高考生物二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題講練突破 專題8 現(xiàn)代生物科技專題 第16講 基因工程和細(xì)胞工程

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專題八 現(xiàn)代生物科技專題 第16講　基因工程和細(xì)胞工程 [考綱熱度]1.基因工程的誕生Ⅰ(5年2考) 2.基因工程的原理及技術(shù)Ⅱ(5年15考) 3．基因工程的應(yīng)用Ⅱ(5年10考) 4.蛋白質(zhì)工程Ⅰ(5年7考) 5．植物的組織培養(yǎng)Ⅱ(5年9考) 6.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與核移植技術(shù)Ⅰ(5年6考) 7．動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體Ⅱ(5年8考) [診斷知識(shí)盲點(diǎn)] 1．切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均能特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列。() 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。() 3．抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)。(√) 4．設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)不必考慮表達(dá)載體的序列。() 5．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列。(√) 6．PCR體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶。() 7．外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動(dòng)子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制。() 8．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)。(√) 9．蛋白質(zhì)工程可以合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)。(√) 10．將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)至少插入一個(gè)ada。() 11．限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶。() 12．Ecoli DNA連接酶既可連接平末端，又可連接黏性末端。() 13．目的基因?qū)腚p子葉植物一般采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(√) 14．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。() 15．檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞可用抗原—抗體雜交技術(shù)。() 16．蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)。(√) 17．蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對(duì)蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)。() 18．由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用。() 19．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。() 20．經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體用人工薄膜包裝后可得到人工種子。(√) 21．在誘導(dǎo)離體菊花莖段形成幼苗的過程中，不會(huì)發(fā)生細(xì)胞的增殖和分化。() 22．培養(yǎng)草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是細(xì)胞雜交。() 23．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。(√) 24．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。() 25．愈傷組織是外植體脫分化和再分化后形成的。() 26．再生出細(xì)胞壁是植物體細(xì)胞原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志。(√) 27．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)。() 28．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中都要用到胰蛋白酶。() 29．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)可用于檢測(cè)有毒物質(zhì)，莖尖培養(yǎng)可用于植物脫除病毒。(√) 30．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。() 31．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育。(√) 32．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。() 33．克隆培養(yǎng)法培養(yǎng)過程中多數(shù)細(xì)胞的基因型會(huì)發(fā)生改變。() 34．二倍體細(xì)胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的。() 35．動(dòng)物細(xì)胞核移植的受體細(xì)胞必須是卵細(xì)胞。() 36．克隆動(dòng)物的性狀與供體動(dòng)物完全相同。() 考點(diǎn)一　基因工程 [高考領(lǐng)航] 1．(2016高考全國(guó)乙卷)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)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BamH Ⅰ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(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(diǎn)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(dòng)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________。 解析：(1)質(zhì)粒作為載體，應(yīng)具備的基本條件有：有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制；有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇等等。(2)在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素進(jìn)行篩選，其中未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌，因不含氨芐青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能區(qū)分。含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌進(jìn)一步篩選出來，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。(3)某些噬菌體經(jīng)改造后作為載體，導(dǎo)入受體細(xì)胞后，其DNA復(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。 答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(答出兩點(diǎn)即可)　(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(zhǎng)　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(zhǎng)　四環(huán)素　(3)受體細(xì)胞 2．(2016高考全國(guó)丙卷)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR Ⅰ、Sau3A Ⅰ的切點(diǎn)是唯一的)。 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，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(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子，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(gè)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)由題圖可知，BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ兩種限制性內(nèi)切酶的共同識(shí)別序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此經(jīng)BamH Ⅰ酶切得到的目的基因可以與圖(b)所示表達(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(dòng)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，這樣基因才能順利地轉(zhuǎn)錄，再完成翻譯過程，即順利表達(dá)。圖中甲所示的目的基因插入在啟動(dòng)子的上游，丙所示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，因此目的基因不能表達(dá)。(3)常見的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。 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)甲和丙　甲中目的基因插入在啟動(dòng)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)E.coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶 3．(2015高考全國(guó)卷Ⅰ)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}： (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時(shí)，可先提取HIV中的________，以其作為模板，在______的作用下合成________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中的HIV，檢測(cè)的原理是________________________。 (3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分________細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)人的免疫系統(tǒng)有________癌細(xì)胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。 解析：(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，所以要想獲得相應(yīng)的目的基因，應(yīng)以HIV的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入機(jī)體后相當(dāng)于抗原。在抗原的刺激下，機(jī)體進(jìn)行體液免疫，由漿細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)抗體(分泌蛋白)，由于該抗體能與目的蛋白(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合，所以可通過抗體檢測(cè)出有無目的蛋白，從而確定體內(nèi)有無HIV。(3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細(xì)胞，從而降低機(jī)體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)癌細(xì)胞在機(jī)體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細(xì)胞。 答案：(1)RNA　逆轉(zhuǎn)錄酶　cDNA(或DNA)　(2)抗體　抗原抗體特異性結(jié)合　(3)T(或T淋巴)　(4)監(jiān)控和清除 4．(2015高考全國(guó)卷Ⅱ)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(duì)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?jī)?nèi)容包括______的復(fù)制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動(dòng)，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(duì)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(duì)蛋白質(zhì)的生物________進(jìn)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(zhì)的功能發(fā)生了改變，此過程是通過對(duì)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(duì)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?jī)?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為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA(如HIV)，這是對(duì)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(cè)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(duì)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(cè)氨基酸序列　功能 [核心探究] 1．理清基因工程的三大操作工具 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分子 攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞 作用 特點(diǎn) (條件) (1)識(shí)別特定的核苷酸序列； (2)在特定位點(diǎn)上切割DNA分子 (1)EcoliDNA連接酶只能連接黏性末端； (2)T4DNA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(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)； (3)具有特殊的標(biāo)記基因 2.把握基因工程的四步操作程序 (1)目的基因的獲取 ①?gòu)幕蛭膸?kù)中獲取。 ②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增：其實(shí)質(zhì)是在體外對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。 ③用化學(xué)方法人工合成 a．對(duì)于核苷酸序列已知的直接人工合成。 b．可通過反轉(zhuǎn)錄法獲取，即mRNA逆轉(zhuǎn)錄酶,單鏈DNADNA聚合酶,雙鏈DNA。 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 ①基因表達(dá)載體的組成：目的基因＋啟動(dòng)子＋終止子＋標(biāo)記基因＋復(fù)制原點(diǎn)。 ②基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類 植物細(xì)胞 動(dòng)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 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)胞或受精卵 受精卵 原核細(xì)胞 (4)目的基因的檢測(cè)與鑒定 ①導(dǎo)入檢測(cè)：DNA分子雜交技術(shù)(使用DNA探針)。 ③個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：如對(duì)轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行抗蟲或抗病等接種實(shí)驗(yàn)。 基因工程的七大失分點(diǎn) 1．啟動(dòng)子、終止子 (1)啟動(dòng)子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA上相鄰的3個(gè)堿基)。 (2)終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA上相鄰的3個(gè)堿基)。 2．限制酶、DNA酶、DNA連接酶、DNA聚合酶 (1)限制酶≠DNA酶 (2)DNA連接酶≠DNA聚合酶 3．將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來，需要切兩處，同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端或平末端。 4．限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外，不能破壞標(biāo)記基因，以便于進(jìn)行檢測(cè)。 5．基因工程中的載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同。 6．目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的 基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 7．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，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。 [題點(diǎn)突破] 1．在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。如圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)A過程需要的酶有________和________________。 (2)要把重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌，首先必須用________處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)開_______態(tài)；然后將__________________在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。 (3)含有重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌侵染離體棉花葉片組織后，將離體棉花葉片組織培養(yǎng)成再生植株要經(jīng)過C____________和E____________。如果要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程的培養(yǎng)基中加入________________________________________。 (4)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是_______________。 這需要通過檢測(cè)才能知道，檢測(cè)采用的方法是_____________________。 解析：(1)基因表達(dá)載體構(gòu)建過程中，需要用同種限制酶切割目的基因和載體，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，再用DNA連接酶把這兩個(gè)DNA片段連接起來。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因時(shí)，首先必須用Ca2＋處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)；然后將重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。(3)植物組織培養(yǎng)過程的關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。因?yàn)橹挥泻敲顾乜剐曰虻募?xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，故若要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程的培養(yǎng)基中加入卡那霉素。(4)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上，檢測(cè)采用的方法是DNA分子雜交技術(shù)。 答案：(1)限制酶　DNA連接酶 (2)Ca2＋　感受　重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞 (3)脫分化　再分化　卡那霉素 (4)目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上　DNA分子雜交技術(shù) 2．抗凝血酶Ⅲ蛋白是一種血漿糖蛋白，臨床上主要用于血液性疾病的治療。凝乳酶是奶酪生產(chǎn)中的關(guān)鍵性酶。下列是生產(chǎn)這兩種酶的相關(guān)思路，請(qǐng)回答下列問題： (1)圖1為通過培育轉(zhuǎn)基因奶牛獲得抗凝血酶Ⅲ蛋白的流程。 ①圖中過程a指的是利用________法將目的基因?qū)胧芫?，受體細(xì)胞不選用體細(xì)胞的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②在胚胎移植前，需進(jìn)行____________，目的是確定要培育的個(gè)體能產(chǎn)奶。 ③可采用________法來鑒定牛奶中是否含有抗凝血酶Ⅲ蛋白。 (2)從牛胃液中分離得到的凝乳酶以其催化能力強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用，研究人員運(yùn)用基因工程技術(shù)，將編碼該酶的基因轉(zhuǎn)移到了微生物細(xì)胞中。 ①?gòu)呐Ｎ讣?xì)胞中提取mRNA，再通過________形成cDNA。以此cDNA為模板通過PCR擴(kuò)增目的基因，有時(shí)需要在引物的5′端設(shè)計(jì)________(填“限制酶”、“DNA連接酶”或“RNA聚合酶”)識(shí)別序列，以便構(gòu)建重組DNA分子。 ②為提高重組DNA分子的比例，在構(gòu)建重組DNA分子(如圖2所示)時(shí)最好選用______________作限制酶。 ③經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如果將該凝乳酶的第20位和24位氨基酸變?yōu)榘腚装彼?，則其催化能力將提高2倍?，F(xiàn)已知通過蛋白質(zhì)工程可生產(chǎn)高效凝乳酶，請(qǐng)寫出有關(guān)制備步驟： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖1是培育轉(zhuǎn)基因牛的簡(jiǎn)易流程圖，所以a過程指的是將目的基因?qū)胧芫?，采用的方法為顯微注射法。動(dòng)物體細(xì)胞的全能性一般不能表現(xiàn)，所以選擇受精卵作為受體細(xì)胞。只有母牛才能產(chǎn)奶，所以進(jìn)行胚胎移植前需要對(duì)胚胎進(jìn)行性別鑒定。鑒定牛奶中是否含有目標(biāo)蛋白，常采用抗原—抗體雜交法。(2)以RNA為模板獲得DNA的過程稱逆轉(zhuǎn)錄。PCR技術(shù)用于快速擴(kuò)增目的基因，而基因工程中只需用限制酶來切割DNA。 目的基因兩末端堿基序列不同以及切開的質(zhì)粒兩末端堿基序列不同才能避免各自的自連，進(jìn)而提高重組DNA的比例。 答案：(1)①顯微注射　動(dòng)物體細(xì)胞的全能性一般不能表現(xiàn)?、谛詣e鑒定　③抗原—抗體雜交 (2)①逆轉(zhuǎn)錄　限制酶?、贐amH Ⅰ和PstⅠ　③找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列→定向改造凝乳酶基因→將改造后的凝乳酶基因?qū)胧荏w細(xì)胞等(答案合理即可) 考點(diǎn)二　克隆技術(shù) [高考領(lǐng)航] (2014高考新課標(biāo)全國(guó)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(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。 回答下列問題： (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，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(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)分析題圖可知，經(jīng)4次免疫后，小鼠Y的血清抗體效價(jià)就可達(dá)到16 000以上。由于4次免疫后的Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高，故最適合用于制備B淋巴細(xì)胞。(2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)中，由于細(xì)胞融合是隨機(jī)的，而且誘導(dǎo)融合率不可能達(dá)到100%，所以會(huì)有未融合的B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞、融合的具有同種核的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞三種類型。(3)雜交瘤細(xì)胞同時(shí)具有B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞的核物質(zhì)，但細(xì)胞核只有一個(gè)。由于雜交瘤細(xì)胞在分裂過程中染色體會(huì)丟失，故細(xì)胞核中染色體數(shù)目最多是40＋60＝100(條)。(4)B淋巴細(xì)胞已經(jīng)分化，沒有無限增殖的潛能。 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)不能無限增殖 [核心探究] 1．比較記憶植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 項(xiàng)目 植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 原理 植物細(xì)胞的全能性 細(xì)胞增殖 過程 結(jié)果 獲得植株個(gè)體 新的細(xì)胞 條件 ①無菌 ②營(yíng)養(yǎng) ③適宜條件 ①無菌、無毒 ②營(yíng)養(yǎng)，血清等 ③溫度和pH ④氣體環(huán)境：O2、CO2 應(yīng)用 ①植株快速繁殖 ②脫毒植株的培養(yǎng) ③人工種子 ④生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等 ⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育 ①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn) ②皮膚移植材料的培育 ③檢測(cè)有毒物質(zhì) ④生理、病理、藥理學(xué)的研究 2.比較記憶植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合 項(xiàng)目 植物體細(xì)胞雜交 動(dòng)物細(xì)胞融合 原理 細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 過程 相關(guān)酶 纖維素酶和果膠酶 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 融合方法 物理法：離心、電激、振動(dòng)； 化學(xué)法：聚乙二醇等試劑誘導(dǎo) 除物理法和化學(xué)法外還可以用滅活的病毒誘導(dǎo) 結(jié)果 雜種植株 雜交細(xì)胞 意義 克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，獲得雜種植株 突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能 3.理清動(dòng)物細(xì)胞核移植的過程 4．熟記單克隆抗體的制備過程 細(xì)胞工程的七大失分點(diǎn) 1．植物組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)階段不同：若生產(chǎn)人工種子，則培養(yǎng)到胚狀體階段；若提取細(xì)胞產(chǎn)品，則一般培養(yǎng)到愈傷組織階段；若培養(yǎng)新個(gè)體，則應(yīng)培養(yǎng)到試管苗階段。 2．脫分化形成愈傷組織的過程不需要光，再分化過程需要光，因?yàn)橛鷤M織利用有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分，而試管苗需要進(jìn)行光合作用以自養(yǎng)。 3．植物組織培養(yǎng)中不同培養(yǎng)階段培養(yǎng)基含有的激素濃度比例不同，因?yàn)榕囵B(yǎng)的目的不同(生根或生芽)。 4．動(dòng)物細(xì)胞融合和植物體細(xì)胞雜交產(chǎn)生的“后代”中都含有兩個(gè)“親本”的遺傳物質(zhì)；植物組織培養(yǎng)和人工種子產(chǎn)生的后代中都只含一個(gè)親本的遺傳物質(zhì)。 5．滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。 6．除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活過程中還可能受到其他抗原的刺激，因此從小鼠體內(nèi)取出的多個(gè)B淋巴細(xì)胞可能產(chǎn)生多種不同抗體。 7．單克隆抗體制備過程中，進(jìn)行了多次動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的操作，說明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。 [題點(diǎn)突破] 1．科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定，科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì)，其培育過程如圖所示： (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有______________________________。 (2)過程①常用的酶是____________，細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是________________。 (3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑________誘導(dǎo)融合，在鑒定雜種原生質(zhì)體時(shí)可用顯微鏡觀察，根據(jù)細(xì)胞膜表面熒光的不同可觀察到________種不同的原生質(zhì)體，當(dāng)觀察到______________________時(shí)可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。 (4)過程③和過程④依次為______________________，過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是________________。 (5)若番茄細(xì)胞內(nèi)含m條染色體，馬鈴薯細(xì)胞中含n條染色體，則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含________條染色體。若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于________植株。 解析：(1)植物體細(xì)胞雜交包括原生質(zhì)體融合和培育雜種植株兩大步驟，兩者的原理分別是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。(2)去除細(xì)胞壁常用的酶是纖維素酶和果膠酶，細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁。(3)化學(xué)促融劑是聚乙二醇，兩兩融合的原生質(zhì)體有三種：番茄—番茄、番茄—馬鈴薯、馬鈴薯—馬鈴薯，其中雜種細(xì)胞的細(xì)胞表面有兩種顏色的熒光。(4)過程③和過程④分別表示脫分化和再分化，誘導(dǎo)細(xì)胞分化所用的植物激素主要是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。(5)“番茄—馬鈴薯”體細(xì)胞有m＋n條染色體，有絲分裂后期染色體數(shù)目加倍，由配子發(fā)育成的個(gè)體均為單倍體。 答案：(1)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性 (2)纖維素酶和果膠酶　形成了新的細(xì)胞壁 (3)聚乙二醇(或PEG)　3　融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光 (4)脫分化和再分化　生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素 (5)2(m＋n)　單倍體 2.如圖所示為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，動(dòng)物細(xì)胞增殖情況的變化曲線(圖中B、D兩點(diǎn)表示經(jīng)篩選后繼續(xù)培養(yǎng))，請(qǐng)據(jù)圖回答下面的問題： (1)OA段的培養(yǎng)稱為________培養(yǎng)，AB段可能發(fā)生了________現(xiàn)象，需要用________酶處理，以使組織細(xì)胞分散開來。 (2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中，就細(xì)胞增殖、分化來說，動(dòng)植物細(xì)胞都要進(jìn)行________________，不同的是植物細(xì)胞還要進(jìn)行________________________________。 (3)為制備單克隆抗體，需將________注射到小鼠體內(nèi)，以此獲取________細(xì)胞，同時(shí)可選取圖中________點(diǎn)的細(xì)胞與該細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞，所選取細(xì)胞的細(xì)胞膜上的________比正常細(xì)胞顯著減少。為篩選出能夠產(chǎn)生單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞，可用________培養(yǎng)基達(dá)到目的。 解析：據(jù)圖中不同階段細(xì)胞的增殖代數(shù)可知，AB段細(xì)胞不再增殖，但此時(shí)細(xì)胞仍有增殖能力，所以此時(shí)可能發(fā)生了接觸抑制，故OA段為原代培養(yǎng)；D點(diǎn)細(xì)胞增殖代數(shù)達(dá)到了60次以上，故此時(shí)細(xì)胞發(fā)生了癌變，獲得了無限增殖的能力。 答案：(1)原代　接觸抑制　胰蛋白 (2)增殖(或分裂)　脫分化和再分化 (3)抗原　漿　D　糖蛋白　選擇 限時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 (建議用時(shí)：40分鐘) 1．我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過基因工程等技術(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)。下面為培育轉(zhuǎn)基因水稻過程示意圖，請(qǐng)回答： (1)在上述工程中，鐵結(jié)合蛋白基因稱為________，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________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________________。 解析：本題中培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是獲得鐵含量比普通大米高的大米，因此目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因，要大量獲得此基因一般采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。若構(gòu)建重組質(zhì)粒則要用同種限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒。將外植體培養(yǎng)成試管苗的過程要用到不同的培養(yǎng)基，各培養(yǎng)基最明顯的差別在于所添加激素的比例不同。 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　(4)種子中鐵含量 2．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(cè)SHH基因在角化囊腫中的表達(dá)情況。其基本流程如下圖(Amp表示氨芐青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá))。 請(qǐng)回答： (1)重組載體中SHH基因轉(zhuǎn)錄合成RNA探針時(shí)，________(填“需要”或“不需要”)啟動(dòng)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(huì)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Xgal的培養(yǎng)基上會(huì)形成藍(lán)色菌落，易于識(shí)別。根據(jù)上述原理可以初步判斷____(填“藍(lán)色”或“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，探針將與__________形成雜交帶，進(jìn)而判斷SHH基因的轉(zhuǎn)錄情況。 解析：(1)啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別位點(diǎn)，任何基因的表達(dá)(轉(zhuǎn)錄)均需要啟動(dòng)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(huì)死亡。(3)能表達(dá)LacZ基因的大腸桿菌在含有IPTG和Xgal的培養(yǎng)基上會(huì)形成藍(lán)色菌落，而重組菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表達(dá)，重組菌在含有IPTG和Xgal的培養(yǎng)基上會(huì)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性)　(3)白色　(4)SHH轉(zhuǎn)錄的mRNA(只寫mRNA不對(duì)) 3．馬鈴薯是種植廣泛的農(nóng)作物，病毒侵染后導(dǎo)致產(chǎn)量大幅下降，培育脫毒的馬鈴薯品種是提高產(chǎn)量的有效方法。請(qǐng)分析并回答。 (1)馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒，因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中，經(jīng)過人工培養(yǎng)獲得脫毒苗。培養(yǎng)基中添加____________(填激素名稱)，誘導(dǎo)離體細(xì)胞經(jīng)過________和________完成組織培養(yǎng)過程，從而形成脫毒苗。為監(jiān)控脫毒苗的質(zhì)量，可采用_________的方法檢測(cè)病毒的蛋白質(zhì)。 (2)研究人員研究了莖尖外植體大小對(duì)幼苗的成苗率和脫毒率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，莖尖越小，________________，因此馬鈴薯脫毒培養(yǎng)中莖尖外植體的適宜大小為________mm。 解析：(1)離體的植物組織必須在植物激素的作用下才能經(jīng)脫分化形成愈傷組織，然后經(jīng)再分化形成具有根、莖、葉的植物體。檢測(cè)病毒的蛋白質(zhì)要用抗原—抗體雜交法。(2)據(jù)圖可知，莖尖越小，脫毒率越高，成苗率越低，當(dāng)莖尖大小為0.27 mm時(shí)脫毒率和成苗率相對(duì)都較高。 答案：(1)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素　脫分化　再分化　抗原—抗體雜交 (2)脫毒率越高，成苗率越低　0.27 4．如圖是植物體細(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(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________過程。該雜交植株有________個(gè)染色體組。 (5)該技術(shù)的最顯著優(yōu)勢(shì)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(dòng)性；將雜種細(xì)胞培育成新的個(gè)體，其原理是植物細(xì)胞具有全能性。(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)緣雜交不親和的障礙。 答案：(1)細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性、植物細(xì)胞具有全能性(缺一不可)　(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 5．如圖是科學(xué)家利用小鼠成纖維細(xì)胞獲得單克隆抗體的示意圖。請(qǐng)據(jù)圖回答： (1)獲取轉(zhuǎn)錄因子基因需要的工具酶是________，因成纖維細(xì)胞較小，過程①將目的基因?qū)胄∈蟪衫w維細(xì)胞時(shí)常用的載體是________。 (2)過程②稱為________，在此過程中，成纖維細(xì)胞在轉(zhuǎn)錄因子基因的作用下，轉(zhuǎn)化為iPS胚性細(xì)胞，在體外培養(yǎng)條件下，iPS胚性細(xì)胞能不斷進(jìn)行________。 (3)過程③為動(dòng)物細(xì)胞融合，此過程常用________、滅活的病毒、電刺激等誘導(dǎo)細(xì)胞融合，融合后的Y細(xì)胞具有________________________________________________的特性。 (4)對(duì)雜種細(xì)胞Y進(jìn)行________和________后，才能篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜種細(xì)胞。 答案：(1)限制酶　動(dòng)物病毒 (2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)　細(xì)胞增殖(細(xì)胞分裂) (3)聚乙二醇(PEG)　既能大量增殖，又能產(chǎn)生單一抗體 (4)克隆化培養(yǎng)　(抗原—)抗體檢測(cè) 6．研究人員利用生物工程技術(shù)，探究豬bmp15基因在不同組織細(xì)胞中的特異性表達(dá)。該工程技術(shù)基本流程如下圖(EGFP基因控制合成增強(qiáng)型綠色熒光蛋白；過程②表示表達(dá)載體2成功導(dǎo)入各組織細(xì)胞)。請(qǐng)回答： (1)過程①中，需利用________________限制酶處理表達(dá)載體1。 (2)過程②中，常采用________技術(shù)將表達(dá)載體2成功導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (3)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，提取上述豬肌肉細(xì)胞的____________(填“mRNA”或“DNA”)，利用標(biāo)記的________作探針，進(jìn)行分子雜交，可進(jìn)一步探究豬bmp15基因特異性表達(dá)的原因。 (4)據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測(cè)，豬bmp15基因在________細(xì)胞特異性表達(dá)。 答案：(1)XhoⅠ和Hind Ⅲ　(2)顯微注射 (3)mRNA　EGFP基因 (4)豬卵巢 7．如圖表示構(gòu)建轉(zhuǎn)入了人抗體基因的小鼠生產(chǎn)人源性單克隆抗體的流程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)圖示過程涉及的生物技術(shù)有_____________、_____________、______________。 (2)構(gòu)建的基因表達(dá)載體除含有人抗體基因、標(biāo)記基因外，還應(yīng)具有____________。 (3)向轉(zhuǎn)基因小鼠注射特定的抗原后，從小鼠的________中提取B淋巴細(xì)胞；②過程通常用_______________誘導(dǎo)。 (4)細(xì)胞X是_____________，體外培養(yǎng)細(xì)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(huì)產(chǎn)生接觸抑制嗎？________。 答案：(1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)　動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)　動(dòng)物細(xì)胞融合(其他合理答案亦可)　(2)啟動(dòng)子、終止子　(3)脾臟　聚乙二醇或滅活的病毒　(4)雜交瘤細(xì)胞　血漿或血清　不會(huì) 第17講　胚胎工程和生態(tài)工程 [考綱熱度]1.動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)Ⅰ(5年18考)　　　 2.胚胎干細(xì)胞的移植Ⅰ(5年7考) 3．胚胎工程的應(yīng)用Ⅱ(5年19考) 4.簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理Ⅱ(5年8考) 5．生態(tài)工程的實(shí)例Ⅰ(5年4考) [診斷知識(shí)盲點(diǎn)] 1．胚胎移植技術(shù)中對(duì)供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理。() 2．胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同卵多胎的成功率較低。(√) 3．轉(zhuǎn)基因作物被動(dòng)物食用后，目的基因會(huì)轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中。() 4．種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性。(√) 5．體外受精是指獲能的精子和成熟的卵子在相應(yīng)溶液中受精。(√) 6．受精卵發(fā)育到原腸胚階段才能進(jìn)行胚胎移植。() 7．早期胚胎培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液通常都需加入血清。(√) 8．利用胚胎分割技術(shù)可以獲得兩個(gè)基因型完全相同的胚胎。(√) 9．卵裂期胚胎中細(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加。() 10．胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。() 11．胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)。() 12．精子和卵子的發(fā)生都是從初情期開始的。() 13．判斷卵子是否受精的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個(gè)極體。(√) 14．透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)是防止多精子入卵的兩道屏障。(√) 15．排卵是指卵泡從卵巢中排出。() 16．內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎膜和胎盤。() 17．中國(guó)政府禁止生殖性克隆，但不反對(duì)治療性克隆。(√) 18．對(duì)囊胚進(jìn)行分割時(shí)，要將滋養(yǎng)層細(xì)胞均等分割。() 19．生態(tài)工程是無消耗、多效益的工程。() 20．“無廢棄物農(nóng)業(yè)”遵循的是物種多樣性原理。() 21．在建設(shè)高新農(nóng)業(yè)時(shí)，沼氣池的建立遵循了物質(zhì)循環(huán)再生原理。(√) 22．“總體功能大于各部分之和的效果”是利用系統(tǒng)整體性原理。(√) 23．在建設(shè)生態(tài)工程時(shí)，既要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力。(√) 24．設(shè)計(jì)良性循環(huán)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循的基本原則是追求經(jīng)濟(jì)效益的最大化。() 25．某草原牧區(qū)，在進(jìn)行草場(chǎng)建設(shè)時(shí)，既注重不同牧草種類的搭配種植，又對(duì)單位面積內(nèi)的放牧量做了一定控制，體現(xiàn)了遵循物種多樣性和協(xié)調(diào)與平衡原理。(√) 26．依據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理，進(jìn)行引種工程時(shí)，應(yīng)考慮被引物種與環(huán)境的關(guān)系。(√) 27．在應(yīng)用植物修復(fù)技術(shù)治理重金屬污染的土壤時(shí)，需選擇符合要求的植物，這遵循了生態(tài)工程的系統(tǒng)整體性原理。() 28．建立生態(tài)農(nóng)業(yè)時(shí)巧設(shè)、增設(shè)食物鏈的目的是使食物鏈延長(zhǎng)，消耗能量環(huán)節(jié)增多，系統(tǒng)總能量利用率降低。() 29．礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工程的關(guān)鍵是優(yōu)先選擇農(nóng)作物以提高經(jīng)濟(jì)效益。() 30．我國(guó)在西部地區(qū)實(shí)行退耕還林還草工程，這屬于大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程。(√) 31．建立不同的生態(tài)工程要依據(jù)不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套。(√) 32．在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)積極利用自然生態(tài)系統(tǒng)的強(qiáng)大自我恢復(fù)力，節(jié)省投資。(√) 33．即使有了生態(tài)工程，也不能走先污染后治理的路子。(√) 考點(diǎn)一　胚胎工程 [高考領(lǐng)航] 1．(2016高考全國(guó)甲卷)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)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(shí)期再進(jìn)行，去核時(shí)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(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)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(dòng)物的成功獲得也證明了_______。 解析：(1)哺乳動(dòng)物的正常細(xì)胞核中性染色體的組成為XX(雌性)或XY(雄性)。卵母細(xì)胞在培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期時(shí)，常采用顯微操作法去除細(xì)胞核。②過程是將早期胚胎移植到代孕個(gè)體的子宮中，即代表的是胚胎移植。(2)一般來說，動(dòng)物細(xì)胞在傳代培養(yǎng)到10～50代時(shí)，部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，即遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)一般選10代以內(nèi)的細(xì)胞，以保證細(xì)胞正常的二倍體核型。(3)獲得的克隆動(dòng)物性狀與供體動(dòng)物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是：克隆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制，但其細(xì)胞核的全能性在卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達(dá)。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動(dòng)物的培育成功，證明了高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。 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(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響　(4)動(dòng)物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 2．(2013高考新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ節(jié)選)閱讀如下資料： 資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個(gè)雌性個(gè)體，科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi)，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實(shí)了同一物種的胚胎可在不同個(gè)體的體內(nèi)發(fā)育。 回答下列問題： (3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到________種的、生理狀態(tài)相同的另一個(gè)雌性動(dòng)物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成新個(gè)體的技術(shù)。在資料丙的實(shí)例中，兔甲稱為________體，兔乙稱為________體。 解析：(3)胚胎工程中胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。資料丙中甲兔提供早期胚胎，所以甲兔是供體；胚胎在乙兔子宮內(nèi)發(fā)育，所以乙兔為受體。 答案：(3)同　供　受 [核心探究] 1．胚胎工程的概念 (1)理論基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物的受精機(jī)制和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律。 (2)技術(shù)手段：體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。 (3)操作對(duì)象：早期胚胎、配子。 2．體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育 (1)精子的發(fā)生 ①場(chǎng)所：睪丸；②開始時(shí)期：初情期。 (2)卵子的發(fā)生 ①場(chǎng)所：卵巢；②開始時(shí)期：性別分化后。 (3)受精 ①場(chǎng)所：輸卵管。 ②實(shí)質(zhì)：雌、雄原核結(jié)合成為受精卵。 ③標(biāo)志：卵細(xì)胞膜與透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體。 (4)早期胚胎發(fā)育 受精卵→卵裂期(有絲分裂，桑椹胚及以前細(xì)胞是全能細(xì)胞)→囊胚期(囊胚腔、內(nèi)細(xì)胞團(tuán)、滋養(yǎng)層)→原腸胚期(三胚層、原腸腔)。 3．體外受精和早期胚胎培養(yǎng) (1)體外受精 ①卵母細(xì)胞的采集方法：超數(shù)排卵法和直接采集法。 ②精子的采集和獲能。 a．采集方法：假陰道法、手握法、電刺激法。 b．獲能方法：培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。 (2)早期胚胎培養(yǎng) ①目的：檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。 ②胚胎處理：受體移植或冷凍保存。 4．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ) (1)供、受體生殖器官的生理變化相同。 (2)早期胚胎與母體無聯(lián)系。 (3)受體對(duì)外來胚胎無免疫排斥反應(yīng)。 (4)供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。 5．理清胚胎工程的操作流程 胚胎工程的四大失分點(diǎn) 1．區(qū)別兩種標(biāo)志： (1)受精的標(biāo)志：看到兩個(gè)極體。 (2)受精完成的標(biāo)志：雌雄原核融合。 2．兩種“沖卵”的不同： (1)胚胎移植：沖出的是早期胚胎。 (2)體外受精：沖出的是卵子。 3．兩次使用的激素不同： (1)孕激素：對(duì)供、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。 (2)促性腺激素：對(duì)供體進(jìn)行超數(shù)排卵處理。 4．不同胚胎發(fā)育的個(gè)體生殖方式不同： (1)有性生殖。 ①體內(nèi)受精產(chǎn)生胚胎發(fā)育的個(gè)體。 ②體外受精產(chǎn)生胚胎發(fā)育的個(gè)體。 ③采用顯微注射技術(shù)將外源(目的)基因?qū)胧芫雅嘤呐咛グl(fā)育的個(gè)體。 (2)無性生殖。 核移植產(chǎn)生的重組細(xì)胞培育的胚胎，培育出克隆動(dòng)物。 [題點(diǎn)突破] 1．哺乳動(dòng)物單倍體胚胎干細(xì)胞技術(shù)是遺傳學(xué)研究的新手段，該項(xiàng)技術(shù)為研究隱性基因功能提供了理想的細(xì)胞模型。如圖表示研究人員利用小鼠獲取單倍體胚胎干細(xì)胞的方法。請(qǐng)分析回答。 (1)方法一中，研究人員需對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠注射________，使其________，從而獲得更多的卵母細(xì)胞。用SrCl2溶液處理、激活卵母細(xì)胞，在體外選用特制的培養(yǎng)液培養(yǎng)至________期，從內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離、篩選出胚胎干細(xì)胞。采用這種方法獲得的單倍體胚胎干細(xì)胞稱為孤雌單倍體胚胎干細(xì)胞。 (2)采用方法二可獲得孤雄單倍體胚胎干細(xì)胞。受精階段，防止多精入卵的第一道屏障是________。研究人員用特定方法去除細(xì)胞M中的________原核，再對(duì)處理后的細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步的培養(yǎng)、分離和篩選。 (3)研究發(fā)現(xiàn)，小鼠單倍體胚胎干細(xì)胞存在自發(fā)二倍體化的現(xiàn)象。為此，可以通過測(cè)定并分析細(xì)胞內(nèi)DNA分子的含量，或利用顯微鏡觀察處于________________(寫出分裂類型及時(shí)期)細(xì)胞的染色體數(shù)目進(jìn)行確定。 解析：(1)超數(shù)排卵利用的激素是