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專題18基因工程和細(xì)胞工程,【高考這樣考】 (2015全國(guó)卷ⅡT4015分)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。,氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)),(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。,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),設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),推測(cè)氨基酸序列,功能,【考綱考頻】 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),【考查特點(diǎn)】 1.基因工程：基因工程一直是生命科學(xué)研究和爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，圍繞其基本工具和操作步驟而展開(kāi)的高考命題更是考查的熱點(diǎn)。多與蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程結(jié)合命題。以非選擇題形式考查。 2.細(xì)胞工程：考查重點(diǎn)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)和制備單克隆抗體，主要涉及二者的基本概念及原理、培養(yǎng)過(guò)程及條件等。以非選擇題形式考查。,一、基因工程 1.基本工具： (1)限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)。 ①作用：獲取_____________和切割_________，斷開(kāi)兩個(gè)核苷酸 之間的_______________。 ②特點(diǎn)：_________特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)進(jìn)行 _________。 ③結(jié)果：形成_________末端或平末端。,目的基因,載體,磷酸二酯鍵,識(shí)別,切割,黏性,(2)DNA連接酶。 ①種類： a.EcoliDNA連接酶：來(lái)源于大腸桿菌，連接黏性末端。 b.T4DNA連接酶：來(lái)源于T4噬菌體，連接黏性末端或平末端。 ②作用：恢復(fù)被限制酶切開(kāi)的磷酸二酯鍵，用于構(gòu)建_____________。,基因表達(dá)載體,(3)載體的特點(diǎn)和作用。 ①能夠在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制：穩(wěn)定保存。 ②具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)：__________________________。 ③具有特定的標(biāo)記基因：__________________________。,供外源DNA片段插入其中,供重組DNA的鑒定和選擇,2.基本操作程序： (1)目的基因的獲取。 (2)_______________________。 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 (4)目的基因的_______________。,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,檢測(cè)與鑒定,二、蛋白質(zhì)工程 1.步驟： (1)預(yù)期蛋白質(zhì)_________；(2)設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)_________； (3)推測(cè)_______________；(4)確定___________________； (5)鑒定蛋白質(zhì)的_____________。 2.產(chǎn)物：產(chǎn)生自然界中從來(lái)沒(méi)有的_______________。,功能,結(jié)構(gòu),氨基酸序列,脫氧核苷酸序列,生物功能,新的蛋白質(zhì),三、細(xì)胞工程 1.植物細(xì)胞工程： (1)理論基礎(chǔ)：_________________。 (2)植物組織培養(yǎng)的重要步驟：___________和___________。 2.動(dòng)物細(xì)胞工程： (1)常用技術(shù)手段：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、_____________________、 動(dòng)物細(xì)胞融合、制備單克隆抗體等。,細(xì)胞的全能性,脫分化,再分化,動(dòng)物體細(xì)胞核移植,(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。 ①常用的酶：_____________。 ②培養(yǎng)基：_______________。 (3)動(dòng)物細(xì)胞融合。 ①原理：___________________。 ②誘導(dǎo)因素：_____________、滅活的病毒、電激等。,胰蛋白酶,液體培養(yǎng)基,細(xì)胞膜的流動(dòng)性,聚乙二醇,考點(diǎn)一 基因工程 【典例1】(2015全國(guó)卷ⅠT40)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。,RNA,逆轉(zhuǎn)錄酶,cDNA(或DNA),(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。,抗體,抗原抗體特異,性結(jié)合(其他合理答案也可),T(或T淋巴),監(jiān)控和清除,【解題技法】 (1)關(guān)鍵詞1：目的蛋白。 ①合成途徑：RNA→________________→_____________________→ 受體細(xì)胞→目的蛋白。 ②作為抗原：可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體，抗體可與目的蛋白(抗原) ___________結(jié)合。,cDNA(或DNA),構(gòu)建基因表達(dá)載體,特異性,(2)關(guān)鍵詞2：免疫系統(tǒng)的功能。 ①防衛(wèi)功能：體液免疫和細(xì)胞免疫，主要借助于T細(xì)胞→____________ 會(huì)大大降低防衛(wèi)功能。 ②監(jiān)控和清除功能：艾滋病患者免疫功能缺陷→監(jiān)控和清除癌細(xì)胞能 力降低→惡性腫瘤。,破壞T細(xì)胞,【知識(shí)方法誤區(qū)】 1.獲取目的基因的3種途徑： (1)從基因文庫(kù)中獲取。 (2)PCR技術(shù)擴(kuò)增。 (3)化學(xué)方法人工合成。 2.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)。,3.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)。 4.使用限制酶的注意點(diǎn)： (1)一般用同一種限制酶切割載體和獲取目的基因。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。,5.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法： (1)導(dǎo)入植物細(xì)胞。 ①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；②基因槍法；③花粉管通道法。 (2)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法。 (3)導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca2+處理法(感受態(tài)細(xì)胞法)。,6.目的基因的檢測(cè)與鑒定的方法： (1)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞：DNA分子雜交法。 (2)檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA：分子雜交技術(shù)。 (3)檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)：抗原—抗體雜交技術(shù)。 (4)個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：根據(jù)表達(dá)性狀判斷。,7.基因工程的?？键c(diǎn)： (1)目的基因插入位置：?jiǎn)?dòng)子與終止子之間。 (2)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。 (3)常用的受體細(xì)胞。 ①植物：受精卵、體細(xì)胞。 ②動(dòng)物：受精卵。 ③微生物：大腸桿菌、酵母菌等。 (4)原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：多為單細(xì)胞、繁殖快、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。,【題組過(guò)關(guān)】 1.(2014新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)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)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? 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”),【解題指導(dǎo)】解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)： (1)題干關(guān)鍵詞：“自交”“子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1”。 (2)關(guān)鍵知識(shí)：基因文庫(kù)類型、基因工程操作流程。,【解析】(1)基因文庫(kù)包括基因組文庫(kù)和cDNA文庫(kù)，基因組文庫(kù)包含生物基因組的全部基因，cDNA文庫(kù)是以mRNA反轉(zhuǎn)錄后構(gòu)建的，只含有已經(jīng)表達(dá)的基因(并不是所有基因都會(huì)表達(dá))，即部分基因。 (2)從基因文庫(kù)中獲取目的基因需要進(jìn)行篩選。,(3)要提高植物乙的耐旱性，需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細(xì)胞中。要檢測(cè)目的基因(耐旱基因)是否表達(dá)應(yīng)該用抗原抗體雜交法檢測(cè)目的基因(耐旱基因)的表達(dá)產(chǎn)物(即耐旱的相關(guān)蛋白質(zhì))；個(gè)體水平檢測(cè)可以通過(guò)田間試驗(yàn)，觀察檢測(cè)其耐旱情況。 (4)如果耐旱基因整合到同源染色體的一條上，則轉(zhuǎn)基因植株的基因型可以用A_表示(A表示耐旱基因，_表示另一條染色體上沒(méi)有相應(yīng)的基因)，A_自交后代基因型為AA∶A_∶_ _=1∶2∶1，所以耐旱∶不耐旱=3∶1，與題意相符；如果耐旱基因整合到同源染色體的兩條上，則子代將全部表現(xiàn)耐旱，不會(huì)出現(xiàn)性狀分離。,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,2.(2015海南高考)在體內(nèi)，人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素?；卮鹣铝袉?wèn)題：,(1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是 ，合成胰高血糖素 的細(xì)胞是 。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的 序列，用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重 組表達(dá)載體。再經(jīng)過(guò)細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成 的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測(cè)該工程菌的培養(yǎng)物時(shí)，培養(yǎng)液無(wú)抗原抗體反 應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從 中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變 為胰島素。,【解題指導(dǎo)】解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)： (1)題干關(guān)鍵信息：“基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素”。 (2)關(guān)鍵知識(shí)：基因工程的操作流程和目的基因產(chǎn)物的分離、純化。,【解析】(1)由題干信息可知，前胰島素原在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞，所以合成前胰島素原的細(xì)胞也是胰島B細(xì)胞；而胰島A細(xì)胞合成的激素是胰高血糖素。 (2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因)；合成的DNA序列經(jīng)過(guò)修飾與質(zhì)粒構(gòu)建胰島素原基因表達(dá)載體，導(dǎo)入細(xì)菌體內(nèi)，經(jīng)轉(zhuǎn)化后篩選鑒定，最終得到能穩(wěn)定合成胰島素原的基因工程菌。,(3)由題目信息可知，培養(yǎng)液無(wú)抗原抗體反應(yīng)，菌體有抗原抗體反應(yīng)，所合成的胰島素原存在于菌體內(nèi)，所以用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí)，應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原，經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。 答案：(1)胰島B細(xì)胞 胰島A細(xì)胞 (2)DNA 胰島素原 (3)菌體,3.(2015江蘇高考)胰島素A、B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達(dá)載體，圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)圖1基因表達(dá)載體中沒(méi)有標(biāo)注出來(lái)的基本結(jié)構(gòu)是 。 (2)圖1中啟動(dòng)子是 酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能啟動(dòng) 目的基因的表達(dá)；氨芐青霉素抗性基因的作用是________________ 。 (3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)必需的工具酶有________________________ 。,(4)β-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá)，可將胰島素肽鏈上蛋 白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部，其意義在于_______________________ 。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，用溴化氰處理相應(yīng) 的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈，且β-半乳糖苷酶被切成多個(gè)肽 段，這是因?yàn)? 。 (6)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu)，請(qǐng)推測(cè)每個(gè)胰島素分子中所含游離氨基 的數(shù)量。你的推測(cè)結(jié)果是 ， 理由是 。,【解題指導(dǎo)】解答本題的關(guān)鍵： (1)基因表達(dá)載體的組成和構(gòu)建過(guò)程。 (2)圖中利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程中溴化氰的處理原理。,【解析】(1)基因表達(dá)載體包含啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因。(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。氨芐青霉素抗性基因可作為標(biāo)記基因。(3)基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA連接酶。(4)胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏起來(lái)，將無(wú)法被菌體內(nèi)的蛋白酶所識(shí)別，防止被降解。(5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵，而β-半乳糖苷酶中含有多個(gè)甲硫氨酸，并且胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸，所以溴化氰只水解β-半乳糖苷酶不水解胰島素A、B鏈，從而能獲得完整的A鏈或B鏈。(6)胰島素分子含有兩條鏈，至少有2個(gè)游離氨基分別位于2條肽鏈的一端，并且R基團(tuán)中可能也含有游離的氨基。,答案：(1)終止子 (2)RNA聚合 作為標(biāo)記基因，將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來(lái) (3)限制酶和DNA連接酶 (4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解 (5)β-半乳糖苷酶中含多個(gè)甲硫氨酸，而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸 (6)至少2個(gè) 兩條肽鏈的一端各有一個(gè)游離的氨基，氨基酸R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基,4.(2015安慶一模)常用DNA拼接技術(shù)研究生物性狀的遺傳。下圖所示的酶M和酶N是兩種限制酶，圖中DNA片段只注明了黏性末端處的堿基種類，其他堿基的種類未作注明。,(1)酶M特異性剪切的DNA片段是 ，則酶N特異性剪切的DNA 片段是 。 (2)多個(gè)片段乙和多個(gè)片段丁混合在一起，用DNA連接酶拼接得到環(huán) 狀DNA，其中只由兩個(gè)DNA片段連接成的環(huán)狀DNA分子有 種。,【解析】(1)據(jù)圖可知，酶M切割的切口在片段乙和丙之間，則酶N切 割的切口一定是片段甲和乙之間，其識(shí)別的DNA序列為 (2)觀察片段乙和丁，它們具有相同的黏性末端，多個(gè)片段乙和多個(gè) 片段丁混合在一起時(shí)，片段會(huì)兩兩連接成3種環(huán)狀DNA分子：乙-乙、 丁-丁和乙-丁。,答案：(1) (2)3,5.(2015四川高考)將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因?qū)朊藁?xì)胞中，可獲得抗棉鈴蟲(chóng)的轉(zhuǎn)基因棉，其過(guò)程如下圖所示(注：農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上只有T-DNA片段能轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中)。,(1)過(guò)程①需用同種 酶對(duì)含Bt基因的DNA和Ti質(zhì)粒 進(jìn)行酶切。為將過(guò)程②獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出來(lái)，應(yīng)使 用 培養(yǎng)基。 (2)過(guò)程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓________ 進(jìn)入棉花細(xì)胞；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含卡那霉素 的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是 。,(3)若過(guò)程④僅獲得大量的根，則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加______________ 以獲得芽；部分接種在無(wú)激素培養(yǎng) 基上的芽也能長(zhǎng)根，原因是 。 (4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲(chóng)性狀，常用方法是 。種植轉(zhuǎn)基因 抗蟲(chóng)棉能減少 的使用，以減輕環(huán)境污染。,【解題指導(dǎo)】解答本題需明確： (1)題干關(guān)鍵信息：只有T-DNA片段能轉(zhuǎn)移，“Bt”代表“Bt基因”，“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。 (2)關(guān)鍵知識(shí)：基因工程、植物組織培養(yǎng)。,【解析】(1)過(guò)程①需用同種限制性核酸內(nèi)切酶對(duì)含Bt基因的DNA和 Ti質(zhì)粒進(jìn)行酶切，以產(chǎn)生相同的黏性末端，有利于連接。使用含卡那 霉素的選擇培養(yǎng)基，可將過(guò)程②獲得的含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌篩選出 來(lái)。(2)過(guò)程③中將棉花細(xì)胞與農(nóng)桿菌混合后共同培養(yǎng)，旨在讓T-DNA 進(jìn)入棉花細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)目的基因的轉(zhuǎn)移；除盡農(nóng)桿菌后，還須轉(zhuǎn)接到含 卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng)，目的是篩選獲得T-DNA片段的植物細(xì) 胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)。(3)植物組織培養(yǎng)中生長(zhǎng)素濃度高于細(xì)胞分裂 素時(shí)用于誘導(dǎo)根的分化，細(xì)胞分裂素濃度高于生長(zhǎng)素時(shí)用于誘導(dǎo)不定 芽的產(chǎn)生，所以若過(guò)程④僅獲得大量的根，則應(yīng)在培養(yǎng)基中增加細(xì)胞,分裂素濃度以獲得芽；芽頂端合成的生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，可促進(jìn)根的分化。(4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因棉的抗蟲(chóng)性狀，常用方法是投放棉鈴蟲(chóng)，使其食用看效果。種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉能減少農(nóng)藥的使用，以減輕環(huán)境污染。,答案：(1)限制性核酸內(nèi)切 選擇 (2)T-DNA 篩選獲得T-DNA片段的植物細(xì)胞 (3)細(xì)胞分裂素濃度 芽頂端合成的生長(zhǎng)素向基部運(yùn)輸，促進(jìn)根的分化 (4)投放棉鈴蟲(chóng) 農(nóng)藥,考點(diǎn)二 細(xì)胞工程 【典例2】(2015山東高考T36)治療性克隆對(duì)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(guò)程①采用的是細(xì)胞工程中的_______________技術(shù)，過(guò)程②采 用的是胚胎工程中的_______________技術(shù)。 (2)體細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí)，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(guò)程中需進(jìn)行基因改造，在構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組載體) 時(shí)必須使用_____________________________和__________兩種工具 酶?；虮磉_(dá)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(dá)載體的細(xì)胞。,(體細(xì)胞)核移植,(早期)胚胎培養(yǎng),pH(或酸堿度),限制性(核酸)內(nèi)切酶(或限制酶),DNA連接酶,標(biāo)記,(4)胚胎干細(xì)胞可以來(lái)自囊胚中的_________。在一定條件下，胚胎 干細(xì)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(gè)體__(填“A”或“B”)，則不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。,內(nèi)細(xì)胞團(tuán),B,【解題技法】 (1)圖中①過(guò)程：_________________。 該過(guò)程獲得的組織器官：主要性狀與提供___________的個(gè)體相同。 (2)圖中②過(guò)程：_________________。 (3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中需創(chuàng)造氣體環(huán)境。 O2的作用：_________________。 CO2的作用：___________________。,體細(xì)胞核移植,細(xì)胞核,早期胚胎培養(yǎng),維持細(xì)胞代謝,維持培養(yǎng)液的pH,(4)基因工程的基本工具：___________、______________和 _________。 (5)胚胎干細(xì)胞的來(lái)源：_____________________________和 _____________。,限制酶,DNA連接酶,載體,囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(早期胚胎),原始性腺,【知識(shí)方法誤區(qū)】 1.細(xì)胞工程概念的?？键c(diǎn)： (1)定向性：按照人的意愿。 (2)目的：改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)和獲得細(xì)胞產(chǎn)品。 2.植物組織培養(yǎng)易錯(cuò)點(diǎn)： (1)條件：無(wú)菌、離體。 (2)培養(yǎng)基組成：無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)、激素、瓊脂。,3.植物體細(xì)胞雜交常考點(diǎn)： (1)制備原生質(zhì)體：用纖維素酶和果膠酶處理。 (2)原生質(zhì)體融合：離心、振動(dòng)、電激、聚乙二醇。 (3)雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志：新細(xì)胞壁的形成。 4.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)?？键c(diǎn)： (1)條件。 ①無(wú)菌、無(wú)毒；②特殊營(yíng)養(yǎng)：血清、血漿；③適宜的溫度和pH；④氣體環(huán)境：含95%的空氣加5%CO2的混合氣體。 (2)兩大階段：原代培養(yǎng)→細(xì)胞株；傳代培養(yǎng)→細(xì)胞系。,5.動(dòng)物細(xì)胞核移植易錯(cuò)點(diǎn)： (1)受體細(xì)胞：去核的卵母細(xì)胞。 (2)原因：①營(yíng)養(yǎng)豐富；②體積大，易操作；③含有刺激細(xì)胞核恢復(fù)分裂能力的物質(zhì)。 6.核移植獲得的克隆動(dòng)物與提供細(xì)胞核的親本性狀可能不同： (1)克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本。 (2)發(fā)育過(guò)程中可能發(fā)生基因突變或染色體變異。 (3)外界環(huán)境條件可能引起不遺傳的變異。,7.制備單克隆抗體常考點(diǎn)： (1)3種細(xì)胞特點(diǎn)不同。 ①B淋巴細(xì)胞：能分泌抗體，不能大量增殖。 ②骨髓瘤細(xì)胞：能大量增殖，不能分泌抗體。 ③雜交瘤細(xì)胞：既能分泌抗體，又能大量增殖。 (2)2次篩選目的不同。 ①第1次：獲得能分泌抗體的雜種細(xì)胞。 ②第2次：獲得能分泌所需特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。,【題組過(guò)關(guān)】 1.(2014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(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16000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____ 。,【解題指導(dǎo)】解答本題需明確： (1)題干關(guān)鍵詞：“效價(jià)”“雜交瘤細(xì)胞”“傳代培養(yǎng)”。 (2)隱含信息：柱形圖中效價(jià)越高，能檢測(cè)出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù)越大，說(shuō)明免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體能力越強(qiáng)。 (3)關(guān)鍵知識(shí)：制備單克隆抗體的技術(shù)流程和動(dòng)物細(xì)胞體外培養(yǎng)的過(guò)程。,【解析】(1)據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析，第四次免疫后Y、Z小鼠的血清抗體效價(jià)均達(dá)到16000以上，免疫后小鼠Y的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體效價(jià)最高，最適用于制備單克隆抗體。 (2)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞混合在一起時(shí)，可能發(fā)生B淋巴細(xì)胞之間的融合，骨髓瘤細(xì)胞之間的融合和B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞之間的融合，故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。,(3)雜交瘤細(xì)胞形成后，小鼠的B淋巴細(xì)胞核與其骨髓瘤細(xì)胞核會(huì)融合形成一個(gè)細(xì)胞核。染色體可達(dá)100條，有絲分裂后期染色體數(shù)目最多為200條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后，仍然不是能惡性增殖的細(xì)胞，分裂次數(shù)是有限的。,答案：(1)四 Y Y小鼠的抗體效價(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，沒(méi)有特異性且融合率達(dá)不到100% (3)1 200 (4)不能無(wú)限增殖,2.(2014廣東高考)鐵皮石斛是我國(guó)名貴中藥，生物堿是其有效成分之一。應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖(簡(jiǎn)稱PLBs，類似愈傷組織)生產(chǎn)生物堿的實(shí)驗(yàn)流程如下：,在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時(shí)間的變化如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)選用新生營(yíng)養(yǎng)芽為外植體的原因是 ， 誘導(dǎo)外植體形成PLBs的過(guò)程稱 。 (2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在____ ， ， 。,(3)脫落酸(ABA)能提高生物堿含量，但會(huì)抑制PLBs的生長(zhǎng)。若采用液體培養(yǎng)，推測(cè)添加適量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量。同學(xué)們擬開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該推測(cè)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)探討了以下問(wèn)題： ①ABA的濃度梯度設(shè)置和添加方式：設(shè)4個(gè)ABA處理組，1個(gè)空白對(duì)照組，3次重復(fù)。因ABA受熱易分解，故一定濃度的無(wú)菌ABA母液應(yīng)在各組液體培養(yǎng)基 后按比例加入。,②實(shí)驗(yàn)進(jìn)程和取樣：實(shí)驗(yàn)50天完成，每10天取樣，將樣品(PLBs)稱重(g/瓶)后再測(cè)定生物堿含量。如初始(第0天)數(shù)據(jù)已知，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還需測(cè)定的樣品數(shù)為 。 ③依所測(cè)定數(shù)據(jù)確定適宜的ABA濃度和培養(yǎng)時(shí)間：當(dāng)某3個(gè)樣品(重復(fù)樣)的 時(shí)，其對(duì)應(yīng)的ABA濃度為適宜濃度，對(duì)應(yīng)的培養(yǎng)時(shí)間是適宜培養(yǎng)時(shí)間。,【解題指導(dǎo)】解答本題的突破法： (1)圖示信息：實(shí)驗(yàn)流程中形成PLBs，聯(lián)系由植物離體組織形成愈傷組織的過(guò)程；坐標(biāo)曲線圖中曲線的走勢(shì)表示生物堿含量和PLBs重量變化情況，光照影響PLBs重量。 (2)隱含知識(shí)：脫落酸的作用、細(xì)胞的全能性、脫分化、影響PLBs的因素。,【解析】(1)新生營(yíng)養(yǎng)芽細(xì)胞分化程度低，容易形成PLBs；根據(jù)題干可知，PLBs類似愈傷組織，外植體形成愈傷組織的過(guò)程是脫分化。 (2)據(jù)圖分析可知，在光照條件下，PLBs約從15天時(shí)開(kāi)始生長(zhǎng)，早于黑暗條件下(約從第30天開(kāi)始生長(zhǎng))；光照條件下PLBs生長(zhǎng)時(shí)間約35天，長(zhǎng)于黑暗條件下生長(zhǎng)時(shí)間(約20天)；光照條件下最終PLBs重量高于黑暗條件下的PLBs重量。,(3)①由于ABA受熱易分解，所以各組液體培養(yǎng)基滅菌后冷卻，再加入ABA。②根據(jù)題干信息可知，實(shí)驗(yàn)中4組ABA處理組加1組對(duì)照組，3次重復(fù)，測(cè)定10、20、30、40、50天共5組數(shù)據(jù)，共計(jì)75組樣品。③在適宜的ABA濃度、適宜的培養(yǎng)時(shí)間時(shí)，樣品中生物堿含量最大。 答案：(1)細(xì)胞分化程度低，分裂能力強(qiáng)，生長(zhǎng)旺盛 脫分化 (2)生長(zhǎng)起始較快 增重持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng) PLBs產(chǎn)量較高 (3)①滅菌冷卻 ②75 ③生物堿含量最大,3.(2015遼南二模)下圖為動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞增殖曲線(甲)及細(xì)胞變化(乙)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)圖甲中 點(diǎn)以后表示細(xì)胞的傳代培養(yǎng)，AB段可能發(fā)生了如圖乙 (填序號(hào))所示的 現(xiàn)象，在進(jìn)行B至C過(guò)程培養(yǎng)前，需要用 處理細(xì)胞。 (2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，一般傳至 代以內(nèi)細(xì)胞能保持正常的二倍體核型。,(3)為制備單克隆抗體，需將 注射到小鼠體內(nèi)，以此獲取 ，同時(shí)將該細(xì)胞與圖乙 (填序號(hào))所示的細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞，該雜交細(xì)胞的特點(diǎn)是 。 為篩選能夠產(chǎn)生單克隆抗體的雜交細(xì)胞，可用 培養(yǎng)基來(lái)達(dá)到目的。,【解析】(1)B點(diǎn)之前是初次培養(yǎng)，稱為原代培養(yǎng)；AB段增殖速度緩慢，是因?yàn)榘l(fā)生了圖乙中②所示的接觸抑制現(xiàn)象，若要繼續(xù)進(jìn)行傳代培養(yǎng)，需要用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理使組織細(xì)胞分散開(kāi)來(lái)。(2)傳代培養(yǎng)10代以上，細(xì)胞的二倍體核型可能會(huì)發(fā)生改變，10代以內(nèi)的細(xì)胞仍然保持二倍體核型。(3)制備單克隆抗體時(shí)，需要將漿細(xì)胞和能無(wú)限增殖的細(xì)胞(如③中發(fā)生癌變的瘤細(xì)胞)融合，二者融合后形成的雜交瘤細(xì)胞，既能像瘤細(xì)胞那樣無(wú)限增殖，又能像漿細(xì)胞那樣產(chǎn)生專一抗體。需要利用特定的選擇性培養(yǎng)基將產(chǎn)生單一抗體的雜交瘤細(xì)胞篩選出來(lái)。,答案：(1)B ② 接觸抑制 胰蛋白酶(或膠原蛋白酶) (2)10 (3)抗原 漿細(xì)胞 ③ 既能無(wú)限增殖，又能產(chǎn)生專一抗體 選擇性,4.(2015南昌一模)人的血清白蛋白(HAS)在臨床上需求量很大，通常從人血中提取。但由于艾滋病病毒等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對(duì)血液制品顧慮重重。如果應(yīng)用現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中，那么利用牛的乳汁生產(chǎn)血清白蛋白就會(huì)安全、高效地滿足人類需求。下圖是利用牛乳汁生產(chǎn)人類血清白蛋白的圖解，根據(jù)下圖回答：,(1)以上過(guò)程涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)中，屬于細(xì)胞水平的有：_______ 。 (2)在基因工程中，我們稱①為目的基因，獲取目的基因時(shí)用到的工 具酶是 。檢測(cè)目的基因是否插入到受體細(xì)胞染色體DNA 中的具體方法是：將 作為探針，使探針與 進(jìn)行分子雜交，若顯示出 ，則表明插入成 功。 (3)從③到④的過(guò)程中一般利用未受精的卵母細(xì)胞去核作為受體細(xì)胞 而不用普通體細(xì)胞的原因是 。,(4)⑧是⑦生出的后代，那么⑧的遺傳性狀和 (填圖中序號(hào))最相似，為什么？ 。 (5)在轉(zhuǎn)基因生物的應(yīng)用中，我們可以利用⑧大批量生產(chǎn)血清白蛋白，因此⑧被稱為 。,【解析】(1)圖解涉及的生物工程技術(shù)包括基因工程(屬于分子水 平)、細(xì)胞工程(屬于細(xì)胞水平)以及胚胎工程(屬于個(gè)體水平)。細(xì)胞 工程包括核移植技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。(2)基因工程的第一步， 需要用限制酶從DNA分子上識(shí)別并切割以獲取目的基因。基因工程的 第四步，需要對(duì)目的基因進(jìn)行檢測(cè)和鑒定，用放射性同位素或熒光 標(biāo)記的目的基因制成的探針可以從分子水平檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入 細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(3)動(dòng)物克隆操作過(guò)程中要 將來(lái)源于體細(xì)胞的核移植到去核卵母細(xì)胞中，其原因是去核卵母細(xì) 胞內(nèi)含有的細(xì)胞質(zhì)成分更能促進(jìn)細(xì)胞核的分化，并且卵母細(xì)胞體積 大，易操作。(4)克隆動(dòng)物的核基因來(lái)自提供細(xì)胞核的供體細(xì)胞，,其主要性狀同供核動(dòng)物。(5)乳汁中含有所需的目的基因產(chǎn)物——血清白蛋白，因此這類轉(zhuǎn)基因動(dòng)物被形象地稱為乳腺(乳房)生物反應(yīng)器。,答案：(1)核移植技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) (2)限制酶 用放射性同位素等標(biāo)記的目的基因 受體基因組DNA 雜交帶 (3)卵母細(xì)胞體積大、易操作，卵母細(xì)胞中含有的細(xì)胞質(zhì)成分更能促進(jìn)細(xì)胞核的分化(合理即可) (4)② 因?yàn)棰嗟募?xì)胞核來(lái)自②，而細(xì)胞核又是遺傳的控制中心(合理即可) (5)乳腺生物反應(yīng)器(或乳房生物反應(yīng)器),