2019年高考生物大二輪復(fù)習(xí) 專題突破練習(xí)八 第1講 基因工程和細(xì)胞工程.doc

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2019年高考生物大二輪復(fù)習(xí) 專題突破練習(xí)八 第1講 基因工程和細(xì)胞工程 [考綱要求]　1.基因工程的誕生(A)。2.基因工程的原理及技術(shù)(A)。3.基因工程的應(yīng)用(B)。 4.蛋白質(zhì)工程(A)。5.植物的組織培養(yǎng)(B)。6.動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(A)。7.細(xì)胞融合與單克隆抗體(A)。 [構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)] 考點一　基因工程 1．基因工程的基本工具 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(條件) (1)識別特定的核苷酸序列； (2)在特定位點上切割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)有一個至多個限制酶切割位點； (3)具有特殊的標(biāo)記基因 2．基因工程的操作程序 (1)目的基因的獲取 ①從基因文庫中獲取。 ②利用PCR技術(shù)擴增：其實質(zhì)是在體外對目的基因進行大量復(fù)制。 ③用化學(xué)方法人工合成 a．對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)基因表達載體的構(gòu)建 ①基因表達載體的組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標(biāo)記基因＋復(fù)制原點。 ②基因表達載體的構(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 類型 步驟 檢測內(nèi)容 方法 結(jié)果顯示 分子檢測 第一步 目的基因是否進入受體細(xì)胞 DNA分子雜交(DNA和DNA之間) 是否成功顯示出雜交帶 第二步 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA 分子雜交技術(shù)(DNA和mRNA之間) 是否成功顯示出雜交帶 第三步 目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì) 抗原—抗體雜交 是否成功顯示出雜交帶 個體水平鑒定 做抗蟲或抗病的接種實驗，以確定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進行活性比較，以確定功能是否相同 [錯混診斷] 1．?dāng)y帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選必須通過分子檢測(xx天津，4A)(　　) 2．轉(zhuǎn)基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測(xx天津，4C)(　　) 3．一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列(xx全國Ⅱ，4A)(　√　) 4．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸(xx浙江，2A)(　　) 5．每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(2011浙江，6B)(　√　) 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(xx大綱全國Ⅱ，5D)(　　) 7．轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加(xx江蘇，18B)(　　) 8．重組質(zhì)粒與探針能進行分子雜交是因為DNA分子脫氧核糖和磷酸交替連接(xx安徽，6C)(　　) 9．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(2011四川，5D)(　　) 10．動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(xx江蘇，18C)(　　) 題組　對基因工程的操作工具與操作步驟綜合考查 1．(xx重慶，4)下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上 C．④的染色體上若含抗蟲基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀 D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異 答案　D 解析　A項，②為重組Ti質(zhì)粒，其構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。B項，含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒上的目的基因整合到受體細(xì)胞(④)的染色體上，而并非整個重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上。C項，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能進行表達，所以抗蟲基因?qū)胫参锛?xì)胞后，培育成的植株也不一定具有抗蟲性狀。D項，轉(zhuǎn)基因抗蟲植株是否培育成功，可以從個體水平上進行檢測，即觀察植株是否具有抗蟲性狀，如果具有抗蟲性狀則說明發(fā)生了可遺傳變異(基因重組)。 2．(xx海南，31)下面是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。 請據(jù)圖回答： (1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在____________的催化下，合成互補的單鏈DNA，然后在______________作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的__________序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其DNA的______________序列，再通過化學(xué)方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術(shù)擴增DNA時，需要在反應(yīng)體系中添加的有機物質(zhì)有________、________、4種脫氧核苷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為__________________________。 (4)在基因工程中，常用Ca2＋處理D，其目的是____________________________。 答案　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　DNA聚合酶　氨基酸　脫氧核苷酸　(2)引物　模板(A基因)　(3)基因表達載體　(4)使其成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于吸收重組DNA分子 解析　(1)利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成雙鏈DNA分 子；根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是：根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學(xué)方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和載體結(jié)合，形成基因表達載體。(4)在利用大腸桿菌做受體細(xì)胞時，需要先用Ca2＋處理，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于其吸收重組DNA分子。 　比較限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶和解旋酶 項目 限制酶 DNA連接酶 DNA聚合酶 解旋酶 作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脫氧核苷酸 DNA分子 作用部位 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵 磷酸二酯鍵 堿基對間的氫鍵 作用結(jié)果 形成黏性末端或平末端 形成重組DNA分子 形成新的DNA分子 形成單鏈DNA分子 考點二　細(xì)胞工程 1．細(xì)胞工程的幾個流程圖比較 細(xì)胞工程技術(shù) 技術(shù)過程圖示 植物組織培養(yǎng) 動物細(xì)胞培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交 動物細(xì)胞 的融合 核移植 單克隆抗體的制備 2．容易混淆的三種細(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。 3．從結(jié)果來分析原理 (1)植物體細(xì)胞雜交：植物體細(xì)胞雜交包含兩個過程，一是植物細(xì)胞融合，二是雜種細(xì)胞的植物組織培養(yǎng)。其最終結(jié)果是形成雜種植株，產(chǎn)生了一個生物體，因此其原理是：細(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞的全能性。 (2)動物細(xì)胞融合：動物細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞，雜交細(xì)胞進行細(xì)胞培養(yǎng)，獲得大量的克隆細(xì)胞，但沒有形成生物體，因此動物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞增殖和細(xì)胞膜的流動性，不包含細(xì)胞全能性。 4．對細(xì)胞核移植技術(shù)的分析 (1)細(xì)胞核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞并發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動物細(xì)胞的全能性。 (2)克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (3)核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因：①克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其線粒體中的DNA來自于去核卵細(xì)胞。②性狀受基因與環(huán)境共同影響。③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。 [錯混診斷] 1．產(chǎn)生抗人白細(xì)胞介素8抗體的雜交瘤細(xì)胞的篩選必須通過分子檢測(xx天津，4B)(　√　) 2．21三體綜合征的診斷必須通過分子檢測(xx天津，4D)(　　) 3．培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是組織培養(yǎng)(xx廣東，2A)(　√　) 4．去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和將動物組織分散成單個細(xì)胞均需酶處理(xx全國Ⅰ，5B)(　√　) 5．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(xx浙江，4A)(　　) 6．動物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性(xx江蘇，22C)(　　) 7．體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動物和制備單克隆抗體(2011江蘇，14B)(　　) 8．單克隆抗體技術(shù)可以用于治療老年癡呆癥(xx江蘇，17C)(　√　) 題組一　從植物細(xì)胞工程進行命題 1．植物葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體的分離和培養(yǎng)的主要過程可用下圖所示圖解簡單表示： d,e, (1)培育胚狀體利用了__________________這一項生物技術(shù)，胚狀體再繼續(xù)培養(yǎng)，則可培育出完整的植株，這體現(xiàn)了________________。培養(yǎng)基中除了含有一定的營養(yǎng)外，還必須含有________________等植物激素，還需要對培養(yǎng)基進行嚴(yán)格的________________。 (2)如果愈傷組織是三七葉肉細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的，若為了獲得三七的細(xì)胞產(chǎn)物，則只需要培養(yǎng)到________________；若為了獲得三七的人工種子，則需要培養(yǎng)到________________。如果愈傷組織是棉花葉肉細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的，通過基因工程要獲取抗蟲棉，目的基因?qū)朊藁ㄓ鷤M織細(xì)胞常用的方法是________________法。 (3)從葉片的葉肉細(xì)胞到獲得胚狀體的過程中，必須要經(jīng)過________________。 ①無絲分裂?、谟薪z分裂　③減數(shù)分裂?、茉囵B(yǎng)　⑤傳代培養(yǎng)?、拗参矬w細(xì)胞雜交?、呒?xì)胞融合?、嗝摲只、嵩俜只? 答案　(1)植物組織培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性　細(xì)胞分裂素、生長素　滅菌　(2)愈傷組織　胚狀體　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　(3)②⑧⑨ 解析　(1)離體植物細(xì)胞通過脫分化形成愈傷組織，通過再分化形成具有根和芽的胚狀體，再通過細(xì)胞分裂、分化發(fā)育成一個完整的植株。該技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng)，其原理為植物細(xì)胞的全能性。培養(yǎng)基的成分為水、無機鹽、維生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生長素和細(xì)胞分裂素等)等；培養(yǎng)基要求進行嚴(yán)格的滅菌。(2)三七的細(xì)胞產(chǎn)物為細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，將三七葉肉細(xì)胞培養(yǎng)到愈傷組織即可；獲得人工種子需培養(yǎng)至胚狀體；棉花為雙子葉植物，導(dǎo)入抗蟲基因常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(3)離體葉肉細(xì)胞培養(yǎng)到胚狀體的過程中必須經(jīng)過脫分化和有絲分裂形成愈傷組織，再分化和有絲分裂形成具有根和芽的胚狀體。 2．下圖是細(xì)胞融合示意圖，請據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①②應(yīng)使用________________________處理細(xì)胞，以去除植物細(xì)胞壁。 (2)如果將已去除細(xì)胞壁的植物細(xì)胞放入等滲溶液中，細(xì)胞呈現(xiàn)什么形狀？________________。 (3)過程③的誘導(dǎo)方法有__________和__________兩大類。 (4)過程④是細(xì)胞壁的再生過程，與此過程密切相關(guān)的細(xì)胞器是____________。 (5)⑤過程中進行的細(xì)胞分裂方式是________，該過程先誘導(dǎo)細(xì)胞分裂形成________，再由它分化形成雜種植物幼苗。 (6)融合的細(xì)胞需要在培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。人工合成的培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物、無機物質(zhì)外，______________是植物細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植物幼苗不能缺少的調(diào)節(jié)物質(zhì)。 答案　(1)纖維素酶、果膠酶　(2)球形　(3)物理法　化學(xué)法　(4)高爾基體　(5)有絲分裂　愈傷組織　(6)植物激素(或生長調(diào)節(jié)物質(zhì)) 解析　(1)過程①②應(yīng)使用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體。(2)去除細(xì)胞壁的原生質(zhì)體是球形的，在等滲溶液中，細(xì)胞形態(tài)不變。(3)用物理法和化學(xué)法可誘導(dǎo)過程③完成原生質(zhì)體融合。(4)高爾基體與植物細(xì)胞壁的形成有關(guān)。(5)雜種植株形成雜種幼苗的過程中進行的是有絲分裂，該過程先經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，再由它分化形成雜種植物幼苗。(6)植物組織培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物、無機物質(zhì)外，還需要加入植物激素(或生長調(diào)節(jié)物質(zhì))，誘導(dǎo)愈傷組織完成再分化過程，形成雜種植物幼苗。 　1.雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志：新的細(xì)胞壁的生成。 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)目通常是兩親本細(xì)胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。 題組二　從動物細(xì)胞工程展開命題 3．動物細(xì)胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質(zhì)。如圖是血清對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響的實驗結(jié)果。據(jù)圖回答下列問題： (1)與體細(xì)胞的增殖相比，癌細(xì)胞的細(xì)胞周期________(填“較長”“較短”或“不變”)。 (2)在動物細(xì)胞培養(yǎng)時，通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清，其原因是________________________________________________________________________。 (3)細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是________________________________________________________________________。 (4)在兩種細(xì)胞生長過程中，正常細(xì)胞鋪滿瓶壁時，其生長________。藥物實驗需要大量細(xì)胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，癌細(xì)胞比正常細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更________。 (5)為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的____________。 答案　(1)較短　(2)血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)　(3)維持培養(yǎng)液的pH　(4)停止　多　(5)抗生素 解析　(1)與體細(xì)胞相比較，癌細(xì)胞分裂速度更快，細(xì)胞周期較短。(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)時通常要在培養(yǎng)基中加入血清等物質(zhì)，血清含有多種未知的促細(xì)胞生長因子及其他活性物質(zhì)，能促進細(xì)胞的生長、增殖。(3)向培養(yǎng)基中通入一定濃度的CO2以維持培養(yǎng)液的pH。(4)正常細(xì)胞鋪滿瓶壁時，會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，使其生長停止；因為癌細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，能無限增殖，因此傳代次數(shù)更多。(5)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，應(yīng)向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素以防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染。 4．(xx新課標(biāo)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，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____________________。 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到16 000以上，小鼠Y的血清抗體效價最高，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，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 　1.動物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件歸納 (1)胰蛋白酶的使用：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，同樣需要用胰蛋白酶使細(xì)胞分散開。 (2)避免雜菌污染的措施：培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理；加入一定量的抗生素；定期更換培養(yǎng)液。 (3)特殊的營養(yǎng)條件 ①液體培養(yǎng)基。 ②加入動物血清、血漿等。 ③通入氧氣以滿足代謝的需要。 ④通入二氧化碳以維持培養(yǎng)液的pH。 2．動物細(xì)胞融合與單克隆抗體制備的歸納 (1)制備單克隆抗體時選用一種抗原處理的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進行細(xì)胞融合，產(chǎn)生雜交瘤細(xì)胞，雜交瘤細(xì)胞兼有兩個親本細(xì)胞的特性——在體外培養(yǎng)條件下能不斷增殖，同時能產(chǎn)生出某種特異性的抗體。 (2)進行動物細(xì)胞的誘導(dǎo)融合，形成的雜種細(xì)胞有三種：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我們所需要的雜種細(xì)胞，所以需要用選擇性培養(yǎng)基進行篩選。 (3)相比植物體細(xì)胞雜交，動物細(xì)胞融合特有的誘導(dǎo)方法是用滅活的病毒處理，其他物理、化學(xué)誘導(dǎo)融合的手段與植物體細(xì)胞雜交過程中原生質(zhì)體誘導(dǎo)融合的方法相同。 專題突破練 1．(xx江蘇，23改編)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識別6 個核苷酸序列 B．PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) C．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 D．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 答案　D 解析　A項，限制性核酸內(nèi)切酶大多特異性地識別6個核苷酸序列，但也有少數(shù)限制性核酸內(nèi)切酶能識別4個、5個或8個核苷酸序列。B項，PCR反應(yīng)中溫度周期性變化是為變性、復(fù)性和延伸創(chuàng)造條件。另外，耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用，變性和復(fù)性過程不需要酶的催化。C項，載體質(zhì)粒上的抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，而不是抗生素合成基因。D項，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能正常表達。 2．某實驗室做了如圖所示的實驗研究，下列與實驗相關(guān)的敘述，正確的是(多選)(　　) A．過程①導(dǎo)入的誘導(dǎo)基因使成纖維母細(xì)胞發(fā)生基因重組 B．過程②屬于動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的原代培養(yǎng) C．丙細(xì)胞既能持續(xù)分裂，又能分泌單一的抗體 D．過程③④所用的培養(yǎng)基中都含有聚乙二醇 答案　AC 解析　過程①是將高度分化的成纖維母細(xì)胞誘導(dǎo)形成干細(xì)胞，屬于基因重組；過程②的實質(zhì)是基因的選擇性表達，屬于細(xì)胞分化；丙細(xì)胞是由B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合后形成的，它同時具備了B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞的特點：既能無限增殖，又能分泌特異性抗體；過程③是動物細(xì)胞融合，可使用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑，過程④是動物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生單克隆抗體，不需要聚乙二醇。 3．肺細(xì)胞中的let－7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let－7基因?qū)敕伟┘?xì)胞實現(xiàn)表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。 請回答： (1)進行過程①時，需用________________酶切開載體以插入let－7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，以驅(qū)動let－7基因轉(zhuǎn)錄，該部位稱為__________。 (2)進行過程②時，需用__________酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞，以利于傳代培養(yǎng)。 (3)研究發(fā)現(xiàn)，let－7基因能影響癌基因RAS的表達，其影響機理如圖2。據(jù)圖分析，可從細(xì)胞中提取__________進行分子雜交，以直接檢測let－7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中__________(填RAS mRNA或RAS蛋白)含量減少引起的。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)　啟動子　(2)胰蛋白　(3)RNA　RAS蛋白 解析　(1)過程①表示基因工程操作步驟中基因表達載體的構(gòu)建，在該過程中需要用限制性核酸內(nèi)切酶對載體進行切割，以便于目的基因的插入；啟動子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，RNA聚合酶結(jié)合到該位點，可驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。(2)過程②表示動物細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象后，可以用胰蛋白酶處理，使之分散成單個細(xì)胞，隨后分裝到新的培養(yǎng)瓶中進行傳代培養(yǎng)。(3)判斷目的基因是否在受體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，可用分子雜交技術(shù)來檢測，從細(xì)胞中提取mRNA和用放射性同位素或者熒光標(biāo)記的目的基因單鏈DNA片段進行分子雜交。根據(jù)題中信息“肺細(xì)胞中的let－7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌”知，導(dǎo)入let－7基因后，肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制；據(jù)圖2可知，let－7基因影響RAS基因表達的機理是：let－7基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物miRNA與RAS基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RAS mRNA結(jié)合，使RAS基因翻譯受到抑制，引起細(xì)胞中的RAS蛋白含量減少，進而導(dǎo)致癌細(xì)胞增殖受到抑制。 4．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，要經(jīng)過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________________。 (2)通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與______________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________________________中才能得到準(zhǔn)確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有____________、____________和發(fā)酵工程。 (4)圖中從胰島素模型到新的胰島素基因合成的基本思路是什么？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能　(2)載體　大腸桿菌等受體細(xì)胞　(3)蛋白質(zhì)工程　基因工程　(4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出控制其合成的基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀合成出新的胰島素基因 解析　(1)蛋白質(zhì)工程首先要根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進行分子設(shè)計，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是預(yù)期胰島素的功能，即速效胰島素。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體結(jié)合，構(gòu)建基因表達載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能表達。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)速效胰島素，需合成新的胰島素基因，改造好的目的基因需要通過基因工程轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，并在生產(chǎn)中要借助工程菌，所以還需要發(fā)酵過程，因此，此過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程、發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本思路是根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出控制其合成的基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。 5．如圖是某實驗室做的通過動物纖維母細(xì)胞等獲得單抗的實驗研究。據(jù)圖回答下列問題： (1)X、Y、Z細(xì)胞的名稱分別是______________、______________________、______________。 (2)①過程類似于植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的__________過程。與纖維母細(xì)胞相比，誘導(dǎo)干細(xì)胞的全能性較______。②過程的實質(zhì)是________________。 (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_________________________________。 (4)④處需要篩選，從而得到________________________細(xì)胞，且培養(yǎng)該細(xì)胞的氣體環(huán)境為__________________。 答案　(1)骨髓瘤細(xì)胞　抗原刺激過的B淋巴細(xì)胞　雜交瘤細(xì)胞　(2)脫分化　高　基因的選擇性表達　(3)B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限(或大量)增殖　(4)能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤　95%的空氣＋5%的CO2 解析　(1)圖示過程為利用動物細(xì)胞工程獲得單克隆抗體的過程，其中X細(xì)胞為骨髓瘤細(xì)胞，Y細(xì)胞為抗原刺激過的B淋巴細(xì)胞，Z細(xì)胞為X、Y兩細(xì)胞雜交形成的雜交瘤細(xì)胞。(2)①過程是把小鼠的纖維母細(xì)胞誘導(dǎo)成為干細(xì)胞的過程，該過程類似于植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的脫分化過程；纖維母細(xì)胞為分化的體細(xì)胞，其全能性低于誘導(dǎo)干細(xì)胞；②過程表示由誘導(dǎo)干細(xì)胞分化成為體細(xì)胞的過程，其實質(zhì)是基因的選擇性表達。(3)因為B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限(或大量)增殖，故一般不選用B淋巴細(xì)胞直接進行單克隆抗體的制備。(4)因③過程為細(xì)胞雜交，可以形成骨髓瘤細(xì)胞＋骨髓瘤細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞＋B淋巴細(xì)胞，B淋巴細(xì)胞＋骨髓瘤細(xì)胞三種雜交細(xì)胞，故需要經(jīng)過篩選以獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞，培養(yǎng)該細(xì)胞的氣體環(huán)境為95%的空氣＋5%的CO2。 6．植物組織培養(yǎng)是克隆植物的一種方法，其過程如圖所示，據(jù)圖回答下列問題。 (1)為了獲得脫毒植株，外植體往往取自植物的花芽、葉芽等處的分生組織，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基中除需添加營養(yǎng)物質(zhì)外，還需要添加植物激素，其目的是誘導(dǎo)外植體________________。 (3)在生產(chǎn)實踐中為獲得大量的細(xì)胞產(chǎn)物，如紫杉醇，可將①________放入液體培養(yǎng)基中，經(jīng)機械作用分散成單個細(xì)胞，制備成細(xì)胞懸浮液，再經(jīng)過________即可獲得大量細(xì)胞。 (4)植物組織培養(yǎng)過程需要在植物生長和繁殖的最適條件下進行，否則在光學(xué)顯微鏡下可能觀察到細(xì)胞的______________________發(fā)生了異常，進而導(dǎo)致植物性狀遺傳不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)不育。 (5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅應(yīng)用于花卉和果樹的快速大量繁殖以及脫毒植株的獲取，還廣泛應(yīng)用于______________、______________、______________等育種過程。 答案　(1)這些部位很少受到病毒等的侵害　(2)脫分化和再分化　(3)愈傷組織　細(xì)胞分裂　(4)染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目　(5)植物體細(xì)胞雜交育種　基因工程育種　單倍體育種 解析　(1)剛長出的莖尖或芽尖還沒有受到病毒的侵染，因此用這些部位的細(xì)胞作植物組織培養(yǎng)的材料，可以獲得脫毒植株。 (2)在植物組織培養(yǎng)時，常用生長素和細(xì)胞分裂素來誘導(dǎo)外植體形成愈傷組織，生根發(fā)芽，從而形成新的植物體。 (3)紫杉醇是細(xì)胞代謝產(chǎn)物，可通過對愈傷組織進行機械處理獲得大量的單細(xì)胞，再經(jīng)過細(xì)胞有絲分裂獲得大量細(xì)胞，以形成大量的細(xì)胞代謝產(chǎn)物。 (4)在植物形成愈傷組織時，很容易發(fā)生細(xì)胞融合，從而使植物發(fā)生染色體結(jié)構(gòu)或數(shù)目的變異。 (5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)除了用于微型繁殖、脫毒植株的培育，還可以用于植物體細(xì)胞雜交育種、基因工程育種和單倍體育種等多個方面。 7．(xx新課標(biāo)Ⅱ，40)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(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。 回答下列問題： (1)理論上，基因組文庫含有生物的__________基因；而cDNA文庫中含有生物的________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，再從中________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物________的體細(xì)胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應(yīng)檢測此再生植株中該基因的____________，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的__________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，則可推測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　表達產(chǎn)物　耐旱性　(4)同源染色體的一條上 解析　(1)基因組文庫含有生物的全部基因，而cDNA文庫中含有生物的部分基因。 (2)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(guān)，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，包含該生物的所有基因，然后再從中篩選出所需的耐旱基因。 (3)若從植物甲中獲得該耐旱基因，并將其轉(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，應(yīng)檢測該耐旱基因是否合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即檢測此再生植株中該基因的表達產(chǎn)物，如果檢測結(jié)果呈陽性，說明已經(jīng)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，這時再進行個體生物學(xué)檢測，即在田間試驗中檢測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，說明得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株為雜合子，因此可推測該耐旱基因只整合到了同源染色體的一條上。 8．轉(zhuǎn)基因草莓中有能表達乙肝病毒表面抗原的基因，由此可獲得用來預(yù)防乙肝的一種新型疫苗，其培育過程如圖所示(①～④代表過程，A～C代表結(jié)構(gòu)或細(xì)胞)： (1)圖中①過程用到的酶是____________，所形成的B叫做______________。 (2)②過程常用____________處理農(nóng)桿菌，使之成為____________細(xì)胞，利于完成轉(zhuǎn)化過程。 (3)圖中③過程叫做__________，④過程叫做________，將葉盤培養(yǎng)成草莓幼苗的技術(shù)是__________________。 (4)在分子水平上，可采用________________________的方法來檢測轉(zhuǎn)基因草莓果實提取液中有無相應(yīng)的抗原。 答案　(1)DNA連接酶　基因表達載體(重組質(zhì)粒) (2)CaCl2溶液(或Ca2＋)　感受態(tài)　(3)脫分化(去分化)　再分化　組織培養(yǎng)　(4)抗原—抗體雜交 9．運用動物體細(xì)胞融合技術(shù)可實現(xiàn)基因定位。研究發(fā)現(xiàn)：用人體細(xì)胞與小鼠體細(xì)胞進行雜交得到的雜種細(xì)胞含有雙方的染色體。雜種細(xì)胞在持續(xù)分裂過程中保留鼠的染色體而人類染色體則會逐漸丟失，最后只剩一條或幾條。下圖表示人的缺乏HGPRT酶突變細(xì)胞株(HGPRT－)和小鼠的缺乏TK酶細(xì)胞株(TK－)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng)的過程，結(jié)果表明最終人的染色體在融合細(xì)胞中僅存有3號染色體或17號染色體或兩者都有。已知只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖。 (1)體細(xì)胞雜交克服了____________________，過程①常用的生物方法是________________________________________________________________________。 (2)過程②中，為了防止細(xì)菌的污染，所用培養(yǎng)液應(yīng)該添加一定量的________________，此外還要定期用________________處理細(xì)胞，使貼壁生長的細(xì)胞脫落形成細(xì)胞懸液。 (3)從培養(yǎng)過程看，HAT培養(yǎng)液不僅能提供養(yǎng)料，還起 ____________________作用。 (4)從圖示結(jié)果看，可以確定人的______________基因位于______________號染色體；該方法可以對鼠基因定位嗎？__________________。 答案　(1)遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(生殖隔離)　滅活的病毒誘導(dǎo)融合　(2)抗生素　胰蛋白酶　(3)選擇　(4)TK酶　17　不能 解析　(1)人與鼠屬于不同的物種，二者之間存在生殖隔離，體細(xì)胞雜交技術(shù)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。動物細(xì)胞融合常用滅活的病毒誘導(dǎo)融合。 (2)動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為了防止細(xì)菌的污染，所用培養(yǎng)液應(yīng)該添加一定量的抗生素；貼壁生長的細(xì)胞可以使用胰蛋白酶處理。 (3)因為只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖，因此可以推知該培養(yǎng)液具有選擇作用。 (4)人的缺乏HGPRT酶突變細(xì)胞株(HGPRT－)和小鼠的缺乏TK酶細(xì)胞株(TK－)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng)，只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖。融合細(xì)胞具有鼠的全部染色體，如果同時具有人的決定TK酶的基因，則融合細(xì)胞可以存活。只有具有17號染色體的融合細(xì)胞才能存活，由此可知人的TK酶基因位于17號染色體上。由于融合細(xì)胞具有鼠的全部染色體，因此該方法不能對鼠的基因進行基因定位。