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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(dǎo)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(yīng)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(fù)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?zhǔn)綌U增反應(yīng)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(yīng)體系的溫度升高到95 ℃，其目的是__________________________，該反應(yīng)體系中所用的Taq酶至少應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)。 【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(biāo)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(biāo)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(dāng)?shù)耐緩綄?dǎo)入棉花受精卵，然后進行組織培養(yǎng)，該過程相當(dāng)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(xué)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(fù)注射一次。免疫學(xué)細胞A在人體主要介導(dǎo)(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(yīng)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(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。回答下列問題： (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(fù)制所需的原料來自于________。 【答案】　(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(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(fù)制 ②有多個限制酶切割位點 ③具有特殊的標(biāo)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(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。 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(biāo)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(dǎo)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(dǎo)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(biāo)記基因的易錯點 (1)一般將一些抗性基因作為標(biāo)記基因； (2)標(biāo)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(biāo)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(biāo)記基因若被插入了外源DNA片段，則該標(biāo)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(dāng)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(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(xué)法。 (3)應(yīng)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(biāo)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(dǎo)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(yīng)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(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(dǎo)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(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 3．下圖是將某細菌的基因A導(dǎo)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(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(dāng)使用除EcoRⅠ之外的其他酶進行切割時，應(yīng)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)。基因工程常用的運載體是質(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(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(dǎo)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(dǎo)基因中選擇__________________作為目的基因，通常用____________方法導(dǎo)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(biāo)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(fēng)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(xué)誘導(dǎo)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(fēng)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(xué)誘導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)融合完成的標(biāo)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(yīng)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(yīng)用主要有兩個方面，一個是作為________試劑，能準(zhǔn)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)?、谔禺愋詮?，靈敏度高，并可大量制備　診斷　特異性反應(yīng)　治療、預(yù)防疾病 8．下面是利用奶山羊乳腺生物反應(yīng)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(fù)制原點等部分。該重組表達載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)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(biāo)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