2012高考生物 考前30天之备战冲刺押题系列Ⅱ 题型解读2.6现代生物科技题

用心 爱心 专心1 现代生物科技题现代生物科技题 热点题型热点题型 1 1 透彻理解原理 解答与基因工程工具和操作程序题透彻理解原理 解答与基因工程工具和操作程序题 例 1 某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内 来 表达产生生长激素 已知质粒中存在两个抗性基因 A 是抗链霉素基因 B 是抗氨苄青霉素 基因 且目的基因要插入到基因 B 中 而大肠杆菌不带有任何抗性基因 下列叙述正确的 是 A 导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒 B RNA 聚合酶是构建该重组质粒必需的工具酶 C 可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D 在含氨苄青霉素培养基中不能生长 但在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生 产要求的大肠杆菌 解析 本题考查基因工程的操作工具和有关过程 属于对理解 应用层次的考查 熟 记并理解基因操作的各个过程 抓住 目的基因要插入到基因 B 中 这一关键信息是正确 解答该题的前提 基因操作过程中 用同一种分别切割生长激素基因所在的 DNA 分子和质 粒后 会产生相同的黏性末端 黏性末端连接时 目的基因和目的基因 目的基因和质粒 质粒和质粒都可能连接 导入大肠杆菌的质粒不一定为重组质粒 构建该重组质粒必需的 工具酶是限制性内切酶和 DNA 连接酶 目的基因要插入到基因 B 中后形成的重组质粒 抗 氨苄青霉素基因被破坏 导入了重组质粒的大肠杆菌对氨苄青霉素不具有抗性 对链霉素 仍具有抗性 答案 D 例 2 下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程 结合所学知识及相关 信息回答下列问题 1 图中 cDNA 文库 基因组文库 填 大于 等于 或者 小于 2 过程提取的 DNA 需要 的切割 B 过程是 用心 爱心 专心2 3 为在短时间内大量获得目的基因 可用 扩增的方法 其原理是 4 目的基因获取之后 需要进行 其组成 必须有 以及标记基因等 此步骤是基因工程的核心 5 将该目的基因导入某双子叶植物细胞 常采用的方法是 其能否在此 植物体内稳定遗传的关键是 可以用 技术 进行检测 复制 能将得到的目的基因在细胞外大量扩增 4 基因表达载体包括目的基因 标记基 因 启动子和终止子 其构建是基因工程的核心 5 将目的基因导入某双子叶植物细胞 常采用的方法是农杆菌转化法 目的基因只有整合到植物细胞的染色体上才能在植物体内 稳定遗传 可通过 DNA 分子杂交的方法对目的基因是否整合到染色体上进行检测 答案 1 小于 2 限制酶 反转录 或逆转录 3 PCR 技术 DNA 复制 4 基因表达载体的构建 启动子 终止子 目的基因 复制原点可不答 5 农杆菌 转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上 DNA 分子杂交 例 3 2010 江苏卷 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点 圈 l 圈 2 中箭头表示相关限制酶的酶切位点 请回答下列问题 用心 爱心 专心3 1 一个图 1 所示的质粒分子经 Sma 切割前后 分别含有 个游离的磷酸基 团 2 若对图中质粒进行改造 插入的 Sma 酶切位点越多 质粒的热稳定性越 3 用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒 不能使用 Srna 切割 原因是 4 与只使用 EcoR I 相比较 使用 BamH 和 Hind 两种限制酶同时处理质粒 外 源 DNA 的优点在于可以防止 5 为了获取重组质粒 将切割后的质粒与目的基因片段混合 并加入 酶 6 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 7 为了从 cDNA 文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因 将重组质粒导入丧失吸收蔗糖 能力的大肠杆菌突变体 然后在 的培养基中培养 以完成目的基因表达的初步 检测 解析 本题考查基因操作的基本工具 应从题目中几种限制酶所识别的核酸序列特点 用心 爱心 专心4 导致无法得到相应的目的基因的产物 4 因为如果只使用同一种限制性内切酶 则形成 的黏性末端都相同 质粒可以和目的基因进行重组 同时质粒也可以与质粒重组 目的基 因也可与目的基因重组 这样就达不到试验的目的 5 质粒与目的基因都是 DNA 要想 将两个 DNA 连接在一起 则需要使用 DNA 连接酶 6 载体中一般需要用抗性基因作为标 记基因 这样有利于在后期对含有目的基因的细胞进行筛选 7 由于该细胞已经丧失了 对蔗糖吸收的能力 所以只有导入重组质粒的细胞能够吸收蔗糖 故只能在培养基中加入 蔗糖作为其碳源 为其提供营养物质 答案 1 0 2 2 高 3 SmaI 会破坏质粒的抗性基因 外源 DNA 中的目的 基因 4 质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化 5 DNA 连接 6 鉴别和筛 选含有目的基因的细胞 7 蔗糖为唯一含碳营养物质 题型攻略题型攻略 知识储备 1 基因组文库和 cDNA 文库比较 文库类型cDNA 文库基因组文库 文库大小小大 基因中启动子无有 基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因 物种之间的基因交流可以部分基因可以 说明 基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤 从基 因文库中获取目的基因的优点是操作简便 缺点是工作量大 具有 一定的盲目性 2 将目的基因导入受体细胞 细胞类型常用方法受体细胞转化过程 植物细胞农杆菌转化体细胞将目的基因插入 Ti 质粒的 T DNA 上 转入农杆菌 导入植物细胞 整合到受体细胞的 DNA 上 动物细胞显微注射受精卵将含有目的基因的表达载体提纯 取卵 获得受 精卵 显微注射 早期胚胎培养 胚胎移植 发 育成为 具有新性状的动物 用心 爱心 专心5 微生物细 胞 Ca2 处理原核细胞 或酵母菌 用 Ca2 处理细胞 感受态细胞 重组表达载体 DNA 分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收 3 目的基因的检测和表达 4 几个应注意的问题 基因表达载体中 启动子 DNA 片段 起始密码子 RNA 终止子 DNA 片段 终止密 码子 RNA 基因表达载体的构建方法 该过程把三种工具 只有两种工具酶 全用上了 是最核心 最关键的一步 在体外进行 易错指导 1 不注意区分基因工程中的工具和工具酶 基因工程中有 3 种工具 包括运载体 但工具酶只有 2 种 不包括运载体 工具酶本质为蛋白质 载体本质 为小型 DNA 分子 但不一定是环状 最常见的运载体为质粒 动植物病毒等也可作为运载体 2 不熟悉标记基因的种类和作用 标记基因的作用 筛选 检测目的基因是否导入 受体细胞 常见的有抗生素抗性基因 发光基因 表达产物为带颜色物质等 3 对受体细 胞模糊不清 受体细胞中常用植物受精卵或体细胞 经组织培养 动物受精卵 一般不用体 细胞 微生物 大肠杆菌 酵母菌 等 要合成糖蛋白 有生物活性的胰岛素则必需用真 核生物酵母菌 需内质网 高尔基体的加工 分泌 一般不用支原体 原因是它营寄生生 活 一定不能用哺乳动物成熟红细胞 原因是它无细胞核 不能合成蛋白质 热点题型热点题型 2 2 关注发展方向 解答基因工程综合应用题关注发展方向 解答基因工程综合应用题 例 1 下列不属于利用基因工程技术制取的药物是 用心 爱心 专心6 A 从大肠杆菌体内制取白细胞介素 B 在酵母菌体内获得干扰素 C 在青霉菌内获取青霉素 D 在大肠杆菌内获取胰岛素 解析 本题考查基因工程的应用 熟记基因工程在工业 农业等方面的应用是解题的 前提 基因工程是使外源基因在受体细胞中表达生产基因产品的技术 A B D 均为外源 基因的表达 而青霉菌产生青霉素是一种正常基因的正常表达 故青霉素不属于基因工程 药品 答案 C 例 2 下列关于基因工程应用的叙述 错误的是 A 基因治疗需要将正常基因导入有基因缺陷的细胞 B 基因诊断的基本原理是 DNA 分子杂交 C 一种基因探针只能检测水体中的一种病毒 D 原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良 解析 本题考查基因工程的应用 理解基因治疗 基因诊断的概念和 DNA 分子杂交的 分子原理是正确解答该题的前提 基因治疗是把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产 物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 基因诊断是用放射性同位素 荧光分子等标记的 DNA 分子作探针 利用 DNA 分子杂交原理 鉴定被检测标本上的遗传信息 达到检测疾病或水 体中病毒的目的 因此一种基因探针只能检测相应的遗传信息 在基因工程中 由于 DNA 分 子规则的双螺旋结构在所有 DNA 分子中相同 因此 可以在任何不同 DNA 分子之间进行操作 答案 D 例 3 利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术 2005 年我省青岛 崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制 项目通过鉴定 该项目生产的药用蛋白具有表达效 率高 成本低 安全性高 易于分离纯化的优点 可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶 等医 药产品 造福人类健康 下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程 据图 回答 用心 爱心 专心7 在基因工程中 A 表示 如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因 过程使用的酶区别于其他酶的特点是 B 表示 在研究过程中 研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因 并采用 技 术对目的基因进行了扩增 然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体 在重组载 体的构建过程中需要的工具酶有 基因表达载体的构建是基因工程的核心 一个完整的基因表达载体至少包括哪些部 分 将目的基因导入受体细胞的过程中 在 过程中一般是采用 方法 在 过程中一般采用 方法 受体细胞一般是 由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中 检测其体内是否出现药用蛋白 在分子 水平上的检测方法及结果是什么 要确定目的的基因 抗虫基因 导入棉花细胞后 是否能稳定遗传并表达 需进行 检测和鉴定工作 请写出在个体水平上的鉴定过程 解析 本题主要考查基因工程的工具 步骤和应用 熟悉各个步骤是正确解答该题的 关键 基因工程的工具有限制酶 DNA 连接酶 运载体等 其中限制酶具有专一性 一种 限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 并在特定的切点上切割 DNA 分子 基因工程包括 四个步骤 目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因 的检测与鉴定 目的基因的获取一般有 3 种途径 从基因文库中获取目的基因 利用 PCR 技术扩增目 微注射技术 受精卵 从转基因羊的乳汁中提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂 用心 爱心 专心8 交 如果出现杂交带 表明奶牛中出现了抗原蛋白 如果不出现杂交带 表明奶牛中未出 现抗原蛋白 让害虫吞食转基棉花的叶子 观察害虫的存活情况 以确定其是否具有 抗虫性状 题型攻略题型攻略 知识储备 基因工程在疾病的诊断和治疗中的作用举例 1 基因诊断 基因诊断是用放射性同位素 如 32P 荧光分子等标记的 DNA 分子做探 针 利用 DNA 分子杂交原理 鉴定被检测标本上的遗传信息 达到检测疾病的目的 2 基因治疗 把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中 存在基因缺陷 的病人细胞中既含有缺陷基因 又含有通过基因工程导入的正常基因 在病人体内两种基因 都能表达 正常基因的表达产物掩盖了缺陷基因的表达产物 从而治愈了有基因缺陷的疾病 易错指导 对乳腺 膀胱 反应器与微生物生产基因产品混淆不清 乳腺生物反应器与微生物生产的比较 乳腺生物反应器微生物生产 原核生物 基因结构动物基因结构与人类的相同与人类基因结构不同 基因表达与天然蛋白质活性没有区别由于缺少内质网 高尔基体等细胞器 产 物可能不具有生物活性 产物提取从乳汁中较易分离提取从细胞中提取 较为复杂 生产设备畜牧业生产 提取设备工业生产 设备精良 热点题型热点题型 3 3 理清区别与联系 解答蛋白质工程与基因工程综合应用题理清区别与联系 解答蛋白质工程与基因工程综合应用题 例 1 下列关于蛋白质工程的说法 错误的是 A 蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构 使之更加符合人类需要 B 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 定向改变分子的结构 C 蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子 D 蛋白质工程与基因工程密不可分 又称为第二代基因工程 解析 本题考查蛋白质过程的概念 深入理解蛋白质工程的概念是正确解答该题的关 键 由于基因决定蛋白质 因此 要对蛋白质的结构进行设计改造 最终还必须通过 改造基 因来完成 而不是直接对蛋白质分子进行操作 答案 B 用心 爱心 专心9 例 2 某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似 只 有对热稳定性较差 进入人体后容易失效 现要将此酶开发成一种片剂 临床治疗食物的 消化不良 最佳方案是 A 对此酶中的少数氨基酸替换 以改善其功能 B 将此酶与人蛋白酶进行拼接 形成新的蛋白酶 C 重新设计与创造一种全新的蛋白酶 D 减少此酶在片剂中的含量 图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程 请据图回答有关问题 1 构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键 图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 2 通过 DNA 合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得 到准确表达 3 若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素 需用到的生物工程有 和 发酵工程 用心 爱心 专心10 4 图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么 解析 本题考查蛋白质工程的基本操作过程及应用 熟知蛋白质工程的基本思路是正 确解答该题的前提 1 蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求 对蛋白质 结构进行分子设计 因此 图中构建新的胰岛素模型的依据是胰岛素的预期功能 2 合成的 目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达 3 利用蛋白质工程 生产自然界原本不存在的蛋白质 需对原有的胰岛素进行改造 根据新的胰岛素中氨基酸的 序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列 人工合成新的胰岛素基因 形成目的基因 改造好的 目的基因需通过基因工程来生产基因产物 并且在生产过程中要借助工程菌 所以还需要进 行发酵 因此该过程涉及蛋白质工程 基因工程和发酵工程 4 由新的蛋白质模型到构建 新的基因 其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列 推测出基因中的脱氧核苷酸 序列 然后用 DNA 合成仪直接合成出新的基因 答案 1 蛋白质的预期功能 2 载体 大肠杆菌等受体细胞 3 蛋白质工程 基因工程 4 根据新的胰岛素中氨基酸的序列 推测出其基因中的脱氧核苷酸序列 然后 利用 DNA 合成仪来合成出新的胰岛素基因 题型攻略题型攻略 知识储备 基因工程与蛋白质工程的比较 项目蛋白质工程基因工程 过程预期蛋白质功能 设计预期的蛋白 质结构 推测应有的氨基酸序列 推测相对应的脱氧核 苷酸序列 合成 DNA 表达出 蛋白质 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 的检测与鉴定 实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性 以获得人类 所需的生物类型或生物产品 区别 结果生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的蛋白质 联系蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第二代基因工程 因为对现有蛋白 质的改造或制造新的蛋白质 必须通过基因修饰或基因合成实现 易错指导 很多同学误认为蛋白质工程的直接改造对象是蛋白质 实际上 之所以称为蛋白质工程 是因为整个过程是以研究蛋白质的结构和功能为起 用心 爱心 专心11 点 以改造蛋白质的结构和功能为最终目的 但改造蛋白质是通过对基因的改造来实现的 热点题型热点题型 4 4 抓住问题实质 解答植物组织培养原理 操作程序及其应用题抓住问题实质 解答植物组织培养原理 操作程序及其应用题 例 1 2008 江苏卷 下列关于植物组织培养的叙述中 错误的是 A 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 B 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化 C 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织 D 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 答案 D 例 2 2010 新课标全国卷 请回答 1 植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴 该技术可以保持品种的 繁殖种苗的速度 离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养 最终能够形成完整的植株 说明该叶肉细胞具有该植物的全部 2 把试管苗转接到新的培养基上时 需要在超净工作台上进行 其原因是避免 的污染 3 微型繁殖过程中 适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗 而与 配比适宜时可促进芽的增殖 若要抑制试管苗的生长 促使愈伤组织产生和生长 需要使用的生长调节剂是 脱落酸 2 4 D 4 将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段 时间后 单株鲜重和光合作用强度变化如图 据图分析 随着培 养基中蔗糖浓度的增加 光合作用强度的变化趋势是 单株鲜重的变化趋势是 据图判断 培养基中不含蔗糖 时 试管苗光合作用产生的有机物的量 能 不能 满 足自身最佳生长需要 用心 爱心 专心12 5 据图推测 若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力 应 降低 增加 培养基中蔗糖浓度 以便提高试管苗的自养能力 解析 本题考查植物组织培养的原理 条件的控制和分析图表并从中获取有效信息的 能力 植物组织培养技术是利用植物细胞全能性的原理进行的 是植物细胞工程的 基础 若选择的材料为体细胞 产生的后代所携带的遗传信息与亲代完全相同 在 操作过程中应注意无菌操作 避免杂菌污染 因为培养过程中使用的培养基营养物质丰富 很适合其他微生物的生长 适宜浓度的生长素可以诱导试管苗生根 而如果要促进 愈伤组织形成芽 则需要与细胞分裂素配比 促进愈伤组织产生和生长应该使用生长素类 似物 2 4 D 由图示信息可以直接看出 随着培养基中蔗糖浓度的增加 光合作 用强度逐渐减小 单株鲜重先增加后下降 说明蔗糖对试管苗的生长有影响 培养基中不 含蔗糖时 试管苗光合作用产生的有机物的量不能满足自身最佳生长需要 蔗糖浓 度越低 光合作用越强 降低培养基中蔗糖浓度 可以提高试管苗的光合能力 答案 遗传特性 快 遗传信息 微生物 生根 细胞分裂素 2 4 D 逐渐减小 先 增加后下降 不能 降低 例 3 人工种子是人们模仿天然种子的结构造 出来的生命有机体 它能像天然种子一样萌发生长 人工种子的核心部分是被外层薄膜包埋的具有类似种 子胚功能的胚状体 胚状体不同于一般种子的胚 它是 由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物 所以又称 体细胞胚 或 花粉胚 胚状体 可从悬浮培养的单细胞中得到 也可以通过试管培养的茎尖 芽尖 子房 花粉等获得 将 胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中 便成了所谓的 人工种子 其培育过程如图所示 请 根据以上材料回答 1 人工种子依据的原理是 经过 技 术培育而成的 2 包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构 3 某二倍体植物基因型有 DdTt 利用这种生物技术采用花药离体培养的方法 可培育 成 花粉胚 也可制成人工种子 这种种子萌发形成的个体为 基因型为 4 如果外植体为植物的茎尖 通过 的处理可使细胞彼此分离 可加入 用心 爱心 专心13 A 15 的盐酸 B 淀粉酶 C 果胶酶 D 胰蛋白酶 5 表示脱分化过程 其实质是 表示再分化的过程 其实质是 6 从上面所述胚状体的类型分析 人工种子萌发长成的植株是否可育 解析 本题考查植物组织培养技术的应用 以种子各结构及其功能为切入点对人工种 子各结构进行分析 能灵活运用细胞分化和全能性的有关知识是正确解答该题的关键 1 人工种子能发育成完整的植株 说明其细胞内含有个体发育的全部基因 因此原理是细胞的 全能性 经过植物组织培养得以表达 2 包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用 同时又可 以提供胚状体营养物质 所以可以视作是种皮及胚乳 3 由花药 或花粉 等配子发育成的 个体称为单倍体 其基因型为配子基因型 即 DT Dt dT dt 四种 4 使植物细胞彼此分 离可以使用果胶酶 因为植物细胞壁的主要成分是果胶 5 脱分化实质上是恢复分裂能力 而再分化就是分化 即基因选择性表达 6 由题目信息可知 人工种子的胚状体可来自茎尖 芽尖 子房 花粉等 如果来自花粉 得到的个体是单倍体 单倍体一般高度不育 答案 1 细胞的全能性 植物组织培养 2 种皮及提供营养的胚乳或子叶 3 单倍 体 DT Dt dT dt 4 C 5 使细胞恢复分裂 基因的选择性表达 导致了细胞形态 结构和功能的改变 6 若是由花粉 或三倍体植物的营养器官 发育而来的则不可育 若是 由茎尖 根尖等营养器官发育而来的则可育 题型攻略题型攻略 知识储备 影响组织培养过程的几种主要因素 1 材料因素的影响 不同的植物组织 培养的难易程度差别很大 容易进行无性繁殖的植物也容易进行组 织培养 同一种植物材料 材料的年龄 保存时间的长短也有影响 幼龄 保存时间短的 植物材料容易培养成功 菊花的组织培养 一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 2 严格的无菌条件 培养基上有细菌等微生物存在时 它们比植物细胞生长 繁殖 得更快 而且它们会产生毒素 使培养的植物细胞很快中毒死亡 因此在培养过程中要求 进行一系列的消毒 灭菌 并且要求无菌操作 植物激素 在配制好的 MS 培养基中 常常需要添加植物激素 植物激素中生长素和细胞分裂素是 启动细胞分裂 脱分化和再分化的关键性激素 植物激素的浓度 使用的先后顺序以及用 用心 爱心 专心14 量的比例等 都会影响实验结果 按照不同的顺序使用这两类激素 会得到不同的实验结果 使用顺序实验结果 先使用生长素 后使用细胞分裂素有利于细胞分裂 但细胞不分化 先使用细胞分裂素 后使用生长素细胞既分裂也分化 同时使用分化频率提高 当同时使用这两类激素时 两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 生长素用量比细胞分裂素用量植物细胞的发育方向 比值高时有利于根的分化 抑制芽的形成 比值低时有利于芽的分化 抑制根的形成 比值适中时促进愈伤组织的生长 方法技巧 植物组织培养过程中要注意对照实验和重复组的设置 通过设置重复组和对照组可以选出最佳的实验材料 最好的培养基配方 找出实验 失败的原因 如设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的锥形瓶 与接种操作 后的锥形瓶一同培养 用以说明培养基制作是否合格 有没有被杂菌污染 不同组的同 学设置不同的激素浓度 相互比较植物生长的速度 易错指导 误认为整个过程都需要给予光照 不清楚在植物组织培养过程各主要阶段培养对象对环 境条件的需求和发生的主要变化 存在着差异 一部分同学误认为植物组织培养过程各阶段都需要给予充足的光照 愈伤组织形成过程中 细胞还没有开始再分化 没有叶绿素和叶绿体的形成 也不可 能进行光合作用 所以愈伤组织形成初期不需要充足的光照 热点题型热点题型 5 5 熟知培养条件 解答动物细胞培养的方法和核移植及其应用题熟知培养条件 解答动物细胞培养的方法和核移植及其应用题 例 1 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 A 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞 B 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 C 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 D 恶性细胞系的细胞可进行传代培养 用心 爱心 专心15 答案 D 例 2 日本研究人员依靠体细胞克隆技术进行反复 拷贝 成功培育出第四代克 隆猪 这个研究小组培育的第一代克隆猪于 2004 年 4 月诞生 此后 他们又从长大的克隆 猪唾液腺中提取细胞 将细胞核植入未受精的卵子中 依次培育出第二代和第三代克隆猪 研究人员发现 猪与人类身体构造相似 克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物 根据材 料回答下列问题 1 第四代克隆猪利用了动物细胞核的 性 2 在细胞核植入受体卵母细胞之前 要用显微针去除卵母细胞的 再将 唾液腺细胞核注入 获得的重组胚胎需要体外培养 培养时不仅要有无机盐类和有机盐类 而且还要有 等营养成分及 等物质 当发育到囊 胚期时 将其移植到受体雌动物体内 3 研究显示 利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体 究其原因 除了发育 过程中的环境因素的影响外 还可能有 等原因 解析 本题考查细胞核移植技术的原理和过程 属于对识记层次的考查 熟记相关知 识是正确解答该题的前提 体细胞核移植技术利用了动物细胞核的全能性 在供体细胞的 细胞核移入受体细胞之前 必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏 哺乳动物胚胎的 培养液成分一般都比较复杂 除一些无机盐类外 还需添加维生素 激素 氨基酸 核苷 酸等营养成分以及血清等物质 克隆技术根本无法培育出完全相同的个体 原因可能是在 细胞分裂中发生基因突变或个体发育中受细胞质基因及环境的影响 答案 1 全能 2 细胞核 维生素 激素 氨基酸 核苷酸 动物血清 3 细胞分裂中可能发生基因突变或卵母细胞的细胞质内也有遗传物质 DNA 也控制后代 的性状表达 例 3 2008 宁夏卷 回答下列有关动物细胞培养的问题 1 在动物细胞培养过程中 当贴壁细胞分裂生长到细胞表面 时 细胞会停止 分裂增殖 这种现象称为细胞的 此时 瓶壁上形成的细胞层数是 要使贴 壁的细胞从瓶壁上分离下来 需要用酶处理 可用的酶是 2 随着细胞传代次数的增多 绝大部分细胞分裂停止 进而出现 现象 但 极少数细胞可以连续增殖 其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 细胞 该 种细胞的黏着性 细胞膜表面蛋白质 糖蛋白 的量 用心 爱心 专心16 3 现用某种大分子染料 对细胞进行染色时 观察到死细胞被染色 而活细胞不染 色 原因是 4 检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目 最好选用细胞分裂到 期 的细胞用显微镜进行观察 5 在细胞培养过程中 通常在 条件下保存细胞 因为在这种条件下 细胞中 的活性降低 细胞 的速率降低 6 给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后 发生了排斥现象 这是因为机体把移 植的皮肤组织当作 进行攻击 解析 本题考查动物细胞培养的原理 过程及应用 理解细胞培养的原理 培养过程 中细胞发生的相关变化 细胞增殖 分化相关知识 是正确解答该题的关键 1 理解 接触抑制现象 胰蛋白酶能切断细胞间蛋白质联系使细胞分散开来 2 这种不死的细胞 也即癌细胞 一般发生在 50 代后 3 细胞膜具有控制物质进出的作用 细胞死亡后 细胞膜将失去这种作用 4 中期细胞染色体形态固定 数目清晰 最适合统计观察 5 低温只是暂时降低酶的活性 当温度恢复适宜 酶的活性还能恢复 6 排斥现象 属于免疫反应 此时皮肤组织为抗原 答案 1 相互接触 接触抑制 单层 或一层 胰蛋白酶 2 衰老甚至死亡 不死性 降低 减少 3 由于活细胞的膜具有选择透过性 大分子染料不能进入活细胞 内 故活细胞不能着色 或由于死细胞的膜丧失了选择透过性 大分子染料能够进入死细 胞内而着色 4 中 5 冷冻 或超低温 液氮 酶 新陈代谢 6 抗原 题型攻略题型攻略 知识储备 动物细胞培养有关的几个问题 1 动物细胞培养条件及作用 无菌 无毒的环境 无菌处理 加抗生素杀菌 定期更换培养液 营养 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐和微量元素 血清或血 浆等天然成分 温度和 pH 36 5 0 5 和 7 2 7 4 气体环境 95 空气 5 CO2 其中 CO2作用 调节培养基 pH 空气中 O2作用 细胞有氧呼吸 所 用装置 CO2培养箱 2 原理 细胞增殖 3 动物细胞培养时 一般选取幼龄动物的组织 器官 其细胞的分化程序较低 增 殖能力强 有丝分裂旺盛 容易培养 4 在动物细胞培养过程中 一般情况下 10 代以前的细胞核型不变 10 代以后有些细 用心 爱心 专心17 胞核型发生改变 50 代以后的细胞可能发生癌变 5 胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞 以及将贴壁细 胞从瓶壁上分离下来 这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象 核移植有关的几个问题 1 卵母细胞选择时期及原因 减 中期的卵母细胞 此时具备受精能力 细胞质 中合成与分裂分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化 形成重组胚胎 2 选卵细胞做受体细胞原因 大 易于操作 卵黄多 营养丰富 为发育提 供充足的营养 激发重组细胞分裂分化 3 供体细胞 取供体动物的体细胞培养 一般选用传代 10 代以内的细胞 因为 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 保证了供体细胞正常的遗传基础 4 动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体 原因是动物体细胞的全能性受到限 制 用体细胞核移植技术能够得到克隆动物 说明动物体细胞的细胞核具有全能性 5 该过程用到的技术手段 动物细胞培养 动物细胞融合 早期胚胎培养和胚胎移 植 方法技巧 多角度 全面理解核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同原因 克隆动物是由重组的细胞经培养而来的 该重组的细胞质基因来源于提供卵原细胞 的亲本 细胞核基因来源提供细胞核的亲本 其遗传物质来自 2 个亲本 而植物组织培养 形成的植物的遗传物质只能来自提供培养材料的个体 在发育过程中可能发生基因突变 染色体变异导致性状改变 外界环境条件的影响引起不可遗传的变异 热点题型热点题型 6 6 准确把握实验流程 解答动物细胞融合与单克隆抗体的有关问题准确把握实验流程 解答动物细胞融合与单克隆抗体的有关问题 例 2007 天津卷 利用细胞工程方法 以 SARS 病毒核衣壳蛋白为抗原制备出 单克隆抗体 下列相关叙述正确的是 A 用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内 产生的血清抗体为单克隆抗体 B 体外培养单个效应 B 细胞可以获得大量针对 SARS 病毒的单克隆抗体 C 将等量效应 B 细胞和骨髓瘤细胞混合 经 PEG 诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞 D 利用该单克隆抗体与 SARS 病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者 解析 本题考查单克隆抗体制备的方法 熟知单克隆抗体制备的原理和基本方法是正 确解答该题的关键 单克隆抗体是由免疫的 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞相融合后由杂交瘤细 用心 爱心 专心18 胞产生的 其制备过程是先用 SARS 病毒核衣壳蛋白刺激机体产生相应的效应 B 淋巴细胞 将效应 B 淋巴细胞 不能无限增殖但能产生专一性的抗体 与骨髓瘤细胞 能无限增殖但不能 产生专一抗体 相融合 经过筛选 去掉相同细胞的融合体 再经抗原 抗体检测 得到既 能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞 经体内培养或体外培养就可获得相应的单克 隆抗体 通过单克隆抗体与病毒特异性结合可诊断是否被病毒感染 答案 D 例 单克隆抗体制备过程中所用的骨髓瘤细胞是一种基因缺陷型细胞 其合成核 酸的途径能被氨基喋呤阻断 现将从预先注射了某种抗原的小鼠脾脏中获得的 B 淋巴细胞 与上述骨髓瘤细胞混合 加入 PEG 促融后 再加入含氨基喋呤的培养液 若将这些混合物 分装于细胞培养板的小孔中培养 如右图所示 则小孔中的培养物不可能出现的结果是 A 细胞分裂繁殖 产生抗体 专一性抗体检验呈阴性 B 细胞分裂繁殖 产生抗体 专一性抗体检验 呈阳性 C 没有活细胞 产生抗体 D 没有活细胞 不产生抗体 解析 本题考查单克隆抗体的制备过程中融合 细胞产生的种类 弄清细胞的融合方式 正确应用 核酸合成的途径能被氨基喋呤所阻断 这一信息是正确解答该题的关键 单克隆抗体制备过程中 细胞的融合方式有骨髓瘤细胞 和骨髓瘤细胞 骨髓瘤细胞和 淋巴细胞 淋巴细胞和 淋巴细胞 其中骨髓瘤细胞与 发生融合的 B 淋巴细胞种类很多 融合后 都可以分裂繁殖 但有的能够产生专一性抗体 有的不能 但只有活细胞 才能产生抗体 淋巴细胞和 淋巴细胞融合成能产生抗体的 融合细胞 骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞融合后不能再增殖 也不能产生抗体 答案 C 例 3 运用动物体细胞融合技术可实现基因定位 研究发现 用人体细胞与小鼠体 细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体 杂种细胞在持续分裂过程中保留鼠的染 色体而人类染色体则会逐渐丢失 最后只剩一条或几条 下图表示人的缺乏 HGPRT 酶突变 细胞株 HGPRT 和小鼠的缺乏 TK 酶细胞株 TK 融合 后并在 HAT 培养液中培养的过程 结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅存有 3 号染色体或 17 号染色体或两者都有 已知 只有同时具有 HGPRT 酶和 TK 酶的融合细胞才可在 HAT 培养液中长期存活与繁殖 用心 爱心 专心19 1 体细胞杂交克服了 过程 常用的生物方法是 2 过程 中 为了防止细菌的污染 所用培养液应该添加一定量的 此外还要定期用 处理细胞 使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液 3 从培养过程看 HAT 培养液不仅能提供养料 还起 作用 4 从图示结果看 可以确定人的 基因位于 号染色体 该方法 可以对鼠基因定位吗 解析 本题要求利用动物细胞融合技术对染色体上基因进行定位 理解细胞融合原理 和 HTA 培养液的选择作用是正确解答该题的关键 题中 选择融合的人与鼠的细胞 分别 是人的缺乏 HGPRT 酶突变细胞株 HGPRT 一 和小鼠的缺乏 TK 酶细胞株 TK 一 由 于融合后的细胞 鼠的染色体全部保留了下来 因此融合细胞不会缺少 HGPRT 酶 是否缺 乏 TK 酶 取决于人的决定 TK 酶基因的染色体是否在融合后会缺失 由于能够在 HTA 培养 液中长期存在与繁殖的必须是同时含有 HGPRT 酶和 TK 酶的 如果融合细胞没有保留人细胞 中决定 TK 酶基因的染色体 融合细胞将无法存在与繁殖 如果融合细胞获得了人细胞中决 定 TK 酶基因的染色体 则可以在培养液中存活 从题中图示信息可知 融合细胞必须含有 人细胞中的 17 号染色体 这说明了人的 17 号染色体上含有 TK 酶的决定基因 在这一实验 过程中 HAT 培养液不仅提供了融合细胞生存的条件 也起到了从混合细胞中筛选出同时 含有 HGPRT 酶和 TK 酶的融合细胞的作用 答案 l 远缘杂交不亲和 或生殖隔离 用灭活的 仙台 动物 病毒诱导融 合 2 抗生素 胰蛋白酶 3 选择 筛选 4 TK 酶 17 不能 题型攻略题型攻略 用心 爱心 专心20 知识储备 单克隆抗体的制备过程及其中的两次筛选 1 制备过程 采用杂交瘤技术制备单克隆抗体包括动物免疫 细胞融合 选择杂交瘤 检测抗体 杂交瘤细胞的克隆化 冻存以及单克隆抗体的大量生产等 单克隆抗体制备过程中的两次筛选 第一次筛选 由于细胞融合是随机的 因此细胞混合物中融合细胞将以多种形式出现 因 此必须从中筛选出即能分泌抗体同时又能大量增殖的杂交瘤细胞 第二次筛选 实际免疫过程中 由于采用连续注射抗原的方法 且一种抗原决定蔟刺激机 体形成相对应的一种效应 B 细胞 因此从小鼠脾脏中取出的效应 B 细胞是不同的 所以必须 从杂交瘤细胞群中撒出能产生针对某一预定抗原的特异性杂交瘤细胞 易错指导 对实验目的 原理不熟和对制备过程与操作技术 原理不清导致一些操 作出问题 如对小鼠没有进行免疫处理 这样就可能从小鼠体内不能提取到相应的 B 细胞 理清整个过程的各个阶段所依据的生物学原理 如融合原理 筛选原理 用到的技术手 段 如融合方法和产品的获取方法 和可能产生的结果 如融合后细胞的种类 是减少错 误的有效途径 热点题型热点题型 7 7 准确区分实验流程 解答植物体细胞杂交和动物细胞融合综合题准确区分实验流程 解答植物体细胞杂交和动物细胞融合综合题 例 1 2008 全国卷 下列关于细胞工程的叙述 错误的是 A 电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 B 去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 C 小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的 B 淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 D 某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同 解析 本题综合考查植物体细胞杂交 有性生殖和动物细胞融合技术的相关知识 熟 记 用心 爱心 专心21 2 若 A B 是植物细胞 则形成的 D 细胞还要应用 技术把 D 培养成植株 3 若 A B 是动物细胞 一般取自 然后用 使 其分散开来 从 A B 到 C 的过程中 常用的但不用于植物细胞培养的手段是 所形成的 D 称为 4 若该过程是制备单克隆抗体 A 为小鼠 B 淋巴细胞 在获得此细胞之前 小鼠已被 注射了 由 D 细胞连续分裂产生大量细胞的过程称为 这种细胞既能无限繁殖 又 能分泌 图中 B 为 5 若该过程仍是制备单克隆抗体 在 A B 到 C 的过程中 所形成的 C 有 种 只考虑两个细胞的相互融合 用来培养的 D 细胞应该是 从中选择出它的方法 是 培养 获得 D 后 常用的培养方法有 和 解析 本题综合考查植物体细胞杂交和动物细胞融合技术的具体过程 理清这两个详 细过程是正确解答该题的前提 植物细胞融合前要用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁 成为 原生质体 细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁 杂种细胞通过植物组织培养可培育成 杂种植株 若培养动物细胞 一般取胚胎或幼龄动物的器官或组织 用灭活的病毒诱导融 合效果很好 用经过免疫产生的 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞 它既能无限 增殖 又能产生特异性抗体 由题干中的限定条件 只考虑两个细胞的相互融合 可知 产生了 AA BB AB 融合的 3 种细胞 若没有括号中的这个限定条件 则至少有 5 种细胞形 态 除上述 3 种外 还有未融合的 A B 细胞 答案 1 纤维素酶和果胶酶 细胞壁 电刺激 振动 离心 产生新的细胞壁 2 用心 爱心 专心22 植物组织培养 3 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 胰蛋白酶 用灭活的 病毒诱导杂种细胞融合 杂种细胞 4 抗原 克隆 细胞培养 特异性抗体 单克隆抗 体 骨髓瘤细胞 5 3 杂交瘤细胞 用特定的选择培养基 培养基中培养 小鼠腹腔 内增殖 题型攻略题型攻略 知识储备 植物体细胞杂交与动物细胞融合 单克隆抗体制备 的比较 项目植物体细胞杂交动物细胞融合 单克隆抗体的制备 原理细胞膜的流动性 细胞的全能 性 细胞膜的流动性 细胞增殖 融合前 处理 酶解法去除细胞壁 纤维素酶 果胶酶 注射特定抗原 免疫处理正常小鼠 促融方 法 1 物理法 离心 振动 电刺 激等 2 化学法 聚乙二醇 PEG 1 物 化法 与植物细胞融合相同 2 生物法 灭活的病毒 第 一 步 原生质体 的制备 酶解法 正常小鼠 免疫处理 第 二 步 原生质体 的融合 物 化 法 动物细胞 的融合 物 化 生法 第 三 步 杂种细胞 的筛选和 培养 杂交瘤细 胞的筛选 与培养 过 程 第 四 步 杂种植株 的诱导与 鉴定 单克隆抗 体的提纯 用心 爱心 专心23 意义和 用途 1 克服远缘杂交不亲和的障碍 大大扩展杂交的亲本组合范围 2 克服有性杂交的母系遗传现 象 获得细胞质基因的杂合子 研究细胞质遗传 1 制备单克隆抗体 2 诊断 治疗 预防疾病 例如 单抗诊断 盒 生物导弹 治疗癌症 易错指导 对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清 1 植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞 A B 进行融合 A 含有 2X 条染色体 2 个染色体组 基因 型为 Aabb B 含有 2Y 条染色体 2 个染色体组 其基因型为 ccDd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体数为 2X 2Y 基因型为 AabbccDd 从中不难看出 体细胞杂交即两个细 胞融合成一个细胞 不管染色体数 基因组还是染色体组都采用直接相加的方法 2 植物有性杂交 有性杂交的结果 子代细胞中染色体数 基因型分别为 X Y AbcD 或 abcD 或 Abcd 或 abcd 即先减半再相加 3 有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律 而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律 热点题型热点题型 7 7 对比体内 外受精及其早期胚胎发育 解答胚胎工程原理题对比体内 外受精及其早期胚胎发育 解答胚胎工程原理题 例 1 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述 正确的是 A 采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用 B 排卵就是排出成熟卵细胞的过程 C 卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成 D 受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体 用心 爱心 专心24 答案 D 例 2 下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中 DNA 总量 每个细胞体积 所有细胞 体积之和 有机物总量的变化趋势 横坐标为发育时间 其中正确的是 A B C D 解析 本题考查的是动物早期胚胎发育过程中物质及结构变化情况 熟悉胚胎的早期 发育过程是正确解答该题的关键 受精卵发育成囊胚过程中 需要通过细胞有丝分裂使细 胞数目增多 该过程中每个细胞 DNA 含量不变 所有细胞中总 DNA 量为 2n 2n 呈指数函 数形式增长 囊胚的总体积不变 但由于细胞数目增多 故每个细胞的体积减小 细胞有 丝分裂过程中需要消耗能量 能量由细胞呼吸过程中有机物氧化分解产生 故有机物总量 在减少 答案 A 例 3 2009 海南卷 请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题 1 精细胞经变形后 高尔基体发育形成精子的顶体 顶体内含有的 能协 助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带 2 某动物排卵时 减数第一次分裂尚未完成 此时卵子处于 卵母细胞 阶段 当该细胞发育至减数第二次分裂 期时 才具备受精能力 若在卵黄膜和透 明带之间看到两个极体 则表明 过程已完成 3 动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内 使之继续发育 为新个体的技术叫做胚胎移植 为了获得更多的早期胚胎 常用 激素 对供体进行处理 其目的是获得更多的 经人工授精后可得到早期胚胎 用 某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时 发现活胚胎细胞不能被染色 其原因是活细胞膜 4 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体 可对发育到桑椹胚或囊胚 阶段的早期胚胎进行 处理 再植入到受体内 若要对早期胚胎进行 长期保存 应将其置于 条件下 用心 爱心 专心25 解析 本题考查受精作用过程 熟记具体受精过程是正确解答该题的关键 1 顶体 内含有的顶体酶能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带 2 动物排卵时处于减数第 一次分裂的细胞称为初级卵母细胞 减数第二次分裂中期的细胞才具备受精能力 受精作 用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间看到两个极体 3 胚胎移植时受体的生理状态要 和供体一致 才能保证胚胎成活 为了获得更多的早期胚胎 常用促性腺激素对供体进行 处理 其目的是获得更多的卵母细胞 细胞膜具有选择透过性 活胚胎细胞不能被染色 原因是细胞膜对染料的吸收具有选择性 死细胞会被染色 因为细胞膜失去选择透过性 4 若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体常用的方法是胚胎分割 要注 意胚胎一定要分割均匀 生物学中常采用液氮冷冻的方法保存早期胚胎和生殖细胞 答案 1 顶体酶 2 初级 中 受精 3 生理状态 促性腺 卵母细胞 对物 质的吸收 具有选择透过性 4 胚胎分割 冷冻 或液氮 题型攻略题型攻略 知识储备 精子和卵子的发生过程的几个重点问题分析 1 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备 是在出生前 即胎儿时期 完成的 这是精 子和卵子在发生上的重要区别 但不是唯一的区别 如发生场所 过程及结果也不相同 2 精子的发生中两次减数分裂是连续的 是在睾丸的曲细精管内进行的 卵子的发生 中两次减数分裂是不连续的 减数第一次分裂在卵巢内完成 产生一个次级卵母细胞和第 一极体 进入输卵管 在与精子的结合过程中完成减数第二次分裂 产生一个成熟的卵子 和第二极体 当原核融合时 第一极体完成分裂 形成 2 个第二极体 有的哺乳动