（京津鲁琼专用）2020版高考生物二轮复习 专题六 第二讲 基因工程、细胞工程与胚胎工程课件.ppt

考点整合 融会贯通 加固训练 课堂达标 网络构建 错漏排查 4 专题演练 巩固提高 专题六生物技术与工程 第二讲基因工程 细胞工程与胚胎工程 2017级四省教学指导意见 1 基因工程 1 简述基因工程的诞生 2 简述基因工程的原理及技术 3 举例说出基因工程的应用 4 简述蛋白质工程 2 细胞工程 1 简述植物的组织培养 2 简述动物的细胞培养与体细胞克隆 3 举例说出细胞融合与单克隆抗体 3 胚胎工程 1 简述动物胚胎发育的基本过程 2 简述胚胎工程的基本技术 4 生物技术的安全性和伦理问题 1 关注转基因生物的安全性问题 2 举例说出生物武器对人类的威胁 3 讨论生物技术中的伦理问题 1 基因工程的核心知识点 1 要求用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段 其实也可以用不同限制酶切割 只要二者切割后产生相同黏性末端即可 2 基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达 不能将目的基因导入受体细胞当作基因工程成功的标志 3 启动子不是起始密码子 终止子不是终止密码子 启动子和终止子位于DNA分子上 其作用和转录有关 起始密码子和终止密码子位于mRNA上 其作用与翻译有关 4 界定基因治疗与基因诊断 基因治疗 将正常基因导入有基因缺陷的细胞中 使该基因的表达产物发挥功能 以达到治疗的目的 其原理为 基因重组 及 基因表达 基因诊断 制作特定DNA探针与病人样品DNA混合 分析杂交带情况 其原理为 DNA分子杂交 2 转基因动 植物培育应用的生物技术转基因植物的培育涉及的生物工程有基因工程 植物组织培养 植物细胞工程 转基因动物的培育涉及的生物工程有基因工程 动物细胞工程 胚胎移植 3 胚胎工程中的6个 两 1 受精的标志是卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体 受精完成的标志是雌雄原核融合完成 2 胚胎移植过程中两次使用激素第一次是对供受体进行同期发情处理 第二次用于供体的超数排卵 3 胚胎移植过程中两次检查第一次对收集的胚胎进行检查 第二次对受体是否妊娠进行检查 4 两次冲卵 胚胎移植过程冲出的是早期胚胎 体外受精过程冲出的是卵子 5 可胚胎移植或分割的两个时期 桑椹胚和囊胚 6 胚胎干细胞的两个来源 早期胚胎和原始性腺 1 判断下列有关基因工程叙述的正误 1 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 2 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 3 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测 4 重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接 2 判断下列关于细胞工程叙述的正误 1 PEG是促细胞融合剂 可直接诱导植物细胞融合 2016 高考江苏卷 2 用原生质体制备人工种子 要防止细胞破裂 2016 高考江苏卷 3 骨髓瘤细胞经免疫处理 可直接获得单克隆抗体 2016 高考江苏卷 4 核移植克隆的动物 其线粒体DNA来自供卵母体 2016 高考江苏卷 5 细胞核移植主要在同种动物 同种组织的细胞之间进行 6 乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养 3 判断下列有关胚胎工程叙述的正误 1 小鼠在特定光控周期条件下饲养 注射相关激素有促进超数排卵的作用 2017 高考江苏卷 2 鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植 2017 高考江苏卷 3 精子在获能液中于37 5 CO2条件下培养的目的是使精子获能 2017 高考江苏卷 4 采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的 2015 高考江苏卷 5 培养早期胚胎的培养液中含维生素 激素等多种能源物质 2015 高考江苏卷 6 分割的胚胎细胞有相同的遗传物质 因此发育成的个体没有形态学差异 2017 高考江苏卷 7 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 2017 高考江苏卷 8 应选用原肠胚做雌雄鉴别 2017 高考江苏卷 考点一基因工程 明考向 真题诊断 1 2019 高考全国卷 基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因 回答下列问题 1 基因工程中所用的目的基因可以人工合成 也可以从基因文库中获得 基因文库包括 和 2 生物体细胞内的DNA复制开始时 解开DNA双链的酶是 在体外利用PCR技术扩增目的基因时 使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 3 目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 解析 1 基因工程中的基因文库包括基因组文库和部分基因文库 cDNA文库 2 生物体细胞内的DNA复制开始时 通过解旋酶解开DNA双链 在体外利用PCR技术扩增目的基因时 通过高温 90 95 使反应体系中的模板DNA解链为单链 上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的氢键 3 大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温 在高温下会失活 而PCR反应体系中加入的聚合酶需耐高温 故在PCR反应中要用能耐高温的Taq酶 答案 1 基因组文库cDNA文库 2 解旋酶加热至90 95 氢键 3 Taq酶热稳定性高 而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活 2 2018 高考全国卷 某种荧光蛋白 GFP 在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光 这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达 某科研团队将某种病毒的外壳蛋白 L1 基因连接在GFP基因的5 末端 获得了L1 GFP融合基因 简称为甲 并将其插入质粒P0 构建了真核表达载体P1 其部分结构和酶切位点的示意图如下 图中E1 E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同 回答下列问题 1 据图推断 该团队在将甲插入质粒P0时 使用了两种限制酶 这两种酶是 使用这两种酶进行酶切是为了保证 也是为了保证 2 将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后 若在该细胞中观察到了绿色荧光 则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了 和 过程 3 为了获得含有甲的牛 该团队需要做的工作包括 将能够产生绿色荧光细胞的 移入牛的 中 体外培养 胚胎移植等 4 为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中 某同学用PCR方法进行鉴定 在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的 填 mRNA 总RNA 或 核DNA 作为PCR模板 解析 1 由题意可知 L1基因和GFP基因合成了L1 GFP融合基因 简称为甲 题图中显示了四个酶切位点 当将L1 GFP融合基因插入质粒P0时 可用E1和E4限制酶进行酶切 用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性 同时能保证甲按照正确的方向与载体连接 2 若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光 则说明L1 GFP融合基因得到表达 即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白 3 为了获得含有甲的牛 可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中 然后进行体外培养 胚胎移植等 4 利用PCR技术扩增目的基因 可以检测目的基因是否存在 PCR扩增的模板是DNA 答案 1 E1和E4甲的完整甲与载体正确连接 2 转录翻译 3 细胞核去核卵母细胞 4 核DNA 3 2018 高考全国卷 回答下列问题 1 博耶 H Boyer 和科恩 S Cohen 将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达 该研究除证明了质粒可以作为载体外 还证明了 答出两点即可 2 体外重组的质粒可通过Ca2 参与的 方法导入大肠杆菌细胞 而体外重组的噬菌体DNA通常需与 组装成完整噬菌体后 才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞 在细菌 心肌细胞 叶肉细胞中 可作为重组噬菌体宿主细胞的是 3 真核生物基因 目的基因 在大肠杆菌细胞内表达时 表达出的蛋白质可能会被降解 为防止蛋白质被降解 在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制剂 解析 1 将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中 该过程利用的技术是基因工程 该研究除了证明质粒可作为载体外 还证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞 真核生物基因可在原核细胞中表达等 2 重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2 参与的转化方法 体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白 或噬菌体蛋白 进行组装获得 因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒 所以宿主细胞选用细菌 3 为防止蛋白质被降解 在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化过程中 为防止目的蛋白质被降解 需要添加蛋白酶的抑制剂 答案 1 体外重组的质粒可以进入受体细胞 真核生物基因可在原核细胞中表达 2 转化外壳蛋白 或答噬菌体蛋白 细菌 3 蛋白酶缺陷型蛋白酶 4 2017 高考全国卷 真核生物基因中通常有内含子 而原核生物基因中没有 原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制 已知在人体中基因A 有内含子 可以表达出某种特定蛋白 简称蛋白A 回答下列问题 1 某同学从人的基因组文库中获得了基因A 以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A 其原因是 2 若用家蚕作为表达基因A的受体 在噬菌体和昆虫病毒两种载体中 不选用 作为载体 其原因是 3 若要高效地获得蛋白A 可选用大肠杆菌作为受体 因为与家蚕相比 大肠杆菌具有 答出两点即可 等优点 4 若要检测基因A是否翻译出蛋白A 可用的检测物质是 填 蛋白A的基因 或 蛋白A的抗体 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献 也可以说是基因工程的先导 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示 那么 这一启示是 解析 1 人是真核生物 从人的基因组文库中获得的基因A有内含子 而受体细胞大肠杆菌是原核生物 原核生物基因中没有内含子 相应的就没有切除内含子对应的RNA序列的机制 故无法表达出蛋白A 2 噬菌体是专一性侵染细菌的病毒 以细菌为宿主细胞 而昆虫病毒侵染的是昆虫 以昆虫为宿主细胞 家蚕属于昆虫 故应选用昆虫病毒作为载体 3 与家蚕相比 大肠杆菌具有繁殖快 容易培养等优点 故要高效地获得蛋白A 可选用大肠杆菌作为受体 4 检测基因A是否翻译出蛋白A 可用抗原 抗体杂交法 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中 S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化 说明可调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达 也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达 这为基因工程理论的建立提供了启示 答案 1 基因A有内含子 在大肠杆菌中 其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除 无法表达出蛋白A 2 噬菌体噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 3 繁殖快 容易培养 4 蛋白A的抗体 5 DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 研考点 融会贯通 1 比较记忆基因工程的三种工具 磷酸二酯键 2 熟记基因工程的四个操作步骤 1 目的基因 三种获取方法 从基因文库中获取 基因组文库 cDNA文库 利用PCR技术扩增 其实质是在体外对目的基因进行大量复制 用PCR仪控制温度 变性 90 95 复性 55 60 延伸 70 75 通过DNA合成仪用化学方法人工合成 用于核苷酸序列已知 且核苷酸数目较少的基因 利用mRNA反转录法合成 2 基因表达载体的构建 基因工程操作的核心 基因表达载体的组成 构建过程 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定的 两个水平 3 图解记忆蛋白质工程 基因工程基本操作类试题的一般解答步骤1 三辨分辨限制酶的种类 识别序列和切割位点 在切割目的基因和载体时 一般用同一种限制酶 也可用不同的限制酶 但两种限制酶切割后产生的黏性末端中碱基要互补配对 2 三找找出标记基因 目的基因及其插入位点 一般来说 质粒中至少要有一个标记基因 如抗生素抗性基因 明确目的基因的插入位点是在标记基因内部还是在标记基因之外 3 一析分析目的基因插入质粒后是否会破坏标记基因 如果质粒中仅有一个标记基因 则目的基因插入后不能破坏标记基因 如果质粒中有两个至多个标记基因 则至少应保留一个完整的标记基因 4 一理理清判断目的基因是否导入受体细胞的方法 一般用含有某种抗生素的培养基培养受体菌 如果有两种抗生素抗性基因 还需判断用哪一种抗生素来检测 1 目前 基因工程中使用的限制酶主要是从 生物中分离纯化获得的 构建 基因组文库 和 cDNA文库 的过程中需要使用DNA连接酶的是 填 基因组文库 cDNA文库 或 基因组文库和cDNA文库 2 含有某种限制酶的细胞 可以利用限制酶切割外源DNA 但不破坏细胞自身的DNA 其原因可能有 3 利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性 90 95 低温复性 55 60 适温延伸 70 75 三个步骤构成一个循环 为使得DNA聚合酶能够重复利用 选用的酶应在 处理后仍然具备催化活性 4 在PCR扩增目的基因时 为实现序列中的腺嘌呤被放射性同位素标记 反应体系中添加的原料应包括碱基已被标记的 填 腺嘌呤核糖核苷酸 dATP 或 ATP 解析 1 目前 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的 构建基因文库时 都需要将目的基因与载体连接 并将载体储存于受体菌群中 两种文库的构建都需要DNA连接酶 2 利用限制酶切割外源DNA但不破坏细胞自身DNA的原因 可能是自身DNA分子无该限制酶的识别序列 也可能是甲基化酶对该限制酶的识别序列进行了甲基化修饰 使该限制酶不能对这一序列进行识别和切割 3 由于利用PCR技术对目的基因进行扩增时 需要不断升温和降温 选用的DNA聚合酶需要在高温 95 时仍能保持活性 4 PCR反应体系中添加的合成DNA的原料是dNTP 即该反应体系中是dATP 答案 1 原核基因组文库和cDNA文库 2 细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰 3 90 95 或95 4 dATP 6 2019 广东深圳调研 叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中 该技术能有效改良植物的品质 请回答下列问题 1 转基因技术的核心步骤是 完成该步骤所需要的酶有 2 将植物体细胞处理得到原生质体 再通过 或 法 将目的基因导入原生质体 使原生质体再生细胞壁之后 通过 可得到相应的转基因幼苗 3 来自原核生物中有重要价值的外源基因 无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达 据此分析 原因是 4 对大多数高等植物而言 与传统的细胞核转基因相比 叶绿体转基因更稳定 其遗传方式 填 遵循 或 不遵循 孟德尔分离定律 不会随 填 花粉 或 卵细胞 传给后代 从而保持了 填 父本 或 母本 的遗传特性 解析 1 转基因技术的操作分四步 获取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和鉴定 其中构建基因表达载体是核心步骤 需要用到限制酶和DNA连接酶 2 将目的基因导入原生质体 可以用农杆菌转化法 基因枪法 原生质体再生细胞壁之后 通过植物组织培养技术培养可得到相应的转基因幼苗 3 外源基因无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达 原因是叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似 4 叶绿体转基因属于细胞质基因 不遵循孟德尔分离定律 受精卵的细胞质几乎全部来自卵细胞 所以叶绿体转基因不会随花粉传给后代 从而保持了母本的遗传特性 答案 1 构建基因表达载体限制酶和DNA连接酶 2 农杆菌转化法基因枪植物组织培养 3 叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似 4 不遵循花粉母本 请根据资料回答下列问题 1 若利用野生海水稻中的耐盐碱基因培育耐盐碱水稻新品系 在基因工程中野生海水稻的耐盐碱基因叫 将重组DNA分子导入水稻体细胞常用 法 导入受体细胞后 还需要通过植物组织培养技术将受体细胞培育成植株 该技术的理论依据是 2 从个体水平上 写出一个简单方案鉴定转基因耐盐碱水稻新品系是否培育成功 3 水稻亲本去镉技术就是将亲本中吸镉基因 敲掉 涉及的主要工程技术是基因工程 该技术的核心步骤是 4 野生海水稻与普通的水稻属于两个不同的物种 某人设想将水稻亲本去镉植株的体细胞与野生海水稻的体细胞进行杂交获得新品系 该技术最大的优点是 解析 1 采用基因工程 利用野生海水稻的耐盐碱基因培育耐盐碱水稻新品系 耐盐碱基因称为目的基因 将重组DNA分子导入水稻体细胞常用农杆菌转化法 植物组织培养技术的理论依据是植物细胞的全能性 2 转基因耐盐碱水稻新品系是否培育成功可从多个角度进行鉴定 例如 鉴定受体细胞中是否含有目的基因 检测受体细胞中能否转录出目的基因对应的信使RNA 检测目的基因是否翻译形成蛋白质等 若要从个体水平上鉴定该植株是否有耐盐碱特性 可以用一定浓度的盐碱水浇灌 或移栽到盐碱地 一段时间 若能正常生长 说明转基因耐盐碱水稻新品系培育成功 否则不成功 3 基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建 4 水稻亲本去镉植株与野生海水稻是不同的物种 植物体细胞杂交技术最大的优点是能够克服远缘杂交不亲和障碍 答案 1 目的基因农杆菌转化植物细胞的全能性 2 将转基因后的水稻用一定浓度的盐碱水浇灌 或移栽到盐碱地 一段时间 若能正常生长 说明转基因耐盐碱水稻新品系培育成功 否则不成功 3 基因表达载体的构建 4 克服远缘杂交不亲和障碍 8 2019 四川南充诊断 镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病 患者的血红蛋白分子 肽链第6位氨基酸 谷氨酸被缬氨酸代替 导致功能异常 回答下列问题 1 异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的 序列发生改变 2 将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中 可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的 此操作 填 属于 或 不属于 蛋白质工程 理由是该操作 3 用基因工程方法制备血红蛋白时 可先提取早期红细胞中的 以其作为模板 在 酶的作用下反转录合成cDNA cDNA与载体需在 酶的作用下 拼接构建基因表达载体 导入受体菌后进行表达 4 检测受体菌是否已合成血红蛋白 可从受体菌中提取 用相应的抗体进行 杂交 若出现杂交带 则表明该受体菌已合成血红蛋白 解析 1 基因是具有遗传效应的DNA片段 遗传信息储存在基因碱基对的排列顺序中 2 蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 故题中所述不属于蛋白质工程 3 利用反转录法获取目的基因时 需先提取mRNA 在逆转录酶的作用下反转录合成cDNA cDNA与载体需要在限制酶和DNA连接酶的作用下拼接构建基因表达载体 才可导入受体菌 4 检测目的基因是否翻译成蛋白质 需要从转基因生物中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交 答案 1 碱基对 2 不属于没有对现有的蛋白质进行改造 3 mRNA逆转录限制酶和DNA连接 4 蛋白质抗原 抗体 考点二细胞工程 明考向 真题诊断 1 2019 高考全国卷 植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用 回答下列问题 1 植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径 与常规的种子繁殖方法相比 这种微型繁殖技术的特点有 答出2点即可 2 通过组织培养技术 可把植物组织细胞培养成胚状体 再通过人工种皮 人工薄膜 包装得到人工种子 如图所示 这种人工种子在适宜条件下可萌发生长 人工种皮具备透气性的作用是 人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质 因此应含有植物激素 和 等几类物质 3 用脱毒苗进行繁殖 可以减少作物感染病毒 为了获得脱毒苗 可以选取植物的 进行组织培养 4 植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株 将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是 用流程图表示 解析 1 植物微型繁殖属于植物组织培养技术 其优点是能保持植物原有的遗传特性 繁殖速度快等 2 人工种皮具备透气性 使胚状体易获得氧气 有利于胚状体进行呼吸作用 植物的生长需要有机物和无机物等营养 人工胚乳中应含有植物激素 矿质元素和糖等几类物质 这些物质都是胚状体生长所必需的 3 植物的茎尖含病毒较少 适合用其进行组织培养获得脱毒苗 2 2019 高考全国卷 培养胡萝卜根组织可获得试管苗 获得试管苗的过程如图所示 回答下列问题 1 利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗 用分化的植物细胞可以培养成完整的植株 这是因为植物细胞具有 2 步骤 切取的组织块中要带有形成层 原因是 3 从步骤 到步骤 需要更换新的培养基 其原因是 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的 过程 最终可形成试管苗 4 步骤 要进行照光培养 其作用是 5 经组织培养得到的植株 一般可保持原品种的 这种繁殖方式属于 繁殖 解析 1 植物细胞具有全能性 故用分化的植物细胞可以培养成完整的植株 2 形成层细胞分化程度低 全能性高 易培养成功 所以要选取含有形成层的组织进行组织培养 3 培养愈伤组织过程中 需要一定的营养和激素诱导等条件 步骤 和步骤 在培养过程中需要的生长素和细胞分裂素的比例不同 所以 从步骤 到步骤 需要更换新的培养基 在培养基上愈伤组织通过细胞的分化 再分化 过程 最终可形成试管苗 4 试管苗需要照光培养 以便诱导叶绿素的形成 使试管苗能够进行光合作用 培养成正常的植株 5 组织培养植株是在离体植物器官 组织 细胞等的基础上获得的 其理论基础是植物细胞具有全能性 一般可以保持优良品种的遗传特性 植物组织培养技术没有经过两性生殖细胞的融合 属于无性繁殖 答案 1 全能性 或答 形成完整植株所需的全部基因 2 形成层容易诱导形成愈伤组织 3 诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化 或答 再分化 4 诱导叶绿素的形成 使试管苗能够进行光合作用 5 遗传特性无性 3 2018 高考全国卷 2018年 细胞 期刊报道 中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆 获得两只克隆猴 中中 和 华华 回答下列问题 1 中中 和 华华 的获得涉及核移植过程 核移植是指 通过核移植方法获得的克隆猴 与核供体相比 克隆猴体细胞的染色体数目 填 减半 加倍 或 不变 2 哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植 胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 填 大于 或 小于 体细胞核移植 其原因是 3 在哺乳动物核移植的过程中 若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体 通常 所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 填 相同 或 不同 性染色体组合 填 相同 或 不同 解析 1 核移植是指将动物的一个细胞核 移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中 形成重组细胞 重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育 最终分娩得到克隆动物 因为染色体在细胞核中 所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同 2 由于动物的胚胎细胞分化程度低 恢复全能性相对容易 而动物的体细胞分化程度高 恢复全能性十分困难 因此 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 3 哺乳动物雌雄个体的体细胞中 细胞核内常染色体的数目是相同的 性染色体组合是不同的 若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体 则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同 性染色体组合不同 答案 1 将动物的一个细胞核 移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中不变 2 小于胚胎细胞分化程度低 恢复全能性相对容易 3 相同不同 4 2016 高考全国卷 如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物 二倍体 的流程 回答下列问题 1 图中A表示正常细胞核 染色体数为2n 则其性染色体的组成可为 过程 表示去除细胞核 该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行 去核时常采用 的方法 代表的过程是 2 经过多次传代后 供体细胞中 的稳定性会降低 因此 选材时必须关注传代次数 3 若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同 从遗传物质的角度分析其原因是 4 与克隆羊 多莉 利 培育成功一样 其他克隆动物的成功获得也证明了 解析 1 核移植技术中 供体可以是雌性也可以是雄性 因此 A的性染色体组成可为XX或XY 去核的方法是显微操作 将早期胚胎移入代孕个体的技术是胚胎移植 2 动物细胞传代培养至10 50代时 部分细胞的遗传物质 核型 可能会发生变化 因此 核移植技术中的供体细胞应为传代培养10代以内的细胞 3 克隆动物的遗传物质来源于两个个体 其核基因来自供体 细胞质基因来自受体 卵母细胞 细胞质基因也会影响克隆动物的性状 4 克隆动物的成功获得证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 答案 1 XX或XY显微操作胚胎移植 2 遗传物质 3 卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 4 动物已分化体细胞的细胞核具有全能性 研考点 融会贯通 一 植物细胞工程1 理清植物细胞工程两大技术 1 植物组织培养的条件 植物组织培养的关键 植物激素的使用 促进愈伤组织形成 光照的使用 脱分化阶段不需要给予光照 再分化阶段需要给予光照 以利于叶绿素的形成 2 植物体细胞杂交的关键 酶解法 用去除细胞壁 促融剂 聚乙二醇 杂种细胞的形成标志 新细胞壁的形成 培养杂种植株的技术 植物组织培养 纤维素酶和果胶酶 2 把握有关植物细胞工程的关键问题 1 植物细胞A和植物细胞B杂交获得的杂种细胞的类型有三种 AA型 BB型 AB型 符合要求的只有AB型 需要进行筛选 2 杂种植株遗传物质的变化 杂种植株的变异类型属于染色体变异 杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和 杂种植株属于异源多倍体 3 辨析3种细胞 杂种细胞 重组细胞和杂交细胞 1 杂种细胞 植物体细胞杂交过程中 两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合 融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞 2 重组细胞 体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞 3 杂交细胞 动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞 二 动物细胞工程1 掌握动物细胞工程条件 酶及措施 1 营养条件 加入动物血清 血浆等 通入氧气以满足代谢的需要 通入二氧化碳以维持培养液的pH 2 胰蛋白酶的两次使用 首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织 以制备单细胞悬液 培养过程中发生接触抑制时 同样要用胰蛋白酶使细胞分散开 3 避免杂菌污染的措施 培养液及培养用具灭菌处理 加入一定量的抗生素 定期更换培养液 2 理清克隆动物培育流程图 克隆动物的技术手段有动物细胞培养 核移植 早期胚胎培养和胚胎移植 动物体细胞核移植技术的关键点 1 受体细胞 去核的卵母细胞 2 用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因 营养丰富 体积 大 易操作 含有刺激细胞核恢复分裂能力的物质 3 把握动物细胞融合的原理 方法及应用 1 原理 细胞膜的流动性 2 促融方法 灭活的病毒 物理法 化学法 3 应用 制备单克隆抗体 4 明确单克隆抗体的一过程两特点 1 制备过程 2 单克隆抗体的特点 特异性强 3 2次筛选的目的 第1次筛选获得杂交瘤细胞 第2次筛选获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞 灵敏度高 1 植物体细胞杂交分析 1 植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株 而不是形成杂种细胞就结束 杂种植株具备两种植物的遗传特征 原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质 2 该技术在育种上应用时最大的优点是能克服远缘杂交不亲和的障碍 3 目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状 2 单克隆抗体制备过程中两次筛选分析第一次筛选 利用特定选择培养基筛选 获得杂交瘤细胞 即AB型细胞 A为B细胞 B为骨髓瘤细胞 不需要A B AA BB型细胞 第二次筛选 利用多孔板法和抗原 抗体杂交法筛选 获得产生特定抗体的杂交瘤细胞 1 步骤 的方法是 步骤 常用的化学试剂是 之后 填 是 或 否 需要筛选 2 在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程中 运用的技术手段是 其中步骤 是 植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植物 与A B两种植物相比 该杂种植物是新物种的原因是 3 培育该杂种植物的过程中 遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律 为什么 解析 1 图为植物体细胞杂交过程示意图 其中 表示去壁获取原生质体的过程 常用酶解法 即用纤维素酶和果胶酶处理 表示人工诱导原生质体融合 常用的化学试剂是聚乙二醇 PEG 诱导后形成的两两融合的原生质体有三种 所以需要进行筛选 2 图中 表示再生出新细胞壁的过程 杂种细胞通过植物组织培养技术培育成为杂种植物 过程 表示脱分化 表示再分化过程 图中获得的杂种植物与A B两种植物间均存在生殖隔离 所以是新物种 3 图示为植物体细胞杂交过程 没有经过不同配子的结合 所以不属于有性生殖 因此该过程中遗传物质的传递不遵循孟德尔遗传规律 答案 1 酶解法聚乙二醇是 2 植物组织培养技术脱分化该杂种植株与A B两种植物间均存在生殖隔离 3 不遵循 该过程不属于有性生殖 6 紫草为常用中药材 其主要成分紫草宁及其衍生物属于萘醌类化合物 具有抗肿瘤 消炎等作用 请回答下列问题 1 若要通过植物组织培养的方法获得大量的紫草宁 该方法的原理是 植物组织培养的两大步骤是 和 2 营养因子对紫草的组织培养有影响 实验表明 葡萄糖和蔗糖可明显促进紫草宁的生产 它们的最适浓度均为6 但葡萄糖优于蔗糖 推测原因可能是 3 紫草怕涝 而像垂柳 紫穗槐等是最耐涝植物 有科学家设想要通过植物细胞工程的方法获得可生产紫草宁的耐涝紫草 并进行大面积种植 具体方法如下 第一步 选择垂柳的细胞和紫草的细胞用纤维素酶和果胶酶处理后获得 第二步 二者融合后 诱导其再生出 获得杂种细胞 第三步 进行组织培养形成愈伤组织 再生出小植株 形成杂种植物 选育所需植株 移栽并推广 在选育的过程中 选择的植株需具备的两个条件是 解析 1 植物组织培养的原理是植物细胞的全能性 植物组织培养需要经过脱分化和再分化过程 2 葡萄糖是单糖 蔗糖是二糖 单糖更易被植物细胞吸收利用 3 在进行体细胞杂交之前 必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 获得具有活力的原生质体 原生质体融合之后 需要诱导其再生出细胞壁 根据题意 选育时应该选择可正常生长且耐涝的植株 并且还要能产生紫草宁 答案 1 植物细胞的全能性脱分化再分化 2 葡萄糖为单糖 更容易被植物细胞吸收利用 合理即可 3 原生质体细胞壁可正常生长并且耐涝可以产生紫草宁 1 制备单克隆抗体所用到的生物技术手段主要有 和 制备此单克隆抗体之前 必须对兔注射 使兔产生免疫反应 2 从兔的脾脏中提取的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 可形成多种融合细胞 此时需要用特定的选择性培养基进行筛选 在该培养基上 的细胞不能生存 3 上述筛选过程中获得的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和 检测 经多次筛选 就可获得能分泌所需抗体的细胞 该细胞在体外培养时应在含有 的混合气体的恒温培养箱中进行 最终获得大量的单克隆抗体 4 通过ES细胞的体外诱导分化 还可以培育出人造组织器官 解决器官移植时存在的 的问题 解析 1 单克隆抗体的制备过程涉及动物细胞培养技术和动物细胞融合技术 在制备此单克隆抗体之前 必须对兔注射抗原 小鼠胚胎干细胞 以刺激机体产生相应的B淋巴细胞 2 在促进细胞融合的培养基中存在多种细胞 因此需要使用特定的选择性培养基进行筛选 淘汰掉未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的融合细胞 筛选到杂交瘤细胞 3 筛选获得的杂交瘤细胞还需要进行克隆化培养和阳性检测 或专一抗体检测 进而筛选出可以分泌出特异性抗体的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞培养需要特殊的气体环境 即需要在5 CO2和95 的空气的混合气体的恒温培养箱中培养 4 通过ES细胞的体外诱导分化形成的组织器官 可以解决器官移植时存在的供体器官不足和免疫排斥的问题 答案 1 动物细胞培养动物细胞融合小鼠胚胎干细胞 或 小鼠ES细胞 2 未融合的亲本细胞和融合的具有同种核 3 专一 抗体5 CO2和95 的空气 4 供体器官不足和免疫排斥 8 2019 广东佛山质检 癌胚抗原 CEA 是某些癌细胞表面产生的一种糖蛋白 临床上通过制备CEA的单克隆抗体来诊断癌症 回答下列问题 1 制备CEA的单克隆抗体时 首先将 注入小鼠体内 使小鼠产生免疫反应 然后从产生免疫反应小鼠的脾脏中获取 细胞 将其与骨髓瘤细胞融合 该融合过程所利用的基本原理是 因为融合率不是100 且融合过程具有 性 所以要对融合后的细胞进行筛选 筛选出的杂交瘤细胞还要经过多次筛选 最终获得 的杂交瘤细胞 2 获得杂交瘤细胞后 将其注射到小鼠腹腔内增殖或 之后从中提取大量CEA抗体 CEA单克隆抗体的主要优点有 答三个 3 CEA单克隆抗体与抗癌药物偶联后 可以使抗癌药物定向作用于癌细胞 该过程所利用的免疫学原理为 解析 1 制备CEA的单克隆抗体时 首先将癌胚抗原注入小鼠体内 使小鼠产生免疫反应 然后从产生免疫反应小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞 细胞融合的原理为细胞膜具有一定的流动性 细胞融合过程具有随机性 因此需要筛选出杂交瘤细胞 筛选出的杂交瘤细胞还要经过多次筛选最终获得既能产生CEA 特异性 抗体 又能无限增殖的杂交瘤细胞 2 单克隆抗体最主要的优点为特异性强 灵敏度高并可大量制备 3 生物导弹 是单抗上连接抗癌药物 通过抗体和相应抗原 癌细胞 特异性结合 利用抗癌药物或毒素杀伤和破坏癌细胞 答案 1 癌胚抗原 CEA B淋巴 或浆 细胞膜具一定的流动性随机既能产生CEA 特异性 抗体 又能无限增殖 2 在体外培养特异性强 灵敏度高 可大量生产 3 抗原和抗体的特异性结合 考点三胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 明考向 真题诊断 1 2015 高考重庆卷 某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题 引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛 1 拟进行如下杂交 A 具高产奶基因的纯种 B 具适宜本地生长基因的纯种 C 选择B作为母本 原因之一是胚胎能在母体内正常 若C中的母牛表现为适宜本地生长 但产奶量并未提高 说明高产奶是 性状 为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛 根据现有类型 最佳杂交组合是 后代中出现这种母牛的概率是 假设两对基因分别位于不同对常染色体上 2 用以上最佳组合 按以下流程可加速获得优良个体 精子要具有受精能力 需对其进行 处理 卵子的成熟在过程 中完成 在过程 的培养基中含有葡萄糖 其作用是 为筛选出具有优良性状的母牛 过程 前应鉴定胚胎的 子代母牛的优良性状与过程 的基因重组有关 3 为了提高已有胚胎的利用率 可采用 技术 解析 1 根据题意 亲本中的母牛选择的是具有适宜本地生长基因低产奶量的纯种 由它作母本可以保证胚胎在母体内正常生长发育 杂交双亲为 A不适宜本地生长高产奶量 B适宜本地生长低产奶量 后代C为适宜本地生长低产奶量 可以推知适宜本地生长和低产奶量是显性性状 可分别用M N表示 不适宜本地生长和高产奶量是隐性性状 分别用m n表示 那么 A的基因型是mmnn B的基因型是MMNN 则 C的基因型就是MmNn 此时 若想得到适宜本地生长高产奶量的母牛 最佳杂交组合是 A和 C杂交 mmnn MmNn 得到适宜本地生长高产奶量的 是发生在 MmNn 供体母牛 减数分裂的过程 过程 中 3 为了提高已有胚胎的利用率 可以采用胚胎分割技术对已鉴定的合格胚胎进行操作 以得到更多的合格胚胎 2 2015 高考山东卷 治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义 流程如下 1 过程 采用的是细胞工程中的 技术 过程 采用的是胚胎工程中的 技术 2 体细胞进行体外培养时 所需气体主要有O2和CO2 其中CO2的作用是维持培养液 基 的 3 如果克隆过程中需进行基因改造 在构建基因表达载体 重组载体 时必须使用 和 两种工具酶 基因表达载体上除目的基因外 还需有 基因 以便选出成功导入基因表达载体的细胞 4 胚胎干细胞可以来自囊胚中的 在一定条件下 胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官 若将图中获得的组织器官移植给个体 填 A 或 B 则不会发生免疫排斥反应 解析 1 由流程图知 个体A提供去核卵母细胞 个体B提供体细胞核 二者通过 得到重组细胞 重组细胞经 得到囊胚 故 是核移植 是早期胚胎培养 2 动物细胞培养时 要通入含有5 CO2的空气 CO2的作用是维持培养液的pH 3 构建基因表达载体时 要用同种限制酶切割目的基因和运载体 再用DNA连接酶连接 基因表达载体包括目的基因 启动子 终止子 复制原点 标记基因等 标记基因的作用是便于目的基因的检测和筛选 4 胚胎干细胞是从早期胚胎或者原始性腺中分离出来的一类细胞 具有发育的全能性 囊胚中的内细胞团细胞为胚胎干细胞 图中获得的组织器官 其细胞的细胞核来自个体B 将所得组织器官移植给个体B 不会发生免疫排斥反应 答案 1 核移植早期胚胎培养 2 pH 3 限制酶DNA连接酶标记 4 内细胞团B 研考点 融会贯通 一 胚胎工程1 早期胚胎发育过程分析 2 理清胚胎移植 胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系 1 胚胎移植是有性生殖还是无性生殖 取决于胚胎是由受精卵形成的 还是由核移植技术形成的重组细胞发育而成或胚胎分割形成的 2 胚胎移植的优势 充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能 3 胚胎分割的2个注意事项 材料选择 选择发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 分割注意点 选材为囊胚时 注意将内细胞团均等分割 二 生物技术安全性与伦理问题1 对转基因产品安全性的争论 1 争论的原因 当人们面对原本是自然造就的生命形式被人为改造后具有了全新特征的现实时 出现激烈的争论是正常的 2 影响争论的因素 人们所生活的国家或社会 政治制度 意识形态 宗教信仰 经济发展水平 历史背景 传统文化和伦理道德观念等的差异 决定了人们具有不同的价值观取向 2 试管婴儿和设计试管婴儿的异同点 1 设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程 2 试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题 设计试管婴儿用于白血病 贫血症等疾病的治疗 3 两者都是体外受精 并进行体外早期胚胎培养 都要经过胚胎移植 都是有性生殖 1 胚胎移植要点分析方法 1 胚胎移植是胚胎工程中的最后一道 工序 移植的胚胎必须在原肠胚之前 但不能直接移植受精卵 2 移植胚胎的来源及生殖方式 核移植后进行早期胚胎培养 其为无性生殖 体外受精后进行早期胚胎培养 其为有性生殖 体内受精 冲卵 胚胎移植 其为有性生殖 3 两次使用激素 第一次 同期发情处理 第二次 促性腺激素 供体超数排卵处理 4 冲卵 的不同 胚胎移植过程冲出的是早期胚胎 体外受精过程冲出的是卵子 5 两次检查 第一次对收集的胚胎进行检查 第二次对受体是否妊娠进行检查 2 与胚胎工程相关的3个误区 1 误认为桑椹胚是由受精卵分裂分化形成的 误认为囊胚已进行细胞分化 其细胞均无全能性 桑椹胚是由受精卵分裂形成的 没有分化 而囊胚期虽然已进行细胞分化 但囊胚的内细胞团仍具有全能性 2 误将克隆动物与试管动物都当作无性繁殖 克隆动物的产生是无性繁殖 而试管动物则是在体外受精形成受精卵 由受精卵发育成的个体 因此属于有性繁殖 3 误认为胚胎移植的胚胎只来源于体内受精的胚胎 胚胎移植的胚胎有三个来源 体内正常受精的胚胎 核移植的胚胎和体外受精产生的早期胚胎 1 正常情况下 哺乳动物的受精过程主要包括 进入卵细胞膜 原核形成和配子结合 2 哺乳动物的体外受精主要包括 等几个主要步骤 3 在体外受精前 要对精子进行获能处理 通常采用的体外获能方法有培养法和 4 在使用合成培养基培养早期胚胎时 通常还需加入 等天然物质 并需要适时 以清除代谢产物 防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害 5 胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是 6 体细胞克隆比胚胎细胞克隆难度大的原因是 这也是中国体细胞克隆猴备受关注的主要原因 解析 1 受精是指精子与卵子结合形成合子的过程 它包括受精前的准备阶段和受精阶段 在自然条件下 受精是在雌性的输卵管完成的 哺乳动物的受精过程主要包括 精子穿越放射冠和透明带 进入卵细胞膜 原核形成和配子结合 2 哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集 精子的获取和受精等几个主要步骤 3 在体外受精前 要对精子进行获能处理 通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种 对于啮齿动物 家兔和猪等动物的精子 一般采用培养法 对牛 羊等家畜的精子常采用化学诱导法 4 哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂 因此在合成培养基中除了加入无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸等营养成分外 还需要加入动物血清等天然物质 并需要适时更换培养液 以清除代谢产物 防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害 5 胚胎在受体内存活的最可能的生理基础是受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应 6 由于体细胞分化程度高 恢复其全能性十分困难 所以体细胞克隆比胚胎细胞克隆难度大 答案 1 精子穿越放射冠和透明带 2 卵母细胞的采集精子的获取和受精 3 化学诱导法 4 血清 或血浆 更换培养液 5 受体子宫基本上不对外来胚胎发生免疫排斥反应 6 体细胞分化程度高 恢复其全能性十分困难 4 2019 云南昆明模拟 干细胞的研究被推举为21世纪最重要的研究领域之一 回答下列有关问题 1 一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞 而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞 干细胞是指 其中应用价值最高的是ES细胞 可从 和 中分离出来 2 ES细胞具有胚胎细胞的特性 形态上的表现除体积小之外 还有 等特点 在培养液中加入 可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞 体现了ES细胞在功能上具有发育的 3 临床上可以把患者体细胞注入去核卵母细胞中构建形成重组胚胎 体外培养到一定时期分离出ES细胞 获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞 如胰岛细胞 神经细胞 肌肉细胞和血细胞 用于治疗糖尿病 肝衰竭 心衰竭 再生障碍性贫血等疑难病症 在此过程中采用的现代生物技术有 答两点即可 解析 1 干细胞是指动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞 ES细胞 胚胎干细胞 通常从早期胚胎和原始性腺中分离出来 2 结合分析 ES细胞具有胚胎细胞的特性 形态上具有细胞核大 核仁明显等特点 功能上具有发育的全能性等特点 如果在体外培养的培养液中加入分化诱导因子 可诱导ES细胞定向分化成所需的各种类型细胞 3 据题干 把患者体细胞注入去核卵母细胞中构建形成重组胚胎 可知 该过程涉及动物细胞的培养 细胞核移植以及胚胎的早期培养等技术的应用 据题干 体外培养到一定时期分离出ES细胞 获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞 可知 此过程中涉及干细胞培养和定向诱导分化技术的应用 答案 1 动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞早期胚胎原始性腺 2 细胞核大 核仁明显分化诱导因子全能性 3 干细胞培养 细胞核移植 早期胚胎培养 1 设计试管婴儿应用的技术有 答出两点 2 设计试管婴儿 的胚胎 可在8 16个细胞阶段移植 并在植入前取胚胎的一个细胞进行某些基因检测 牛 羊一般要培养到 时期才进行移植 并取 细胞进行性别鉴定 3 该 设计试管婴儿 与患病姐姐的配型要相合 原因是 4 干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞 胚胎干细胞在功能上 具有 在培养液中加入 如牛磺酸 时 可诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化 5 为解决不孕夫妇的生育问题而出现的 试管婴儿 与本材料中 设计试管婴儿 相比 一般不需要经过 这一步骤 解析 1 试管婴儿培育的一般过程是 体外受精 体外一定程度的胚胎发育 胚胎移植到子宫内继续发育 与试管婴儿培育的过程相比 设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断 可见 设计试管婴儿应用的技术包括 体外受精 早期胚胎培养 胚胎移植 遗传学诊断 2 牛 羊的