營養(yǎng)條件：加入動物血清、血漿等；通入氧氣以滿足代謝的需要；通入二氧化碳以維持培養(yǎng)液的pH。 (2)胰蛋白酶的兩次使用：首先用胰蛋白酶處理動物的器官或組織，以制備單細(xì)胞懸液；培養(yǎng)過程中發(fā)生接觸抑制時，同樣要用胰蛋白酶使細(xì)胞分散開。 (3)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。 2．克隆動物培育流程圖 克隆動物的技術(shù)手段有動物細(xì)胞培養(yǎng)、核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。 動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)： (1)受體細(xì)胞：去核的卵母細(xì)胞。 (2)用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因：營養(yǎng)豐富；體積大，易操作；含有刺激細(xì)胞核恢復(fù)分裂能力的物質(zhì)。 3．動物細(xì)胞融合的原理、方法及應(yīng)用 (1)原理：細(xì)胞膜的流動性。 (2)促融方法：滅活的病毒、物理法、化學(xué)法。 (3)應(yīng)用：制備單克隆抗體。 4．理清單克隆抗體制備的過程 (1)3種細(xì)胞特點(diǎn)不同 ①B淋巴細(xì)胞：能分泌抗體，不能大量增殖。 ②骨髓瘤細(xì)胞：能大量增殖，不能分泌抗體。 ③雜交瘤細(xì)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交細(xì)胞。 ②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。 [方法技巧會應(yīng)用] 1．植物體細(xì)胞雜交分析 (1)植物體細(xì)胞雜交的終點(diǎn)是培育成雜種植株，而不是形成雜種細(xì)胞就結(jié)束。雜種植株具備兩種植物的遺傳特征，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 (2)該技術(shù)在育種上應(yīng)用時最大的優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 (3)目前還不能讓雜種植物完全按人們的需要去表達(dá)親代的優(yōu)良性狀。 2．單克隆抗體制備過程中兩次篩選分析 第一次篩選：利用特定選擇培養(yǎng)基篩選，獲得雜交瘤細(xì)胞，即AB型細(xì)胞(A為B細(xì)胞，B為骨髓瘤細(xì)胞)，不需要A、B、AA、BB型細(xì)胞。第二次篩選：利用多孔板法和抗原—抗體雜交法篩選，獲得產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。 3．界定“克隆”動物與“試管”動物 [鞏固提升練題組] ?題組一　植物細(xì)胞工程及應(yīng)用的考查 4．(2018安徽蕪湖質(zhì)檢)下圖為A、B兩種二倍體植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答： (1)步驟①的方法是________。步驟②常用的化學(xué)試劑是________，之后________(填“是”或“否”)需要篩選。 (2)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植物的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是 ________________________，其中步驟④是________。植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新 的雜種植物，與A、B兩種植物相比，該雜種植物是新物種的原因是__________________。 (3)培育該雜種植物的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律？為什么？ ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，其中①表示去壁獲取原生質(zhì)體的過程，常用酶解法，即用纖維素酶和果膠酶處理；②表示人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)，誘導(dǎo)后形成的兩兩融合的原生質(zhì)體有三種，所以需要進(jìn)行篩選。(2)圖中③表示再生出新細(xì)胞壁的過程，雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成為雜種植物，過程④表示脫分化，⑤表示再分化過程。圖中獲得的雜種植物與A、B兩種植物間均存在生殖隔離，所以是新物種。(3)圖示為植物體細(xì)胞雜交過程，沒有經(jīng)過不同配子的結(jié)合，所以不屬于有性生殖，因此該過程中遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。 答案：(1)酶解法　聚乙二醇　是 (2)植物組織培養(yǎng)技術(shù)　脫分化　該雜種植株與A、B兩種植物間均存在生殖隔離 (3)不遵循，該過程不屬于有性生殖 5．(2018福建廈門模擬)細(xì)胞工程是一門新興的生物工程技術(shù)。在動、植物的育種，藥物提取，藥物生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。利用所學(xué)知識回答以下關(guān)于細(xì)胞工程的相關(guān)問題。 (1)采用植物細(xì)胞工程育種的方法如下： 雜種細(xì)胞→愈傷組織胚狀體目的植株 ①以胚狀體為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的人工種子，在適宜條件下同樣能夠萌發(fā)成幼苗，與天然種子培育相比，人工種子的培育具有哪些顯著的優(yōu)點(diǎn)？ ________________________________________________________________(答出兩點(diǎn))。 ②甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標(biāo)志是________________。利用雜種細(xì)胞采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以培育成雜種植株，該技術(shù)的核心步驟是_______________和____________。 (2)已知西湖龍井含有的茶堿是植物細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，具有提神、抗衰老功效?？捎弥参锝M織培養(yǎng)來實(shí)現(xiàn)茶堿的工業(yè)化生產(chǎn)。 ①若利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可將龍井茶葉細(xì)胞培養(yǎng)到________階段，然后從________(填細(xì)胞器)中提取茶堿。 ②如果想獲得脫毒的龍井茶苗，可以切取一定大小的________等進(jìn)行組織培養(yǎng)。 解析：圖中不同物種的甲、乙細(xì)胞首先經(jīng)過酶解法去壁處理，得到甲、乙兩種原生質(zhì)體，經(jīng)物理或者化學(xué)方法誘導(dǎo)融合，得到雜種細(xì)胞(新生細(xì)胞壁形成為標(biāo)志)，再經(jīng)過組織培養(yǎng)過程，得到雜種植株。(1)①以胚狀體為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的人工種子，在適宜條件下同樣能夠萌發(fā)成幼苗，與天然種子相比，人工種子具有的優(yōu)點(diǎn)有：生產(chǎn)不受季節(jié)限制、不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運(yùn)輸?shù)?。②甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁。植物組織培養(yǎng)技術(shù)包括脫分化和再分化兩個核心步驟。(2)①若利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可將龍井茶葉細(xì)胞培養(yǎng)到愈傷組織階段，愈傷組織呈高度液泡化，然后從其液泡中提取茶堿。②莖尖、根尖和芽尖等分生區(qū)部位含有少量的病毒或不含病毒，因此如想獲得脫毒的龍井茶苗，可以切取一定大小的莖尖(根尖和芽尖也可)等進(jìn)行組織培養(yǎng)。 答案：(1)①生產(chǎn)不受季節(jié)、氣候和地域的限制；一般不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性　②形成新的細(xì)胞壁　脫分化　再分化 (2)①愈傷組織　液泡?、谇o尖(或根尖、芽尖) ?題組二　動物細(xì)胞工程及其應(yīng)用的考查 6．(2018廣東佛山質(zhì)檢)癌胚抗原(CEA)是某些癌細(xì)胞表面產(chǎn)生的一種糖蛋白，臨床上通過制備CEA的單克隆抗體來診斷癌癥?；卮鹣铝袉栴}： (1)制備CEA的單克隆抗體時，首先將________注入小鼠體內(nèi)，使小鼠產(chǎn)生免疫反應(yīng)。然后從產(chǎn)生免疫反應(yīng)小鼠的脾臟中獲取________細(xì)胞，將其與骨髓瘤細(xì)胞融合，該融合過程所利用的基本原理是________________。因?yàn)槿诤下什皇?00%，且融合過程具有________性，所以要對融合后的細(xì)胞進(jìn)行篩選。篩選出的雜交瘤細(xì)胞還要經(jīng)過多次篩選，最終獲得__________________________(答兩個特點(diǎn))的雜交瘤細(xì)胞。 (2)獲得雜交瘤細(xì)胞后，將其注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖或________，之后從中提取大量CEA抗體。CEA單克隆抗體的主要優(yōu)點(diǎn)有________________________________________(答三個)。 (3)CEA單克隆抗體與抗癌藥物偶聯(lián)后，可以使抗癌藥物定向作用于癌細(xì)胞，該過程所利用的免疫學(xué)原理為_______________________________________________________________。 解析：(1)制備CEA的單克隆抗體時，首先將癌胚抗原注入小鼠體內(nèi)，使小鼠產(chǎn)生免疫反應(yīng)。然后從產(chǎn)生免疫反應(yīng)小鼠的脾臟中獲取B淋巴細(xì)胞，細(xì)胞融合的原理為細(xì)胞膜具有一定的流動性。細(xì)胞融合過程具有隨機(jī)性，因此需要篩選出雜交瘤細(xì)胞。篩選出的雜交瘤細(xì)胞還要經(jīng)過多次篩選最終獲得既能產(chǎn)生CEA(特異性)抗體，又能無限增殖的雜交瘤細(xì)胞。(2)單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)為特異性強(qiáng)、靈敏度高并可大量制備。(3)“生物導(dǎo)彈”是單抗上連接抗癌藥物，通過抗體和相應(yīng)抗原(癌細(xì)胞)特異性結(jié)合，利用抗癌藥物或毒素殺傷和破壞癌細(xì)胞。 答案：(1)癌胚抗原(CEA)　B淋巴(或漿)　細(xì)胞膜具一定的流動性　隨機(jī)　既能產(chǎn)生CEA(特異性)抗體，又能無限增殖 (2)在體外培養(yǎng)　特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量生產(chǎn) (3)抗原和抗體的特異性結(jié)合 7．如圖是某實(shí)驗(yàn)室做的通過動物纖維母細(xì)胞等獲得單克隆抗體的實(shí)驗(yàn)研究。據(jù)圖回答相關(guān)問題： (1)過程①實(shí)施前需將誘導(dǎo)基因與________相連接構(gòu)建________，在導(dǎo)入小鼠成纖維細(xì)胞時一般采用________法導(dǎo)入，此步驟中用到的工具酶有________________________________。 (2)過程②的實(shí)質(zhì)是________。甲細(xì)胞是________細(xì)胞，乙細(xì)胞是________細(xì)胞。 (3)過程③一般用________誘導(dǎo)，丙細(xì)胞的特點(diǎn)是__________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)基因工程操作過程中需要將目的基因與運(yùn)載體連接構(gòu)建基因表達(dá)載體，將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞常用顯微注射法?；蚬こ讨械墓ぞ呙甘窍拗泼负虳NA連接酶。(2)過程②是干細(xì)胞的分化過程，實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。由圖可知，病毒注入小鼠體內(nèi)獲得的乙細(xì)胞是漿細(xì)胞(已免疫的B細(xì)胞)，所以甲是骨髓瘤細(xì)胞。(3)誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合用滅活的病毒或PEG，丙細(xì)胞是雜交瘤細(xì)胞，其特點(diǎn)是既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。 答案：(1)載體　基因表達(dá)載體　顯微注射　限制酶、DNA連接酶 (2)基因的選擇性表達(dá)　骨髓瘤　B(淋巴) (3)滅活的病毒(或聚乙二醇)　既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體 [課堂加固訓(xùn)練]　　　　　　　　　　　　　　　　　練模擬　做典題　提高解題能力 授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第103頁 1．(2018湖南郴州質(zhì)檢)利用基因工程技術(shù)培育馬鈴薯新品種，目前已經(jīng)取得豐碩成果。請根據(jù)教材所學(xué)知識回答下列問題： (1)馬鈴薯易患多種疾病，導(dǎo)致其產(chǎn)量不高。通過導(dǎo)入抗病基因并使其表達(dá)可以提高馬鈴薯產(chǎn)量，基因工程中使用最多的抗病基因是______________________________和病毒的復(fù)制酶基因。 (2)馬鈴薯是雙子葉植物，常用________________(方法)將目的基因?qū)腭R鈴薯受體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標(biāo)記基因、________、________、________等五部分。 (3)科學(xué)家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，其設(shè)計方法：修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑________(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白過量表達(dá)，植物吸收除草劑后仍能________。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，還需對轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行________________。 解析：(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因。(2)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腭R鈴薯等雙子葉植物的受體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體的基本結(jié)構(gòu)包括目的基因、標(biāo)記基因、終止子、啟動子和復(fù)制原點(diǎn)等五部分。(3)培育抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯，需通過修飾，使除草劑作用的靶蛋白對除草劑不敏感，或使靶蛋白過量表達(dá)，使植物吸收除草劑后仍能正常代謝。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，還需對轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行目的基因的檢測與鑒定。 答案：(1)病毒外殼蛋白基因 (2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　啟動子　終止子　復(fù)制原點(diǎn) (3)不敏感　正常代謝 (4)目的基因的檢測與鑒定 2．大腸桿菌pUC18質(zhì)粒是基因工程中常用的運(yùn)載體，某限制酶在此質(zhì)粒上的唯一酶切位點(diǎn)位于LacZ基因中，如果沒有插入外源基因，LacZ基因便可表達(dá)出β半乳糖苷酶，當(dāng)培養(yǎng)基中含有IPTG和Xgal時，Xgal便會被β半乳糖苷酶水解成藍(lán)色，大腸桿菌將形成藍(lán)色菌落，反之，則形成白色菌落。如圖表示利用此質(zhì)粒實(shí)施基因工程的主要流程。 (1)已獲得的目的基因可利用________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。 (2)目的基因插入質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，需要DNA連接酶恢復(fù)____________鍵。 (3)將試管Ⅰ中的物質(zhì)和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是________；大腸桿菌需事先用Ca2＋進(jìn)行處理，目的是____________________________________________________________。 (4)將試管Ⅱ中的菌液接種于選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)，培養(yǎng)基中應(yīng)含有大腸桿菌必需的營養(yǎng)物質(zhì)，如________________________和生長因子，還應(yīng)加入IPTG、Xgal以及氨芐青霉素，其中加入氨芐青霉素的作用是篩選出__________。 (5)若觀察到培養(yǎng)基上出現(xiàn)________色菌落，則說明大腸桿菌中已成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒。如果作為受體細(xì)胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則不利于重組質(zhì)粒的篩選，原因是 ________________________________________________________________________。 答案：(1)PCR (2)磷酸二酯 (3)進(jìn)行轉(zhuǎn)化　使大腸桿菌細(xì)胞處于感受態(tài) (4)碳源、氮源、無機(jī)鹽、水　導(dǎo)入pUC18質(zhì)粒的大腸桿菌 (5)白　無論大腸桿菌是否導(dǎo)入重組質(zhì)粒，均會呈現(xiàn)藍(lán)色菌落 3．動植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}： (1)在將兩種植物細(xì)胞進(jìn)行雜交之前，需要用________________酶進(jìn)行處理，若將處理后的細(xì)胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生________________。誘導(dǎo)兩種植物細(xì)胞融合可以采用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行，常用的物理方法有________________(寫2種即可)。 (2)融合的細(xì)胞形成愈傷組織，在愈傷組織的培養(yǎng)過程中，當(dāng)生長素和細(xì)胞分裂素的比值________(填“高”或“低”)時，有利于叢芽的分化；通過上述過程獲得雜種植株依據(jù)的原理是________________________________________________________________________。 (3)在制備單克隆抗體的過程中，融合的結(jié)果是出現(xiàn)多種不同的雜交細(xì)胞，需要在特定的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選，從而得到________細(xì)胞。單克隆抗體與傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，具有________________________________________________________________________的特點(diǎn)， 因此廣泛用于疾病的診斷等方面。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交過程有兩個關(guān)鍵，一個是在將植物細(xì)胞進(jìn)行雜交之前，必須去除細(xì)胞壁，該過程需要用到纖維素酶和果膠酶；另外一個是誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合，方法包括物理法(離心、振動、電刺激)和化學(xué)法(聚乙二醇)。將處理后的細(xì)胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生滲透作用。(2)在愈傷組織的培養(yǎng)過程