高考生物大二輪專題復(fù)習(xí)與增分策略 專題16 基因工程和細(xì)胞工程

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專題16 基因工程和細(xì)胞工程 [重溫考綱要求]　1.基因工程的誕生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR)(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(dòng)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)。 1.基因工程的相關(guān)判斷 (1)攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選必須通過(guò)分子檢測(cè)(　　) (2)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉植株抗蟲(chóng)效果的鑒定必須通過(guò)分子檢測(cè)(　　) (3)一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列(　√　) (4)用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸(　　) (5)每個(gè)重組質(zhì)粒至少含有一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)(　√　) (6)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)菌DNA上，屬于基因工程(　　) (7)轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因的植物，不會(huì)導(dǎo)致昆蟲(chóng)群體抗性基因頻率增加(　　) (8)重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接(　　) (9)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)(　　) (10)動(dòng)物的生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)(　　) 2.細(xì)胞工程的相關(guān)判斷 (1)產(chǎn)生抗人白細(xì)胞介素8抗體的雜交瘤細(xì)胞的篩選必須通過(guò)分子檢測(cè)(　√　) (2)21三體綜合征的診斷必須通過(guò)分子檢測(cè)(　　) (3)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是組織培養(yǎng)(　√　) (4)去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動(dòng)物組織分散成單個(gè)細(xì)胞均需酶處理(　√　) (5)乳腺細(xì)胞比乳腺癌細(xì)胞更容易進(jìn)行離體培養(yǎng)(　　) (6)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(　　) (7)動(dòng)物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性(　　) (8)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(　　) (9)單克隆抗體技術(shù)可用于治療老年癡呆癥(　√　) (10)細(xì)胞核移植主要在同種動(dòng)物、同種組織的細(xì)胞之間進(jìn)行(　　) 一、基因工程 1.(2016全國(guó)乙，40)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?wèn)題： (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(lái)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(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 解析　(1)作為載體必須具備如下特點(diǎn)：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具一個(gè)至多個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶切割位點(diǎn)以便外源DNA片段插入。(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(zhǎng)。而Ampr位于質(zhì)粒上，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(wú)Ampr，故不能在培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，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(zhǎng)。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)素的平板上生長(zhǎng)，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(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，無(wú)法自主合成DNA，需借助宿主細(xì)胞完成DNA復(fù)制。 2.(2016全國(guó)丙，40)圖(a)中的三個(gè)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(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EcoRⅠ、Sau3AⅠ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(wèn)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(lái)的酶，常見(jiàn)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)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(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(jiàn)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(guó)Ⅰ，40)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉?wèn)題： (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(jiàn)，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。 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 解析　(1)HIV是RNA病毒，其核酸是單鏈RNA，而在基因工程中構(gòu)建目的基因表達(dá)載體時(shí)，載體一般用的是質(zhì)粒，為雙鏈DNA，故先用逆轉(zhuǎn)錄酶催化HIV的RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA分子再進(jìn)行基因工程操作。(2)本題涉及到了免疫學(xué)方面知識(shí)，抗原進(jìn)入機(jī)體后可以產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，抗體與抗原特異性結(jié)合。(3)HIV病毒主要攻擊人體的T細(xì)胞。(4)免疫系統(tǒng)除了具有防衛(wèi)功能外，還有監(jiān)控和清除功能：監(jiān)控并清除體內(nèi)已經(jīng)衰老或因其他因素而被破壞的細(xì)胞，以及癌變的細(xì)胞。 4.(2014新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，40)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(wèn)題： (1)理論上，基因組文庫(kù)含有生物的____________基因；而cDNA文庫(kù)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(kù)，再?gòu)闹衉_______出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物______的體細(xì)胞中，經(jīng)過(guò)一系列的過(guò)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(cè)此再生植株中該基因的________，如果檢測(cè)結(jié)果呈陽(yáng)性，再在田間試驗(yàn)中檢測(cè)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(cè)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”)。 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 解析　(1)基因組文庫(kù)包含某種生物的全部基因，而cDNA文庫(kù)中包含生物的部分基因。(2)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)，若要從植物甲中獲得耐旱基因，首先應(yīng)建立該植物的基因組文庫(kù)，然后再?gòu)闹泻Y選出所需的耐旱基因。(3)從植物甲中獲得該耐旱基因后，將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細(xì)胞后，經(jīng)過(guò)植物組織培養(yǎng)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(cè)該耐旱基因是否合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即檢測(cè)此再生植株中該基因的表達(dá)產(chǎn)物，如果檢測(cè)結(jié)果呈陽(yáng)性，說(shuō)明已經(jīng)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，這時(shí)再進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)檢測(cè)，即在田間試驗(yàn)中檢測(cè)植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1，符合基因的分離定律，說(shuō)明得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株為雜合子，因此可推測(cè)該耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 5.(2015全國(guó)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(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?；卮鹣铝袉?wèn)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(guò)_________________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。 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(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)　推測(cè)氨基酸序列　功能 解析　(1)對(duì)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)功能的目的。(2)以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得P1基因，可以對(duì)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?jī)?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(guò)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測(cè)氨基酸序列，推測(cè)相對(duì)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(duì)其進(jìn)行生物功能鑒定。 悟規(guī)律 主要以基因工程為核心，考查基因工程的工具及其操作程序，有時(shí)結(jié)合蛋白質(zhì)工程。 1.理清基因工程3種操作工具的作用與特點(diǎn) 項(xiàng)目 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 部位 兩核苷酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵 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 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(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.掌握獲取目的基因的3種途徑 (1)直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫(kù)中獲取。 (2)人工合成目的基因(常用方法如下) ①化學(xué)合成法：已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成，不需要模板。 ②人工合成法：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下人工合成。 (3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。 3.牢記基因表達(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)啟動(dòng)子和終止子：?jiǎn)?dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄；終止子是終止轉(zhuǎn)錄的位點(diǎn)。 (3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程 4.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 5.理清目的基因的檢測(cè)與鑒定 (1)導(dǎo)入檢測(cè)：DNA分子雜交技術(shù)(使用DNA探針) (2)表達(dá)檢測(cè) (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(chóng)或抗病等的接種實(shí)驗(yàn)。 1.某農(nóng)科院開(kāi)展“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”的科技研究，成功地將某種能產(chǎn)生抗蟲(chóng)毒蛋白的抗蟲(chóng)基因?qū)朊藁?xì)胞中，得到的棉花新品種對(duì)棉鈴蟲(chóng)的毒殺效果高達(dá)80%以上。下圖為培育這種抗蟲(chóng)棉的示意圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)基因工程的四個(gè)基本步驟是_______、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、________和_____________。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是_______________________________________。 (2)Ti質(zhì)粒原存在于農(nóng)桿菌的_____________(填細(xì)胞結(jié)構(gòu))中，其上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞____________上，因此攜帶外源基因的DNA片段必須插入到____________(部位)。 (3)將抗蟲(chóng)棉植株的細(xì)胞通過(guò)________________技術(shù)可獲得高產(chǎn)的抗蟲(chóng)棉植株。 (4)若在獲取含目的基因的DNA片段時(shí)，使用了EcoR Ⅰ，這種酶切割DNA的兩條鏈后，產(chǎn)生的是________________末端，這種酶催化斷裂的化學(xué)鍵是________________。 答案　(1)目的基因的獲取　將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞　目的基因的檢測(cè)與鑒定　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 (2)細(xì)胞質(zhì)　染色體的DNA　T－DNA片段(內(nèi)部) (3)植物組織培養(yǎng) (4)黏性　磷酸二酯鍵 解析　(1)基因工程的四個(gè)基本步驟為：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(即轉(zhuǎn)化)以及目的基因的檢測(cè)與鑒定。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，此外還有基因槍法和花粉管通道法等。(2)Ti質(zhì)粒存在于農(nóng)桿菌的細(xì)胞質(zhì)中，其上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(3)將含有目的基因的棉花細(xì)胞培養(yǎng)成一完整植株，該過(guò)程涉及的現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)是植物組織培養(yǎng)。(4)EcoRⅠ是一種限制酶，該酶切割DNA的兩條鏈后，產(chǎn)生的是黏性末端，其催化斷裂的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵。 2.科學(xué)家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。如圖1是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過(guò)程的示意圖，圖2為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。魚的抗凍蛋白基因不含圖中限制酶識(shí)別序列，Ampr為抗氨芐青霉素基因，其中①～④是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過(guò)程中的相關(guān)步驟，Ⅰ、Ⅱ表示相關(guān)結(jié)構(gòu)或細(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)獲取魚的抗凍蛋白基因途徑主要有______________________________________。為了使番茄獲得抗凍蛋白必須將抗凍蛋白基因連接在質(zhì)粒中的________________之后。圖中③、④依次表示組織培養(yǎng)過(guò)程中番茄組織細(xì)胞的________________過(guò)程。 (2)在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，可用一種或者多種限制酶進(jìn)行切割。該酶的特點(diǎn)是___________ ________________________________________________________________________。 在此實(shí)例中，應(yīng)該選用限制酶______________________切割。 (3)要利用培養(yǎng)基篩選出已導(dǎo)入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體Ⅰ中含有______________作為標(biāo)記基因。 (4)研究人員通常采用____________________________法將魚抗凍蛋白基因?qū)敕鸭?xì)胞內(nèi)。通常采用____________技術(shù)，在分子水平檢測(cè)目的基因是否翻譯形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。 答案　(1)從體細(xì)胞中分離和化學(xué)方法人工合成　啟動(dòng)子　脫分化、再分化 (2)能識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割　NdeⅠ、BamHⅠ (3)抗氨芐青霉素基因(Ampr) (4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化(或基因槍法等)　抗原—抗體雜交 解析　(1)獲取目的基因的途徑有從體細(xì)胞中分離、化學(xué)方法人工合成?；虮磉_(dá)載體包括啟動(dòng)子、標(biāo)記基因、目的基因和終止子等，為了使番茄獲得抗凍蛋白，必須將抗凍蛋白基因連接在質(zhì)粒中的啟動(dòng)子之后。圖中③表示脫分化過(guò)程，④表示再分化過(guò)程。(2)限制酶能識(shí)別特定的DNA序列并在特定位點(diǎn)切割。圖中質(zhì)粒中含有多種限制酶識(shí)別序列和切割位點(diǎn)，但用限制酶HindⅢ切割會(huì)破壞啟動(dòng)子，用限制酶EcoRⅠ切割會(huì)破壞終止子，用限制酶KpnⅠ切割會(huì)破壞復(fù)制原點(diǎn)，用限制酶XbaⅠ切割會(huì)去除終止子，用XhoⅠ和其他酶切割會(huì)去除啟動(dòng)子。因此應(yīng)用限制酶NdeⅠ、BamHⅠ切割。(3)由圖可知，標(biāo)記基因是抗氨芐青霉素基因(Ampr)。(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(或基因槍法等)。在分子水平檢測(cè)目的基因是否翻譯形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)通常采用抗原—抗體雜交技術(shù)。 3.圖1表示含有目的基因D的DNA片段長(zhǎng)度(bp即堿基對(duì))和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個(gè)堿基之間依次由_________________連接。 (2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是____________末端，其產(chǎn)物長(zhǎng)度為_(kāi)___________________。 (3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對(duì)被T－A堿基對(duì)替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對(duì)應(yīng)的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產(chǎn)物中共有____________種不同長(zhǎng)度的DNA片段。 (4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過(guò)同種限制酶處理后進(jìn)行連接，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是____________。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加____________的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測(cè)，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達(dá)，其最可能的原因是_________________________________。 答案　(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖 (2)平　537 bp、790 bp、661 bp　(3)4 (4)BamHⅠ　抗生素B　同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質(zhì)粒反向連接 解析　(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個(gè)堿基之間是通過(guò)“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的，要注意與兩條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通過(guò)氫鍵相連進(jìn)行區(qū)分。(2)從SmaⅠ的識(shí)別序列和酶切點(diǎn)可見(jiàn)，其切割后產(chǎn)生的是平末端，圖1中DNA片段有兩個(gè)SmaⅠ的識(shí)別序列，故切割后產(chǎn)生的產(chǎn)物長(zhǎng)度為537＝(534＋3)bp、790＝(796－3－3)bp和661＝(658＋3)bp三種。(3)圖示方框內(nèi)發(fā)生堿基對(duì)的替換后，形成的d基因失去了1個(gè)SmaⅠ的識(shí)別序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后產(chǎn)物中除原有的3種長(zhǎng)度的DNA片段外，還增加一種長(zhǎng)度為1 327 bp的DNA片段。(4)目的基因的兩端都有BamHⅠ的識(shí)別序列，質(zhì)粒的啟動(dòng)子后的抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ的識(shí)別序列，故應(yīng)選用的限制酶是BamHⅠ，此時(shí)將抗生素B抗性基因作為標(biāo)記基因，故篩選時(shí)培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體細(xì)胞卻不能表達(dá)，很可能是因?yàn)橛猛N限制酶切割后，目的基因和質(zhì)粒有兩種連接方式，導(dǎo)入受體細(xì)胞的重組質(zhì)粒是目的基因和質(zhì)粒反向連接形成的。 易錯(cuò)警示 1.使用限制酶的注意點(diǎn) (1)一般用同種限制酶切割載體和目的基因。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 2.DNA連接酶≠DNA聚合酶 DNA連接酶連接兩個(gè)DNA片段，而DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上。 3.限制酶≠DNA酶≠解旋酶 限制酶是切割某種特定的脫氧核苷酸序列，并使兩條鏈在特定的位置斷開(kāi)；DNA酶是將DNA水解為組成單位；解旋酶是將DNA的兩條鏈間的氫鍵打開(kāi)形成兩條單鏈。 4.啟動(dòng)子、終止子 (1)啟動(dòng)子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA)。 (2)終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。 二、細(xì)胞工程 1.(2013新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ，40)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問(wèn)題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用______________酶和______________酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的____________，再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成____________組織，然后經(jīng)過(guò)________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為_(kāi)__________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指___________________________。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的，而上述雜種植株是可育的，造成這種差異的原因是______________。 (3)這種雜種植株可通過(guò)制作人工種子的方法來(lái)大量繁殖，經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的___________________________________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案　(1)纖維素　果膠　原生質(zhì)體　愈傷　再分化(或分化)　植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體　在減數(shù)分裂過(guò)程中，前者染色體聯(lián)會(huì)異常，而后者染色體聯(lián)會(huì)正常 (3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽 解析　(1)該新型藥用植物是通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的。要獲得有活力的原生質(zhì)體才能進(jìn)行體細(xì)胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細(xì)胞壁，然后用PEG誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體融合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株，植物組織培養(yǎng)的主要過(guò)程是：先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植物體，利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個(gè)物種，二者不能通過(guò)有性雜交產(chǎn)生可育后代，原因是甲、乙有性雜交所產(chǎn)生的后代在減數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體聯(lián)會(huì)異常，也就是存在著生殖隔離。但植物甲、乙通過(guò)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)產(chǎn)生的后代卻是可育的，因?yàn)樵跍p數(shù)分裂過(guò)程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會(huì)，產(chǎn)生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細(xì)胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。(3)人工種子生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制，而且可以避免后代發(fā)生性狀分離等優(yōu)點(diǎn)，因此，植物細(xì)胞工程重要的應(yīng)用之一是制備人工種子，用到的核心技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)。將植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 2.(2014新課標(biāo)全國(guó)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(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(cè)，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問(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，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________________________________________________________________________。 (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_________________。 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(wú)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(jià)幾乎都達(dá)到16 000以上，小鼠Y的血清抗體效價(jià)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(jī)的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合后形成的是具有原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)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(guò)免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無(wú)限增殖，經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 1.關(guān)注植物組織培養(yǎng)的5個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細(xì)胞易脫分化，而植物的莖、葉和成熟的組織則較難。 (2)脫分化形成愈傷組織的過(guò)程不需要光，再分化過(guò)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)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時(shí)，有時(shí)只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。 (4)人工種子發(fā)育初期需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供。 (5)植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程都存在細(xì)胞的培養(yǎng)過(guò)程，但植物細(xì)胞可以先分裂再分化，而動(dòng)物細(xì)胞不分化只分裂。 2.理清3種細(xì)胞的區(qū)別 (1)雜種細(xì)胞：植物體細(xì)胞雜交過(guò)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(dòng)物細(xì)胞融合形成的細(xì)胞常稱為雜交細(xì)胞。 3.關(guān)注植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的4個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) (1)植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合中酶的作用對(duì)象不同，纖維素酶和果膠酶作用于細(xì)胞壁，而胰蛋白酶等作用于細(xì)胞間的蛋白質(zhì)。 (2)滅活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。 (3)植物雜交細(xì)胞在激素誘導(dǎo)下能表達(dá)出全能性，但動(dòng)物雜交細(xì)胞的全能性不能表達(dá)。 (4)克隆動(dòng)物的起點(diǎn)是經(jīng)過(guò)核移植后形成的重組細(xì)胞，其遺傳物質(zhì)主要來(lái)自供體，因此形成的個(gè)體性狀主要同供體，但也有部分性狀同受體。 4.規(guī)避克隆動(dòng)物與試管動(dòng)物的3個(gè)誤區(qū) (1)誤區(qū)一：試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的產(chǎn)生都是無(wú)性生殖。 糾正：試管動(dòng)物的產(chǎn)生是有性生殖，克隆動(dòng)物的產(chǎn)生是無(wú)性生殖。 (2)誤區(qū)二：試管動(dòng)物(哺乳類)的產(chǎn)生是在體外進(jìn)行的，克隆動(dòng)物(哺乳類)的產(chǎn)生是在體內(nèi)進(jìn)行的。 糾正：試管動(dòng)物(哺乳類)和克隆動(dòng)物(哺乳類)早期胚胎之前都是在體外進(jìn)行的，早期胚胎經(jīng)過(guò)胚胎移植之后是在體內(nèi)進(jìn)行的。 (3)誤區(qū)三：胚胎移植的優(yōu)勢(shì)是充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，因此胚胎移植的胚胎只能來(lái)自體內(nèi)受精的胚胎。 糾正：胚胎移植的胚胎有三個(gè)來(lái)源：體內(nèi)正常受精產(chǎn)生的胚胎、核移植產(chǎn)生的重組細(xì)胞培養(yǎng)而來(lái)的胚胎、體外受精產(chǎn)生的早期胚胎。 1.育種工作者利用不同的方法進(jìn)行了如下四組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題： (1)圖Ⅰ過(guò)程由番茄韌皮部細(xì)胞形成幼苗A的過(guò)程需要經(jīng)過(guò)________________兩個(gè)關(guān)鍵步驟，該過(guò)程依據(jù)的原理是________________________________________________。 (2)植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營(yíng)養(yǎng)、________________、溫度和光照外，還必須在________________的條件下進(jìn)行。 (3)已知番茄的紅果(Y)對(duì)黃果(y)為顯性，少室(M)對(duì)多室(m)為顯性，控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因分別位于兩對(duì)同源染色體上。用紅果多室(Yymm)番茄植株的花粉進(jìn)行Ⅱ、Ⅲ有關(guān)實(shí)驗(yàn)，則Ⅱ過(guò)程中，從花粉形成幼苗B所進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是________________________。Ⅲ過(guò)程中植物體C的基因型為_(kāi)___________________________(細(xì)胞A為兩兩融合細(xì)胞)。 (4)圖Ⅲ、Ⅳ過(guò)程中需要去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的______________________________。 (5)在圖中Ⅳ過(guò)程中，經(jīng)過(guò)鑒別和篩選后，通常植物體D能表現(xiàn)出兩個(gè)親本的遺傳性狀，根本原因是_________________________________________________________________。 答案　(1)脫分化和再分化　植物細(xì)胞的全能性 (2)植物激素(生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素)　無(wú)菌 (3)有絲分裂　YYmm或Yymm或yymm (4)原生質(zhì)體 (5)具有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì) 解析　(1)圖Ⅰ為植物組織培養(yǎng)過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)脫分化和再分化兩個(gè)關(guān)鍵步驟，其原理是植物細(xì)胞的全能性。(2)植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營(yíng)養(yǎng)、植物激素(生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素)、溫度和光照外，還必須在無(wú)菌的條件下進(jìn)行。(3)Ⅱ過(guò)程中，從花粉形成幼苗B所進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是有絲分裂。紅果多室(Yymm)番茄植株產(chǎn)生的花粉基因型為Ym、ym，故Ⅲ過(guò)程中植物體C的基因型為YYmm或Yymm或yymm。(4)植物體細(xì)胞雜交時(shí)，要用纖維素酶和果膠酶去掉細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體。(5)圖Ⅳ中經(jīng)植物體細(xì)胞雜交得到的植株具有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì)，能表現(xiàn)出兩個(gè)親本的遺傳性狀。 2.美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室中成功培育出膀胱，并順利移植到7名患者體內(nèi)。培育過(guò)程如圖所示，據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)a過(guò)程屬于細(xì)胞工程中的_________________________________________， 其培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基含有的營(yíng)養(yǎng)成分的主要不同點(diǎn)是前者含有____________。 (2)b過(guò)程由數(shù)萬(wàn)個(gè)細(xì)胞繁殖到15億個(gè)細(xì)胞是___________的結(jié)果，上述過(guò)程中不但需要無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境，適宜的營(yíng)養(yǎng)，還需要適宜的___________，______________環(huán)境。 (3)新器官與老器官的“重組”________(選填“是”或“不是”)基因重組，因?yàn)樾缕鞴倥c老器官的______________相同。 (4)“新膀胱”移植后，_______(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)成為抗原，因?yàn)樾吕掀鞴倬哂衉_______蛋白質(zhì)等物質(zhì)。 (5)除上述方法外，還可將患者的體細(xì)胞核移入去核的_________中，這是利用體細(xì)胞________技術(shù)，形成相應(yīng)的組織、器官。 答案　(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)　動(dòng)物血清 (2)有絲分裂(細(xì)胞分裂)　溫度和pH　氣體 (3)不是　遺傳物質(zhì) (4)不會(huì)　相同的 (5)卵母細(xì)胞　核移植 解析　(1)圖中a過(guò)程為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程，動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基成分與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基含有的營(yíng)養(yǎng)成分的主要不同點(diǎn)是前者含有動(dòng)物血清。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，不但需要無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境，適宜的營(yíng)養(yǎng)，還需要適宜的溫度、pH及氣體環(huán)境。(3)由于新器官與老器官的遺傳物質(zhì)相同，新器官與老器官的“重組”不是基因重組。(4)因?yàn)樾吕掀鞴偌?xì)胞具有相同的表面抗原等物質(zhì)，“新膀胱”移植后不會(huì)成為抗原。(5)利用體細(xì)胞核移植技術(shù)將患者的體細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，重組細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)也可形成相應(yīng)的組織、器官。 3.科學(xué)家從某無(wú)限增殖的細(xì)胞中分離出無(wú)限增殖調(diào)控基因(prG)，該基因能激發(fā)細(xì)胞分裂，這為單克隆抗體的制備提供了更為廣闊的前景。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)利用______________________技術(shù)制備單克隆抗體，常用聚乙二醇、________________、電激等誘導(dǎo)因素誘導(dǎo)細(xì)胞融合。再經(jīng)多次篩選和細(xì)胞培養(yǎng)獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的________________細(xì)胞。 (2)有人提出用核移植技術(shù)構(gòu)建重組細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)單克隆抗體，請(qǐng)完成設(shè)計(jì)方案： ①取________________細(xì)胞的細(xì)胞核，移植到去核的能夠________的細(xì)胞中，構(gòu)成重組細(xì)胞(假定移植后細(xì)胞核中基因的表達(dá)狀態(tài)不受影響)。 ②將重組細(xì)胞在________條件下做大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠________內(nèi)增殖，以獲得大量單克隆抗體。 (3)也有人提出，可以直接通過(guò)基因工程導(dǎo)入該調(diào)控基因(prG)來(lái)制備單克隆抗體，其思路如圖所示。 ①酶A是指______________，酶B是指____________。 ②圖中Ⅰ表示________________，對(duì)Ⅱ進(jìn)行檢測(cè)與鑒定的目的是____________，Ⅲ所指細(xì)胞具有的特點(diǎn)是__________________________。 答案　(1)動(dòng)物細(xì)胞融合　滅活的病毒　雜交瘤 (2)①特定抗原刺激的B淋巴　無(wú)限增殖?、隗w外　腹腔　(3)①限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　②目的基因(無(wú)限增殖調(diào)控基因或prG)　檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入和表達(dá)　既能無(wú)限增殖，又能產(chǎn)生特定抗體 解析　(1)在利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)制備單克隆抗體的過(guò)程中，常用聚乙二醇、滅活的病毒、電激等方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合，融合后的細(xì)胞經(jīng)多次篩選和細(xì)胞培養(yǎng)，最終獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。(2)產(chǎn)生單克隆抗體的細(xì)胞應(yīng)具有兩個(gè)特點(diǎn)：能無(wú)限增殖和產(chǎn)生特定抗體。若用核移植技術(shù)構(gòu)建重組細(xì)胞首先取特定抗原刺激的B淋巴細(xì)胞的細(xì)胞核，移植到去核的能夠無(wú)限增殖的細(xì)胞中，構(gòu)成重組細(xì)胞；然后將重組細(xì)胞進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，以獲得大量單克隆抗體。(3)基因工程中第一步獲取目的基因；第二步用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶處理供體DNA和質(zhì)粒，獲取基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)；第三步將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞；第四步檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入和表達(dá)。 1.基因疫苗指的是DNA疫苗，是將編碼外源性抗原的基因插入到含真核表達(dá)系統(tǒng)的質(zhì)粒上，然后將質(zhì)粒直接導(dǎo)入人或動(dòng)物體內(nèi)，讓其在宿主細(xì)胞中表達(dá)抗原蛋白，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)要獲得編碼抗原的基因，首先要提取出病原體的DNA或RNA，并將RNA____________，要大量獲得表達(dá)特異抗原的基因，可采用____________________。 (2)將抗原基因插入質(zhì)粒的過(guò)程，即構(gòu)建基因表達(dá)載體的過(guò)程，通常一個(gè)基因表達(dá)載體的組成，除了抗原基因(目的基因)外，還有_______________________________________。 (3)一般將重組質(zhì)粒利用______________的方法送入受體細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞核并表達(dá)抗原蛋白。 (4)與傳統(tǒng)疫苗相比，基因疫苗不僅能在宿主體內(nèi)較長(zhǎng)時(shí)間存在，還可以誘導(dǎo)產(chǎn)生________(填“體液免疫”“細(xì)胞免疫”或“體液免疫和細(xì)胞免疫”)。 (5)一個(gè)質(zhì)粒載體可插入多個(gè)抗原基因組成多價(jià)疫苗，導(dǎo)入這樣的疫苗可達(dá)到______________的目的。 (6)基因疫苗是在基因治療技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的?；蛑委熓前裚____________導(dǎo)入病人體內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄成DNA　PCR技術(shù)擴(kuò)增 (2)啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因 (3)顯微注射 (4)體液免疫和細(xì)胞免疫 (5)預(yù)防多種疾病 (6)正?；? 解析　(1)要獲得編碼抗原的基因，需將RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA，要大量獲得表達(dá)特異抗原的基因，可采用PCR技術(shù)擴(kuò)增。(2)基因表達(dá)載體的組成成分：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因。(3)重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞，如受體細(xì)胞為動(dòng)物細(xì)胞，則一般采用顯微注射技術(shù)。(4)疫苗為抗原，可誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫。(5)多價(jià)疫苗，可以使生物體產(chǎn)生多種體液免疫和細(xì)胞免疫，預(yù)防多種疾病。(6)基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的。 2.某高校研發(fā)的幽門螺桿菌疫苗為基因工程疫苗，對(duì)該菌引發(fā)的胃炎、胃潰瘍等疾病具有較好的預(yù)防效果，其有效成分是一種該菌表面抗原蛋白質(zhì)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)根據(jù)表面抗原蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測(cè)出目的基因的________________，進(jìn)行人工合成，然后通過(guò)________技術(shù)大量擴(kuò)增。 (2)基因工程的核心步驟是____________________，要利用________________連接被限制酶切開(kāi)的磷酸二酯鍵。 (3)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(guò)程，稱為_(kāi)__________。在表達(dá)過(guò)程中，啟動(dòng)子需與________________識(shí)別和結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。最終翻譯是否成功，常用的檢測(cè)方法是__________________________________。 (4)實(shí)驗(yàn)證明，一定時(shí)間內(nèi)間隔口服該疫苗3次效果更好，其主要原因是體內(nèi)產(chǎn)生的__________細(xì)胞數(shù)量增多，導(dǎo)致獲得的免疫預(yù)防作用更強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間更久。 答案　(1)脫氧核苷酸序列　PCR (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建　DNA連接酶 (3)轉(zhuǎn)化　RNA聚合酶　抗原—抗體雜交 (4)記憶 解析　(1)根據(jù)表面抗原蛋白質(zhì)的氨基酸序列，先推測(cè)出mRNA的核糖核苷酸序列，再推測(cè)出目的基因的脫氧核苷酸序列，然后用PCR技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增。(2)基因工程的四個(gè)步驟中基因表達(dá)載體的構(gòu)建是核心步驟，需要用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來(lái)。(3)轉(zhuǎn)化指的是目的基因進(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(guò)程。在基因表達(dá)載體中，目的基因表達(dá)時(shí)，需要其啟動(dòng)子與RNA聚合酶結(jié)合，才能啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過(guò)程。翻譯產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可以用抗原—抗體雜交法進(jìn)行檢測(cè)。(4)口服疫苗3次可以產(chǎn)生更多的記憶細(xì)胞，這樣能使免疫能力大大提升。 3.嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的基因治療方法是：先從病人體內(nèi)獲得淋巴細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，然后將腺苷酸脫氨酶基因利用逆轉(zhuǎn)錄病毒作為載體轉(zhuǎn)移到淋巴細(xì)胞，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞增殖培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)體外培養(yǎng)淋巴細(xì)胞，應(yīng)保證處于__________________環(huán)境，在合成培養(yǎng)基中通常加入適量的______________等天然成分，培養(yǎng)應(yīng)在含5% CO2的培養(yǎng)箱中進(jìn)行，CO2的作用是________________________________________________________________________。 (2)該基因治療過(guò)程是在逆轉(zhuǎn)錄病毒的______________作用下，使RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA，與目的基因整合后插入到淋巴細(xì)胞基因組中?；虮磉_(dá)載體除含有目的基因外，還必須含有______________等控制基因表達(dá)的信號(hào)序列。 (3)淋巴細(xì)胞主要在人體的______________(器官)中分化形成，并參與人體的______________免疫。 (4)淋巴細(xì)胞的DNA上是否插入了目的基因，一般用________________標(biāo)記的腺苷酸脫氨酶基因作為探針，進(jìn)行DNA分子雜交檢測(cè)。 答案　(1)無(wú)菌、無(wú)毒　血清(血漿)　維持培養(yǎng)液的pH (2)逆轉(zhuǎn)錄酶　啟動(dòng)子、終止子 (3)骨髓　特異性 (4)放射性同位素(熒光) 解析　(1)體外培養(yǎng)淋巴細(xì)胞，應(yīng)保證處于無(wú)菌和無(wú)毒的環(huán)境中，血清可以補(bǔ)充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)(如促細(xì)胞生長(zhǎng)因子等)，因此在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常要在合成培養(yǎng)基中加入適量動(dòng)物血清；細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含有5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(2)逆轉(zhuǎn)錄病毒含有逆轉(zhuǎn)錄酶，能將RNA逆轉(zhuǎn)錄為DNA，從而與目的基因整合后插入到淋巴細(xì)胞基因組中?；虮磉_(dá)載體必須含有啟動(dòng)子和終止子，才能控制基因的表達(dá)。(3)淋巴細(xì)胞是由骨髓中的造血干細(xì)胞增殖和分化而來(lái)的，特異性免疫包括體液免疫和細(xì)胞免疫，體液免疫需要B細(xì)胞參與，細(xì)胞免疫需要T細(xì)胞參與。(4)基因工程中，DNA分子雜交技術(shù)可用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入，一般是用放射性同位素標(biāo)記含有目的基因的DNA片段作探針。 4.生物學(xué)家通過(guò)對(duì)鼠和人控制抗體產(chǎn)生的基因進(jìn)行拼接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鼠源雜交瘤抗體的改造，生產(chǎn)出對(duì)人體的不良反應(yīng)減少、效果更好的鼠—人嵌合抗體，用于癌癥治療。如圖表示形成鼠—人嵌合抗體的過(guò)程。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)鼠源雜交瘤抗體就是從免疫小鼠的脾臟細(xì)胞中獲取B淋巴細(xì)胞，在誘導(dǎo)劑的作用下與____________________融合，形成雜交瘤細(xì)胞，并通過(guò)體內(nèi)培養(yǎng)或體外培養(yǎng)生產(chǎn)單克隆抗體。這種抗體與普通血清抗體相比較，最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的______________，可大量制備。 (2)與植物原生質(zhì)體的融合相比，動(dòng)物細(xì)胞融合在誘導(dǎo)融合的方法上主要區(qū)別是還可用______________________誘導(dǎo)融合。 (3)生產(chǎn)單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)B淋巴細(xì)胞，主要原因是__________________。人體內(nèi)的抗體是________細(xì)胞合成分泌的。 (4)科學(xué)家通過(guò)基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導(dǎo)入到鼠淋巴細(xì)胞中，這個(gè)過(guò)程中用到的工具酶有________________、__________________，改造抗體屬于____________________________工程的范疇。 答案　(1)骨髓瘤細(xì)胞　特異性強(qiáng)，靈敏度高 (2)滅活的病毒 (3)B淋巴細(xì)胞不能無(wú)限增殖　漿 (4)限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶)　DNA連接酶　蛋白質(zhì) 解析　(1)鼠源雜交瘤抗體就是從免疫的小鼠脾臟細(xì)胞中獲取B淋巴細(xì)胞，在誘導(dǎo)劑的作用下與骨髓瘤細(xì)胞融合，形成雜交瘤細(xì)胞，并通過(guò)體內(nèi)培養(yǎng)或體外培養(yǎng)生產(chǎn)的單克隆抗體。這種抗體與普通血清抗體相比較，最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的特異性強(qiáng)，靈敏度高，并可大量制備。 (2)動(dòng)物細(xì)胞融合除了采用植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合常用的誘導(dǎo)方法(物理方法和化學(xué)方法)外，還可以采用滅活的病毒(生物方法)進(jìn)行誘導(dǎo)。 (3)生產(chǎn)單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)B淋巴細(xì)胞，主要原因是B淋巴細(xì)胞不能無(wú)限增殖。 (4)基因工程中的工具酶有限制酶和DNA連接酶，改造抗體屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。 5.我國(guó)菊花主要有杭菊、亳菊、懷菊、貢菊等8種，是藥食兼優(yōu)的代表性植物。研究發(fā)現(xiàn)杭菊具有明顯的抗炎作用，懷菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題： (1)欲培育兼有明顯抗炎、抗病毒療效的菊花新品種，用杭菊和懷菊雜交的方法是做不到的，原因是___________________________________________________________________。 (2)基因工程方法為培育上述新品種提供了可能性，在實(shí)施基因工程過(guò)程中，最關(guān)鍵的步驟是________________________________。受體細(xì)胞的選擇直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成功與否和新生植株的品質(zhì)，我們一般選取未開(kāi)花的幼枝芽尖，理由有__________________________________、____________________________________(寫出兩個(gè))。若想確定杭菊的受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了懷菊的抗病毒基因，常用的檢測(cè)方法是__________________________________。 (3)如果利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育“杭菊懷菊”雜種植株，首先要獲得這兩種植物細(xì)胞的______________，用聚乙二醇誘導(dǎo)處理后，誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料再生出_____________，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株。 (4)理論上利用植物體細(xì)胞雜交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的優(yōu)良菊花，這兩項(xiàng)技術(shù)的共同特點(diǎn)有____________________________________________________。 答案　(1)二者存在生殖隔離 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建　不帶病毒或帶病毒極少　分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和再分化(答案必須是兩個(gè)方面)　DNA分子雜交技術(shù) (3)原生質(zhì)體　細(xì)胞壁 (4)定向改造生物(或克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙) 解析　(1)杭菊和懷菊屬于兩個(gè)不同的物種，二者之間存在生殖隔離，所以二者之間不能進(jìn)行有性雜交。(2)基因工程的關(guān)鍵步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建；由于未開(kāi)花的幼枝的芽尖具有不帶病毒或帶病毒極少、分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和再分化的特點(diǎn)，所以通常被選為受體細(xì)胞；可用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)懷菊的抗病毒基因(目的基因)是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞。(3)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)首先要獲得這兩種植物細(xì)胞的原生質(zhì)體；用聚乙二醇誘導(dǎo)處理后，誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料再生出細(xì)胞壁，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株。(4)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和基因工程的共同特點(diǎn)是定向改造生物(或克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙)。 6.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(guò)程如圖所示，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題： (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有_____