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查補(bǔ)易混易錯(cuò)點(diǎn)14植物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞以及胚胎工程【★01教材方位直擊】本專題選自選修三的內(nèi)容,對(duì)于植物細(xì)胞工程這個(gè)專題會(huì)以圖文結(jié)合的形式綜合考查學(xué)生對(duì)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的知識(shí)的識(shí)記和理解能力。解答本題需熟記并理解植物體細(xì)胞雜交過(guò)程、植物組織培養(yǎng)過(guò)程及其應(yīng)用并形成清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。要求學(xué)生對(duì)植物細(xì)胞工程非常的熟練,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合問(wèn)題情境,進(jìn)行解答。對(duì)于動(dòng)物細(xì)胞工程,則是重在考察解答胞融合技術(shù)和單克隆抗體的制備流程,弄清楚雜交瘤細(xì)胞的來(lái)源和誘導(dǎo)融合的方法,明確融合后的雜交瘤細(xì)胞是需要進(jìn)行篩選和克隆化培養(yǎng)的。對(duì)于胚胎工程,學(xué)生要注意掌握如下細(xì)節(jié)知識(shí)點(diǎn):供受體的生理變化是相同的,為胚胎移入創(chuàng)造了生理環(huán)境;早期胚胎形成后處于游離狀態(tài),為胚胎收集提供了可能;受體對(duì)外來(lái)胚胎基本不發(fā)生免疫排斥,為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能;供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,不影響移入胚胎的遺傳特性等?!尽?2易混易錯(cuò)歸納】易錯(cuò)點(diǎn)01植物細(xì)胞工程1.1植物組織培養(yǎng)1.理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞的全能性。2.植物組織培養(yǎng)的概念在無(wú)菌和人工控制條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成完整的植株。3.操作流程eq\x(離體的器官、組織或細(xì)胞)eq\o(→,\s\up7(脫分化))eq\x(愈傷組織)eq\o(→,\s\up7(再分化))eq\x(試管苗)(1)脫分化:讓已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞,進(jìn)而形成愈傷組織的過(guò)程。(2)再分化:愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下,分化出幼根和芽,進(jìn)而形成完整小植株的過(guò)程。4.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素的比值作用效果比值高時(shí)促進(jìn)根分化,抑制芽形成比值低時(shí)促進(jìn)芽分化,抑制根形成比值適中促進(jìn)愈傷組織形成1.2植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程①過(guò)程是原生質(zhì)體的獲取。常用方法是酶解法去除細(xì)胞壁,所用到的酶是纖維素酶和果膠酶。這樣可以獲得具有活力的原生質(zhì)體。②過(guò)程是原生質(zhì)體間的融合。該過(guò)程必須要借助一定的技術(shù)手段進(jìn)行人工誘導(dǎo)。人工誘導(dǎo)的方法基本分為兩大類——物理法和化學(xué)法。物理法包括離心、振動(dòng)、電激等,化學(xué)法一般用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞融合。③過(guò)程是雜種細(xì)胞形成。雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁。在此過(guò)程中活躍的細(xì)胞器是高爾基體。④⑤過(guò)程是雜種植株的產(chǎn)生。通過(guò)植物組織培養(yǎng)的方法將雜種細(xì)胞培育成雜種植株。2.植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中的注意事項(xiàng)(1)植物體細(xì)胞雜交的培養(yǎng)基中要添加蔗糖且濃度略大于植物細(xì)胞質(zhì)濃度,目的是蔗糖不僅為原生質(zhì)體提供營(yíng)養(yǎng),而且還能維持一定的滲透壓,使原生質(zhì)體保持正常的形態(tài)。(2)體細(xì)胞融合成功后培養(yǎng)基中共有5種細(xì)胞類型(A、B、AA、BB、AB),其中融合細(xì)胞類型有3種(AA、BB、AB),而真正符合要求的是AB,因此要對(duì)融合細(xì)胞進(jìn)行篩選。(3)體細(xì)胞雜交過(guò)程中涉及的遺傳知識(shí):①?gòu)纳愁愋蜕峡?,植物體細(xì)胞雜交技術(shù)沒(méi)有生殖細(xì)胞的形成和結(jié)合,應(yīng)屬于無(wú)性生殖,變異類型應(yīng)是染色體數(shù)目的變異,但由于含有兩個(gè)親本的遺傳物質(zhì),因此具有兩個(gè)親本的遺傳性狀。②體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞,不管染色體、基因組還是染色體組都采用直接相加的方法。若一植物細(xì)胞含有2x條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為Aabb,另一植物細(xì)胞含有2y條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為異源四倍體,其體細(xì)胞中染色體為(2x+2y)條,4個(gè)染色體組,基因型為AabbccDd。③培育新品種的過(guò)程中,遺傳物質(zhì)的傳遞不遵循孟德?tīng)柕倪z傳定律,只有在有性生殖進(jìn)行減數(shù)分裂過(guò)程中才符合遺傳定律,而體細(xì)胞雜交沒(méi)有此過(guò)程。易錯(cuò)點(diǎn)02動(dòng)物細(xì)胞工程2.1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程分析(1)過(guò)程:(2)貼壁生長(zhǎng)現(xiàn)象及接觸抑制現(xiàn)象:①貼壁生長(zhǎng):動(dòng)物細(xì)胞在液體培養(yǎng)基中懸浮生長(zhǎng)一段時(shí)間之后,大部分細(xì)胞會(huì)貼附在培養(yǎng)瓶壁上生長(zhǎng)。②接觸抑制:細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂,數(shù)目增加到表面相互接觸時(shí),停止分裂增殖,出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象。(3)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng):①原代培養(yǎng):動(dòng)物組織消化后的初次培養(yǎng)。②傳代培養(yǎng):原代培養(yǎng)過(guò)程中,貼滿瓶壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理,然后分瓶培養(yǎng),讓細(xì)胞繼續(xù)增殖。(4)細(xì)胞株和細(xì)胞系:①細(xì)胞株:傳代培養(yǎng)的細(xì)胞能傳到10~50代,這樣的傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞株。②細(xì)胞系:傳代培養(yǎng)的細(xì)胞在傳到50代后,有部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變,獲得不死性,這種具有癌變特點(diǎn)的細(xì)胞稱為細(xì)胞系。2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生物學(xué)原理細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體培養(yǎng)基成分蔗糖、氨基酸、水、礦物質(zhì)、生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、水、血清、血漿等培養(yǎng)結(jié)果新的植株或組織細(xì)胞株或細(xì)胞系應(yīng)用①快速繁殖②培育無(wú)病毒植株③細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)④制作人工種子①生產(chǎn)病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等②檢測(cè)有毒物質(zhì)③生理、病理、藥理研究培養(yǎng)條件無(wú)菌、適宜的溫度和pH取材植物器官、組織或細(xì)胞動(dòng)物早期胚胎、幼齡動(dòng)物器官或組織培養(yǎng)對(duì)象植物器官、組織或細(xì)胞分散的單個(gè)細(xì)胞過(guò)程脫分化、再分化原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、分化特點(diǎn)①分裂:形成愈傷組織②分化:形成根、芽①只分裂不分化②貼壁生長(zhǎng)③接觸抑制2.2動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)1.核移植過(guò)程分析(1)為了確保核移植形成的克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)全部來(lái)自于有優(yōu)良性狀的動(dòng)物提供的體細(xì)胞,在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體細(xì)胞內(nèi)之前,必須將受體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐牡?。?)細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。而克隆動(dòng)物的形成則利用了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。(3)細(xì)胞融合后構(gòu)建重組胚胎,并移植到代孕母體內(nèi)獲得克隆動(dòng)物,需要胚胎工程技術(shù)的支持。2.克隆動(dòng)物的遺傳特點(diǎn)(1)克隆動(dòng)物的性狀與細(xì)胞核供體生物的性狀基本相同,但不完全相同,因?yàn)椋孩倏寺?dòng)物的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來(lái)自于受體卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān),還受環(huán)境的影響。(2)核移植過(guò)程中細(xì)胞核只來(lái)自于一個(gè)個(gè)體,因此核遺傳物質(zhì)與供體的相同,屬于無(wú)性繁殖,不會(huì)改變生物體的基因型。[特別提醒](1)核移植技術(shù)的供體細(xì)胞不能選擇生殖細(xì)胞的細(xì)胞核,因?yàn)樯臣?xì)胞與正常體細(xì)胞相比,遺傳物質(zhì)是減半的。(2)哺乳動(dòng)物細(xì)胞核移植可分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。胚胎細(xì)胞核移植較易成功,體細(xì)胞核移植較難成功。2.3動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體1.細(xì)胞融合的過(guò)程分析細(xì)胞融合的過(guò)程包括細(xì)胞膜融合、細(xì)胞質(zhì)融合和細(xì)胞核融合,其中細(xì)胞膜融合是細(xì)胞融合的先導(dǎo),在細(xì)胞膜融合中體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性。注意:(1)動(dòng)物細(xì)胞核融合發(fā)生在雜種細(xì)胞的有絲分裂過(guò)程中。(2)滅活的病毒只適用于動(dòng)物細(xì)胞融合。2.單克隆抗體的制備過(guò)程(1)(2)解決思路:將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合為雜交瘤細(xì)胞。(3)制備過(guò)程:(4)單克隆抗體的特點(diǎn):特異性強(qiáng)、靈敏度高,并可大量制備。(5)單克隆抗體的應(yīng)用:①作為診斷試劑,具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速的優(yōu)點(diǎn)。②用于治療疾病和運(yùn)載藥物。1.血清抗體與單克隆抗體的比較項(xiàng)目產(chǎn)生特點(diǎn)血清抗體由B淋巴細(xì)胞分泌一般從血清中分離,產(chǎn)量低、純度低、特異性差單克隆抗體由雜交瘤細(xì)胞分泌特異性強(qiáng)、靈敏度高,能大量制備2.制備單克隆抗體過(guò)程中兩次篩選的目的不同(1)第一次篩選是將未融合的B淋巴細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞以及B—B融合、瘤—瘤融合的細(xì)胞通過(guò)選擇培養(yǎng)基淘汰,篩選出雜交瘤細(xì)胞。(2)第二次篩選是將產(chǎn)生特定抗體的B—瘤細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原檢測(cè)的辦法篩選出來(lái)。因?yàn)閺捏w內(nèi)取免疫過(guò)的B淋巴細(xì)胞時(shí)會(huì)取出很多種,形成的雜交瘤細(xì)胞有很多種,所以需篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。易錯(cuò)點(diǎn)03胚胎工程3.1早期胚胎培養(yǎng)1.哺乳動(dòng)物胚胎的培養(yǎng)液成分無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。2.胚胎早期培養(yǎng)的目的(1)精子和卵細(xì)胞在體外受精后,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。(2)當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí),進(jìn)行受體移植或冷凍保存。3.2早期胚胎移植1.胚胎移植成功的保障第一,供、受體生殖器官的生理變化是相同的。第二,哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后,在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系,而是處于游離狀態(tài),這就為胚胎的收集提供了可能。第三,受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。第四,供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但移入受體的供體胚胎的遺傳特性,在孕育過(guò)程中不受任何影響。2.胚胎移植的基本程序eq\x(對(duì)供、受體母牛進(jìn)行選擇,并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理)↓eq\x(用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理)↓eq\x(超數(shù)排卵的母牛與優(yōu)良的公牛進(jìn)行配種或人工授精)↓eq\x(收集胚胎(沖卵))↓eq\x(對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查、培養(yǎng)或保存)↓eq\x(胚胎移植)↓eq\x(對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查)↓eq\x(受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛)3.胚胎移植的意義(1)加速育種工作和品種改良。(2)大量節(jié)省購(gòu)買種畜的費(fèi)用。(3)一胎多產(chǎn)。(4)保存優(yōu)良品種資源和瀕危物種。(5)可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。3.3胚胎分割(1)過(guò)程:eq\x(將發(fā)育良好的胚胎移入含操作液的培養(yǎng)皿中)↓在顯微鏡下切割胚胎或采用酶處理桑椹胚的細(xì)胞↓eq\x(分割胚胎或細(xì)胞移植給受體或體外培養(yǎng)到囊胚階段)↓eq\x(移植到受體內(nèi),著床發(fā)育產(chǎn)仔)(2)注意事項(xiàng):①對(duì)囊胚階段胚胎進(jìn)行分割時(shí)一定要均分內(nèi)細(xì)胞團(tuán),若分割不均,會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng),少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。②分割的份數(shù)越多,每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)越少,不但難以做到均等分割,而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞所受的影響會(huì)越大。因此,分割的份數(shù)越多,技術(shù)難度會(huì)越大,移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大,移植成功率自然會(huì)降低?!尽?3真題好題演練】真題模擬演練:1.(2020·浙江7月選考)回答與基因工程和植物克隆有關(guān)的問(wèn)題:(1)天然農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上存在著一段DNA片段(T-DNA),該片段可轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞染色體上。為便于轉(zhuǎn)基因植物在組織培養(yǎng)階段的篩選,設(shè)計(jì)重組Ti質(zhì)粒時(shí),應(yīng)考慮T-DNA中要有可表達(dá)的目的基因,還需要有可表達(dá)的。
(2)結(jié)合植物克隆技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn),為獲得轉(zhuǎn)基因植株,農(nóng)桿菌侵染的宿主一般要選用具有優(yōu)良性狀、較高的遺傳穩(wěn)定性、及易被農(nóng)桿菌侵染等特點(diǎn)的植物材料。若植物材料對(duì)農(nóng)桿菌不敏感,則可用的轉(zhuǎn)基因方法。
(3)利用帶側(cè)芽的莖段獲得叢狀苗的過(guò)程與利用莖段誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織再獲得叢狀苗的過(guò)程相比,前者總培養(yǎng)時(shí)間,且不經(jīng)歷過(guò)程,因而其遺傳性狀穩(wěn)定,是大多數(shù)植物快速繁殖的常用方法。
(4)與發(fā)芽培養(yǎng)基相比,配制轉(zhuǎn)基因叢狀苗生根培養(yǎng)基時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)添加,促進(jìn)叢狀苗基部細(xì)胞分裂形成愈傷組織并進(jìn)一步分化形成,最終形成根。還可通過(guò)改變MS培養(yǎng)基促進(jìn)生根,如(A.提高蔗糖濃度B.降低培養(yǎng)基濃度C.提高大量元素濃度D.不添加瓊脂)。
【解析】本題主要考查基因工程及植物克隆。(1)設(shè)計(jì)重組質(zhì)粒時(shí),除了要含有可表達(dá)的目的基因,還需要有可表達(dá)的抗性基因(如抗生素抗性基因),在添加抗生素的培養(yǎng)基上,含重組質(zhì)粒的宿主細(xì)胞能夠生長(zhǎng),因而被篩選出來(lái)。(2)轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)要求宿主細(xì)胞性狀優(yōu)良、遺傳穩(wěn)定性較高、全能性(細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體的潛能)較高及易被農(nóng)桿菌侵染等特點(diǎn)。若植物材料對(duì)農(nóng)桿菌不敏感,可采用顯微注射的方法。(3)利用帶側(cè)芽的莖段獲得叢狀苗的過(guò)程,比利用莖段誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織獲得叢狀苗的過(guò)程時(shí)間更短,因?yàn)椴恍枰?jīng)歷脫分化的過(guò)程,而且遺傳性狀穩(wěn)定。(4)植物器官的分化需要一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及適宜的激素配比,配制叢狀苗生根培養(yǎng)基需根據(jù)實(shí)際情況添加生長(zhǎng)素,促進(jìn)基部細(xì)胞形成愈傷組織,并進(jìn)一步分化形成根的分生組織,最終形成根。比較發(fā)芽培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基可知MS培養(yǎng)基的濃度下降,因此可降低培養(yǎng)基的濃度促進(jìn)生根,故選B。答案:(1)抗性基因(2)全能性較高顯微注射(3)短脫分化(4)生長(zhǎng)素根的分生組織B2.(2020·全國(guó)Ⅰ卷)為研制抗病毒A的單克隆抗體,某同學(xué)以小鼠甲為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)流程?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)上述實(shí)驗(yàn)前必須給小鼠甲注射病毒A,該處理的目的是。
(2)寫(xiě)出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細(xì)胞懸液的主要實(shí)驗(yàn)步驟:。
(3)為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞,需要進(jìn)行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于,使用該培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是。圖中篩選2含多次篩選,篩選所依據(jù)的基本原理是。
(4)若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞大量增殖,可采用的方法有(答出2點(diǎn)即可)。
【解析】本題主要考查動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體的制備。(1)實(shí)驗(yàn)前給小鼠甲注射病毒A,是為了誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細(xì)胞。(2)制備單細(xì)胞懸液時(shí)可以取小鼠的脾臟,剪碎組織,用胰蛋白酶處理獲得單個(gè)細(xì)胞,加入培養(yǎng)液即可。(3)圖中篩選1需要用到選擇培養(yǎng)基,只有雜交瘤細(xì)胞可以存活。篩選2是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞,該過(guò)程要用到抗原—抗體雜交,故篩選所依據(jù)的原理是抗原與抗體反應(yīng)具有特異性。(4)獲得能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞后,生產(chǎn)單克隆抗體的過(guò)程有體外培養(yǎng)和體內(nèi)培養(yǎng)兩條途徑。體外培養(yǎng)是指在體外培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng),從培養(yǎng)液中提取單克隆抗體;體內(nèi)培養(yǎng)是指將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖,從小鼠腹水中提取單克隆抗體。答案:(1)誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細(xì)胞(2)取小鼠甲脾臟剪碎,用胰蛋白酶處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞,加入培養(yǎng)液制成單細(xì)胞懸液(3)選擇培養(yǎng)基只有雜交瘤細(xì)胞能夠生存抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性(4)將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖;將雜交瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)3.(2020·全國(guó)Ⅲ卷)W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路,制備一種膀胱生物反應(yīng)器來(lái)獲得W,基本過(guò)程如圖所示?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)步驟①中需要使用的工具酶有。步驟②和③所代表的操作分別是和。步驟④稱為。
(2)與乳腺生物反應(yīng)器相比,用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢(shì)在于不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的(答出2點(diǎn)即可)的限制。
(3)一般來(lái)說(shuō),在同一動(dòng)物個(gè)體中,乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體DNA所含的遺傳信息(填“相同”或“不同”),原因是。
(4)從上述流程可知,制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有(答出2點(diǎn)即可)?!窘馕觥勘绢}考查了基因工程、細(xì)胞工程和胚胎工程的相關(guān)內(nèi)容。(1)基因工程用的工具酶有限制酶和DNA連接酶。通過(guò)圖示可知,步驟②和③所代表的操作分別是顯微注射、早期胚胎培養(yǎng),步驟④稱為胚胎移植。(2)膀胱生物反應(yīng)器既不受動(dòng)物性別的限制,也不受是否處于生殖期的限制。(3)同一個(gè)體的不同細(xì)胞的細(xì)胞核中,遺傳物質(zhì)是相同的,因?yàn)檫@兩種上皮細(xì)胞都是受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂形成的,遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。(4)通過(guò)圖示可知,此流程主要涉及的技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植。答案:(1)限制酶、DNA連接酶顯微注射早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植(2)性別、生殖期(合理即可)(3)相同這兩種上皮細(xì)胞都是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂形成的,遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變(4)早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植(或體外受精)4.(2020·天津等級(jí)考)某植物有A、B兩品種??蒲腥藛T在設(shè)計(jì)品種A組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)時(shí),參照品種B的最佳激素配比(見(jiàn)下表)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)。品種B組織培養(yǎng)階段細(xì)胞分裂素濃度/(μmol·L-1)生長(zhǎng)素濃度/(μmol·L-1)Ⅰ誘導(dǎo)形成愈傷組織m1n1Ⅱ誘導(dǎo)形成幼芽m2n2Ⅲ誘導(dǎo)生根m3n3據(jù)表回答:(1)Ⅰ階段時(shí)通常選擇莖尖、幼葉等作為外植體,原因是。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段中發(fā)生基因選擇性表達(dá)的是階段。
(3)為確定品種A的Ⅰ階段的最適細(xì)胞分裂素濃度,參照品種B的激素配比(m1>2.0),以0.5μmol·L-1為梯度,設(shè)計(jì)5個(gè)濃度水平的實(shí)驗(yàn),細(xì)胞分裂素最高濃度應(yīng)設(shè)為μmol·L-1。
(4)Ⅲ階段時(shí),科研人員分別選用濃度低于或高于n3μmol·L-1的生長(zhǎng)素處理品種A幼芽都能達(dá)到最佳生根效果,原因是處理幼芽時(shí),選用低濃度生長(zhǎng)素時(shí)的處理方法為,選用高濃度生長(zhǎng)素時(shí)的處理方法為。
(5)在階段用秋水仙素對(duì)材料進(jìn)行處理,最易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。
【解析】本題主要考查植物組織培養(yǎng)和植物激素調(diào)節(jié)。(1)莖尖、幼葉分化程度低,分裂能力強(qiáng),在組織培養(yǎng)中作為外植體,容易經(jīng)誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織。(2)在組織培養(yǎng)的脫分化和再分化過(guò)程中,均會(huì)發(fā)生基因的選擇性表達(dá)。(3)為確定品種A的Ⅰ階段最適細(xì)胞分裂素濃度,參照品種B的激素配比,以0.5μmol·L-1為梯度,設(shè)計(jì)5個(gè)濃度水平的實(shí)驗(yàn),m1應(yīng)為中間濃度,則最高濃度應(yīng)為m1+1.0μmol·L-1。(4)生根效果與所用生長(zhǎng)素濃度及處理方法、處理時(shí)間有關(guān),用低濃度生長(zhǎng)素處理時(shí),可用浸泡法進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間處理;用高濃度生長(zhǎng)素處理時(shí),可用沾蘸法進(jìn)行短時(shí)間處理,二者可取得相同的處理效果。(5)秋水仙素抑制有絲分裂過(guò)程中紡錘體的形成,Ⅰ階段細(xì)胞分裂旺盛,秋水仙素作用較大,用秋水仙素處理容易獲得由單個(gè)細(xì)胞形成的多倍體。答案:(1)細(xì)胞分化程度低,容易誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(3)m1+1.0(4)浸泡法(長(zhǎng)時(shí)間處理)沾蘸法(短時(shí)間處理)(5)Ⅰ好題演練:1.(2021·遼寧·本溪滿族自治縣高級(jí)中學(xué))細(xì)胞工程是一門(mén)新興的生物工程技術(shù),在動(dòng)植物育種、藥物提取、藥物生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。利用所學(xué)知識(shí)回答以下關(guān)于細(xì)胞工程的相關(guān)問(wèn)題:(1)植物細(xì)胞工程育種的流程如下圖所示:雜種細(xì)胞→愈傷組織胚狀體目的植物①甲、乙原生質(zhì)體融合體現(xiàn)了生物膜的________性。誘導(dǎo)甲、乙原生質(zhì)體融合常用的物理法和化學(xué)誘導(dǎo)劑分別是__________。②利用雜種細(xì)胞采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以培育成雜種植株,該技術(shù)的核心步驟是________________,啟動(dòng)核心步驟的關(guān)鍵性植物激素是________________。(2)已知西湖龍井含有的茶堿是植物細(xì)胞的代謝產(chǎn)物,具有提神、抗衰老功效,可用植物組織培養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)茶堿的工業(yè)化生產(chǎn)。①若利用植物組織培養(yǎng)技術(shù),可將龍井茶葉細(xì)胞培養(yǎng)到________階段,然后從________(填細(xì)胞器)中提取茶堿。②利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)的龍井茶不僅可以保持優(yōu)良品種的________,還可以高效實(shí)現(xiàn)種苗快速繁殖。如果想獲得脫毒的龍井茶苗,可以切取一定大小的________等進(jìn)行組織培養(yǎng)?!敬鸢浮苛鲃?dòng)離心、振動(dòng)、電激和聚乙二醇脫分化、再分化生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素愈傷組織液泡遺傳特性莖尖(根尖或芽尖也可)【解析】1.植物體細(xì)胞雜交技術(shù):就是將不同種的植物體細(xì)胞原生質(zhì)體在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成完整植物體的技術(shù)。(1)誘導(dǎo)融合的方法:物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等.化學(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。(2)細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是新的細(xì)胞壁的生成。(3)植物體細(xì)胞雜交的重點(diǎn)是培育成雜種植株,而不是形成雜種細(xì)胞就結(jié)束。(4)雜種植株的特征:具備兩種植物的遺傳特征,原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。2.植物細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用:植物繁殖的新途徑(微型繁殖、作物脫毒、人工種子)、作物新品種的培育(單倍體育種、突變體的利用)、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)?!驹斀狻浚?)①生物膜的流動(dòng)性是甲、乙原生質(zhì)體融合的基礎(chǔ)。誘導(dǎo)甲、乙原生質(zhì)體融合常用的物理法如離心、振動(dòng)、電激,化學(xué)誘導(dǎo)劑如聚乙二醇;②植物組織培養(yǎng)技術(shù)步驟包括脫分化和再分化兩過(guò)程,啟動(dòng)核心步驟的關(guān)鍵性植物激素是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度和比例;(2)①茶堿存在于西湖龍井茶葉細(xì)胞的液泡中。若利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)從龍井茶葉細(xì)胞中提取茶堿,可將龍井茶葉細(xì)胞培養(yǎng)到愈傷組織階段,然后從液泡中提?。虎诶弥参锝M織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)龍井茶的過(guò)程屬于無(wú)性繁殖,無(wú)性繁殖可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性。植物分生區(qū)附近(如莖尖、根尖和芽尖等)的病毒極少,甚至無(wú)病毒,因此可以切取一定大小的莖尖等進(jìn)行組織培養(yǎng),以獲得脫毒的龍井茶苗。2.(2016·上海靜安·)對(duì)艾滋病的疫苗研究,經(jīng)歷了三個(gè)“時(shí)代”,早期,科學(xué)工作者從HIV感染自愈者體內(nèi)采取相應(yīng)免疫細(xì)胞,使之與骨髓瘤細(xì)胞結(jié)合,生產(chǎn)HIV的抗體,具體過(guò)程見(jiàn)下圖1:(1)上述過(guò)程①的生物技術(shù)稱為_(kāi)____技術(shù);(2)要獲得純凈、單一的抗體,上圖過(guò)程最關(guān)鍵的操作要點(diǎn)是_____.隨后,轉(zhuǎn)基因技術(shù)被運(yùn)用到了HIV的疫苗的研制工作中,科學(xué)工作者研制的第二代HIV疫苗的操作簡(jiǎn)要路徑見(jiàn)下圖2:(3)過(guò)程②所用限制酶必須一致,其理由是_____。(4)用該方法產(chǎn)生的疫苗進(jìn)行接種,與上述圖1的抗體注射方法的免疫功能相比,其關(guān)鍵的優(yōu)勢(shì)是_____;(5)該疫苗接種,具有一定的HIV防疫作用,但不能治愈HIV感染者,從免疫學(xué)角度分析,不能治愈的主要原因是_____。用X、Y兩種限制酶作用于病毒DNA片段,并進(jìn)行電泳分析,其結(jié)果見(jiàn)圖3:(6)A至D選項(xiàng)中,關(guān)于兩種酶切位置的判斷正確的是_____科學(xué)工作者發(fā)現(xiàn)一種蛋白質(zhì)(D4﹣Ig),它能與HIV表面的糖蛋白結(jié)合,從而使HIV失去侵染T細(xì)胞的能力;腺相關(guān)病毒是桿狀病毒,無(wú)激活復(fù)制基因,對(duì)人體相對(duì)安全。腺相關(guān)病毒其基因組中含有常用病毒衣殼基因rep和復(fù)制相關(guān)蛋白基因cap,為安全起見(jiàn),需要去除復(fù)制基因.目前,科學(xué)家利用其相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)工作相關(guān)信息如圖4:(7)目的基因運(yùn)載體是_____.(8)過(guò)程①需要對(duì)D4﹣Ig蛋白進(jìn)行_____,才能人工合成D4﹣Ig基因.這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生的基因組可能在某些堿基上有所不同,其原因是_____(9)被兩種病毒雙重感染的T細(xì)胞解體的HIV病毒相比入侵時(shí)的差異是_____?!敬鸢浮考?xì)胞融合單個(gè)免疫B細(xì)胞與重骨髓瘤細(xì)胞融合或在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行選擇只要切口和接口具有相同的粘性末端即可血液中抗體含量因代謝會(huì)逐漸降低,而抗原可以激發(fā)B細(xì)胞產(chǎn)生記憶細(xì)胞,較長(zhǎng)時(shí)間維持較高抗體濃度HIV寄生于細(xì)胞內(nèi),抗體只能應(yīng)對(duì)內(nèi)環(huán)境體液中的病毒C腺相關(guān)病毒(或腺相關(guān)病毒粒子和腺相關(guān)病毒基因組)氨基酸種類與序列測(cè)定有些氨基酸會(huì)有2種以上的密碼子HIV病毒的衣殼蛋白已經(jīng)與D4﹣Ig蛋白結(jié)合,失去再感染T細(xì)胞能力【解析】【詳解】(1)上①為HIV自愈者免疫細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合的過(guò)程,采用細(xì)胞融合技術(shù)。(2)獲得純凈、單一的抗體,關(guān)鍵是單個(gè)免疫B細(xì)胞與重骨髓瘤細(xì)胞融合或在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行選擇。(3)②是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程,外源DNA片段和質(zhì)粒需用同種限制酶切割,以產(chǎn)生相同的黏性末端,切口和接口具有相同的黏性末端時(shí)即可被DNA連接酶連接。(4)疫苗接種比抗體注射的優(yōu)勢(shì)在于血液中抗體含量因代謝會(huì)逐漸降低,而抗原可以激發(fā)B細(xì)胞產(chǎn)生記憶細(xì)胞,較長(zhǎng)時(shí)間維持較高抗體濃度。(5)HIV病毒寄生于細(xì)胞內(nèi),抗體只能清除內(nèi)環(huán)境體液中的病毒,該疫苗接種具有一定的HIV防疫作用,但不能治愈HIV感染者。(6)用X酶單獨(dú)切割能形成500、5000和4500三種大小的片段,這與圖3不符,A錯(cuò)誤。用Y酶單獨(dú)切割能形成500和9500兩種大小的片段,這與圖3不符,B錯(cuò)誤。C.用X酶單獨(dú)切割能形成3500、6000和500三種大小的片段,用Y酶單獨(dú)切割能形成8000和2000兩種大小的片段,用X酶和Y酶同時(shí)切割能形成4500、3500、1500和500四種大小的片段,這與圖3相符,C正確。用Y酶單獨(dú)切割能形成1500和8500兩種大小的片段,這與圖3不符,D錯(cuò)誤。故C。(7)由圖可知,目的基因運(yùn)載體是腺相關(guān)病毒。(8)過(guò)程①是采用人工合成法獲得目的基因,需要對(duì)D4﹣Ig蛋白進(jìn)行氨基酸種類與序列測(cè)定才能人工合成D4﹣Ig基因。由于密碼子具有簡(jiǎn)并性,有些氨基酸會(huì)有2種以上的密碼子,合成基因組可能在某些堿基上有所不同。(9)“蛋白質(zhì)(D4﹣Ig),它能與HIV表面的糖蛋白結(jié)合,從而使HIV失去侵染T細(xì)胞的能力”,因此被兩種病毒雙重感染的T細(xì)胞解體的HIV病毒相比入侵時(shí)的差異是HIV病毒的衣殼蛋白已經(jīng)與D4﹣Ig蛋白結(jié)合,失去再感染T細(xì)胞能力。3.(2019·全國(guó)·)布魯菌病是一種由布魯菌引起的人獸共患傳染病,布魯菌感染后引起宿主產(chǎn)生明顯的體液免疫反應(yīng),機(jī)體主要是針對(duì)布魯菌表面的脂多糖(LPS)產(chǎn)生抗體。在我國(guó),布魯菌病的危害日益增加,因此制備效價(jià)高、反應(yīng)原性強(qiáng)、敏感性高、應(yīng)用范圍廣的布魯菌LPS單克隆抗體對(duì)于布魯菌檢測(cè)及防控具有重要價(jià)值?;卮鹣铝邢嚓P(guān)問(wèn)題:(1)將LPS注射到小鼠體內(nèi),一段時(shí)間后,取靜脈血收集血清,檢測(cè)是否有抗體產(chǎn)生。取抗體產(chǎn)生量較高小鼠的脾臟中的B細(xì)胞與____________進(jìn)行誘導(dǎo)融合,以獲得雜交瘤細(xì)胞。若采用化學(xué)方法進(jìn)行誘導(dǎo),常用誘導(dǎo)劑是____________。雜交瘤細(xì)胞只能產(chǎn)生一種單一抗體的原因是________________________。(2)將融合后的細(xì)胞在加入特殊物質(zhì)的____________培養(yǎng)基上培養(yǎng)。在此培養(yǎng)基上,只有雜交瘤細(xì)胞能夠生長(zhǎng),雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)是____________。獲得的雜交瘤細(xì)胞還要經(jīng)過(guò)專一抗體檢測(cè),篩選出能產(chǎn)生____________的雜交瘤細(xì)胞,然后進(jìn)行____________培養(yǎng)。(3)欲檢驗(yàn)獲得的抗體效果,可將抗體注入____________的小鼠體內(nèi),觀察小鼠的生活狀態(tài)并采集血清對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)?!敬鸢浮抗撬枇黾?xì)胞聚乙二醇(PEG)每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體選擇既能大量增殖又能產(chǎn)生特異性抗體LPS抗體(特定抗體、所需抗體)克隆化受布魯菌感染【分析】單克隆抗體的制備過(guò)程是:對(duì)小動(dòng)物注射抗原,從該動(dòng)物的脾臟中獲取效應(yīng)B細(xì)胞,將效應(yīng)B細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合,篩選出能產(chǎn)生單一抗體的雜交瘤細(xì)胞,克隆化培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞(體內(nèi)培養(yǎng)和體外培養(yǎng)),最后獲取單克隆抗體;誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法有:物理法(離心、振動(dòng))、化學(xué)法(聚乙二醇)、生物法(滅活的病毒)。【詳解】(1)雜交瘤細(xì)胞是由相應(yīng)的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合而成的;常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是聚乙二醇(PEG);由于每一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體,所以雜交瘤細(xì)胞只能產(chǎn)生一種單一抗體。(2)融合細(xì)胞有多種,因此應(yīng)該將融合后的細(xì)胞在加入特殊物質(zhì)的選擇培養(yǎng)基上培養(yǎng),以篩選出雜交瘤細(xì)胞;雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)是既能大量增殖又能產(chǎn)生特異性抗體;細(xì)胞中基因是選擇性表達(dá)的,因此雜交瘤細(xì)胞還要經(jīng)過(guò)專一抗體檢測(cè),篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞,然后進(jìn)行克隆化培養(yǎng),獲得單克隆抗體。(3)欲檢驗(yàn)獲得的抗體效果,可將抗體注入受布魯菌感染的小鼠體內(nèi),觀察小鼠的生活狀態(tài)并采集血清對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。4.(2020·江蘇·啟東中學(xué))EV71是引發(fā)手足口病的一種人腸道病毒。為制備抗EV71的單克隆抗體,科研人員用小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)將EV71滅活病毒、EV71外殼蛋白VP1和VP2作為_(kāi)____分別注射到3組小鼠體內(nèi),引發(fā)小鼠機(jī)體的_____免疫,產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。(2)多次免疫后,分別取上述3組小鼠的血清和未免疫小鼠血清,測(cè)定抗體與抗原的結(jié)合強(qiáng)度,結(jié)果如圖所示。①EV71免疫的小鼠血清抗體_____(填“是”或“不是”)單一抗體,判斷依據(jù)是____。②制備抗EV71單克隆抗體時(shí),選用_____免疫的小鼠脾臟細(xì)胞效果最佳。(3)取相應(yīng)免疫組小鼠的脾臟,剪碎并用_____酶處理得到小鼠脾臟細(xì)胞,用滅活的病毒誘導(dǎo),與_____細(xì)胞融合,篩選獲得5個(gè)不同的雜交瘤細(xì)胞株。(4)雙抗體夾心法是醫(yī)學(xué)上常用的定量檢測(cè)抗原的方法,具體原理如下圖:①固相抗體和酶標(biāo)抗體均能與抗原結(jié)合,這是由于不同抗體與同一抗原表面的不同部位結(jié)合。該檢測(cè)方法中,酶標(biāo)抗體的作用是_____。②研究人員獲得三種抗EV71單克隆抗體,分別記為A、B、C.為檢測(cè)它們之中哪兩種適合用于雙抗體夾心法,科研人員需要進(jìn)行_____組實(shí)驗(yàn),檢測(cè)并比較各組實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物量。【答案】抗原體液不是EV71免疫的小鼠血清可以結(jié)合EV71、VP1和VP2多種抗原VP1胰蛋白骨髓瘤與待測(cè)抗原結(jié)合;酶催化檢測(cè)底物反應(yīng),可通過(guò)測(cè)定酶反應(yīng)產(chǎn)物量來(lái)判斷待測(cè)抗原量6【解析】【分析】能夠引發(fā)機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)的物質(zhì)稱為抗原,一般來(lái)說(shuō)病毒的外殼蛋白就屬于抗原,當(dāng)抗原進(jìn)入機(jī)體內(nèi)環(huán)境,首先引發(fā)機(jī)體發(fā)生體液免疫。制備單克隆抗體實(shí)際上利用的是動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù),從而獲得既能無(wú)限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞?!驹斀狻浚?)EV71滅活病毒、EV71外殼蛋白VP1和VP2一般可作為抗原;能夠引發(fā)小鼠機(jī)體發(fā)生體液免疫,從而產(chǎn)生相應(yīng)的抗體。(2)①分析柱形圖可知,EV71免疫的小鼠血清可以與EV71、VP1和VP2多種抗原相結(jié)合,由此說(shuō)明EV71免疫的小鼠血清抗體不是單一抗體。②制備抗EV71單克隆抗體時(shí),選用VP1免疫的小鼠脾臟細(xì)胞效果最佳,依據(jù)是第2組血清抗體可以結(jié)合EV71病毒(和VP1蛋白),第3組血清抗體無(wú)法特異性結(jié)合EV71病毒,僅能結(jié)合VP2。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,首先需要用胰蛋白酶將組織細(xì)胞分散開(kāi)來(lái),再用滅火的病毒誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合,這里誘導(dǎo)融合的對(duì)象是骨髓瘤細(xì)胞和小鼠脾臟細(xì)胞。(4)①分析題干可知雙抗體夾心法是常用的定量檢測(cè)抗原的方法,從圖中可以發(fā)現(xiàn)固相抗體和酶標(biāo)抗體均能與抗原結(jié)合,由此可見(jiàn)在該檢測(cè)方法中,酶標(biāo)抗體的作用是與待測(cè)抗原結(jié)合,另外通過(guò)酶催化檢測(cè)底物反應(yīng),可通過(guò)測(cè)定酶反應(yīng)產(chǎn)物量來(lái)判斷待測(cè)抗原量。②分析可知雙抗體夾心法需要任意選擇兩種抗體,現(xiàn)有A、B、C三種抗體,即可有以下幾種組合,AB、AC、AA、BB、BC、CC,總共有6種組合方式,因此科研人員需要進(jìn)行6組實(shí)驗(yàn),檢測(cè)并比較各組實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物量。5.(2020·江西吉安·)Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞??蒲腥藛T利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對(duì)Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療。其技術(shù)流程如圖:(1)步驟①中,在核移植前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的________________________。(2)步驟②中,重組胚胎培養(yǎng)到囊胚期時(shí),可從其_____________________分離出ES細(xì)胞。還可以從胎兒的____________分離獲得ES細(xì)胞。(3)ES細(xì)胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細(xì)胞核________、核仁_________,在功能上,屬于________(填“單能干細(xì)胞”“多能干細(xì)胞”或“全能干細(xì)胞”)。(4)ES細(xì)胞是研究體外細(xì)胞分化的理想材料。ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上,在培養(yǎng)液中添加_________,就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞分化,為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段。(5)步驟③中,需要構(gòu)建_________________________??梢愿鶕?jù)Rag2基因的核苷酸序列,合成引物,利用____________技術(shù)擴(kuò)增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分別在片段兩側(cè)進(jìn)行酶切獲得Rag2基因片段。為將該片段直接連接到表達(dá)載體,所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有____________的酶切位點(diǎn)。(6)為檢測(cè)Rag2基因的表達(dá)情況,可提取治療后的小鼠骨髓細(xì)胞的蛋白質(zhì),用抗____________的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)?!敬鸢浮考?xì)胞核內(nèi)細(xì)胞團(tuán)原始性腺大明顯全能干細(xì)胞分化誘導(dǎo)因子含有Rag2基因的表達(dá)載體PCRHindⅢ和PstⅠ限制酶Rag2蛋白【解析】【分析】本題結(jié)合圖解,綜合考查基因工程、細(xì)胞工程和胚胎工程的相關(guān)知識(shí),要求考生識(shí)記基因工程的原理及操作步驟;識(shí)記核移植的具體過(guò)程;識(shí)記早期胚胎發(fā)育的過(guò)程,能結(jié)合所學(xué)的知識(shí)準(zhǔn)確答題?!驹斀狻浚?)步驟①是核移植過(guò)程,核移植是將體細(xì)胞核移植到去核的卵母細(xì)胞中,所以實(shí)驗(yàn)前要去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核。原因是若不去掉卵母細(xì)胞的細(xì)胞核,就會(huì)造成細(xì)胞里面有兩個(gè)細(xì)胞核,使得遺傳物質(zhì)是不穩(wěn)定的。(2)ES細(xì)胞是由早期胚胎的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或原始性腺分離出來(lái)的一類細(xì)胞。(3)胚胎干細(xì)胞具有胚胎細(xì)胞的特性,在形態(tài)上,表現(xiàn)為體積較小,細(xì)胞核大,核仁明顯;在功能上,具有發(fā)育的全能性,可分化為成年動(dòng)物任何一種組織細(xì)胞,屬于全能干細(xì)胞。(4)ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上,或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中,能夠維持不分化的狀態(tài),若在培養(yǎng)液中添加分化誘導(dǎo)因子,就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞分化成不同類型的組織細(xì)胞。(5)步驟③是將目的基因(Rag2基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞,需要構(gòu)建含有目的基因的表達(dá)載體,體外擴(kuò)增目的基因可用PCR技術(shù);基因工程中構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),應(yīng)用同種限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運(yùn)載體,若用HindIII和PstI限制酶分別在DNA片段兩側(cè)進(jìn)行酶切獲得Rag2基因片段,則為將該片段直接連接到表達(dá)載體,所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有HindⅢ和PstⅠ酶的酶切位點(diǎn)。(6)基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì),所以提取小鼠骨髓細(xì)胞的蛋白質(zhì)進(jìn)行抗原-抗體雜交。即提取治療后的小鼠骨髓細(xì)胞的蛋白質(zhì)(抗原),用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn),檢測(cè)提取小鼠骨髓細(xì)胞中是否含有Rag2蛋白。6.(2018·貴州遵義)胚胎工程和基因工程目前在生物技術(shù)中發(fā)展較快,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)在哺乳動(dòng)物的核移植實(shí)驗(yàn)中,一般通過(guò)_____(物理方法)將受體細(xì)胞激活,使其進(jìn)行細(xì)胞分裂并發(fā)育,當(dāng)胚胎發(fā)育到_____階段時(shí),將胚胎植入另一雌性(代孕)動(dòng)物體內(nèi)。
(2)在“試管牛”的培育過(guò)程中,要使精子和卵母細(xì)胞在體外成功結(jié)合,需要對(duì)精子進(jìn)行____處理。另外,培養(yǎng)的卵母細(xì)胞需要發(fā)育至_____,該時(shí)期在顯微鏡下可觀察到次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體。
(3)利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植的難度明顯高于利用胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植的原因是_____。
(4)若要使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素,則所構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括:某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動(dòng)子、_____、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)等。目前常用的措施是將該基因表達(dá)載體導(dǎo)入牛的受精卵,導(dǎo)入方法是______。(5)唐氏篩查:抽取孕婦血液化驗(yàn),檢測(cè)血清中的甲型胎兒蛋白、絨毛膜促性腺激素等指標(biāo)。檢測(cè)這些物質(zhì)可用_________技術(shù).【答案】電脈沖(或電刺激)桑椹胚或囊胚獲能MⅡ中期(或減數(shù)第二次分裂中期)體細(xì)胞分化程度高,不容易恢復(fù)全能性人干擾素基因(或目的基因)顯微注射法抗原-抗體雜交【分析】基因工程技術(shù)的基本步驟:(1)目的基因的獲取:方法有從基因文庫(kù)中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和人工合成;(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建:是基因工程的核心步驟,基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等;(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞:根據(jù)受體細(xì)胞不同,導(dǎo)入的方法也不一樣.將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法;將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法;將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法是感受態(tài)細(xì)胞法;(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定:分子水平上的檢測(cè):①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入目的基因——DNA分子雜交技術(shù);②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA——分子雜交技術(shù);③檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)——抗原-抗體雜交技術(shù).個(gè)體水平上的鑒定:抗蟲(chóng)鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等?!驹斀狻浚?)在哺乳動(dòng)物的核移植實(shí)驗(yàn)中,一般通過(guò)電脈沖(或電刺激)將受體細(xì)胞激活,使其進(jìn)行細(xì)胞分裂并發(fā)育;胚胎移植時(shí),需要將胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。(2)在“試管?!钡呐嘤^(guò)程中,要使精子和卵母細(xì)胞在體外成功結(jié)合,需要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理;另外,培養(yǎng)的卵母細(xì)胞需要發(fā)育至減數(shù)第二次分裂中期。(3)利用體細(xì)胞進(jìn)行核移植技術(shù)的難度明顯高于利用胚胎細(xì)胞進(jìn)行核移植的原因是體細(xì)胞分化程度高,不易恢復(fù)全能性。(4)目的基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物細(xì)胞最有效的方法是顯微注射法;培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí),通常選用受精卵作為受體細(xì)胞,因?yàn)槭芫训娜苄宰罡撸粢公@得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中含有人干擾素,則所構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包括:某種牛乳腺分泌蛋白基因及其啟動(dòng)子、人干擾素基因(或目的基因)、終止子、標(biāo)記基因和復(fù)制原點(diǎn)等。(5)檢測(cè)蛋白質(zhì)類的物質(zhì)可用抗原-抗體雜交技術(shù),因?yàn)榭贵w具有特異性,只能與特定的抗原物質(zhì)識(shí)別并結(jié)合形成抗原-抗體復(fù)合物。7.(2019·全國(guó))2018年1月25日,由中科院神經(jīng)科學(xué)研究所團(tuán)隊(duì)克隆的獼猴“中中”和“華華”,登上了全球頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》的封面,該成果標(biāo)志著中國(guó)率先開(kāi)啟了以體細(xì)胞克隆猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的新時(shí)代?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)正常情況下,哺乳動(dòng)物的受精過(guò)程主要包括:______________________,進(jìn)入卵黃膜,原核形成和配子結(jié)合。(2)哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括___________、___________等幾個(gè)主要步驟。(3)在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。通常采用的體外獲能方法有培養(yǎng)法和___________。(4)在使用合成培養(yǎng)基培養(yǎng)早期胚胎時(shí),通常還需加入___________等天然物質(zhì),并需要適時(shí)________,以清除代謝產(chǎn)物,防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受體內(nèi)的存活的最可能的生理基礎(chǔ)是______________________?!敬鸢浮烤哟┰椒派涔诤屯该鲙涯讣?xì)胞的采集精子的獲取和受精化學(xué)
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