大二輪高考總復(fù)習(xí)生物文檔:第01部分 專題07 現(xiàn)代生物科技專題 整合考點21 基因工程和細(xì)胞工程 Word版含解析

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1、 專題七 現(xiàn)代生物科技專題 考綱 要求 考頻(全國卷) 1.基因工程的誕生 Ⅰ 5年0考 2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR) Ⅱ 5年7考 3.基因工程的應(yīng)用 Ⅱ 5年4考 4.蛋白質(zhì)工程 Ⅰ 5年1考 5.植物的組織培養(yǎng) Ⅱ 5年4考 6.動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆 Ⅰ 5年6考 7.細(xì)胞融合與單克隆抗體 Ⅱ 5年5考 8.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ) Ⅰ 5年4考 9.胚胎干細(xì)胞的移植 Ⅰ 5年3考 10.胚胎工程的應(yīng)用 Ⅱ 5年4考 11.簡述生態(tài)工程的原理 Ⅱ 5年1考 12.生態(tài)工程的實例

2、 Ⅰ 5年0考 整合考點21 基因工程和細(xì)胞工程 1.理清基因工程3種操作工具的作用與特點 限制酶 DNA連接酶 載體 作用 切割目的基因和載體 拼接DNA片段形成重組DNA分子 攜帶目的基因進入受體細(xì)胞 作用 部位 兩核苷酸的脫氧核糖與磷酸間形成的磷酸二酯鍵 作用 特點 (條 件) (1)識別特定的核苷酸序列; (2)在特定位點上切割DNA分子 (1)E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端; (2)T4DNA連接酶能連接黏性末端和平末端 (1)能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制; (2)有一個至多個限制酶切割位點; (3)

3、具有特殊的標(biāo)記基因 2.掌握基因工程的操作步驟 (1)目的基因的獲取途徑: 方法 具體操作 直接分離 從自然界已有的物種中分離,如從基因文庫中獲取 人工 合成 化學(xué) 合成 已知核苷酸序列的較小基因,直接利用DNA合成儀用化學(xué)方法合成,不需要模板 反轉(zhuǎn) 錄法 以RNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下人工合成 PCR 技術(shù) 擴增 目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈,引物與單鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合,然后在DNA聚合酶作用下延伸 (2)基因表達載體的構(gòu)建——重組質(zhì)粒的構(gòu)建: ①表達載體的組成:目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因+復(fù)制原點。 ②啟動子和終止子:啟動子是RNA

4、聚合酶結(jié)合位點,啟動轉(zhuǎn)錄;終止子是終止轉(zhuǎn)錄的位點。 ③基因表達載體的構(gòu)建過程 (3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞: 植物細(xì)胞 動物細(xì)胞 微生物細(xì)胞 常用方法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法 顯微注射技術(shù) 感受態(tài)細(xì)胞法(用Ca2+處理) 受體細(xì)胞 受精卵、體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 (4)目的基因的檢測與鑒定: 類型 步驟 檢測內(nèi)容 方法 結(jié)果顯示 分子 檢測 第一步 目的基因是否進入受體細(xì)胞 DNA分子雜交(DNA和DNA之間) 是否成功顯 示出雜交帶 第二步 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA 分子雜交技術(shù)(DNA和mRNA之間) 是

5、否成功顯 示出雜交帶 第三步 目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì) 抗原—抗體雜交 是否成功顯 示出雜交帶 個體 水平 鑒定 做抗蟲或抗病的接種實驗,以確定是否有抗性以及抗性的程度;基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品的功能進行活性比較,以確定功能是否相同 3.理清植物細(xì)胞工程兩大技術(shù) 4.比較并把握細(xì)胞工程的幾個流程圖 細(xì)胞工程技術(shù) 技術(shù)過程圖示 植物 組織 培養(yǎng) 動物 細(xì)胞 培養(yǎng) 植物 體細(xì) 胞雜 交 動物 細(xì)胞 的融 合 單克 隆抗 體的 制備 核移 植 5.動物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件歸納 (1)胰蛋白酶的使用:首先用

6、胰蛋白酶處理動物的器官或組織,以制備單細(xì)胞懸液;培養(yǎng)過程中發(fā)生接觸抑制時,同樣需要用胰蛋白酶使細(xì)胞分散開。 (2)避免雜菌污染的措施:培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理;加入一定量的抗生素;定期更換培養(yǎng)液。 (3)特殊的營養(yǎng)條件: ①液體培養(yǎng)基。②加入動物血清、血漿等。③通入氧氣以滿足代謝的需要。④通入二氧化碳以維持培養(yǎng)液的pH。 6.澄清容易混淆的三種細(xì)胞——雜種細(xì)胞、重組細(xì)胞和雜交細(xì)胞 (1)雜種細(xì)胞:植物體細(xì)胞雜交過程中,兩種細(xì)胞去掉細(xì)胞壁之后形成的原生質(zhì)體融合,融合的原生質(zhì)體出現(xiàn)細(xì)胞壁之后形成的細(xì)胞叫雜種細(xì)胞。 (2)重組細(xì)胞:體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞之后形成的細(xì)胞叫重組細(xì)胞

7、。 (3)雜交細(xì)胞:動物細(xì)胞融合形成的細(xì)胞常稱為雜交細(xì)胞。  聚焦基因工程 1.(2016·全國卷Ⅲ)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點,圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR I、Sau3A I的切點是唯一的)。 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)經(jīng)BamH I酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被________酶切后的產(chǎn)物連接,理由是 __________________________________________________

8、______________________ ________________________________________________________________________。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細(xì)胞中表達目的基因產(chǎn)物的有________,不能表達的原因是________________________________________________________________________ ____________________________________

9、____________________________________。 (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有________和________,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是________。 解析:(1)由于限制酶Sau3AI與BamHI切割后形成的黏性末端相同,所以經(jīng)BamHI酶切割得到的目的基因可以與上述表達載體被Sau3AⅠ酶切后的產(chǎn)物連接。(2)在基因表達載體中,啟動子應(yīng)位于目的基因的首端,終止子應(yīng)位于目的基因的尾端,這樣目的基因才能表達。圖中甲、丙均不符合,所以不能表達目的基因的產(chǎn)物。(3)常見DNA連接酶的有E·coliDNA連接酶和T4

10、DNA連接酶,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是T4DNA連接酶。 答案:(1)Sau3A I 兩種酶切割后產(chǎn)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啟動子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,兩者目的基因均不能轉(zhuǎn)錄 (3)E·coliDNA連接酶 T4DNA連接酶 T4DNA連接酶 2.(2015·全國卷Ⅰ)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒,是艾滋病的病原體,回答下列問題: (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時,可先提取HIV中的________,以其作為模板,在________的作用下合成________,獲取該目的蛋白的基因,構(gòu)建重組表達載體,隨后導(dǎo)入

11、受體細(xì)胞。 (2)從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白,該蛋白作為抗原注入機體后,刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________,該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV,檢測的原理是 ________________________________________________________________________。 (3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見,但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分________細(xì)胞,降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)人的免疫系統(tǒng)有________癌細(xì)胞的功能。艾滋病患者由于免疫功

12、能缺陷,易發(fā)生惡性腫瘤。 解析:(1)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒,其遺傳物質(zhì)是RNA,若用基因工程方法制備HIV的某蛋白時,需要在逆轉(zhuǎn)錄酶作用下形成DNA,然后再通過轉(zhuǎn)錄和翻譯獲得目的蛋白。(2)抗原注入機體后,刺激機體產(chǎn)生的可與之結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白被稱為抗體,抗體能識別抗原上的抗原決定簇,所以抗原抗體發(fā)生特異性結(jié)合。(3)HIV進入人體后,最終進入T淋巴細(xì)胞大量繁殖,破壞T淋巴細(xì)胞,最終使免疫細(xì)胞遭到完全破壞,體液免疫減弱。(4)人體免疫系統(tǒng)除了保護機體不受損害,幫助機體消滅外來的細(xì)菌、病毒以及避免發(fā)生疾病的防御功能,還具有監(jiān)控和清除功能:監(jiān)控并清除體內(nèi)已經(jīng)衰老或因其他因素而被破壞的細(xì)胞、以及癌

13、變細(xì)胞。 答案:(1)RNA 逆轉(zhuǎn)錄酶 cDNA(或DNA) (2)抗體 抗原抗體特異性結(jié)合 (3)T(或T淋巴) (4)監(jiān)控和清除 3.(2015·全國卷Ⅱ)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有酶的催化活性?;卮鹣铝袉栴}: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的__________進行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因。 (3)

14、所獲得的基因表達時是遵循中心法則的,中心法則的全部內(nèi)容包括________的復(fù)制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即: ________________________________________________________________________。 (4)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過________和______,進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對蛋白質(zhì)的生物__________進行鑒定。 解析:(1)對蛋白質(zhì)的氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))進行改造,可達到改變蛋白質(zhì)的功能的目的。(2

15、)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因,可以對P基因進行修飾改造,也可以用人工方法合成P1基因。(3)中心法則的全部內(nèi)容包括 DNA的復(fù)制、 DNA→ RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)。(4)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列,推測相應(yīng)的核苷酸序列,并獲取基因。經(jīng)表達的蛋白質(zhì),要對其進行生物功能鑒定。 答案:(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu)) (2)P P1 (3)DNA和RNA(或遺傳物質(zhì)) DNA→RNA、 RNA→DNA、RNA→蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯) (4)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 推測氨基酸序列 功能 4.(201

16、4·全國卷Ⅱ)植物甲具有極強的耐旱性,其耐旱性與某個基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題: (1)理論上,基因組文庫含有生物的________基因;而cDNA文庫中含有生物的________基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物________的體細(xì)胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達,應(yīng)檢測此再生植株中該基因的________,如果檢測結(jié)果呈

17、陽性,再在田間試驗中檢測植株的____________是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時,則可推測該耐旱基因整合到了________(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。 解析:(1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫,基因組文庫包含生物基因組的全部基因,cDNA文庫是以mRNA反轉(zhuǎn)錄后構(gòu)建的,只含有已經(jīng)表達的基因(并不是所有基因都會表達),即部分基因。(2)從基因文庫中獲取目的基因需要進行篩選。(3)要提高植物乙的耐旱性,需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細(xì)胞中。要檢測目的基因(耐旱基因)是否表

18、達應(yīng)該用抗原抗體雜交檢測目的基因(耐旱基因)的表達產(chǎn)物(即耐旱的相關(guān)蛋白質(zhì));個體水平檢測可以通過田間實驗,觀察檢測其耐旱性情況。(4)如果耐旱基因整合到同源染色體的兩條上,則子代將全部表現(xiàn)耐旱,不會出現(xiàn)性狀分離。[或如果耐旱基因整合到同源染色體的一條上,則轉(zhuǎn)基因植株的基因型可以用A-表示(A表示耐旱基因,-表示另一條染色體上沒有相應(yīng)的基因),A-自交后代基因型為AA∶A-∶--=1∶2∶1,所以耐旱∶不耐旱=3∶1,與題意相符。] 答案:(1)全部 部分 (2)篩選 (3)乙 表達產(chǎn)物 耐旱性 (4)同源染色體的一條上 5.圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基

19、序列,圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?,F(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內(nèi)切酶,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。 請回答下列問題: (1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_________________連接。 (2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段,產(chǎn)生的末端是____________末端,其產(chǎn)物長度為____________________。 (3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被T-A堿基對替換,那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段,用

20、限制酶SmaⅠ完全切割,產(chǎn)物中共有____________種不同長度的DNA片段。 (4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接,形成重組質(zhì)粒,那么應(yīng)選用的限制酶是____________。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后,為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌,一般需要用添加____________的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測,部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達,其最可能的原因是_________________________________。 解析:(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間是通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的,要注意與兩條脫氧核苷酸鏈的相鄰堿基之間通

21、過氫鍵相連進行區(qū)分。(2)從SmaⅠ的識別序列和酶切點可見,其切割后產(chǎn)生的是平末端,圖1中DNA片段有兩個SmaⅠ的識別序列,故切割后產(chǎn)生的產(chǎn)物長度為537=(534+3)bp、790=(796-3-3)bp和661=(658+3)bp三種。(3)圖示方框內(nèi)發(fā)生堿基對的替換后,形成的d基因失去了1個SmaⅠ的識別序列,故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后產(chǎn)物中除原有的3種長度的DNA片段外,還增加一種長度為1 327 bp的DNA片段。(4)目的基因的兩端都有BamHⅠ的識別序列,質(zhì)粒的啟動子后的抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ的識別序列,故應(yīng)選用的限制酶是BamHⅠ,此時將抗生素B抗性基因作

22、為標(biāo)記基因,故篩選時培養(yǎng)基中要添加抗生素B。若重組質(zhì)粒已導(dǎo)入了受體細(xì)胞卻不能表達,很可能是因為用同種限制酶切割后,目的基因和質(zhì)粒有兩種連接方式,導(dǎo)入受體細(xì)胞的重組質(zhì)粒是目的基因和質(zhì)粒反向連接形成的。 答案:(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamHⅠ 抗生素B 同種限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D與質(zhì)粒反向連接 1.使用限制酶的注意點 (1)一般用同種限制酶切割載體和目的基因。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 2.DNA連接酶≠DNA聚合酶 DNA連接酶連接兩個DNA片段,而DNA聚合酶只能

23、將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上。 3.限制酶≠DNA酶≠解旋酶 限制酶是切割某種特定的脫氧核苷酸序列,并使兩條鏈在特定的位置斷開;DNA酶是將DNA水解為組成單位;解旋酶是將DNA的兩條鏈間的氫鍵打開形成兩條單鏈。 4.啟動子、終止子 (1)啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA)。 (2)終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)  聚焦細(xì)胞工程 1.(2014·全國卷Ⅰ)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù)),結(jié)果如下圖所示。 若要制備雜交瘤細(xì)胞,

24、需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條),并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中,再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合,經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測,得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問題: (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時,所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上,則小鼠最少需要經(jīng)過________次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中,最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是________小鼠,理由是 ______________________________________________________________

25、__________。 (2)細(xì)胞融合實驗完成后,融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外,可能還有______________________________,體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是 ________________________________________________________________________。 (3)雜交瘤細(xì)胞中有________個細(xì)胞核,染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活,原因是 ___________________________________________________

26、_____________________。 解析:(1)據(jù)圖分析,第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達到16 000以上,小鼠Y的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體效價最高,最適用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外,還有骨髓瘤細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合產(chǎn)物,由于細(xì)胞膜具有流動性,且誘導(dǎo)之后的細(xì)胞融合不具有特異性,故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)雜交瘤細(xì)胞形成后,小鼠的免疫B淋巴細(xì)胞核與其骨髓瘤細(xì)胞核會融合形成一個細(xì)胞核。小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)和骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)融合后,染色體可達100條。(4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后,仍

27、然不是能惡性增殖的細(xì)胞,同時正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的。 答案:(1)四 Y Y小鼠的抗體效價最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞,骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 細(xì)胞融合是隨機的,且融合率達不到100% (3)1 100 (4)不能無限增殖 2.(2013·全國卷Ⅱ)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時含有A和B的新型藥用植物。回答下列問題: (1)為了培育該新型藥用植物,可取甲和乙的葉片,先用 _______________________________________________________________

28、_________ 酶和______酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的________,再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進一步培養(yǎng)形成________組織,然后經(jīng)過________形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為 ________________________________________________________________________。 (2)上述雜種植株屬于多倍體,多倍體是指 ________________________________________________________________________。 假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育

29、的,而上述雜種植株是可育的,造成這種差異的原因是________________________________________________________________________。 (3)這種雜交植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的________等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 解析:該新型藥用植物是通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的,要獲得有活力的原生質(zhì)體才能進行體細(xì)胞雜交,因此首先用纖維素酶和果膠酶去掉植物的細(xì)胞壁,然后用PEG化學(xué)誘導(dǎo)劑(物理方法:離心、振動等)誘導(dǎo)二者的原生質(zhì)體整合。然后采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得雜種植株,植物組織培養(yǎng)的主要過程

30、是:先脫分化形成愈傷組織,然后再分化形成植物體,利用了植物細(xì)胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是兩個物種,二者不能通過有性雜交產(chǎn)生可育后代,原因是甲、乙有性雜交所產(chǎn)生的后代在減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會異常,也就是存在著生殖隔離。但植物甲、乙通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)產(chǎn)生的后代卻是可育的,因為在減數(shù)分裂過程中同源染色體能完成正常的聯(lián)會,產(chǎn)生正常的配子。由于甲、乙都是二倍體,因此,植物體細(xì)胞雜交得到的后代是異源多倍體(四倍體)。(3)人工種子生產(chǎn)不受氣候、季節(jié)和地域等因素限制,而且可以避免后代不發(fā)生性狀分離等優(yōu)點,因此,植物細(xì)胞工程重要的應(yīng)用之一是制備人工種子,用到的核心技術(shù)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)。將植物

31、組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。 答案:(1)纖維素酶 果膠酶 原生質(zhì)體 愈傷 再分化(分化) 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) (2)體細(xì)胞中含有三個或三個以上染色體組的個體 在減數(shù)分裂過程中,前者染色體聯(lián)會異常,而后者染色體聯(lián)會正常 (3)胚狀芽、不定芽、頂芽、腋芽 3.科學(xué)家從某無限增殖的細(xì)胞中分離出無限增殖調(diào)控基因(prG),該基因能激發(fā)細(xì)胞分裂,這為單克隆抗體的制備提供了更為廣闊的前景。請回答下列問題: (1)利用______________________技術(shù)制備單克隆抗體,常用聚乙二醇、________________、電激等誘導(dǎo)因素誘導(dǎo)細(xì)胞

32、融合。再經(jīng)多次篩選和細(xì)胞培養(yǎng)獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的________________細(xì)胞。 (2)有人提出用核移植技術(shù)構(gòu)建重組細(xì)胞來生產(chǎn)單克隆抗體,請完成設(shè)計方案: ①取________________細(xì)胞的細(xì)胞核,移植到去核的能夠________的細(xì)胞中,構(gòu)成重組細(xì)胞(假定移植后細(xì)胞核中基因的表達狀態(tài)不受影響)。 ②將重組細(xì)胞在________條件下做大規(guī)模培養(yǎng)或注射到小鼠________內(nèi)增殖,以獲得大量單克隆抗體。 (3)也有人提出,可以直接通過基因工程導(dǎo)入該調(diào)控基因(prG)來制備單克隆抗體,其思路如圖所示。 ①酶A是指__________,酶B是指________

33、。 ②圖中 Ⅰ 表示________________,對 Ⅱ 進行檢測與鑒定的目的是____________,Ⅲ所指細(xì)胞具有的特點是__________________________。 解析:(1)在利用動物細(xì)胞融合技術(shù)制備單克隆抗體的過程中,常用聚乙二醇、滅活的病毒、電激等方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合,融合后的細(xì)胞經(jīng)多次篩選和細(xì)胞培養(yǎng),最終獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。(2)產(chǎn)生單克隆抗體的細(xì)胞應(yīng)具有兩個特點:能無限增殖和產(chǎn)生特定抗體。若用核移植技術(shù)構(gòu)建重組細(xì)胞首先取特定抗原刺激的B淋巴細(xì)胞的細(xì)胞核,移植到去核的能夠無限增殖的細(xì)胞中,構(gòu)成重組細(xì)胞;然后將重組細(xì)胞進行動物細(xì)胞培養(yǎng)或注射到

34、小鼠腹腔內(nèi)增殖,以獲得大量單克隆抗體。(3)基因工程中第一步獲取目的基因;第二步用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶處理供體DNA和質(zhì)粒,獲取基因表達載體(重組質(zhì)粒);第三步將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞;第四步檢測目的基因是否導(dǎo)入和表達。 答案:(1)動物細(xì)胞融合 滅活的病毒 雜交瘤 (2)①特定抗原刺激的B淋巴 無限增殖 ②體外 腹腔 (3)①限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶?、谀康幕?無限增殖調(diào)控基因或prG) 檢測目的基因是否導(dǎo)入和表達 既能無限增殖,又能產(chǎn)生特定抗體 4.科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株,為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定,科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分

35、別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì),其培育過程如圖所示,請據(jù)圖回答下列問題: (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有____________________________________。 (2)過程①常用的酶是____________________,細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是__________________。 (3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑____________誘導(dǎo)融合,在鑒定雜種原生質(zhì)體時可用顯微鏡觀察,根據(jù)細(xì)胞膜表面熒光的不同可觀察到__________種不同的原生質(zhì)體(只考慮細(xì)胞兩兩融合的情況),當(dāng)觀察到__________________________

36、____________時可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。 (4)過程③和過程④依次為________________________________________,過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是__________________________。 (5)若番茄細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯細(xì)胞內(nèi)有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含______條染色體。若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株屬于____________植株。 解析:(1)植物體細(xì)胞雜交包括原生質(zhì)體融合和培育雜種植株兩大步驟,兩者的原理分別是細(xì)

37、胞膜的流動性和植物細(xì)胞的全能性。(2)去除細(xì)胞壁常用的酶是纖維素酶和果膠酶,細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁。(3)化學(xué)促融劑是聚乙二醇,兩兩融合的原生質(zhì)體有三種:番茄—番茄、番茄—馬鈴薯、馬鈴薯—馬鈴薯,其中雜種細(xì)胞的細(xì)胞表面有兩種顏色的熒光。(4)過程③和過程④分別表示脫分化和再分化,誘導(dǎo)細(xì)胞分化所用的植物激素主要是生長素和細(xì)胞分裂素。(5)“番茄—馬鈴薯”體細(xì)胞有m+n條染色體,有絲分裂后期染色體數(shù)目加倍,由配子發(fā)育成的個體均為單倍體。 答案:(1)細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞的全能性 (2)纖維素酶和果膠酶 再生出新的細(xì)胞壁 (3)聚乙二醇(或PEG) 3 融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光 (4)脫分化和再分化 生長素和細(xì)胞分裂素 (5)2(m+n) 單倍體

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