高考生物一輪復(fù)習(xí)講義選修3第2講細(xì)胞工程

第2講細(xì)胞工程考綱要求全國卷五年考情1.植物的組織培養(yǎng)(Ⅱ)2013·卷ⅡT402.動物細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(Ⅱ)2017·卷ⅢT38，2016·卷ⅡT403.細(xì)胞融合與單克隆抗體(Ⅱ)2014·卷ⅠT40考點一|植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交(對應(yīng)學(xué)生用書第247頁)[識記—基礎(chǔ)梳理]1．細(xì)胞工程(1)操作水平：細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平。(2)目的：按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品。(3)分類：植物細(xì)胞工程和動物細(xì)胞工程。2．植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)概念理解①培養(yǎng)對象：離體的植物組織、器官、細(xì)胞或原生質(zhì)體。②培養(yǎng)條件：無菌、人工配制的培養(yǎng)基、相關(guān)激素等人工控制條件。③培養(yǎng)結(jié)果：產(chǎn)生部分或完整植株。(2)操作流程eq\a\vs4\al(外植體)eq\o(→,\s\up8(（脫分化）))愈傷組織eq\o(→,\s\up8(（再分化）))根、芽或胚狀體→試管苗(3)理論基礎(chǔ)——細(xì)胞的全能性①概念：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。②物質(zhì)基礎(chǔ)：細(xì)胞中具有本物種全部遺傳信息。3．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)概念：將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。(2)操作流程(3)流程分析①過程a為去除細(xì)胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體，用到的酶是纖維素酶和果膠酶。②過程b是原生質(zhì)體的融合，其原理是細(xì)胞膜的流動性。③誘導(dǎo)b融合的兩種方法：物理法包括離心、振動、電激等；化學(xué)法一般用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑。④過程c是原生質(zhì)體融合后再生出細(xì)胞壁。⑤過程d是植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其原理是細(xì)胞的全能性。(4)意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙、獲得雜種植株。4．植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用(1)eq\a\vs4\al(植物繁殖,的新途徑)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(微型繁殖,作物脫毒（常利用莖尖等分生組織）,人工種子（胚狀體等外包裹人工薄膜得到的種子）))(2)作物新品種的培育eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(單倍體育種,突變體的利用))(3)細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)(如人參皂甙干粉的生產(chǎn))。[理解—深化探究]1．細(xì)胞全能性(1)原理：細(xì)胞內(nèi)含有本物種全部的遺傳信息。(2)體內(nèi)細(xì)胞全能性不表達(dá)的原因：基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達(dá)。(3)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件：具完整細(xì)胞結(jié)構(gòu)，離體，無菌，一定的營養(yǎng)、激素和其他適宜的外界條件。(4)細(xì)胞全能性大小與細(xì)胞分化程度成反比。2．植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交比較名稱植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜具有一定的流動性和細(xì)胞的全能性過程離體的植物器官、組織或細(xì)胞↓脫分化愈傷組織↓再分化根、芽或胚狀體↓發(fā)育植物體選材選取根尖、莖尖、形成層部位最容易誘導(dǎo)脫分化不同的植物細(xì)胞技術(shù)操作脫分化、再分化等除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合關(guān)系植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜3.脫分化和再分化的比較比較內(nèi)容脫分化再分化過程外植體→愈傷組織愈傷組織→幼苗形成體特點排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞有根、芽需要條件(1)離體(2)適宜的營養(yǎng)(3)生長素/細(xì)胞分裂素的比例適中(4)不需光(1)離體(2)適宜的營養(yǎng)(3)生長素/細(xì)胞分裂素的比例高或低誘導(dǎo)生根或生芽(4)光照[運(yùn)用—考向?qū)歖1．(2018·湖北武漢調(diào)研)應(yīng)用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，不僅可實現(xiàn)種苗的快速繁殖、培育無病毒植株，也可加快作物及苗木育種。下面是培育柑橘耐鹽植株的實驗流程：莖段→eq\a\vs4\al(愈傷,組織)eq\o(→,\s\up8(處理1：先用γ射線照射),\s\do10(處理2：后在培養(yǎng)基中加入物質(zhì)X))eq\a\vs4\al(挑選生長的,愈傷組織)→耐鹽植株回答下列問題：(1)愈傷組織是由離體的莖段經(jīng)________過程形成的，此時愈傷組織細(xì)胞________(填“具有”或“不具有”)細(xì)胞的全能性。(2)對愈傷組織進(jìn)行了兩次處理，處理1中γ射線照射的目的是________________，用γ射線不直接處理莖段而是處理愈傷組織，原因是________________；處理2中添加的物質(zhì)X為________。(3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于其他作物的育種中。在培育白菜—甘藍(lán)、三倍體無子西瓜、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得的抗蟲棉中，必須用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)的是________________。[解析](1)離體的莖段經(jīng)過脫分化過程可形成愈傷組織，此時愈傷組織具有未分化的特點，細(xì)胞依然具有較高的全能性。(2)圖中對愈傷組織進(jìn)行了兩次處理，第一次處理是用γ射線照射誘發(fā)愈傷組織細(xì)胞發(fā)生基因突變。愈傷組織細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而發(fā)生基因突變。第二次處理是抗鹽接種實驗，即在培養(yǎng)基中加入氯化鈉，適應(yīng)一定濃度鹽的愈傷組織才可以生長，不適應(yīng)的愈傷組織死亡。(3)作物育種研究中常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將含抗蟲基因的Ti質(zhì)粒導(dǎo)入到植物體細(xì)胞中，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得抗蟲的農(nóng)作物。運(yùn)用細(xì)胞工程培育白菜—甘藍(lán)雜種植株，需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株。[答案](1)脫分化具有(2)誘發(fā)基因突變愈傷組織細(xì)胞分裂能力強(qiáng)，易誘發(fā)基因突變NaCl(或鹽)(3)白菜—甘藍(lán)、抗蟲棉2．(2018·陜西西安長安一中第一次檢測)下圖是植物體細(xì)胞雜交過程示意圖，請據(jù)圖回答：(1)植物體細(xì)胞雜交的第①步是去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體。目前此步驟最常用的方法是酶解法，也就是在溫和的條件下用________________等分解植物的細(xì)胞壁。(2)②過程的發(fā)生，必須進(jìn)行人工誘導(dǎo)。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)方法是用________試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。動物細(xì)胞融合還常用到________作為誘導(dǎo)劑。(3)與過程③密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為________。(4)④過程稱為________，⑤過程稱為________。若利用此技術(shù)生產(chǎn)治療癌癥的藥物——紫杉醇，培養(yǎng)將進(jìn)行到________(填字母編號)即可。(5)植物體細(xì)胞雜交在育種工作中具有廣泛的應(yīng)用價值，其突出的優(yōu)點是可以______________________________________________________________。[解析](1)植物體細(xì)胞雜交的第①步是用纖維素酶和果膠酶去掉細(xì)胞壁，分離出有活力的原生質(zhì)體。(2)人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)方法是用聚乙二醇試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。動物細(xì)胞融合還常用到滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑。(3)過程③是雜種細(xì)胞生出細(xì)胞壁，高爾基體與植物細(xì)胞壁形成有關(guān)。(4)④⑤過程分別為脫分化和再分化，治療癌癥的藥物——紫杉醇是從紫杉細(xì)胞中提取的，只需將植物組織培養(yǎng)進(jìn)行到愈傷組織階段即可。(5)植物體細(xì)胞雜交在育種工作中具有廣泛的應(yīng)用價值，其突出的優(yōu)點是可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展可用于雜交的親本組合范圍。[答案](1)纖維素酶、果膠酶(2)聚乙二醇滅活的病毒(3)高爾基體(4)脫分化再分化e(5)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙[誤區(qū)警示]對植物體細(xì)胞雜交和有性雜交辨析不清1．植物體細(xì)胞雜交：若兩個不同品種的植物細(xì)胞A、B進(jìn)行融合，A含有2X條染色體，2個染色體組，基因型為Aabb，B含有2Y條染色體，2個染色體組，其基因型為ccDd，則新植株應(yīng)為四倍體，其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2X＋2Y，基因型為AabbccDd，從中不難看出，體細(xì)胞雜交即兩個細(xì)胞融合成一個細(xì)胞，不管是染色體數(shù)、基因型還是染色體組都采用直接相加的方法。2．植物有性雜交：有性雜交的子代細(xì)胞中染色體數(shù)、基因型分別為“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先減半再相加?？键c二|動物細(xì)胞與組織培養(yǎng)和核移植技術(shù)(對應(yīng)學(xué)生用書第249頁)[識記—基礎(chǔ)梳理]1．動物細(xì)胞與組織培養(yǎng)(1)過程(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)與動物組織培養(yǎng)的主要區(qū)別：動物細(xì)胞培養(yǎng)過程需用胰蛋白酶等處理組織塊，以使細(xì)胞離散，而動物組織培養(yǎng)過程中不需要使用胰蛋白酶等。(3)培養(yǎng)條件①環(huán)境條件：無菌、溫度適宜和營養(yǎng)充足、pH適宜等。②培養(yǎng)基種類a．天然培養(yǎng)基：主要取自動物血清、動物組織提取液和雞胚汁等，其特點是營養(yǎng)價值高、成分復(fù)雜。b．合成培養(yǎng)基：人工配制的，其成分明確，便于控制實驗條件，使用時需加入動物血清。(4)培養(yǎng)類型①原代培養(yǎng)：從供體獲取組織或細(xì)胞后的初次培養(yǎng)。②傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細(xì)胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，培養(yǎng)代數(shù)一般在10～50代左右。2．動物細(xì)胞核移植技術(shù)和體細(xì)胞克隆(1)動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的過程eq\o(→,\s\up8(細(xì)胞),\s\do10(融合))重組細(xì)胞eq\o(→,\s\up8(發(fā)育))胚胎eq\o(→,\s\up8(（胚胎移植）))代孕母體→生出與細(xì)胞核供體遺傳性狀基本相同的個體(2)原理：動物體細(xì)胞核具有全能性。(3)應(yīng)用①生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。②作為異種移植的供體。③了解胚胎發(fā)育及人體衰老的過程④追蹤和研究疾病的發(fā)展過程以便更有效地治療疾病。3．體細(xì)胞克隆(1)克隆不僅僅是指無性繁殖，還包括遺傳上完全相同的分子、細(xì)胞或來自同一祖先的生物個體的無性繁殖群體。(2)體細(xì)胞克隆是指用體細(xì)胞核移植技術(shù)進(jìn)行的克隆。(3)克隆技術(shù)意義：在克服動物種間雜交繁殖障礙、創(chuàng)造新物種方面具有重要的科學(xué)意義和潛在的經(jīng)濟(jì)價值。(4)應(yīng)用①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良育群的繁育。②保護(hù)瀕危物種。[理解—深化探究]1．動物細(xì)胞核移植的疑難解析(1)卵母細(xì)胞選擇時期及原因：MⅡ中期的卵母細(xì)胞，此時具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中合成與分裂、分化有關(guān)的物質(zhì)能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化，形成重組胚胎。(2)選卵細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因①卵細(xì)胞大，易于操作。②卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。③能激發(fā)重組細(xì)胞分裂分化。(3)供體細(xì)胞：取供體動物的體細(xì)胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因為10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。(4)動物體細(xì)胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體的原因：動物體細(xì)胞的全能性受到限制。(5)該過程用到的技術(shù)手段：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。2．動物細(xì)胞培養(yǎng)與動物體細(xì)胞核移植的比較動物細(xì)胞培養(yǎng)動物體細(xì)胞核移植原理細(xì)胞增殖動物細(xì)胞核的全能性過程結(jié)果獲得細(xì)胞群獲得克隆動物應(yīng)用①生產(chǎn)生物制品②用于基因工程③檢測有毒物質(zhì)①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良種繁殖②保護(hù)瀕危物種③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白④提供克隆器官、組織等3.治療性克隆和生殖性克隆的比較治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的從胚胎中取出干細(xì)胞用于醫(yī)學(xué)研究和治療用于生育，獲得人的復(fù)制品水平細(xì)胞水平個體水平聯(lián)系都屬無性生殖；產(chǎn)生新個體或新組織，遺傳信息相同[運(yùn)用—考向?qū)歖(2015·安徽高考)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，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轉(zhuǎn)基因綿羊，這是因為________________________________________________________________________________________________________________。[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，受體即代孕母羊?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(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)[誤區(qū)警示]動物細(xì)胞核移植技術(shù)中的3個易錯點1．動物細(xì)胞核移植技術(shù)，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動物細(xì)胞的全能性。2．克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。3．核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因：(1)克隆動物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但其線粒體中的DNA來自去核卵(母)細(xì)胞。(2)性狀受基因與環(huán)境共同影響。(3)在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀?？键c三|動物細(xì)胞融合與單克隆抗體(對應(yīng)學(xué)生用書第251頁)[識記—基礎(chǔ)梳理]1．動物細(xì)胞融合(1)概念：在一定條件下將兩個或多個細(xì)胞融合為一個細(xì)胞的過程。(2)原理：細(xì)胞膜的流動性。(3)融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。(4)意義：突破了有性雜交的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑，也是研究細(xì)胞間遺傳信息的轉(zhuǎn)移、染色體上的基因定位等有效途徑。2．單克隆抗體(1)制備過程(2)優(yōu)點：特異性強(qiáng)、靈敏度高，可大量制備。[理解—深化探究]1．動物細(xì)胞融合(1)概念：兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。(2)過程：細(xì)胞融合的過程包括細(xì)胞膜融合、細(xì)胞質(zhì)融合和細(xì)胞核融合，其中細(xì)胞膜的融合是細(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性。如圖所示：2．單克隆抗體的制備(如圖)(1)原理：一個(或一種)漿細(xì)胞(效應(yīng)B細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞)只產(chǎn)生一種抗體，小鼠骨髓瘤細(xì)胞能夠無限增殖。因此雜交瘤細(xì)胞就具備了既能無限增殖，又能大量產(chǎn)生單一抗體的特征。(2)取相應(yīng)B淋巴細(xì)胞前必須先注射相應(yīng)抗原，否則不能獲得單克隆抗體。(3)制備單克隆抗體過程中的兩次篩選項目第一次篩選第二次篩選篩選原因誘導(dǎo)融合后得到多種雜交細(xì)胞，另外還有未融合的細(xì)胞由于小鼠在生活中還受到其他抗原的刺激，所以經(jīng)選擇性培養(yǎng)獲得的雜交瘤細(xì)胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細(xì)胞篩選方法用特定的選擇培養(yǎng)基篩選：未融合的細(xì)胞和同種細(xì)胞融合后形成的細(xì)胞(“BB”細(xì)胞、“瘤瘤”細(xì)胞)都會死亡，只有融合的雜交瘤細(xì)胞(“B瘤”細(xì)胞)才能生長用多孔培養(yǎng)皿培養(yǎng)，在每個孔只有一個雜交瘤細(xì)胞的情況下開始克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選得到能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群[運(yùn)用—考向?qū)歖(2018·寧夏平羅中學(xué)第一次月考)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強(qiáng)。研究表明，該病的病理與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNA-α單克隆抗體能有效治療RA。維持培養(yǎng)液如圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。(1)單克隆抗體的制備涉及細(xì)胞工程中的__________、________技術(shù)。(2)圖中的抗原A是________，HAT培養(yǎng)基的作用是__________________。將B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后的雜種細(xì)胞具有的特點是____________。(3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“________”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。(4)克隆動物是指用________方法得到的動物。(5)單克隆抗體的特點是________、________、________。[解析](1)單克隆抗體制備涉及動物細(xì)胞培養(yǎng)和動物細(xì)胞融合技術(shù)。(2)圖中刺激免疫動物產(chǎn)生抗TNF-α單克隆抗體的抗原是腫瘤壞死因子-α(TNF-α)。HAT培養(yǎng)基的作用是篩選出雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。(3)醫(yī)療上，把單克隆抗體與化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合制成“生物導(dǎo)彈”，借助抗體的定向作用將藥物帶到病變細(xì)胞并將其殺死。(4)克隆動物是指用核移植方法得到的動物。(5)單克隆抗體的特點是：特異性強(qiáng)、靈敏度高，并可能大量制備。[答案](1)動物細(xì)胞融合(或雜交瘤)動物細(xì)胞培養(yǎng)(2)腫瘤壞死因子-α(或TNF-α)篩選出雜交瘤細(xì)胞既能大量增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體(3)生物導(dǎo)彈(4)(動物體細(xì)胞)核移植(5)特異性強(qiáng)靈敏度高并可能大量制備[規(guī)律總結(jié)]關(guān)于單克隆抗體制備的三個方面1．雜交瘤細(xì)胞的特點：既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。2．進(jìn)行動物細(xì)胞的誘導(dǎo)融合，形成的雜種細(xì)胞有三種：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我們所需要的雜種細(xì)胞，所以需要用選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。3．獲取單克隆抗體的場所(1)若在培養(yǎng)基中進(jìn)行雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)，則從培養(yǎng)液中提取。(2)若在小鼠或其他動物腹腔中培養(yǎng)，則從腹水中提取。真題驗收|感悟高考淬煉考能(對應(yīng)學(xué)生用書第252頁)1．(2017·全國卷Ⅲ)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成，編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成，如圖1所示。圖2回答下列問題：(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙，若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙，原因是____________________________________________________________________________________________。(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中，在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等，還加入了序列甲作為________，加入了________作為合成DNA的原料。(3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白，要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用，某同學(xué)做了如下實驗：將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組，其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一組作為對照，培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度，結(jié)果如圖2。①由圖2可知：當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，此時若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖，可采用的方法是________________。細(xì)胞培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度，CO2的作用是________________。②僅根據(jù)圖1、圖2可知，上述甲、乙、丙三種蛋白中，若缺少________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段，則會降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。[解析](1)若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，則基因表達(dá)載體中編碼乙的DNA序列起始端無ATG，無論以DNA的哪條鏈為模板，轉(zhuǎn)錄出的mRNA都無起始密碼子AUG，使所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙。(2)在PCR技術(shù)中，除了引物和耐高溫的DNA聚合酶外，還需要序列甲(DNA片段)作為模板，dNTP(脫氧核糖核苷三磷酸)作為原料。(3)①當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時，添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加，可能是由于發(fā)生了接觸抑制，可用胰蛋白酶處理貼壁生長的細(xì)胞，制成細(xì)胞懸液分瓶繼續(xù)傳代培養(yǎng)。動物細(xì)胞培養(yǎng)中，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。②對照分析圖1和圖2可知，能刺激T淋巴細(xì)胞增殖的甲和乙中都含有C片段，而對T淋巴細(xì)胞增殖促進(jìn)作用很弱的丙中沒有C片段，據(jù)此可知，若缺少C片段所編碼的肽段，則會降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。[答案](1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG，轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子(2)模板dNTP(3)①進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)維持培養(yǎng)液的pH②C2．(2016·全國卷Ⅱ)下圖表示通過核移植等技術(shù)獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。【導(dǎo)學(xué)號：41780171】回答下列問題：(1)圖中A表示正常細(xì)胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為________。過程①表示去除細(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時期再進(jìn)行，去核時常采用________的方法。②代表的過程是________。(2)經(jīng)過多次傳代后，供體細(xì)胞中________的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時必須關(guān)注傳代次數(shù)。(3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________。(4)與克隆羊“多莉(利)”培育成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了____________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)哺乳動物的正常細(xì)胞核中性染色體的組成為XX(雌性)或XY(雄性)。卵母細(xì)胞在培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂的中期時，常采用顯微操作法去除細(xì)胞核。②過程是將早期胚胎移植到代孕個體的子宮中，即代表的是胚胎移植。(2)一般來說，動物細(xì)胞在傳代培養(yǎng)到10～50代時，部分細(xì)胞的細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，即遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會降低。因此，選材時一般選10代以內(nèi)的細(xì)胞，以保證細(xì)胞正常的二倍體核型。(3)獲得的克隆動物性狀與供體動物基本相同，但不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析，性狀不完全相同的原因是：克隆動物細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)來自去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響。(4)高度分化的動物體細(xì)胞的全能性受到限制，但其細(xì)胞核的全能性在卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中的物質(zhì)的作用下仍能得以表達(dá)。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆動物的培育成功，證明了高度分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。[答案](1)XX或XY顯微操作胚胎移植(2)遺傳物質(zhì)(3)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響(4)動物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性3．(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，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?；卮鹣铝袉栴}：(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(dá)到16000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(dá)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________________________________________________________。(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______________________________________________________________。[解析](1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達(dá)到16000以上，小鼠Y的血清抗體的效價最高，最適合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)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的融合是隨機(jī)的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目為40＋60＝100條。(4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。[答案](1)4YY小鼠的血清抗體效價最高(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(jī)的，且融合率達(dá)不到100%(3)1100(4)不能無限增殖4．(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?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了培育該新型藥用植物，可取甲和乙的葉片，先用________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(jìn)一步培養(yǎng)形成________組織，然后經(jīng)過________形成