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第12單元 現(xiàn)代生物科技專題 第36講　基因工程 考試說明 1.基因工程的誕生(Ⅰ)。 2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(Ⅱ)。 3.基因工程的應(yīng)用(Ⅱ)。 4.蛋白質(zhì)工程(Ⅰ)。 5.DNA的粗提取與鑒定(實(shí)驗(yàn)與探究能力)。 ??考點(diǎn)一　基因工程的概念及基本工具?? 1.基因工程的概念 (1)手段:按照　　　　　　　,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),通過體外　　　　　　和　　　　等技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性。 (2)目的:創(chuàng)造出更符合人們需要的新的　　　　　　和　　　　　　。 (3)水平:　　　　　　水平。 2.基因工程的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶 ①來源:主要從　　　　　　中分離純化而來。 ②作用:識(shí)別雙鏈DNA分子的某種　　　　　　　　序列,使　　　　　　的兩個(gè)核苷酸之間的　　　　　　斷裂。 ③結(jié)果:產(chǎn)生　　　　末端或　　　　末端。 (2)DNA連接酶 常用類型 Ecoli DNA連接酶 T4DNA連接酶 來源 　　　　 T4噬菌體 功能 連接黏性末端 連接　　　　　　　 結(jié)果 恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 (3)載體 ①條件:能自我復(fù)制、有一個(gè)至多個(gè)　　　　切割位點(diǎn)、有特殊的　　　　。 ②常用載體——　　　　。 ③其他載體:λ噬菌體的衍生物、　　　　　　等。 1.限制酶和DNA連接酶的關(guān)系 圖12-36-1 (1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。 (2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識(shí)別序列或識(shí)別序列已經(jīng)被修飾。 (3)DNA連接酶起作用時(shí),不需要模板。 2.DNA相關(guān)六種酶的比較 名稱 作用部位 作用 底物 作用結(jié)果 限制酶 磷酸二酯鍵 DNA 　將DNA切成兩個(gè)或多個(gè)片段 DNA 連接酶 磷酸二酯鍵 DNA 片段 　將兩個(gè)DNA片段連接為一個(gè)DNA分子 DNA 聚合酶 磷酸二酯鍵 脫氧核 苷酸 　以單鏈DNA為模板,將單個(gè)脫氧核苷酸依次連接到單鏈末端 DNA (水解)酶 磷酸二酯鍵 DNA 　將DNA片段水解為單個(gè)脫氧核苷酸 解旋酶 堿基對(duì)之 間的氫鍵 DNA 　將雙鏈DNA分子局部解旋為單鏈,形成兩條長(zhǎng)鏈 RNA 聚合酶 磷酸二酯鍵 核糖核 苷酸 　以單鏈DNA為模板,將單個(gè)核糖核苷酸依次連接到單鏈末端 1.如圖12-36-2為大腸桿菌及質(zhì)粒載體的結(jié)構(gòu)模式圖,據(jù)圖回答下列問題: 圖12-36-2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)a代表的物質(zhì)和質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)都是　　　　,二者還具有其他共同點(diǎn),如①　　　　　　　　,②　　　　　　　　(寫出兩條即可)。 (2)若質(zhì)粒DNA分子的切割末端為—A—TGCGC,則與之連接的目的基因切割末端應(yīng)為　　　　　　;可使用　　　　　　把質(zhì)粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質(zhì)粒DNA分子上稱為　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是 (　　) A.蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B.土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C.大腸桿菌的質(zhì)粒 D.動(dòng)物細(xì)胞的染色體 2.[2017上海寶山區(qū)二模] 分析有關(guān)基因工程的資料,回答問題。 如圖12-36-3為構(gòu)建某重組質(zhì)粒的過程示意圖。lacZ基因可使細(xì)菌利用加入培養(yǎng)基的物質(zhì)X-gal,從而使菌落顯現(xiàn)出藍(lán)色,若無該基因,菌落則成白色。圖中甲~戊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。 圖12-36-3 (1)若酶M特異性識(shí)別的DNA堿基序列是,則酶N特異性識(shí)別的DNA堿基序列是　　　　　　。 (2)過程②是將所有片段混合在一起,用　　　　　　酶拼接可得到不同的重組DNA。 (3)如果只考慮2個(gè)片段的組合,那么甲、乙、丁三個(gè)片段中能夠形成環(huán)狀DNA的片段組合是　　　　　　(多選)。 A.甲和乙　B.甲和甲　C.甲和丁　D.乙和乙　E.乙和丁　F.丁和丁 (4)為了篩選含重組質(zhì)粒的受體菌,應(yīng)在通用培養(yǎng)基中額外加入　　　　　　　　,培養(yǎng)一段時(shí)間,挑選出　 色的菌落進(jìn)一步培養(yǎng)。原來質(zhì)粒中,限制酶M和N的酶切位點(diǎn)　　　　。 A.M位于青霉素抗性基因中,N位于lacZ基因中 B.N位于青霉素抗性基因中,M位于lacZ基因中 C.M和N都位于青霉素抗性基因中 D.M和N都位于lacZ基因中 (5)上述目的基因能夠在受體細(xì)菌中表達(dá),其原因是不同生物　　　　。 A.共用一套DNA B.共用一套R(shí)NA C.共用一套蛋白質(zhì) D.共用一套密碼子 方法技巧　限制酶的選擇技巧 (1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類。 圖12-36-4 ①應(yīng)選擇切割位點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切割位點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切割位點(diǎn))。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類。 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶一致,以確保產(chǎn)生相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu),如圖乙中限制酶SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因;如果所選酶的切割位點(diǎn)不是一個(gè),則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū),則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。 ??考點(diǎn)二　基因工程的基本操作程序及PCR技術(shù)?? 1.基因工程的基本操作程序 (1)目的基因的獲取 ①目的基因:主要指　　　　　　　　的基因,也可以是一些具有　　　　作用的因子。 ②獲取 方法從　　　　　中獲取人工合成利用　　　　合成通過　　　　　　　　用化學(xué)方法　人工合成利用PCR技術(shù)擴(kuò)增 (2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建——基因工程的核心 ①目的:使目的基因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。 ②基因表達(dá)載體的構(gòu)成 圖12-36-5 ③構(gòu)建過程: 圖12-36-6 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 生物種類 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 　　　　　、　　　　　　 　　　　 　　　　 受體細(xì)胞 　體細(xì)胞 　　　　 　原核細(xì)胞 轉(zhuǎn)化過程 　(以農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法為例:)將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的　　　　上→導(dǎo)入農(nóng)桿菌→侵染植物細(xì)胞→整合到受體細(xì)胞的　　　　上→表達(dá) 基因表達(dá)載體 　受精卵 　　發(fā)育 新性狀個(gè)體 　　　　　處理細(xì)胞→　　　　細(xì)胞→重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合→感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子 (4)目的基因的檢測(cè)與鑒定 圖12-36-7 2.PCR技術(shù) (1)原理:DNA復(fù)制,即: 雙鏈 DNA單鏈 DNA 圖12-36-8 (2)條件 DNA母鏈:PCR模板酶:　　　　　　　　　　　　引物:分別與　　　　　　　　結(jié)合原料:四種　　　　　　　 (3)過程與結(jié)果 ①過程 ②結(jié)果:上述三步反應(yīng)完成后,一個(gè)DNA分子就變成了　　　　個(gè)DNA分子,隨著重復(fù)次數(shù)的增多,DNA分子就以　　　　的形式增加。PCR的反應(yīng)過程都是在　　　　中完成的。 1.基因工程操作的易錯(cuò)點(diǎn)分析 (1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的,基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控,所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 (2)啟動(dòng)子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA);終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。 (3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建是最核心、最關(guān)鍵的一步,在體外進(jìn)行。 (4)只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象,其余三步都有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。 2.DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較 項(xiàng)目 體內(nèi)DNA復(fù)制 PCR技術(shù) 場(chǎng)所 主要在細(xì)胞核內(nèi) 生物體外 酶 DNA聚合酶、解旋酶 　熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶) 條件 模板、ATP、常溫 　模板、ATP、引物鏈、溫度變化(90~95 ℃→55~60 ℃→70~75 ℃) 原料 四種脫氧核苷酸 四種脫氧核苷酸 特點(diǎn) 　形成的是整個(gè)DNA分子,一個(gè)細(xì)胞周期只復(fù)制一次 　短時(shí)間內(nèi)形成含有大量目的基因的DNA片段 角度1　結(jié)合實(shí)例考查基因工程的基本操作程序 1.人血清蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值。如圖12-36-9是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑,請(qǐng)回答下列問題。 圖12-36-9 (1)如果HSA基因序列未知,可以采用　　　　　　　　　　的方法獲取該目的基因,為了使該目的基因能夠在宿主細(xì)胞中復(fù)制和穩(wěn)定保存,通常要先構(gòu)建　　　　　后才能導(dǎo)入宿主細(xì)胞。 (2)方框中的“?”一般選用的生物是　　　　,為了提高Ⅱ過程的導(dǎo)入成功率,通常用　　　　處理大腸桿菌。 (3)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性,所以,選擇　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)途徑獲取rHSA更有優(yōu)勢(shì)。 (4)為了鑒定宿主細(xì)胞中是否產(chǎn)生rHSA,可以用 方法來進(jìn)行檢驗(yàn)。 A.檢驗(yàn)HSA基因是否導(dǎo)入 B.檢驗(yàn)細(xì)胞中是否產(chǎn)生相應(yīng)的mRNA C.抗原—抗體雜交 D.檢測(cè)是否有標(biāo)記基因 角度2　考查PCR技術(shù)的原理與過程 2.[2017福建南平一模] 基因工程在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展迅速,基因可導(dǎo)入農(nóng)作物中,用于改良該農(nóng)作物的性狀。通過多重PCR技術(shù)可擴(kuò)增并檢測(cè)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的外源基因成分。多重PCR技術(shù)是在一個(gè)PCR 反應(yīng)體系中加入多對(duì)引物,針對(duì)多個(gè)DNA模板或同一模板的不同區(qū)域,擴(kuò)增多個(gè)目的基因的PCR 技術(shù)。請(qǐng)回答: (1)我國(guó)科學(xué)家將Bt毒蛋白基因、魚的抗凍蛋白基因、控制果實(shí)成熟的基因?qū)朕r(nóng)作物,可獲得　　　　、　　　　　、延熟的轉(zhuǎn)基因作物。 (2)引物是根據(jù)　　　　　　　　的一段核苷酸序列合成的,每種基因擴(kuò)增需要一對(duì)引物的原因是　 　。下表是A、B、C三 種基因的引物,據(jù)表分析,引物特異性主要體現(xiàn)在 　。 A基因 引物1 5GCTCCTACAAATGCCATCATTGC3 引物2 5GATAGTGGGATTGTGCGTCATCCC3 B基因 引物1 5TGAATCCTGTTGCCGGTCTT3 引物2 5AAATGTATAATTGCGGGACTCTAATC3 C基因 引物1 5CCTTCATGTTCGGCGGTCTCG3 引物2 5GCGTCATGATCGGCTCGATG3 (3)PCR過程中溫度從90 ℃降到55~60 ℃的目的是 　。 (4)檢測(cè)人員通過多重PCR技術(shù)確定農(nóng)作物中是否含有A、B、C三種轉(zhuǎn)基因。將A、B、C三種基因和待測(cè)的農(nóng)作物基因樣品進(jìn)行PCR,擴(kuò)增后的產(chǎn)物再進(jìn)行電泳,結(jié)果如圖12-36-10。據(jù)圖分析:含有三種轉(zhuǎn)基因的農(nóng)作物是　　　　,判斷依據(jù)是　 　。 圖12-36-10 (5)與PCR技術(shù)相比,多重PCR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有: a.　。 b.　。 c.　。 ??考點(diǎn)三　基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程?? 一、基因工程的應(yīng)用 1.植物基因工程 抗蟲、　　　　、　　　　轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 2.動(dòng)物基因工程 提高動(dòng)物　　　　　　、改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)　　　　,用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體。 3.基因工程藥物 (1)方式:利用基因工程培育“　　　　　　”來生產(chǎn)藥品。 (2)成果:利用“工程菌”可生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。 4.基因治療 (1)概念:把　　　　　　導(dǎo)入病人體內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。 (2)成果:將腺苷酸脫氨酶基因轉(zhuǎn)入患者的淋巴細(xì)胞。 二、蛋白質(zhì)工程 圖12-36-11 基因工程和蛋白質(zhì)工程的比較 項(xiàng)目 基因工程 蛋白質(zhì)工程 區(qū)別 操作環(huán)境 (場(chǎng)所) 生物體外 生物體外 操作核心 基因 基因 操作起點(diǎn) 目的基因 預(yù)期的蛋白質(zhì)功能 基本過程 　剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá) 　確定蛋白質(zhì)功能→應(yīng)有的高級(jí)結(jié)構(gòu)→應(yīng)具備的折疊狀態(tài)→應(yīng)有的氨基酸序列→應(yīng)有的堿基序列→改造的蛋白質(zhì) 實(shí)質(zhì) 　定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需要的生物類型或生物產(chǎn)品(基因的異體表達(dá)) 　定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì) 結(jié)果 　生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 　生產(chǎn)人類需要的新基因,創(chuàng)造出自然界不存在的蛋白質(zhì) 聯(lián)系 　蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程,因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì),必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn) 角度1　結(jié)合基因工程的操作過程考查基因工程的應(yīng)用 1.[2017東北三省三校模擬] 馬鈴薯是重要的經(jīng)濟(jì)作物,在基因育種方面取得豐碩成果。 (1)馬鈴薯是雙子葉植物,常用　　　　　　法將目的基因?qū)腭R鈴薯的體細(xì)胞中。構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因、　　　　　、　　　　、　　　　、復(fù)制原點(diǎn)五部分。 (2)馬鈴薯易患多種疾病,導(dǎo)致產(chǎn)量下降?；蚬こ讨谐Ｓ玫目共』?yàn)椤　　　　　　　　　?寫一種即可)。 (3)科學(xué)家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯,主要從兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì): ①修飾除草劑作用的靶蛋白,使其對(duì)除草劑　　　　,或使靶蛋白過量表達(dá),植物吸收除草劑后仍能正常代謝。 ②引入酶或酶系統(tǒng),使除草劑在發(fā)生作用前　　　　。 (4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后,還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行　　　　　　　　。 角度2　考查蛋白質(zhì)工程的原理與操作 2.[2015全國(guó)卷Ⅱ] 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(duì)蛋白質(zhì)的　　　　　　進(jìn)行改造。 (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　　　　　　　　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。 ??考點(diǎn)四　DNA的粗提取與鑒定?? 1.原理 (1)溶解度 ①DNA與蛋白質(zhì)在不同濃度的　　　　溶液中溶解度不同。 ②DNA不溶于　　　　。 (2)DNA對(duì)酶、　　　　和　　　　的耐受性。 (3)鑒定:DNA+　　　　試劑　　　　。 2.實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)材料的選取→①選用DNA含量相對(duì)較高的生物組織②動(dòng)物材料更容易 破碎細(xì)胞→①加入蒸餾水可使　　　　　　　　　②加入洗滌劑可　　　　　　　　　?、奂尤隢aCl可　　　　　　　　　　 獲取含DNA的濾液→過濾,取濾液 去除濾液中的雜質(zhì)→①控制　　　　的濃度去除雜質(zhì)②利用嫩肉粉中的　　　　　　分解蛋白質(zhì)③利用　　　　　使蛋白質(zhì)變性 DNA的析出→利用DNA不溶于　　　　　　的原理, 析出DNA DNA的鑒定→①方法:DNA溶液中加入　　　　試劑,沸水浴加熱5min②現(xiàn)象:溶液變　　　　 1.DNA和蛋白質(zhì)在不同NaCl溶液中溶解度的比較 項(xiàng)目 2 mol/L NaCl 溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 溶解規(guī)律 DNA 溶解 析出 蛋白質(zhì) 　部分發(fā)生鹽析沉淀 溶解 　NaCl溶液濃度從2 mol/L逐漸降低的過程中,溶解度逐漸增大 2.DNA的粗提取與鑒定中的“2、3、4” 加蒸餾 水2次 ?、偌拥诫u血細(xì)胞液中,使血細(xì)胞吸水破裂 　②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物質(zhì)的量濃度下降到0.14 mol/L,使DNA析出 用紗布 過濾3次 ?、龠^濾血細(xì)胞破裂液,得到含細(xì)胞核物質(zhì)的濾液 　②濾取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物) ?、圻^濾溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液 (續(xù)表) 4次使用 NaCl溶液 　①加2 mol/L的NaCl溶液,溶解提取的細(xì)胞核物質(zhì) ?、谟?.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出 　③用2 mol/L的NaCl溶液,溶解濾取的DNA黏稠物 ?、苡? mol/L的NaCl溶液,溶解絲狀物用于鑒定DNA 在“DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中,對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí),做如下操作: 　　試管 序號(hào)　　 A B 1 　加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 　加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 　不加 　加入提取的DNA絲狀物并攪拌 3 　加4 mL二苯胺,混勻 　加4 mL二苯胺,混勻 4 　沸水浴5分鐘 　沸水浴5分鐘 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 圖12-36-12 (1)根據(jù)圖12-36-12完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (2)對(duì)于B試管,完成1、2、3的操作后溶液顏色如何?　　　　　　　　　　　　。 (3)在沸水浴中加熱的目的是　　　　　　　　　　,同時(shí)說明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的　　　　。 (4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是　　　　。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與　　　　　　有關(guān)。 ??歷年真題明考向?? 1.[2017全國(guó)卷Ⅰ] 真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}: (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是 　?！　　　　　　　　? (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用　　　　　作為載體,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有　　　　　　　　　　　(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測(cè)物質(zhì)是　　　　　　　　　　　　(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是　。 2.[2017全國(guó)卷Ⅱ] 幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力。回答下列問題: (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí),若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是　　　　　　　　　　　　。提取RNA時(shí),提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是　　　　　　　　　　　　。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是 　。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是 　(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí),DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是　　　　　　　　。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是　。 3.[2016全國(guó)卷Ⅰ] 某一質(zhì)粒載體如圖12-36-13所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會(huì)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BamHⅠ酶切后,與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進(jìn)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?；卮鹣铝袉栴}: 圖12-36-13 (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(diǎn)即可),而作為基因表達(dá)載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動(dòng)子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;并且　　　　　　和　　　　　　　　　　　　　　的細(xì)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　　　　　　。 4.[2016全國(guó)卷Ⅲ] 圖12-36-14①中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內(nèi)切酶的識(shí)別序列與切割位點(diǎn),圖②為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點(diǎn)是唯一的)。 圖12-36-14 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí),回答下列問題: (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被　　　　　酶切后的產(chǎn)物連接,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若某人利用圖乙所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖12-36-15所示。這三種重組子中,不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有　　　　　　　　,不能表達(dá)的原因是　 　。 圖12-36-15 (3)DNA連接酶是將兩個(gè)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　。 完成課時(shí)作業(yè)(三十六) 第37講　細(xì)胞工程 考試說明 1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)。 2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅱ)。 3.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)。 ??考點(diǎn)一　植物細(xì)胞工程?? 1.細(xì)胞工程概述 原理和方法 細(xì)胞生物學(xué)和　　　　　　　 操作水平 細(xì)胞水平或　　　　　　　　 目的 　按照人們的意愿來改變　　　　　　　　或獲得　　　　 分類 　　　　細(xì)胞工程和　　　　細(xì)胞工程 2.植物細(xì)胞的全能性 (1)概念:具有某種生物　　　　　　　　的任何一個(gè)細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整生物體的　　　　,也就是說,每個(gè)生物細(xì)胞都具有　　　　的特點(diǎn)。 (2)原因:細(xì)胞內(nèi)含有本物種的　　　　　　　　　。 (3)表現(xiàn)條件:具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu),處于　　　　狀態(tài),提供一定的　　　　　　　和其他適宜的外界條件。 3.植物組織培養(yǎng) (1)原理:植物細(xì)胞的　　　　。 (2)條件:　　　　和人工控制、人工配制的　　　　、適宜的　　　　。 (3)過程 圖12-37-1 4.植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (1)概念:指將不同種的植物體細(xì)胞在一定條件下融合成　　　　　　,并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 (2)原理:細(xì)胞膜的　　　　和植物細(xì)胞的　　　　。 (3)過程 圖12-37-2 (4)意義:克服　　　　　　的障礙,培育作物新品種。 5.植物細(xì)胞工程的應(yīng)用 (1)植物繁殖的新途徑 ①微型繁殖:用于　　　　　　優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 ②作物脫毒:選取作物　　　　　　等無毒組織進(jìn)行組織培養(yǎng),獲得脫毒苗的技術(shù)。 ③人工種子:以植物組織培養(yǎng)得到的　　　　、不定芽、頂芽、腋芽等材料,經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子,可以解決某些植物結(jié)實(shí)率低、繁殖困難等問題。 (2)作物新品種的培育:單倍體育種和　　　　的利用。 (3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn):即利用　　　　　　　　技術(shù)生產(chǎn)蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料和生物堿等。 名稱 植物組織培養(yǎng) 植物體細(xì)胞雜交 原理 　植物細(xì)胞的全能性 　細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性 過程 注意 事項(xiàng) ?、龠x材:選取根尖、莖尖、形成層等部位,最容易誘導(dǎo)脫分化 　②光照:脫分化過程不需要光照,再分化過程需要光照 ?、壑参锛に?培養(yǎng)基中需添加生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素,且脫分化、再分化時(shí)這兩種植物激素的比例不同 ?、偃コ?xì)胞壁的方法:酶解法,所用的酶是纖維素酶和果膠酶 　②人工誘導(dǎo)融合的方法:化學(xué)方法是用聚乙二醇作誘導(dǎo)劑;物理方法包括離心、振動(dòng)、電激等 聯(lián)系 　植物體細(xì)胞雜交技術(shù)包括植物細(xì)胞融合和植物組織培養(yǎng)兩個(gè)過程,植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的一個(gè)環(huán)節(jié),融合的植物體細(xì)胞只有通過植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成完整的個(gè)體 1.[2017江蘇鹽城二模] 擬采用“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”的方法繁殖一種名貴花卉。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是 (　　) A.消毒的原則是既要?dú)⑺啦牧媳砻娴奈⑸?又要減少消毒劑對(duì)細(xì)胞的傷害 B.在愈傷組織培養(yǎng)基中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑,可獲得染色體加倍的細(xì)胞 C.出芽是外植體經(jīng)細(xì)胞脫分化后再分化的結(jié)果,受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控 D.誘導(dǎo)叢芽分化生根時(shí),培養(yǎng)基中通常含有NAA等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 2.[2017西安一模] 白菜、甘藍(lán)均為二倍體,體細(xì)胞染色體數(shù)目分別為20、18。“白菜—甘藍(lán)”是用細(xì)胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種,它具有生長(zhǎng)期短、耐熱性強(qiáng)和易于儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn)。如圖12-37-3是“白菜—甘藍(lán)”的雜交過程示意圖,回答以下問題: 圖12-37-3 (1)為了得到原生質(zhì)體需先用　　　　　　和　　　　來處理白菜細(xì)胞和甘藍(lán)細(xì)胞。 (2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有多種,常用的物理方法是　　　　　　　　　,融合完成的標(biāo)志是　　　　　　　　　。由雜種細(xì)胞得到“白菜—甘藍(lán)”還需要經(jīng)過植物組織培養(yǎng)技術(shù),其中需要避光培養(yǎng)的步驟是　　　　。 (3)如圖通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的“白菜—甘藍(lán)”植株體細(xì)胞的染色體數(shù)為　　　　;通常情況下,白菜和甘藍(lán)有性雜交是不能成功的,原因是　　　　　　　　　　　　;若對(duì)白菜和甘藍(lán)采用雜交育種方法能成功的話,得到的后代應(yīng)含　　　　條染色體。 (4)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ??考點(diǎn)二　動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)?? 1.動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段:　　　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　　等,其中　　　　　　　　技術(shù)是其他工程技術(shù)的基礎(chǔ)。 2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) (1)原理:　　　　　　。 (2)過程 圖12-37-4 (3)培養(yǎng)條件 ①無菌、無毒環(huán)境培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理培養(yǎng)過程加　　　　定期更換　　　　,清除代謝產(chǎn)物 ②營(yíng)養(yǎng):除糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素之外,通常還需加入　　　　　等一些天然成分。 ③適宜的溫度:36.5 ℃0.5 ℃;適宜的pH:7.2~7.4。 ④氣體環(huán)境95%的空氣:其中O2為　　　　所必需的5%的CO2:維持培養(yǎng)液的　　　　 (4)應(yīng)用 ①生產(chǎn)　　　　　　,如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。 ②應(yīng)用于　　　　　　。 ③檢測(cè)　　　　　　,判斷某種物質(zhì)的毒性;用于　　　　　　　　　　　　　等方面的研究。 1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中兩組概念的辨析 (1)細(xì)胞貼壁和接觸抑制:懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,數(shù)目不斷增多,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí),細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。 (2)原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng) ①原代培養(yǎng):細(xì)胞懸液第一次在瓶中培養(yǎng),沒有分瓶培養(yǎng)之前的細(xì)胞培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細(xì)胞核型正常。 ②傳代培養(yǎng):原代培養(yǎng)的細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖一定時(shí)間后,由于空間不足或細(xì)胞密度過大導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)枯竭,影響細(xì)胞的生長(zhǎng),因此需要重新用胰蛋白酶等處理,進(jìn)行分瓶擴(kuò)大培養(yǎng),即傳代培養(yǎng)。一般情況下,細(xì)胞傳至10~50代后,出現(xiàn)核型異常,細(xì)胞增殖會(huì)明顯減緩,甚至完全死亡。 2.植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 項(xiàng)目 植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 原理 　植物細(xì)胞的全能性、細(xì)胞的增殖 　細(xì)胞的增殖 取材 　較幼嫩的細(xì)胞、組織或器官 　胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織 培養(yǎng) 基成分 　無機(jī)鹽、蔗糖、維生素、植物激素、瓊脂等 　葡萄糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、抗生素、動(dòng)物血清等 結(jié)果 　可以獲得植株,也可以獲得大量細(xì)胞 　只能獲得大量細(xì)胞,不能得到生物個(gè)體 相同點(diǎn) 　都需人工條件下的無菌操作;都需適宜的溫度、pH等條件 [2017四川南充一診] 科學(xué)家利用基因工程和細(xì)胞核移植技術(shù)培育了綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)基因克隆豬?；玖鞒?從 熒光水母中獲取目的基因,與有關(guān)載體重組,將其導(dǎo)入豬胎兒的成纖維細(xì)胞,經(jīng)培養(yǎng)后再將成纖維細(xì)胞核植入去核的卵母細(xì)胞中,最后培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因克隆豬。 (1)成纖維細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)分裂到表面相互接觸時(shí),就會(huì)停止分裂,這種現(xiàn)象叫作細(xì)胞的　　　　　　。若將成纖維細(xì)胞進(jìn)行傳代培養(yǎng),操作時(shí)首先用　　　　　　處理成細(xì)胞懸液。 (2)作為核移植受體細(xì)胞的去核卵母細(xì)胞一般處在　　　　　期。供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞中,常通過　　　　　(物理方法)激活重組細(xì)胞,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。 (3)培養(yǎng)重組細(xì)胞時(shí),將細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按其種類、數(shù)量嚴(yán)格配制而成的培養(yǎng)基稱為　　　　培養(yǎng)基,但通常在培養(yǎng)基中還需要加入適量的　　　　等天然成分。細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%的CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行,CO2的主要作用是　　　　　　　　　。為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染,可向培養(yǎng)液中加入適量的　　　　。 ??考點(diǎn)三　動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物?? 1.理論基礎(chǔ):動(dòng)物　　　　　　　　　。 2.概念:將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的　　　　　,移入一個(gè)已經(jīng)去掉　　　　　的　　　　　　中,使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的　　　　,這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為　　　　　　。 3.核移植類型:　　　　　移植和體細(xì)胞核移植。 4.過程 圖12-37-5 5.應(yīng)用 (1)加速家畜　　　　　　,促進(jìn)　　　　　　　　　。 (2)保護(hù)　　　　物種。 (3)生產(chǎn)　　　　　　。 (4)作為異種移植的　　　　　。 (5)用于組織器官的　　　　　。 6.存在問題 (1)克隆動(dòng)物存在　　　　　　　、　　　　　　　　　、生理缺陷。 (2)克隆動(dòng)物食品的　　　　　也有爭(zhēng)議。 1.關(guān)于核移植技術(shù)的幾個(gè)問題 (1)選MⅡ中期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因:①此類細(xì)胞體積大,易于操作;②卵黃多,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富,可為發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng);③卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。 (2)克隆動(dòng)物是由重組的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)而來的,該重組細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基因來源于受體細(xì)胞,細(xì)胞核基因來源于提供細(xì)胞核的親本,其遺傳物質(zhì)來自兩個(gè)親本。 (3)核移植中供體動(dòng)物、提供卵母細(xì)胞的動(dòng)物、代孕動(dòng)物和克隆動(dòng)物之間的關(guān)系:克隆動(dòng)物絕大部分性狀與供體動(dòng)物相同,少數(shù)性狀與提供卵母細(xì)胞的動(dòng)物相同,與代孕動(dòng)物的性狀無遺傳關(guān)系。 (4)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)(克隆)從生殖方式的角度看屬于無性生殖,重組細(xì)胞相當(dāng)于受精卵,需要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持。 科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了含有人生長(zhǎng)激素基因的奶牛,如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育,可以對(duì)此轉(zhuǎn)基因奶牛進(jìn)行克隆(如圖12-37-6所示),請(qǐng)結(jié)合圖示回答下列問題: 圖12-37-6 (1)在進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),要對(duì)取自轉(zhuǎn)基因奶牛的組織細(xì)胞進(jìn)行分離,形成單個(gè)細(xì)胞,這個(gè)過程中需要利用　　　　　　酶處理。 (2)形成重組細(xì)胞時(shí)應(yīng)選用　　　　期的卵母細(xì)胞,并去掉其細(xì)胞核的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果重組細(xì)胞為貼附性細(xì)胞,則在進(jìn)行原代培養(yǎng)時(shí),會(huì)表現(xiàn)出　　　　　　和　　　　　　等特點(diǎn)。 (4)圖中犢牛并非是對(duì)體細(xì)胞核供體母牛100%的復(fù)制,其原因主要有　。 (5)圖中所示的生物技術(shù)整體被稱為　　　　　　,其包括的具體生物技術(shù)有　　　　　　　、　　　　　　等。轉(zhuǎn)基因奶牛的克隆成功,說明了動(dòng)物　　　　　　　　　　　具有全能性。 ??考點(diǎn)四　動(dòng)物細(xì)胞融合和單克隆抗體?? 1.動(dòng)物細(xì)胞融合 圖12-37-7 2.單克隆抗體的制備 (1)過程 圖12-37-8 (2)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn):　　　　　　、　　　　　　,并可大量制備。 (3)單克隆抗體的應(yīng)用:作為診斷試劑,具有準(zhǔn)確、　　　　　、簡(jiǎn)易、　　　　的優(yōu)點(diǎn);用于治療疾病和　　　　　　。 1.動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較 項(xiàng)目 動(dòng)物細(xì)胞融合 植物體細(xì)胞雜交 培養(yǎng) 條件 　葡萄糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素、血清或血漿等天然成分 　營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(水、無機(jī)鹽、蔗糖、氨基酸和有機(jī)酸等)、激素(如細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素等)及其他條件(無菌、適宜的溫度和pH等) 細(xì)胞融 合原理 　細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞增殖 　細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞的全能性 細(xì)胞融 合前提 　用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細(xì)胞分散后,誘導(dǎo)細(xì)胞融合 　用纖維素酶、果膠酶去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 誘導(dǎo) 手段 ?、傥锢怼⒒瘜W(xué)法:與植物體細(xì)胞雜交的相同②生物法:滅活的病毒 ?、傥锢矸?離心、振動(dòng)、電激等;②化學(xué)法:用聚乙二醇(PEG)處理 (續(xù)表) 項(xiàng)目 動(dòng)物細(xì)胞融合 植物體細(xì)胞雜交 結(jié)果 　獲得雜種細(xì)胞,以生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品 　獲取雜種植株 用途 　制備單克隆抗體、病毒疫苗、干擾素等 　克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 2.單克隆抗體制備過程中兩次篩選的方法及目的 項(xiàng)目 第一次篩選 第二次篩選 篩選 原因 　誘導(dǎo)融合后得到多種融合細(xì)胞,另外還有未融合的細(xì)胞 　由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激,所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細(xì)胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細(xì)胞 篩選 方法 　用特定的選擇培養(yǎng)基篩選:未融合的細(xì)胞和同種細(xì)胞融合后形成的細(xì)胞(“BB”細(xì)胞、“瘤瘤”細(xì)胞)都會(huì)死亡,只有融合的雜交瘤細(xì)胞(“B瘤”細(xì)胞)才能生長(zhǎng) 　用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng),在每個(gè)孔只有一個(gè)雜交瘤細(xì)胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè),經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群 篩選 目的 　得到雜交瘤細(xì)胞 　得到能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞 圖12-37-9為細(xì)胞融合的簡(jiǎn)略過程,請(qǐng)據(jù)圖回答: 圖12-37-9 (1)植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有　　　　　　　　　　　　　　。動(dòng)物細(xì)胞工程的各技術(shù)手段中的基礎(chǔ)是　　　　　　　　。 (2)若圖中A、B是植物細(xì)胞,在細(xì)胞融合之前應(yīng)用　　　　　　　　處理,除去　　　　　;A、B到細(xì)胞C的過程中,常用的化學(xué)方法是　　　　　　　;融合完成的標(biāo)志是　　　　　　　　　。 (3)與植物細(xì)胞相比,動(dòng)物細(xì)胞融合特有的誘導(dǎo)融合的方法是用　　　　　　　　　處理。 (4)若利用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)來生產(chǎn)單克隆抗體,應(yīng)采用　　　　　　　　和　　　　　　進(jìn)行融合,融合后需經(jīng)多次篩選,以得到能產(chǎn)生特異抗體的雜交瘤細(xì)胞,第一次篩選一般利用　　　　　　　進(jìn)行,第二次篩選需對(duì)細(xì)胞進(jìn)行反復(fù)的　　　　　　　　　　　　　　　　,以篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。 (5)少量生產(chǎn)單克隆抗體時(shí),可將篩選得到的雜交瘤細(xì)胞注入小鼠腹腔內(nèi)進(jìn)行增殖,該方法的優(yōu)點(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.[2017沈陽示范協(xié)作校一模] 如圖12-37-10為制備多克隆抗體和單克隆抗體的示意圖,回答下列問題: (1)將抗原注射到小鼠體內(nèi)時(shí),小鼠體內(nèi)發(fā)生了　　　　免疫過程。圖中選用經(jīng)免疫的B細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞,與植物體細(xì)胞雜交相比,其特有的融合方法是　　　　　　　　　。 (2)圖中兩次篩選的目的不同,其中篩選②過程需進(jìn)行　　　　　　　和　　　　　　,目的是篩選出　　　　　　　　　　　　　　　　　。將雜交瘤細(xì)胞在體外條件下進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)時(shí),需將其置于　　　　　　　　　　　　　　的混合氣體培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。 圖12-37-10 (3)與多克隆抗體相比,單克隆抗體突出的優(yōu)點(diǎn)在于其　　　　　　　　　　　　,并能大量制備。從目前臨床試驗(yàn)來看,單克隆抗體主要用于治療癌癥,例如可以將抗癌細(xì)胞的單克隆抗體與放射性同位素、藥物等結(jié)合,制成“生物導(dǎo)彈”,利用單克隆抗體的　　　　作用,在原位殺死癌細(xì)胞,這樣既不損傷正常細(xì)胞,又減少了用藥劑量。 ??歷年真題明考向?? 1.[2017海南卷] 甲、乙兩同學(xué)分別以某種植物的綠色葉片和白色花瓣為材料,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖該植物?；卮鹣铝袉栴}: (1)以該植物的綠色葉片和白色花瓣作為外植體,在一定條件下進(jìn)行組織培養(yǎng),均能獲得試管苗,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)甲、乙同學(xué)在誘導(dǎo)愈傷組織所用的培養(yǎng)基中,均加入了一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到　　　　　　　　。若要用細(xì)胞作為材料進(jìn)行培養(yǎng)獲得幼苗,該細(xì)胞應(yīng)具備的條件是　　　　　　　　　(填“具有完整的細(xì)胞核”“具有葉綠體”或“已轉(zhuǎn)入抗性基因”)。 (3)圖中A、B、C所示的是不同的培養(yǎng)結(jié)果,該不同結(jié)果的出現(xiàn)主要是由于培養(yǎng)基中兩種激素用量的不同造成的,這兩種激素是　　　　　　　　　　。A中的愈傷組織是葉肉細(xì)胞經(jīng)　　　　形成的。 圖12-37-11 (4)若該種植物是一種雜合體的名貴花卉,要快速獲得與原植株基因型和表現(xiàn)型都相同的該種花卉,可用組織培養(yǎng)方法來繁殖,在培養(yǎng)時(shí),　　　　(填“能”或“不能”)采用經(jīng)減數(shù)分裂得到的花粉作為外植體,原因是　 　。 2.[2016全國(guó)卷Ⅱ] 圖12-37-12表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動(dòng)物(二倍體)的流程。 圖12-37-12 回答下列問題: (1)圖中A表示正常細(xì)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(xì)胞核,該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時(shí)期再進(jìn)行,去核時(shí)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(xì)胞中　　　　　的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此,選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動(dòng)物與供體動(dòng)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(dòng)物的成功獲得也證明了　　　　　　　　　　　　。 3.[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)果如圖12-37-13所示。 圖12-37-13 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(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　　　　　　　　　　。 完成課時(shí)作業(yè)(三十七) 第38講　胚胎工程及生物技術(shù)的安全性和倫理問題 考試說明 1.動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(Ⅰ)。 2.胚胎干細(xì)胞的移植(Ⅰ)。 3.胚胎工程的應(yīng)用(Ⅱ)。 4.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(Ⅰ)。 5.生物武器對(duì)人類的威脅(Ⅰ)。 6.生物技術(shù)中的倫理問題(Ⅰ)。 ??考點(diǎn)一　體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育?? 1.胚胎工程的概念:對(duì)動(dòng)物　　　　　　　　　所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如　　　　　　、　　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　等技術(shù)。 2.精子和卵子的發(fā)生 項(xiàng)目 精子的發(fā)生 卵子的發(fā)生 場(chǎng)所 睪丸曲細(xì)精管 　　　 時(shí)間 從　　　　開始 　胚胎出現(xiàn)　　　　　　　后 變形 　　　 不需變形 分裂 均等分裂 　　　　　　　　(第一極體分裂除外) 結(jié)果 　形成　　　　個(gè)精子 　形成　　　　　和3個(gè)極體 3.受精 (1)概念:精子和卵子形成　　　　的過程。 (2)場(chǎng)所:雌性的　　　　。 (3)過程: ①準(zhǔn)備階段精子獲能:在　　　　　　　　內(nèi)獲能卵子的準(zhǔn)備:發(fā)育到　　　　才具備受精　　　　　能力 ②受精階段 頂體反應(yīng)穿越　　　　　↓　　　　　反應(yīng)(穿越透明帶)↓　　　　　(進(jìn)入卵細(xì)胞膜)↓原核形成,配子結(jié)合成受精卵 4.早期胚胎的發(fā)育 圖12-38-1 1.受精過程中的“三大反應(yīng)”與防止多精入卵受精的“兩道屏障” (1)頂體反應(yīng):精子膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應(yīng)。頂體反應(yīng)的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道,是精子和卵子結(jié)合必不可少的條件。 (2)透明帶反應(yīng):精子觸及卵細(xì)胞膜的瞬間,會(huì)產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng),稱作透明帶反應(yīng),它是防止多精入卵受精的第一道屏障。 (3)卵細(xì)胞膜反應(yīng):精子入卵后,卵細(xì)胞膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng),拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi),稱為卵細(xì)胞膜反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。 2.關(guān)于受精過程的易錯(cuò)點(diǎn) (1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量。 (2)排卵是指卵子從卵泡中排出,而不是卵泡從卵巢中排出。 (3)受精的標(biāo)志≠受精完成的標(biāo)志:受精的標(biāo)志是在透明帶和卵細(xì)胞膜之間觀察到兩個(gè)極體;而受精完成的標(biāo)志是雌、雄原核的融合。 3.胚胎發(fā)育過程中卵裂期物質(zhì)和體積變化 (1)有機(jī)物:胚胎沒有和母體建立聯(lián)系,沒有從母體獲取有機(jī)物,而一直有呼吸消耗,有機(jī)物總量減少。 (2)細(xì)胞體積:胚胎總體積不變或略有減小,但細(xì)胞數(shù)目增多,所以每個(gè)細(xì)胞體積減小。 (3)細(xì)胞中DNA含量:伴隨細(xì)胞分裂,細(xì)胞數(shù)目增多,總DNA含量增多,但每個(gè)細(xì)胞中核DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定。 角度1　考查體內(nèi)受精的過程 1.[2017天津六校高三期中] 如圖12-38-2表示高等動(dòng)物卵子的發(fā)生過程,敘述錯(cuò)誤的是 (　　) A.①階段存在的變異方式是基因突變、染色體變異 圖12-38-2 B.B是合子 C.階段C是指?jìng)€(gè)體發(fā)育的初情期 D.能發(fā)生染色體的著絲點(diǎn)分裂的階段是①④ 角度2　考查早期胚胎發(fā)育的過程 2.如圖12-38-3表示哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育過程的幾個(gè)階段。請(qǐng)據(jù)圖回答問題: 圖12-38-3 (1)寫出各個(gè)階段的名稱: A:　　　　,B:　　　　,C:　　　　。 (2)寫出圖中各標(biāo)號(hào)的名稱: [2]　　　　,[4]　　　　,[5]　　　　,[7]　　　　,[8]　　　　。 (3)A時(shí)期的細(xì)胞具有發(fā)育上的　　　　性,B時(shí)期開始出現(xiàn)　　　　　　,C時(shí)期開始出現(xiàn)　　　　　　。 (4)[2]將來發(fā)育成　　　　　　　　　。 (5)由受精卵到B階段透明帶破裂之前這一過程中,細(xì)胞數(shù)目　　　　,胚胎總體積　　　　　。 ??考點(diǎn)二　體外受精和早期胚胎培養(yǎng)?? 1.體外受精 圖12-38-4 2.早期胚胎培養(yǎng) (1)培養(yǎng)液的成分 兩“鹽”:　　　　　　　　兩“素”:　　　　　　　　兩“酸”:　　　　　　　　另有水和　　　　等 (2)胚胎去向:向　　　　　　或冷凍保存。 胚胎的早期培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較 胚胎的早期培養(yǎng)依據(jù)的原理是細(xì)胞的分裂和分化,培養(yǎng)的目的是獲得早期胚胎;動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)依據(jù)的原理是細(xì)胞分裂,培養(yǎng)的目的是獲得大量細(xì)胞。兩者培養(yǎng)時(shí)所用的培養(yǎng)液成分也有區(qū)別: 項(xiàng)目 動(dòng)物胚胎培養(yǎng)液 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液 鹽類 無機(jī)鹽、有機(jī)鹽 無機(jī)鹽、微量元素 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 氨基酸、核苷酸 糖、氨基酸 調(diào)節(jié)物質(zhì) 維生素、激素 促生長(zhǎng)因子 特有成分 血清 血清、血漿 【題組訓(xùn)練】 如圖12-38-5表示體外受精和早期胚胎培養(yǎng)的過程,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題: (1)精子的頂體由　　　　　　發(fā)育而來,內(nèi)含有頂體酶,能協(xié)助精子穿過卵母細(xì)胞的　　　　和　　　　。 圖12-38-5 (2)體外培養(yǎng)受精卵時(shí),除提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH外,還給予一定量的　　　　以維持細(xì)胞呼吸。 (3)此處的早期胚胎指　　　　　　　　　　。 (4)對(duì)移入的受體的要求是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ??考點(diǎn)三　胚胎工程的應(yīng)用及前景?? 1.胚胎移植 (1)概念:將雌性動(dòng)物體內(nèi)的　　　　　　,或者通過　　　　　　及其他方式得到的胚胎,移植到　　　　　　　　　　　　　的　　　　　　　　　　內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為　　　　的技術(shù)。 (2)胚胎的來源:　　　　　　　　　或　　　　　　　等技術(shù)都可獲得胚胎。 (3)意義 ①充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的　　　　　　。 ②大大縮短了供體本身的　　　　　　,增加供體一生繁殖后代的數(shù)量,從而推動(dòng)了畜牧業(yè)的發(fā)展。 (4)生理學(xué)基礎(chǔ) 生理學(xué)基礎(chǔ) 意義 　同種動(dòng)物的供、受體排卵后,生殖器官的　　　　　　　是相同的 　為供體的胚胎移入受體提供了相同的　　　 　早期胚胎形成后,在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而處于　　　　狀態(tài) 　為胚胎的收集提供了可能 　受體對(duì)外來胚胎基本上不發(fā)生　　　　　　 　為胚胎在受體內(nèi)存活提供了可能 　供體胚胎可與受體子宮建立正常的　　　　和　　　　聯(lián)系,但其　　　　　不受影響 　為移植后的胚胎繼續(xù)發(fā)育提供了營(yíng)養(yǎng)等方面的保障 (5)基本程序 圖12-38-6 2.胚胎分割 (1)概念:采用機(jī)械方法將　　　　　　切割成2等份、4等份或8等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。 (2)胚胎分割時(shí)應(yīng)注意的問題 ①胚胎選擇:選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的　　　　或　　　　。 ②分割:在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí),一定要將　　　　　　　　　　　　　。 3.胚胎干細(xì)胞 圖12-38-7 1.胚胎移植的易錯(cuò)點(diǎn)歸納 (1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序,移植的胚胎