專題16 基因工程和細胞工程重溫考綱要求1.基因工程的誕生()。2.基因工程的原理及技術(含PCR)()。3.基因工程的應用()。4.蛋白質工程()。5.植物的組織培養(yǎng)()。6.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆()。7.細胞融合與單克隆抗體()。1.基因工程的相關判斷(1)攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選必須通過分子檢測()(2)轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測()(3)一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列()(4)用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸()(5)每個重組質粒至少含有一個限制性核酸內切酶識別位點()(6)自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上，屬于基因工程()(7)轉抗蟲基因的植物，不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加()(8)重組質粒與探針能進行分子雜交是因為DNA分子中脫氧核糖和磷酸交替連接()(9)應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達()(10)動物的生長激素基因轉入植物后不能表達()2.細胞工程的相關判斷(1)產生抗人白細胞介素8抗體的雜交瘤細胞的篩選必須通過分子檢測()(2)21三體綜合征的診斷必須通過分子檢測()(3)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術是組織培養(yǎng)()(4)去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理()(5)乳腺細胞比乳腺癌細胞更容易進行離體培養(yǎng)()(6)培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞()(7)動物雜交瘤細胞產生單克隆抗體體現了細胞的全能性()(8)體細胞雜交技術可用于克隆動物和制備單克隆抗體()(9)單克隆抗體技術可用于治療老年癡呆癥()(10)細胞核移植主要在同種動物、同種組織的細胞之間進行()一、基因工程1.(2016全國乙，40)某一質粒載體如圖所示，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)。有人將此質粒載體用BamH酶切后，與用BamH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化大腸桿菌，結果大腸桿菌有的未被轉化，有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌。回答下列問題：(1)質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_。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質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(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粒載體含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)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)受體細胞解析(1)作為載體必須具備如下特點：能自我復制，從而在受體細胞中穩(wěn)定保存；含標記基因，以供重組DNA的鑒定和選擇；具一個至多個限制性核酸內切酶切割位點以便外源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。而Ampr位于質粒上，未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌細胞中無Ampr，故不能在培養(yǎng)基中生長，而僅含有質粒載體的和含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌均具有Ampr，因而能在培養(yǎng)基中生長。目的基因的插入破壞了質粒載體的Tetr，故含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌不能在含有四環(huán)素的平板上生長，從而與僅含有質粒載體的大腸桿菌得以區(qū)分。(3)噬菌體是病毒，無細胞結構，無法自主合成DNA，需借助宿主細胞完成DNA復制。2.(2016全國丙，40)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種限制性核酸內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EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。根據基因工程的有關知識，回答下列問題：(1)經BamH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物的有_，不能表達的原因是_。(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兩種酶切割后產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)由于限制性核酸內切酶Sau3A與BamH切割后形成的黏性末端相同，所以經BamH酶切割得到的目的基因可以與上述表達載體被Sau3A酶切后的產物連接。(2)在基因表達載體中，啟動子應位于目的基因的首端，終止子應位于目的基因的尾端，這樣目的基因才能表達。圖中甲、丙均不符合，所以不能表達目的基因的產物。(3)常見的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，40)HIV屬于逆轉錄病毒，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，刺激機體產生的可與此蛋白結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。答案(1)RNA逆轉錄酶cDNA(或DNA)(2)抗體抗原抗體特異性結合(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，而在基因工程中構建目的基因表達載體時，載體一般用的是質粒，為雙鏈DNA，故先用逆轉錄酶催化HIV的RNA逆轉錄為DNA分子再進行基因工程操作。(2)本題涉及到了免疫學方面知識，抗原進入機體后可以產生特異性免疫反應，產生相應的抗體，抗體與抗原特異性結合。(3)HIV病毒主要攻擊人體的T細胞。(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)控并清除體內已經衰老或因其他因素而被破壞的細胞，以及癌變的細胞。4.(2014新課標全國，40)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性?；卮鹣铝袉栴}：(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)將耐旱基因導入農桿菌，并通過農桿菌轉化法將其導入植物_的體細胞中，經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基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數量比為31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)乙表達產物耐旱性(4)同源染色體的一條上解析(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因，而cDNA文庫中包含生物的部分基因。(2)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關，若要從植物甲中獲得耐旱基因，首先應建立該植物的基因組文庫，然后再從中篩選出所需的耐旱基因。(3)從植物甲中獲得該耐旱基因后，將其轉移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是農桿菌轉化法。將耐旱基因導入植物乙的體細胞后，經過植物組織培養(yǎng)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，應檢測該耐旱基因是否合成了相應的蛋白質，即檢測此再生植株中該基因的表達產物，如果檢測結果呈陽性，說明已經合成了相應的蛋白質，這時再進行個體生物學檢測，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基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的數量比為31，符合基因的分離定律，說明得到的二倍體轉基因耐旱植株為雜合子，因此可推測該耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。5.(2015全國，40)已知生物體內有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，由305個氨基酸組成。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(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的_進行改造。(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾_基因或合成_基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的，中心法則的全部內容包括_的復制，以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：_。(3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過_和_，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據此獲得基因，再經表達、純化獲得蛋白質，之后還需要對蛋白質的生物_進行鑒定。答案(1)氨基酸序列(或結構)(其他答案合理也可)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)(3)設計蛋白質的結構推測氨基酸序列功能解析(1)對蛋白質的氨基酸序列(或結構)進行改造，可達到改變蛋白質功能的目的。(2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因，可以對P基因進行修飾改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法則的全部內容包括，即：DNA、RNA的復制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯)。(3)蛋白質工程的基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過設計蛋白質結構和推測氨基酸序列，推測相對應的脫氧核苷酸序列，并獲取基因。經表達的蛋白質，要對其進行生物功能鑒定。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，有時結合蛋白質工程。1.理清基因工程3種操作工具的作用與特點項目限制酶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入受體細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)識別特定的核苷酸序列；在特定位點上切割DNA分子EcoliDNA連接酶只能連接黏性末端；T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端能在宿主細胞內穩(wěn)定存在并大量復制；有一個至多個限制酶切割位點；具有特殊的標記基因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，如從基因文庫中獲取。(2)人工合成目的基因(常用方法如下)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。人工合成法：以RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下人工合成。(3)利用PCR技術擴增。3.牢記基因表達載體的構建(1)基因表達載體的組成：目的基因啟動子終止子標記基因復制原點。(2)啟動子和終止子：啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，啟動轉錄；終止子是終止轉錄的位點。(3)基因表達載體的構建過程4.將目的基因導入受體細胞生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法等顯微注射技術感受態(tài)細胞法(Ca2處理法)受體細胞體細胞受精卵原核細胞5.理清目的基因的檢測與鑒定(1)導入檢測：DNA分子雜交技術(使用DNA探針)(2)表達檢測(3)個體生物學水平鑒定：如對轉基因作物進行抗蟲或抗病等的接種實驗。1.某農科院開展“轉基因抗蟲棉”的科技研究，成功地將某種能產生抗蟲毒蛋白的抗蟲基因導入棉花細胞中，得到的棉花新品種對棉鈴蟲的毒殺效果高達80%以上。下圖為培育這種抗蟲棉的示意圖，請回答下列問題：(1)基因工程的四個基本步驟是_、基因表達載體的構建、_和_。將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是_。(2)Ti質粒原存在于農桿菌的_(填細胞結構)中，其上的TDNA可轉移至受體細胞并整合到受體細胞_上，因此攜帶外源基因的DNA片段必須插入到_(部位)。(3)將抗蟲棉植株的細胞通過_技術可獲得高產的抗蟲棉植株。(4)若在獲取含目的基因的DNA片段時，使用了EcoR ，這種酶切割DNA的兩條鏈后，產生的是_末端，這種酶催化斷裂的化學鍵是_。答案(1)目的基因的獲取將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定農桿菌轉化法(2)細胞質染色體的DNATDNA片段(內部)(3)植物組織培養(yǎng)(4)黏性磷酸二酯鍵解析(1)基因工程的四個基本步驟為：目的基因的獲取、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞(即轉化)以及目的基因的檢測與鑒定。將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，此外還有基因槍法和花粉管通道法等。(2)Ti質粒存在于農桿菌的細胞質中，其上的TDNA可轉移至受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上。(3)將含有目的基因的棉花細胞培養(yǎng)成一完整植株，該過程涉及的現代生物學技術是植物組織培養(yǎng)。(4)EcoR是一種限制酶，該酶切割DNA的兩條鏈后，產生的是黏性末端，其催化斷裂的化學鍵是磷酸二酯鍵。2.科學家將魚抗凍蛋白基因轉入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。如圖1是轉基因抗凍番茄培育過程的示意圖，圖2為質粒限制酶酶切圖譜。魚的抗凍蛋白基因不含圖中限制酶識別序列，Ampr為抗氨芐青霉素基因，其中是轉基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟，、表示相關結構或細胞。請據圖回答下列問題：(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粒中的_之后。圖中、依次表示組織培養(yǎng)過程中番茄組織細胞的_過程。(2)在構建基因表達載體時，可用一種或者多種限制酶進行切割。該酶的特點是_。在此實例中，應該選用限制酶_切割。(3)要利用培養(yǎng)基篩選出已導入含魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞，應使基因表達載體中含有_作為標記基因。(4)研究人員通常采用_法將魚抗凍蛋白基因導入番茄細胞內。通常采用_技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成相應的蛋白質。答案(1)從體細胞中分離和化學方法人工合成啟動子脫分化、再分化(2)能識別特定的DNA序列并在特定位點切割Nde、BamH(3)抗氨芐青霉素基因(Ampr)(4)農桿菌轉化(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胞中分離、化學方法人工合成?；虮磉_載體包括啟動子、標記基因、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粒中的啟動子之后。圖中表示脫分化過程，表示再分化過程。(2)限制酶能識別特定的DNA序列并在特定位點切割。圖中質粒中含有多種限制酶識別序列和切割位點，但用限制酶Hind切割會破壞啟動子，用限制酶EcoR切割會破壞終止子，用限制酶Kpn切割會破壞復制原點，用限制酶Xba切割會去除終止子，用Xho和其他酶切割會去除啟動子。因此應用限制酶Nde、BamH切割。(3)由圖可知，標記基因是抗氨芐青霉素基因(Ampr)。(4)將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法(或基因槍法等)。在分子水平檢測目的基因是否翻譯形成相應的蛋白質通常采用抗原抗體雜交技術。3.圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列?，F有Msp、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題：(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。(2)若用限制酶Sma完全切割圖1中DNA片段，產生的末端是_末端，其產物長度為_。(3)若圖1中虛線方框內的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，產物中共有_種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是_。在導入重組質粒后，為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌，一般需要用添加_的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經檢測，部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達，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)BamH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與質粒反向連接解析(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間是通過“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氫鍵相連進行區(qū)分。(2)從Sma的識別序列和酶切點可見，其切割后產生的是平末端，圖1中DNA片段有兩個Sma的識別序列，故切割后產生的產物長度為537(5343)bp、790(79633)bp和661(6583)bp三種。(3)圖示方框內發(fā)生堿基對的替換后，形成的d基因失去了1個Sma的識別序列，故D基因、d基因用Sma完全切割后產物中除原有的3種長度的DNA片段外，還增加一種長度為1 327 bp的DNA片段。(4)目的基因的兩端都有BamH的識別序列，質粒的啟動子后的抗生素A抗性基因上也有BamH的識別序列，故應選用的限制酶是BamH，此時將抗生素B抗性基因作為標記基因，故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質粒已導入了受體細胞卻不能表達，很可能是因為用同種限制酶切割后，目的基因和質粒有兩種連接方式，導入受體細胞的重組質粒是目的基因和質粒反向連接形成的。易錯警示1.使用限制酶的注意點(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DNA片段，而DNA聚合酶只能將單個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；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形成兩條單鏈。4.啟動子、終止子(1)啟動子(DNA片段)起始密碼子(RNA)。(2)終止子(DNA片段)終止密碼子(RNA)。二、細胞工程1.(2013新課標全國，40)甲、乙是染色體數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?；卮鹣铝袉栴}：(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，然后經過_形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為_。(2)上述雜種植株屬于多倍體，多倍體是指_。假設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)纖維素果膠原生質體愈傷再分化(或分化)植物體細胞雜交技術(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體在減數分裂過程中，前者染色體聯會異常，而后者染色體聯會正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽解析(1)該新型藥用植物是通過植物體細胞雜交技術獲得的。要獲得有活力的原生質體才能進行體細胞雜交，因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細胞壁，然后用PEG誘導二者的原生質體融合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術獲得雜種植株，植物組織培養(yǎng)的主要過程是：先脫分化形成愈傷組織，然后再分化形成植物體，利用了植物細胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個物種，二者不能通過有性雜交產生可育后代，原因是甲、乙有性雜交所產生的后代在減數分裂過程中同源染色體聯會異常，也就是存在著生殖隔離。但植物甲、乙通過植物體細胞雜交技術產生的后代卻是可育的，因為在減數分裂過程中同源染色體能完成正常的聯會，產生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體，因此，植物體細胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。(3)人工種子生產不受氣候、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，因此，植物細胞工程重要的應用之一是制備人工種子，用到的核心技術是植物組織培養(yǎng)技術。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新課標全國，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的血清最大稀釋倍數)，結果如下圖所示。若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數目為40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(染色體數目為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?；卮鹣铝袉栴}：(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，染色體數目最多是_條。(4)未融合的B淋巴細胞經多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_。答案(1)4YY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)1100(4)不能無限增殖解析(1)據圖分析可知，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胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞的自身融合細胞和B淋巴細胞的自身融合細胞。細胞的融合是隨機的，并且不可能所有細胞都融合，故體系中會出現多種類型的細胞。(3)動物細胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞。雜交瘤細胞的細胞核中的染色體數目最多為4060100(條)。(4)正常細胞的分裂次數是有限的，且經過免疫的B淋巴細胞高度分化，不能無限增殖，經多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。1.關注植物組織培養(yǎng)的5個易錯點(1)幼嫩的組織脫分化較為容易，如莖尖、根尖、形成層細胞易脫分化，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程不需要光，再分化過程需要光，因為愈傷組織利用有機營養(yǎng)成分，而試管苗需要進行光合作用以自養(yǎng)。(3)利用植物組織培養(yǎng)技術生產細胞產物時，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物。(4)人工種子發(fā)育初期需要的營養(yǎng)物質由人工胚乳提供。(5)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)過程都存在細胞的培養(yǎng)過程，但植物細胞可以先分裂再分化，而動物細胞不分化只分裂。2.理清3種細胞的區(qū)別(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體融合，融合的原生質體出現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。3.關注植物體細胞雜交與動物細胞融合的4個易錯點(1)植物體細胞雜交與動物細胞融合中酶的作用對象不同，纖維素酶和果膠酶作用于細胞壁，而胰蛋白酶等作用于細胞間的蛋白質。(2)滅活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。(3)植物雜交細胞在激素誘導下能表達出全能性，但動物雜交細胞的全能性不能表達。(4)克隆動物的起點是經過核移植后形成的重組細胞，其遺傳物質主要來自供體，因此形成的個體性狀主要同供體，但也有部分性狀同受體。4.規(guī)避克隆動物與試管動物的3個誤區(qū)(1)誤區(qū)一：試管動物與克隆動物的產生都是無性生殖。糾正：試管動物的產生是有性生殖，克隆動物的產生是無性生殖。(2)誤區(qū)二：試管動物(哺乳類)的產生是在體外進行的，克隆動物(哺乳類)的產生是在體內進行的。糾正：試管動物(哺乳類)和克隆動物(哺乳類)早期胚胎之前都是在體外進行的，早期胚胎經過胚胎移植之后是在體內進行的。(3)誤區(qū)三：胚胎移植的優(yōu)勢是充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，因此胚胎移植的胚胎只能來自體內受精的胚胎。糾正：胚胎移植的胚胎有三個來源：體內正常受精產生的胚胎、核移植產生的重組細胞培養(yǎng)而來的胚胎、體外受精產生的早期胚胎。1.育種工作者利用不同的方法進行了如下四組實驗。請據圖回答問題：(1)圖過程由番茄韌皮部細胞形成幼苗A的過程需要經過_兩個關鍵步驟，該過程依據的原理是_。(2)植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營養(yǎng)、_、溫度和光照外，還必須在_的條件下進行。(3)已知番茄的紅果(Y)對黃果(y)為顯性，少室(M)對多室(m)為顯性，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。用紅果多室(Yymm)番茄植株的花粉進行、有關實驗，則過程中，從花粉形成幼苗B所進行的細胞分裂方式是_。過程中植物體C的基因型為_(細胞A為兩兩融合細胞)。(4)圖、過程中需要去除細胞壁，獲得具有活力的_。(5)在圖中過程中，經過鑒別和篩選后，通常植物體D能表現出兩個親本的遺傳性狀，根本原因是_。答案(1)脫分化和再分化植物細胞的全能性(2)植物激素(生長素、細胞分裂素)無菌(3)有絲分裂YYmm或Yymm或yymm(4)原生質體(5)具有兩個親本的遺傳物質解析(1)圖為植物組織培養(yǎng)過程，需要經過脫分化和再分化兩個關鍵步驟，其原理是植物細胞的全能性。(2)植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營養(yǎng)、植物激素(生長素、細胞分裂素)、溫度和光照外，還必須在無菌的條件下進行。(3)過程中，從花粉形成幼苗B所進行的細胞分裂方式是有絲分裂。紅果多室(Yymm)番茄植株產生的花粉基因型為Ym、ym，故過程中植物體C的基因型為YYmm或Yymm或yymm。(4)植物體細胞雜交時，要用纖維素酶和果膠酶去掉細胞壁，獲得原生質體。(5)圖中經植物體細胞雜交得到的植株具有兩個親本的遺傳物質，能表現出兩個親本的遺傳性狀。2.美國科學家已經在實驗室中成功培育出膀胱，并順利移植到7名患者體內。培育過程如圖所示，據圖回答下列問題：(1)a過程屬于細胞工程中的_，其培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基含有的營養(yǎng)成分的主要不同點是前者含有_。(2)b過程由數萬個細胞繁殖到15億個細胞是_的結果，上述過程中不但需要無菌、無毒的環(huán)境，適宜的營養(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，因為新器官與老器官的_相同。(4)“新膀胱”移植后，_(選填“會”或“不會”)成為抗原，因為新老器官具有_蛋白質等物質。(5)除上述方法外，還可將患者的體細胞核移入去核的_中，這是利用體細胞_技術，形成相應的組織、器官。答案(1)動物細胞培養(yǎng)動物血清(2)有絲分裂(細胞分裂)溫度和pH氣體(3)不是遺傳物質(4)不會相同的(5)卵母細胞核移植解析(1)圖中a過程為動物細胞培養(yǎng)過程，動物細胞培養(yǎng)基成分與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基含有的營養(yǎng)成分的主要不同點是前者含有動物血清。(2)動物細胞培養(yǎng)時，不但需要無菌、無毒的環(huán)境，適宜的營養(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相同，新器官與老器官的“重組”不是基因重組。(4)因為新老器官細胞具有相同的表面抗原等物質，“新膀胱”移植后不會成為抗原。(5)利用體細胞核移植技術將患者的體細胞核移入去核的卵母細胞中，重組細胞經培養(yǎng)也可形成相應的組織、器官。3.科學家從某無限增殖的細胞中分離出無限增殖調控基因(prG)，該基因能激發(fā)細胞分裂，這為單克隆抗體的制備提供了更為廣闊的前景。請回答下列問題：(1)利用_技術制備單克隆抗體，常用聚乙二醇、_、電激等誘導因素誘導細胞融合。再經多次篩選和細胞培養(yǎng)獲得足夠數量的能分泌所需抗體的_細胞。(2)有人提出用核移植技術構建重組細胞來生產單克隆抗體，請完成設計方案：取_細胞的細胞核，移植到去核的能夠_的細胞中，構成重組細胞(假定移植后細胞核中基因的表達狀態(tài)不受影響)。將重組細胞在_條件下做大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠_內增殖，以獲得大量單克隆抗體。(3)也有人提出，可以直接通過基因工程導入該調控基因(prG)來制備單克隆抗體，其思路如圖所示。酶A是指_，酶B是指_。圖中表示_，對進行檢測與鑒定的目的是_，所指細胞具有的特點是_。答案(1)動物細胞融合滅活的病毒雜交瘤(2)特定抗原刺激的B淋巴無限增殖體外腹腔(3)限制性核酸內切酶DNA連接酶目的基因(無限增殖調控基因或prG)檢測目的基因是否導入和表達既能無限增殖，又能產生特定抗體解析(1)在利用動物細胞融合技術制備單克隆抗體的過程中，常用聚乙二醇、滅活的病毒、電激等方法誘導細胞融合，融合后的細胞經多次篩選和細胞培養(yǎng)，最終獲得足夠數量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。(2)產生單克隆抗體的細胞應具有兩個特點：能無限增殖和產生特定抗體。若用核移植技術構建重組細胞首先取特定抗原刺激的B淋巴細胞的細胞核，移植到去核的能夠無限增殖的細胞中，構成重組細胞；然后將重組細胞進行動物細胞培養(yǎng)或注射到小鼠腹腔內增殖，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切酶和DNA連接酶處理供體DNA和質粒，獲取基因表達載體(重組質粒)；第三步將重組質粒導入受體細胞；第四步檢測目的基因是否導入和表達。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系統(tǒng)的質粒上，然后將質粒直接導入人或動物體內，讓其在宿主細胞中表達抗原蛋白，誘導機體產生免疫應答。請回答下列問題：(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_，要大量獲得表達特異抗原的基因，可采用_。(2)將抗原基因插入質粒的過程，即構建基因表達載體的過程，通常一個基因表達載體的組成，除了抗原基因(目的基因)外，還有_。(3)一般將重組質粒利用_的方法送入受體細胞，進入細胞核并表達抗原蛋白。(4)與傳統(tǒng)疫苗相比，基因疫苗不僅能在宿主體內較長時間存在，還可以誘導產生_(填“體液免疫”“細胞免疫”或“體液免疫和細胞免疫”)。(5)一個質粒載體可插入多個抗原基因組成多價疫苗，導入這樣的疫苗可達到_的目的。(6)基因疫苗是在基因治療技術的基礎上發(fā)展而來的?；蛑委熓前裚導入病人體內，使該基因表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。答案(1)逆轉錄成DNAPCR技術擴增(2)啟動子、終止子、標記基因(3)顯微注射(4)體液免疫和細胞免疫(5)預防多種疾病(6)正?；蚪馕?1)要獲得編碼抗原的基因，需將RNA逆轉錄為DNA，要大量獲得表達特異抗原的基因，可采用PCR技術擴增。(2)基因表達載體的組成成分：目的基因、啟動子、終止子、標記基因。(3)重組質粒導入受體細胞，如受體細胞為動物細胞，則一般采用顯微注射技術。(4)疫苗為抗原，可誘導產生體液免疫和細胞免疫。(5)多價疫苗，可以使生物體產生多種體液免疫和細胞免疫，預防多種疾病。(6)基因治療是把正常基因導入病人體內，使該基因表達產物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。2.某高校研發(fā)的幽門螺桿菌疫苗為基因工程疫苗，對該菌引發(fā)的胃炎、胃潰瘍等疾病具有較好的預防效果，其有效成分是一種該菌表面抗原蛋白質，請回答下列問題：(1)根據表面抗原蛋白質的氨基酸序列推測出目的基因的_，進行人工合成，然后通過_技術大量擴增。(2)基因工程的核心步驟是_，要利用_連接被限制酶切開的磷酸二酯鍵。(3)目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為_。在表達過程中，啟動子需與_識別和結合，從而驅動轉錄過程。最終翻譯是否成功，常用的檢測方法是_。(4)實驗證明，一定時間內間隔口服該疫苗3次效果更好，其主要原因是體內產生的_細胞數量增多，導致獲得的免疫預防作用更強，持續(xù)時間更久。答案(1)脫氧核苷酸序列PCR(2)基因表達載體的構建DNA連接酶(3)轉化RNA聚合酶抗原抗體雜交(4)記憶解析(1)根據表面抗原蛋白質的氨基酸序列，先推測出mRNA的核糖核苷酸序列，再推測出目的基因的脫氧核苷酸序列，然后用PCR技術對目的基因進行擴增。(2)基因工程的四個步驟中基因表達載體的構建是核心步驟，需要用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來。(3)轉化指的是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。在基因表達載體中，目的基因表達時，需要其啟動子與RNA聚合酶結合，才能啟動轉錄過程。翻譯產生的蛋白質可以用抗原抗體雜交法進行檢測。(4)口服疫苗3次可以產生更多的記憶細胞，這樣能使免疫能力大大提升。3.嚴重復合型免疫缺陷癥的基因治療方法是：先從病人體內獲得淋巴細胞進行體外培養(yǎng)，然后將腺苷酸脫氨酶基因利用逆轉錄病毒作為載體轉移到淋巴細胞，再篩選成功轉移的細胞增殖培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內。請回答下列問題：(1)體外培養(yǎng)淋巴細胞，應保證處于_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)應在含5% CO2的培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是_。(2)該基因治療過程是在逆轉錄病毒的_作用下，使RNA逆轉錄為DNA，與目的基因整合后插入到淋巴細胞基因組中?；虮磉_載體除含有目的基因外，還必須含有_等控制基因表達的信號序列。(3)淋巴細胞主要在人體的_(器官)中分化形成，并參與人體的_免疫。(4)淋巴細胞的DNA上是否插入了目的基因，一般用_標記的腺苷酸脫氨酶基因作為探針，進行DNA分子雜交檢測。答案(1)無菌、無毒血清(血漿)維持培養(yǎng)液的pH(2)逆轉錄酶啟動子、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)淋巴細胞，應保證處于無菌和無毒的環(huán)境中，血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(如促細胞生長因子等)，因此在動物細胞培養(yǎng)時，通常要在合成培養(yǎng)基中加入適量動物血清；細胞培養(yǎng)應在含有5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(2)逆轉錄病毒含有逆轉錄酶，能將RNA逆轉錄為DNA，從而與目的基因整合后插入到淋巴細胞基因組中。基因表達載體必須含有啟動子和終止子，才能控制基因的表達。(3)淋巴細胞是由骨髓中的造血干細胞增殖和分化而來的，特異性免疫包括體液免疫和細胞免疫，體液免疫需要B細胞參與，細胞免疫需要T細胞參與。(4)基因工程中，DNA分子雜交技術可用于檢測目的基因是否導入，一般是用放射性同位素標記含有目的基因的DNA片段作探針。4.生物學家通過對鼠和人控制抗體產生的基因進行拼接，實現了對鼠源雜交瘤抗體的改造，生產出對人體的不良反應減少、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程。請據圖回答下列問題：(1)鼠源雜交瘤抗體就是從免疫小鼠的脾臟細胞中獲取B淋巴細胞，在誘導劑的作用下與_融合，形成雜交瘤細胞，并通過體內培養(yǎng)或體外培養(yǎng)生產單克隆抗體。這種抗體與普通血清抗體相比較，最主要的優(yōu)點在于它的_，可大量制備。(2)與植物原生質體的融合相比，動物細胞融合在誘導融合的方法上主要區(qū)別是還可用_誘導融合。(3)生產單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)B淋巴細胞，主要原因是_。人體內的抗體是_細胞合成分泌的。(4)科學家通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠人嵌合抗體基因，然后導入到鼠淋巴細胞中，這個過程中用到的工具酶有_、_，改造抗體屬于_工程的范疇。答案(1)骨髓瘤細胞特異性強，靈敏度高(2)滅活的病毒(3)B淋巴細胞不能無限增殖漿(4)限制酶(限制性核酸內切酶)DNA連接酶蛋白質解析(1)鼠源雜交瘤抗體就是從免疫的小鼠脾臟細胞中獲取B淋巴細胞，在誘導劑的作用下與骨髓瘤細胞融合，形成雜交瘤細胞，并通過體內培養(yǎng)或體外培養(yǎng)生產的單克隆抗體。這種抗體與普通血清抗體相比較，最主要的優(yōu)點在于它的特異性強，靈敏度高，并可大量制備。(2)動物細胞融合除了采用植物細胞原生質體融合常用的誘導方法(物理方法和化學方法)外，還可以采用滅活的病毒(生物方法)進行誘導。(3)生產單克隆抗體一般不直接培養(yǎng)B淋巴細胞，主要原因是B淋巴細胞不能無限增殖。(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工程的范疇。5.我國菊花主要有杭菊、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)。結合所學知識回答下列問題：(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，在實施基因工程過程中，最關鍵的步驟是_。受體細胞的選擇直接關系到實驗的成功與否和新生植株的品質，我們一般選取未開花的幼枝芽尖，理由有_、_(寫出兩個)。若想確定杭菊的受體細胞中是否導入了懷菊的抗病毒基因，常用的檢測方法是_。(3)如果利用植物體細胞雜交的方法培育“杭菊懷菊”雜種植株，首先要獲得這兩種植物細胞的_，用聚乙二醇誘導處理后，誘導實驗材料再生出_，再利用植物組織培養(yǎng)技術培育出雜種植株。(4)理論上利用植物體細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，這兩項技術的共同特點有_。答案(1)二者存在生殖隔離(2)基因表達載體的構建不帶病毒或帶病毒極少分化程度低或易誘導脫分化和再分化(答案必須是兩個方面)DNA分子雜交技術(3)原生質體細胞壁(4)定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和的障礙)解析(1)杭菊和懷菊屬于兩個不同的物種，二者之間存在生殖隔離，所以二者之間不能進行有性雜交。(2)基因工程的關鍵步驟是基因表達載體的構建；由于未開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脫分化和再分化的特點，所以通常被選為受體細胞；可用DNA分子雜交技術檢測懷菊的抗病毒基因(目的基因)是否導入了受體細胞。(3)植物體細胞雜交技術首先要獲得這兩種植物細胞的原生質體；用聚乙二醇誘導處理后，誘導實驗材料再生出細胞壁，再利用植物組織培養(yǎng)技術培育出雜種植株。(4)植物體細胞雜交技術和基因工程的共同特點是定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和的障礙)。6.科學家利用植物體細胞雜交技術成功獲得了番茄馬鈴薯雜種植株，為了便于雜種細胞的篩選和鑒定，科學家利用紅色熒光和綠色熒光分別標記番茄和馬鈴薯的原生質體膜上的蛋白質，其培育過程如圖所示，請據圖回答下列問題：(1)植物體細胞雜交依據的生物學原理有_