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1、教师详解(听课手册)第十二单元现代生物科技专题第36讲基因工程考点一【知识梳理】1.(1)人们的愿望DNA重组转基因(2)生物类型生物产品(3)DNA分子2.(1)原核生物特定核苷酸特定部位磷酸二酯键黏性平(2)大肠杆菌黏性末端或平末端(3)限制酶标记基因质粒动植物病毒【题组训练】1.(1)DNA能够自我复制具有遗传特性(2)CGCGTADNA连接酶(3)标记基因供重组DNA的鉴定和选择(4)C解析 (1)a代表的物质是大型环状DNA分子,质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状DNA分子,两者都能自我复制,并蕴含遗传信息。(2)与质粒DNA分子的切割末端能够连接的目的基因切割
2、末端之间能够发生碱基互补配对,可使用DNA连接酶将它们连接在一起。(3)质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因,便于对重组DNA进行鉴定和筛选。(4)常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因;土壤农杆菌环状RNA分子不容易在宿主细胞内保存;动物细胞染色体的主要成分是DNA和蛋白质,不能被限制性核酸内切酶切割,因此不能用作载体。2.(1) (2)DNA连接(3)ABCDEF(4)青霉素和X-gal白D(5)D解析 质粒经过酶M和酶N的切割形成甲、乙片段,根据甲、乙片段的黏性末端可知,两种限制酶的识别序列分别是、,酶M特异性识别的DNA碱
3、基序列是,则酶N特异性识别的DNA碱基序列是。(2)DNA连接酶可以将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来。(3)甲、乙、丁都有两个黏性末端,且都相同,因此如果只考虑2个片段的组合,那么甲、乙、丁三种片段中任意两个连接都能够连接形成环状DNA。(4)为了筛选含重组质粒的受体菌,应在通用培养基中额外加入青霉素和X-gal,培养一段时间,挑选出白色的菌落进一步培养。这表明青霉素抗性基因没有被破坏,lacZ基因已经被破坏,因此,在原来质粒中,限制酶M和N的酶切位点都位于lacZ基因中。(5)上述目的基因能够在受体细菌中表达,其原因是不同生物共用一套密码子。考点二【知识梳理】1.(1)编码蛋白质调控基
4、因文库mRNADNA合成仪(2)在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代标记基因目的基因同一种限制酶DNA连接酶(3)农杆菌转化法花粉管通道法显微注射法用Ca2+处理细胞受精卵T-DNA染色体DNA显微注射Ca2+感受态(4)DNA分子杂交分子杂交抗原抗体杂交杂交带2.(1)加热冷却(2)耐高温的DNA聚合酶单链相应序列脱氧核苷酸 (3)9095解旋5560引物7075Taq酶两2nDNA扩增仪【命题角度】1.(1)从基因文库中提取重组DNA (2)农杆菌氯化钙(3)(4)C解析 (1)获取目的基因的方法有:从基因文库中获取、采用PCR技术扩增(适用于目的基因的核苷酸序列已知的情况)、人工化
5、学合成(适用于目的基因较小且序列已知的情况)。因此如果HSA基因序列未知,可以采用从基因文库中提取的方法获取该目的基因;为了使该目的基因能够在宿主细胞中复制和稳定保存,通常要先构建基因表达载体(重组DNA)后才能导入宿主细胞。(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,因此方框中的“?”一般选用的生物是农杆菌;将目的基因导入微生物细胞时常用感受态细胞法,即用氯化钙处理微生物细胞,使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。(3)由于大肠杆菌是原核生物,其细胞中不含内质网和高尔基体,而人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性,所以,选择途径获取rHSA更有
6、优势。(4)检测目的基因是否表达形成蛋白质(rHSA)可以采用抗原抗体杂交法。2.(1)抗虫抗冻(2)已知目的基因需要一对特异性的引物,要求一对引物的序列是不互补的,否则会形成引物二聚体,进而影响目的基因的扩增引物中特定的碱基序列, C+GA+T可以体现引物的特异性(3)加热至9095 利于DNA解链;冷却到5560 ,利于引物结合到互补DNA链上(4)4PCR过程中,可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段,1组为已知A、B、C三种基因的对照,其中4含有A基因、B基因和C基因,而2只含有A基因和C基因,3不含有这三种基因(5)a.确保所有的靶位点可以用相同的PCR程序在单个反应中得到有效
7、的扩增b.在使用相同的PCR程序和反应条件的单个PCR中对每对引物的量进行优化,以达到最大的扩增效率c.平衡多重PCR中每对引物的量,使之对每个靶位点都能获得足够的扩增量解析 (1)Bt毒蛋白基因的抗虫基因可以表达出毒蛋白,鱼的抗冻蛋白基因可以表达出抗冻蛋白,控制果实成熟的基因可以表达出控制早熟的相关蛋白,因此将Bt毒蛋白基因、鱼的抗冻蛋白基因、控制果实成熟的基因导入农作物,可获得抗虫、抗冻、延熟的转基因作物。(2)PCR扩增技术的前提是要用一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一段序列合成引物,每种基因扩增需要一对特异性的引物,要求一对引物的序列是不互补的,否则会形成引物二聚体,进而影响目
8、的基因的扩增。据表中A、B、C三种基因的引物核苷酸序列分析,引物特异性主要体现在引物中特定的碱基序列,C+GA+T可以体现引物的特异性。(3)PCR过程中温度加热至9095 利于DNA解链;冷却到5560 ,利于引物结合到互补DNA链上。(4)PCR过程中,可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段,1组为已知A、B、C三种基因的对照,其中4含有A基因、B基因和C基因,而2只含有A基因和C基因,3不含有这三种基因。(5)与PCR技术相比,多重PCR技术的优势:a.确保所有的靶位点可以用相同的PCR程序在单个反应中得到有效的扩增。b.在使用相同的PCR程序和反应条件的单个PCR中对每对引物的量
9、进行优化,以达到最大的扩增效率。c.平衡多重PCR中每对引物的量,使之对每个靶位点都能获得足够的扩增量。考点三【知识梳理】一、1.抗病抗逆2.生长速度药物3.(1)工程菌4.(1)正常基因(2)基因转移组织细胞二、修饰合成新的蛋白质功能蛋白质结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列【命题角度】1.(1)农杆菌转化启动子终止子标记基因(2)病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、抗毒素合成基因、几丁质酶基因(3)不敏感(抵抗)被降解(分解)(4)检测和鉴定解析 (1)马铃薯是双子叶植物,常用农杆菌转化法将目的基因导入双子叶植物体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构有目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点五部
10、分。(2)基因工程中常用的抗病基因为病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、抗毒素合成基因、几丁质酶基因。(3)除草剂只能作用于杂草,不能作用于马铃薯,因此需要修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂不敏感(抵抗),或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能正常代谢。也可以引入酶或酶系统,在除草剂发生作用前被降解(分解)。(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行检测和鉴定。2.(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解析 本题考查蛋白质工程的相关知识。(1)若要改变
11、蛋白质的功能,就要对蛋白质的结构进行改造,而从材料中的内容,可以看出是改造了氨基酸的序列。(2)获得P1基因的途径有对原基因(P)进行修饰或者根据氨基酸序列直接合成目的基因(P1)。中心法则即遗传信息的传递途径,包括遗传物质(DNA或RNA)的复制和转录、翻译、逆转录的过程。(3)蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列。该目的基因表达产生相应的蛋白质,为确定该蛋白质是否符合需要,还需对蛋白质的生物功能进行鉴定。考点四【知识梳理】1.(1)NaCl酒精(2)高温洗涤剂(3)二苯胺蓝色2.红细胞吸水破裂瓦解细胞膜溶解DNANaC
12、l溶液蛋白酶高温冷却的酒精溶液二苯胺蓝色【题组训练】(1)实验现象:A.溶液不变蓝色B.溶液变蓝色实验结论:DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会变成蓝色(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)(3)加快颜色反应速度耐受性(4)对照(5)DNA(丝状物)的多少解析 本题(1)(4)主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照,B试管中含DNA丝状物,A试管中不含,起对照作用,其他条件均完全相同。(2)(3)(5)强调本实验的反应条件是沸水浴加热5分钟,加快颜色反应的速度,观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。历年真题明考向1.(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
13、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解析 (2)病毒侵染宿主细胞具有专一性,昆虫病毒能侵染家蚕细胞,而噬菌体是细菌病毒,不能侵染家蚕细胞。(3)以原核生物作为受体细胞,是利用了原核生物的几个优点:繁殖快、易培养、多为单细胞、遗传物质相对较少等。(4)要检测基因A是否翻译出蛋白A,方法是抗原抗体杂交法,这里的抗原就是蛋白A,抗体就是蛋白A的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验证明,S型肺炎双球菌的DNA可以转移到R型肺炎双球菌体内,使R型肺炎双球菌转化为S型肺炎双球菌
14、,体现了一种生物的DNA可以转移到另外一种生物体内去表达,这也正是基因工程想要做的。2.(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解析 (1)要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,需要将细胞破碎,嫩叶比老叶组织细胞更容易破碎。提取RNA时,为了防止RNA降解,需在提取液中添加RNA酶抑制剂。(2)用逆转录法以mRNA为材料可以获得cDNA,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原则可以合成cDNA 。(3)
15、直接将目的基因导入受体细胞,目的基因无法进行自我复制和稳定存在以及表达,因为目的基因无复制原点,无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成。(5)若几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中,但获得的转基因植株抗真菌病的能力没有提高,可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。3.(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 本题考查基因工程中质粒作为运载体的特点、基因表达载体的构建与筛选等相关知识,主要考查学生的灵
16、活应用能力。(1)质粒载体作为基因工程的运载工具,需要有一个至多个限制酶切位点、能够在宿主细胞中进行自我复制、有标记基因。(2)未被转化的和仅含环状目的基因的细胞都不含有氨苄青霉素抗性基因,在含有氨苄青霉素的培养基上都不能生长,所以不能区分出来;含有质粒载体的细胞和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞都含有氨苄青霉素抗性基因,在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长,所以也不能区分出来。由于含有质粒的大肠杆菌中有四环素抗性基因,在含四环素的培养基上能生长,而重组质粒的四环素抗性基因被破坏,所以含重组质粒的大肠杆菌在含四环素的培养基上不能生长,由此区分出含质粒载体的大肠杆菌和含重组质粒的大肠杆菌。(3)
17、噬菌体不能独立完成代谢,其DNA复制在大肠杆菌细胞中进行,需大肠杆菌细胞提供原料、酶和能量等。4.(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T4 DNA连接酶T4 DNA连接酶解析 本题考查基因工程的操作工具及操作步骤等方面的知识。(1)由于限制酶BamH与Sau3A切割后的黏性末端相同,所以经BamH酶切后得到的目的基因可以与表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)基因表达载体的启动子和终止子应分别位于目的基因的首端和尾端,甲中目的基因插入在启
18、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)常见的DNA连接酶有Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4 DNA连接酶。1.2017湖南岳阳一模 如图为DNA分子的某一片段,其中分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是()图K36-1 A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶C.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶D.限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶解析 C处为氢键,是解旋酶的作用部位;处为磷酸二酯键,是限制酶的作用部位;处为两个DNA片段的缺口,是DNA连接
19、酶的作用部位。2.2017北京石景山区一模 将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中,会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的说法,不正确的是()A.细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加B.细胞液渗透压增大,避免细胞过度失水C.将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法D.在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞解析 D将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中后,细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加,会使烟草细胞的渗透压升高,避免细胞过度失水,因此,这会使烟草的抗旱性增强,A、B正确;将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,C正确;在干旱条件下筛选出
20、成功导入抗旱基因的烟草植株,但在干旱条件下不能筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞,D错误。3.下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是()稳定的缓冲液环境DNA模板合成引物四种脱氧核苷酸DNA聚合酶DNA解旋酶限制性核酸内切酶温控设备A.B.C. D.解析 DPCR技术又称聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA分子的核酸合成技术。该过程需要稳定的缓冲液环境、DNA模板、合成引物、四种脱氧核苷酸(原料)、DNA聚合酶(催化延伸过程)、温控设备,故D项正确;PCR技术通过高温变性解旋,不需要DNA解旋酶,也不需要限制性核酸内切酶,故A、B、C项错误。4.2017江苏常州模拟 在DNA粗提取与
21、鉴定实验中,将获得的含有DNA的黏稠物分别按下表处理3次,则DNA主要集中在标号 ()操作黏稠物滤液2 mol/L的NaCl溶液搅拌过滤0.14 mol/L的NaCl溶液搅拌过滤95%的冷酒精搅拌过滤A.B.C.D.解析 B由于DNA可以溶于氯化钠溶液中,在2 mol/L的氯化钠溶液中DNA的溶解度较高,搅拌过滤后,DNA存在于滤液,而黏稠物只含有少量DNA而可以丢弃;DNA在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低,此时DNA会从溶液中析出,搅拌过滤后,得到黏稠物主要就是DNA,因此滤液可以丢弃;由于DNA不溶于酒精,而其他杂质可以溶于酒精,因此放入冷却的95%的酒精溶液中,搅拌过滤后,
22、DNA存在于黏稠物中,滤液可以丢弃。5.绒山羊所产山羊绒因其优秀的品质而被专家称作“纤维宝石”,是纺织工业动物纤维纺织原料。毛角蛋白型中间丝(KIF)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。图甲表示含KIF基因的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图乙是获得转KIF基因的高绒质绒山羊的简单流程图(Msp、BamH、Mbo、Sma四种限制性核酸内切酶识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG)。请分析回答:(1)用Sma完全切割图甲中DNA片段,其最短的产物长度为bp。图甲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。从隐性纯合子中分离出图甲
23、对应的DNA片段,用Sma完全切割,产物中不同长度的DNA片段有种。(2)上述工程中,KIF基因称为;为了提高实验成功率,需要通过技术对KIF基因进行扩增,以获得更多的KIF基因。(3)过程必须用到的工具酶是;在过程中,为了获得更多的卵(母)细胞,需用处理成年母绒山羊。(4)过程称为,进行过程的最佳时期是。答案 (1)5372(2)目的基因PCR(多聚酶链式反应) (3)DNA连接酶促性腺激素 (4)核移植桑椹胚期或囊胚期解析 (1)Sma限制性核酸内切酶识别和切割的碱基序列为CCCGGG,由题图可知,在Sma的作用下完全切割可得到三个片段,最短的长度为537 bp。图甲中虚线方框内的碱基对被
24、TA碱基对替换,则CCCGGG的碱基序列就只有一个,所以Sma只能将DNA片段切为两段。(2)KIF基因属于目的基因,基因的扩增常用PCR技术。(3)工具酶包括限制酶、DNA连接酶,此处将目的基因拼接到运载体上,应该用DNA连接酶;促性腺激素能够促进成年母绒山羊排卵。(4)过程是将细胞核导入去核的卵母细胞属于细胞核移植技术;过程属于胚胎移植,胚胎移植的时期通常在桑椹胚期或囊胚期。第37讲细胞工程考点一【知识梳理】1.分子生物学细胞器水平细胞内的遗传物质细胞产品植物动物2.(1)全部遗传信息潜能全能性(2)全部遗传信息(3)离体营养、激素3.(1)全能性(2)无菌培养基培养条件(3)离体脱分化激
25、素再分化无菌4.(1)杂种细胞(2)流动性全能性(3)纤维素酶、果胶原生质体物理聚乙二醇(PEG)细胞壁(4)远缘杂交5.(1)快速繁殖茎尖、根尖胚状体(2)突变体(3)植物组织培养【题组训练】1.B解析 消毒指用比较温和的物理或化学方法清除或杀灭除芽孢外的所有病原微生物,使其数量减少达到无害化,A正确;愈伤组织细胞含有细胞壁,加入细胞融合诱导剂不会诱导细胞融合,因此不会得到染色体加倍的细胞,B错误;愈伤组织再分化形成胚状体后,一般先形成芽,再形成根,而分化的实质是基因的选择性表达,C正确;诱导丛芽分化生根时,培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂,D正确。2.(1)纤维素酶果胶酶(2)离心、
26、振动、电激再生出新的细胞壁脱分化(3)38存在生殖隔离19(4)克服远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种解析 (1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,可采用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)诱导原生质体融合的方法包括:物理方法(离心、振动、电激)和化学方法(聚乙二醇);融合完成的标志是再生出新的细胞壁;将杂种细胞培育成杂种植株还需要采用植物组织培养技术,包括脱分化和再分化两个阶段,其中脱分化过程要避光,再分化过程需要光。(3)如图通过植物体细胞杂交技术获得的“白菜甘蓝”体细胞染色体数为20+18=38;通常情况下,由于白菜和甘蓝之间存在生殖隔离,因此,白菜和甘蓝有性杂交是
27、不能成功的;若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功的话,得到的后代应含19条染色体。(4)植物体细胞杂交技术和传统杂交技术相比的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍,培育作物新品种。考点二【知识梳理】1.动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞融合生产单克隆抗体动物细胞培养2.(1)细胞增殖(2)剪碎胰蛋白酶贴壁 接触抑制胰蛋白酶1050核型 (3)抗生素培养液血清、血浆细胞代谢pH(4)生物制品基因工程有毒物质生理、病理、药理【题组训练】(1)接触抑制胰蛋白酶(2)M中(减数第二次分裂中)电脉冲(电激)(3)合成血清(血浆)调节培养基的pH抗生素解析 (1)细胞贴壁生长分裂到表面相互接触时,就会停止分裂,
28、这种现象叫作细胞的接触抑制。若将成纤维细胞进行传代培养,操作时首先用胰蛋白酶处理成细胞悬液。(2)选取处在M中(减数第二次分裂中)期的去核卵母细胞作为受体细胞,通过电脉冲(电激)激活重组细胞,使其完成减数分裂和发育进程。(3)将细胞所需的营养物质按其种类、数量严格配制而成的培养基称为合成培养基。动物细胞所需的营养物质:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行,CO2的主要作用是调节培养基的pH。为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素。考点三【知识梳理】1.细胞核的全能性2.细胞核细胞核卵母细胞
29、胚胎克隆动物3.胚胎细胞核4.体细胞体细胞细胞核去核卵母细胞细胞融合胚胎移植5.(1)遗传改良进程优良畜群繁育(2)濒危(3)医用蛋白(4)供体(5)移植6.(1)健康问题遗传缺陷(2)安全性问题【题组训练】(1)胰蛋白(胶原蛋白)(2)M中(减数第二次分裂中)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞(避免卵细胞中的遗传物质对后代造成干扰)(3)贴壁生长(细胞贴壁)接触抑制(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;生物的性状受环境因素的影响(5)核移植(体细胞核移植)动物细胞培养胚胎移植体细胞的细胞核解析 (1)在动物细胞培养过程中,一般用胰蛋白酶将细胞分散开,获得细胞悬液。(
30、2)在细胞核移植形成重组细胞的过程中一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞,去除其细胞核是为了保证克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(3)如果重组细胞为贴附性细胞,在进行原代培养时,会表现出贴壁生长和接触抑制等特点。(4)克隆出的个体细胞质中的遗传物质来自卵母细胞,并且生物性状的表达还受到环境因素的影响,所以题图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制。(5)题图中所示技术为动物体细胞核移植技术,其中应用到的生物技术包括动物细胞培养、细胞核移植、胚胎移植等。转基因奶牛的克隆成功,说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。考点四【知识梳理】1.灭活的病毒流动性有性杂交2.(1)骨髓
31、瘤体外体内(2)特异性强灵敏度高(3)高效快速运载药物【题组训练】1.(1)植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞培养(2)纤维素酶、果胶酶细胞壁PEG诱导再生出细胞壁(3)灭活的病毒(4)经免疫的B细胞骨髓瘤细胞选择培养基克隆化培养和抗体阳性检验 (5)节约培养基(成本),易于控制培养条件等解析 (1)植物细胞工程常用的技术手段有植物组织培养、植物体细胞杂交。动物细胞工程的各技术手段中的基础是动物细胞培养。(2)植物体细胞杂交前,先采用酶解法去除细胞壁,即采用纤维素酶、果胶酶处理除去细胞壁;诱导细胞融合常用的化学方法是PEG诱导;原生质体融合完成的标志是再生出细胞壁。(3)诱导原生质体融合的方
32、法有物理法(离心、振动、电激等)、化学法(聚乙二醇),诱导动物细胞融合的方法有物理法(离心、振动、电激等)、化学法(聚乙二醇)和生物法(灭活的病毒),故与植物细胞相比,动物细胞融合特有的诱导融合的方法是用灭活的病毒处理。(4)若利用动物细胞融合技术来生产单克隆抗体,应将经免疫的B细胞和骨髓瘤细胞进行融合,融合后需经多次筛选,以得到能产生特异抗体的杂交瘤细胞,第一次筛选一般利用选择培养基进行,第二次筛选需对细胞进行反复的克隆化培养和抗体阳性检验,以筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。(5)少量生产单克隆抗体时,可将筛选得到的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内繁殖,该方法的优点是节约培养基(成本),易于控制培
33、养条件等。2.(1)体液用灭活的病毒处理(2)克隆化培养抗体检测能产生所需抗体的杂交瘤细胞含95%的空气和5%的CO2(3)特异性强、灵敏度高导向解析 (1)将抗原注射到小鼠体内时,小鼠体内产生了抗体,属于体液免疫过程。题图中选用经免疫的B细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞,与植物体细胞杂交相比,其特有的融合方法是用灭活的病毒处理。(2)题图中两次筛选的目的不同,其中筛选过程需进行克隆化培养和抗体检测,目的是筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。将杂交瘤细胞在体外条件下进行大规模培养时,需将其置于含95%的空气和5%的CO2的混合气体培养箱中进行培养。(3)与多克隆抗体相比,单克隆抗体突出的优点在于
34、其特异性强、灵敏度高,并能大量制备。从目前临床试验来看,单克隆抗体主要用于治疗癌症,例如可以将抗癌细胞的单克隆抗体与放射性同位素、药物等结合,制成“生物导弹”,利用单克隆抗体的导向作用,在原位杀死癌细胞,这样既不损伤正常细胞,又减少了用药剂量。历年真题明考向1.(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整植株(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、生长素脱分化(4)不能对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株解析 (1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖是一
35、种二糖,可水解成葡萄糖、果糖。细胞具有完整的细胞核即可作为材料进行组织培养获得幼苗。(3)植物组织培养过程中,生长素用量与细胞分裂素用量比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比例适中时,促进愈伤组织的生长。(4)要用组织培养方法获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,培养时不能采用经减数分裂得到的花粉作为外植体,因为对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。2.(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
36、影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性解析 (1)二倍体哺乳动物的性别决定方式为XY型,A的性别未知,其性染色体组成可能为XX,也可能为XY。核移植时,要通过显微操作去除卵母细胞中的核。早期胚胎可通过胚胎移植移入受体子宫中。(2)一般来说,细胞传代培养至1050代左右时,增殖会逐渐缓慢,以至于完全停止,这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型。(3)克隆动物的遗传物质主要来自于供体核,但卵母细胞的线粒体中也含有一部分遗传物质。(4)克隆动物的成功获得证明动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。3.(1)四YY小鼠的血清抗
37、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,第四次免疫后小鼠Y的血清抗体效价达到 16 000 以上。达到要求后的 X、Y、Z 这3只小鼠中,小鼠 Y 的 B 淋巴细胞产生抗体效价最高,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,还有骨髓瘤细胞和 B 淋巴细胞的自身融合产物,由于细胞融合是随机的,且融合率达不到100%,故体系中会出现多种类型的细胞。(3)杂交瘤细胞形成后,由于核膜具有流动性,故小鼠的免疫B淋巴细胞细胞核与其骨髓瘤细胞细胞核
38、会融合形成一个杂交的细胞核,因此染色体数目最多是100条。(4)未融合的 B 淋巴细胞经多次传代培养后,仍然是不能无限增殖的细胞,同时 B淋巴细胞不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次“危机”而达到细胞系水平。1.2017天津六校高三期中 在现代生物科技的应用中,不需要进行检测与筛选的是 () A.对植物的离体组织进行培养,大规模培育优良品种B.将鼠的骨髄瘤细胞与B淋巴细胞融合,制备单克隆抗体C.利用植物细胞工程技术培育“白菜甘蓝”D.将抗虫基因导入植物细胞,培育具有抗虫特性的新植株解析 A对植物的离体组织进行培养,大规模培育优良品种,不需要进行检测与筛选。细胞融合形成的杂交细胞不一定是所需
39、要的,需进行筛选。植物细胞工程培育的杂种植株不一定能表达出相应的性状,需进行检测。转基因植株不一定能表现出所需要的性状,需进行检测与筛选。2.2017江苏常州模拟 下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是 ()A.动物细胞培养过程中往往使用液体培养基B.动物细胞培养的目的是为了培养动物个体C.在培养过程中通常要通入5%的CO2刺激细胞呼吸D.动物细胞培养过程中可用胃蛋白酶将动物组织分散成单个细胞解析 A动物细胞培养所用的培养基是液体培养基,A正确;动物细胞培养的目的是获得细胞和细胞产物,通过核移植技术才能获得克隆动物,B错误;CO2的作用是维持培养液的pH,C错误;动物细胞培养过程中常要用到胰蛋白
40、酶或胶原蛋白酶,用来分散细胞,D错误。3.2017天津红桥区一模 从同一头牛中取多个供体细胞培养出多头克隆牛,这些牛在性状上却并不完全相同,下列有关其原因的叙述,错误的是 ()A.基因可能发生变异 B.核基因发生基因重组C.受体细胞的细胞质基因不同D.性状变异可由环境条件引起解析 B克隆牛在性状上却不完全相同的原因可能有基因可能发生变异,受体细胞的细胞质基因不同,性状变异可由环境条件引起等,A、C、D正确;克隆属于无性生殖,该过程中核基因不会发生基因重组,B错误。4.2017北京西城区高三期末 如图K37-1是一种“生物导弹”的作用原理示意图,没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清
41、除。阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成,对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是 ()图K37-1A.单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的B.活化阿霉素能抑制细胞中DNA的复制和转录过程C.在治疗中,应先注射非活化磷酸阿霉素再注射“生物导弹”D.单克隆抗体特异性强,能减轻阿霉素对正常细胞的伤害解析 C单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的,A正确;根据题意可知,“阿霉素可抑制DNA和RNA的合成”,因此活化阿霉素能抑制细胞中DNA的复制和转录过程,B正确;在治疗中,应同时注射非活化磷酸阿霉素和“生物导弹”,C错误;单克隆抗体特异性强,能减轻阿霉素对正常细胞的伤害,D正确。5.科学
42、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原生质体和马铃薯原生质体融合而成的。(4)过程和过程依次为,过程的培养基中常添加的植物激素是。(5)若番茄细胞内有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
43、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。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(PEG)3原生质体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(m+n)单倍体解析 (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、马铃薯番茄、马铃薯
44、马铃薯,其中杂种原生质体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m+n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。第38讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题考点一【知识梳理】1.早期胚胎或配子体外受精胚胎移植胚胎分割胚胎干细胞培养2.卵巢初情期性别分化需变形不均等分裂41个卵子3.(1)合子(2)输卵管(3)雌性动物生殖道M中期放射冠透明带卵细胞膜反应4.起点有丝分裂增加不增加或略有缩小32全能性胎儿的各种组织胎膜和胎盘表层下方【命题角度】1.C解析 阶段为有丝分裂,存在
45、的变异方式是基因突变、染色体变异,A正确;B是合子即受精卵,B正确;阶段C是指个体发育的胚胎期,C错误;能发生染色体的着丝点分裂的阶段是, D正确。 2.(1)桑椹胚囊胚原肠胚(2)内细胞团囊胚腔外胚层原肠腔内胚层(3)全能细胞分化胚层分化(4)胎儿的各种组织(5)增多基本不变解析 (1)题图中A是桑椹胚,B是囊胚,C是原肠胚。(2)题图B中1是滋养层,2是内细胞团,3是透明带,4是囊胚腔;图C中5是外胚层,6是滋养层,7是原肠腔,8是内胚层。(3)桑椹胚细胞具有发育的全能性,囊胚开始出现细胞分化,已分化成滋养层细胞和内细胞团;原肠胚已具有胚层分化,分化为外胚层和内胚层。(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中,虽然细胞数目增多,但胚胎总体积基本不变。考点二【知识梳理】1.促性腺激素卵巢M中期假阴道法培养法获能2.(1)无机盐和有机盐维生素和