專題16現(xiàn)代生物科技專題VIP

現(xiàn)代生物科技專題湖南省耒陽市第一中學周偉◆考綱要求與素養(yǎng)定位考綱要求素養(yǎng)定位1.基因工程的誕生。（Ⅰ）2.基因工程的原理及技術(shù)（含PCR技術(shù)）。（Ⅱ）3.基因工程的應(yīng)用（Ⅱ）。4.蛋白質(zhì)工程（Ⅰ）。5.植物的組織培養(yǎng)。（Ⅱ）6.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克。（Ⅱ）7.細胞融合與單克隆抗體。（Ⅱ）8.動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)。（Ⅰ）9.胚胎干細胞的移植。（Ⅰ）10.胚胎工程的應(yīng)用。（Ⅱ）11.轉(zhuǎn)基因生物的安全性。（Ⅰ）12.生物武器對人類的威脅。（Ⅰ）13.生物技術(shù)中的倫理問題。（Ⅰ）14.簡述生態(tài)工程的原理。（Ⅱ）15.生態(tài)工程的實例。（Ⅰ）1.深化對生命觀念的理解和應(yīng)用，突出生命倫理觀。（生命觀念）2.綜合培養(yǎng)科學思維、技術(shù)思維、工程思維和倫理思維。（科學思維）3.發(fā)展學生探究與實踐能力，理解科學的過程和本質(zhì)。（科學探究）4.引導關(guān)注科學技術(shù)的應(yīng)用，增強社會責任感。（社會責任）◆知識網(wǎng)絡(luò)與基礎(chǔ)填空【知識網(wǎng)絡(luò)】【基礎(chǔ)必備】1.限制性核酸內(nèi)切酶主要來自原核生物，能夠識別雙鏈DNA特定的核苷酸序列，并在特定部位切開兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。DNA連接酶的作用是將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。質(zhì)粒是最常用的載體，它是一種裸露、結(jié)構(gòu)簡單、獨立于細菌擬核DNA之外，并具有自我復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。2.PCR過程中需要TaqDNA聚合酶和引物等。啟動子位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA；終止子位于基因的尾端，終止mRNA的轉(zhuǎn)錄；標記基因的作用是鑒別受體細胞是否含有目的基因。分子水平檢測與鑒定目的基因的方法：①DNA分子雜交技術(shù)：檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因；②分子雜交技術(shù)：檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA；③抗原－抗體雜交技術(shù)：檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。3.蛋白質(zhì)工程可以合成出自然界不存在的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）。4.植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理是植物細胞的全能性。植物體細胞雜交的原理是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。誘導原生質(zhì)體融合的方法包括離心、振動、電激和PEG處理。5.動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖。用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織。動物細胞培養(yǎng)需要無菌、無毒的環(huán)境，一定的營養(yǎng)條件，適宜的溫度、pH和氣體環(huán)境。6.培養(yǎng)基是合成培養(yǎng)基，通常需加入血清、血漿等天然成分。動物細胞培養(yǎng)的氣體環(huán)境是95%空氣＋5%CO2。CO2主要是維持培養(yǎng)液的pH。動物體細胞核移植難度高于胚胎細胞核移植。7.動物細胞融合不同于植物原生質(zhì)體融合的方法是利用滅活的病毒誘導動物細胞融合。雜交瘤細胞既能無限增殖，又能分泌特異性抗體。單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強，靈敏度高，并能大量制備。8.哺乳動物精子的發(fā)生是在睪丸內(nèi)完成的，雄性動物從初情期開始，直到生殖機能衰退。精子細胞變形為精子的過程中，細胞核變?yōu)榫宇^的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘，細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫做原生質(zhì)滴。卵子的發(fā)生是在雌性動物的卵巢內(nèi)完成的，哺乳動物卵泡的形成和儲備是在出生前（即胎兒時期）完成的，這是精子和卵子在發(fā)生上的重大區(qū)別。9.透明帶反應(yīng)和卵細胞膜反應(yīng)是防止多精子入卵受精的兩道屏障。桑椹胚期以前的細胞屬于全能細胞；囊胚的內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。11.哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟。收集精子的方法有假陰道法、手握法和電刺激法等；體外精子獲能處理的方法有培養(yǎng)法和化學誘導法。12.哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般包括無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等；胚胎移植的時期一般為桑椹胚或囊胚階段。13.胚胎移植生理學基礎(chǔ)：同種動物的供，受體的生殖器官的生理變化是相同的，為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境；早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供了可能；受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能；供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。14.對囊胚進行分割時要注意將內(nèi)細胞團進行均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。胚胎干細胞來自早期胚胎即囊胚期的內(nèi)細胞團或原始性腺中分離出來。特點是體積小、細胞核大、核仁明顯；具有發(fā)育的全能性。15.中國政府對克隆的態(tài)度是禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。中國政府對生物武器的態(tài)度：在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴散。16.生態(tài)工程建設(shè)目的是遵循自然界物質(zhì)循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。生態(tài)工程遵循的原理有：物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、系統(tǒng)學和工程學原理等。◆考點突破與例題精講考點一、基因工程例1（2020·新課標III卷）W是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得W，基本過程如圖所示。（1）步驟①中需要使用的工具酶有________________。步驟②和③所代表的操作分別是________________和________________。步驟④稱為________________。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W的優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的______________（答出2點即可）的限制。（3）一般來說，在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞的細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息________________（填相同或不同），原因是_________。（4）從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有_____________（答出2點即可）?！敬鸢浮?1)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶顯微注射體外培養(yǎng)胚胎移植(2)性別、年齡(3)相同兩種上皮細胞都是體細胞，且來源于同一個受精卵(4)體外受精、胚胎移植【解析】（1）由分析可知，步驟①為構(gòu)建基因表達載體，需使用同種限制酶切割目的基因和運載體，再由DNA連接酶連接粘性末端，形成重組表達載體；步驟②為顯微注射；步驟③為體外培養(yǎng)；步驟④為胚胎移植。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)W，可從動物一出生就收集產(chǎn)物,不受動物的性別和年齡的限制。（3）在同一動物個體中，乳腺上皮細胞與膀胱上皮細胞是由同一個受精卵有絲分裂產(chǎn)生的體細胞，其細胞核中染色體DNA所含的遺傳信息相同。（4）由分析可知，步驟③為體外培養(yǎng)，步驟④為胚胎移植，均屬于胚胎工程?！炯挤c撥】1.限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和DNA聚合酶的比較限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶DNA聚合酶作用對象識別雙鏈DNA分子中某種特定核苷酸序列連接雙鏈DNA連接單鏈DNA作用部位將每條鏈上特定的兩個核苷酸之間斷開將DNA雙鏈上兩個缺口連接起來將單個核苷酸加到已存在的核酸片段上實質(zhì)使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開使DNA片段之間形成磷酸二酯鍵使相鄰的兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵模板不需要模板不需要模板以一條DNA鏈為模板2.基因工程的基本操作程序:特別提醒：（1）切割目的基因和載體并非只能用同種限制酶:只要不同限制酶切割后形成的末端根據(jù)堿基互補配對原則,在DNA連接酶的作用下能連接即可。（2）目的基因的插入點不是隨意的:目的基因插入到啟動子和終止子之間,因為基因表達需要啟動子和終止子的調(diào)控。（3）基因工程四步中并非都涉及堿基互補配對:第三步“將目的基因?qū)胧荏w細胞”時,未發(fā)生堿基互補配對現(xiàn)象?？键c二、細胞工程例2（2019·全國卷Ⅲ）培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。（1）利用胡蘿卜根段進行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有__________。（2）步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是。（3）從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是____________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細胞的__________過程，最終可形成試管苗。（4）步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是____________________。（5）經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于__________繁殖?！敬鸢浮浚?）全能性（2）形成層容易誘導形成愈傷組織（3）誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同分化（或再分化）（4）誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用（5）遺傳特性無性【解析】（1）根據(jù)題意分析，用胡蘿卜的組織細胞可以培育成完整的植株，其原理是植物細胞的全能性。（2）形成層細胞具有分裂能力，分化程度低，易形成愈傷組織，因此步驟③中切取胡蘿卜塊時強調(diào)要切取含有形成層的部分。（3）步驟⑤為脫分化過程，步驟⑥為再分化過程，由于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗以及兩個過程需要激素的比例要求等有所不同，因此由步驟⑤到步驟⑥的過程需要更換新的培養(yǎng)基；愈傷組織形成試管苗的過程為再分化。（4）步驟⑥為再分化過程，需要進行光照，以利于葉綠素的合成。（5）植物組織培養(yǎng)技術(shù)屬于無性繁殖，獲得的后代可以保持親本的優(yōu)良性狀。例3（2020·新課標I卷）為研制抗病毒A的單克隆抗體，某同學以小鼠甲為實驗材料設(shè)計了以下實驗流程?；卮鹣铝袉栴}：（1）上述實驗前必須給小鼠甲注射病毒A，該處理的目的是_________________。（2）寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細胞懸液的主要實驗步驟：_________________。（3）為了得到能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞，需要進行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于_________________，使用該培養(yǎng)基進行細胞培養(yǎng)的結(jié)果是_________________。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是_________________。（4）若要使能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞大量增殖，可采用的方法有________________（答出2點即可）?！敬鸢浮浚?）誘導小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞（2）取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞，加入培養(yǎng)液制成單細胞懸液（3）選擇培養(yǎng)基只有雜交瘤細胞能夠生存抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性（4）將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；將雜交瘤細胞在體外培養(yǎng)【解析】（1）實驗前給小鼠甲注射病毒A，是為了誘導小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒A抗體的B淋巴細胞。（2）取小鼠的脾臟，剪碎組織，用胰蛋白酶處理獲得單個細胞，加入培養(yǎng)液可以制成單細胞懸液。（3）圖中篩選1需要用到選擇培養(yǎng)基，只有雜交瘤細胞可以存活。篩選2是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞，該過程要用到抗原抗體雜交，故篩選所依據(jù)的原理是抗原抗體反應(yīng)具有特異性。（4）獲得能產(chǎn)生抗病毒A的單克隆抗體的雜交瘤細胞后，可以在體外培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，或在小鼠的腹腔中進行培養(yǎng)，使雜交瘤細胞大量增殖?！炯挤c撥】1.植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng)的比較比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理細胞全能性細胞的增殖取材植物幼嫩部位的細胞、組織或器官動物胚胎或幼齡動物的器官或組織培養(yǎng)基物理性質(zhì)一般為固體液體培養(yǎng)基的成分水、無機鹽、植物激素、蔗糖、氨基酸等水、無機鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、動物血清等主要步驟脫分化和再分化原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)結(jié)果產(chǎn)生大量植株體產(chǎn)生大量細胞特點細胞有分化、無癌變細胞無分化、可癌變應(yīng)用植株快速繁殖、培育無病毒植株、培育轉(zhuǎn)基因植物和生產(chǎn)人工種子、藥物、殺蟲劑等生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品、培育皮膚移植材料、檢測有毒物質(zhì)和生理、病理、藥理學研究等其它條件均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等特別提醒：（1）植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)基中的碳源為蔗糖，蔗糖能夠調(diào)節(jié)滲透壓，也不易被微生物利用。（2）在植物組織培養(yǎng)過程中，要獲得細胞代謝產(chǎn)物，應(yīng)培養(yǎng)至愈傷組織；要生產(chǎn)人工種子，應(yīng)培養(yǎng)至胚狀體。（3）無菌操作過程中，培養(yǎng)基和器械要進行滅菌處理，而外植體是消毒處理。培養(yǎng)基中還可以添加適量種類的抗生素，以防止培養(yǎng)過程中微生物的污染。2.植株體細胞雜交與動物細胞融合的比較植物細胞雜交(番茄馬鈴薯植株)動物細胞融合(單克隆抗體制備)過程第1步原生質(zhì)體的制備(酶解法)正常小鼠的處理(注射滅活抗原)第2步原生質(zhì)體的融合(物化法)動物細胞融合(物化生法)第3步雜種細胞的篩選和培養(yǎng)雜交瘤細胞的篩選和培養(yǎng)第4步雜種植株鑒定提純單克隆抗體(特異性強、靈敏度高)原理細胞膜的流動性、植物細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞增殖融合前處理酶解法除去細胞壁：纖維素酶、果膠酶注射特定抗原法免疫處理正常小鼠促融因子物理法：電刺激、離心、振動化學法：聚乙二醇物化法：與植物相同生物法：滅活的仙臺病毒意義和用途(1)克服有性遠緣雜交不親和性障礙(2)培育作物新品種有助于疾病的診斷、治療、預(yù)防特別提醒：（1）植物體細胞雜交成功的標志是融合細胞產(chǎn)生了新的細胞壁，與細胞壁形成有關(guān)的細胞器主要是高爾基體和線粒體。（2）單克隆抗體制備過程中有兩次篩選，第一次篩選是在B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合之后，篩選出雜交瘤細胞；第二次篩選是雜交瘤細胞中篩選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細胞。考點三、胚胎工程例4（2019·江蘇卷）利用基因編輯技術(shù)將病毒外殼蛋白基因?qū)胴i細胞中，然后通過核移植技術(shù)培育基因編輯豬，可用于生產(chǎn)基因工程疫苗。下圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：（1）對1號豬使用_________處理，使其超數(shù)排卵，收集并選取處在_________時期的卵母細胞用于核移植。（2）采集2號豬的組織塊，用_________處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37℃的CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，其中CO2的作用是_________。（3）為獲得更多基因編輯豬，可在胚胎移植前對胚胎進行_________。產(chǎn)出的基因編輯豬的性染色體來自于_________號豬。（4）為檢測病毒外殼蛋白基因是否被導入4號豬并正常表達，可采用的方法有________（填序號）。①DNA測序②染色體倍性分析③體細胞結(jié)構(gòu)分析④抗原—抗體雜交【答案】（1）促性腺激素減數(shù)第二次分裂中期（2）胰蛋白酶（膠原蛋白酶）維持培養(yǎng)液的pH（3）分割2（4）①④【解析】（1）據(jù)圖分析可知，1號豬提供的是卵母細胞，對其注射促性腺激素可使其超數(shù)排卵，獲得的卵母細胞需要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能進行核移植。（2）將2號豬的組織塊分散成單個的成纖維細胞需要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，該細胞的培養(yǎng)應(yīng)在37℃含5%的CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，其中CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。（3）利用胚胎分割技術(shù)對圖示早期胚胎進行分割，可以獲得更多的基因編輯豬；據(jù)圖分析可知，核移植的細胞核來自于2號豬，因此產(chǎn)出的基因編輯豬的性染色體來自于2號豬。（4）檢測病毒外殼蛋白基因（目的基因）是否導入4號豬，可以采用DNA分子雜交法檢測目的基因的序列；目的基因表達的最終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)（病毒外殼蛋白），可以利用抗原抗體雜交法進行檢測，故選①④?！炯挤c撥】1.早期胚胎發(fā)育過程2.胚胎工程的操作流程特別提醒：（1）胚胎移植過程中兩次使用激素，第一次常用孕激素對供、受體進行同期發(fā)情處理；第二次用促性腺激素對供體做超數(shù)排卵處理。（2）胚胎移植過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行檢查；第二次對受體母畜是否妊娠進行檢查。（3）胚胎移植是有性生殖還是無性生殖，取決于胚胎是由受精卵形成的(有性生殖)，還是由核移植技術(shù)形成重組細胞發(fā)育而成或胚胎分割形成的（無性生殖）。考點四、生態(tài)工程例5（2020·新課標II卷）植樹造林、“無廢棄物農(nóng)業(yè)”、污水凈化是建設(shè)美麗中國的重要措施?；卮鹣铝杏嘘P(guān)生態(tài)工程的問題：（1）在植樹造林時，一般認為，全部種植一種植物的做法是不可取的。因為與混合種植方式所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)相比，按照種植一種植物方式所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)，其抵抗力穩(wěn)定性___________。抵抗力穩(wěn)定性的含義是___________。（2）“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是我國利用生態(tài)工程的原理進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種模式，其做法是收集有機物質(zhì)。包括人畜糞便、枯枝落葉等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料，再施用到農(nóng)田中。施用有機肥料的優(yōu)點是________________（答出3點即可）。在有機肥料的形成過程中，微生物起到了重要作用，這些微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)組分中的________。（3）在污水凈化過程中，除發(fā)揮污水處理廠的作用外，若要利用生物來回收污水中的銅、鎘等金屬元素，請?zhí)峁┮粋€方案：_______________?！敬鸢浮浚?）低生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀或不受損害的能力（2）改善了土壤結(jié)構(gòu)；培育了土壤微生物；實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用分解者（3）種植能吸收這些金屬元素的水生植物，再從植物中回收金屬【解析】（1）生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性取決于生態(tài)系統(tǒng)中物種組成的復雜程度，種植一種植物，生態(tài)系統(tǒng)的生物種類過少，抵抗力穩(wěn)定性較低；所謂抵抗力穩(wěn)定性是指生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀或不受損害的能力。（2）由于有機肥料中有機物較多，故施用有機肥料可以改善土壤結(jié)構(gòu)、培育土壤微生物、實現(xiàn)了土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用。分解人畜糞便、枯枝敗葉中的有機物質(zhì)的微生物屬于分解者。（3）利用生物來回收污水中的金屬元素，可以通過種植能吸收這些金屬元素的水生植物，再從植物中回收金屬。【技法點撥】1.生態(tài)工程的原理和實例2.生態(tài)工程實例中的主要原理生態(tài)工程實例生態(tài)工程原理無廢棄物農(nóng)業(yè)遵循物質(zhì)循環(huán)再生原理在人工林中增加植被層次遵循物種多樣性原理太湖水體富營養(yǎng)化引起大面積水華違反協(xié)調(diào)與平衡原理前面造林，后面砍樹違反整體性原理◆鞏固練習1.2020年初，國內(nèi)牛奶制品因為牧草進口成本上漲而漲價的現(xiàn)象引起了人們的關(guān)注。紫花苜蓿是一種重要的牧草。某研究團隊擬將耐鹽基因HLA1導入紫花苜蓿中培育耐鹽牧草。具體實驗流程如圖甲。圖乙是載體pCHLA1中TDNA示意圖。回答下列問題。（1）過程①稱為_________，過程②需要使用的工具是__________。過程③的轉(zhuǎn)化方法是________。（2）已知Basta是一種除草劑，則為達到培養(yǎng)并篩選的目的，過程④的培養(yǎng)基應(yīng)有哪些成分？_______。（3）過程④得到的幼苗________（填“一定”“一定不”“不一定”）含有HLA1基因，為進一步確認，可用PCR擴增的方法進行鑒定，則進行PCR反應(yīng)的引物應(yīng)根據(jù)______設(shè)計。（4）判斷本實驗的目的是否達到，還應(yīng)進行________實驗?！敬鸢浮浚ǔ⒚魍?，每空2分）（1）獲取目的基因限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶脫分化（2）除草劑和鹽（3分）（3）不一定HLA1基因進行（4）抗原抗體雜交【解析】（1）過程①是從酵母菌中獲取HLA1基因，這是獲取目的基因的過程。過程②是構(gòu)建基因表達載體的過程，該過程需要的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。過程③是形成了愈傷組織，是脫分化的過程。（2）Basta是一種除草劑，而HLA1基因是一種耐鹽基因，所以培養(yǎng)基的成分中應(yīng)該有除草劑和鹽。（3）過程④是再分化過程，形成的幼苗不一定含有HLA1基因，需要進一步確認才可以，可用PCR擴增的方法進行確認。PCR引物設(shè)計的目的是為了找到一對合適的核苷酸片段，使其有效的擴增模板DNA序列。PCR反應(yīng)的引物應(yīng)該根據(jù)HLA1基因進行設(shè)計。（4）判斷實驗?zāi)康氖欠襁_到，需要進行分子水平的檢測，可利用抗原抗體雜交原理來檢驗產(chǎn)物的有無。2.M是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，利用小鼠制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得M，基本過程如圖所示。回答下列問題：（1）基因表達載體導入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為__________。小鼠常用的受體細胞是__________，原因是____________________。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)M的優(yōu)勢是____________（答出2點即可）。（3）如果將外源基因?qū)胧荏w細胞，則外源基因會隨機插入到受體細胞的DNA中，該受體細胞培養(yǎng)的胚胎有的可以發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物，有的卻死亡，請分析因外源基因插入導致胚胎死亡最可能的原因是______________________________。（4）轉(zhuǎn)基因小鼠的早期胚胎培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液成分除一些無機鹽和有機鹽外，還需添加_______________等物質(zhì)?！敬鸢浮浚ǔ貏e注明外，每空2分）（1）轉(zhuǎn)化受精卵受精卵的全能性最高（2）不受年齡限制；不受性別限制；提取簡單、高效（3分）（3）當外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動必需的某些基因不能正常表達時就會導致受精卵死亡（3分）（4）氨基酸、核苷酸、激素、維生素、血清（3分）【解析】（1）基因表達載體含目的基因，目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程，稱為轉(zhuǎn)化。將目的基因?qū)雱游锛毎Ｓ玫氖荏w細胞是受精卵。由于受精卵具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)組織細胞表達，因此進行基因轉(zhuǎn)移時，通常要將外源基因轉(zhuǎn)入受精卵中。（2）膀胱反應(yīng)器有著和乳腺反應(yīng)器一樣的優(yōu)點：收集產(chǎn)物蛋白比較容易，不必對動物造成傷害。此外，該系統(tǒng)可從動物一出生就收集產(chǎn)物，不論動物的性別和是否正處于生殖期，不受年齡、性別限制，膀胱生物反應(yīng)器最顯著的優(yōu)勢在于從尿中提取蛋白質(zhì)比在乳汁中提取簡便、高效。（3）由于外源基因會隨機插入到受體細胞的DNA中，外源基因的插入可能使受精卵內(nèi)生命活動必需的某些基因不能正常表達，因而會導致有的早期胚胎死亡。（4）轉(zhuǎn)基因小鼠的早期胚胎培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液成分除一些無機鹽和有機鹽外，還需添加氨基酸、核苷酸、激素、維生素等，早期胚胎培養(yǎng)過程中要保證全面獲得營養(yǎng)物質(zhì)和調(diào)節(jié)物質(zhì)，還需要在培養(yǎng)液中添加動物血清。3.新冠肺炎疫情發(fā)生后，全球各地已成功分離出多株新型冠狀病毒毒株，這為研發(fā)新型冠狀病毒核酸快速檢測試劑盒等奠定了基礎(chǔ)。請回答下列問題：（1）上海團隊是利用體外培養(yǎng)的人肝癌細胞分離出新型冠狀病毒毒株的。體外培養(yǎng)人肝癌細胞時，滿足所需要的________、溫度、pH、氣體環(huán)境和________等條件。若使用合成培養(yǎng)基還需要添加血清，因為________。（2）新型冠狀病毒核酸快速檢測試劑盒的檢測原理是：若送檢樣本中存在病毒，則以病毒RNA為模板，在________酶的作用下合成cDNA，再加入互補的熒光探針、________種引物、4種脫氧核苷酸和______酶后，cDNA開始擴增，當子鏈延伸至探針處，會水解探針釋放出熒光基團產(chǎn)生熒光，熒光監(jiān)測系統(tǒng)接收到熒光信號從而確診。（3）新型冠狀病毒化學發(fā)光檢測試劑盒以單克隆抗體為主要“部件”，該試劑盒能快速準確地檢測出病例是利用了單克隆抗體的_____________等優(yōu)點。此外，單克隆抗體還能運載藥物，其中單抗藥物劑型種類繁多，有單獨使用的，也有與____________________結(jié)合使用的?！敬鸢浮浚ǔ貏e注明外，每空2分）（1）營養(yǎng)（1分）無菌無毒人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚（2）逆轉(zhuǎn)錄2Taq（或耐高溫的DNA聚合）（3）特異性強、靈敏度高，可大量制備同位素、毒素、藥物【解析】（1）利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)體外培養(yǎng)人肝癌細胞時，應(yīng)滿足細胞生長和增殖所需要的營養(yǎng)、溫度、pH、氣體環(huán)境和無菌無毒等條件。由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚，若使用合成培養(yǎng)基，還需要添加血清、血漿等一些天然成分。（2）新型冠狀病毒核酸快速檢測試劑盒的檢測原理是若送檢樣本中存在病毒，則以病毒RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA，再加入互補的熒光探針、2種引物、4種脫氧核苷酸和Taq酶后，開始擴增cDNA，當子鏈延伸至探針處，會水解探針釋放出熒光基團產(chǎn)生熒光，熒光監(jiān)測系統(tǒng)接收到熒光信號從而確診。（3）單克隆抗體的優(yōu)點特異性強、靈敏度高，可大量制備等，此外，單克隆抗體還能運載藥物，其中單抗藥物劑型種類繁多，有單獨使用的，也有與同位素、毒素、藥物結(jié)合使用的。4.奶酪是一種常見的食品，傳統(tǒng)的方法是從未斷奶的小牛的胃黏膜里提取牛凝乳酶，它能水解多肽鏈中苯丙氨酸和甲硫氨酸之間的肽鍵以促使牛奶凝結(jié)來生產(chǎn)奶酪，此方法產(chǎn)量低且昂貴。如今科學家將編碼牛凝乳酶的基因?qū)氪竽c桿菌中，實現(xiàn)牛凝乳酶的批量生產(chǎn)，極大的滿足了奶酪生產(chǎn)的需求。請回答相關(guān)問題：（1）科學家利用基因工程生產(chǎn)出大量的牛凝乳酶，該工程是在______________水平上進行設(shè)計和施工的，其核心步驟是_________________________。（2）使大腸桿菌產(chǎn)生牛凝乳酶的目的基因最好從________________（cDNA文庫/基因組文庫）中獲取，原因是__________________________。（3）利用圖示目的基因和質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒，最好選用_______________（填限制性核酸內(nèi)切酶名稱）切割，理由是___________。若要初步篩選出導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，要在含___________________（氨芐青霉素/四環(huán)素）的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。（4）最后進行凝乳酶活性檢測：將適量的大腸桿菌表達出的凝乳酶的提取物加入脫脂奶粉溶液中，37℃保溫一段時間，可觀察到_______________________現(xiàn)象?！敬鸢浮浚ǔ貏e注明外，每空2分）（1）（DNA）分子（1分）基因表達載體的構(gòu)建（2）cDNA文庫大腸桿菌是原核生物，cDNA文庫中沒有內(nèi)含子，基因結(jié)構(gòu)與原核細胞的基因結(jié)構(gòu)更接近（3）NcoI和XhoI目的基因不會被破壞、防止目的基因或載體自身的黏性末端連接、防止目的基因與載體反向連接氨芐青霉素（4）脫脂奶粉溶液有明顯的凝結(jié)【解析】（1）基因工程是指按照人們的意愿，進行嚴格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品，DNA屬于分子水平，所以該工程是在分子水平上進行設(shè)計和施工的，基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟。（2）大腸桿菌是原核生物，cDNA文庫中沒有內(nèi)含子，基因結(jié)構(gòu)與原核細胞的基因結(jié)構(gòu)更接近，所以使大腸桿菌產(chǎn)生牛凝乳酶的目的基因最好從cDNA文庫中獲取。（3）根據(jù)圖示可知，EcoRI的識別序列在目的基因內(nèi)部，用其切割會破壞目的基因的完整性，若用同一種限制酶切割載體和目的基因，容易導致目的基因或載體的自體連接、以及目的基因與載體反向連接，所以可用NcoI和XhoI切割目的基因和載體，既保證目的基因不會被破壞、又能防止目的基因或載體自身的黏性末端連接、以及防止目的基因與載體反向連接。由于NcoI和XhoI的識別序列在抗四環(huán)素基因上，所以構(gòu)建的基因表達載體上抗四環(huán)素基因被破壞，但抗氨芐青霉素基因完整，故含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌會表現(xiàn)出抗氨芐青霉素，所以若要初步篩選出導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，要在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。（4）凝乳酶能水解多肽鏈中苯丙氨酸和甲硫氨酸之間的肽鍵以促使牛奶凝結(jié)，所以可將適量的大腸桿菌表達出的凝乳酶的提取物加入脫脂奶粉溶液中，37℃保溫一段時間，可觀察到脫脂奶粉溶液有明顯的凝結(jié)現(xiàn)象，說明表達形成的凝乳酶具有活性。5.新型冠狀病毒（RNA病毒）可通過表面的刺突蛋白（S蛋白）與人呼吸道黏膜上皮細胞的ACE2受體結(jié)合，侵入人體，引起肺炎?？贵w可阻斷病毒的黏附或入侵，故抗體藥物的研發(fā)已成為治療新冠肺炎的研究熱點之一。下圖為篩選、制備抗S蛋白單克隆抗體的示意圖，序號①～④表示細胞。據(jù)圖回答下列問題：（1）診斷是否感染新型冠狀病毒，可通過咽拭子取樣，其檢測的是病毒的____________。但由于采集的樣品量較少，為了增加檢材數(shù)量可進行_________；還可采集血液樣本檢查血清中____________；另外通過胸透檢測胸部是否有病毒侵染的陰影，也可確診。（2）研制抗S蛋白單克隆抗體時，需先給小鼠注射____________以激活小鼠的免疫細胞。圖中①、②分別表示____________，用HAT培養(yǎng)基篩選獲得的③為____________，④為____________，該細胞的特點是____________。對上述選擇培養(yǎng)的細胞④還要進行____________。（3）細胞①、②融合常用的誘導因素有____________，細胞融合技術(shù)突破了有性雜交方法的局限，使____________成為可能。【答案】（除特別注明外，每空1分）（1）RNAPCR擴增是否含有抗體（2）S蛋白B細胞、骨髓瘤細胞雜交瘤細胞能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體（2分）克隆化培養(yǎng)和抗體檢測（2分）（3）聚乙二醇（PEG）、滅活的病毒、電激等（2分）遠緣雜交（2分）【解析】（1）因為新冠病毒是RNA病毒，故咽拭子取樣，其檢測的是病毒的RNA，為了增加檢材數(shù)量可進行PCR擴增；感染病毒后人體會產(chǎn)生相應(yīng)抗體，故還可采集血液樣本，檢查血清中是否含有抗體。（2）給小鼠注射S蛋白可引起小鼠特異性免疫產(chǎn)生B細胞①，該細胞與骨髓瘤細胞②融合為雜交瘤細胞③，經(jīng)過兩次篩選，依次篩選出雜交瘤細胞和能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞，④是能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞，它既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體，對細胞④還要進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。（3）使動物細胞進行融合的誘導因素有聚乙二醇（PEG）、滅活的病毒、電激等，細胞融合技術(shù)突破了遠緣雜交不親和的障礙，使遠緣雜交成為可能。6.下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽馬鈴薯的培育過程，請分析回答問題：（1）為獲取抗鹽基因，可以從堿蓬細胞研磨液中提取抗鹽基因的_______________________來合成cDNA。利用PCR技術(shù)可在體外獲得大量抗鹽基因，該技術(shù)需要有一段已知抗鹽基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_______________________；在采用常規(guī)PCR擴增目的基因過程中、使用的DNA聚合酶不同一般生物體內(nèi)聚合酶，其最主要特點是_______________________。（2）構(gòu)建基因表達載體時，為了防止含目的基因的外源DNA片段和質(zhì)粒自身環(huán)化，最好選用圖中限制酶____________和___________對它們進行切割，不能使用SmaI切割的原因是_______________________。（3）構(gòu)建重組質(zhì)粒時，還要在抗鹽基因前面加上____________。構(gòu)建因表達載體時，應(yīng)將