高考生物大二轮专题复习与增分策略 专题16 基因工程和细胞工程

专题16 基因工程和细胞工程重温考纲要求1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.植物的组织培养()。6.动物的细胞培养与体细胞克隆()。7.细胞融合与单克隆抗体()。1.基因工程的相关判断(1)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测()(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测()(3)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列()(4)用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸()(5)每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点()(6)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程()(7)转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加()(8)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接()(9)应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达()(10)动物的生长激素基因转入植物后不能表达()2.细胞工程的相关判断(1)产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测()(2)21三体综合征的诊断必须通过分子检测()(3)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养()(4)去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理()(5)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养()(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)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性()(8)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体()(9)单克隆抗体技术可用于治疗老年痴呆症()(10)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行()一、基因工程1.(2016全国乙，40)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的单菌落，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_。答案(1)能自我复制、具有标记基因(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)受体细胞解析(1)作为载体必须具备如下特点：能自我复制，从而在受体细胞中稳定保存；含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；具一个至多个限制性核酸内切酶切割位点以便外源DNA片段插入。(2)在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。而Ampr位于质粒上，未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr，因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成DNA复制。2.(2016全国丙，40)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性核酸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_。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)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶解析(1)由于限制性核酸内切酶Sau3A与BamH切割后形成的黏性末端相同，所以经BamH酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被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，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶。3.(2015全国，40)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。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)监控和清除解析(1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV病毒主要攻击人体的T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。4.(2014新课标全国，40)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。答案(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上解析(1)基因组文库包含某种生物的全部基因，而cDNA文库中包含生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，首先应建立该植物的基因组文库，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)从植物甲中获得该耐旱基因后，将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为31，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。5.(2015全国，40)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。答案(1)氨基酸序列(或结构)(其他答案合理也可)(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解析(1)对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造，可达到改变蛋白质功能的目的。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因，可以对P基因进行修饰改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法则的全部内容包括，即：DNA、RNA的复制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列，推测相对应的脱氧核苷酸序列，并获取基因。经表达的蛋白质，要对其进行生物功能鉴定。悟规律主要以基因工程为核心，考查基因工程的工具及其操作程序，有时结合蛋白质工程。1.理清基因工程3种操作工具的作用与特点项目限制酶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部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点(条件)识别特定的核苷酸序列；在特定位点上切割DNA分子EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端；T4DNA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2.掌握获取目的基因的3种途径(1)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。(2)人工合成目的基因(常用方法如下)化学合成法：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。人工合成法：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。(3)利用PCR技术扩增。3.牢记基因表达载体的构建(1)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。(2)启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，启动转录；终止子是终止转录的位点。(3)基因表达载体的构建过程4.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、花粉管通道法等显微注射技术感受态细胞法(Ca2处理法)受体细胞体细胞受精卵原核细胞5.理清目的基因的检测与鉴定(1)导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)(2)表达检测(3)个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。1.某农科院开展“转基因抗虫棉”的科技研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。下图为培育这种抗虫棉的示意图，请回答下列问题：(1)基因工程的四个基本步骤是_、基因表达载体的构建、_和_。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是_。(2)Ti质粒原存在于农杆菌的_(填细胞结构)中，其上的TDNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞_上，因此携带外源基因的DNA片段必须插入到_(部位)。(3)将抗虫棉植株的细胞通过_技术可获得高产的抗虫棉植株。(4)若在获取含目的基因的DNA片段时，使用了EcoR ，这种酶切割DNA的两条链后，产生的是_末端，这种酶催化断裂的化学键是_。答案(1)目的基因的获取将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定农杆菌转化法(2)细胞质染色体的DNATDNA片段(内部)(3)植物组织培养(4)黏性磷酸二酯键解析(1)基因工程的四个基本步骤为：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞(即转化)以及目的基因的检测与鉴定。将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法和花粉管通道法等。(2)Ti质粒存在于农杆菌的细胞质中，其上的TDNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上。(3)将含有目的基因的棉花细胞培养成一完整植株，该过程涉及的现代生物学技术是植物组织培养。(4)EcoR是一种限制酶，该酶切割DNA的两条链后，产生的是黏性末端，其催化断裂的化学键是磷酸二酯键。2.科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。如图1是转基因抗冻番茄培育过程的示意图，图2为质粒限制酶酶切图谱。鱼的抗冻蛋白基因不含图中限制酶识别序列，Ampr为抗氨苄青霉素基因，其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，、表示相关结构或细胞。请据图回答下列问题：(1)获取鱼的抗冻蛋白基因途径主要有_。为了使番茄获得抗冻蛋白必须将抗冻蛋白基因连接在质粒中的_之后。图中、依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的_过程。(2)在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。该酶的特点是_。在此实例中，应该选用限制酶_切割。(3)要利用培养基筛选出已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体中含有_作为标记基因。(4)研究人员通常采用_法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采用_技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成相应的蛋白质。答案(1)从体细胞中分离和化学方法人工合成启动子脱分化、再分化(2)能识别特定的DNA序列并在特定位点切割Nde、BamH(3)抗氨苄青霉素基因(Ampr)(4)农杆菌转化(或基因枪法等)抗原抗体杂交解析(1)获取目的基因的途径有从体细胞中分离、化学方法人工合成。基因表达载体包括启动子、标记基因、目的基因和终止子等，为了使番茄获得抗冻蛋白，必须将抗冻蛋白基因连接在质粒中的启动子之后。图中表示脱分化过程，表示再分化过程。(2)限制酶能识别特定的DNA序列并在特定位点切割。图中质粒中含有多种限制酶识别序列和切割位点，但用限制酶Hind切割会破坏启动子，用限制酶EcoR切割会破坏终止子，用限制酶Kpn切割会破坏复制原点，用限制酶Xba切割会去除终止子，用Xho和其他酶切割会去除启动子。因此应用限制酶Nde、BamH切割。(3)由图可知，标记基因是抗氨苄青霉素基因(Ampr)。(4)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法(或基因枪法等)。在分子水平检测目的基因是否翻译形成相应的蛋白质通常采用抗原抗体杂交技术。3.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_连接。(2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其产物长度为_。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。答案(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接解析(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”相连的，要注意与两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分。(2)从Sma的识别序列和酶切点可见，其切割后产生的是平末端，图1中DNA片段有两个Sma的识别序列，故切割后产生的产物长度为537(5343)bp、790(79633)bp和661(6583)bp三种。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个Sma的识别序列，故D基因、d基因用Sma完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种长度为1 327 bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamH的识别序列，质粒的启动子后的抗生素A抗性基因上也有BamH的识别序列，故应选用的限制酶是BamH，此时将抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制酶切割后，目的基因和质粒有两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的。易错警示1.使用限制酶的注意点(1)一般用同种限制酶切割载体和目的基因。(2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。2.DNA连接酶DNA聚合酶DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。3.限制酶DNA酶解旋酶限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶是将DNA水解为组成单位；解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。4.启动子、终止子(1)启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)。(2)终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。二、细胞工程1.(2013新课标全国，40)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的_，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成完整的杂种植株。这种培育技术称为_。(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖，经植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。答案(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽解析(1)该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG诱导二者的原生质体融合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株，植物组织培养的主要过程是：先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成植物体，利用了植物细胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是两个物种，二者不能通过有性杂交产生可育后代，原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常，也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的，因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会，产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体，因此，植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。(3)人工种子生产不受气候、季节和地域等因素限制，而且可以避免后代发生性状分离等优点，因此，植物细胞工程重要的应用之一是制备人工种子，用到的核心技术是植物组织培养技术。将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。2.(2014新课标全国，40)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(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为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_。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)不能无限增殖解析(1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为4060100(条)。(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，经多次传代培养后逐渐衰老死亡。1.关注植物组织培养的5个易错点(1)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。(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)利用植物组织培养技术生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(4)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。(5)植物组织培养和动物细胞培养过程都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。2.理清3种细胞的区别(1)杂种细胞：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的细胞叫杂种细胞。(2)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细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。3.关注植物体细胞杂交与动物细胞融合的4个易错点(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间的蛋白质。(2)灭活的病毒保持了其抗原性，但毒性消失。(3)植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。(4)克隆动物的起点是经过核移植后形成的重组细胞，其遗传物质主要来自供体，因此形成的个体性状主要同供体，但也有部分性状同受体。4.规避克隆动物与试管动物的3个误区(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。(2)误区二：试管动物(哺乳类)的产生是在体外进行的，克隆动物(哺乳类)的产生是在体内进行的。纠正：试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。(3)误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。1.育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题：(1)图过程由番茄韧皮部细胞形成幼苗A的过程需要经过_两个关键步骤，该过程依据的原理是_。(2)植物组织培养除了需要提供一定的营养、_、温度和光照外，还必须在_的条件下进行。(3)已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，少室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行、有关实验，则过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是_。过程中植物体C的基因型为_(细胞A为两两融合细胞)。(4)图、过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的_。(5)在图中过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是_。答案(1)脱分化和再分化植物细胞的全能性(2)植物激素(生长素、细胞分裂素)无菌(3)有丝分裂YYmm或Yymm或yymm(4)原生质体(5)具有两个亲本的遗传物质解析(1)图为植物组织培养过程，需要经过脱分化和再分化两个关键步骤，其原理是植物细胞的全能性。(2)植物组织培养除了需要提供一定的营养、植物激素(生长素、细胞分裂素)、温度和光照外，还必须在无菌的条件下进行。(3)过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是有丝分裂。红果多室(Yymm)番茄植株产生的花粉基因型为Ym、ym，故过程中植物体C的基因型为YYmm或Yymm或yymm。(4)植物体细胞杂交时，要用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，获得原生质体。(5)图中经植物体细胞杂交得到的植株具有两个亲本的遗传物质，能表现出两个亲本的遗传性状。2.美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。培育过程如图所示，据图回答下列问题：(1)a过程属于细胞工程中的_，其培养基与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有_。(2)b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是_的结果，上述过程中不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的_，_环境。(3)新器官与老器官的“重组”_(选填“是”或“不是”)基因重组，因为新器官与老器官的_相同。(4)“新膀胱”移植后，_(选填“会”或“不会”)成为抗原，因为新老器官具有_蛋白质等物质。(5)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的_中，这是利用体细胞_技术，形成相应的组织、器官。答案(1)动物细胞培养动物血清(2)有丝分裂(细胞分裂)温度和pH气体(3)不是遗传物质(4)不会相同的(5)卵母细胞核移植解析(1)图中a过程为动物细胞培养过程，动物细胞培养基成分与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有动物血清。(2)动物细胞培养时，不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的温度、pH及气体环境。(3)由于新器官与老器官的遗传物质相同，新器官与老器官的“重组”不是基因重组。(4)因为新老器官细胞具有相同的表面抗原等物质，“新膀胱”移植后不会成为抗原。(5)利用体细胞核移植技术将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中，重组细胞经培养也可形成相应的组织、器官。3.科学家从某无限增殖的细胞中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答下列问题：(1)利用_技术制备单克隆抗体，常用聚乙二醇、_、电激等诱导因素诱导细胞融合。再经多次筛选和细胞培养获得足够数量的能分泌所需抗体的_细胞。(2)有人提出用核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，请完成设计方案：取_细胞的细胞核，移植到去核的能够_的细胞中，构成重组细胞(假定移植后细胞核中基因的表达状态不受影响)。将重组细胞在_条件下做大规模培养或注射到小鼠_内增殖，以获得大量单克隆抗体。(3)也有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因(prG)来制备单克隆抗体，其思路如图所示。酶A是指_，酶B是指_。图中表示_，对进行检测与鉴定的目的是_，所指细胞具有的特点是_。答案(1)动物细胞融合灭活的病毒杂交瘤(2)特定抗原刺激的B淋巴无限增殖体外腹腔(3)限制性核酸内切酶DNA连接酶目的基因(无限增殖调控基因或prG)检测目的基因是否导入和表达既能无限增殖，又能产生特定抗体解析(1)在利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程中，常用聚乙二醇、灭活的病毒、电激等方法诱导细胞融合，融合后的细胞经多次筛选和细胞培养，最终获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(2)产生单克隆抗体的细胞应具有两个特点：能无限增殖和产生特定抗体。若用核移植技术构建重组细胞首先取特定抗原刺激的B淋巴细胞的细胞核，移植到去核的能够无限增殖的细胞中，构成重组细胞；然后将重组细胞进行动物细胞培养或注射到小鼠腹腔内增殖，以获得大量单克隆抗体。(3)基因工程中第一步获取目的基因；第二步用限制性核酸内切酶和DNA连接酶处理供体DNA和质粒，获取基因表达载体(重组质粒)；第三步将重组质粒导入受体细胞；第四步检测目的基因是否导入和表达。1.基因疫苗指的是DNA疫苗，是将编码外源性抗原的基因插入到含真核表达系统的质粒上，然后将质粒直接导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。请回答下列问题：(1)要获得编码抗原的基因，首先要提取出病原体的DNA或RNA，并将RNA_，要大量获得表达特异抗原的基因，可采用_。(2)将抗原基因插入质粒的过程，即构建基因表达载体的过程，通常一个基因表达载体的组成，除了抗原基因(目的基因)外，还有_。(3)一般将重组质粒利用_的方法送入受体细胞，进入细胞核并表达抗原蛋白。(4)与传统疫苗相比，基因疫苗不仅能在宿主体内较长时间存在，还可以诱导产生_(填“体液免疫”“细胞免疫”或“体液免疫和细胞免疫”)。(5)一个质粒载体可插入多个抗原基因组成多价疫苗，导入这样的疫苗可达到_的目的。(6)基因疫苗是在基因治疗技术的基础上发展而来的。基因治疗是把_导入病人体内，使该基因表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。答案(1)逆转录成DNAPCR技术扩增(2)启动子、终止子、标记基因(3)显微注射(4)体液免疫和细胞免疫(5)预防多种疾病(6)正常基因解析(1)要获得编码抗原的基因，需将RNA逆转录为DNA，要大量获得表达特异抗原的基因，可采用PCR技术扩增。(2)基因表达载体的组成成分：目的基因、启动子、终止子、标记基因。(3)重组质粒导入受体细胞，如受体细胞为动物细胞，则一般采用显微注射技术。(4)疫苗为抗原，可诱导产生体液免疫和细胞免疫。(5)多价疫苗，可以使生物体产生多种体液免疫和细胞免疫，预防多种疾病。(6)基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。2.某高校研发的幽门螺杆菌疫苗为基因工程疫苗，对该菌引发的胃炎、胃溃疡等疾病具有较好的预防效果，其有效成分是一种该菌表面抗原蛋白质，请回答下列问题：(1)根据表面抗原蛋白质的氨基酸序列推测出目的基因的_，进行人工合成，然后通过_技术大量扩增。(2)基因工程的核心步骤是_，要利用_连接被限制酶切开的磷酸二酯键。(3)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_。在表达过程中，启动子需与_识别和结合，从而驱动转录过程。最终翻译是否成功，常用的检测方法是_。(4)实验证明，一定时间内间隔口服该疫苗3次效果更好，其主要原因是体内产生的_细胞数量增多，导致获得的免疫预防作用更强，持续时间更久。答案(1)脱氧核苷酸序列PCR(2)基因表达载体的构建DNA连接酶(3)转化RNA聚合酶抗原抗体杂交(4)记忆解析(1)根据表面抗原蛋白质的氨基酸序列，先推测出mRNA的核糖核苷酸序列，再推测出目的基因的脱氧核苷酸序列，然后用PCR技术对目的基因进行扩增。(2)基因工程的四个步骤中基因表达载体的构建是核心步骤，需要用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来。(3)转化指的是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。在基因表达载体中，目的基因表达时，需要其启动子与RNA聚合酶结合，才能启动转录过程。翻译产生的蛋白质可以用抗原抗体杂交法进行检测。(4)口服疫苗3次可以产生更多的记忆细胞，这样能使免疫能力大大提升。3.严重复合型免疫缺陷症的基因治疗方法是：先从病人体内获得淋巴细胞进行体外培养，然后将腺苷酸脱氨酶基因利用逆转录病毒作为载体转移到淋巴细胞，再筛选成功转移的细胞增殖培养，最后重新输入患者体内。请回答下列问题：(1)体外培养淋巴细胞，应保证处于_环境，在合成培养基中通常加入适量的_等天然成分，培养应在含5% CO2的培养箱中进行，CO2的作用是_。(2)该基因治疗过程是在逆转录病毒的_作用下，使RNA逆转录为DNA，与目的基因整合后插入到淋巴细胞基因组中。基因表达载体除含有目的基因外，还必须含有_等控制基因表达的信号序列。(3)淋巴细胞主要在人体的_(器官)中分化形成，并参与人体的_免疫。(4)淋巴细胞的DNA上是否插入了目的基因，一般用_标记的腺苷酸脱氨酶基因作为探针，进行DNA分子杂交检测。答案(1)无菌、无毒血清(血浆)维持培养液的pH(2)逆转录酶启动子、终止子(3)骨髓特异性(4)放射性同位素(荧光)解析(1)体外培养淋巴细胞，应保证处于无菌和无毒的环境中，血清可以补充合成培养基中缺乏的物质(如促细胞生长因子等)，因此在动物细胞培养时，通常要在合成培养基中加入适量动物血清；细胞培养应在含有5% CO2的恒温培养箱中进行，其中CO2的作用是维持培养液的pH。(2)逆转录病毒含有逆转录酶，能将RNA逆转录为DNA，从而与目的基因整合后插入到淋巴细胞基因组中。基因表达载体必须含有启动子和终止子，才能控制基因的表达。(3)淋巴细胞是由骨髓中的造血干细胞增殖和分化而来的，特异性免疫包括体液免疫和细胞免疫，体液免疫需要B细胞参与，细胞免疫需要T细胞参与。(4)基因工程中，DNA分子杂交技术可用于检测目的基因是否导入，一般是用放射性同位素标记含有目的基因的DNA片段作探针。4.生物学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接，实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造，生产出对人体的不良反应减少、效果更好的鼠人嵌合抗体，用于癌症治疗。如图表示形成鼠人嵌合抗体的过程。请据图回答下列问题：(1)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取B淋巴细胞，在诱导剂的作用下与_融合，形成杂交瘤细胞，并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较，最主要的优点在于它的_，可大量制备。(2)与植物原生质体的融合相比，动物细胞融合在诱导融合的方法上主要区别是还可用_诱导融合。(3)生产单克隆抗体一般不直接培养B淋巴细胞，主要原因是_。人体内的抗体是_细胞合成分泌的。(4)科学家通过基因拼接，将鼠源抗体基因改造成鼠人嵌合抗体基因，然后导入到鼠淋巴细胞中，这个过程中用到的工具酶有_、_，改造抗体属于_工程的范畴。答案(1)骨髓瘤细胞特异性强，灵敏度高(2)灭活的病毒(3)B淋巴细胞不能无限增殖浆(4)限制酶(限制性核酸内切酶)DNA连接酶蛋白质解析(1)鼠源杂交瘤抗体就是从免疫的小鼠脾脏细胞中获取B淋巴细胞，在诱导剂的作用下与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，并通过体内培养或体外培养生产的单克隆抗体。这种抗体与普通血清抗体相比较，最主要的优点在于它的特异性强，灵敏度高，并可大量制备。(2)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导方法(物理方法和化学方法)外，还可以采用灭活的病毒(生物方法)进行诱导。(3)生产单克隆抗体一般不直接培养B淋巴细胞，主要原因是B淋巴细胞不能无限增殖。(4)基因工程中的工具酶有限制酶和DNA连接酶，改造抗体属于蛋白质工程的范畴。5.我国菊花主要有杭菊、亳菊、怀菊、贡菊等8种，是药食兼优的代表性植物。研究发现杭菊具有明显的抗炎作用，怀菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。结合所学知识回答下列问题：(1)欲培育兼有明显抗炎、抗病毒疗效的菊花新品种，用杭菊和怀菊杂交的方法是做不到的，原因是_。(2)基因工程方法为培育上述新品种提供了可能性，在实施基因工程过程中，最关键的步骤是_。受体细胞的选择直接关系到实验的成功与否和新生植株的品质，我们一般选取未开花的幼枝芽尖，理由有_、_(写出两个)。若想确定杭菊的受体细胞中是否导入了怀菊的抗病毒基因，常用的检测方法是_。(3)如果利用植物体细胞杂交的方法培育“杭菊怀菊”杂种植株，首先要获得这两种植物细胞的_，用聚乙二醇诱导处理后，诱导实验材料再生出_，再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)理论上利用植物体细胞杂交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的优良菊花，这两项技术的共同特点有_。答案(1)二者存在生殖隔离(2)基因表达载体的构建不带病毒或带病毒极少分化程度低或易诱导脱分化和再分化(答案必须是两个方面)DNA分子杂交技术(3)原生质体细胞壁(4)定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和的障碍)解析(1)杭菊和怀菊属于两个不同的物种，二者之间存在生殖隔离，所以二者之间不能进行有性杂交。(2)基因工程的关键步骤是基因表达载体的构建；由于未开花的幼枝的芽尖具有不带病毒或带病毒极少、分化程度低或易诱导脱分化和再分化的特点，所以通常被选为受体细胞；可用DNA分子杂交技术检测怀菊的抗病毒基因(目的基因)是否导入了受体细胞。(3)植物体细胞杂交技术首先要获得这两种植物细胞的原生质体；用聚乙二醇诱导处理后，诱导实验材料再生出细胞壁，再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)植物体细胞杂交技术和基因工程的共同特点是定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和的障碍)。6.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，请据图回答下列问题：(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_