專題十七 胚胎工程與生態(tài)工程1(2016廣東深圳調(diào)研)葉綠體轉基因技術是將外源基因整合到葉綠體基因組中，該技術能有效改良植物的品質(zhì)。請回答下列問題：(1)轉基因技術的核心步驟是_，完成該步驟所需要的酶有_。(2)將植物體細胞處理得到原生質(zhì)體，再通過_或_法，將目的基因?qū)朐|(zhì)體，使原生質(zhì)體再生細胞壁之后，通過_技術培養(yǎng)可得到相應的轉基因幼苗。(3)來自原核生物中有重要價值的外源基因，無需改造和修飾就可在葉綠體中高效表達，據(jù)此分析，原因是_。(4)對大多數(shù)高等植物而言，與傳統(tǒng)的細胞核轉基因相比，葉綠體轉基因更穩(wěn)定，其遺傳方式_(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾分離定律，不會隨_(填“花粉”或“卵細胞”)傳給后代，從而保持了_(填“父本”或“母本”)的遺傳特性。解析：(1)轉基因技術的操作分四步：獲取目的基因、構建基因表達載體、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測和鑒定，其中構建基因表達載體是核心步驟，需要用到限制酶和DNA連接酶。(2)將目的基因?qū)朐|(zhì)體，可以用農(nóng)桿菌轉化法、基因槍法。原生質(zhì)體再生細胞壁之后，通過植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)可得到相應的轉基因幼苗。(3)外源基因無需改造和修飾就可在葉綠體中高效表達，原因是葉綠體DNA與原核生物DNA結構類似。(4)葉綠體轉基因?qū)儆诩毎|(zhì)基因，不遵循孟德爾分離定律，受精卵的細胞質(zhì)幾乎全部來自于卵細胞，所以葉綠體轉基因不會隨花粉傳給后代，從而保持了母本的遺傳特性。答案：(1)構建基因表達載體限制酶和DNA連接酶(2)農(nóng)桿菌轉化法基因槍植物組織培養(yǎng)(3)葉綠體DNA與原核生物DNA結構類似(4)不遵循花粉母本2(2017安徽安慶二模)將外源生長激素基因?qū)刖d羊體內(nèi)，轉基因綿羊的生長速度比一般綿羊提高30%，體型增大50%。回答下列問題：(1)外源生長激素基因除可以從基因組文庫中獲取外，還可通過以下途徑合成：利用從供體動物的_細胞中提取的mRNA，在_酶催化下合成；二是通過分析生長激素_的序列推測基因的結構，進而人工合成。這兩種途徑合成的生長激素基因_(填“是”或“否”)一定相同，原因是_。(2)外源生長激素基因?qū)刖d羊體內(nèi)并成功表達，其核心步驟是_。(3)轉基因綿羊胚胎的早期培養(yǎng)時添加血清的原因是_。為讓移植胚胎容易成活，應對受體綿羊進行_處理。解析：(1)生長激素是垂體合成分泌的，故只有在垂體細胞中才能提取到生長激素基因轉錄形成的mRNA，再在逆轉錄酶的催化作用下合成生長激素基因。也可以通過分析生長激素的氨基酸序列，推測出其對應mRNA中的堿基序列，進而推測出生長激素基因中的堿基序列，最后人工化學合成。因為決定氨基酸的密碼子具有簡并性，因而這兩種方法合成的生長激素基因結構不一定相同。(2)基因工程的核心步驟是基因表達載體的構建。(3)因為血清中含有細胞分裂、分化所必需的生長因子，早期胚胎進行培養(yǎng)時添加血清或血漿可促進胚胎細胞的分裂和分化。為讓供體胚胎容易成活，需用一定的激素對受體進行同期發(fā)情處理。答案：(1)垂體逆轉錄氨基酸否一種氨基酸可能不止由一種密碼子決定(密碼子的簡并性)(答案合理即可)(2)基因表達載體的構建(3)血清中含有細胞分裂、分化所必需的生長因子(答案合理即可)同期發(fā)情3科學家將魚的抗凍蛋白基因轉入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高?；卮鹣铝邢嚓P問題：(1)在該過程中，研究人員首先獲取目的基因，并采用_技術對目的基因進行擴增，該技術需要的條件是：引物、酶、原料和_。(2)為了在番茄中獲得抗凍蛋白必須將抗凍蛋白基因連接在質(zhì)粒中的_之后。(3)研究人員通常采用_法將魚的抗凍蛋白基因?qū)敕鸭毎麅?nèi)，通常采用_技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯成了相應的蛋白質(zhì)。(4)抗凍番茄的獲得要經(jīng)過脫分化和再分化過程，通過脫分化過程形成_組織，該組織在再分化過程中細胞分裂的方式是_。解析：(1)在基因工程中，研究人員首先獲取目的基因，并采用PCR技術對目的基因進行擴增，該技術需要的條件是：引物、酶、原料和模板。(2)基因工程核心步驟的名稱是基因表達載體的構建。為了在番茄中獲得抗凍蛋白必須將抗凍蛋白基因連接在質(zhì)粒中的啟動子之后。(3)將目的基因?qū)胫参锛毎捎米疃嗟姆椒ㄊ寝r(nóng)桿菌轉化法，即采用農(nóng)桿菌轉化法將魚的抗凍蛋白基因?qū)敕鸭毎麅?nèi)；通常采用抗原抗體雜交技術，在分子水平檢測目的基因是否翻譯成了相應的蛋白質(zhì)。(4)抗凍番茄的獲得要經(jīng)過脫分化和再分化過程，通過脫分化過程形成愈傷組織，該組織在再分化過程中細胞分裂的方式是有絲分裂。答案：(1)PCR模板(2)啟動子(3)農(nóng)桿菌轉化抗原抗體雜交(4)愈傷有絲分裂4為增加油菜種子的含油量，科研人員將酶D基因與位于葉綠體膜上的轉運肽基因相連，導入油菜細胞并獲得了轉基因油菜品種。(1)研究人員采用PCR技術獲取酶D基因和轉運肽基因，該技術是利用_的原理，使相應基因呈指數(shù)增加。所含三種限制酶(Xba、Cla、Sac)的切點如圖所示，則用_和_處理兩個基因后，可得到酶D基因和轉運肽基因的融合基因。(2)將上述融合基因插入上圖所示Ti質(zhì)粒的_中，構建基因表達載體并導入農(nóng)桿菌中。為了獲得含融合基因的單菌落，應進行的操作是_。隨后再利用液體培養(yǎng)基將該單菌落菌株振蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉化的侵染液。(3)剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時間的目的是_，進一步篩選后獲得轉基因油菜細胞，提取上述轉基因油菜的mRNA，在逆轉錄酶的作用下獲得cDNA，再依據(jù)_的DNA片段設計引物進行擴增，對擴增結果進行檢測，可判斷融合基因是否完成_。最后采用抗原抗體雜交法可檢測轉基因油菜植株中的融合基因是否成功表達。解析：(1)采用PCR技術擴增目的基因，利用的是DNA雙鏈復制的原理。轉運肽基因、酶D基因具有相同的酶切位點Cla，故用Cla和DNA連接酶處理兩個基因后可得到兩基因相連的融合基因。(2)利用農(nóng)桿菌轉化法導入目的基因，需要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的TDNA中，所以構建基因表達載體需要將上述的融合基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA中。重組Ti質(zhì)粒上有四環(huán)素抗性基因，所以篩選含有融合基因的單菌落需要將獲得的農(nóng)桿菌接種在含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)，再利用液體培養(yǎng)基將篩選得到的單菌落菌株振蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉化的侵染液。(3)受體細胞是植物細胞時通常采用農(nóng)桿菌轉化法，故需剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時間，利用農(nóng)桿菌將融合基因?qū)胗筒思毎Ｈ羧诤匣蛲瓿赊D錄，則提取轉基因油菜的mRNA，再逆轉錄獲得cDNA，cDNA可以在融合基因的引物作用下進行擴增，故可通過檢測擴增結果判斷融合基因是否完成轉錄。答案：(1)DNA雙鏈復制ClaDNA連接酶(2)TDNA將獲得的農(nóng)桿菌接種在含四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng)(3)利用農(nóng)桿菌將融合基因?qū)胗筒思毎诤匣蜣D錄5如圖是植物細胞雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答：(1)植物體細胞雜交的第步是去掉細胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體。目前此步驟最常用的方法是酶解法，也就是在溫和的條件下用_等分解植物的細胞壁。(2)人工誘導過程原生質(zhì)體融合的物理方法是：利用_(至少寫出兩種)等促使原生質(zhì)體融合；化學方法是用_等試劑作為誘導劑誘導融合。動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的誘導方法類似，動物細胞的融合還常用到_作為誘導劑。(3)表示融合后的原生質(zhì)體再生細胞壁，新細胞壁的產(chǎn)生與細胞內(nèi)_(細胞器)有密切關系。(4)圖中過程表示_，過程表示_，由雜種細胞培育成雜種植株所依據(jù)的原理是_。(5)植物體細胞雜交在育種工作中具有廣泛的應用價值，其突出的優(yōu)點是_。解析：(1)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，酶解法就是在溫和的條件下用纖維素酶、果膠酶等分解植物的細胞壁。(2)人工誘導原生質(zhì)體融合的物理方法有離心、振動、電激等；化學方法是用聚乙二醇等試劑作為誘導劑誘導融合；動物細胞的融合還可用滅活的病毒作為誘導劑。(3)細胞內(nèi)的高爾基體與植物細胞壁的形成有關。(4)圖中過程表示脫分化，過程表示再分化，由雜種細胞培育成雜種植株所依據(jù)的原理是植物細胞的全能性。(5)植物體細胞雜交突出的優(yōu)點是克服了遠緣雜交不親和的障礙。答案：(1)纖維素酶、果膠酶(2)離心、振動、電激聚乙二醇滅活的病毒(3)高爾基體(4)脫分化再分化植物細胞的全能性(5)克服遠緣雜交不親和的障礙6(2017東北三省四市聯(lián)合體二模)如圖是某實驗室做的通過動物纖維母細胞等獲得單克隆抗體的實驗研究。據(jù)圖回答相關問題：(1)過程實施前需將誘導基因與_相連接構建_，在導入小鼠成纖維細胞時一般采用_法導入，此步驟中用到的工具酶有_。(2)過程的實質(zhì)是_。甲細胞是_細胞，乙細胞是_細胞。(3)過程一般用_誘導，丙細胞的特點是_。解析：(1)基因工程操作過程中需要將目的基因與運載體連接構建基因表達載體，將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ蔑@微注射法。基因工程中的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)過程是干細胞的分化過程，實質(zhì)是基因的選擇性表達。由圖可知，病毒注入小鼠體內(nèi)獲得的乙細胞是漿細胞(已免疫的B細胞)，所以甲是骨髓瘤細胞。(3)誘導動物細胞融合用滅活的病毒或PEG，丙細胞是雜交瘤細胞，其特點是既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。答案：(1)載體基因表達載體顯微注射限制酶、DNA連接酶(2)基因的選擇性表達骨髓瘤B(淋巴)(3)滅活的病毒(或聚乙二醇)既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體7(2017山西康杰中學模擬)克隆豬成功率較低，與早期胚胎細胞異常凋亡有關。Bcl2基因是細胞凋亡抑制基因，用PCR技術可以檢測該基因轉錄水平，進而了解該基因與不同胚胎時期細胞凋亡的關系。克隆豬的培育及該基因轉錄水平檢測流程如圖。請回答：(1)圖中重組細胞的細胞核來自_細胞，早期胚胎移入受體子宮繼續(xù)發(fā)育，經(jīng)桑椹胚、囊胚和_胚最終發(fā)育為克隆豬。(2)在PCR過程中可檢測出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)，進而計算總mRNA中Bcl2 mRNA的分子數(shù)，從而反映出Bcl2基因的轉錄水平。圖中X表示_過程。在PCR過程中利用_技術可檢測出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)。(3)該過程所涉及的現(xiàn)代生物技術有早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、_和_。(4)目前使用的供體細胞一般都選擇傳代10代以內(nèi)的細胞，原因為_。解析：(1)圖中卵母細胞是受體細胞，良種豬的體細胞是供體細胞提供細胞核，形成重組細胞；早期胚胎發(fā)育經(jīng)桑椹胚、囊胚和原腸胚，最終形成克隆豬。(2)mRNAcDNA的過程表示反轉錄過程。在PCR過程中利用DNA分子雜交技術可檢測出cDNA中Bcl2 cDNA的分子數(shù)。(3)據(jù)圖分析，該過程利用的技術有早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、動物細胞培養(yǎng)和核移植技術。(4)供體細胞一般都選擇傳代10代以內(nèi)的細胞，原因是傳代10代以內(nèi)的細胞能保持正常的二倍體核型。答案：(1)體原腸(2)反轉錄DNA分子雜交(3)動物細胞培養(yǎng)核移植技術(4)傳代10代以內(nèi)的細胞保持正常的二倍體核型8(2016高考全國卷)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 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(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(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_。解析：(1)質(zhì)粒作為載體，應具備的基本條件有：有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受體細胞中能自我復制，或能整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制；有特殊的標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇；等等。(2)在培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素進行篩選，其中未被轉化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌，因不含氨芐青霉素抗性基因而都不能在此培養(yǎng)基上存活，二者不能區(qū)分。含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因，都能在此培養(yǎng)基上存活，二者也不能區(qū)分。若要將含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌進一步篩選出來，還需要使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基。(3)某些噬菌體經(jīng)改造后作為載體，導入受體細胞后，其DNA復制所需的原料來自于受體細胞。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9(2015高考全國卷)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P)，該蛋白質(zhì)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，那么改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)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(nèi)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(zhì)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(zhì)功能出發(fā)，通過_和_，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得的基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)的生物_進行鑒定。解析：(1)根據(jù)題意，P蛋白改變了氨基酸的序列后，蛋白質(zhì)的結構發(fā)生改變，從而導致蛋白質(zhì)P的功能發(fā)生變化，因此若要改變蛋白質(zhì)的功能，可考慮對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進行改造。(2)該小題可從蛋白質(zhì)工程的操作入手，蛋白質(zhì)工程的操作流程是進行相關基因修飾或基因合成。中心法則內(nèi)容包括：答案：(1)氨基酸序列(或結構)(2)PP1DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉錄、逆轉錄、翻譯)(3)設計蛋白質(zhì)的結構推測氨基酸序列功能10(2017高考江蘇卷)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結合蛋白，某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(PCR)擴增獲得目的基因，構建轉基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖如下，請回答下列問題：(1)從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過_獲得_用于PCR擴增。(2)設計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2)，為方便構建重組質(zhì)粒，在引物中需要增加適當?shù)腳位點。設計引物時需要避免引物之間形成_，而造成引物自連。(3)圖中步驟1代表_，步驟2代表退火，步驟3代表延伸，這三個步驟組成一輪循環(huán)。(4)PCR擴增時，退火溫度的設定是成敗的關鍵。退火溫度過高會破壞_的堿基配對。退火溫度的設定與引物長度、堿基組成有關，長度相同但_的引物需要設定更高的退火溫度。(5)如果PCR反應得不到任何擴增產(chǎn)物，則可以采取的改進措施有_(填序號：升高退火溫度降低退火溫度重新設計引物)。解析：本題主要考查目的基因的獲取及PCR技術的有關知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析，mRNA合成目的基因的過程應為逆轉錄過程，由mRNA直接逆轉錄形成的DNA為cDNA。(2)構建重組質(zhì)粒時需要限制酶和DNA連接酶，因此推測在引物中需要增加適當?shù)南拗泼缸R別的位點。設計引物時需要注意避免引物1和引物2之間形成堿基互補配對。(3)圖中步驟1代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基互補配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強，因此在PCR過程中設置的溫度應視G/C的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結合；引物設計不合理也會影響PCR擴增反應。答案：(1)逆轉錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5)