高考生物二轮复习 第1部分 专题讲练突破 专题8 现代生物科技专题 第16讲 基因工程和细胞工程

专题八 现代生物科技专题第16讲基因工程和细胞工程考纲热度1.基因工程的诞生(5年2考)2.基因工程的原理及技术(5年15考)3基因工程的应用(5年10考)4.蛋白质工程(5年7考)5植物的组织培养(5年9考)6.动物细胞培养与核移植技术(5年6考)7动物细胞融合与单克隆抗体(5年8考)诊断知识盲点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。()6PCR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每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点。()9蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。()10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。()11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。()12Ecoli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端。()13目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。()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。()16蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。()17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。()18由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。()19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。()20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。()21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。()22培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。()23棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。()24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。()25愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。()26再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。()27在25的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养。()28动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶。()29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。()30体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。()31动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育。()32培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。()33克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变。()34二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的。()35动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。()36克隆动物的性状与供体动物完全相同。()考点一基因工程高考领航1(2016高考全国乙卷)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重组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2(2016高考全国丙卷)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)。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_。(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E.coliDNA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)E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶3(2015高考全国卷)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出有无目的蛋白，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4(2015高考全国卷)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；在某些病毒中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)(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核心探究1理清基因工程的三大操作工具限制酶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分子携带目的基因进入受体细胞作用特点(条件)(1)识别特定的核苷酸序列；(2)在特定位点上切割DNA分子(1)EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端；(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；(2)有一个至多个限制酶切割位点；(3)具有特殊的标记基因2.把握基因工程的四步操作程序(1)目的基因的获取从基因文库中获取。利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。用化学方法人工合成a对于核苷酸序列已知的直接人工合成。b可通过反转录法获取，即mRNA逆转录酶,单链DNADNA聚合酶,双链DNA。(2)基因表达载体的构建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。基因表达载体的构建方法(3)将目的基因导入受体细胞生物种类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(Ca2处理法)受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞(4)目的基因的检测与鉴定导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等接种实验。基因工程的七大失分点1启动子、终止子(1)启动子(DNA片段)起始密码子(RNA上相邻的3个碱基)。(2)终止子(DNA片段)终止密码子(RNA上相邻的3个碱基)。2限制酶、DNA酶、DNA连接酶、DNA聚合酶(1)限制酶DNA酶(2)DNA连接酶DNA聚合酶3将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端或平末端。4限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。5基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。6目的基因的插入位点不是随意的基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。7目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。题点突破1在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答下列问题：(1)A过程需要的酶有_和_。(2)要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用_处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为_态；然后将_在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C_和E_。如果要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入_。(4)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是_。这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_。解析：(1)基因表达载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使它们产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶把这两个DNA片段连接起来。(2)农杆菌转化法导入目的基因时，首先必须用Ca2处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态；然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化。因为只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入卡那霉素。(4)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上，检测采用的方法是DNA分子杂交技术。答案：(1)限制酶DNA连接酶(2)Ca2感受重组质粒和感受态细胞(3)脱分化再分化卡那霉素(4)目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上DNA分子杂交技术2抗凝血酶蛋白是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治疗。凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。下列是生产这两种酶的相关思路，请回答下列问题：(1)图1为通过培育转基因奶牛获得抗凝血酶蛋白的流程。图中过程a指的是利用_法将目的基因导入受精卵，受体细胞不选用体细胞的理由是_。在胚胎移植前，需进行_，目的是确定要培育的个体能产奶。可采用_法来鉴定牛奶中是否含有抗凝血酶蛋白。(2)从牛胃液中分离得到的凝乳酶以其催化能力强而被广泛应用，研究人员运用基因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中。从牛胃细胞中提取mRNA，再通过_形成cDNA。以此cDNA为模板通过PCR扩增目的基因，有时需要在引物的5端设计_(填“限制酶”、“DNA连接酶”或“RNA聚合酶”)识别序列，以便构建重组DNA分子。为提高重组DNA分子的比例，在构建重组DNA分子(如图2所示)时最好选用_作限制酶。经研究发现，如果将该凝乳酶的第20位和24位氨基酸变为半胱氨酸，则其催化能力将提高2倍。现已知通过蛋白质工程可生产高效凝乳酶，请写出有关制备步骤：_。解析：(1)图1是培育转基因牛的简易流程图，所以a过程指的是将目的基因导入受精卵，采用的方法为显微注射法。动物体细胞的全能性一般不能表现，所以选择受精卵作为受体细胞。只有母牛才能产奶，所以进行胚胎移植前需要对胚胎进行性别鉴定。鉴定牛奶中是否含有目标蛋白，常采用抗原抗体杂交法。(2)以RNA为模板获得DNA的过程称逆转录。PCR技术用于快速扩增目的基因，而基因工程中只需用限制酶来切割DNA。 目的基因两末端碱基序列不同以及切开的质粒两末端碱基序列不同才能避免各自的自连，进而提高重组DNA的比例。答案：(1)显微注射动物体细胞的全能性一般不能表现性别鉴定抗原抗体杂交(2)逆转录限制酶BamH 和Pst找到相对应的脱氧核苷酸序列定向改造凝乳酶基因将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞等(答案合理即可)考点二克隆技术高考领航(2014高考新课标全国卷)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)分析题图可知，经4次免疫后，小鼠Y的血清抗体效价就可达到16 000以上。由于4次免疫后的Y小鼠的血清抗体效价最高，故最适合用于制备B淋巴细胞。(2)细胞融合实验中，由于细胞融合是随机的，而且诱导融合率不可能达到100%，所以会有未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。(3)杂交瘤细胞同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质，但细胞核只有一个。由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体会丢失，故细胞核中染色体数目最多是4060100(条)。(4)B淋巴细胞已经分化，没有无限增殖的潜能。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)不能无限增殖核心探究1比较记忆植物组织培养与动物细胞培养项目植物组织培养动物细胞培养原理植物细胞的全能性细胞增殖过程结果获得植株个体新的细胞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.比较记忆植物体细胞杂交与动物细胞融合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3.理清动物细胞核移植的过程4熟记单克隆抗体的制备过程细胞工程的七大失分点1植物组织培养的目的不同，培养阶段不同：若生产人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段；若培养新个体，则应培养到试管苗阶段。2脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。3植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素浓度比例不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。4动物细胞融合和植物体细胞杂交产生的“后代”中都含有两个“亲本”的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。5灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。6除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体。7单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。题点突破1科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_。(2)过程常用的酶是_，细胞融合完成的标志是_。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_种不同的原生质体，当观察到_时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程和过程依次为_，过程中的培养基常添加的植物激素是_。(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含_条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_植株。解析：(1)植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原理分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶，细胞融合完成的标志是形成新的细胞壁。(3)化学促融剂是聚乙二醇，两两融合的原生质体有三种：番茄番茄、番茄马铃薯、马铃薯马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜色的荧光。(4)过程和过程分别表示脱分化和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主要是生长素和细胞分裂素。(5)“番茄马铃薯”体细胞有mn条染色体，有丝分裂后期染色体数目加倍，由配子发育成的个体均为单倍体。答案：(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶形成了新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(mn)单倍体2.如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瘤细胞，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糖蛋白选择限时规范训练(建议用时：40分钟)1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60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下面为培育转基因水稻过程示意图，请回答：(1)在上述工程中，铁结合蛋白基因称为_，获取该基因后常用_技术进行扩增。(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用_处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得_；培养基3与培养基2的区别是_。(4)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_。解析：本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高的大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因，要大量获得此基因一般采用PCR技术进行扩增。若构建重组质粒则要用同种限制酶切割含目的基因的DNA片段和质粒。将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基，各培养基最明显的差别在于所添加激素的比例不同。答案：(1)目的基因PCR(2)含目的基因的DNA片段质粒CaCl2(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例(4)种子中铁含量2为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)。请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，_(填“需要”或“不需要”)启动子。(2)步骤中，用Ca2处理大肠杆菌，使之成为_细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有_基因。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和Xgal的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。根据上述原理可以初步判断_(填“蓝色”或“白色”)菌落中的大肠杆菌为重组菌。(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与_形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。解析：(1)启动子是RNA聚合酶的识别位点，任何基因的表达(转录)均需要启动子。(2)大肠杆菌细胞用Ca2处理后就成为感受态细胞；能在添加氨苄青霉素的培养基上生存的细菌含有氨苄青霉素抗性基因，没有氨苄青霉素抗性基因的细菌将会死亡。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和Xgal的培养基上会形成蓝色菌落，而重组菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表达，重组菌在含有IPTG和Xgal的培养基上会形成白色菌落。(4)判断SHH基因的转录情况，也就是判断SHH基因是否转录出mRNA。答案：(1)需要(2)感受态Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)(3)白色(4)SHH转录的mRNA(只写mRNA不对)3马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答。(1)马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，经过人工培养获得脱毒苗。培养基中添加_(填激素名称)，诱导离体细胞经过_和_完成组织培养过程，从而形成脱毒苗。为监控脱毒苗的质量，可采用_的方法检测病毒的蛋白质。(2)研究人员研究了茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如图。实验结果表明，茎尖越小，_，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为_mm。解析：(1)离体的植物组织必须在植物激素的作用下才能经脱分化形成愈伤组织，然后经再分化形成具有根、茎、叶的植物体。检测病毒的蛋白质要用抗原抗体杂交法。(2)据图可知，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，当茎尖大小为0.27 mm时脱毒率和成苗率相对都较高。答案：(1)生长素和细胞分裂素脱分化再分化抗原抗体杂交(2)脱毒率越高，成苗率越低0.274如图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图回答下列问题：(1)图中所示过程的原理有：_。(2)图中的过程是_。(3)植物体细胞融合成功的标志是_，其产生与细胞内_(细胞器)有关。(4)和过程分别是_和_过程。该杂交植株有_个染色体组。(5)该技术的最显著优势是：_。解析：(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程，其原理是细胞膜具有流动性；将杂种细胞培育成新的个体，其原理是植物细胞具有全能性。(2)图中的过程是去除植物细胞壁，制备原生质体。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成杂种植株。图中杂种植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体，含有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。答案：(1)细胞膜具有一定的流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可)(2)(去壁)制备原生质体(3)形成新的细胞壁高尔基体(4)脱分化再分化四(5)克服远缘杂交不亲和的障碍5如图是科学家利用小鼠成纤维细胞获得单克隆抗体的示意图。请据图回答：(1)获取转录因子基因需要的工具酶是_，因成纤维细胞较小，过程将目的基因导入小鼠成纤维细胞时常用的载体是_。(2)过程称为_，在此过程中，成纤维细胞在转录因子基因的作用下，转化为iPS胚性细胞，在体外培养条件下，iPS胚性细胞能不断进行_。(3)过程为动物细胞融合，此过程常用_、灭活的病毒、电刺激等诱导细胞融合，融合后的Y细胞具有_的特性。(4)对杂种细胞Y进行_和_后，才能筛选出能产生特异性抗体的杂种细胞。答案：(1)限制酶动物病毒(2)动物细胞培养细胞增殖(细胞分裂)(3)聚乙二醇(PEG)既能大量增殖，又能产生单一抗体(4)克隆化培养(抗原)抗体检测6研究人员利用生物工程技术，探究猪bmp15基因在不同组织细胞中的特异性表达。该工程技术基本流程如下图(EGFP基因控制合成增强型绿色荧光蛋白；过程表示表达载体2成功导入各组织细胞)。请回答：(1)过程中，需利用_限制酶处理表达载体1。(2)过程中，常采用_技术将表达载体2成功导入受体细胞。(3)在实验结果的基础上，提取上述猪肌肉细胞的_(填“mRNA”或“DNA”)，利用标记的_作探针，进行分子杂交，可进一步探究猪bmp15基因特异性表达的原因。(4)据实验结果推测，猪bmp15基因在_细胞特异性表达。答案：(1)Xho和Hind (2)显微注射(3)mRNAEGFP基因(4)猪卵巢7如图表示构建转入了人抗体基因的小鼠生产人源性单克隆抗体的流程。请据图回答下列问题：(1)图示过程涉及的生物技术有_、_、_。(2)构建的基因表达载体除含有人抗体基因、标记基因外，还应具有_。(3)向转基因小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的_中提取B淋巴细胞；过程通常用_诱导。(4)细胞X是_，体外培养细胞X所用的培养液必须添加_等天然成分，培养过程中会产生接触抑制吗？_。答案：(1)转基因技术动物细胞培养动物细胞融合(其他合理答案亦可)(2)启动子、终止子(3)脾脏聚乙二醇或灭活的病毒(4)杂交瘤细胞血浆或血清不会第17讲胚胎工程和生态工程考纲热度1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(5年18考)2.胚胎干细胞的移植(5年7考)3胚胎工程的应用(5年19考) 4.简述生态工程的原理(5年8考)5生态工程的实例(5年4考)诊断知识盲点1胚胎移植技术中对供体和受体母牛都要进行相同激素处理。()2胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低。()3转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中。()4种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性。()5体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精。()6受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。()7早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清。()8利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎。()9卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。()10胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。()11胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点。()12精子和卵子的发生都是从初情期开始的。()13判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体。()14透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。()15排卵是指卵泡从卵巢中排出。()16内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。()17中国政府禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。()18对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割。()19生态工程是无消耗、多效益的工程。()20“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。()21在建设高新农业时，沼气池的建立遵循了物质循环再生原理。()22“总体功能大于各部分之和的效果”是利用系统整体性原理。()23在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。()24设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化。()25某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制，体现了遵循物种多样性和协调与平衡原理。()26依据协调与平衡原理，进行引种工程时，应考虑被引物种与环境的关系。()27在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的系统整体性原理。()28建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低。()29矿山废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益。()30我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这属于大区域生态系统恢复工程。()31建立不同的生态工程要依据不同的原理，因地制宜，不能生搬硬套。()32在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。()33即使有了生态工程，也不能走先污染后治理的路子。()考点一胚胎工程高考领航1(2016高考全国甲卷)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(2013高考新课标全国卷节选)阅读如下资料：资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。解析：(3)胚胎工程中胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。资料丙中甲兔提供早期胚胎，所以甲兔是供体；胚胎在乙兔子宫内发育，所以乙兔为受体。答案：(3)同供受核心探究1胚胎工程的概念(1)理论基础：哺乳动物的受精机制和早期胚胎发育的规律。(2)技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。(3)操作对象：早期胚胎、配子。2体内受精和早期胚胎发育(1)精子的发生场所：睾丸；开始时期：初情期。(2)卵子的发生场所：卵巢；开始时期：性别分化后。(3)受精场所：输卵管。实质：雌、雄原核结合成为受精卵。标志：卵细胞膜与透明带的间隙可以观察到两个极体。(4)早期胚胎发育受精卵卵裂期(有丝分裂，桑椹胚及以前细胞是全能细胞)囊胚期(囊胚腔、内细胞团、滋养层)原肠胚期(三胚层、原肠腔)。3体外受精和早期胚胎培养(1)体外受精卵母细胞的采集方法：超数排卵法和直接采集法。精子的采集和获能。a采集方法：假阴道法、手握法、电刺激法。b获能方法：培养法和化学诱导法。(2)早期胚胎培养目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。胚胎处理：受体移植或冷冻保存。4胚胎移植的生理学基础(1)供、受体生殖器官的生理变化相同。(2)早期胚胎与母体无联系。(3)受体对外来胚胎无免疫排斥反应。(4)供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。5理清胚胎工程的操作流程胚胎工程的四大失分点1区别两种标志：(1)受精的标志：看到两个极体。(2)受精完成的标志：雌雄原核融合。2两种“冲卵”的不同：(1)胚胎移植：冲出的是早期胚胎。(2)体外受精：冲出的是卵子。3两次使用的激素不同：(1)孕激素：对供、受体进行同期发情处理。(2)促性腺激素：对供体进行超数排卵处理。4不同胚胎发育的个体生殖方式不同：(1)有性生殖。体内受精产生胚胎发育的个体。体外受精产生胚胎发育的个体。采用显微注射技术将外源(目的)基因导入受精卵培育的胚胎发育的个体。(2)无性生殖。核移植产生的重组细胞培育的胚胎，培育出克隆动物。题点突破1哺乳动物单倍体胚胎干细胞技术是遗传学研究的新手段，该项技术为研究隐性基因功能提供了理想的细胞模型。如图表示研究人员利用小鼠获取单倍体胚胎干细胞的方法。请分析回答。(1)方法一中，研究人员需对实验小鼠注射_，使其_，从而获得更多的卵母细胞。用SrCl2溶液处理、激活卵母细胞，在体外选用特制的培养液培养至_期，从内细胞团中分离、筛选出胚胎干细胞。采用这种方法获得的单倍体胚胎干细胞称为孤雌单倍体胚胎干细胞。(2)采用方法二可获得孤雄单倍体胚胎干细胞。受精阶段，防止多精入卵的第一道屏障是_。研究人员用特定方法去除细胞M中的_原核，再对处理后的细胞进行进一步的培养、分离和筛选。(3)研究发现，小鼠单倍体胚胎干细胞存在自发二倍体化的现象。为此，可以通过测定并分析细胞内DNA分子的含量，或利用显微镜观察处于_(写出分裂类型及时期)细胞的染色体数目进行确定。解析：(1)超数排卵利用的激素是