高考生物一輪總復(fù)習(xí)：選修3 現(xiàn)代生物科技專題

高考生物一輪總復(fù)習(xí)：選修3現(xiàn)代生物科技專題目錄第1講基因工程第2講細(xì)胞工程第3講胚胎工程第4講生物技術(shù)的安全性和倫理問題&生態(tài)工程第1講基因工程1．科學(xué)家通過利用PCR定點(diǎn)突變技術(shù)改造Rubisco基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合速率。請回答下列問題：(1)PCR過程所依據(jù)的原理是________，利用PCR技術(shù)擴(kuò)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，以便根據(jù)這一序列合成________；擴(kuò)增過程需要加入________酶。(2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是_________________________________________________________。目的基因能在不同生物體內(nèi)正常表達(dá)原來的蛋白質(zhì)，說明整個(gè)生物界________。PCR定點(diǎn)突變技術(shù)屬于________的范疇。(3)可利用定點(diǎn)突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體。常用________將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的________技術(shù)，來最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。解析(1)PCR依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制，在用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因前要依據(jù)一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列合成引物；擴(kuò)增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)合成相同蛋白質(zhì)。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得轉(zhuǎn)基因植物。答案(1)DNA雙鏈復(fù)制引物耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA共用一套密碼子蛋白質(zhì)工程(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物組織培養(yǎng)2．學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)突變的APP基因會導(dǎo)致老年癡呆癥發(fā)生，科學(xué)家通過基因工程建立老年癡呆癥獼猴模型，用于人類老年癡呆癥治療的研究。科學(xué)家常用PCR擴(kuò)增突變的APP基因。如圖為某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中，所用引物與模板配對情況?；卮鹣嚓P(guān)問題：注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是引物，箭頭是延伸方向(1)PCR反應(yīng)體系中含緩沖液、模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物及熱穩(wěn)定DNA聚合酶；其中，dNTP的作用是________________________________________________________________，引物應(yīng)選用圖中的________(填圖中標(biāo)號)。(2)在DNA復(fù)制中引物所起的作用是________________。若所用引物為Ⅱ和Ⅲ進(jìn)行擴(kuò)增可以獲得________種序列不同的產(chǎn)物；若用引物Ⅰ和Ⅳ可以獲得________種序列不同的產(chǎn)物。(3)為了避免出現(xiàn)“目的基因自我環(huán)化”“目的基因在運(yùn)載體上反向連接”的問題，請?zhí)岢鲆环N解決該問題的思路：_______________________________________________________。解析(1)dNTP的作用是合成DNA的原料和提供能量；只有用引物Ⅰ和Ⅳ才能獲得目的基因。(2)DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從DNA的3′端延伸DNA鏈，因此在DNA復(fù)制中引物所起的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸；DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。若用引物Ⅱ和Ⅲ進(jìn)行擴(kuò)增，則新形成的DNA子鏈中不存在與引物Ⅰ和Ⅳ互補(bǔ)配對的堿基序列，因此可以獲得2種序列不同的產(chǎn)物；若用引物Ⅰ和Ⅳ進(jìn)行擴(kuò)增，因新形成的DNA子鏈中，有的含有與引物Ⅱ互補(bǔ)配對的堿基序列，有的含有與引物Ⅲ互補(bǔ)配對的堿基序列，則至少在連續(xù)擴(kuò)增3次后可以獲得如圖所示的5種序列不同的產(chǎn)物。(3)分別使用兩種限制酶去剪切目的基因和運(yùn)載體，使目的基因和運(yùn)載體兩端產(chǎn)生的黏性末端不同，就可以防止“目的基因自我環(huán)化”“目的基因在運(yùn)載體上反向連接”的問題。答案(1)合成DNA的原料、提供能量(缺一不可)Ⅰ和Ⅳ(缺一不可)(2)使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始連接脫氧核苷酸(作為復(fù)制的起點(diǎn))25(3)對目的基因和運(yùn)載體同時(shí)使用兩種限制酶去剪切(或用兩種限制酶切割目的基因的兩端，再用這兩種酶切割運(yùn)載體或雙酶切)3．重組人血白蛋白和干擾素α－2b(rHSA，IFNα－2b)是血液制品的一種替代品，是臨床非常珍貴的藥物，目前利用基因工程，以酵母菌為工程菌生產(chǎn)，具有純度高、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。其實(shí)驗(yàn)流程如圖甲，圖乙是pHIL－D2質(zhì)粒(載體)的圖譜，據(jù)圖回答：(1)RT—PCR是利用人血白細(xì)胞中的mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲取人IFNα－2b的cDNA，以此cDNA為模板，擴(kuò)增人IFNα－2b基因，那么RT—PCR要用到的酶是________酶和________酶。(2)圖甲中，用酵母菌作表達(dá)工程菌而不用大腸桿菌作工程菌，推測可能的原因是酵母菌是真核生物，酵母菌細(xì)胞質(zhì)中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，生產(chǎn)的產(chǎn)物(重組人血白蛋白和干擾素α－2b)________高，產(chǎn)量高。(3)本實(shí)驗(yàn)的表達(dá)載體如圖乙，除了目的基因外，還必須有啟動子和終止子，啟動子的本質(zhì)是一段有特殊結(jié)構(gòu)的________片段，其功能是驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出________，最終獲得所需的蛋白。(4)圖乙中Ampicillin表示氨芐青霉素抗性基因，可用于目的基因的________和________。(5)基因工程最后一步是目的基因的檢測與鑒定，請說出分子水平檢測的物質(zhì)有________、________、________。解析(1)利用人血白細(xì)胞中的mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲取人IFNα－2b的cDNA，用逆轉(zhuǎn)錄法，必須用逆轉(zhuǎn)錄酶；擴(kuò)增人IFNα－2b基因，用PCR技術(shù)，DNA解鏈要加熱到90～95℃，必須用熱穩(wěn)定DNA聚合酶，即Taq酶。(2)大腸桿菌是原核生物，細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對重組人血白蛋白和干擾素α－2b進(jìn)行加工。酵母菌是真核生物，酵母菌細(xì)胞質(zhì)中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，可對重組人血白蛋白和干擾素α－2b進(jìn)行加工，生產(chǎn)的產(chǎn)物重組人血白蛋白和干擾素α－2b活性高，產(chǎn)量高。(3)啟動子的本質(zhì)是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其功能是驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白。(4)圖乙中Ampicillin表示氨芐青霉素抗性基因，可用于目的基因的鑒定和選擇。(5)基因工程最后一步是目的基因的檢測與鑒定，分子水平檢測的物質(zhì)有目的基因、轉(zhuǎn)錄出的mRNA、翻譯的產(chǎn)物(蛋白質(zhì))。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄Taq(2)活性(3)DNAmRNA(4)鑒定選擇(5)目的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA翻譯的產(chǎn)物(蛋白質(zhì))4．請根據(jù)現(xiàn)代生物工程技術(shù)回答下列問題：(1)基因工程技術(shù)中對已獲得的目的基因，常采用PCR技術(shù)大量擴(kuò)增。該技術(shù)的基本過程是：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，________與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下進(jìn)行________，如此重復(fù)循環(huán)多次。(2)限制酶SmaⅠ能識別下圖所示核苷酸序列，并在圖中箭頭位置切斷DNA。用限制酶SmaⅠ切割獲取的目的基因需用________酶構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)培育轉(zhuǎn)基因小鼠除利用基因工程技術(shù)之外還需用到________、________等技術(shù)。(4)制備單克隆抗體通常選用細(xì)胞融合技術(shù)，使________細(xì)胞與________細(xì)胞融合，融合成功的細(xì)胞經(jīng)過篩選就是所需要的________細(xì)胞。解析(1)利用PCR技術(shù)大量擴(kuò)增目的基因的基本過程是：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(bǔ)序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下進(jìn)行延伸，如此重復(fù)循環(huán)多次。(2)題圖顯示：用限制酶SmaⅠ切割得到的是平末端，因此獲取的目的基因需用T4DNA連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)基因工程的操作是在生物體外進(jìn)行的。培育轉(zhuǎn)基因小鼠時(shí)，利用基因工程技術(shù)得到的轉(zhuǎn)基因小鼠受精卵，還需用到早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)，才能將其培育成轉(zhuǎn)基因小鼠。(4)制備單克隆抗體通常選用細(xì)胞融合技術(shù)，使經(jīng)抗原刺激的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，融合成功的細(xì)胞經(jīng)過篩選就是所需要的雜交瘤細(xì)胞。答案(1)引物互補(bǔ)鏈的合成(或延伸)(2)T4DNA連接(3)早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(4)(經(jīng)抗原刺激的)B淋巴骨髓瘤雜交瘤5．大腸桿菌pUC18質(zhì)粒是基因工程中常用的運(yùn)載體，某限制酶在此質(zhì)粒上的唯一酶切位點(diǎn)位于LacZ基因中，如果沒有插入外源基因，LacZ基因便可表達(dá)出β－半乳糖苷酶，當(dāng)培養(yǎng)基中含有IPTG和X－gal時(shí)，X－gal便會被β－半乳糖苷酶水解成藍(lán)色，大腸桿菌將形成藍(lán)色菌落，反之，則形成白色菌落。如圖表示利用此質(zhì)粒實(shí)施基因工程的主要流程。(1)已獲得的目的基因可利用________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。(2)目的基因插入質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中，需要DNA連接酶恢復(fù)________鍵。(3)將試管Ⅰ中的物質(zhì)和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是________；大腸桿菌需事先用Ca2＋進(jìn)行處理，目的是_______________________________________________________。(4)將試管Ⅱ中的菌液接種于選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng)，培養(yǎng)基中應(yīng)含有大腸桿菌必需的營養(yǎng)物質(zhì)，如________和生長因子，還應(yīng)加入IPTG、X－gal以及氨芐青霉素，其中加入氨芐青霉素的作用是篩選出_______________________。(5)若觀察到培養(yǎng)基上出現(xiàn)________色菌落，則說明大腸桿菌中已成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒。如果作為受體細(xì)胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則不利于重組質(zhì)粒的篩選，原因是______________________。解析(1)PCR技術(shù)能在短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增目的基因，所以已獲得的目的基因可利用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。(2)DNA連接酶能將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復(fù)被限制酶切開的磷酸二酯鍵。(3)試管Ⅰ中含有重組質(zhì)粒，將試管Ⅰ中的物質(zhì)和大腸桿菌共同置于試管Ⅱ的目的是使目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞(大腸桿菌)內(nèi)，并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)，即進(jìn)行轉(zhuǎn)化；大腸桿菌需事先用Ca2＋進(jìn)行處理，增大細(xì)胞壁的通透性，使之處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)。(4)培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基必需的營養(yǎng)物質(zhì)包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、水和生長因子，由于是選擇培養(yǎng)基，還應(yīng)加入IPTG、X－gal以及氨芐青霉素；由于質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此導(dǎo)入質(zhì)粒的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長，所以培養(yǎng)基中加入氨芐青霉素的作用是篩選出導(dǎo)入pUC18質(zhì)粒的大腸桿菌。(5)分析題圖：大腸桿菌pUC18質(zhì)粒含有氨芐青霉素抗性基因和LacZ基因，由于限制酶在此質(zhì)粒上的唯一酶切位點(diǎn)位于LacZ基因中，所以構(gòu)建成功的重組質(zhì)粒上的LacZ基因被破壞，不能產(chǎn)生β－半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導(dǎo)入了重組質(zhì)粒，則其在含有IPTG和X－gal的培養(yǎng)基中形成白色菌落。如果作為受體細(xì)胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則無論大腸桿菌中是否導(dǎo)入重組質(zhì)粒，都會表達(dá)出β－半乳糖苷酶，故均會呈現(xiàn)藍(lán)色菌落。答案(1)PCR(2)磷酸二酯(3)進(jìn)行轉(zhuǎn)化使大腸桿菌細(xì)胞處于感受態(tài)(4)碳源、氮源、無機(jī)鹽、水導(dǎo)入pUC18質(zhì)粒的大腸桿菌(5)白無論大腸桿菌是否導(dǎo)入重組質(zhì)粒，均會呈現(xiàn)藍(lán)色菌落6．青蒿素為名貴藥材，由青蒿生產(chǎn)?？蒲腥藛T嘗試以下方法獲得青蒿素：(1)利用________技術(shù)，由青蒿外植體通過________(生理過程)形成愈傷組織。經(jīng)檢測愈傷組織不含青蒿素，而叢芽含少量，造成這種差異的根本原因是_____________________________________________。(2)圖1表示青蒿和酵母菌細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)代謝過程，DXP、FPP、青蒿二烯均為青蒿素前體產(chǎn)物，各種酶由相應(yīng)基因指導(dǎo)合成。圖2表示基因工程實(shí)驗(yàn)結(jié)果。①據(jù)圖1，如果要通過基因工程技術(shù)讓酵母菌生產(chǎn)青蒿二烯，則目的基因是________基因，基因表達(dá)載體除目的基因外，還需要有________基因便于后期篩選。②將DXR基因?qū)肭噍?，讓DXR基因在青蒿中過量表達(dá)，通過增加FPP量最終提高青蒿素產(chǎn)量。除了提高青蒿素前體產(chǎn)物的方法外，要獲得高產(chǎn)青蒿植株，據(jù)圖1分析，思路還有：_____________________________________。圖2中，導(dǎo)入空白運(yùn)載體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能用來說明__________________________________________________________。解析(1)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)青蒿素時(shí)，青蒿外植體通過脫分化形成愈傷組織，從培養(yǎng)的愈傷組織中可提取青蒿素；愈傷組織不含青蒿素，而叢芽含少量，這是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。(2)①要通過基因工程技術(shù)讓酵母菌生產(chǎn)青蒿二烯，目的基因是ADS酶基因；基因表達(dá)載體中標(biāo)記基因的作用是檢測目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞，便于篩選。②據(jù)圖1分析，可以通過抑制GAS酶、SQS酶活性，減少香葉烯、角鯊烯的生成量，讓FPP轉(zhuǎn)化成更多的青蒿二烯，達(dá)到提高青蒿素產(chǎn)量目的。圖2中，導(dǎo)入空白運(yùn)載體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明轉(zhuǎn)入的不含DXR基因的空載體并沒有影響青蒿素產(chǎn)量或青蒿導(dǎo)入DXR基因后產(chǎn)量提高，與目的基因表達(dá)有關(guān)。答案(1)(植物)組織培養(yǎng)脫分化基因選擇性表達(dá)(2)①ADS(酶)標(biāo)記②通過抑制GAS酶、SQS酶活性，減少香葉烯、角鯊烯的生成量，讓FPP轉(zhuǎn)化成更多的青蒿二烯，達(dá)到提高青蒿素產(chǎn)量目的轉(zhuǎn)入的不含DXR基因的空載體并沒有影響青蒿素產(chǎn)量或青蒿導(dǎo)入DXR基因后產(chǎn)量提高，與目的基因表達(dá)有關(guān)7．白細(xì)胞介素是一類淋巴因子。研究人員將人白細(xì)胞介素的基因?qū)氲浇湍妇?xì)胞中，使其分泌出有活性的白細(xì)胞介素。請據(jù)圖回答下列問題：(1)為增加白細(xì)胞介素基因的數(shù)量，可使用________技術(shù)，但前提是必須知道基因的部分序列，目的是_________________________________________________________。(2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用________處理酵母菌，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程，稱為________。在表達(dá)過程中，啟動子需與________識別和結(jié)合，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。(3)在體液免疫過程中，白細(xì)胞介素是由________細(xì)胞分泌的，為了能成功表達(dá)出白細(xì)胞介素，不使用細(xì)菌，而使用酵母菌細(xì)胞作為受體細(xì)胞，可能原因是_______________________________________。(4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過程獲得有效表達(dá)的重組載體使用了EcoRⅠ和EcoR52兩種限制酶，與使用單一的限制酶相比，其優(yōu)點(diǎn)是_____________________________________________________。解析(1)基因工程中，擴(kuò)增目的基因利用的是PCR技術(shù)，但前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便設(shè)計(jì)引物。(2)在重組載體導(dǎo)入酵母菌細(xì)胞之前，需用Ca2＋處理酵母菌，使酵母菌細(xì)胞處于感受態(tài)，白細(xì)胞介素基因進(jìn)入酵母菌細(xì)胞內(nèi)，并且在其細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。在表達(dá)過程中，啟動子需與RNA聚合酶識別和結(jié)合，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。(3)在體液免疫過程中，白細(xì)胞介素是由T淋巴細(xì)胞分泌的；由于細(xì)菌屬于原核生物，細(xì)胞中無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器，因此為了能成功表達(dá)出白細(xì)胞介素，不使用細(xì)菌，而使用酵母菌細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(4)在分泌型表達(dá)載體和白細(xì)胞介素基因所在的DNA分子上均有多個(gè)限制酶的酶切位點(diǎn)，圖示過程獲得有效表達(dá)的重組載體使用了EcoRⅠ和EcoR52兩種限制酶，與使用單一的限制酶相比，其優(yōu)點(diǎn)是能防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中。答案(1)PCR設(shè)計(jì)引物(2)Ca2＋轉(zhuǎn)化RNA聚合酶(3)T淋巴細(xì)菌細(xì)胞中無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等加工白細(xì)胞介素的細(xì)胞器(4)能防止目的基因、表達(dá)載體發(fā)生自身環(huán)化或者目的基因反向接入分泌型表達(dá)載體中8．凡是具有抗原性、接種于機(jī)體可產(chǎn)生特異性免疫、可抵抗傳染病的發(fā)生和流行的物質(zhì)均可稱為疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生產(chǎn)原理示意圖，回答下列問題。(1)目前臨床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。圖中外衣殼蛋白基因A的大量擴(kuò)增可通過________技術(shù)，需要用到的一種重要酶是________和________種引物。構(gòu)建含基因A的重組質(zhì)粒需要用到的工具酶是________。(2)據(jù)信息和所學(xué)知識分析：第一代疫苗基本處于淘汰的原因是：_______________________________________________________。(3)結(jié)合圖中第二代、第三代疫苗的化學(xué)本質(zhì)，分析推測哪一代疫苗利于運(yùn)輸及其原因：_______________________________。(4)處源DNA進(jìn)入機(jī)體后，如果整合到人體基因組中可能會引起________和________發(fā)生突變而導(dǎo)致機(jī)體癌變，這也是第三代疫苗可能存在的安全隱患，目前正在研究中。解析(1)目的基因大量擴(kuò)增可通過PCR技術(shù)，該過程需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶。由于DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是兩條鏈反向平行，因此擴(kuò)增過程需要2種引物。構(gòu)建基因表達(dá)載體需要用到的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)第一代疫苗用的是減毒或滅活的病毒，病毒有可能恢復(fù)致病性或引起血源性疾病。(3)從圖中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于運(yùn)輸，因?yàn)榈谌呙绫举|(zhì)是DNA，第二代疫苗本質(zhì)是蛋白質(zhì)，DNA的穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高。(4)細(xì)胞癌變的原因是原癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。答案(1)PCR熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或TaqDNA聚合酶)2限制酶與DNA連接酶(2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢復(fù)致病性)(3)第三代疫苗更有利于運(yùn)輸，因?yàn)榈谌呙绲谋举|(zhì)是DNA，第二代疫苗的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，DNA穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高(4)原癌基因抑癌基因第2講細(xì)胞工程1．“生物導(dǎo)彈”是免疫導(dǎo)向藥物的形象稱呼，由單克隆抗體與藥物配合而成。單克隆抗體能自動導(dǎo)向，在生物體內(nèi)與特定目標(biāo)細(xì)胞或組織結(jié)合，并由其攜帶的藥物產(chǎn)生治療作用。單克隆抗體的制備過程如下圖所示，分析回答下列問題：(1)制備特異性的單克隆抗體，首先要對小鼠注射特定________。(2)從單克隆抗體制備過程可以看出，它運(yùn)用了________(至少兩種)等細(xì)胞工程技術(shù)。(3)若只考慮細(xì)胞的兩兩融合，理論上融合的細(xì)胞有________種類型，符合要求的細(xì)胞的特點(diǎn)是___________________________________。(4)體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)基與用于植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基在物理性質(zhì)上的主要區(qū)別是前者要用________，從培養(yǎng)基的成分來看，前者培養(yǎng)基中除了添加必要的營養(yǎng)物質(zhì)外還需要加入含天然成分的________。(5)特異性抗體也可以通過常規(guī)方法來制備：向動物反復(fù)注射某種抗原，使動物產(chǎn)生抗體，然后從動物的血清中分離所需抗體。與這種常規(guī)方法相比，單克隆抗體具有_________________________________等優(yōu)點(diǎn)(答出三點(diǎn)即可)。解析(1)在制備單克隆抗體時(shí)，首先要對小鼠注射特定的抗原，刺激小鼠產(chǎn)生相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞)。(2)單克隆抗體制備過程運(yùn)用了動物細(xì)胞培養(yǎng)和動物細(xì)胞融合等動物細(xì)胞工程技術(shù)。(3)動物細(xì)胞兩兩融合，融合的細(xì)胞一共有3種，其中只有雜交瘤細(xì)胞符合要求，其具有無限增值和產(chǎn)生特異性抗體的特點(diǎn)。(4)體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞使用的是液體培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基中需要加入含天然成分的動物血清、血漿。(5)單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、能大量制備等優(yōu)點(diǎn)。答案(1)抗原(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合(3)3能產(chǎn)生特異性抗體和無限增殖(4)液體培養(yǎng)基動物血清、血漿(5)特異性強(qiáng)、靈敏度高、能大量制備2．下圖為A、B兩種二倍體植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)步驟①的方法是________。步驟②常用的化學(xué)試劑是________，之后________(填“是”或“否”)需要篩選。(2)在利用雜種細(xì)胞培育成為雜種植物的過程中，運(yùn)用的技術(shù)手段是________，其中步驟④是________。植物體細(xì)胞雜交的目的是獲得新的雜種植物，與A、B兩種植物相比，該雜種植物是新物種的原因是________________________________________________________。(3)培育該雜種植物的過程中，遺傳物質(zhì)的傳遞是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律？為什么？_________________________________________________________。解析(1)圖為植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，其中①表示去除細(xì)胞壁獲取原生質(zhì)體的過程，常用酶解法，即用纖維素酶和果膠酶處理；②表示人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合，常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)，誘導(dǎo)后形成的兩兩融合的原生質(zhì)體有三種，所以需要進(jìn)行篩選。(2)圖中③表示再生出新細(xì)胞壁的過程，雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成為雜種植物，過程④表示脫分化；過程⑤表示再分化。圖中獲得的雜種植物與A、B兩種植物間均存在生殖隔離，所以是新物種。(3)圖示為植物體細(xì)胞雜交過程，沒有經(jīng)過不同配子的結(jié)合，所以不屬于有性生殖，因此該過程中遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德爾遺傳規(guī)律。答案(1)酶解法聚乙二醇(PEG)是(2)植物組織培養(yǎng)脫分化該雜種植物與A、B兩種植物間均存在生殖隔離(3)不遵循，該過程不屬于有性生殖3．現(xiàn)代生物工程技術(shù)推動了免疫學(xué)和畜牧業(yè)的發(fā)展。請回答：(1)制備單克隆抗體需要借助動物細(xì)胞融合技術(shù)，其過程中與誘導(dǎo)植物原生質(zhì)體融合不同的方法是使用________誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合，融合細(xì)胞首先需要經(jīng)過________培養(yǎng)獲得雜交瘤細(xì)胞；還需進(jìn)行________化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選，用專一抗體檢驗(yàn)呈陽性才可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞，再進(jìn)行體內(nèi)或體外培養(yǎng)，大量制備單克隆抗體。(2)對大面積燒傷病人，借助________技術(shù)可獲取大量自身健康皮膚用于移植。培養(yǎng)的條件為________，合適的營養(yǎng)，適宜的溫度，含有95%空氣和5%CO2混合氣體(維持培養(yǎng)液的pH)的培養(yǎng)箱等。(3)用細(xì)胞核移植技術(shù)繁育良種牛的培育過程需要進(jìn)行胚胎移植，移植前需要對受體牛進(jìn)行________處理，受體牛對外來胚胎基本上不發(fā)生________，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。解析(1)動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合相比，其誘導(dǎo)方法多了一種用滅活的病毒處理。骨髓瘤細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合過程中，有三種融合結(jié)果，因此需要用選擇性培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞，然后再經(jīng)過克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，篩選出能產(chǎn)生專一性抗體的雜交瘤細(xì)胞。(2)對大面積燒傷的病人，可通過動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲取大量自身的健康細(xì)胞，從而獲得健康皮膚用于移植。一般來說，動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件包括無菌、無毒的環(huán)境，合適的營養(yǎng)，適宜的溫度，氣體環(huán)境等。(3)胚胎移植過程中，需要用激素對受體動物進(jìn)行同期發(fā)情處理。另外，受體牛對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。答案(1)滅活的病毒選擇性克隆(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)無菌、無毒的環(huán)境(3)同期發(fā)情免疫排斥反應(yīng)4．科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白，其技術(shù)路線如下圖。(1)由過程①獲得的A為_________________________________________________________。(2)在核移植之前，必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核，目的是______________________________________________________。受體應(yīng)選用________期卵母細(xì)胞。(3)進(jìn)行胚胎移植時(shí)，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的重組胚胎基本上不發(fā)生________，這為重組胚胎在代孕母羊體內(nèi)的存活提供了可能。(4)采用胎兒成纖維細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆，理論上可獲得無限個(gè)轉(zhuǎn)基因綿羊，這是因?yàn)開_______________________________________________。解析(1)分析圖示可知，過程①構(gòu)建的A為含目的基因的表達(dá)載體。(2)核移植以前，必須去掉受體卵母細(xì)胞的核，目的是保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細(xì)胞。受體應(yīng)該選用處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞。(3)在進(jìn)行胚胎移植時(shí)，代孕母羊?qū)σ迫胱訉m的外來胚胎基本上不會發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(4)轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆產(chǎn)生的重組細(xì)胞具有全能性，培養(yǎng)產(chǎn)生的含目的基因的成纖維細(xì)胞可進(jìn)行傳代培養(yǎng)，因此理論上可獲得無限個(gè)轉(zhuǎn)基因綿羊。答案(1)含目的基因的表達(dá)載體(2)保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細(xì)胞MⅡ中(3)免疫排斥反應(yīng)(4)整合有目的基因的成纖維細(xì)胞可進(jìn)行傳代培養(yǎng)5．單克隆抗體的特點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、可以大量制備，已被廣泛應(yīng)用于疾病的診斷和治療。用H7N9病毒制備單克隆抗體的流程如圖所示：(1)過程③常用的方法是________。(2)向小鼠體內(nèi)注射抗原蛋白，使小鼠產(chǎn)生________免疫。從小鼠體內(nèi)分離的細(xì)胞Ⅰ是________，細(xì)胞Ⅱ應(yīng)具有的特點(diǎn)是_______________________________________________________________。(3)體外培養(yǎng)細(xì)胞Ⅱ，首先應(yīng)保證其處于________的環(huán)境中，其次需要提供充足的營養(yǎng)和適宜的溫度。培養(yǎng)箱充入二氧化碳的作用是________。(4)對于轉(zhuǎn)基因成功的細(xì)胞Ⅱ還要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和________檢測。(5)若要預(yù)防H7N9禽流感，可用圖中的________作為疫苗。解析(1)③將重組DNA導(dǎo)入動物細(xì)胞，常用顯微注射法。(2)向小鼠體內(nèi)注射抗原蛋白，使小鼠產(chǎn)生相應(yīng)的漿細(xì)胞，這是體液免疫，從小鼠體內(nèi)分離的細(xì)胞Ⅰ是B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞或已免疫的B淋巴細(xì)胞)，將無限增殖的基因?qū)霛{細(xì)胞，得到的細(xì)胞Ⅱ應(yīng)具有的特點(diǎn)是既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)體外培養(yǎng)細(xì)胞Ⅱ，首先應(yīng)保證其處于無菌、無毒的環(huán)境中，其次需要提供充足的營養(yǎng)和適宜的溫度。培養(yǎng)箱充入二氧化碳的作用是維持培養(yǎng)液的pH。(4)對于轉(zhuǎn)基因成功的細(xì)胞Ⅱ還要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和(專一)抗體檢測。(5)疫苗為毒性弱的抗原，因此要預(yù)防H7N9禽流感，可以用圖中的抗原蛋白作為疫苗。答案(1)顯微注射法(2)體液(只答特異性不可)B淋巴細(xì)胞(漿細(xì)胞或已免疫的B淋巴細(xì)胞)既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體(3)無菌、無毒(缺一不可)維持培養(yǎng)液的pH(4)(專一)抗體(5)抗原蛋白6．動植物細(xì)胞工程在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}：(1)在將兩種植物細(xì)胞進(jìn)行雜交之前，需要用________酶進(jìn)行處理，若將處理后的細(xì)胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生________。誘導(dǎo)兩種植物細(xì)胞融合可以采用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行，常用的物理方法有________(寫2種即可)。(2)融合的細(xì)胞形成愈傷組織，在愈傷組織的培養(yǎng)過程中，當(dāng)生長素和細(xì)胞分裂素的比值________(填“高”或“低”)時(shí)，有利于叢芽的分化；通過上述過程獲得雜種植株依據(jù)的原理是_____________________________________。(3)在制備單克隆抗體的過程中，融合的結(jié)果是出現(xiàn)多種不同的雜交細(xì)胞，需要在特定的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選，從而得到________細(xì)胞。單克隆抗體與傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，具有_____________________的特點(diǎn)，因此廣泛用于疾病的診斷等方面。解析(1)植物體細(xì)胞雜交過程有兩個(gè)關(guān)鍵，一個(gè)是在將植物細(xì)胞進(jìn)行雜交之前，必須去除細(xì)胞壁，該過程需要用到纖維素酶和果膠酶；另外一個(gè)是誘導(dǎo)原生質(zhì)體的融合，方法包括物理法(離心、振動、電刺激)和化學(xué)法(聚乙二醇)。將處理后的細(xì)胞放入較高濃度的蔗糖溶液中，會發(fā)生滲透作用。(2)在愈傷組織的培養(yǎng)過程中，當(dāng)生長素和細(xì)胞分裂素的比值低時(shí)，有利于叢芽的分化；通過題述過程獲得雜種植株依據(jù)的原理是細(xì)胞膜具有一定流動性和植物細(xì)胞具有全能性。(3)用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞，該雜種細(xì)胞既能夠大量增殖又能產(chǎn)生特異性抗體。與傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備的特點(diǎn)。答案(1)纖維素酶和果膠滲透作用離心、振動、電激(2)低細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞具有全能性(3)雜交瘤特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備7．“生物導(dǎo)彈”可用于殺死人類某些癌細(xì)胞。制備“生物導(dǎo)彈”是單克隆抗體的重要應(yīng)用之一，其過程如下圖所示：(1)在①～⑤批量生產(chǎn)A蛋白抗原的過程中，要快速獲得大量的A基因可采用________技術(shù)。在該技術(shù)中，解旋的方法是________；過程③所用的方法是________；④過程一般選擇發(fā)育良好的________移植到受體牛的子宮中。(2)在⑥～⑨批量生產(chǎn)“生物導(dǎo)彈”的過程中，⑦過程所用的“脾臟中的細(xì)胞”為________。⑦過程區(qū)別于植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所特有的誘導(dǎo)因素是________，要得到所需的雜交瘤細(xì)胞要經(jīng)過________次篩選，最終篩選出的雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)是__________________________________________________________。解析據(jù)圖分析可知，①表示目的基因的獲取，②表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建，③表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，④表示早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植，⑤表示用轉(zhuǎn)基因牛大量生產(chǎn)A蛋白質(zhì)，⑥表示將抗原注入小鼠體內(nèi)，⑦表示已免疫的B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，⑧表示篩選、檢測并獲得大量所需要的雜交瘤細(xì)胞，最終獲得單克隆抗體，⑨表示把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體跟放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”。(1)通常采用PCR技術(shù)快速獲得大量的目的基因；DNA分子受熱變性后可解鏈為單鏈，所以在PCR技術(shù)中，用高溫處理的方法進(jìn)行解旋；將目的基因?qū)雱游锏氖芫?，常用的方法是顯微注射法；胚胎移植過程中，一般選擇發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚，移植到受體牛的子宮中。(2)將抗原注射到小鼠體內(nèi)，小鼠會產(chǎn)生體液免疫反應(yīng)，在該小鼠的脾臟中會出現(xiàn)一些能產(chǎn)生相應(yīng)抗體的已免疫的B細(xì)胞(或漿細(xì)胞)，設(shè)法將這些細(xì)胞與小鼠的骨髓瘤細(xì)胞融合，再用特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，進(jìn)一步的克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，最終會得到既能迅速大量繁殖、又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞，進(jìn)而制備單克隆抗體。因此⑦過程所用的“脾臟中的細(xì)胞”為已免疫的B細(xì)胞(或漿細(xì)胞)；動物細(xì)胞融合過程區(qū)別于植物體細(xì)胞雜交技術(shù)所特有的誘導(dǎo)因素是滅活的病毒；要得到所需的雜交瘤細(xì)胞要經(jīng)過2次篩選。答案(1)PCR高溫處理顯微注射桑椹胚或囊胚(2)已免疫的B細(xì)胞(或漿細(xì)胞)滅活的病毒2既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一(或特異)抗體第3講胚胎工程1．據(jù)最新報(bào)道，中科院動物研究所的科學(xué)家利用CRISPR－Cas9基因編輯技術(shù)創(chuàng)造出12只健康豬，其體內(nèi)脂肪比普通豬低約24%。低脂肪的動物有一個(gè)基因能通過燃燒脂肪控制體溫，創(chuàng)造出低脂肪的豬將能節(jié)省養(yǎng)殖戶的大量保溫費(fèi)用，減少寒冷冬季造成的損失?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了獲得更多的豬卵(母)細(xì)胞，要對供體豬注射促性腺激素，促進(jìn)其________。采集的精子需經(jīng)過________處理，才具備受精能力。判斷卵細(xì)胞是否受精的標(biāo)志是________。(2)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，培養(yǎng)液中通常需加入________等一些天然成分，還需提供CO2以維持________。(3)在豬胚胎移植前要對接受胚胎的受體進(jìn)行________處理。胚胎移植的實(shí)質(zhì)是_____________________________________________。胚胎能在受體豬的子宮內(nèi)存活并正常發(fā)育的生理原因是________________________________________________________。解析(1)為了獲得更多的豬卵(母)細(xì)胞，要對供體豬注射促性腺激素，促進(jìn)其超數(shù)排卵。采集的精子需經(jīng)過獲能處理，才具備受精能力。在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體是受精的標(biāo)志。(2)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，培養(yǎng)液中通常需加入(動物)血清等一些天然成分，還需提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH。(3)在豬胚胎移植前要對接受胚胎的受體進(jìn)行同期發(fā)情處理。胚胎移植的實(shí)質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境下空間位置的轉(zhuǎn)移。胚胎能在受體豬的子宮內(nèi)存活并正常發(fā)育的生理原因是受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系。答案(1)超數(shù)排卵獲能在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體(2)(動物)血清培養(yǎng)液的pH(3)同期發(fā)情早期胚胎在相同生理環(huán)境下空間位置的轉(zhuǎn)移受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系2．2017年歲末，孫強(qiáng)、蒲慕明領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在國際上首次利用體細(xì)胞成功創(chuàng)建克隆獼猴中中、華華，2018年2月，它們的“家庭”也迎來第三個(gè)成員——夢夢。之所以引起轟動是因?yàn)楦叨确只捏w細(xì)胞細(xì)胞核中的基因大多數(shù)已經(jīng)“沉默”，取得成功非常不易。體細(xì)胞克隆猴的誕生，是人類認(rèn)識克隆技術(shù)，研究細(xì)胞功能和治療性克隆的里程碑式研究結(jié)果。同時(shí)，也是人類干細(xì)胞研究方興未艾事業(yè)的一個(gè)開始?？寺∩鲜鋈缓镒拥囊话悴僮鞯牧鞒倘鐖D，請回答以下問題：(1)從流產(chǎn)的一只獼猴胎兒皮膚上獲取單個(gè)細(xì)胞需要用胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理。然后放入氣體條件是____________________的恒溫箱中培養(yǎng)。(2)請你推測注入的神秘濃度比的藥物的作用是________________________________。注入細(xì)胞的方法是________。(3)卵母細(xì)胞要發(fā)育到________時(shí)才適合核移植，早期胚胎要發(fā)育到________時(shí)才適合進(jìn)行胚胎移植。(4)我們大膽推測，通過體細(xì)胞克隆猴的研究，我們將來會找到方法，讓高度分化的人體細(xì)胞逆向生成________，并克隆出________用于替換人體相應(yīng)病變結(jié)構(gòu)。解析(1)動物細(xì)胞培養(yǎng)的氣體條件是95%空氣加5%CO2，其中空氣中氧氣能滿足細(xì)胞的呼吸作用，5%CO2能維持培養(yǎng)液的pH。(2)結(jié)合題意“高度分化的體細(xì)胞細(xì)胞核中的基因大多數(shù)已經(jīng)‘沉默’”分析，注入的神秘濃度比的藥物的作用就是喚醒體細(xì)胞核的“沉默”基因，使得重組細(xì)胞能恢復(fù)分化能力形成胚胎。注入動物受體細(xì)胞的方法通常選擇顯微注射法。(3)用于受精和接受細(xì)胞核的卵母細(xì)胞都需要發(fā)育到MⅡ中期，早期胚胎要發(fā)育到囊胚期時(shí)才適合進(jìn)行核移植。(4)讓高度分化的人體細(xì)胞逆向生成胚胎干細(xì)胞，并克隆出人體器官用于替換人體相應(yīng)病變結(jié)構(gòu)，是科學(xué)家們繼續(xù)進(jìn)行研究的課題。答案(1)95%空氣加5%CO2(或5%CO2)(2)喚醒“沉默”的基因，使得細(xì)胞能恢復(fù)分化能力形成胚胎顯微注射法(3)MⅡ中期囊胚期(4)胚胎干細(xì)胞人體器官3．“三合一”胚胎人工授精技術(shù)誕生的嬰兒含有“一父兩母”三人的遺傳物質(zhì)，可有效防止某些遺傳病的發(fā)生。據(jù)圖回答下列問題：(1)誕生“三親嬰兒”的過程中，用到的胚胎工程技術(shù)有________________________________________________________________________(至少寫兩種)。(2)三親嬰兒的體細(xì)胞中有________(填“大于”“等于”或“小于”)1/2的DNA來自母親卵母細(xì)胞。(3)由于女性的自然生理周期產(chǎn)生的卵子太少，捐獻(xiàn)者在取卵前通常需要注射________來促進(jìn)排卵，該物質(zhì)可由人體的________(填器官)分泌。(4)卵母細(xì)胞與精子體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查______________。獲得的早期胚胎若暫不移植給受體，可采用________法保存。(5)從早期胚胎中分離出的ES細(xì)胞可誘導(dǎo)分化出不同的組織細(xì)胞，這是因?yàn)樵诠δ苌?，ES細(xì)胞具有________。ES細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為______________________________________________________。解析(1)誕生“三親嬰兒”的過程中，用到的技術(shù)有核移植、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。但核移植屬于細(xì)胞工程，因此用到的胚胎工程技術(shù)有體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。(2)重組細(xì)胞的細(xì)胞核DNA來自母親卵母細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)DNA來自捐獻(xiàn)者卵母細(xì)胞，核移植后培養(yǎng)到MⅡ中期卵母細(xì)胞，然后與精子進(jìn)行體外受精，則三親嬰兒的體細(xì)胞中核DNA一半來自母親卵母細(xì)胞、一半來自精子，細(xì)胞質(zhì)DNA幾乎全部來自捐獻(xiàn)者卵母細(xì)胞，因此三親嬰兒的體細(xì)胞中有小于1/2的DNA來自母親卵母細(xì)胞。(3)捐獻(xiàn)者在取卵前通常需要注射促性腺激素來促進(jìn)排卵，促性腺激素由垂體分泌。(4)卵母細(xì)胞與精子體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。獲得的早期胚胎若暫不移植給受體，可采用冷凍法保存。(5)由于ES細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，因此可誘導(dǎo)分化出不同的組織細(xì)胞。另外ES細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。答案(1)體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植(2)小于(3)促性腺激素垂體(4)受精狀況和受精卵的發(fā)育能力冷凍(5)發(fā)育的全能性體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯4．下圖為經(jīng)過體外受精和胚胎分割移植培育優(yōu)質(zhì)奶牛的過程，請回答下列問題：(1)A細(xì)胞是________，在進(jìn)行體外受精前要對精子進(jìn)行________處理。(2)進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到________時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。(3)②指的是________。(4)在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意________。(5)受體母牛必須和供體牛是同種，并且要經(jīng)過________處理。(6)將胚胎移植入受體后，還要對受體母牛進(jìn)行是否________的檢查。解析(1)A細(xì)胞是次級卵母細(xì)胞，在進(jìn)行體外受精前要對精子進(jìn)行獲能處理。(2)進(jìn)行胚胎分割時(shí)，應(yīng)選擇發(fā)育到桑椹胚或囊胚時(shí)期的胚胎進(jìn)行操作。(3)圖中①是內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，②是囊胚腔。(4)在對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，應(yīng)注意要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(5)受體母牛必須和供體牛是同種，并且要經(jīng)過同期發(fā)情處理。(6)將胚胎移植入受體后，還要對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。答案(1)(次級)卵母細(xì)胞獲能(2)桑椹胚或囊胚(3)囊胚腔(4)要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(5)同期發(fā)情(6)妊娠5．下面是繁育良種奶牛的示意圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)對供體母牛用________處理可獲得更多的卵母細(xì)胞，經(jīng)人工授精后可得到早期胚胎。在胚胎移植前，若對胚胎進(jìn)行性別鑒定，可以在分子水平上對早期胚胎進(jìn)行性別鑒定，也可以在細(xì)胞水平上通過對________的分析進(jìn)行性別鑒定。若要對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割，其操作過程中需要注意的問題是_______________________________。(2)對受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理是為了________，圖示流程中沖卵的“卵”是指________。實(shí)際生產(chǎn)中常利用體細(xì)胞克隆保持供體母牛的許多優(yōu)良性狀，操作中用于核移植的體細(xì)胞一般選用________代以內(nèi)的細(xì)胞，其原因是_________________________________。解析(1)對供體母牛用促性腺激素處理可使其超數(shù)排卵，以獲得更多的卵母細(xì)胞。若在細(xì)胞水平上對胚胎進(jìn)行性別鑒定，可通過對性染色體分析加以鑒別。若要對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割，需要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(2)對受體母牛要進(jìn)行同期發(fā)情處理是為了給胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境。題圖過程中的沖卵實(shí)際上是獲得早期胚胎。實(shí)際生產(chǎn)中常利用體細(xì)胞克隆保持供體母牛的許多優(yōu)良性狀，操作中用于核移植的體細(xì)胞一般選用10代以內(nèi)的細(xì)胞，其原因是10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。答案(1)促性腺激素性染色體將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割(2)使供體、受體的生理變化相同早期胚胎1010代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型6．下圖表示利用小鼠胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)做的研究，分析回答下列問題：(1)a過程表示基因工程，則其核心步驟是________。該過程所使用的工具酶有________。(2)b過程可增加ES細(xì)胞的數(shù)量，若想從早期胚胎中獲得更多的ES細(xì)胞，可將早期胚胎培養(yǎng)至________(時(shí))期。d過程移入的胚胎能夠存活，是因?yàn)榇凶訉m不會對其發(fā)生________，同時(shí)能與受體子宮建立正常的________聯(lián)系。用肝癌細(xì)胞作抗原刺激B淋巴細(xì)胞，再將此淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后獲得細(xì)胞代謝產(chǎn)物________，該產(chǎn)物與抗癌藥物結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，從而定向殺死小鼠體內(nèi)的肝癌細(xì)胞。(3)上述研究過程中使用的技術(shù)有________________________(至少3個(gè))。若要培養(yǎng)試管動物，除以上技術(shù)外，還需要運(yùn)用________技術(shù)。解析(1)圖中a表示將致癌基因?qū)胄∈蟮呐咛ジ杉?xì)胞(基因工程)，b表示胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)，c表示利用早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)獲得早期胚胎，d表示胚胎移植技術(shù)，最終獲得轉(zhuǎn)基因小鼠?；蚬こ痰暮诵牟襟E為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，該過程所使用的工具酶有限制酶和DNA連接酶。(2)通過胚胎干細(xì)胞的體外培養(yǎng)，可以獲得更多的ES細(xì)胞，其采用的技術(shù)屬于細(xì)胞工程中的動物細(xì)胞培養(yǎng)。若要從早期胚胎中獲得更多ES細(xì)胞，則可將早期胚胎培養(yǎng)至囊胚期。d過程移入的胚胎能夠存活，是因?yàn)榇凶訉m不會對其發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，同時(shí)其能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系。用肝癌細(xì)胞作抗原刺激B淋巴細(xì)胞，再將此淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后獲得細(xì)胞代謝產(chǎn)物抗肝癌細(xì)胞抗體，該產(chǎn)物與抗癌藥物結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，從而定向殺死小鼠體內(nèi)的肝癌細(xì)胞。(3)由圖知，完成該研究過程需要使用的技術(shù)有DNA重組技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、動物細(xì)胞培養(yǎng)，若要培養(yǎng)試管動物，除以上技術(shù)外，還需要運(yùn)用體外受精技術(shù)。答案(1)(致癌)基因表達(dá)載體的構(gòu)建限制酶和DNA連接酶(2)囊胚免疫排斥反應(yīng)生理和組織抗肝癌細(xì)胞抗體(3)DNA重組技術(shù)、動物細(xì)胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植體外受精7．干擾素是治療癌癥的重要藥物，它必須從血液中提取，每升人血液中只能提取0.5μg，所以價(jià)格昂貴。美國加利福尼亞的某生物制品公司用如下圖的方式生產(chǎn)干擾素。試回答相關(guān)問題：(1)若要使獲得的轉(zhuǎn)基因牛乳汁中含有人干擾素，構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括：乳腺蛋白基因的啟動子、人干擾素基因、終止子、________和復(fù)制原點(diǎn)等。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵最有效的方法是________。(2)通常情況下，對供體和受體母牛選擇后，要用激素進(jìn)行________，并用激素對供體母牛做________處理。(3)為了實(shí)現(xiàn)干擾素的批量生產(chǎn)，早期胚胎進(jìn)行移植之前要進(jìn)行質(zhì)量檢測，并要求早期胚胎細(xì)胞中的性染色體組成為________。選擇發(fā)育良好的囊胚或________胚進(jìn)行移植。為了提高胚胎利用效率，可在這兩個(gè)階段進(jìn)行胚胎分割，胚胎分割可以看作動物________(填“有性”或“無性”)繁殖的方法之一。(4)近年來，關(guān)于胚胎干細(xì)胞的研究越來越多。胚胎干細(xì)胞具有發(fā)育的全能性，如圖所示的細(xì)胞A和細(xì)胞B分別是________細(xì)胞、________細(xì)胞，可以從這些細(xì)胞中獲得胚胎干細(xì)胞。解析(1)將目的基因注入動物細(xì)胞的最有效方法是顯微注射法。(2)胚胎移植過程中要注意對供體、受體進(jìn)行同期發(fā)情處理，同時(shí)要對供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理，以獲得更多的后代。(3)因?yàn)樾枰獜娜橹刑崛∷幬铮詰?yīng)選擇性染色體組成為XX的雌性個(gè)體；胚胎分割是無性繁殖的方法之一。(4)通常從早期胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或胎兒的原始性腺獲得胚胎干細(xì)胞。答案(1)標(biāo)記基因顯微注射法(2)同期發(fā)情處理超數(shù)排卵(3)XX桑椹無性(4)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)原始性腺8．英國純血馬是世界頂級馬術(shù)比賽的常用馬種，其數(shù)量少，生育力低。現(xiàn)代生物工程能有效提高優(yōu)質(zhì)馬的生育效率。請回答下列問題：(1)可以用由________分泌的激素處理適齡純血母馬，使其一次性排出比自然情況下多幾倍到幾十倍的卵子。采集的卵母細(xì)胞人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期。培養(yǎng)過程中要定期更換培養(yǎng)液，其原因是_______________________________________________________。(2)為取得同卵雙胎或多胎，可以在胚胎發(fā)育的________期用機(jī)械方法將胚胎分割。(3)隨著動物體細(xì)胞克隆技術(shù)的發(fā)展，人們可以將純血馬的________移入其他馬的________細(xì)胞中，將其激活并發(fā)育成________，植入代孕母馬體內(nèi)。(4)克隆技術(shù)在帶來巨大社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也對人們的傳統(tǒng)觀念造成極大沖擊。我國政府的態(tài)度是禁止________性克隆人。解析(1)用垂體分泌的促性腺激素處理適齡純血母馬，可使其超數(shù)排卵。采集的卵母細(xì)胞培養(yǎng)過程中要定期更換培養(yǎng)液，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累而毒害細(xì)胞。(2)桑椹胚或囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞為全能干細(xì)胞，可以在胚胎發(fā)育的桑椹胚或囊胚期用機(jī)械方法將胚胎分割，以取得同卵雙胎或多胎。(3)利用克隆技術(shù)可以將純血馬的體細(xì)胞細(xì)胞核移入其他馬的去核卵母細(xì)胞中，將其激活并發(fā)育成早期胚胎，植入代孕母馬體內(nèi)。(4)我國政府的態(tài)度是不反對治療性克隆，禁止生殖性克隆人。答案(1)垂體長時(shí)間不更換培養(yǎng)液，會導(dǎo)致細(xì)胞代謝產(chǎn)物的積累而毒害細(xì)胞(2)桑椹胚或囊胚(3)體細(xì)胞細(xì)胞核去核卵母早期胚胎(4)生殖第4講生物技術(shù)的安全性和倫理問題&生態(tài)工程1．重組人纖溶酶原激活劑(rhPA)是臨床血栓疾病治療的主要生物藥品。家兔具有多胎、妊娠期短、繁殖快、全年多發(fā)情，產(chǎn)仔率高等優(yōu)點(diǎn)，可以作為乳腺生物反應(yīng)器批量生產(chǎn)藥物。下圖是利用轉(zhuǎn)基因兔生產(chǎn)重組人纖溶酶原激活劑(rhPA)的過程，請據(jù)圖回答。(1)構(gòu)建rhPA基因表達(dá)載體需要用限制酶________切割質(zhì)粒和目的基因，為獲得乳腺特異性表達(dá)載體需用________酶切割重組質(zhì)粒使之線性化。(2)對母兔注射________使其超數(shù)排卵，并與正常公兔配種。將乳腺特異性表達(dá)載體導(dǎo)入家兔受精卵中最有效的導(dǎo)入技術(shù)是________。(3)將受精卵置于37℃的________的氣體環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后移植到代孕兔的輸卵管中，代孕兔需經(jīng)________處理。(4)子代兔需要經(jīng)過篩選過程才能獲得生產(chǎn)人纖溶酶原激活劑的生物反應(yīng)器，原因有________、________。解析(1)分析圖示可知：構(gòu)建rhPA基因表達(dá)載體時(shí)，目的基因(rhPA基因)插入到了質(zhì)粒上的XhoⅠ酶切位點(diǎn)的下方，說明是用限制酶XhoⅠ切割質(zhì)粒和目的基因的。依據(jù)乳腺特異性表達(dá)載體的組成可知：為獲得乳腺特異性表達(dá)載體，使重組質(zhì)粒線性化，需用SalⅠ和NotⅠ酶進(jìn)行切割。(2)對母兔注射促性腺激素使其超數(shù)排卵，并與正常公兔配種。將乳腺特異性表達(dá)載體導(dǎo)入家兔受精卵中，常采用的最有效的導(dǎo)入技術(shù)是顯微注射技術(shù)。(3)將受精卵置于37℃的95%空氣和5%CO2的氣體環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間后，移植到經(jīng)同期發(fā)情(孕激素)處理的代孕兔的輸卵管中，以使該受精卵繼續(xù)發(fā)育為子代。(4)由于只有部分子代兔導(dǎo)入了人纖溶酶原激活劑基因，而且公兔不能表達(dá)人纖溶酶原激活劑，所以子代兔需要經(jīng)過篩選過程才能獲得生產(chǎn)人纖溶酶原激活劑的生物反應(yīng)器。答案(1)XhoⅠSalⅠ和NotⅠ(2)促性腺激素顯微注射技術(shù)(3)95%空氣和5%CO2同期發(fā)情(孕激素)(4)只有部分子代兔導(dǎo)入了人纖溶酶原激活劑基因公兔不能表達(dá)人纖溶酶原激活劑2．Leigh氏綜合征是一種攻擊神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)重神經(jīng)障礙病，其致病基因位于線粒體DNA中。一位母親約有1/4的線粒體攜帶這種致病基因，她的前兩個(gè)孩子因?yàn)榛加蠰eigh氏綜合征而夭亡。她的第三個(gè)孩子因?yàn)榻邮芰硪幻跃栀浀慕】祷蚨蔀槿蚴讉€(gè)擁有“三個(gè)父母”的男嬰。請根據(jù)男嬰孕育過程回答下面的問題：（1）該母親的前兩個(gè)孩子患病夭亡的原因是_______________，該健康男嬰孕育過程中依次使用了________、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖示過程中代表該母親卵母細(xì)胞的是________(填“A”或“B”)。取卵之前，該母親需要注射________激素。(3)早期胚胎需經(jīng)過________(水平)檢測合格后才能植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(4)在胚胎孕育過程中，醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育，原因是____________________________________________________。解析(1)根據(jù)題意可知，該母親約有1/4的線粒體攜帶這種致病基因，并且該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全部來自卵細(xì)胞，這導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡；根據(jù)圖示信息可知，該健康男嬰孕育過程中依次使用了核移植、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。(2)圖中首先對卵母細(xì)胞A去核，然后與卵母細(xì)胞B的細(xì)胞核融合，重組的卵細(xì)胞中含有卵母細(xì)胞A的細(xì)胞質(zhì)，說明A的細(xì)胞質(zhì)基因是正常的，因此代表該母親卵母細(xì)胞的是B。取卵之前，該母親需要注射促性腺激素，進(jìn)行超數(shù)排卵。(3)早期胚胎需經(jīng)過DNA分子水平檢測合格后才能植入母親的子宮繼續(xù)發(fā)育。(4)在胚胎孕育過程中，由于男性的線粒體不會遺傳給后代，因此醫(yī)療團(tuán)隊(duì)特意選擇了男性胚胎移入子宮發(fā)育。答案(1)該母親可能產(chǎn)生含較多缺陷線粒體的卵細(xì)胞，而受精卵的線粒體幾乎全都來自卵細(xì)胞，導(dǎo)致前兩個(gè)孩子患病夭亡核移植、體外受精(2)B促性腺(3)DNA分子水平(4)男性的線粒體不會遺傳給后代3．隨著“綠水青山就是金山銀山”的提出，生態(tài)經(jīng)濟(jì)的重要性日益突顯。綜合所學(xué)知識，回答下列有關(guān)問題：(1)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，這一成就遵循的基本原理是________原理。生態(tài)經(jīng)濟(jì)改變了人類能征服自然的錯(cuò)誤觀念，其所遵循的主要原則是________，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化。與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程的特點(diǎn)是________。(2)“三北防護(hù)林”被譽(yù)為“世界生態(tài)工程之最”，該工程依據(jù)的基本原理主要是________、________(答出2個(gè))。(3)濕地生態(tài)恢復(fù)工程是采用工程和________相結(jié)合的方法，使受到干擾的濕地恢復(fù)，在濕地的周圍還應(yīng)建立緩沖帶，以盡量減少人類的干擾，使?jié)竦匾揽縚_______機(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能。解析(1)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”指的是生態(tài)農(nóng)業(yè)中一些物質(zhì)被循環(huán)利用，沒有直接作為廢棄物拋棄而污染環(huán)境，這一成就所遵循的基本原理是物質(zhì)循環(huán)再生原理。(2)“三北防護(hù)林”被譽(yù)為“世界生態(tài)工程之最”，是指在我國三北地區(qū)(西北、華北和東北)建設(shè)的大型人工林業(yè)生態(tài)工程。它是我國政府為改善生態(tài)環(huán)境所建立的，其最重要的生態(tài)效益是防風(fēng)固沙，防止沙漠化，該工程依據(jù)的基本原理主要是物種多樣性原理和整體性原理。(3)濕地生態(tài)恢復(fù)工程是采用工程和生物措施相結(jié)合的方法，使受到干擾的濕地恢復(fù)，在濕地的周圍還應(yīng)建立緩沖帶，以盡量減少人類的干擾，使被破壞的濕地依靠自然演替機(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能。答案(1)物質(zhì)循環(huán)再生循環(huán)經(jīng)濟(jì)少消耗、多效益、可持續(xù)(2)物種多樣性原理整體性原理(3)生物措施自然演替4．回答下列與生態(tài)工程有關(guān)的問題：(1)與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程具有少消耗、多效益、________等特點(diǎn)。(2)人畜糞便用于農(nóng)作物的生產(chǎn)主要符合________原理；連年種植單一品種造成病蟲害增加主要違反了________原理。(3)在濕地生態(tài)恢復(fù)工程中，應(yīng)在濕地周圍建立緩沖帶，以盡量減少________，使?jié)竦匾揽孔匀谎萏娴葯C(jī)制恢復(fù)其生態(tài)功能。(4)“豬—沼—果”是我國一種常見的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，以沼氣為紐帶，帶動畜牧業(yè)、林果業(yè)等相關(guān)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展。該生態(tài)農(nóng)業(yè)中的所有生物共同組成了________(填“生態(tài)系統(tǒng)”“群落”或“種群”)；該生態(tài)農(nóng)業(yè)模式能實(shí)現(xiàn)能量的________。答案(1)可持續(xù)(2)物質(zhì)循環(huán)再生物種多樣性(3)人類的干擾(4)群落多級利用5．如圖是江蘇某農(nóng)村因地制宜建設(shè)的生態(tài)農(nóng)業(yè)園示意圖，請分析回答下列問題：(1)該生態(tài)農(nóng)業(yè)園建設(shè)主要依據(jù)的生態(tài)工程原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理和________等。(2)池塘養(yǎng)魚時(shí)，通常采用多魚種混合放養(yǎng)模式(上層為食浮游生物的鳙魚，中層為食草的草魚，下層為雜食性的鯽魚等)。從群落結(jié)構(gòu)分析，這種養(yǎng)殖模式的優(yōu)點(diǎn)是______________________________。(3)防治果樹蟲害時(shí)，常利用性引誘劑來誘捕害蟲或干擾其交配，從而降低害蟲種群密度。這屬于生態(tài)系統(tǒng)中的________(信息類型)傳遞在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。(4)流入該生態(tài)農(nóng)業(yè)園的總能量有___________________________和人工輸入的能量。生態(tài)農(nóng)業(yè)園增加了“蠅蛆養(yǎng)殖、食用菌種植”等項(xiàng)目，其意義是_________________________________________。(5)根據(jù)圖示，用箭頭表示生態(tài)系統(tǒng)三類生物成分之間的能量流動關(guān)系。答