高考生物考前3個月專題復(fù)習(xí) 專題10 現(xiàn)代生物科技專題 考點31 基因工程、蛋白質(zhì)工程和細(xì)胞工程

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專題10 現(xiàn)代生物科技專題 [直擊考綱]　1.基因工程的誕生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR)(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.動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅰ)。7.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)。8.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)。9.胚胎干細(xì)胞的移植(Ⅰ)。10.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)。11.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ)。12.生物武器對人類的威脅(Ⅰ)。13.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ)。14.簡述生態(tài)工程的原理(Ⅱ)。15.生態(tài)工程的實例(Ⅰ)。 考點31　基因工程、蛋白質(zhì)工程和細(xì)胞工程 題組一　基因工程和蛋白質(zhì)工程 1．(2016全國乙，40)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)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(zhì)粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}： (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有________________________(答出兩點即可)，而作為基因表達(dá)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(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是__________________________________ ________________________________________________________________________； 并且________________和__________________________________________________ 的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是___________________________________________ ________________________________________________________________________。 在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，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)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自于________________________________________________________________________。 答案　(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)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(zhì)粒載體　含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)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(xì)胞 解析　(1)作為載體必須具備如下特點：①能自我復(fù)制，從而在受體細(xì)胞中穩(wěn)定保存；②含標(biāo)記基因，以供重組DNA的鑒定和選擇；③具有一個至多個限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點以便外源DNA插入。(2)在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，只有具有Ampr的大腸桿菌才能夠生長。而Ampr位于質(zhì)粒上，故未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細(xì)胞中無Ampr，故不能在培養(yǎng)基中生長，而僅含有質(zhì)粒載體的和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌均具有Ampr因而能在培養(yǎng)基中生長。目的基因的插入破壞了質(zhì)粒載體的Tetr，故含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上生長，從而與僅含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌得以區(qū)分。(3)噬菌體是病毒，無細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無法自主合成DNA，需要借助受體細(xì)胞完成DNA復(fù)制。 2．(2016全國丙，40)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性核酸內(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被________酶切后的產(chǎn)物連接，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組DNA，如圖(c)所示。這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有________________，不能表達(dá)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________________________。 答案　(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端　(2)甲、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(zhuǎn)錄　(3)EcoliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 解析　(1)由于限制性核酸內(nèi)切酶Sau3AⅠ與BamHⅠ切割后形成的黏性末端相同，所以經(jīng)BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達(dá)載體中，啟動子應(yīng)位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達(dá)。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達(dá)目的基因的產(chǎn)物。(3)常見的DNA連接酶有EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。 3．(2015全國Ⅱ，40)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(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列問題： (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。 答案　(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(其他答案合理也可) (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)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測氨基酸序列　功能 解析　(1)對蛋白質(zhì)的氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))進(jìn)行改造，可達(dá)到改變蛋白質(zhì)的功能的目的。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因，可以對P基因進(jìn)行修飾改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法則的全部內(nèi)容包括，即：DNA、RNA的復(fù)制、DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列，推測相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，并獲取基因。經(jīng)表達(dá)的蛋白質(zhì)，要對其進(jìn)行生物功能鑒定。 題組二　細(xì)胞工程 4．(2016全國甲，40)下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“多利”培養(yǎng)成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了___________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)XX或XY　顯微操作(去核法)　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)已經(jīng)分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 解析　(1)提供體細(xì)胞的供體可能為雌性，也可能為雄性，因此圖中A(正常細(xì)胞核)的性染色體組成為XX或XY。常采用顯微操作去核法來去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。②過程表示將早期胚胎移入受體，其過程為胚胎移植。(2)取供體動物的體細(xì)胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因為10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。超過10代繼續(xù)培養(yǎng)，則其遺傳物質(zhì)(或核型)的穩(wěn)定性會降低。(3)克隆動物的細(xì)胞核基因來自供體，因此大部分性狀與供體相同，但細(xì)胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細(xì)胞的個體)，即卵母細(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，這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動物的培育采用的是核移植技術(shù)，核移植技術(shù)的原理是已經(jīng)分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 5．(2014新課標(biāo)全國Ⅰ，40)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)果如下圖所示。 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)目為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)目為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16 000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)胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，還含有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 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____________________。 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)胞融合是隨機的，且融合率達(dá)不到100% (3)1　100　(4)不能無限增殖 解析　(1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達(dá)到16 000以上，小鼠Y的血清抗體的效價最高，最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外，還有骨髓瘤細(xì)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的融合是隨機的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目最多為40＋60＝100(條)。(4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限增殖，故經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 1．掌握基因工程的主干知識 (1)目的基因的獲取 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(目的基因＋啟動子＋終止子＋標(biāo)記基因)。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 導(dǎo)入植物：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法； 導(dǎo)入動物：顯微注射技術(shù)； 導(dǎo)入微生物細(xì)胞：感受態(tài)細(xì)胞法(用Ca2＋處理)。 (4)目的基因的檢測與鑒定 插入檢測：DNA分子雜交； 轉(zhuǎn)錄檢測：DNA—RNA分子雜交； 翻譯檢測：抗原—抗體雜交； 個體水平檢測：抗性接種實驗。 2．基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程 3．植物體細(xì)胞雜交與單克隆抗體制備過程比較 步驟 植物體細(xì)胞雜交過程 單克隆抗體制備過程 第一步 原生質(zhì)體的制備(酶解法) 正常小鼠免疫處理 第二步 原生質(zhì)體融合(物理、化學(xué)法) 動物細(xì)胞融合(物理、化學(xué)、生物方法) 第三步 雜種植株的篩選與培養(yǎng) 雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng) 第四步 雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定 單克隆抗體的提純 相同點 ①兩種技術(shù)手段的培養(yǎng)過程中都進(jìn)行有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱為克隆，都不涉及減數(shù)分裂； ②均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件 (1)誘導(dǎo)融合的方法分別有哪些？融合的細(xì)胞類型有哪幾種？ 提示　①誘導(dǎo)植物體細(xì)胞的原生質(zhì)體融合的方法主要有離心、振動、電激或用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑。 ②動物細(xì)胞融合常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒(誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的特有因素)、電激等。 融合的細(xì)胞類型：前者—AA、BB、AB。后者—瘤瘤、B瘤、BB。 (2)各自的原理分別有哪些？ 提示　前者有細(xì)胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性，后者有細(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞增殖。 4．掌握克隆動物培育流程圖 D個體的性別、性狀與哪個個體相同？ 提示　根據(jù)發(fā)育成新個體D的重組細(xì)胞核由動物B提供，而性別及大多數(shù)遺傳性狀是由核內(nèi)遺傳物質(zhì)決定的，故B、D兩者的性別及大多數(shù)遺傳性狀相同。 考向一　基因工程和蛋白質(zhì)工程 1．(2016海南，31)基因工程又稱為DNA重組技術(shù)，回答相關(guān)問題： (1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即____________和從____________中分離。 (2)利用某植物的成熟葉片為材料，同時構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫，兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，其原因是__________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在基因表達(dá)載體中，啟動子是________聚合酶識別并結(jié)合的部位。若采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，最常用的原核生物是____________。 (4)將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有________和________顆粒。 答案　(1)人工合成　生物材料 (2)cDNA文庫中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因 (3)RNA　大腸桿菌(或細(xì)菌) (4)金粉　鎢粉 解析　(1)獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從自然界已有的物種中分離。 (2)在植物的成熟葉片中基因選擇性表達(dá)，因此由所有RNA逆轉(zhuǎn)錄形成的cDNA文庫中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因。 (3)在基因表達(dá)載體中，啟動子是RNA聚合酶識別并結(jié)合的部位。采用原核生物作為基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，由于易于培養(yǎng)，最常選用大腸桿菌(或細(xì)菌)。 (4)將目的基因通過基因槍法導(dǎo)入植物細(xì)胞時，常用的攜帶目的基因的金屬顆粒有金粉和鎢粉。 2．中美研究人員發(fā)現(xiàn)了PYL9蛋白(一種提高植物抗旱性的蛋白)，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)讓水稻自身產(chǎn)生大量PYL9蛋白，可顯著提高其抗旱性。請回答下列問題： (1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育轉(zhuǎn)基因抗旱水稻可用____________方法來獲得目的基因。構(gòu)建基因表達(dá)載體用到的工具酶是____________________________。 (2)導(dǎo)入目的基因的重組細(xì)胞可通過________________技術(shù)培育成完整植株，這一過程體現(xiàn)了________________________。 (3)目的基因若在水稻細(xì)胞中表達(dá)，遺傳信息流向是____________________________；檢測水稻細(xì)胞中是否存在PYL9蛋白，在分子水平上采用的方法是____________________。 (4)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)PYL9蛋白是位于細(xì)胞膜上的一種脫落酸受體。干旱環(huán)境中水稻老葉內(nèi)脫落酸的含量增加，能加速____________________________，將節(jié)省的水分和養(yǎng)料轉(zhuǎn)移到幼葉和芽中，增強了幼葉和芽的存活率。PYL9蛋白的作用能體現(xiàn)細(xì)胞膜__________________________的功能。 答案　(1)人工合成　限制酶和DNA連接酶 (2)植物組織培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性 (3)目的基因→mRNA→蛋白質(zhì)　抗原—抗體雜交 (4)老葉的衰老與脫落　進(jìn)行細(xì)胞間信息交流 3．內(nèi)皮素(ET)是一種含21個氨基酸的多肽，它有強烈的血管收縮和促進(jìn)平滑肌細(xì)胞增殖等作用。研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮素功能異常與高血壓、糖尿病、癌癥等有著密切聯(lián)系。內(nèi)皮素主要通過與靶細(xì)胞膜上的內(nèi)皮素受體結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)。ETA是內(nèi)皮素的主要受體，科研人員試圖通過構(gòu)建基因表達(dá)載體，實現(xiàn)ETA基因在細(xì)胞中高效表達(dá)，為后期ETA的體外研究以及拮抗劑的篩選、活性評價等奠定基礎(chǔ)。其過程如下(圖中SNAP基因是一種熒光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的識別序列為CCC↓GGG，限制酶XhoⅠ的識別序列為C↓TCGAG)。請分析回答： (1)完成過程①需要的酶是____________；與過程②相比，過程①特有的堿基配對方式是__________。 (2)過程③中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使____________ 鍵斷開，形成的黏性末端是_______________。用兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是______________。 (3)過程⑥中，要用__________預(yù)先處理大腸桿菌，使其處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)。 (4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，目的是______________________。 (5)人皮膚黑色素細(xì)胞上有內(nèi)皮素的特異受體，內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后，會刺激黑色素細(xì)胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，從而使黑色素急劇增加。美容時可以利用注射ETA達(dá)到美白祛斑效果，試解釋：____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　U—A (2)磷酸二酯　—AGCT(或)　使目的基因定向連接到載體上(或防止目的基因環(huán)化) (3)Ca2＋(或CaCl2) (4)檢測ETA基因能否表達(dá)及表達(dá)量 (5)ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合，抑制了黑色素細(xì)胞的分化、增殖和黑色素的形成 解析　(1)圖中①是逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化；①逆轉(zhuǎn)錄過程的堿基互補配對方式是：A—T、U—A、C—G、G—C，②過程的堿基配對方式為A—T、T—A、C—G、G—C，因此與過程②相比，①過程特有的堿基配對方式是U—A。 (2)③是利用限制酶XhoⅠ切割DNA獲得目的基因的過程，由于限制酶XhoⅠ的識別序列為C↓TCGAG，因此其切割形成的黏性末端是—AGCT(或)。圖中顯示利用了兩種限制酶切割目的基因和載體，從而獲得了不同的黏性末端，這樣可以防止目的基因與運載體反向連接，即可以使目的基因定向連接到載體上。 (3)將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用感受態(tài)轉(zhuǎn)化法，即用Ca2＋(或CaCl2)預(yù)先處理大腸桿菌，使其處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)。 (4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，可以檢測ETA基因能否表達(dá)及表達(dá)量。 (5)ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細(xì)胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合，抑制了黑色素細(xì)胞的分化、增殖和黑色素的形成，從而達(dá)到美容的目的。 考向二　細(xì)胞工程 4．約翰伯特蘭戈登和山中伸彌因在“體細(xì)胞重編程技術(shù)”領(lǐng)域做出革命性貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。請回答下列問題： (1)1962年約翰伯特蘭戈登通過實驗把蝌蚪腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞核移植進(jìn)入去核的卵細(xì)胞中，成功培育出“克隆青蛙”。因動物細(xì)胞的全能性會隨著動物細(xì)胞分化程度的提高而逐漸________，但此實驗說明已高度分化的動物體細(xì)胞的____________仍具有發(fā)育的全能性。更多的實驗證明，到目前還不能用類似______________的方法(克隆植物的方法)獲得克隆動物。 (2)所謂“體細(xì)胞重編程技術(shù)”是將體細(xì)胞重新誘導(dǎo)回早期干細(xì)胞狀態(tài)，即獲得誘導(dǎo)性多能干(iPS)細(xì)胞。山中伸彌把4個關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)入小鼠的成纖維細(xì)胞，并整合到染色體的________上，使其轉(zhuǎn)變成iPS細(xì)胞。為確定基因是否進(jìn)入成纖維細(xì)胞可用________________技術(shù)檢測。 (3)在研究中可通過________________技術(shù)獲取大量iPS細(xì)胞，該過程一般需先加入____________處理一段時間，分散成單個細(xì)胞，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)；另外，iPS細(xì)胞還需置于二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的目的是__________________。 答案　(1)降低　細(xì)胞核　植物組織培養(yǎng) (2)DNA　DNA分子雜交 (3)動物細(xì)胞培養(yǎng)　胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)　維持培養(yǎng)液的pH(相對穩(wěn)定) 解析　(1)動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。根據(jù)題意分析可知，由于動物細(xì)胞的全能性會隨著動物細(xì)胞分化程度的提高而逐漸受到限制，所以不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體；培育的“克隆青蛙”，實際是通過核移植來實現(xiàn)的，表明動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。 (2)在基因工程中常用的載體有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。逆轉(zhuǎn)錄病毒是基因進(jìn)入成纖維細(xì)胞的載體，并整合到其染色體DNA上。為確定基因是否進(jìn)入成纖維細(xì)胞可用DNA分子雜交技術(shù)檢測。 (3)獲取大量iPS細(xì)胞可通過動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，該過程一般需先加入胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理一段時間，分散成單個細(xì)胞，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)的目的是維持培養(yǎng)液的pH。 5．如圖是運用現(xiàn)代生物技術(shù)對某種經(jīng)濟作物進(jìn)行品種改良的過程，據(jù)圖回答： (1)圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、______________________技術(shù)和____________________技術(shù)。 (2)要獲取抗蟲基因，首先是建立相應(yīng)的______________文庫，從中選出所需的抗蟲基因。構(gòu)建基因表達(dá)載體時，可以用兩種不同的限制酶分別切割目的基因和載體，而對兩種限制酶的要求是________________________________________________________________________。 (3)為獲取雜種細(xì)胞，先除去細(xì)胞壁以獲得____________，再用PEG誘導(dǎo)其融合，融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞出現(xiàn)____________。 (4)為鑒定新品系D的抗蟲性，需要從個體水平進(jìn)行____________實驗。在推廣引種時，要注意轉(zhuǎn)基因作物的種群數(shù)量不得超過環(huán)境承載力的限度，這主要體現(xiàn)了生態(tài)工程的____________________原理。 答案　(1)植物體細(xì)胞雜交　植物組織培養(yǎng) (2)基因組(或“基因”、“cDNA”)　切割后產(chǎn)生的DNA片段黏性末端相同 (3)原生質(zhì)體　(新的)細(xì)胞壁(或“再生壁”) (4)抗蟲接種　協(xié)調(diào)與平衡 6．克隆豬成功率較低，與早期胚胎細(xì)胞異常凋亡有關(guān)。Bcl2基因是細(xì)胞凋亡抑制基因，用PCR技術(shù)可以檢測該基因轉(zhuǎn)錄水平，進(jìn)而了解該基因與不同胚胎時期細(xì)胞凋 亡的關(guān)系?？寺∝i的培育及該基因轉(zhuǎn)錄水平檢測流程如圖。請回答下列問題： (1)圖中重組細(xì)胞的細(xì)胞核來自________細(xì)胞，早期胚胎移入受體子宮繼續(xù)發(fā)育，經(jīng)桑椹胚、囊胚和________胚最終發(fā)育為克隆豬。 (2)在PCR過程中可檢測出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)，進(jìn)而計算總mRNA中Bcl2 mRNA的分子數(shù)，從而反映出Bcl2基因的轉(zhuǎn)錄水平。 ①圖中X表示__________過程。 ②在 PCR過程中利用__________________技術(shù)可檢測出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)。 (3)該過程所涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、__________________和______________。 (4)目前使用的供體細(xì)胞一般都選擇傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，原因是_____________________。 答案　(1)體　原腸　(2)①逆(反)轉(zhuǎn)錄?、贒NA分子雜交　(3)動物細(xì)胞培養(yǎng)　核移植技術(shù)　(4)10代以內(nèi)的細(xì)胞能保持正常的二倍體核型