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1、课时作业17 基因工程(含PCR技术)与细胞工程1(2016广州市考前训练)如图为人类对克隆羊技术拓展及应用设想。请据图回答问题：(1)图中所涉及现代生物技术有_等(至少写三个)。(2)若利用图中过程最终获得婴儿说明_具有全能性，两个婴儿性状与_基本相同。(3)使用培养基进行重组细胞培养时，通常要加入_等天然成分，为防止培养过程中杂菌污染，通常要在细胞培养液中添加一定量_。培养过程中通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含_混合气体培养箱中进行培养。(4)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”培养过程中，必须用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。(5)胚胎干细胞在形态上具有特点是_。答案(1)核移植、胚
2、胎移植、动物细胞培养(2)动物细胞核原型男人(3)血清(或血浆)抗生素95%空气加5%CO2(4)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(5)体积小，细胞核大，核仁明显解析(1)图中所涉及现代生物技术有核移植、胚胎移植、动物细胞培养等。(2)克隆婴儿说明动物细胞核具有全能性，两个婴儿细胞核来自于原型男人，因此性状与原型男人基本相同。(3)重组细胞培养时通常要加入血清(或血浆)等天然成分；在细胞培养液中添加一定量抗生素，防止培养过程中杂菌污染。培养过程中通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95%空气加5%CO2混合气体培养箱中进行培养，其中95%空气是细胞代谢必需，5%CO2维持培养液pH值。(4)图中从“
3、内细胞团到胚胎干细胞”培养过程中，必须用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理内细胞团，使之分散成单个细胞。(5)胚胎干细胞在形态上具有特点是体积小，细胞核大，核仁明显。2(2016淄博市一模)利用生物工程技术，可从转基因奶山羊乳汁中分离获得人凝血因子，用于血友病治疗。请回答下列问题：(1)根据凝血因子基因上游和下游碱基序列，可用_技术获取并扩增基因。构建该基因表达载体时，所用到工具酶是_，该基因表达载体中，凝血因子基因上游和下游分别是_。(2)将目基因表达载体导入奶山羊受精卵常用方法是_。受体细胞选用受精卵优点是细胞大易操作、营养物质含量高和_。(3)在体外胚胎培养时，应选用囊胚_进行DNA分析，用于
4、选择雌性胚胎。此期胚胎也适于胚胎分割移植，此技术优点是_。(4)人凝血因子是一种胞外酶，该蛋白加工是在_等细胞器上进行。人凝血因子只在乳腺细胞合成原因是_。答案(1)PCR限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子和终止子(2)显微注射法细胞全能性高(3)滋养层细胞充分发挥雌性动物生殖潜力(快速大量繁殖)(4)内质网、高尔基体基因选择性表达解析(1)可利用PCR技术扩增目基因；构建该基因表达载体时，通常用同种限制酶切割含有目基因DNA和运载体，再用DNA连接酶将目基因与切开运载体连接起来，因此所用到工具酶是限制酶和DNA连接酶。凝血因子基因为目基因，在基因表达载体中，启动子位于目基因首端，终止子位于
5、目基因尾端。(2)显微注射技术是将目基因导入动物细胞常用方法；受精卵优点是：细胞全能性最高，细胞大易操作、营养物质含量高。(3)在体外胚胎培养时，可取囊胚滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。胚胎分割有利于提高胚胎利用率，胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。(4)分泌蛋白是在内质网、高尔基体等细胞器上加工；基因选择性表达使人凝血因子只在乳腺细胞合成。3(2016衡水中学二模)2015年，屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾新疗法获奖。工业上青蒿素一般从青蒿植株中提取，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量青蒿提供了思路。科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后，偶然发现一株高产植株。通过基
6、因测序发现该高产植株控制青蒿素合成相关一种关键酶基因发生了突变。(1)提取了高产植株全部DNA后，要想快速大量获得该突变基因可以采用PCR技术，该技术原理是_。(2)如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生双链cDNA片段，用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约为_个DNA分子，该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做青蒿_，获得cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列_(填“相同”或“不同”)。(3)将获得突变基因导入普通青蒿之前，先构建基因表达载体，图1、2中箭头表示相关限制酶酶切位点。请回答：用图中质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原
7、因是_，构建好重组质粒在其目基因前要加上特殊启动子，启动子是_识别结合位点。(4)检测目基因是否表达出相应蛋白质，应采取_技术。目基因导入组织细胞后，通过_技术培育出青蒿幼苗。答案(1)DNA双链复制(2)230cDNA文库(或部分基因文库)不同(3)Sma会破坏质粒抗性基因及外源DNA中目基因RNA聚合酶(4)抗原抗体杂交植物组织培养解析(1)PCR技术原理是DNA双链复制，可在体外实现DNA大量扩增。(2)如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生双链cDNA片段，用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约为230个DNA分子，该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这
8、个受体菌群就叫做青蒿部分基因文库(cDNA文库)，获得cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列不同。(3)用图中质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是Sma会破坏质粒抗性基因及外源DNA中目基因，构建好重组质粒在其目基因前要加上特殊启动子，启动子是RNA聚合酶识别结合位点。(4)检测目基因是否表达出相应蛋白质，应采取抗原抗体杂交技术。目基因导入组织细胞后，通过植物组织培养技术培育出青蒿幼苗。4(2016唐山市二模)生物选修3：现代生物科技专题科研人员为了判定人体中某两个基因是否在同一条染色体上，做了人鼠细胞融合实验。人鼠融合细胞在细胞增殖过程中会随机地丢失人染色体(人染色体数46条
9、，鼠染色体数60条)，选出保留要研究人染色体融合细胞，测定其是否出现待测基因表现型(已知这些性状都是小鼠细胞所没有)，从而判断待测基因所属染色体。请回答：(1)人鼠细胞融合常用生物融合诱导剂是_，融合过程体现了细胞膜_性。(2)如果仅考虑两两融合细胞，融合体系中除含有人鼠融合细胞外，可能还有_、_。(3)细胞融合后增殖方式是_，一个人鼠融合细胞，在不分裂时染色体数目最多是_条。(4)有五个人鼠融合细胞株A、B、C、D、E，分别测得甲、乙、丙、丁四种表现型，结果如下：保留人染色体测定性状123甲乙丙丁细胞株ABCDE注：表示保留染色体或具有某一性状，表示没有。实验表明：控制_两个性状基因都在人2
10、号染色体上。(5)若想制备单克隆抗体，需要用已免疫_细胞和骨髓瘤细胞融合。答案(1)灭活(仙台)病毒流动(2)人人融合细胞鼠鼠融合细胞(3)有丝分裂106(4)甲、丙(5)B解析(1)动物细胞融合原理是细胞膜具有一定流动性。植物原生质体融合诱导方法有物理法和化学法，而诱导动物细胞融合方法有物理法、化学法和生物法，因此与植物原生质体融合过程相比，过程A特有诱导方法是生物法，即用灭活病毒处理。(2)如果仅考虑两两融合细胞，融合体系中除含有人鼠融合细胞外，可能还有人人融合细胞、鼠鼠融合细胞。(3)细胞融合后增殖方式是有丝分裂，一个人鼠融合细胞，在不分裂时染色体数目最多是人染色体数目鼠染色体数目466
11、0106。(4)分析表格可知：B组有鼠全部染色体和人1号染色体，具有乙、丁性状；D组只有鼠全部染色体，具有丁性状，可见丁性状在鼠染色体上，人1号染色体上含有控制乙性状基因；C组有鼠全部染色体和人2号染色体，具有甲、丙、丁性状；可见人2号染色体上含有控制甲、丙性状基因；(5)若想制备单克隆抗体，需要用已免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合。5(2016洛阳市考前练习四)如图所示为细胞融合技术一些过程，请据图回答：(1)如果A、B细胞为植物细胞，植物细胞在细胞融合前，可先除去_，余下部分可称为_。这一步骤中若用酶解法，所使用酶是()A多肽酶B淀粉酶C纤维素酶 D脂肪酶(2)若A、B是动物细胞，一般取自幼龄动
12、物细胞或胚胎，然后用_使其分散开来；A、B到C过程中常用但不能用于植物细胞培养手段是_，所形成D称为_。(3)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠浆细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了_。获得杂交瘤细胞后，常用扩大培养方法是培养基中体外培养和注入_培养。答案(1)细胞壁原生质体C(2)胰蛋白酶灭活病毒诱导杂交细胞(3)相应抗原小鼠腹腔解析(1)植物细胞在细胞融合前，可先除去细胞壁，余下部分称为原生质体，因为植物细胞壁成分主要是纤维素和果胶，故可以纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)若A、B细胞为动物细胞，一般取自动物胚胎或出生不久幼年动物组织或器官，然后用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将其分散开。由
13、A、B到C过程中，采用不同于植物细胞融合手段是生物法：如灭活病毒。所形成D称为杂交细胞。(3)若该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠浆细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了相应抗原，获得杂交瘤细胞后，常用扩大培养方法是培养基中体外培养和注入小鼠腹腔培养。6(2016怀化市二模)如图是植物细胞杂交过程示意图，请据图分析完成下列问题：(1)步骤是_，最常用方法是_。(2)步骤一般常用化学试剂是_，目是_。(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株过程中，运用技术手段是_，其中步骤相当于_，步骤相当于_。(4)植物体细胞杂交目是获得新杂种植株，这项研究对于培养作物新品种方面重大意义在于_。答案(1)去壁
14、过程纤维素酶、果胶酶处理(酶解法)(2)聚乙二醇(PEG)诱导细胞融合(3)植物组织培养技术脱分化再分化(4)克服远缘杂交不亲和障碍，扩大亲本范围解析(1)步骤是去壁过程，常用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理。(2)步骤是人工诱导原生质体融合过程，常用化学试剂是聚乙二醇(PEG)。(3)将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术，图中相当于脱分化过程，相当于再分化过程。(4)植物体细胞杂交技术能克服远缘杂交不亲和障碍，扩大亲本范围。7Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：(1)步骤中，在核移植前应去
15、除卵母细胞_。(2)步骤中，重组胚胎培养到_期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。(3)步骤中，需要构建含有基因Rag2表达载体。可以根据Rag2基因设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择表达载体上应具有_酶酶切位点。该基因表达载体上除含Rag2基因外，还应含有_(至少写出两个)。用_方法将基因表达载体导入ES细胞。(4)为检测Rag2基因表达情况，利用_原理，可提取小鼠骨髓细胞_，用抗Rag2蛋白抗体进行杂交实验。答案(1)细胞核(2)囊胚(3)Hind和Pst启动子、终止子、标记基
16、因、复制原点显微注射(4)抗原抗体杂交(分子杂交)蛋白质解析(1)核移植是将体细胞核移植到去核卵母细胞中，所以实验前要去除卵母细胞细胞核。(2)内细胞团位于囊胚中，所以重组胚胎培养到囊胚期。(3)Rag2基因是利用限制酶Hind和Pst切割获得，所以表达载体应具有Hind和Pst酶切位点。基因表达载体组成包括启动子、终止子、标记基因、复制原点、目基因(Rag2基因)。将目基因导入动物细胞最有效方法是显微注射法。(4)基因表达产物是蛋白质，所以提取小鼠骨髓细胞蛋白质进行抗原抗体杂交。8(2016菏泽市二模)生物选修3：现代生物科技专题凝乳酶是奶酪生产中关键性酶。研究人员运用基因工程技术，将编码该
17、酶基因转移到了微生物细胞中并使之表达。下图是基因工程中获得基因和构建重组质粒过程，请回答有关问题：(1)分析上图可知，构建重组质粒(如图所示)最好选用_限制酶，理由是_。(2)工业生产过程中，最初多采用重组大肠杆菌或芽孢杆菌生产凝乳酶，将目基因导入大肠杆菌或芽孢杆菌前所做处理方法是_。现在生产凝乳酶多采用重组毛霉或重组酵母菌，毛霉或酵母菌作为受体细胞优势是_。(3)研究发现，如果将该凝乳酶20位和24位氨基酸改变为半胱氨酸，其催化能力将提高2倍。科学家可以生产上述高效凝乳酶现代生物工程技术是_，该生物工程技术实质是_。(4)转基因技术和细胞工程在动植物中都有广泛应用，但是胚胎工程只是指对动物_
18、所进行多种亚显微操作和处理技术。答案(1)BamHI和Pst提高重组DNA比例(防止自身黏性末端连接或防止目基因与载体反向连接)(2)用钙离子处理细胞，使之转化为感受态细胞含有内质网和高尔基体可对蛋白质进行加工和修饰(3)蛋白质工程基因工程延伸(或在基因工程基础上，延伸出来第二代基因工程)(4)配子或早期胚胎解析(1)限制酶不能破坏目基因，也不能破坏质粒上标记基因，且应该用不同限制酶进行切割，以防止自身黏性末端连接或防止目基因与载体反向连接，所以构建图示重组质粒应该选择BamH和Pst。(2)基因工程中，将目基因导入大肠杆菌等微生物细胞时，需要用氯化钙处理大肠杆菌，使之转化为感受态细胞，便于目
19、基因导入。毛霉或酵母菌含有内质网和高尔基体可对蛋白质进行加工和修饰，所以生产凝乳酶多采用毛霉或酵母菌作为受体细胞。(3)根据题意分析，通过改造凝乳酶氨基酸，提高了其催化功能，利用是蛋白质工程，该过程实质是基因工程延伸，又称为第二代基因工程。(4)胚胎工程只是指对动物配子或早期胚胎所进行多种亚显微操作和处理技术。9近十年来，PCR技术(聚合酶链式反应)成为分子生物学实验室一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA人工复制(如下图所示)，在很短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需遗传物质不再受限于活生物体。(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开_键，称为_，在细胞中是在_酶作用下进行。(2)当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶作用下，引物沿模板延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是_，遵循原则是_。(3)“PCR”技术必需条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还有三个条件，即液体环境、适宜_和_。(4)通过“PCR”技术使DNA分子大量复制，若将一个用15N标记DNA分子放入试管中，以14N标记脱氧核苷酸为原料，连续复制4次之后，则15N标记DNA分子占全部DNA分子总数比例为_。答案(1)氢解旋解旋(2)脱氧核苷酸碱基互补配对原则(3)温度酸碱度(4)1/8