高考生物二轮复习 第一部分 专题六 生物科技系统教师用书

第一部分 专题六 生物科技系统第1讲基因工程与克隆技术考点一基因工程与蛋白质工程1.(2016武汉调研)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作为模板，在_酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在_酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_，用相应的抗体进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。解析：(1)基因是具有遗传效应的DNA片段，遗传信息储存在基因碱基对的排列顺序中。(2)蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，故题中所述不属于蛋白质工程。(3)利用逆转录法获取目的基因时，需先提取mRNA，在逆转录酶的作用下逆转录合成cDNA。cDNA与载体需要在限制酶和DNA连接酶的作用下拼接构建成基因表达载体，才可导入受体菌。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。答案：(1)碱基对(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(3)mRNA逆转录限制酶和DNA连接(4)蛋白质抗原抗体2下图是科学家利用大肠杆菌生产人胰岛素的部分过程。请结合相关知识回答问题：(1)除图示方法获得目的基因(人胰岛素基因)外，还可通过_的方法获得目的基因。(2)图示所获得的人胰岛素基因在大肠杆菌中不能表达，需要质粒为其提供_等调控因子；质粒含有一个或多个_切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有_，供重组DNA的鉴定和选择。(3)图中切割人胰岛素基因和质粒的酶(酶A)相同，其目的是_。将重组DNA分子导入大肠杆菌前，常需用_处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆菌中没有_等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。解析：(1)获得目的基因的方法除题图所示方法外，还有人工合成法。(2)图示所获得的人胰岛素基因由于不含启动子和终止子，因此需要载体质粒提供。质粒上还应含有一个或多个限制酶切割位点，供目的基因插入其中；质粒上还含有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(3)用同一种限制酶切割目的基因和质粒，以便获得相同的末端。将重组DNA分子导入大肠杆菌前，需用Ca2处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(4)由于大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等结构，其内合成的人胰岛素没有活性，需要经过再加工。答案：(1)人工合成(2)启动子、终止子限制酶标记基因(3)获得相同的末端Ca2(4)内质网、高尔基体3(2016天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A人血细胞启动子B水稻胚乳细胞启动子C大肠杆菌启动子 D农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。解析：(1)要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。由于DNA的复制只能从脱氧核苷酸单链的5端向3端延伸，因而引物均应结合在DNA单链的3端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)酚类物质能吸引农杆菌，因此在水稻受体细胞中添加该类物质，能吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因的成功转化。(4)途径和的主要区别是途径的受体细胞是真核细胞，途径的受体细胞是原核细胞。由于人体合成的初始HSA多肽需要经膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径获取rHSA更具有优势。(5)rHSA是基因工程的产物，其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HSA的生物学功能是否一致。答案：(1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA4.(2016江苏高考)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点图1图2(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得_种大小不同的DNA片段。解析：(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和至少一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧，标记基因留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为Bcl和Hind，切割后质粒上保留的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过DNA连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要导入Ca2处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大肠杆菌细胞膜的通透性大大增加，便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知，为了筛选出导入重组质粒的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌，可利用PCR扩增的方式，结合电泳技术来分析处理。DNA的两条链是反向平行的，在PCR过程中，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，因此应选择引物甲和引物丙。(3)因为Bcl和BamH酶切产生的黏性末端相同，所以可以被DNA连接酶连接，连接部位的6个碱基对序列为，但是连接后形成的DNA中不再具有Bcl和BamH的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。(4)由图可知，能被限制酶Bcl和BamH切割的序列也能被Sau3A识别并切割，因此图中质粒上存在3个Sau3A的切割位点，若将3个切割位点之间的DNA片段分别编号为a、b和c，则完全酶切(3个切割位点均被切割)会产生3种大小的DNA片段，即为a、b和c；考虑只切1个切割位点，有三种情况，都产生一种大小的DNA片段，即大小均为abc；考虑切2个切割位点，则会产生ab、c、ac、b、bc、a几种不同大小的DNA片段。综上所述，若用Sau3A识别并切割图中质粒，最多可获得7种大小的DNA片段，即为abc、ab、ac、bc、a、b、c。答案：(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)都不能(4)75多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶，使细胞壁破损。成熟的番茄果实PG的合成量显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程的方法减少PG基因的表达，可延长番茄的保质期。科学家将PG基因接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄。请回答下列问题：(1)转基因番茄的培育过程中涉及的工程手段所依据的生物学原理是_。对该农产品进行销售时需进行标注，以维护消费者对转基因产品的_和_。一些消费者担心转基因番茄的安全性，主要表现在_(至少答出一点。)(2)将PG基因接到Ti质粒上，属于基因工程操作流程中的_。(3)将含有目的基因的番茄细胞培育成转基因番茄植株，需经过_和_的过程。若想获得转基因番茄的人工种子，需以植物组织培养得到的_等为材料，经过人工薄膜包装而得到。解析：(1)转基因番茄的培养过程用到的工程手段有基因工程和植物细胞工程，应用的原理分别是基因重组和植物细胞的全能性；我国的基因工程安全管理办法是为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权。一些消费者认为不能对转基因食品的安全性掉以轻心，主要表现在担心出现滞后效应、担心出现新的过敏原、担心营养成分的改变等。(2)将PG基因接到Ti质粒上，属于基因工程的核心步骤，即基因表达载体的构建。(3)植物组织培养过程需经过脱分化和再分化过程。所谓人工种子，就是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。答案：(1)基因重组和植物细胞的全能性知情权选择权担心出现滞后效应(或担心出现新的过敏原、担心营养成分改变等)(2)基因表达载体的构建(3)脱分化再分化胚状体、不定芽、顶芽和腋芽考点二克隆技术6.研究小组用土壤农杆菌与陆地棉叶肉细胞原生质体共同培养获得了转基因陆地棉，过程如下。请回答下列问题：(1)图a表示从已经消毒的叶片中剪取部分植物组织细胞，图b表示制备原生质体，培养皿中要加纤维素酶和果胶酶，其原因是_。 (2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是_和_。培养一段时间后，将其与土壤农杆菌混合培养，使重组Ti质粒进入_，重组Ti质粒上_段携带了目的基因，可以整合到植物细胞的 _上。然后通过离心(图d)的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是_。(4)将愈伤组织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量，其原因是_，最终获得完整的植株(图h)。解析：图示是通过土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养的方法获得转基因植物的过程。a为获取植物细胞；b为去除细胞壁获取原生质体的过程；c为用培养基培养原生质体；d为土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养；e表示脱分化过程；f表示用选择培养基进行筛选培养；g表示再分化过程；h表示转基因植物幼苗。(1)图b表示用纤维素酶和果胶酶两种酶来制备原生质体，原因是植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁。(2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是为原生质体提供碳源和能源和调节渗透压维持原生质体的形态，将其与土壤农杆菌共同培养，使携带目的基因的Ti质粒的TDNA进入植物细胞，整合到植物细胞的染色体(染色体DNA)上，然后通过离心的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是筛选出含目的基因的植物细胞。(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化，故将愈伤组织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量。答案：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁(2)为原生质体提供碳源和能源调节渗透压维持原生质体的形状原生质体(植物细胞)TDNA染色体(染色体DNA)(3)筛选出含目的基因的植物细胞(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化7(2016永州三校联考)下图为单克隆抗体制备流程示意图。(1)图中过程是_。对动物细胞来说，过程独有的方法是_。过程的目的是_。过程的目的是获得_。(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养液中添加_；其体外培养需用CO2培养箱，其中CO2的主要作用是_。(3)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖。(4)单克隆抗体与传统抗体相比，其优点是_。解析：过程表示诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合，动物细胞特有的诱导融合方法是用灭活的病毒处理。单克隆抗体制备过程中需两步筛选：是利用选择培养基筛选杂交瘤细胞，过程是利用克隆化培养和抗体检测筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。动物细胞培养需要提供无菌、无毒条件，还需要一定的气体环境。杂交瘤细胞可在小鼠腹水中进行体内培养。答案：(1)向老鼠体中注射特定抗原灭活的病毒处理筛选杂交瘤细胞能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(2)抗生素维持培养液的pH(3)腹水(4)特异性强，灵敏度高，可大量制备8下图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线(图中B、D两点表示经筛选后继续培养)，请据图回答下面的问题：(1)OA段的培养称为_培养，AB段可能发生了_现象，需要用_酶处理，以使组织细胞分散开来。(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行_，不同的是植物细胞还要进行_。(3)为制备单克隆抗体，需将_注射到小鼠体内，以此获取_细胞，同时可选取图中_点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞，所选取细胞的细胞膜上的_比正常细胞显著减少。为筛选出能够产生单克隆抗体的杂交细胞，可用_培养基达到目的。解析：据图中不同阶段细胞的增殖代数可知，AB段细胞不再增殖，但此时细胞仍有增殖能力，所以此时可能发生了接触抑制，故OA段为原代培养；D点细胞增殖代数达到了60次以上，故此时细胞发生了癌变，获得了无限增殖的能力。答案：(1)原代接触抑制胰蛋白(2)增殖(或分裂)脱分化和再分化(3)抗原浆D糖蛋白选择9DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型生长速率g/(Ld)固体培养基上藻落直径DHA含量()A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无据表回答：(1)选育的融合藻应具有A藻_与B藻_的优点。(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得_。(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤_可淘汰B藻，步骤_可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤_获取生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小；步骤b：用不含有机碳源的培养基进行光照培养；步骤c：测定DHA含量。(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组实验，结果如下图。甲组条件下，融合藻产生H的细胞器是_；丙组条件下产生ATP的细胞器是_。与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下_。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是_。解析：(1)据表可知，A藻具有自养和能产生DHA的优点，B藻具有能快速生长的优点，故选育的融合藻应同时具有两者优点。(2)植物细胞具有细胞壁，用纤维素酶处理可以去除细胞壁获得原生质体。(3)B藻为异养型，在不含有机碳源的培养基上无法生存；藻落的大小和生长速率成正比；选育的融合藻除了自养、生长快速的优点外，还要能产生DHA。(4)甲组融合藻有光照，既可进行细胞呼吸也可进行光合作用，因此叶绿体和线粒体中均可以产生H；丙组黑暗处理，融合藻不能进行光合作用，所以产生ATP的细胞器只有线粒体。解答本题时应注意细胞质基质中也能产生ATP，但是不属于细胞器。融合藻同时具有A藻和B藻的特点，所以既能自养又能异养，在乙组条件下，融合藻可同时进行自养和异养，故生长速率较快。在实际生产中应考虑成本，相比甲组，乙组消耗葡萄糖，提高了成本，培养液中富含葡萄糖还易引起杂菌生长。答案：(1)产生DHA，自养特性快速生长(2)原生质体(3)bac(4)线粒体、叶绿体线粒体融合藻既能光能自养又能异养融合藻利用光能和简单的无机物即能生长，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止杂菌生长 在本讲内容的复习中，应注意以下几点：(1)用列表比较法理解限制酶、DNA连接酶和载体的作用。(2)用实例分析法理解基因工程的原理与过程。(3)用列表比较法理解两个不同点：植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同。(4)用图解法理解单克隆抗体的制备过程。考点一明考向不走弯路以图表、材料、流程图等形式，综合考查基因工程与细胞工程的原理、操作过程及应用是高考常考形式。基因工程中限制酶和DNA连接酶的作用特点及在构建基因表达载体中的应用是难点，也是易错点，如课前诊断卷T4。联知识简洁串记1比较记忆基因工程的三种工具(填表)限制酶DNA 连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA 片段，形成重组_DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两个核苷酸之间的磷酸二酯键作用特点(条件)识别双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列在特定位点上切割Ecoli DNA 连接酶只能连接黏性末端T4 DNA 连接酶能连接黏性末端和平末端能在宿主细胞内稳定存在并大量复制有一个至多个限制酶切割位点具有特殊的标记基因常用类型EcoR 限制酶 Sma 限制酶Ecoli DNA 连接酶、T4 DNA 连接酶质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等2熟记基因工程的四个操作步骤(填空)(1)目的基因的获取途径：方法具体操作直接分离从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取人工合成化学合成已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板逆转录法以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成PCR技术扩增原理：DNA复制条件：模板DNA、引物、脱氧核苷酸、热稳定的DNA聚合酶(2)基因表达载体的构建重组质粒的构建：基因表达载体的组成：构建过程：(3)将目的基因导入受体细胞：植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(用Ca2处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)目的基因的检测与鉴定：3图解记忆蛋白质工程(填图)防易错无障通关1判断有关基因工程叙述的正误(1)切割质粒的限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列()(2)载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因()(3)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达()(4)设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列()(5)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列()(6)PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶()(7)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制()(8)每个质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点()(9)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada()(10)限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶()(11)Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端()(12)目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法()(13)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接使用()(14)为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体()(15)检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交技术()2判断有关蛋白质工程叙述的正误(1)蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质()(2)蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构()(3)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质()考点二 明考向不走弯路植物体细胞杂交、动物细胞培养、核移植及单克隆抗体制备的过程及应用是高考命题的重点。常以材料或流程图形式，结合基因工程和胚胎工程进行考查。联知识简洁串记1比较记忆植物组织培养与动物细胞培养(填表)项目植物组织培养动物细胞培养取材植物幼嫩部位动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程结果获得植株个体，可以体现全能性新的细胞，不形成个体，不体现全能性条件无菌营养适宜条件无菌、无毒营养，血清等温度和Ph气体环境：O2、CO2应用植株快速繁殖脱毒植株的培养人工种子生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学的研究2理清克隆动物培育流程(填图)3比较记忆植物体细胞杂交与动物细胞融合(填表)项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性过程相关酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶融合方法物理法：离心、电激、振动；化学法：聚乙二醇等试剂诱导除物理法和化学法外还可以用灭活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞 意义克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能4准确记忆单克隆抗体的一过程两特点(填空)(1)制备过程： (2)单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高。防易错无障通关1判断下列有关植物细胞工程叙述的正误(1)在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞()(2)经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子()(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化()(4)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交()(5)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性()(6)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性()(7)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的()(8)再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志()2判断下列有关动物细胞工程叙述的正误(1)在25 的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养()(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶()(3)动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒()(4)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体()(5)动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育()(6)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞()(7)克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变()(8)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的()(9)动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞()(10)克隆动物的性状与供体动物完全相同() 一、练全国卷高考真题知考查重点1(2016全国甲卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到1050代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)XX或XY 显微操作胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性2(2016全国乙卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后可作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞3(2016全国丙卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。GAATTCGGATCCGATCCTTAAGCCTAGGCTAG图(a)图(b)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知，BamH和Sau3A两种限制性核酸内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamH酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产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启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶4(2015全国卷)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的蛋白基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。答案：(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除5(2015全国卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。解析：(1)从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。中心法则的内容如下图所示：由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在有些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成DNA表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能6(2014全国卷)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_。(2)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_，体系中出现多种类型细胞的原因是_。(3)杂交瘤细胞中有_个细胞核，染色体数目最多是_条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_。解析：(1)由图可知，小鼠至少经过4次免疫后，免疫小鼠的血清抗体效价可达到16 000以上，其中Y小鼠的血清抗体效价最高。(2)由于细胞融合是随机的，且并不是所有细胞都能参与融合，融合体系中含有五种细胞：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞、B淋巴细胞相互融合形成的细胞。(3)两个细胞的细胞核融合成一个细胞核标志着融合的完成，杂交瘤细胞中有一个细胞核；细胞融合过程中染色体会发生丢失，所以染色体数量最多为两者之和，即100条。(4)未融合的B淋巴细胞不能无限增殖，经多次传代培养后都不能存活。答案：(1)4YY小鼠的血清抗体效价最高(2)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的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1100(4)(经免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞)不能无限增殖二、练各地市调研试题知命题热点1下列是用生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。(1)过程得到的Y细胞称为_。得到的单克隆抗体最主要的优点是_。(2)过程需要_酶，过程需要用_处理受体细胞。(3)若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的空间结构是否相同？_为什么？_。(4)如果想用棉花生产该种抗体，则过程的受体细胞通常选用_，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过_技术获得能产抗体的转基因棉花植株。解析：分析图形可知，图中是动物细胞融合，是动物细胞培养，是分离提取mRNA，是逆转录形成目的基因，是构建重组质粒，是将重组质粒导入大肠杆菌。(1)过程将经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合得到Y细胞，即杂交瘤细胞，杂交瘤细胞产生的单克隆抗体最主要的优点是特异性强、灵敏度高、并可大量制备。(2)过程是逆转录形成目的基因，过程是将重组质粒导入大肠杆菌，需要用Ca2(或CaCl2)处理受体细胞，使其处于感受态，易于吸收外源DNA。(3)抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过内质网和高尔基体的加工，所以若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序虽然相同，但两者的空间结构不同。(4)如果想用棉花生产该种抗体，则利用农杆菌转化法，即过程的受体细胞通常选用农杆菌，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过植物组织培养技术获得能产抗体的转基因棉花植株。答案：(1)杂交瘤细胞特异性强、灵敏度高、并可大量制备(2)逆转录Ca2(或CaCl2)(3)不同抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过了内质网和高尔基体的加工(4)农杆菌植物组织培养2在青蒿中，青蒿素的含量很低，且受地域性种植的影响较大。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿酸的合成途径(如图中的实线框内所示)。研究发现，酵母细胞也能够产生青蒿酸合成的中间产物FPP(如图中的虚线框“内所示)。请回答下列问题：(1)在FPP合成酶基因的表达过程中，完成过程中需要_酶催化。(2)为了提高青蒿素的产量，需要对青蒿细胞进行植物组织培养，用青蒿细胞培养到薄壁细胞的过程叫做_，由薄壁细胞大量增殖的细胞分裂方式是_。(3)根据图示的代谢过程，若科学家用基因工程技术培育能产生青蒿酸的酵母细胞，需要向酵母细胞中导入_、_等。在基因工程的操作过程中，为了目的基因在受体细胞中能稳定存在、复制和表达，使其发挥作用，需要构建_。(4)实验发现，改造后的酵母菌细胞的基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿酸仍很少，根据图解分析，其原因可能是_。(5)利用酵母细胞生产青蒿酸的明显优势有_(答对一个要点即可)。答案：(1)RNA聚合(2)脱分化有丝分裂(3)ADS酶基因CYP71AV1酶基因基因表达载体(4)酵母细胞中FPP部分用于合成固醇(或FRG9酶容易表达)(5)细胞繁殖快(或生理代谢旺盛或易培养或成本低或能克服地域性种植的限制)3RTPCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示：(1)过程需要加入缓冲液、原料、_