2019高考生物二轮复习 专题七 现代生物科技专题 第一讲 基因工程和细胞工程学案.docx

第一讲基因工程和细胞工程考纲要求1基因工程的诞生()2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()3.基因工程的应用()4.蛋白质工程()5植物的组织培养()6.动物细胞培养与体细胞克隆()7.细胞融合与单克隆抗体()知识主干系统联网理基础建网络回扣关键知识授课提示：对应学生用书第97页高考必背记一记1基因工程的核心知识点(1)要求用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段。其实也可以用不同限制酶切割，只要二者切割后产生相同黏性末端即可。(2)基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达，不能将目的基因导入受体细胞当作基因工程成功的标志。(3)启动子不是起始密码子，终止子不是终止密码子。启动子和终止子位于DNA分子上，其作用和转录有关，起始密码子和终止密码子位于mRNA上，其作用与翻译有关。(4)界定基因治疗与基因诊断基因治疗：将正常基因导入有基因缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，以达到治疗的目的其原理为“基因重组”及“基因表达”。基因诊断：制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况其原理为“DNA分子杂交”。2转基因植物的培育涉及的生物工程有基因工程、植物组织培养(植物细胞工程)；转基因动物的培育涉及的生物工程有基因工程、动物细胞工程、胚胎移植。易混易错判一判1判断下列有关基因工程叙述的正误(1)借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来。(2015重庆卷)()(2)启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用。(2015重庆卷)()(3)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。()(4)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接。()2判断下列关于细胞工程叙述的正误(1)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行。(2015江苏卷)()(2)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。(2015江苏卷)()(3)PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合。(2016江苏卷)()(4)用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂。(2016江苏卷)()高频考点融会贯通析考点做题组攻破热点难点授课提示：对应学生用书第98页考点一基因工程真题试做明考向1(2018高考全国卷)回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(答出两点即可)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。解析：(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中，该过程利用的技术是基因工程。该研究除了证明质粒可作为载体外，还证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2参与的转化方法；体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白(或噬菌体蛋白)进行组装获得；因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，所以宿主细胞选用细菌。(3)为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞；在蛋白质纯化过程中，为防止目的蛋白质被降解，需要添加蛋白酶的抑制剂。答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶2(2017高考全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。解析：(1)人是真核生物，从人的基因组文库中获得的基因A有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没有内含子，相应的就没有切除内含子对应的RNA序列的机制，故无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫，故应选用昆虫病毒作为载体。(3)与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培养等优点，故要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。(4)检测基因A是否翻译出蛋白A，可用抗原抗体杂交法。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，说明可调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达。也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达，这为基因工程理论的建立提供了启示。答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体3.(2017高考全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常4(2017高考全国卷)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。回答下列问题：(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_。(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为_，加入了_作为合成DNA的原料。(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。由图2可知：当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是_。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_。仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少_(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。解析：(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。(3)T淋巴细胞浓度之所以不再增加，是因为细胞间出现接触抑制，因此若要使T淋巴细胞继续增殖，需要对贴满瓶壁的细胞使用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，即细胞传代培养。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，以维持培养液的pH。据图分析，蛋白丙与对照接近说明B、D片段对于T淋巴细胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙对T淋巴细胞的增殖都有较大影响，甲、乙两种蛋白中共同的片段是C，所以缺少C片段会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(3)进行细胞传代培养维持培养液的pHC融会贯通析考点1比较记忆基因工程的三种工具限制酶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切割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.熟记基因工程的四个操作步骤(1)目的基因“三种获取方法”从基因文库中获取(基因组文库、cDNA文库)；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PCR仪控制温度：变性(9095)复性(5560)延伸(7075)；通过DNA合成仪用化学方法人工合成(用于核苷酸序列已知，且核苷酸数目较少的基因)、利用mRNA反转录法合成。(2)基因表达载体的构建基因工程操作的核心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(4)目的基因的检测与鉴定的“两个水平”3PCR技术(1)原理：DNA复制，即：(2)PCR反应过程过程说明图解变性当温度上升到90以上时，双链DNA解聚为单链复性温度下降到50左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合延伸72左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5端向3端延伸(3)结果：上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。4图解记忆蛋白质工程方法技巧会应用1限制酶及其切点的分析(1)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，以便与外源基因连接。(2)每种酶一个切点：每种酶的切点最好只有一个。因为每种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的该酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制原点区，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，又不会丢失自己的片段。2DNA的粗提取与鉴定的方法步骤巩固提升练题组题组一基因工程的工具及操作程序的考查5(2018广东深圳调研)叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。请回答下列问题：(1)转基因技术的核心步骤是_，完成该步骤所需要的酶有_。(2)将植物体细胞处理得到原生质体，再通过_或_法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生细胞壁之后，通过_技术培养可得到相应的转基因幼苗。(3)来自原核生物中有重要价值的外源基因，无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，据此分析，原因是_。(4)对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，其遗传方式_(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔分离定律，不会随_(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代，从而保持了_(填“父本”或“母本”)的遗传特性。解析：(1)转基因技术的操作分四步：获取目的基因，构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测和鉴定，其中构建基因表达载体是核心步骤，需要用到限制酶和DNA连接酶。(2)将目的基因导入原生质体，可以用农杆菌转化法、基因枪法。原生质体再生细胞壁之后，通过植物组织培养技术培养可得到相应的转基因幼苗。(3)外源基因无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，原因是叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似。(4)叶绿体转基因属于细胞质基因，不遵循孟德尔分离定律，受精卵的细胞质几乎全部来自于卵细胞，所以叶绿体转基因不会随花粉传给后代，从而保持了母本的遗传特性。答案：(1)构建基因表达载体限制酶和DNA连接酶(2)农杆菌转化法基因枪植物组织培养(3)叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似(4)不遵循花粉母本6(2018高考全国卷)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端，获得了L1GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_，也是为了保证_。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了_和_过程。(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。解析：(1)由题意可知，L1基因和GFP基因合成了L1GFP融合基因(简称为甲)，题图中显示了四个酶切位点，当将L1GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1GFP融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。(3)为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。(4)利用PCR技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。PCR扩增的模板是DNA。答案：(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA题组二基因工程的应用及蛋白质工程的考查7近年兴起的CRISPRCas技术被用于预防和治疗多种人类遗传病。该技术的核心是一段具有特定序列的RNA(CRISPRRNA)及与该RNA结合在一起的Cas蛋白。回答下列问题：(1)治疗人类遗传病最有效的手段是基因治疗，通常又分为_和_两种类型。(2)用该技术治疗遗传病的基本过程是：根据遗传病致病基因的序列设计一段RNA(即CRISPRRNA)，将该RNA与Cas蛋白结合形成复合体，并导入患者细胞中，导入方法与外源基因导入人体细胞相似，可采用_法；进入细胞后的复合体在RNA的指引下按照_原则准确地结合在致病基因部位，而Cas蛋白则对致病基因进行切割。由此可见，Cas蛋白应该是一种_酶。(3)对于患遗传病的个体来说，不可能对每个细胞都注射该复合体，因此，研究人员选用_为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行_处理，以保证其安全性。该运载体进入人体细胞的方式通常是_。解析：(1)基因治疗分为体内基因治疗和体外基因治疗两种类型。(2)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；进入细胞后的复合体在RNA的指引下按照碱基互补配对原则准确地结合在致病基因部位；Cas蛋白可对致病基因进行切割，由此可见，Cas蛋白应该是一种限制性核酸内切酶。(3)利用动物病毒侵染动物细胞的特性，可选用动物病毒作为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行灭毒(或减毒)处理，以保证其安全性。该运载体进入人体细胞的方式通常是胞吞。答案：(1)体内基因治疗体外基因治疗(2)显微注射碱基互补配对限制性核酸内切(3)动物病毒灭毒(或减毒)胞吞8科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：(1)PCR过程所依据的原理是_，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_；扩增过程需要加入_酶。(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界_。PCR定点突变技术属于_的范畴。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用_将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的_技术，来最终获得转基因植物。解析：(1)PCR依据的原理是DNA双链复制，在用PCR技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列合成引物；扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成相同蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。答案：(1)DNA双链复制引物耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA共用一套密码子蛋白质工程(3)农杆菌转化法植物组织培养考点二细胞工程真题试做明考向1(2018高考全国卷)2018年细胞期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目_(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度_(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是_。(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目_(填“相同”或“不同”)，性染色体组合_(填“相同”或“不同”)。解析：(1)核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。(2)由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。答案：(1)将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中不变(2)小于胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易(3)相同不同2(2016高考全国卷)如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)核移植技术中，供体可以是雌性也可以是雄性，因此，A的性染色体组成可为XX或XY；去核的方法是显微操作，将早期胚胎移入代孕个体的技术是胚胎移植。(2)动物细胞传代培养至1050代时，部分细胞的遗传物质(核型)可能会发生变化，因此，核移植技术中的供体细胞应为传代培养10代以内的细胞。(3)克隆动物的遗传物质来源于两个个体，其核基因来自于供体，细胞质基因来自于受体(卵母细胞)，细胞质基因也会影响克隆动物的性状。(4)克隆动物的成功获得证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性。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3(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16000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，要想获得血清抗体效价达到16000以上的小鼠，小鼠至少需要经过4次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z3只小鼠中，由于Y小鼠的血清抗体效价最高，显著高于其他两只小鼠，因此最适合用于制备B淋巴细胞。(2)由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，不同种类的细胞膜均可以相互融合，因此可出现B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的情况。(3)杂交瘤细胞形成后，小鼠的免疫B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)和骨髓瘤细胞(染色体数目60条)融合后，染色体数量是两者之和，即为100条。(4)由于B淋巴细胞不能无限增殖，经多次传代培养后，不可能达到无限细胞系水平，因而都不能存活。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)细胞不能无限增殖融会贯通析考点一、植物细胞工程1理清植物细胞工程两大技术(1)植物组织培养的条件植物组织培养的关键植物激素的使用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时促进根分化、抑制芽形成比值低时促进芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成光照的使用：脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。(2)植物体细胞杂交的关键酶解法用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。促融剂聚乙二醇。杂种细胞的形成标志新细胞壁的形成。培养杂种植株的技术植物组织培养。杂种植株培育成功的原理细胞具全能性。2有关植物细胞工程的关键问题(1)植物细胞A和植物细胞B杂交获得的杂种细胞的类型有三种：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。(2)杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。3辨析3种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(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。二、动物细胞工程1动物细胞工程条件、酶及措施(1)营养条件：加入动物血清、血浆等；通入氧气以满足代谢的需要；通入二氧化碳以维持培养液的pH。(2)胰蛋白酶的两次使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。(3)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。2克隆动物培育流程图克隆动物的技术手段有动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。动物体细胞核移植技术的关键点：(1)受体细胞：去核的卵母细胞。(2)用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因：营养丰富；体积大，易操作；含有刺激细胞核恢复分裂能力的物质。3动物细胞融合的原理、方法及应用(1)原理：细胞膜的流动性。(2)促融方法：灭活的病毒、物理法、化学法。(3)应用：制备单克隆抗体。4理清单克隆抗体制备的过程(1)3种细胞特点不同B淋巴细胞：能分泌抗体，不能大量增殖。骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。(2)2次筛选目的不同第1次：获得能分泌抗体的杂交细胞。第2次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。方法技巧会应用1植物体细胞杂交分析(1)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，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，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。(2)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。(3)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。2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，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为B细胞，B为骨髓瘤细胞)，不需要A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。3界定“克隆”动物与“试管”动物巩固提升练题组题组一植物细胞工程及应用的考查4(2018安徽芜湖质检)下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答：(1)步骤的方法是_。步骤常用的化学试剂是_，之后_(填“是”或“否”)需要筛选。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程中，运用的技术手段是_，其中步骤是_。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植物，与A、B两种植物相比，该杂种植物是新物种的原因是_。(3)培育该杂种植物的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律？为什么？_。解析：(1)图为植物体细胞杂交过程示意图，其中表示去壁获取原生质体的过程，常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理；表示人工诱导原生质体融合，常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)，诱导后形成的两两融合的原生质体有三种，所以需要进行筛选。(2)图中表示再生出新细胞壁的过程，杂种细胞通过植物组织培养技术培育成为杂种植物，过程表示脱分化，表示再分化过程。图中获得的杂种植物与A、B两种植物间均存在生殖隔离，所以是新物种。(3)图示为植物体细胞杂交过程，没有经过不同配子的结合，所以不属于有性生殖，因此该过程中遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律。答案：(1)酶解法聚乙二醇是(2)植物组织培养技术脱分化该杂种植株与A、B两种植物间均存在生殖隔离(3)不遵循，该过程不属于有性生殖5(2018福建厦门模拟)细胞工程是一门新兴的生物工程技术。在动、植物的育种，药物提取，药物生产等领域的应用十分广泛。利用所学知识回答以下关于细胞工程的相关问题。(1)采用植物细胞工程育种的方法如下：杂种细胞愈伤组织胚状体目的植株以胚状体为材料，经过人工薄膜包装得到的人工种子，在适宜条件下同样能够萌发成幼苗，与天然种子培育相比，人工种子的培育具有哪些显著的优点？_(答出两点)。甲、乙原生质体经诱导融合完成的标志是_。利用杂种细胞采用植物组织培养技术可以培育成杂种植株，该技术的核心步骤是_和_。(2)已知西湖龙井含有的茶碱是植物细胞的代谢产物，具有提神、抗衰老功效。可用植物组织培养来实现茶碱的工业化生产。若利用植物组织培养技术，可将龙井茶叶细胞培养到_阶段，然后从_(填细胞器)中提取茶碱。如果想获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的_等进行组织培养。解析：图中不同物种的甲、乙细胞首先经过酶解法去壁处理，得到甲、乙两种原生质体，经物理或者化学方法诱导融合，得到杂种细胞(新生细胞壁形成为标志)，再经过组织培养过程，得到杂种植株。(1)以胚状体为材料，经过人工薄膜包装得到的人工种子，在适宜条件下同样能够萌发成幼苗，与天然种子相比，人工种子具有的优点有：生产不受季节限制、不会出现性状分离、能保持优良品种的遗传特性、方便贮存和运输等。甲、乙原生质体经诱导融合完成的标志是形成新的细胞壁。植物组织培养技术包括脱分化和再分化两个核心步骤。(2)若利用植物组织培养技术，可将龙井茶叶细胞培养到愈伤组织阶段，愈伤组织呈高度液泡化，然后从其液泡中提取茶碱。茎尖、根尖和芽尖等分生区部位含有少量的病毒或不含病毒，因此如想获得脱毒的龙井茶苗，可以切取一定大小的茎尖(根尖和芽尖也可)等进行组织培养。答案：(1)生产不受季节、气候和地域的限制；一般不会出现性状分离、能保持优良品种的遗传特性形成新的细胞壁脱分化再分化(2)愈伤组织液泡茎尖(或根尖、芽尖)题组二动物细胞工程及其应用的考查6(2018广东佛山质检)癌胚抗原(CEA)是某些癌细胞表面产生的一种糖蛋白，临床上通过制备CEA的单克隆抗体来诊断癌症。回答下列问题：(1)制备CEA的单克隆抗体时，首先将_注入小鼠体内，使小鼠产生免疫反应。然后从产生免疫反应小鼠的脾脏中获取_细胞，将其与骨髓瘤细胞融合，该融合过程所利用的基本原理是_。因为融合率不是100%，且融合过程具有_性，所以要对融合后的细胞进行筛选。筛选出的杂交瘤细胞还要经过多次筛选，最终获得_(答两个特点)的杂交瘤细胞。(2)获得杂交瘤细胞后，将其注射到小鼠腹腔内增殖或_，之后从中提取大量CEA抗体。CEA单克隆抗体的主要优点有_(答三个)。(3)CEA单克隆抗体与抗癌药物偶联后，可以使抗癌药物定向作用于癌细胞，该过程所利用的免疫学原理为_。解析：(1)制备CEA的单克隆抗体时，首先将癌胚抗原注入小鼠体内，使小鼠产生免疫反应。然后从产生免疫反应小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞，细胞融合的原理为细胞膜具有一定的流动性。细胞融合过程具有随机性，因此需要筛选出杂交瘤细胞。筛选出的杂交瘤细胞还要经过多次筛选最终获得既能产生CEA(特异性)抗体，又能无限增殖的杂交瘤细胞。(2)单克隆抗体最主要的优点为特异性强、灵敏度高并可大量制备。(3)“生物导弹”是单抗上连接抗癌药物，通过抗体和相应抗原(癌细胞)特异性结合，利用抗癌药物或毒素杀伤和破坏癌细胞。答案：(1)癌胚抗原(CEA)B淋巴(或浆)细胞膜具一定的流动性随机既能产生CEA(特异性)抗体，又能无限增殖(2)在体外培养特异性强、灵敏度高、可大量生产(3)抗原和抗体的特异性结合7如图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单克隆抗体的实验研究。据图回答相关问题：(1)过程实施前需将诱导基因与_相连接构建_，在导入小鼠成纤维细胞时一般采用_法导入，此步骤中用到的工具酶有_。(2)过程的实质是_。甲细胞是_细胞，乙细胞是_细胞。(3)过程一般用_诱导，丙细胞的特点是_。解析：(1)基因工程操作过程中需要将目的基因与运载体连接构建基因表达载体，将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。基因工程中的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)过程是干细胞的分化过程，实质是基因的选择性表达。由图可知，病毒注入小鼠体内获得的乙细胞是浆细胞(已免疫的B细胞)，所以甲是骨髓瘤细胞。(3)诱导动物细胞融合用灭活的病毒或PEG，丙细胞是杂交瘤细胞，其特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。答案：(1)载体基因表达载体显微注射限制酶、DNA连接酶(2)基因的选择性表达骨髓瘤B(淋巴)(3)灭活的病毒(或聚乙二醇)既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体课堂加固训练练模拟做典题提高解题能力授课提示：对应学生用书第103页1(2018湖南郴州质检)利用基因工程技术培育马铃薯新品种，目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题：(1)马铃薯易患多种疾病，导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯产量，基因工程中使用最多的抗病基因是_和病毒的复制酶基因。(2)马铃薯是双子叶植物，常用_(方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、_、_、_等五部分。(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯，其设计方法：修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂_(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能_。(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行_。解析：(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、标记基因、终止子、启动子和复制原点等五部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯，需通过修饰，使除草剂作用的靶蛋白对除草剂不敏感，或使靶蛋白过量表达，使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。答案：(1)病毒外壳蛋白基因(2)农杆菌转化法启动子终止子复制原点(3)不敏感正常代谢(4)目的基因的检测与鉴定2大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体，某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落，反之，则形成白色菌落。如图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。(1)已获得的目的基因可利用_技术进行扩增。(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复_键。(3)将试管中的物质和大肠杆菌共同置于试管的目的是_；大肠杆菌需事先用Ca2进行处理，目的是_。(4)将试管中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，如_和生长因子，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出_。(5)若观察到培养基上出现_色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是_。答案：(1)PCR(2)磷酸二酯(3)进行转化使大肠杆菌细胞处于感受态(4)碳源、氮源、无机盐、水导入pUC18质粒的大肠杆菌(5)白无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落3动植物细胞工程在农业生产、医药卫生等领域有着广泛的用途。回答下列问题：(1)在将两种植物细胞进行杂交之前，需要用_酶进行处理，若将处理后的细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中，会发生_。诱导两种植物细胞融合可以采用物理或化学的方法进行，常用的物理方法有_(写2种即可)。(2)融合的细胞形成愈伤组织，在愈伤组织的培养过程中，当生长素和细胞分裂素的比值_(填“高”或“低”)时，有利于丛芽的分化；通过上述过程获得杂种植株依据的原理是_。(3)在制备单克隆抗体的过程中，融合的结果是出现多种不同的杂交细胞，需要在特定的培养基上进行筛选，从而得到_细胞。单克隆抗体与传统方法获得的抗体相比，具有_的特点，因此广泛用于疾病的诊断等方面。解析：(1)植物体细胞杂交过程有两个关键，一个是在将植物细胞进行杂交之前，必须去除细胞壁，该过程需要用到纤维素酶和果胶酶；另外一个是诱导原生质体的融合，方法包括物理法(离心、振动、电刺激)和化学法(聚乙二醇)。将处理后的细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中，会发生渗透作用。(2)在愈伤组织的培养过程