高考生物二轮复习 第一部分 专题八 现代生物科技专题 命题源17 基因工程与细胞工程限时训练课件

专题八现代生物科技专题专题八现代生物科技专题命题源命题源17基因工程与细胞工程基因工程与细胞工程专题八现代生物科技专题专题八现代生物科技专题最新考纲最新考纲1.基因工程：基因工程：(1)基因工程的诞生基因工程的诞生()(2)基因工基因工程的原理及技术程的原理及技术()(3)基因工程的应用基因工程的应用()(4)蛋白质工蛋白质工程程()(5)DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(实验实验)2克隆技术：克隆技术：(1)植物的组织培养植物的组织培养() (2)动物的细胞培养动物的细胞培养与体细胞克隆与体细胞克隆()(3)细胞融合与单克隆抗体细胞融合与单克隆抗体()1基因工程的基本工具基因工程的基本工具限制酶限制酶DNA连接酶连接酶载体载体作用作用作用作用部位部位切割目的基因切割目的基因和载体和载体拼接拼接DNA片段，片段，形成重组形成重组DNA携带目的基因进携带目的基因进入受体细胞入受体细胞两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键成的磷酸二酯键限制酶限制酶DNA连接酶连接酶载体载体作用作用特点特点(条件条件)(1)识别特定识别特定的核苷酸序的核苷酸序列；列；(2)在特在特定位点上切定位点上切割割(1)Ecoli DNA连连接酶只能连接黏性接酶只能连接黏性末端；末端；(2)T4DNA连接酶能连接黏性连接酶能连接黏性末端和平末端末端和平末端(1)能在宿主细胞能在宿主细胞内稳定存在并大内稳定存在并大量复制；量复制；(2)有多有多个限制酶切割位个限制酶切割位点；点；(3)具有特殊具有特殊的标记基因的标记基因(3)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞植物细胞植物细胞动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞常用方法常用方法受体细胞受体细胞农杆菌转化法、基农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通因枪法、花粉管通道法道法显微注射显微注射技术技术感受态细胞法感受态细胞法(Ca2处理处理)受精卵、体细胞受精卵、体细胞受精卵受精卵原核细胞原核细胞(4)目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定类型类型步骤步骤检测内容检测内容方法方法结果显示结果显示分子分子检测检测第一步第一步第二步第二步第三步第三步个体个体水平水平鉴定鉴定目的基因是否整目的基因是否整合到受体细胞染合到受体细胞染色体的色体的DNA上上DNA分子杂分子杂交交(DNA和和DNA之间之间)目的基因是否转目的基因是否转录出录出mRNA分子杂交技分子杂交技术术(DNA和和mRNA之间之间)目的基因是否翻目的基因是否翻译成蛋白质译成蛋白质抗原抗原抗体抗体杂交杂交是否成功是否成功显示出杂显示出杂交带交带根据目的基因表达出的性状判断，包括做抗虫、抗病根据目的基因表达出的性状判断，包括做抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；对的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能是否相同定功能是否相同1(过程示意图类过程示意图类)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答：水稻过程示意图，请分析回答：(1)铁结合蛋白基因来自菜豆，且基因的脱氧核苷酸序列已铁结合蛋白基因来自菜豆，且基因的脱氧核苷酸序列已知，可以用知，可以用_法获得此目的基因或法获得此目的基因或_扩增目的基因。扩增目的基因。(2)构建重组构建重组Ti质粒时，通常要用质粒时，通常要用_分别切割分别切割_。将重组将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用质粒转入农杆菌时，可以用_处理农处理农杆菌，使重组杆菌，使重组Ti质粒易于导入。质粒易于导入。化学合成化学合成(或人工合成或从基因文库中获取目的基因或人工合成或从基因文库中获取目的基因)PCR(同种同种)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶(或限制酶或限制酶)含目的基因含目的基因(或铁结合蛋白基因或铁结合蛋白基因)的的DNA片段和质粒片段和质粒CaCl2(或或Ca2)(3)将含有重组将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻细胞经过质粒的农杆菌与水稻细胞经过_获得的愈伤组织共同培养时，通过培养基获得的愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以的筛选培养，可以获得获得_；培养基培养基3与培养基与培养基2的区别是的区别是_的浓度比的浓度比例，所以在培养基例，所以在培养基3中经过中经过_可获得完整植株。可获得完整植株。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻_。脱分化脱分化含有重组质粒含有重组质粒(有潮霉菌抗性有潮霉菌抗性)的愈伤组织的愈伤组织生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素再分化再分化(成熟成熟)种子中铁含量种子中铁含量解析：解析：(1)获取目的基因的方法有三种：从基因文库中获获取目的基因的方法有三种：从基因文库中获取；利用取；利用PCR技术扩增；技术扩增；人工合成人工合成(化学合成化学合成)。如果基。如果基因的脱氧核苷酸序列已知因的脱氧核苷酸序列已知，可以用化学合成法获得此目的基可以用化学合成法获得此目的基因因，再用再用PCR技术进行扩增。技术进行扩增。(2)构建重组质粒的过程中构建重组质粒的过程中，通通常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因的常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片片段段，使它们产生相同的黏性末端使它们产生相同的黏性末端，然后再用然后再用DNA连接酶连接连接酶连接成重组质粒。将重组成重组质粒。将重组Ti质粒转入农杆菌时质粒转入农杆菌时，可以用可以用CaCl2溶液溶液处理农杆菌成为感受态细胞处理农杆菌成为感受态细胞，易于重组易于重组Ti质粒导入。质粒导入。(3) 水稻水稻细胞经过脱分化可获得愈伤组织。质粒上的标记基因为潮霉细胞经过脱分化可获得愈伤组织。质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因素抗性基因，因此通过培养基因此通过培养基2的筛选培养的筛选培养，可以获得含有重可以获得含有重组质粒的愈伤组织。组质粒的愈伤组织。培养基培养基2长出愈伤组织长出愈伤组织，培养基培养基3长出试管苗长出试管苗，这与培养基这与培养基2、3中生长素和细胞分裂素的浓度比例不同有关中生长素和细胞分裂素的浓度比例不同有关，所以愈伤组织所以愈伤组织在培养基在培养基3中经过再分化可获得完整植株。题目基因工程的目中经过再分化可获得完整植株。题目基因工程的目的是提高大米的铁含量的是提高大米的铁含量，故欲检测培育转基因水稻的目的是故欲检测培育转基因水稻的目的是否达到否达到，需要检测转基因水稻需要检测转基因水稻(成熟成熟)种子中铁含量。种子中铁含量。2(文字信息类文字信息类)矮牵牛花色丰富，易于栽培，是世界上销量矮牵牛花色丰富，易于栽培，是世界上销量最大的花卉之一。科研人员尝试通过增加更多控制色素形成最大的花卉之一。科研人员尝试通过增加更多控制色素形成的基因的基因(CHS基因基因)使红花矮牵牛花瓣颜色加深。使红花矮牵牛花瓣颜色加深。(1)科研人员首先从红花矮牵牛的科研人员首先从红花矮牵牛的_细胞中提取细胞中提取mRNA，经反转录获得经反转录获得CHS基因。然后将基因。然后将CHS基因与基因与_结合，通结合，通过过_转化法，将其导入植物叶片中。将筛选出的成功转化法，将其导入植物叶片中。将筛选出的成功导入导入CHS基因的叶片利用基因的叶片利用 _技术培育获得转基技术培育获得转基因的矮牵牛植株。因的矮牵牛植株。(2)与预期结果相反，许多转基因植株的花色为白色。为探究与预期结果相反，许多转基因植株的花色为白色。为探究其原因，研究人员从白花转基因植株和其原因，研究人员从白花转基因植株和_植株的细胞中分别提取总植株的细胞中分别提取总RNA，然后，然后以以_花瓣花瓣运载体运载体农杆菌农杆菌植物组织培养植物组织培养红花红花(非转基因非转基因)矮牵牛矮牵牛标记的标记的CHS基因基因作为探针进行分子杂交，结果发现转基因植株中作为探针进行分子杂交，结果发现转基因植株中CHS基因的基因的RNA量减少。由此推测，生物体外源量减少。由此推测，生物体外源CHS基因的转入并未增基因的转入并未增加加CHS基因的表达，甚至连细胞的基因的表达，甚至连细胞的_基因表达也受基因表达也受到抑制，从而使花色为白色。到抑制，从而使花色为白色。(3)对上述现象的解释有两种观点。第一种观点认为可能由于对上述现象的解释有两种观点。第一种观点认为可能由于_酶未能识别基因首端的酶未能识别基因首端的_部位，从而不能进部位，从而不能进行转录。第二种观点认为由于某种原因细胞内转录出了部分行转录。第二种观点认为由于某种原因细胞内转录出了部分与与mRNA序列互补的反义序列互补的反义RNA，反义，反义RNA与与mRNA形成了形成了_，从而降低了游离，从而降低了游离mRNA的含量。的含量。内源内源CHSRNA聚合聚合启动子启动子双链双链RNA(4)科研人员发现自然界中存在一种科研人员发现自然界中存在一种CHS基因表达受抑制的矮基因表达受抑制的矮牵牛品种。它的表现型与上述转基因植物相似，研究发现它牵牛品种。它的表现型与上述转基因植物相似，研究发现它的细胞中的细胞中CHS基因转录正常，结合此现象推测，上述对转基基因转录正常，结合此现象推测，上述对转基因矮牵牛开白花的两种解释中第因矮牵牛开白花的两种解释中第 _种成立的可能性更种成立的可能性更大。大。二二解析：解析：(1)实施基因工程的第一步是获取目的基因实施基因工程的第一步是获取目的基因，依题意可依题意可知知，控制色素形成的基因控制色素形成的基因(CHS基因基因)为目的基因为目的基因，该基因在该基因在花瓣细胞中得以表达花瓣细胞中得以表达，因此在红花矮牵牛的花瓣细胞中能提因此在红花矮牵牛的花瓣细胞中能提取到相应的取到相应的mRNA，再经反转录获得再经反转录获得CHS基因；第二步是基基因；第二步是基因表达载体的构建因表达载体的构建，即目的基因与运载体结合；第三步是将即目的基因与运载体结合；第三步是将目的基因导入受体细胞目的基因导入受体细胞，将目的基因导入植物细胞常采用农将目的基因导入植物细胞常采用农杆菌转化法；利用植物组织培养技术可将含有目的基因的植杆菌转化法；利用植物组织培养技术可将含有目的基因的植物细胞培育成转基因植株。物细胞培育成转基因植株。(2)许多转基因植株的花色为白色许多转基因植株的花色为白色，说明目的基因没有在受体说明目的基因没有在受体细胞中完成表达细胞中完成表达，所以所以，需要实施基因工程的第四步：目的需要实施基因工程的第四步：目的基因的检测和鉴定。检测目的基因是否转录出基因的检测和鉴定。检测目的基因是否转录出mRNA，可采可采用分子杂交技术用分子杂交技术，即以标记的即以标记的CHS基因作为探针基因作为探针，分别与从分别与从白花转基因植株和红花白花转基因植株和红花(非转基因非转基因)矮牵牛植株的细胞中提取矮牵牛植株的细胞中提取的总的总RNA进行杂交。若检测的结果是转基因植株中进行杂交。若检测的结果是转基因植株中CHS基因基因的的RNA减少减少，说明生物体外源说明生物体外源CHS基因基因(目的基因目的基因)的转入并的转入并未增加未增加CHS基因的表达基因的表达，甚至连细胞的内源甚至连细胞的内源CHS基因的表达基因的表达也受到抑制也受到抑制，从而使花色为白色。从而使花色为白色。(3)基因的表达包括转录和翻译两个阶段。许多转基因植株的基因的表达包括转录和翻译两个阶段。许多转基因植株的花色为白色的原因可能有二：花色为白色的原因可能有二：是是RNA聚合酶未能识别基因聚合酶未能识别基因首端的启动子部位首端的启动子部位，从而不能进行转录从而不能进行转录，因为基因首端的启因为基因首端的启动子是动子是RNA聚合酶识别和结合的部位聚合酶识别和结合的部位，有了它有了它，才能驱动基才能驱动基因转录出因转录出mRNA，最终通过翻译过程获得所需要的蛋白质。最终通过翻译过程获得所需要的蛋白质。是细胞内转录出了部分与是细胞内转录出了部分与mRNA序列互补的反义序列互补的反义RNA，反反义义RNA与与mRNA形成了双链形成了双链RNA，不但降低了游离不但降低了游离mRNA的的含量含量，还会抑制翻译过程还会抑制翻译过程，导致目的基因不能成功表达。导致目的基因不能成功表达。(4)依题意依题意“自然界中存在一种自然界中存在一种CHS基因表达受抑制的矮牵牛基因表达受抑制的矮牵牛品种。它的表现型与上述转基因植物相似品种。它的表现型与上述转基因植物相似，研究发现它的细研究发现它的细胞中胞中CHS基因转录正常基因转录正常”，由此可推测由此可推测，上述对转基因矮牵上述对转基因矮牵牛开白花的两种解释中第二种成立的可能性更大。牛开白花的两种解释中第二种成立的可能性更大。基因工程的基本工具及操作程序分析策略基因工程的基本工具及操作程序分析策略(1)限制酶及其切点的分析限制酶及其切点的分析一个至多个限制酶切点：作为载体必须具有一个至多个限一个至多个限制酶切点：作为载体必须具有一个至多个限制酶切点制酶切点，以便与外源基因连接。以便与外源基因连接。每种酶一个切点：每种酶的切点最好只有一个。因为某种每种酶一个切点：每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的酶切点若载体上有一个以上的酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某区，则进入受体细胞后便不能自主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段片段，又不会丢失自己的片段。又不会丢失自己的片段。(2)从从“基因表达基因表达”层面分析基因表达载体的必需条件层面分析基因表达载体的必需条件基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因复制原点。基因复制原点。启动子和终止子：启动子是启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点聚合酶结合位点，启动转启动转录；终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基录；终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分因部分，其表达需要调控序列其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒插入部因而用作载体的质粒插入部位前需要有启动子位前需要有启动子，后需要有终止子。，后需要有终止子。(3)根据受体种类确定基因工程受体细胞分析根据受体种类确定基因工程受体细胞分析受体种类不同受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。所用的受体细胞种类也不相同。植物：由于植物细胞有全能性植物：由于植物细胞有全能性，植物体细胞经过植物组织植物体细胞经过植物组织培养能够形成生物体培养能够形成生物体，所以植物的受体细胞一般是体细胞。所以植物的受体细胞一般是体细胞。动物：由于动物细胞没有全能性动物：由于动物细胞没有全能性，不能由一个体细胞培养不能由一个体细胞培养成一个个体成一个个体，所以动物基因工程的受体细胞不是体细胞所以动物基因工程的受体细胞不是体细胞，而而是受精卵。是受精卵。微生物：多用原核生物细胞微生物：多用原核生物细胞，因为原核生物繁殖快因为原核生物繁殖快，多为多为单细胞单细胞，遗传物质相对较少。遗传物质相对较少。押题押题1(2015江苏扬州质检江苏扬州质检)基因工程又叫做基因拼接技基因工程又叫做基因拼接技术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合，产术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合，产生出人类所需要的基因产物。自生出人类所需要的基因产物。自20世纪世纪70年代基因工程发展年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产各种基因产品。下表起来以后，人们开始采用高新技术生产各种基因产品。下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1和图和图2示基示基因工程部分操作过程：因工程部分操作过程：(1)从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是_。(2)将目的基因与质粒将目的基因与质粒DNA缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在糖在_酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过条链间的碱基对通过_连接起来。连接起来。Sma酶酶DNA连接连接氢键氢键(3)图图2中的质粒分子可被表中中的质粒分子可被表中_酶切割，切割后的酶切割，切割后的质粒含有质粒含有_个游离的磷酸基团。个游离的磷酸基团。(4)若对图中质粒进行改造，插入的若对图中质粒进行改造，插入的Sma 酶切位点越多，质酶切位点越多，质粒的热稳定性越粒的热稳定性越_。(5)在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？并说明理由：在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？并说明理由：_。EcoR2高高能。二者具有相同的黏性末端能。二者具有相同的黏性末端解析：解析：(1)由表中信息可知由表中信息可知，Sma酶切出的是平末端酶切出的是平末端，其他其他三种酶切出的都是黏性末端。三种酶切出的都是黏性末端。(2)DNA连接酶可将目的基因与质粒连接酶可将目的基因与质粒DNA缝合形成磷酸二酯缝合形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过氢键连接。键；两条链间的碱基对通过氢键连接。(3)对比图对比图2中的碱基序列和表中酶切序列中的碱基序列和表中酶切序列，可知质粒分子可可知质粒分子可被被EcoR酶切割酶切割，切割后的质粒含有切割后的质粒含有2个游离的磷酸基团。个游离的磷酸基团。(4)DNA分子中分子中G与与C之间形成了之间形成了3个氢键个氢键，氢键的数量越多氢键的数量越多，DNA分子结构越稳定；可见插入的分子结构越稳定；可见插入的Sma 酶切位点越多酶切位点越多，质质粒的热稳定性越高。粒的热稳定性越高。(5)对比图对比图1与图与图2可知可知，甲与乙具有相同的黏性末端甲与乙具有相同的黏性末端，可用可用DNA连接酶拼接。连接酶拼接。押题押题2(2016福建龙岩质检福建龙岩质检)大豆花叶病毒大豆花叶病毒(RNA病毒病毒)是世是世界性大豆病害，是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制界性大豆病害，是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白蛋白)，生产过程大致如，生产过程大致如下，请回答问题：下，请回答问题：(1)图中的图中的是指是指 _。(2)过程过程中应用的酶是中应用的酶是 _。此 过 程 中 ， 先 要 在 大 豆 花 叶 病 毒 的 基 因 文 库 中 查 找此 过 程 中 ， 先 要 在 大 豆 花 叶 病 毒 的 基 因 文 库 中 查 找_的核苷酸序的核苷酸序列，以便合成特异性引物。列，以便合成特异性引物。(3)在上述生产流程中，在上述生产流程中，_(填序号填序号)是基因工程生产是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分，在衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分，在可使用可使用_进行检测。进行检测。RNA热稳定热稳定DNA聚合酶聚合酶(Taq酶酶)CP蛋白基因蛋白基因(控制控制CP蛋白合成的蛋白合成的RNA片段片段)CP蛋白的抗体蛋白的抗体解析：解析：(1)因为通过因为通过获得的是获得的是cDNA，所以所以是是RNA，过程过程是逆转录。是逆转录。(2)过程过程是是PCR扩增扩增，在该技术中需要用到耐高温的在该技术中需要用到耐高温的DNA聚聚合酶。在该过程中合酶。在该过程中，需要先知道目的基因需要先知道目的基因，即即CP蛋白基因的蛋白基因的核苷酸序列核苷酸序列，才能合成特异性引物。才能合成特异性引物。( (3)在基因工程中在基因工程中，基因表达载体的构建是核心基因表达载体的构建是核心，即步骤即步骤是是核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分，在在过程中过程中可以进行抗原可以进行抗原抗体杂交抗体杂交，即使用即使用CP蛋白的抗体进行检测。蛋白的抗体进行检测。如果出现了杂交带说明含有有效成分。如果出现了杂交带说明含有有效成分。命题模型二联系生产实践考查克隆技术及其伦理道德问题命题模型二联系生产实践考查克隆技术及其伦理道德问题1容易混淆的三种细胞容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(1)杂种细胞：杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。的细胞叫杂种细胞。(2)重组细胞：重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞：杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。2从结果来分析原理从结果来分析原理(1)植物体细胞杂交：植物体细胞杂交：植物体细胞杂交包含两个过程，一是植植物体细胞杂交包含两个过程，一是植物细胞融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是物细胞融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株，产生了一个生物体，因此其原理是：细胞膜形成杂种植株，产生了一个生物体，因此其原理是：细胞膜的流动性和细胞的全能性。的流动性和细胞的全能性。(2)动物细胞融合：动物细胞融合：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体，因行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体，因此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。含细胞全能性。3细胞工程的几个过程流程图比较细胞工程的几个过程流程图比较(见下表见下表)细胞工细胞工程技术程技术技术过程图示技术过程图示细胞工细胞工程技术程技术技术过程图示技术过程图示植物组植物组织培养织培养植物体植物体细胞杂细胞杂交交动物细动物细胞培养胞培养动物细动物细胞的融胞的融合合细胞工细胞工程技术程技术技术过程图示技术过程图示细胞工细胞工程技术程技术技术过程图示技术过程图示核移植核移植单克隆单克隆抗体的抗体的制备制备1(文字信息类文字信息类) 生物技术在农业生产、优良动物繁育、生物技术在农业生产、优良动物繁育、疾病诊治等方面，展现出诱人的前景。请根据以下材料回疾病诊治等方面，展现出诱人的前景。请根据以下材料回答相关问题：答相关问题：材料一：材料一：经过一个世纪的发展经过一个世纪的发展，植物细胞工程技术解决了植物细胞工程技术解决了人类生存的关键问题人类生存的关键问题(如粮食问题、花卉苗木生产等如粮食问题、花卉苗木生产等)，为为人类创造了巨大的财富。人类创造了巨大的财富。(1)用植物花药进行离体培养时，要经过用植物花药进行离体培养时，要经过_过程才能培养成单倍体幼苗。过程才能培养成单倍体幼苗。脱分化、再分化脱分化、再分化(2)枣庄的优质石榴、长红枣等植物的生产都可通过微型繁殖枣庄的优质石榴、长红枣等植物的生产都可通过微型繁殖技术来提供试管苗，其优点是不仅可以技术来提供试管苗，其优点是不仅可以_，还可以高效快速地实现无病毒，还可以高效快速地实现无病毒种苗的大量繁殖。种苗的大量繁殖。材料二：材料二：中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子的卵母细胞中大熊猫的细胞核植入去核的兔子的卵母细胞中，在世界上最在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫繁殖研这表明我国的大熊猫繁殖研究再次走在世界前列。究再次走在世界前列。(3)克隆大熊猫过程中使用的生物技术手段有克隆大熊猫过程中使用的生物技术手段有_。(至少写两种至少写两种)保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术(4)实验中选取的兔子的卵母细胞实际是处于实验中选取的兔子的卵母细胞实际是处于_期的卵期的卵母细胞。如果多个供体细胞来自同一只大熊猫，培育的这些母细胞。如果多个供体细胞来自同一只大熊猫，培育的这些大熊猫在性状上也不完全相同，分析其原因，下列正确的是大熊猫在性状上也不完全相同，分析其原因，下列正确的是(多选多选)()A性状变异可由环境条件引起性状变异可由环境条件引起B基因可能会发生突变基因可能会发生突变C受体细胞的细胞质基因不同受体细胞的细胞质基因不同D细胞核基因发生了重组细胞核基因发生了重组M中中ABC(5)用于核移植的供体细胞一般选用传代用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，是代以内的细胞，是因为这些细胞因为这些细胞_。材料三：材料三：利用乳腺生物发生器生产出的人类胰岛素利用乳腺生物发生器生产出的人类胰岛素，具有产具有产量高、质量好、成本低、易提取等优点量高、质量好、成本低、易提取等优点，该项技术的诞生可该项技术的诞生可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题有效地缓解临床上胰岛素不足的难题，从而为糖尿病患者带从而为糖尿病患者带来福音。来福音。(6)在乳腺生物发生器的操作过程中，目的基因导入受体细胞在乳腺生物发生器的操作过程中，目的基因导入受体细胞的方法是的方法是 _，人的胰岛素基因能够成功插入牛，人的胰岛素基因能够成功插入牛细胞的染色体上原因是细胞的染色体上原因是_；并能合成出人的胰岛素的原因是并能合成出人的胰岛素的原因是_。能保持正常的二倍体核型能保持正常的二倍体核型显微注射技术显微注射技术遗传物质化学组成和结构相同遗传物质化学组成和结构相同所有生物共用一套遗传密码所有生物共用一套遗传密码解析解析(1)植物组织培养过程包括离体的植物组织或细胞经植物组织培养过程包括离体的植物组织或细胞经脱分化形成愈伤组织脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成胚状体或丛芽再经再分化形成胚状体或丛芽，最后最后发育成完整的植物。发育成完整的植物。(2)微型繁殖属于无性生殖微型繁殖属于无性生殖，无性繁殖能保持亲本遗传性状。无性繁殖能保持亲本遗传性状。(3)克隆动物属于胚胎工程克隆动物属于胚胎工程，过程中使用的技术手段有动物细，过程中使用的技术手段有动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等，动物细胞培养是胚胎工胞培养、细胞核移植、胚胎移植等，动物细胞培养是胚胎工程的基础，胚胎移植往往是胚胎工程的最后一步。程的基础，胚胎移植往往是胚胎工程的最后一步。(4)用于接收供体细胞核的受体细胞是具备受精能力的去核卵用于接收供体细胞核的受体细胞是具备受精能力的去核卵母细胞，所以需要在卵母细胞分裂到减数第二次分裂中期才母细胞，所以需要在卵母细胞分裂到减数第二次分裂中期才行。由于受体卵母细胞中所含的细胞质基因不完全相同，或行。由于受体卵母细胞中所含的细胞质基因不完全相同，或者不同克隆个体生长环境条件不同，或者基因发生了不同的者不同克隆个体生长环境条件不同，或者基因发生了不同的突变等都可能导致克隆个体表现型不完全相同。突变等都可能导致克隆个体表现型不完全相同。(5)选用传代选用传代10代以内的细胞培养是由于这个时期的细胞内遗代以内的细胞培养是由于这个时期的细胞内遗传物质一般不发生改变，能保持正常的二倍体核型。传物质一般不发生改变，能保持正常的二倍体核型。(6)乳腺生物发生器是指转基因克隆动物乳腺生物发生器是指转基因克隆动物，培养它需要将目的，培养它需要将目的基因通过显微注射技术注入受精卵内培育。能跨物种将一种基因通过显微注射技术注入受精卵内培育。能跨物种将一种生物的基因导入并插入受体生物细胞的染色体上，原因是目生物的基因导入并插入受体生物细胞的染色体上，原因是目的基因和受体的基因和受体DNA的化学组成和结构相同的化学组成和结构相同，最终能在受体细最终能在受体细胞内表达成功胞内表达成功，说明二者还共用一套遗传密码。说明二者还共用一套遗传密码。2(图示应用类图示应用类)1990年，美国对一名患有严重复合型免疫缺年，美国对一名患有严重复合型免疫缺陷症的陷症的4岁女孩实施基因治疗。该患者先天腺苷酸脱氨酶岁女孩实施基因治疗。该患者先天腺苷酸脱氨酶(ada)基因缺乏，导致她患重症联合免疫缺陷病基因缺乏，导致她患重症联合免疫缺陷病(SCID)。她不。她不能抵抗任何微生物的感染，只能在无菌条件下生活。下图表能抵抗任何微生物的感染，只能在无菌条件下生活。下图表示治疗示治疗SCID的过程，请据图回答下列问题：的过程，请据图回答下列问题：(1)过程可以通过过程可以通过 _技术从携带人正常技术从携带人正常ada基因的细基因的细菌群中获得并扩增菌群中获得并扩增ada基因。基因。(2)图中的病毒图中的病毒b相当于基因工程中的相当于基因工程中的_。(3)将病毒将病毒b感染感染T淋巴细胞时，要使含淋巴细胞时，要使含ada基因的基因的DNA整合到整合到T淋巴细胞的淋巴细胞的_上。对转化成功的上。对转化成功的T淋巴细胞进淋巴细胞进行扩大培养时应定期行扩大培养时应定期_，以防止细胞代谢产物积，以防止细胞代谢产物积累对细胞自身的伤害。累对细胞自身的伤害。(4)由于过程由于过程中分离出来的细胞具有中分离出来的细胞具有_的特的特点，因而可以分化为包括造血干细胞在内的任何一种组织细点，因而可以分化为包括造血干细胞在内的任何一种组织细胞。胞。PCR基因表达载体基因表达载体染色体染色体DNA更换培养液更换培养液发育的全能性发育的全能性解析：解析：(1)依题意依题意，ada基因为基因工程中的目的基因基因为基因工程中的目的基因，扩增扩增目的基因可采用目的基因可采用PCR技术。技术。(2)图中的病毒图中的病毒b是病毒是病毒a与与ada基因基因(目的基因目的基因)相结合的产物相结合的产物，因此图中的病毒因此图中的病毒b相当于基因工程中的基因表达载体。相当于基因工程中的基因表达载体。(3)用病毒用病毒b感染感染T淋巴细胞淋巴细胞，其目的是使含其目的是使含ada基因的基因的DNA整整合到合到T淋巴细胞的染色体淋巴细胞的染色体DNA上。运用动物细胞培养技术对上。运用动物细胞培养技术对转化成功的转化成功的T淋巴细胞进行扩大培养淋巴细胞进行扩大培养，为了避免细胞代谢产为了避免细胞代谢产物积累对细胞自身的伤害物积累对细胞自身的伤害，培养时应定期更换培养液。培养时应定期更换培养液。( (4)过程过程表示的是从囊胚中分离出内细胞团细胞表示的是从囊胚中分离出内细胞团细胞，进行胚胎进行胚胎干细胞的分离培养干细胞的分离培养，胚胎干细胞具有发育的全能性胚胎干细胞具有发育的全能性，因而可因而可以分化为包括造血干细胞在内的任何一种组织细胞。以分化为包括造血干细胞在内的任何一种组织细胞。3(流程示意图类流程示意图类)人绒毛膜促性腺激素人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备的抗胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备的抗HCG单克隆抗单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图为抗体可用于早孕的诊断。如图为抗HCG单克隆抗体制备流程示单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题：意图，请分析回答下列问题：(1)制备单克隆抗体过程中要用到制备单克隆抗体过程中要用到_和和_技术。技术。(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于相当于_，使小鼠产生能分泌相应，使小鼠产生能分泌相应_的淋巴细胞，此过程的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的属于特异性免疫中的_免疫。免疫。(3)在细胞内在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基嘌呤可以，而氨基嘌呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的，而骨髓瘤细胞的DNA合成合成没有此辅助途径。没有此辅助途径。动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合抗原抗原抗体抗体体液体液利用两条利用两条DNA合成途径的不同特点配制的合成途径的不同特点配制的HAT培养基含有培养基含有多种成分，其中添加的多种成分，其中添加的_成分具有筛选杂交瘤细胞成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。的作用。 最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_。(4)此过程生产的单克隆抗体可以与此过程生产的单克隆抗体可以与_特异性结合，从而诊断早孕。特异性结合，从而诊断早孕。氨基嘌呤氨基嘌呤能无限增殖并分泌特异性抗体能无限增殖并分泌特异性抗体人绒毛膜促性腺激素人绒毛膜促性腺激素(或或HCG)解析：解析：(1)制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。合技术。(2)给小鼠注射的给小鼠注射的HCG相当于抗原相当于抗原，小鼠进行体液免小鼠进行体液免疫疫，可产生能分泌相应抗体的可产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞。淋巴细胞。(3)在培养基中加在培养基中加入氨基嘌呤入氨基嘌呤，可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而进而合成合成DNA的过程的过程，从而抑制从而抑制DNA通过此途径进行复制通过此途径进行复制，因此，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复复制过程被阻断制过程被阻断，骨髓瘤细胞不能生长骨髓瘤细胞不能生长，而受抗原刺激后的而受抗原刺激后的B淋巴细胞也不能增殖淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。植物细胞工程与动物细胞工程分析策略植物细胞工程与动物细胞工程分析策略(1)植物体细胞杂交分析植物体细胞杂交分析植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株具备两种植物的遗传特征种细胞就结束。杂种植株具备两种植物的遗传特征，原因是原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。杂种植株中含有两种植物的遗传物质。该技术在育种上应用时最大的优点是能克服远缘杂交不亲该技术在育种上应用时最大的优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍。和的障碍。目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状。良性状。(2)单克隆抗体制备过程中两次筛选分析单克隆抗体制备过程中两次筛选分析第一次筛选：利用特定选择培养基筛选第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，获得杂交瘤细胞，即即AB型细胞型细胞(A为浆细胞为浆细胞，B为骨髓瘤细胞为骨髓瘤细胞)，不需要不需要A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原抗体抗体杂交法筛选杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。押题押题1(2015江苏省如皋期中江苏省如皋期中)植物组织培养技术被广泛应植物组织培养技术被广泛应用于培育无病毒植株、育种及获得植物次生代谢产物等生产用于培育无病毒植株、育种及获得植物次生代谢产物等生产实践中。下图为番茄植株的培育过程。分析回答：实践中。下图为番茄植株的培育过程。分析回答：(1)过程中使用了过程中使用了_酶，获得植物细胞原生酶，获得植物细胞原生质体，此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体质体，此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体_。(2)铺平板类似于微生物接种，该过程必须在铺平板类似于微生物接种，该过程必须在_旁进行操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供营旁进行操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供营养外，还有养外，还有_作用。作用。(3)同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因_ (填填“相同相同”、“不相同不相同”或或“不一定相同不一定相同”)；图中属于再分化的过程是；图中属于再分化的过程是 _(填序号填序号)。纤维素酶和果胶纤维素酶和果胶吸水涨破吸水涨破酒精灯火焰酒精灯火焰调节渗透压调节渗透压不一定相同不一定相同(4)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程倍体番茄，可选择在图中的过程中添加中添加_进行处进行处理，也可以选择在过程理，也可以选择在过程中添加中添加_进行处理。进行处理。聚乙二醇聚乙二醇秋水仙素秋水仙素解析：解析：(1)过程中使用了纤维素酶和果胶酶过程中使用了纤维素酶和果胶酶，破坏植物细胞破坏植物细胞的细胞壁的细胞壁，而不损伤细胞内部结构而不损伤细胞内部结构，以获得具有活力的单个以获得具有活力的单个的原生质体的原生质体，因为失去了细胞壁的支撑作用，因此此处使用，因为失去了细胞壁的支撑作用，因此此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体吸水涨破。的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体吸水涨破。( (2)铺平板类似于微生物接种铺平板类似于微生物接种，该过程必须在酒精灯火焰旁进该过程必须在酒精灯火焰旁进行无菌操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供营养外行无菌操作。平板中添加蔗糖的目的除了提供营养外，还有还有调节渗透压的作用调节渗透压的作用，保持细胞正常的形态和功能。保持细胞正常的形态和功能。(3)同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因不一定相同。如体细胞培养得到的细胞中含两个染色体组不一定相同。如体细胞培养得到的细胞中含两个染色体组，而花粉离体培养得到的细胞内染色体数目减半而花粉离体培养得到的细胞内染色体数目减半，因此基因不因此基因不同；图中同；图中表示去除细胞壁表示去除细胞壁，获得原生质体获得原生质体，表示已分化的细胞在一定因素作用下恢复细胞分表示已分化的细胞在一定因素作用下恢复细胞分裂能力裂能力，失去原有分化状态的过程，叫做脱分化，失去原有分化状态的过程，叫做脱分化，表示表示已经脱分化的愈伤组织在一定条件下已经脱分化的愈伤组织在一定条件下，再分化出胚状体，形，再分化出胚状体，形成完整植株，这一过程叫做再分化。成完整植株，这一过程叫做再分化。( (4)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多若想培育多倍体番茄倍体番茄，可选择在图中的过程可选择在图中的过程中添加聚乙二醇作为诱导中添加聚乙二醇作为诱导剂来诱导细胞的融合剂来诱导细胞的融合，使融合细胞内染色体数目加倍。也可使融合细胞内染色体数目加倍。也可以选择在过程以选择在过程中添加秋水仙素中添加秋水仙素，抑制细胞分裂时纺锤体的抑制细胞分裂时纺锤体的形成形成，从而使染色体数目加倍。从而使染色体数目加倍。押题押题2(2016江苏泰州期初联考江苏泰州期初联考)下图为用小鼠下图为用小鼠(2n40)制制备单克隆抗体过程图，图中的备单克隆抗体过程图，图中的“”表示含有、表示含有、“”表示表示没有，没有，Ig表示抗体，回答下列问题：表示抗体，回答下列问题：(1)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有杂交瘤细胞外，可能还有_，体系中出现多种类型细胞的原因是体系中出现多种类型细胞的原因是_。B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(2)第二次筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞所用的技术是第二次筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞所用的技术是_。(3)杂交瘤细胞有氧呼吸过程中产生的杂交瘤细胞有氧呼吸过程中产生的H来自于反应物中的来自于反应物中的_，在，在_处与氧结合。处与氧结合。(4)杂交瘤细胞在增殖过程中能形成杂交瘤细胞在增殖过程中能形成_个四分体。个四分体。(5)如果破坏杂交瘤细胞中的核仁，抗体合成将不能进行，因如果破坏杂交瘤细胞中的核仁，抗体合成将不能进行，因为该结构与为该结构与 _的合成有关。的合成有关。抗原抗原抗体杂交抗体杂交葡萄糖和水葡萄糖和水线粒体内膜线粒体内膜0核糖体核糖体解析：解析：(1)动物细胞在融合的过程中动物细胞在融合的过程中，除了脾细胞和骨髓瘤细除了脾细胞和骨髓瘤细胞的融合外胞的融合外，还可能有脾细胞间的相互融合以及骨髓瘤细胞还可能有脾细胞间的相互融合以及骨髓瘤细胞间的相互融合。主要原因是参与融合的细胞是随机的间的相互融合。主要原因是参与融合的细胞是随机的，不可不可能达到能达到100%的融合率。的融合率。(2)第二次筛选是为了检测产生出的特定抗体第二次筛选是为了检测产生出的特定抗体，所以所用的技所以所用的技术是用特定的抗原进行抗原术是用特定的抗原进行抗原抗体杂交。抗体杂交。(3)动物细胞呼吸产生的动物细胞呼吸产生的H是来源于反应物葡萄糖和水是来源于反应物葡萄糖和水，因为因为它们都含有氢。在线粒体内膜上与氧结合生成水。它们都含有氢。在线粒体内膜上与氧结合生成水。( (4)杂交瘤细胞进行的是有丝分裂杂交瘤细胞进行的是有丝分裂，而四分体是在减数第一次而四分体是在减数第一次分裂前期联会时形成的分裂前期联会时形成的，所以没有四分体的形成。所以没有四分体的形成。(5)抗体是蛋白质抗体是蛋白质，其合成是在核糖体上进行其合成是在核糖体上进行，而核仁是与核而核仁是与核糖体的形成有关的结构。糖体的形成有关的结构。