（新高考）2020高考生物二轮复习 第一部分 专题突破方略 板块六 生物技术与工程 专题十五 现代生物科技专题教学案

1 专题十五专题十五 现代生物科技专题现代生物科技专题 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 5 活动 1 dna 的粗提取和鉴定 2 利用聚合酶链式反应 pcr 扩增 dna 片段并完成电泳鉴定 或运用软件进行虚拟 pcr 实验 3 利用植物组织培养技术培育 菊花或其他植物幼苗 并进行栽培 4 收集单克隆抗体在临床上实际应用的资料 并 进行交流分享 5 利用互联网搜集有关干细胞研究进展的资料 6 搜集文献资料 就 转基因食品是否安全 展开辩论 7 搜集历史上使用生物武器的资料 并分析其 严重危害 疏漏诊断 1 基因工程及安全性的相关判断 1 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测 2 用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 2 3 转抗虫基因的植物 不会导致昆虫群体抗性基因频率增加 4 重组质粒与探针能进行分子杂交是因为 dna 分子中脱氧核糖和磷酸交替连接 5 应用 dna 探针技术 可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否完 全表达 6 转基因生物不改变生物原有的分类地位 减少了农药使用 保护了农田土壤环境 2 细胞工程及伦理问题的相关判断 7 产生抗人白细胞介素 8 抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测 8 培养保留接触抑制的细胞 在培养瓶壁上可形成多层细胞 9 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性 10 细胞核移植主要在同种动物 同种组织的细胞之间进行 3 胚胎工程的相关判断 11 为获取更多的卵 母 细胞 要对供体母羊注射促性腺激素 使其同期发情 12 培养早期胚胎的培养液中含维生素 激素等多种能源物质 13 早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 长句冲关 1 概述性知识 1 限制酶具有特异性 即一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列 并在特定的位点 上切割 dna 分子 2 杂交瘤细胞的作用是既能产生单克隆抗体又能无限增殖 3 胚胎移植的优势是可以充分发挥雌性优良动物的繁殖潜力 2 程序性诱问 4 目的基因到了另一种生物体内能够成功表达 分析其原理是所有生物共用一套遗 传密码 5 在单克隆抗体制备过程中 有两次筛选 其操作步骤是第一次是筛选出杂交瘤细 胞 用选择培养基 第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞 用抗原 抗体结合法 6 胚胎移植过程中两次使用激素 其目的是第一次常用孕激素对受 供体进行同期 发情处理 第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵 微专题 1 基因工程 1 基因工程操作的四个步骤 3 2 pcr 技术扩增 3 dna 的粗提取和鉴定 4 蛋白质工程 4 1 2018 高考北京卷 用xho 和sal 两种限制性核酸内切酶分别处理同一 dna 片 段 酶切位点及酶切产物分离结果如图 以下叙述不正确的是 a 图 1 中两种酶识别的核苷酸序列不同 b 图 2 中酶切产物可用于构建重组 dna c 泳道 中是用sal 处理得到的酶切产物 d 图中被酶切的 dna 片段是单链 dna 解析 选 d 不同的限制酶识别序列不同 a 项正确 限制酶切割的产物可用于构建重 组 dna b 项正确 泳道 显示四个条带 是sal 处理后的酶切产物的电泳结果 泳道 显示三个条带 是xho 处理后的酶切产物的电泳结果 c 项正确 限制酶的作用特点是识 别特定 dna 序列 并在 dna 两条链特定部位切割产生黏性末端或平末端 d 项错误 2 2019 高考江苏卷 下列生物技术操作对遗传物质的改造 不会遗传给子代的是 a 将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌 筛选获得基因工程菌 b 将花青素代谢基因导入植物体细胞 经组培获得花色变异植株 c 将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵 培育出产低乳糖牛乳的奶牛 d 将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者 进行基因治疗 解析 选 d a 项 b 项和 c 项均采用了基因工程技术 基因工程依据的原理是基因重 组 且参与繁殖的细胞中均含有目的基因 故可遗传给子代 a 项 b 项 c 项不符合题意 d 项也采用了基因工程技术 但只有患者的淋巴细胞中含有目的基因 患者的生殖细胞中不 含目的基因 故不能遗传给子代 d 项符合题意 3 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 5 解析 1 基因文库包括基因组文库和 cdna 文库 2 生物体细胞内 dna 复制开始 时是利用解旋酶进行解旋的 而在体外利用 pcr 技术扩增目的基因时 则是通过加热至 90 95 对 dna 双链进行解旋的 二者都破坏了碱基对之间的氢键 3 在 pcr 过程中 要加热至 90 95 所以使用热稳定性高的taq酶 而不使用在高温下会失活的大肠杆菌 dna 聚合酶 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 4 2019 高考江苏卷 图 1 是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图 载体质粒 p0 具有四环素抗性基因 tetr 和氨苄青霉素抗性基因 ampr 请回答下列问题 1 ecor v 酶切位点为 ecor v 酶切出来的线性载体 p1 为 末 端 2 用taq dna 聚合酶进行 pcr 扩增获得目的基因片段 其两端各自带有一个腺嘌呤 脱氧核苷酸 载体 p1 用酶处理 在两端各添加了一个碱基为 的脱氧核苷酸 形成 p2 p2 和目的基因片段在 酶作用下 形成重组质粒 p3 3 为筛选出含有重组质粒 p3 的菌落 采用含有不同抗生素的平板进行筛选 得到 a b c 三类菌落 其生长情况如表 代表生长 代表不生长 根据表中结 果判断 应选择的菌落是 填表中字母 类 另外两类菌落质粒导入情况分别是 菌落类型 平板类型 abc 无抗生素 氨苄青霉素 四环素 氨苄青霉素 四环素 6 4 为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒 拟设计引物进行 pcr 鉴定 图 2 所示为甲 乙 丙 3 条引物在正确重组质粒中的相应位置 pcr 鉴定时应选 择的一对引物是 某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了 400 bp 片段 原因是 解析 1 ecor v 酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处 产生的是平末端 2 dna 连接酶对平末端的连接效率较低 因此通常要将平末端改造成黏性末端后再进行连接 由于目的基因片段的两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸 根据碱基互补配对原则 处理后 的质粒两端需要各添加一个碱基为胸腺嘧啶的脱氧核苷酸 要将处理后的质粒与目的基因连 接起来 需要用 dna 连接酶 3 由于四环素抗性基因中含有ecor v 酶识别的序列及切割 位点 所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏 而氨苄青霉素抗性基因正常 据 表可知 a 菌落抗氨苄青霉素和四环素 说明 a 菌落中导入的是 p0 质粒 b 菌落抗氨苄青霉 素而不抗四环素 说明 b 菌落中导入的是重组质粒 c 菌落既不抗氨苄青霉素 也不抗四环 素 说明 c 菌落中没有导入质粒 4 由于处理后的 p0 质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶 脱氧核苷酸 而目的基因片段的两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸 所以目的基因在和 p0 质粒连接时可能会出现两种情况 正向连接和反向连接 分析图 2 可知 理论上可以选 择的引物组合有甲和丙 乙和丙两种情况 如果选择甲和丙这对引物 则无论目的基因是否 正确插入 扩增的片段都是 50 bp 300 bp 100 bp 450 bp 不符合要求 如果选择乙和 丙这对引物 正向连接和反向连接后所得结果不同 所以应选择乙和丙这对引物进行 pcr 鉴 定 如果目的基因和 p0 质粒反向连接 则引物乙会出现在重组质粒的外侧 此时若加入引 物甲和乙 则可以扩增出 300 bp 100 bp 400 bp 片段 答案 1 平 2 胸腺嘧啶 t dna 连接 3 b a 类菌落含有 p0 c 类菌落未转入质粒 4 乙 丙 目的基因反向连接 从近五年高考统计来看 基因工程考查频率明显高于其他工程 多结合情景考查基因工 程特点 工具 操作程序 尤其是基因表达载体的构建及目的基因的检测与鉴定 1 下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述 正确的是 7 a 表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mrna 反转录获得 b 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原点 c 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 d 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析 选 c 人肝细胞中胰岛素基因不表达 因而不存在胰岛素 mrna a 错误 复制原 点是基因表达载体复制的起点 而胰岛素基因表达的起点是启动子 b 错误 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 c 正确 启动子与 rna 聚合酶结合启动转录 过程 终止密码子是翻译的终止信号 d 错误 2 2020 山东省高三等级考模拟 双脱氧核苷三磷酸 ddntp 与脱氧核苷三磷酸 dntp 的结构如图所示 已知 ddntp 按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后 子 链的延伸立即终止 某同学要通过 pcr 技术获得被 32p 标记且以碱基 c 为末端的 不同 长度的子链 dna 片段 在反应管中已经有单链模板 引物 dna 聚合酶和相应的缓冲液等 还需要加入下列哪些原料 dgtp datp dttp dctp dgtp datp dttp 位 32p 标记的 ddctp 位32p 标记的 ddctp a b c d 答案 a 3 不定项 2020 山东省高三等级考模拟 研究人员用三种基因探针 通过分子杂 交技术分别对某动物三种细胞中的 mrna 进行检测 结果如下表所示 下列说法错误的是 细胞 杂交带 探针 输卵管 细胞 未成熟 红细胞 胰岛 b 细胞 卵清蛋白基因探针有无无 珠蛋白基因探针无有无 胰岛素基因探针无无有 a 三种探针的核苷酸序列不同 8 b 有杂交带出现表明相应基因发生了转录 c 用上述探针分别检测三种细胞的 dna 实验结果不变 d 可用 mrna 逆转录产生的 dna 制作相应基因的探针 答案 c 4 不定项 2019 江苏六校联考 下图表示利用细菌中抗虫基因培育抗虫玉米的过 程 其中 表示操作步骤 a b 表示相关分子 c e 表示培养过程 其中 d 过程表示 细菌与玉米细胞混合培养 下列有关叙述错误的是 a 图中需要用到限制酶的是步骤 b 图中导入目的基因的是步骤 c 步骤 的主要目的是扩增目的基因 d 脱分化和再分化的步骤分别是 和 解析 选 abd 步骤 表示目的基因的获取 需要用到限制酶 步骤 表示切割质粒产 生黏性末端的过程 也需要用到限制酶 而步骤 需要用的酶是 dna 连接酶 a 错误 图示 将目的基因导入受体细胞 玉米细胞 的方法是农杆菌转化法 即图中步骤 b 错误 步骤 是通过农杆菌的繁殖来扩增目的基因的 c 正确 步骤 表示植物组织培养过程 包 括脱分化和再分化两个过程 步骤 表示植物的生长发育过程 d 错误 5 将某种植物中的耐盐基因 转入水稻细胞中培育出耐盐水稻新品系 下图是培育过程 简图 请回答下列问题 1 阶段 1 的核心步骤是 在这个过程中 理论上一般需用同种限制酶 切割 个磷酸二酯键 2 为保证耐盐基因的正常转录 重组质粒 b 上耐盐基因的首端必须含有 它是 识别和结合的位点 尾端应含有 3 由 b 到 c 常用的方法是 检测转基因植株是否培育成功的最 简便方法是 9 4 阶段 2 的培养基中除了必要的营养物质和琼脂外 还必须添加 解析 1 阶段 1 属于基因工程的操作过程 基因工程的核心步骤是基因表达载体的 构建 若用同种酶切割质粒和含目的基因的 dna 片段 则在获取目的基因时 需要从目的基 因两端切割 每个 dna 分子有两条链 因此需要切开 4 个磷酸二酯键 对于质粒来说 只要 切开一个切口即可 这样需要切开 2 个磷酸二酯键 因此整个过程理论上一般需要切开 6 个 磷酸二酯键 2 转录是从基因的启动子部位开始的 因此必须保证基因首端有启动子 rna 聚合酶在转录时能识别并与启动子结合 在基因的尾端应有终止子 在此处 rna 聚合酶 与基因分离 转录停止 3 常用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞 本实验的目的 是培育耐盐植物 因此可将转基因植物种植在盐碱地上观察其是否能正常生长 据此检测转 基因植株是否培育成功 4 在植物组织培养过程中 还必须在培养基中加入一定量的细 胞分裂素和生长素等植物激素 答案 1 基因表达载体的构建 6 2 启动子 rna 聚合酶 终止子 3 农杆 菌转化法 将其种植在盐碱地上观察其能否正常生长 用一定浓度的盐水浇灌 观察其是否 能正常生长 4 植物激素 细胞分裂素和生长素 6 蓝藻兼具微生物和植物的优点 是一种独特的基因工程受体系统 很多蓝藻含有质粒 但其质粒不能直接作为运载体 需要构建成穿梭质粒表达载体 才能使目的基因在蓝藻中有 效的复制和表达 回答下列问题 1 据图 1 推测 与普通基因表达载体相比 穿梭质粒表达载体既能在 中 复制 也能在 中复制 为了筛选转入了穿梭质粒表达载体的蓝藻 应在选择培养 基中添加 2 选大肠杆菌作为受体细胞时 应选用 处理 使其成为感受态细胞 采用基因枪法将目的基因导入蓝藻前 可使用 填 纤维素酶和果胶酶 溶菌 酶 或 胶原蛋白酶 去除蓝藻的细胞壁 3 已知 dna 复制时 子链的延伸方向是 5 3 使用 pcr 技术检测转基因蓝藻中 是否存在人胸腺素基因 可选择图 2 中 1 2 3 4 四种单链 dna 片段中的 作为 引物 此过程还需要 酶 解析 1 据图 1 可知 该穿梭质粒表达载体中存在大肠杆菌质粒复制原点 也存在 蓝藻质粒复制原点 推断该穿梭质粒表达载体既能在大肠杆菌中复制 也能在蓝藻中复制 10 该穿梭质粒表达载体上有卡那霉素抗性基因 因此应在选择培养基中添加卡那霉素进行筛选 2 大肠杆菌作为受体细胞时 需用 ca2 处理 使其成为感受态细胞 蓝藻细胞壁的主要 成分为肽聚糖 可选择溶菌酶去除蓝藻的细胞壁 3 据题可知 子链的延伸方向为 5 3 可选择图 2 中的 2 和 3 片段作为引物 pcr 过程中还需要热稳定的 dna 聚合酶 taq酶 答案 1 大肠杆菌 蓝藻 卡那霉素 2 ca2 溶菌酶 3 2 和 3 热稳定的 dna 聚合 或taq 7 下图为 dna 的粗提取与鉴定 实验过程中的一些重要操作示意图 回答下列有关该 实验的问题 1 正确的操作顺序是 2 图中 c e 步骤都加入蒸馏水 但其目的不同 分别是 和 3 图中 a 步骤所用酒精溶液必须经过 才能使用 该步骤的目的是 4 为鉴定 a 中所得到的丝状物的主要成分为 dna 可滴加 试剂后进行沸水 浴加热 如果出现 则证明该丝状物的主要成分为 dna 答案 1 c b e d a 2 使鸡血细胞吸水破裂 降低 nacl 溶液的浓度 使 dna 析出 3 充分冷却 提取含杂质较少的 dna 4 二苯胺 蓝色 1 限制酶 dna 酶 解旋酶 限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列 并使两条链在特定的位置断开的酶 dna 酶 是将 dna 水解为基本组成单位的酶 解旋酶是将 dna 的两条链间的氢键打开形成两条单链的 酶 2 dna 连接酶 dna 聚合酶 11 dna 连接酶连接两个 dna 片段 而 dna 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸 链上 3 基因工程中的载体 细胞膜上的载体 4 启动子 dna 片段 起始密码子 位于 mrna 上 终止子 dna 片段 终止密码子 位于 mrna 上 微专题 2 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 a 条件 离体 一定营养物质 激素 生长素 细胞分裂素 等 b 培养基状态 固体培养基 c 体内细胞未表现全能性的原因 基因的表达具有选择性 植物激素的使用 生长素与细胞 分裂素的比值 作用效果 比值高促进根分化 抑制芽形成 比值低促进芽分化 抑制根形成 比值适中促进愈伤组织形成 2 植物体细胞杂交的关键 酶解法 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 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 杂种植株培育成功的原理 细胞具有全能性 2 动物细胞培养的营养成分 过程及相关酶 1 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 12 2 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 3 特殊的营养条件 液体培养基 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 4 培养过程 原代培养 传代培养 3 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 4 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 5 单克隆抗体制备的过程 1 2019 高考北京卷 甲 乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害 研究者先分别获 得抗甲 乙的转基因植株 再将二者杂交后得到 f1 结合单倍体育种技术 培育出同时抗 甲 乙的植物新品种 以下对相关操作及结果的叙述 错误的是 a 将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞 b 通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定 c 调整培养基中植物激素比例获得 f1花粉再生植株 d 经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体 解析 选 d 基因工程的核心是基因表达载体的构建 基因表达载体包括目的基因 标 记基因 启动子 终止子等 a 项正确 可通过病原体接种实验对转基因植株进行个体水平 的检测 b 项正确 花粉离体培养技术就是以花粉为外植体进行的组织培养 其培养基中需 要添加生长素和细胞分裂素等植物激素 且在组织培养不同阶段需要调整激素的比例 c 项 13 正确 抗甲 乙的植物新品种杂交后得到的 f1仍为二倍体植物 所以 f1经花粉离体培养获 得的再生植株均为单倍体 d 项错误 2 2019 高考江苏卷改编 下图为杂交瘤细胞制备示意图 骨髓瘤细胞由于缺乏次黄 嘌呤磷酸核糖转移酶 hgprt 在 hat 筛选培养液中不能正常合成 dna 无法生长 下列 叙述错误的是 a 可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合 b 两两融合的细胞都能在 hat 培养液中生长 c 杂交瘤细胞需进一步筛选才能用于生产 d 细胞膜的流动性是细胞融合的基础 解析 选 b 动物细胞融合可以用灭活的仙台病毒进行诱导 或用 peg 电激等进行诱 导 a 正确 免疫 b 细胞与骨髓瘤细胞进行融合产生的融合细胞有 免疫 b 细胞自身融合细 胞 骨髓瘤细胞自身融合细胞 杂交瘤细胞 据题可知 骨髓瘤细胞在 hat 培养基上无法生 长 因此骨髓瘤细胞自身融合细胞在 hat 培养基上无法生长 而免疫 b 细胞自身融合细胞和 杂交瘤细胞可以在 hat 培养基上生长 b 错误 融合后产生的杂交瘤细胞并不是都能表达生 产所需的单克隆抗体 需要进一步筛选 c 正确 动物细胞融合依据的原理是细胞膜的流动 性 d 正确 3 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 14 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 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全能性 2 在本实验中 切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分 原因是形成层容易诱导形成 愈伤组织 3 决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例 步骤 诱导愈伤组织形成 和步骤 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 故步骤 到步骤 需更换培养基 愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试 管苗 4 步骤 需要照光培养 其作用是诱导叶绿素的形成 使试管苗能够进行光合作 用 5 组织培养没有经过两性生殖细胞的结合 因此属于无性繁殖 组织培养得到的植 株保持了原品种的遗传特性 答案 1 全能性 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 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 高考中对细胞工程的考查频率仅次于基因工程 考查内容多涉及动物细胞培养与融合技 术 体细胞核移植技术 常渗透考查胚胎工程技术 单克隆抗体的制备及植物组织培养和 体细胞杂交技术 1 下列关于植物组织培养和动物克隆的说法 错误的是 a 植物组培获得的试管苗 可能为杂合子 也可能为纯合子 可能为单倍体 也可能为 二倍体 b 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组培获得的愈伤组织的基因型一定相同 c 培育克隆动物的技术基础是动物的细胞培养及动物细胞核移植等 d 为了防止细胞培养过程中细菌的污染 可向培养液中加入适量的抗生素 解析 选 b 植物组织培养获得的后代和亲本 提供细胞 组织的 相同 可能为杂合 子 也可能为纯合子 可能为单倍体 也可能为二倍体 a 正确 同一株绿色开花植物不同 部位的细胞经组培获得的愈伤组织的基因型不一定相同 如花粉细胞和体细胞 b 错误 动 15 物克隆过程应用的技术包括核移植技术 动物细胞培养技术 胚胎移植技术等 c 正确 抗 生素可以抑制杂菌污染 为了防止细胞培养过程中细菌的污染 可向培养液中加入适量的抗 生素 d 正确 2 2019 江苏盐城高三模考 科研人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率 和脱毒率的影响 结果如图所示 下列相关叙述错误的是 a 培养脱毒苗所依据的原理有基因突变和细胞全能性 b 培养脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分化两个阶段 c 实验结果表明茎尖越小脱毒率越高 成苗率越低 d 根据本实验 培养脱毒苗时茎尖的适宜大小为 0 27 mm 解析 选 a 马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒 因此可利用马铃薯茎尖进行组织培养形 成脱毒苗 所依据的原理是细胞的全能性 a 错误 培育脱毒苗的过程中涉及脱分化和再分 化两个阶段 b 正确 由图可知 茎尖越小脱毒率越高 成苗率越低 c 正确 本实验中 在茎尖外植体大小为 0 27 mm 时 脱毒率和成苗率均较高 因此根据本实验 马铃薯脱毒培 养中茎尖外植体的适宜大小为 0 27 mm d 正确 3 不定项 下图为科研人员培育克隆猴 中中 的流程图 下列有关叙述正确的是 a e 的性状表现不受来源于 b 中的基因控制 b 图中涉及的技术有动物细胞培养 核移植 胚胎移植等 c d 为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件 d e 诞生实验体现了 a 细胞核的全能性 解析 选 bd e 的性状表现受来源于 b 中细胞质基因的控制 a 错误 题图中涉及的技 术有动物细胞培养 核移植 胚胎移植等 b 正确 d 为胚胎发育提供适宜条件 但没有提 供遗传物质 c 错误 e 诞生实验体现了 a 的细胞核具有全能性 d 正确 4 不定项 人绒毛膜促性腺激素 hcg 是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖 蛋白 制备抗 hcg 单克隆抗体可用于早孕的诊断 下图是抗 hcg 单克隆抗体制备流程示意图 16 下列相关叙述错误的是 a 过程的促融剂常用聚乙二醇 peg 也可用灭活的病毒诱导 b 过程利用抗原 抗体杂交的原理进行检测 c 给小鼠多次注射 hcg 的目的是获得较多的记忆细胞 d 过程需要添加抗生素等物质 目的是防止病毒污染 解析 选 cd 与植物细胞融合相比 动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导处理 a 正 确 过程利用抗原 抗体杂交的原理进行检测 b 正确 给小鼠多次注射 hcg 的目的是获 得较多免疫过的 b 细胞 c 错误 过程需要添加抗生素等物质 目的是防止杂菌污染 而 不是防止病毒污染 d 错误 5 请回答下列问题 1 植物组织培养过程中 由于培养细胞处于 状态 故容易受到培养条件 和外界的影响而发生突变 若对愈伤组织进行物理或化学诱变处理 促使其发生突变 再通 过 形成植株 从中筛选出抗病 高产优质的突变体 就可以培育成新品种 2 用植物体细胞杂交技术培育番茄 马铃薯 就是将这两种植物体细胞 在一定条 件下 这项研究在 上取得了重大突破 3 一种由正常体细胞经人工逆转后形成的诱导性多能干细胞 ipsc 经基因修饰后 分化成特定的 t 淋巴细胞 体外培养 ipsc 过程中 通常需要在培养基中添加 等天 然成分 4 制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体过程中 需要用特定的选择培养基筛选 出杂交瘤细胞 该细胞的特点是 对杂交瘤细胞还需进行 培养 并用 对其进行专一抗体检测 经多次筛 选获得足够数量的所需细胞进行体内或体外培养 解析 1 植物组织培养过程中 由于培养细胞处于分生状态 故容易受到培养条件 和外界影响而发生突变 愈伤组织通过再分化可形成植株 2 用植物体细胞杂交技术培 育番茄 马铃薯 就是将这两种植物体细胞去掉细胞壁后 在一定条件下诱导融合形成杂种 17 细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体 植物体细胞杂交技术能克服不同生物远缘杂交不亲 和的障碍 3 进行动物细胞培养时 由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚 因此 通常需要在培养基中添加血清 血浆等一些天然成分 4 在制备抗人绒毛膜促性 腺激素的单克隆抗体过程中 需要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞 杂交瘤细胞的特 点是既能迅速大量繁殖 又能产生专一抗体 对杂交瘤细胞还需进行克隆化培养 并用人绒 毛膜促性腺激素对其进行专一抗体检测 经多次筛选获得足够数量的所需细胞进行体内或体 外培养 答案 1 分生 或脱分化 诱导分化 或再分化 2 融合形成杂种细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体 克服不同生物远缘杂交不 亲和的障碍 或克服生殖隔离 3 血清 血浆 4 既能迅速大量繁殖 又能产生专 一 特异性 抗体 克隆化 人绒毛膜促性腺激素 6 抗体是由四条多肽链结合形成的 y 型蛋白质 c 区为抗体分子的恒定区 同一物种 c 区氨基酸序列相同 v 区为抗体分子的可变区 不同抗体的 v 区氨基酸序列有差异 可变区 的不同使得不同抗体分子能结合不同的抗原 请回答下列问题 1 和传统获取抗体的方法相比 单克隆抗体具有 的优 点 2 天然抗体的两个 v 区结构完全相同 只能结合相同的抗原 通过一定的技术手段 可以得到双功能抗体 它的两个 v 区能结合不同的抗原 双功能抗体的制备方法如下 向小 鼠注射 获取 细胞 将该细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合后经过 次筛选获取能分泌单克隆抗体 1 的 a 细胞 同理 获取能分泌单克隆抗体 2 的 b 细胞 将 a b 细胞进行融合 形成可分泌两种亲代抗体和杂种抗体的杂种 杂交瘤细胞 a b 3 双功能抗体在癌症治疗中可作为 生物导弹 其中一个 v 区识别癌细胞表面特 定的抗原 另一个 v 区可以和 结合 使其定向杀伤癌细胞 4 若要对天然抗体的 v 区进行定向改造 使其能够结合一些自然界没有的蛋白质 可以使用 技术对 分子进行改造 解析 1 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高 并可大量制备的优点 2 向小鼠 注射特定的抗原使其产生特定的免疫反应 获取 b 淋巴细胞 将该细胞与小鼠骨髓瘤细胞融 合后经过两次筛选获取能分泌单克隆抗体 1 的 a 细胞 同理 获取能分泌单克隆抗体 2 的 b 细胞 将 a b 细胞进行融合 形成可分泌两种亲代抗体和杂种抗体的杂种 杂交瘤细胞 a b 3 双功能抗体在癌症治疗中可作为 生物导弹 其中一个 v 区识别癌细胞 表面特定的抗原 另一个 v 区可以和 t 细胞 抗癌药物 放射性物质等结合 使其定向杀伤 18 癌细胞 4 若要对天然抗体的 v 区进行定向改造 使其能够结合一些自然界没有的蛋白 质 需要使用蛋白质工程技术对 dna 分子进行改造 答案 1 特异性强 灵敏度高 并可能大量制备 2 特定的抗原 b 淋巴 两 3 t 细胞 抗癌药物 放射性物质等 言之有理即可 4 蛋白质工程 dna 微专题 3 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题 1 早期胚胎发育过程的流程分析 2 胚胎工程操作流程分析 以牛为例 3 胚胎干细胞的培养流程 4 治疗性克隆与生殖性克隆的关系 19 类型 项目 治疗性克隆生殖性克隆 目的 从胚胎中获取干细胞用于医学 研究和治疗 用于生育 获得人的复制品区 别 水平细胞水平个体水平 联系都属于无性生殖 产生的新个体或新组织 遗传信息相同 5 区分试管婴儿和设计试管婴儿 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 2018 高考江苏卷 下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述 正确的是 a 采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理 b 体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植 c 使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应 d 利用胚胎分割技术 同卵多胎较同卵双胎成功率更高 解析 选 a 常通过注射促性腺激素的方法对良种母牛进行超数排卵处理 a 项正确 体外培养发育到桑椹胚或囊胚期的胚胎可进行胚胎移植 b 项错误 一般情况下 代孕牛不 会对外来移植胚胎产生免疫排斥反应 不需要免疫抑制剂 c 项错误 利用胚胎分割技术 同卵双胎较同卵多胎成功率高 d 项错误 2 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 20 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 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核 移入到一个已经去掉细胞核的 卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 用核移 植的方法得到的动物称为克隆动物 与核供体相比 其细胞的染色体数目不变 2 由于 动物胚胎细胞分化程度低 恢复其全能性相对容易 而动物体细胞分化程度高 恢复其全能 性十分困难 所以 胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度明显低于体细胞核移植 3 哺 乳动物雌性和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同 所以分别以雌性和雄性个体的体细胞 为供体 克隆动物体细胞的常染色体数目相同 但其性染色体组合不同 答案 1 将动物的一个细胞的细胞核 移入到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 3 2019 高考江苏卷 利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中 然后通 过核移植技术培育基因编辑猪 可用于生产基因工程疫苗 下图为基因编辑猪培育流程 请 回答下列问题 1 对 1 号猪使用 处理 使其超数排卵 收集并选取处在 时期的卵 母细胞用于核移植 2 采集 2 号猪的组织块 用 处理获得分散的成纤维细胞 放置于 37 的 co2培养箱中培养 其中 co2的作用是 3 为获得更多基因编辑猪 可在胚胎移植前对胚胎进行 产出的基因编辑 猪的性染色体来自 号猪 4 为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入 4 号猪并正常表达 可采用的方法有 填序号 dna 测序 染色体倍性分析 21 体细胞结构分析 抗原 抗体杂交 解析 1 为获取更多的卵 母 细胞 要对供体母猪注射促性腺激素 使其超数排 卵 用于核移植的卵母细胞通常处于减数第二次分裂的中期 2 常用胰蛋白酶或胶原蛋 白酶处理动物组织块 使其分散成单个细胞 动物细胞培养所需气体主要有 o2和 co2 o2是 细胞代谢所必需的 co2的主要作用是维持培养液的 ph 3 若要获得更多基因编辑猪 可采用胚胎分割技术对移植前的胚胎进行分割 子代猪的性别取决于核供体亲本 即 2 号猪 4 为了判断目的基因是否被导入受体中 可采用 dna 分子杂交 dna 测序等技术进行检 测 判断目的基因导入受体细胞后是否成功表达出相应的蛋白质 通常采用抗原 抗体杂交 技术从分子水平进行检测 答案 1 促性腺激素 减数第二次分裂中期 2 胰蛋白酶 胶原蛋白酶 维持培养液的 ph 3 分割 2 4 近年来对胚胎工程的考查 经常将胚胎移植 胚胎分割 体外受精等技术渗透于动物细 胞工程或基因工程中进行考查 复习时应尤其重视胚胎移植及干细胞应用技术 1 下列关于胚胎发育和胚胎工程的叙述 正确的是 a 在动物的饲料中添加一定量的促性腺激素能促使超数排卵 b 滋养层细胞发育成胎儿的胎膜和胎盘等结构发生在囊胚期 c 若在囊胚期进行胚胎分割 内细胞团需均等分割 滋养层则不必 d 从动物体内获取的精子能直接与卵细胞结合完成受精过程 解析 选 c 促性腺激素的化学本质是蛋白质 食用后会被消化水解 因此在动物饲料 中添加促性腺激素不会促使超数排卵 a 错误 滋养层细胞发育成胎儿的胎膜和胎盘等结构 发生在原肠胚以后 b 错误 从动物体内获取的精子需经获能处理后 才能与卵细胞结合完 成受精过程 d 错误 2 下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述 错误的是 a 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 b 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 c 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 d 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 解析 选 c 精子在获能液中培养的目的是使精子获能 其培养条件应符合动物细胞培 养的要求 a 正确 小鼠在特定光控周期条件下饲养的目的是通过特定的光周期调控其性激 素的分泌 注射促性腺激素的目的是使其超数排卵 b 正确 虽然分割的胚胎具有相同的遗 传物质 但环境也会对胚胎的发育产生影响 导致发育的个体出现形态学差异 c 错误 胚 22 胎干细胞具有发育的全能性 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 d 正 确 3 不定项 2019 江苏盐城模拟 下图表示利用二倍体小鼠所做的实验 分析合理 的是 a 过程 需要运用早期胚胎培养技术 b 图中囊胚的细胞基因型都相同 c 代孕母鼠需进行同期发情处理 d 嵌合体幼鼠是四倍体 解析 选 ac 过程 为动物细胞培养 早期胚胎培养 a 正确 图中囊胚的细胞基因 来自两种小鼠 故有些细胞的基因型不相同 b 错误 胚胎移植技术中 进行该操作前需要 对受体雌鼠进行同期发情处理 c 正确 嵌合体幼鼠染色体并未加倍 故是二倍体 d 错误 4 不定项 下图为培育转基因山羊生产人 酪蛋白的流程图 下列叙述正确的是 a 过程 所用的人 酪蛋白基因可从人 cdna 文库中获得 b 过程 可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植 c 过程 可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体 d 过程 人 酪蛋白基因在细胞质内进行转录 翻译 解析 选 ac 由图可知 过程表示基因表达载体的构建 目的基因的获得方法很多 从人 cdna 文库中获取就是其中之一 a 正确 过程 表示胚胎移植 山羊的胚胎移植应在 囊胚期以前 b 错误 胚胎分割可以得到多个遗传性状相同的个体 在 过程中可以应用 c 正确 真核 生物的转录过程发生在细胞核中 翻译过程发生在细胞质中 d 错误 5 科学家利用胚胎移植技术 使我国首例和第二例胎儿皮肤上皮细胞克隆牛 康康 和 双双 的后代 蓓蓓 成功诞生 请回答下列问题 1 要获得克隆牛 康康 双双 需要将供体细胞注入去核卵母细胞中 通过 将两细胞融合 构建 23 2 为了 在供体细胞核移植到受体卵母细胞前 必须先去掉受体卵母细胞的核 3 蓓蓓 由从 双双 体内收集的胚胎发育而来 能从 双双 体内收集胚胎的 生理学基础是 4 在 时期 通过 填胚胎移植的方法 将胚胎注入代孕 母牛子宫的相应部位 在胚胎移植前需要对收集的胚胎进行 5 胚胎移植的实质是 解析 1 动物体细胞核移植过程中 将供体细胞注入去核卵母细胞中 通过电刺激 使两细胞融合 供体细胞核进入受体卵母细胞 构建重组胚胎 2 为使核移植的胚胎或 动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的供体细胞 在供体细胞的细胞核移至受体细胞 之前 必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏 3 哺乳动物的早期胚胎形成后 在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系 而是处于游离状态 这就为胚胎的收集提 供了可能 4 不同动物胚胎移植的时间不同 牛 羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才 能进行移植 胚胎的移植主要通过手术法或非手术法将胚胎注入子宫的相应部位 而且胚胎 移植前需要用特制的冲卵装置 把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 进而对胚胎进行质量检 查 5 胚胎移植成功率的高低与供 受体生理环境条件一致性密切相关 只有供 受体 生理环境高度一致 移入受体的胚胎才能被接受 并继续发育 所以胚胎移植的实质可简单 概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 答案 1 电刺激 重组胚胎 2 保证核遗传物质全部来自有重要利用价值的供体 细胞 合理即可 3 哺乳动物的早期胚胎形成后 在一定时间内不会与母体子宫建立 组织上的联系 而是处于游离状态 4 桑椹胚或囊胚 手术法或非手术法 质量检查 5 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 强化练习 知能提升 1 2019 江苏扬州调研 下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述 正确的是 a 卵裂期细胞的体积随分裂次数增加而不断增大 b 囊胚的滋养层细胞可发育成动物体的任何组织器官 c 动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的 d 培育试管婴儿涉及体内受精 早期胚胎培养和胚胎移植等技术 解析 选 c 卵裂期细胞的体积随分裂次数的增加而不断减小 a 错误 囊胚的滋养层 细胞可发育成胎盘和胎膜 b 错误 动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的 24 因此孵化前的早期胚胎处于游离状态 c 正确 培育试管婴儿涉及体外受精 早期胚胎培养 和胚胎移植等技术 d 错误 2 下列对哺乳动物体内受精 早期胚胎发育过程和胚胎工程的叙述 正确的是 a 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育 b 早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清 抗生素和激素等 c 原肠胚时期的细胞具备发育成完整个体的能力 该时期是胚胎移植的最佳时期 d 卵子释放顶体酶溶解放射冠和透明带 卵细胞膜反应是防止多精入卵的屏障之一 解析 选 a 内细胞团的细胞具有发育的全能性 注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参 与个体器官的发育 a 正确 动物细胞培养的培养液不需要加入激素 b 错误 桑椹胚和囊 胚期的细胞具备发育成完整个体的能力 该时期是胚胎移植的最佳时期 c 错误 精子释放 顶体酶溶解放射冠和透明带 卵细胞膜反应是防止多精入卵的屏障之一 d 错误 3 牛胚胎移植的基本程序如下图所示 下列说法错误的是 a 供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎 b 图中 a 指的是超数排卵 可用促性腺激素 c 为了提高牛胚胎的利用率 常采用的方法是胚胎分割移植 d 供体和受体 代孕母牛 要进行免疫检查 防止发生免疫排斥反应 解析 选 d 胚胎移植的目的是发挥雌性优良个体的繁殖潜力 胚胎分割是将一个胚胎 分成多份 从而提高了优良胚胎的利用率 胚胎移植过程不同于器官移植 受体对移入子宫 的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应 不需要进行免疫检查 4 不定项 小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体实验时易引起过敏反应 为了 克服这个缺陷 可选择性扩增抗体的可变区基因 目的基因 后再重组表达 下列相关叙述 正确的是 a 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 b 用 pcr 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 c pcr 体系中一定要添加从受体细胞中提取的 dna 聚合酶 d 一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞 解析 选 bd