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專題17 基因工程和細胞工程 1．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________的方法來獲得目的基因。構(gòu)建基因表達載體用到的工具酶是________________。 (2)導入目的基因的重組細胞可通過________________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胞中表達，遺傳信息流向是__________________；檢測水稻細胞中是否存在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)細胞膜____________________的功能。 (3)目的基因在水稻細胞中表達時，遺傳信息流向是：從目的基因轉(zhuǎn)錄形成 mRNA，再經(jīng)過翻譯流向蛋白質(zhì)。要檢測蛋白質(zhì)是否表達應采用抗原—抗體雜交，如果出現(xiàn)雜交帶，說明表達成功。 (4)脫落酸含量增加能促進衰老葉片的衰老與脫落，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。該蛋白是受體，能識別信息，所以體現(xiàn)了細胞膜進行細胞間信息交流的功能。 【答案】　(1)人工合成　限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶　(2)植物組織培養(yǎng)　植物細胞的全能性　(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　進行細胞間的信息交流 2．苦蕎是一種有名的經(jīng)濟植物，其含有的黃酮類化合物具有降血糖、血脂等功效。CHS是合成黃酮類化合物的關(guān)鍵酶。有人把經(jīng)修飾的CHS基因?qū)肟嗍w細胞中，培育高產(chǎn)黃酮苦蕎品系。按圖示回答： (1)過程①中將修飾后的CHS基因與Ti質(zhì)粒連接成重組Ti質(zhì)粒的酶稱為________。這種酶主要有兩類，一類是從T4噬菌體中分離得到的，另一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為________。這兩類酶都能恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的________鍵。 (2)圖中將修飾后的CHS基因?qū)肟嗍w體細胞的方法稱為________，除此外還可以利用的方法有____________________。對過程②操作前，需先用Ca2＋處理農(nóng)桿菌，使其成為________細胞。 (3)檢測轉(zhuǎn)基因苦蕎培育是否成功，不能用抗原—抗體雜交技術(shù)進行檢測的原因是________________________________________________， 可以比較轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎的________含量或測定細胞中CHS含量進行鑒定。 (3)轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎植株中均含有黃酮類化合物，用抗原—抗體雜交，無法檢測轉(zhuǎn)基因苦蕎是否培育成功?？梢员容^轉(zhuǎn)基因苦蕎與普通苦蕎的黃酮類化合物的含量或細胞中CHS的含量進行判斷。 【答案】　(1)DNA 連接酶　E．coliDNA連接酶　磷酸二酯　(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　基因槍法、花粉管通道法　感受態(tài)　(3)轉(zhuǎn)基因苦蕎植株與普通苦蕎植株都含有黃酮類化合物　黃酮類化合物 3．RT－PCR是將RNA逆轉(zhuǎn)錄(RT)和cDNA的聚合酶鏈式擴增反應相結(jié)合的技術(shù)，具體過程如圖所示： (1)過程Ⅰ需要加入緩沖液、原料、________、________和引物A等。 (2)過程Ⅱ首先要將反應體系的溫度升高到95 ℃，其目的是__________________________，該反應體系中所用的Taq酶至少應能耐受________ ℃。 (3)過程Ⅱ擬對單鏈cDNA進行n次循環(huán)的擴增，理論上至少需要________個引物B。 (4)利用RT－PCR技術(shù)獲取的目的基因________(填“能”或“不能”)在物種之間交流；該技術(shù)還可用于對某些微量RNA病毒的檢測，可提高檢測的靈敏度，原因是 _____________________________________________________________。 (5)RT－PCR過程中主要借助對________的控制，影響酶的活性，從而使得化學反應有序高效地進行。 (4)利用RT－PCR技術(shù)獲取的目的基因能在物種之間交流；該技術(shù)還可用于對某些微量RNA病毒的檢測，可提高檢測的靈敏度，原因是增加了待測RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的DNA的數(shù)量(或濃度)，便于檢測。(5)RT－PCR過程中主要借助對溫度的控制，影響酶的活性，從而使得化學反應有序高效地進行。 【答案】　(1)RNA提取物　逆轉(zhuǎn)錄酶　(2)讓逆轉(zhuǎn)錄酶變性失活、使mRNA－cDNA雜合雙鏈解開　95　(3)2n－1　(4)能　增加了待測RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的DNA的數(shù)量(或濃度)，便于檢測　(5)溫度 4．鐮刀型細胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β肽鏈第6位的谷氨酸被纈氨酸代替，導致功能異常?；卮鹣铝袉栴}： (1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血紅蛋白基因的________序列發(fā)生改變。 (2)將正常的血紅蛋白基因?qū)牖颊叩墓撬柙煅杉毎?，可以合成正常的血紅蛋白達到治療的目的。此操作________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質(zhì)工程，理由是該操作____________________。 (3)用基因工程方法制備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的________，以其作為模板，在________酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需在______________酶的作用下，拼接構(gòu)建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。 (4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取________，用相應的抗體進行________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 【解析】　(1)基因是具有遺傳效應的DNA片段，遺傳信息儲存在基因堿基對的排列順序中。(2)蛋白質(zhì)工程是指通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求，故題中所述不屬于蛋白質(zhì)工程。(3)利用反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因時，需先提取mRNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下反轉(zhuǎn)錄合成cDNA。cDNA與載體需要在限制酶和DNA連接酶的作用下拼接構(gòu)建成基因表達載體，才可導入受體菌。(4)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，需要從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交。 【答案】　(1)堿基對 (2)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造 (3)mRNA　逆轉(zhuǎn)錄　限制酶和DNA連接 (4)蛋白質(zhì)　抗原—抗體 5．治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應具有重要意義。流程如下： (1)過程①采用的是細胞工程中的________________技術(shù)，過程②采用的是胚胎工程中的________________技術(shù)。 (2)體細胞進行體外培養(yǎng)時，所需氣體主要有O2和CO2，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液(基)的________________。 (3)如果克隆過程中需進行基因改造，在構(gòu)建基因表達載體(重組載體)時必須使用________和________兩種工具酶?；虮磉_載體上除目的基因外，還需有________________基因，以便選出成功導入基因表達載體的細胞。 (4)胚胎干細胞可以來自于囊胚中的________________。在一定條件下，胚胎干細胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個體________________(填“A”或“B”)，則不會發(fā)生免疫排斥反應。 【答案】　(1)(體細胞)核移植　(早期)胚胎培養(yǎng)　(2)pH(或：酸堿度)　(3)限制性(核酸)內(nèi)切酶(或：限制酶)　DNA連接酶(注：兩空可顛倒)　標記　(4)內(nèi)細胞團　B 6．根據(jù)下面植物體細胞雜交技術(shù)流程圖，回答相關(guān)問題： (1)運用傳統(tǒng)有性雜交(即用番茄、馬鈴薯雜交)自然狀態(tài)下不能得到雜種植株，原因是_____________________________________________________。 (2)在利用雜種細胞培育雜種植株的過程中，依據(jù)的原理是______________，其中過程②稱為____________，植物體細胞融合完成的標志是______________。 (3)已知番茄、馬鈴薯分別為四倍體、二倍體，則“番茄—馬鈴薯”屬于________倍體植株。 (4)已知柴油樹種子含有的柴油是植物細胞的代謝產(chǎn)物，可用植物組織培養(yǎng)來實現(xiàn)柴油的工業(yè)化生產(chǎn)。若利用此技術(shù)，將柴油樹細胞培養(yǎng)到________階段即可(填字母編號)。 (5)若培育抗蟲棉，將抗蟲基因通過適當?shù)耐緩綄朊藁ㄊ芫?，然后進行組織培養(yǎng)，該過程相當于________(填字母編號)。 (6)人工種子是由發(fā)育到________過程(填字母編號)的結(jié)構(gòu)包裹上人工種皮制備的。 【答案】　(1)不同種的植物存在生殖隔離　(2)細胞的全能性　原生質(zhì)體融合　產(chǎn)生新的細胞壁　(3)六　(4)e　(5)④⑤　(6)f 7．下圖為培育“三親嬰兒”的過程示意圖，回答下列問題： (1)①表示______________技術(shù)，捐獻卵母細胞時通常給捐獻者注射激素使其________。 (2)②過程需在培養(yǎng)液中添加抗生素，目的是________；進行③過程前需對精子進行體外培養(yǎng)，目的是________；⑤過程表示________；培育“三親嬰兒”的過程屬于________(填“有性”或“無性”)生殖。 (3)已知母親(甲)患有線粒體肌病(一種線粒體基因缺陷造成的疾病)，若母親(甲)自然受孕，其子女患該病的情況是________，“三親嬰兒”技術(shù)能有效避免上述情況發(fā)生，原因是_____________________________________________ ___________________________________________________________。 【答案】　(1)動物細胞核移植　超數(shù)排卵　(2)防止雜菌污染　使精子獲能　胚胎移植　有性　(3)子女均患病　三親嬰兒的線粒體基因來自捐獻者的卵母細胞 8．下列是生物學技術(shù)制備抗體的兩個途徑模式簡圖。 (1)在獲取抗體之前，需要向健康人體注射特定抗原(如乙肝疫苗)，并且每隔一周重復注射一次。免疫學細胞A在人體主要介導(參與)________免疫。 (2)過程①和②得到的Y細胞稱為________。得到的單克隆抗體最主要的優(yōu)點是________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)④過程需要________酶，⑤過程則需要特定的限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。 (4)抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同，兩者的空間結(jié)構(gòu)是否相同？________為什么？ ________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 (5)如果想用棉花產(chǎn)生該種抗體，則⑥過程的受體細胞通常選用________，經(jīng)過篩選后再侵染棉花體細胞，轉(zhuǎn)化成功后通過________技術(shù)獲得能產(chǎn)抗體的轉(zhuǎn)基因棉花植株。 【解析】　(1)向健康人體注射特定抗原，提取出A漿細胞(效應B淋巴細胞)，在人體中參與體液免疫。 (2)過程①至②獲取的Y細胞稱為雜交瘤細胞，得到的單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、并可大量制備的優(yōu)點。 (3)④逆轉(zhuǎn)錄過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶，⑤基因表達載體的構(gòu)建過程需要特定的限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。 【答案】　(1)體液　(2)雜交瘤細胞　特異性強、靈敏度高、并可能大量制備　(3)逆轉(zhuǎn)錄　(4)不同　抗體2形成過程沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，抗體1形成過程經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工　(5)農(nóng)桿菌　植物組織培養(yǎng) 易錯起源1、基因工程與蛋白質(zhì)工程 例1．(2016全國乙卷)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(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連接酶進行連接反應，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，應具備的基本條件有________(答出兩點即可)，而作為基因表達載體，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)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是____________；并且________________和________________的細胞也是不能區(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復制所需的原料來自于________。 【答案】　(1)能自我復制、具有標記基因(答出兩點即可) (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　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)受體細胞 【變式探究】(2016全國丙卷)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點，圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，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，不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有________，不能表達的原因是______________________________________ __________________________________________________________。 圖(c) (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)Sau3A Ⅰ　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(其他合理答案可酌情給分) (3)E.coliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶(其他合理答案可酌情給分) 【名師點睛】 1.理清基因工程3種操作工具的作用及特點 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 攜帶目的基因進入受體細胞 作用 部位 兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 － 作用 特點 (或條 件) ①識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列 ②在特定位點上切割　 ①Ecoli DNA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能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復制 ②有多個限制酶切割位點 ③具有特殊的標記基因 常用 類型 EcoRⅠ限制酶 SmaⅠ限制酶 Ecoli DNA連接酶、T4DNA連接酶 質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等 2.掌握基因工程的四個操作步驟 (1)牢記獲取目的基因的兩種途徑 ①直接分離：從自然界已有的物種中分離，如從基因文庫中獲取。 ②人工合成目的基因(常用方法如下) a、化學合成法：已知核苷酸序列的較小基因，直接利用DNA合成儀用化學方法合成，不需要模板。 b、人工合成法：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成。 c、利用PCR技術(shù)擴增。 (2)明確基因工程的核心是基因表達載體的構(gòu)建 ①組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因。啟動子≠起始密碼，終止子≠終止密碼。 a、啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，啟動轉(zhuǎn)錄；終止子是終止轉(zhuǎn)錄的位點。 b、插入的目的基因只是結(jié)構(gòu)基因部分，其表達需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒的插入部位前需要有啟動子，后需要有終止子。 ②構(gòu)建過程： (3)將目的基因?qū)胧荏w細胞的方法辯析 ①受體細胞種類不同，導入方法不同 生物種類 植物細胞 動物細胞 微生物細胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 顯微注射法 轉(zhuǎn)化法 受體細胞 體細胞 受精卵 原核細胞 轉(zhuǎn)化 過程 將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T－DNA上→導入農(nóng)桿菌→侵染植物細胞→整合到受體細胞的染色體DNA上→表達 將含有目的基因的表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物 Ca2＋處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子　 ②基因工程產(chǎn)物不同、選擇的受體細胞類型也不相同 a、培育轉(zhuǎn)基因植物：受體細胞可以是受精卵、體細胞(需經(jīng)植物組織培養(yǎng)成為完整植株)。 b、培育轉(zhuǎn)基因動物：受體細胞為受精卵，若用體細胞作為受體細胞，則需經(jīng)核移植技術(shù)培養(yǎng)成轉(zhuǎn)基因動物。 c、生產(chǎn)蛋白質(zhì)產(chǎn)品：一般選用大腸桿菌等原核生物作為受體細胞，因原核生物具有一些其他生物沒有的特點，如繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。 (4)目的基因的檢測與鑒定： 【錦囊妙計，戰(zhàn)勝自我】有關(guān)基因工程的4個易錯點 1．將目的基因?qū)胧荏w細胞沒有堿基互補配對現(xiàn)象。 2．原核生物作為受體細胞的優(yōu)點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少。 3．一般情況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段，但有時可用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，以避免質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。 4．有關(guān)標記基因的易錯點 (1)一般將一些抗性基因作為標記基因； (2)標記基因的主要作用是鑒定和篩選含有目的基因的受體細胞； (3)標記基因表達產(chǎn)物對什么物質(zhì)有抗體，在篩選培養(yǎng)時則在培養(yǎng)基中加入什么物質(zhì)； (4)標記基因若被插入了外源DNA片段，則該標記基因會被破壞。 易錯起源2、細胞工程 例2．(2016全國甲卷)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表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，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________________________________________________________________ ___________________________________________________________。 不完全相同的原因是：克隆動物細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細胞的細胞質(zhì)，細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，但其細胞核的全能性在卵母細胞細胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動物的培育成功，證明了高度分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。 【答案】　(1)XX或XY　顯微操作　胚胎移植　(2)遺傳物質(zhì)　(3)卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響　(4)動物已分化體細胞的細胞核具有全能性 【變式探究】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含有A和B的新型藥用植物。 回答下列問題： (1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________酶和________酶去除細胞壁，獲得具有活力的 ________，再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成 ________組織，然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為____________________。 (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制作人工種子的方法來大量繁殖。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。 (2)多倍體是指體細胞中含有三個或三個以上的染色體組的個體。甲和乙均為二倍體植物，假設(shè)二者有性雜交的后代不可育，其原因是該后代在進行減數(shù)第一次分裂過程中，由于沒有同源染色體，聯(lián)會出現(xiàn)紊亂，不能產(chǎn)生可育的配子。而植物體細胞雜交產(chǎn)生的雜種植株，細胞內(nèi)含有原物種體細胞內(nèi)的染色體，在減數(shù)第一次分裂過程中能夠進行同源染色體配對，產(chǎn)生可育的配子。(3)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等，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)　植物體細胞雜交技術(shù)　(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體(其他合理答案也給分)　在減數(shù)分裂過程中，前者染色體聯(lián)會異常，而后者染色體聯(lián)會正常(其他合理答案也給分)　(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽(答對其中一個即給分) 【名師點睛】 1．列表比較動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng) 項目 動物細胞培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng) 前處理 無菌；用胰蛋白酶處理，使組織細胞相互分散開 無菌、離體 培養(yǎng) 基成分 葡萄糖、氨基酸、無機鹽、促生長因子、微量元素、動物血清等 礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素等 培養(yǎng) 基狀態(tài) 液體培養(yǎng)基 固體培養(yǎng)基 過程 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織→原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng)→細胞群 離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→根、芽→植物體 能否培 養(yǎng)成個體 不能 能 應用 舉例 大規(guī)模生產(chǎn)有重要價值的生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；皮膚移植；檢測有毒物質(zhì)的毒性等 快速繁殖、培育無病毒植株；生產(chǎn)藥物；制造人工種子；培育轉(zhuǎn)基因作物等 2.關(guān)注動物細胞培養(yǎng)的特殊條件 (1)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)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。 3．把握動物細胞融合的原理、方法及應用 (1)原理：細胞膜的流動性。 (2)促融方法：滅活的病毒、物理法、化學法。 (3)應用：制備單克隆抗體。 4．完善克隆動物的培育過程 (1)①～⑤的過程名稱為：①去核；②取核；③核移植；④卵裂；⑤胚胎移植。 (2)D新個體的性別與B動物相同。 (3)D新個體的絕大多數(shù)性狀與B動物相同。 5．辨析3種細胞——雜種細胞、重組細胞和雜交細胞 (1)雜種細胞：植物體細胞雜交過程中，兩種細胞去掉細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)細胞壁之后形成的細胞叫雜種細胞。 (2)重組細胞：體細胞的細胞核移植到去核卵母細胞之后形成的細胞叫重組細胞。 (3)雜交細胞：動物細胞融合形成的細胞常稱為雜交細胞。 【錦囊妙計，戰(zhàn)勝自我】 有關(guān)植物細胞工程的幾個關(guān)鍵問題 1．植物細胞A和植物細胞B雜交獲得的雜種細胞的類型有三種：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要進行篩選。 2．雜種細胞形成的標志：新的細胞壁的生成。 3．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)通常是兩親本細胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。 4．植物組織培養(yǎng)時植物激素和光照的使用 (1)植物激素的使用 脫分化階段細胞分裂素與生長素的比例適中，以促進細胞的分裂和脫分化；再分化階段細胞分裂素與生長素比例較高，以促進芽形成，比例較低，促進根的形成。 (2)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。 5．利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細胞產(chǎn)物時，有時只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。 1． 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，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)建重組表達載體，隨后導入受體細胞。 (2)從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是____________________。 (3)已知某種菌導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。 (3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細胞，從而降低機體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)癌細胞在機體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細胞。 【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 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)化法將其導入植物________的體細胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應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 3．下圖是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。 據(jù)圖回答： (1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在________酶的催化作用下，合成互補的單鏈DNA，然后在________的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標蛋白質(zhì)的________序列，推測出相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其DNA的________序列，再通過化學方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術(shù)擴增DNA時，需要在反應體系中添加的有機物質(zhì)有________、________、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的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______________________。 【解析】　(1)利用逆轉(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 【答案】　(1)逆轉(zhuǎn)錄　DNA聚合酶　氨基酸　脫氧核苷酸 (2)引物　模板DNA (3)重組DNA (4)提高受體細胞的轉(zhuǎn)化率 4．根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。 (2)質(zhì)粒運載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G 　　　　　　G……CTTAA 為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是___________________________________________________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是________________________________________________________________。 【解析】　限制性內(nèi)切酶切割DNA分子形成的末端通常有兩種，即黏性末端和平末端。為使運載體和目的基因連接，二者必須具有相同的黏性末端，因而當使用除EcoRⅠ之外的其他酶進行切割時，應該產(chǎn)生相同的黏性末端。DNA連接酶的來源有兩個：一是大腸桿菌，二是T4噬菌體。反轉(zhuǎn)錄是由RNA形成DNA的過程，獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時常用PCR擴增技術(shù)?；蚬こ坛Ｓ玫倪\載體是質(zhì)粒，除此以外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。如果用大腸桿菌作受體細胞，必須用鈣離子處理，使其處于感受態(tài)(此狀態(tài)吸收外源DNA的能力增強)。 【答案】　(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同　(3)大腸桿菌　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)噬菌體　動植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 5．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。 若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(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細胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞。 回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細胞時，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淋巴細胞的是________小鼠，理由是___________________________________________________________。 (2)細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有________，體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是______________。 (3)雜交瘤細胞中有________個細胞核，染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細胞經(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淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞　細胞融合是隨機的，且融合率達不到100% (3)1　100　(4)不能無限增殖 6．下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良草莓品系的過程： (1)將野生綠色草莓的葉片離體組織培養(yǎng)成四倍體試管苗的過程，體現(xiàn)了植物細胞的________性，此過程中秋水仙素的作用機理是________________。 (2)①過程中欲獲得抗蟲草莓，可從蛋白酶抑制劑基因、生長素誘導基因中選擇__________________作為目的基因，通常用____________方法導入受體細胞，基因表達載體除包括目的基因外，還必須有____________及標記基因等。 (3)②過程可以先用花藥離體培養(yǎng)分別獲得抗蟲草莓和鳳梨草莓的單倍體，再利用____________技術(shù)獲得同時具鳳梨風味和抗蟲特性的六倍體草莓，該技術(shù)常用的酶有__________________，常用的化學誘導劑是________。 (3)欲利用抗蟲草莓(4N)和鳳梨草莓(8N)的單倍體來獲得具鳳梨風味和抗蟲特性的六倍體草莓，可利用植物體細胞雜交技術(shù)，該技術(shù)常用的酶有纖維素酶和果膠酶，常用的化學誘導劑是聚乙二醇。 【答案】　(1)全能　抑制紡錘體形成(從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍)　(2)蛋白質(zhì)抑制劑基因　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　啟動子、終止子　(3)植物體細胞雜交　纖維素酶和果膠酶　聚乙二醇 7．現(xiàn)有兩種同科不同屬的農(nóng)作物，甲作物高產(chǎn)不耐鹽，乙作物低產(chǎn)但耐鹽。欲培育出既高產(chǎn)又耐鹽的植株，以適應于鹽堿地栽培。請回答下面的問題： (1)采用________(填“雜交”、“嫁接”或“轉(zhuǎn)基因”)方法可以達到上述目的，這種育種方法的優(yōu)點是__________________。 (2)采用細胞工程育種的方法如下： 雜種細胞→愈傷組織胚狀體目的植株 ①甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導融合完成的標志是______________。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，人工種子具有哪些顯著的優(yōu)點？ _______________________________________________________(請舉出1條)。 ②動物細胞工程應用較廣泛的是單克隆抗體的制備，單克隆抗體最主要的優(yōu)點是____________________________。單克隆抗體的應用主要有兩個方面，一個是作為________試劑，能準確地識別各種抗原物質(zhì)的細微差別，并跟一定抗原發(fā)生________。另一方面可以用于____________和運載藥物。 【答案】　(1)轉(zhuǎn)基因　能定向的改變生物的性狀　(2)①形成新的細胞壁　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、方便貯存和運輸(寫出任一合理答案均得分)　②特異性強，靈敏度高，并可大量制備　診斷　特異性反應　治療、預防疾病 8．下面是利用奶山羊乳腺生物反應器制備藥用白蛋白的流程圖，請回答下列問題： (1)若要大量獲得目的基因，可使用________擴增白蛋白基因，通過③構(gòu)建的重組表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和________、復制原點等部分。該重組表達載體導入的受精卵性染色體組成應為________。 (2)如果需要通過①采集到更多的卵子，常用的激素是________；通過②采集的精子需________后才能進行受精作用。 (3)在體外培養(yǎng)受精卵時，除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外，還需要提供________(氣體)以維持________。 (4)為使⑤能成功進行，需要對奶山羊C進行________處理，使之與供體的生理狀況保持相同。 (4)為了使胚胎移植能成功，需要對代孕奶山羊C進行同期發(fā)情處理，使之與供體的生理狀況保持相同。 【答案】　(1)PCR技術(shù)　標記基因　XX　(2)促性腺激素　獲能　(3)CO2　培養(yǎng)液的pH 　(4)同期發(fā)情