高三生物現(xiàn)代生物科技1

第一部分知識落實(shí)篇

專題九現(xiàn)代生物科技

第1講基因工程、克隆技術(shù)

1.(2010.北京宣武一模)植物組織培養(yǎng)是克隆植物的一種方法，過程

如圖所示，回答相應(yīng)的

問題：

(1)為了獲得脫毒植株，外植體往往取自植物的花芽、葉芽等處

的分生組織，其原因

(2)培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)基除添加營養(yǎng)物質(zhì)外，還需要添加植物激素,

其目的是誘導(dǎo)外植體

(3)在生產(chǎn)實(shí)踐中為獲得大量的細(xì)胞產(chǎn)物如：紫杉醇，可將

①_________________放入液

體培養(yǎng)基中，經(jīng)機(jī)械作用分散成單個(gè)細(xì)胞，制備成細(xì)胞懸浮液，

再經(jīng)過

即可獲得大量細(xì)胞。

(4)組織培養(yǎng)過程需要植物生長和繁殖的最適條件，否則在光學(xué)

顯微鏡下可能觀察到發(fā)

生________________異常，進(jìn)而使植物出現(xiàn)遺傳不穩(wěn)定甚至不

育。

(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)不僅應(yīng)用于花卉、果樹的快速、大量繁殖

以及脫毒植株的獲取，

還廣泛用于、、

________________等育種過程中。

解析：(1)植物的花芽、葉芽等處的分生組織病毒極少，常被用

于獲得脫毒植株。

(2)植物組織培養(yǎng)過程中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、

脫分化和再分化的關(guān)鍵

性激素。

(3)植物組織培養(yǎng)過程中，要獲得細(xì)胞產(chǎn)物，只需要把外植體培

養(yǎng)到愈傷組織階段即可。

(4)光學(xué)顯微鏡下可能觀察到的變異類型是染色體變異。

(5)植物組織培養(yǎng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于花卉、果樹的快速繁殖以及脫

毒植株的獲取和植物體

細(xì)胞雜交育種、基因工程育種、單倍體育種等育種過程。

答案：(1)這些部位病毒極少

(2)脫分化和再分化

(3)愈傷組織細(xì)胞分裂

(4)染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)目

(5)植物體細(xì)胞雜交育種基因工程育種單倍體育種

2.(2010.蘇北四市二模)圖為單克隆抗體制備流程示意圖。

(不能在HAT

將特定的抗Q＜養(yǎng)尊上生長)雜交.細(xì)意

某些淋巴韁也

(產(chǎn)生特異性抗體)養(yǎng)星上培養(yǎng)

⑴單克隆抗體制備技術(shù)的基礎(chǔ)是

(2)細(xì)胞融合是隨機(jī)的過程，在HAT培養(yǎng)基中培養(yǎng)，目的是

________________o在細(xì)胞

培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液中需要添加無機(jī)鹽，但要注意無機(jī)鹽的

_________________，以保

證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。

(3)為選育出能產(chǎn)生高特異性抗體的細(xì)胞，要將從HAT培養(yǎng)基上

篩選出的細(xì)胞稀釋到

7?10個(gè)細(xì)胞/mL,每孔滴入0.1mL細(xì)胞稀釋液，其目的是

(4)若用I5N標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)能產(chǎn)生單克隆抗體的細(xì)胞，放射性

物質(zhì)在細(xì)胞結(jié)構(gòu)中出

現(xiàn)的先后順序是

解析：(1)單克隆抗體利用了細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理。

(2)HAT是選擇培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基是為了將雜交瘤細(xì)胞篩選出來。

(3)從HAT培養(yǎng)基上篩選出的細(xì)胞稀釋到7~10個(gè)細(xì)胞/mL,每

孔滴入0.1mL細(xì)胞稀

釋液，其目的是將產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞篩選出來，使得到

的抗體純度更高。（4）

參與單克隆抗體的合成、加工和分泌過程的細(xì)胞結(jié)構(gòu)依次是核糖

體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基

體和細(xì)胞膜。

答案：（1）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)（2）篩選雜交瘤細(xì)胞種類和數(shù)量（濃度）

（3）使每個(gè)孔內(nèi)不多

于一個(gè)細(xì)胞，達(dá)到單克隆培養(yǎng)的目的（或單一細(xì)胞培養(yǎng)以保證抗

體的純度）（4）核糖體、

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、細(xì)胞膜

3.（2010?江蘇徐州學(xué)情分析）已知番茄的紅果（Y）對黃果（y）為顯性，二

氧M）對多室（m）為顯

性，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。育種

工作者利用不同的方法

進(jìn)行了如下四組實(shí)驗(yàn)。請據(jù)圖回答問題。

番茄韌馬代薯韌

番茄韌皮細(xì)胞皮磨皮感細(xì)胞

幼苗A

細(xì)胞細(xì)胞

分裂分化

植物體A植物體D

IV

（1）圖I過程由番茄韌皮細(xì)胞形成幼苗A的過程要經(jīng)過脫分化形

成,再分化形

成幼苗，該過程依據(jù)的原理是o

（2）植物組織培養(yǎng)除了需要提供一定的營養(yǎng)、激素、溫度和光照

外，還必須在

的條件下培養(yǎng)。

（3）用紅果多室（Yymm）番茄植株的花粉進(jìn)行H、HI有關(guān)實(shí)驗(yàn)，則

II過程中，從花粉形成

幼苗B所進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是________。植物體C的基因型

有o

（4）圖m、W過程中需要去除細(xì)胞壁，此時(shí)要用到的酶是

（5）在圖中IV過程中，通常植物體D能表現(xiàn)出兩個(gè)親本的遺傳性

狀，根本原因是

解析：（1）1中高度分化的植物細(xì)胞脫分化形成的是愈傷組織。

而已分化的韌皮細(xì)胞再

次成長為植物個(gè)體（幼苗）屬于組織培養(yǎng)。其理論基礎(chǔ)（原理）是植

物細(xì)胞的全能性。（2）組

織培養(yǎng)時(shí)由于營養(yǎng)物質(zhì)豐富、外界環(huán)境條件（溫度、光照、激素）

優(yōu)越，很適合生物生長，

也特別適合細(xì)菌等微生物生長，為避免微生物過度繁殖對組織培

養(yǎng)的影響，應(yīng)保持組

織培養(yǎng)的用具與環(huán)境無菌且進(jìn)行無菌操作。（3）11中花粉經(jīng)組織

培養(yǎng)直接長成的幼苗是

單倍體，該過程屬于單倍體體細(xì)胞的增殖，而體細(xì)胞增殖是通過

有絲分裂完成的。植

物體C是基因型為Yymm的植株的花粉經(jīng)過花粉兩兩融合后形

成的細(xì)胞A后，以組織

培養(yǎng)方式得到的。依據(jù)基因分離定律可知，親本為Yymm的植

物的花粉基因型為Ym、

ym,這樣融合細(xì)胞A可能是Ym與Ym的花粉融合得到，也可

能是ym與ym的花粉

融合得到，還可能是Ym與ym的花粉融合得到。即融合細(xì)胞A

的基因型可能是YYmm、

yymm、Yymm。組織培養(yǎng)得到的植物體C是細(xì)胞A全能性的體

現(xiàn)，故植物體C的基

因型取決于細(xì)胞A。所以植物體C的基因型是YYmm、yymm、

Yymm。（4）植物細(xì)胞

壁的主要成分是纖維素和果膠，根據(jù)酶的專一性，要去除植物細(xì)

胞壁則必定要使用纖

維素酶與果膠酶。（5）IV是植物體細(xì)胞雜交的過程。由于細(xì)胞B

是番茄與馬鈴薯的體細(xì)

胞融合而成，則細(xì)胞B具有番茄和馬鈴薯兩親本的遺傳物質(zhì)。

植物體D是由細(xì)胞B經(jīng)

組織培養(yǎng)而成，細(xì)胞B的基因型決定了植物體D的基因型。故

植物體D與細(xì)胞B一樣

具有兩親本的遺傳物質(zhì)。

答案：（1）愈傷組織植物細(xì)胞的全能性（2）無菌（3）有絲分裂

YYmm>Yymm、

yymm（4）纖維素酶（纖維素酶和果膠酶）（5）具有兩個(gè)親本的遺

傳物質(zhì)

4.（2010?福建四縣市高三聯(lián)考）甲流感（H1N1）在世界各地大面積蔓延，

有些國家還出現(xiàn)了死

亡病例?？茖W(xué)家已分離出甲型H1N1病毒(一種RNA病毒)。某制

藥廠根據(jù)下面流程圖生

產(chǎn)預(yù)防和治療甲流感的抗體，請據(jù)圖回答有關(guān)問題:

⑴若A細(xì)胞是小鼠骨髓瘤細(xì)胞，則B細(xì)胞是取自感染病毒的人

體內(nèi)的細(xì)胞,

促進(jìn)d過程的常用誘導(dǎo)劑是_________________。

(2)假設(shè)僅考慮某兩個(gè)細(xì)胞的融合，則可形成種類型的C

細(xì)胞，因此需用培養(yǎng)

基篩選出________________(填特點(diǎn))的D細(xì)胞用于培養(yǎng)。D細(xì)胞

的名稱是________O

(3)理論上，注射了該抗體的人群不能長期對甲流感免疫，試分

析原因

_______________________________________________0

(4)不同種動(dòng)物的體細(xì)胞融合，相比誘變育種和雜交育種方法,

具有_________________

等突出的優(yōu)點(diǎn)。

(5)請說明單克隆抗體的主要作用：

解析：(1)由于本題的目的是制備用于預(yù)防和治療甲流感的單克

隆抗體，所以B細(xì)胞只

能是取自感染甲型H1N1病毒的動(dòng)物或人體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞，經(jīng)

誘導(dǎo)劑聚乙二醇或滅

活的病毒等誘導(dǎo)融合，得到的雜交瘤細(xì)胞才能用于生產(chǎn)預(yù)防和治

療甲流感的單克隆抗

體。（2）僅考慮兩個(gè)細(xì)胞的融合，則可形成A細(xì)胞一A細(xì)胞、B

細(xì)胞一B細(xì)胞、A細(xì)胞

一B細(xì)胞3種類型的C細(xì)胞，為了從中篩選出A細(xì)胞一B細(xì)胞,

必須用特定的選擇培

養(yǎng)基進(jìn)行篩選，篩選出的D細(xì)胞（雜交瘤細(xì)胞）既能無限增殖又能

產(chǎn)生特異性抗體。（3）

因?yàn)閱捂淩NA容易發(fā)生變異，一旦變異后體內(nèi)的記憶細(xì)胞和抗

體就不能對其發(fā)揮作

用。（5）單克隆抗體可用于診斷疾病、藥物導(dǎo)向治療等方面。

答案：（1）B淋巴細(xì)胞（效應(yīng)B）聚乙二醇（PEG）（滅活的病毒）

（2）3既能無限增殖又能

產(chǎn)生特異性抗體雜交瘤細(xì)胞（雜交細(xì)胞）（3）引起甲流感的病

毒不斷發(fā)生變異（意思相

同即可）（4）目的性強(qiáng)；克服遠(yuǎn)緣雜交不親和性（能有效地打破物

種的生殖隔離界限，意

思相同即可）（任寫一點(diǎn)）

（5）作為診斷試劑；用于治療疾病和運(yùn)載藥物（意思相同即可）

5.（2010.山東聊城一模）人的血清白蛋白（HAS）在臨床上需求量很大，

通常從血中提取。但

由于艾滋病病毒等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人

們對血液制品顧慮重

重。如果應(yīng)用現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶

牛細(xì)胞中，那么利用

牛的乳汁生產(chǎn)血清白蛋白就會安全、高效地滿足人類需求。下圖

是利用牛奶乳汁生產(chǎn)

人類血清白蛋白的圖解，根據(jù)下圖回答：

⑴以上過程中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)，屬于細(xì)胞水平的有:

(2)在基因工程中，我們稱①為目的基因，請你舉出獲取目的基

因的主要方法：

。在①進(jìn)入③之前要構(gòu)建基因表達(dá)載體，這是

基因工程的核心，除

目的基因外，基因表達(dá)載體還必須含有，實(shí)現(xiàn)

①進(jìn)入③的常用方法

是

(3)圖中②一般經(jīng)過________處理可以得到③，從③到④的過程

中一般利用未受精的卵

母細(xì)胞去核后作為受體細(xì)胞，對卵母細(xì)胞的去核處理一般選擇在

時(shí)期進(jìn)行。

（4）把⑤送入⑦的最佳時(shí)期是_______o

解析：（1）圖中涉及的生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技

術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移植技

術(shù)、胚胎分割移植技術(shù)，只有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞核移

植技術(shù)屬于細(xì)胞水平

上的。

（2）獲取目的基因的方法很多，目前常用的方法主要有：從基因

文庫中獲取、利用PCR

技術(shù)擴(kuò)增、通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。一個(gè)完

整的表達(dá)載體必須含有

目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因四個(gè)部分。將目的基因?qū)?/p>

入動(dòng)物受體細(xì)胞最常

用和最有效的方法是顯微注射法。

（3）進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，首先要將組織分散成許多單個(gè)細(xì)胞。

方法是取出組織塊，剪

碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理一段時(shí)間。Mil中期卵母細(xì)胞

細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)已成

熟，其細(xì)胞質(zhì)能支持胚胎的全程發(fā)育，所以卵母細(xì)胞的去核處理

一般選擇在這一時(shí)期

進(jìn)行。

（4）牛、羊一般要培養(yǎng)到桑梅胚階段或囊胚階段進(jìn)行移植。

答案：（1）核移植技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)（2）基因文庫中提取，PCR

技術(shù)擴(kuò)增，人工化學(xué)

合成（至少答對2項(xiàng)）啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因（缺一不可）顯

微注射法（3）胰蛋白

酶或膠原蛋白酶（答出一種即可）減數(shù)第二次分裂中期（4）桑

根胚或囊胚

6.（2010.遼寧沈陽二測，40）下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的

過程示意圖。據(jù)圖回答：

加熱至94℃加熱至94c②冷卻至60℃引物

發(fā)生①過程發(fā)生①過程結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上

③從引物起

一始進(jìn)行互補(bǔ)

鏈的合成

甲

土壤農(nóng)B.

抗蟲基因含kan質(zhì)粒桿菌選薪^

含重組質(zhì)

粒的土壤

農(nóng)桿菌|

侵

轉(zhuǎn)基因抗蟲植株|一導(dǎo)卜再生植株|J|愈傷組織|“

離體棉花

葉片組織

乙

⑴隨著科技發(fā)展，獲取目的基因的方法也越來越多，若乙圖中

的“抗蟲基因”是利用

甲圖中的方法獲取的，該方法稱為。圖中①過

程與細(xì)胞中DNA復(fù)制

過程相比，該過程不需要酶。③是在________(填酶的

名稱)作用下進(jìn)行延伸的。

(2)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為

標(biāo)記基因，只有含卡那

霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。乙圖為獲得

抗蟲棉技術(shù)的流程。A

過程需要的酶有、o圖中將

目的基因?qū)胫参锸?/p>

體細(xì)胞采用的方法是________oC過程的培養(yǎng)基除含有必要的營

養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素

外，還必須加入o

(3)離體棉花葉片組織經(jīng)C、D、E成功地培育出了轉(zhuǎn)基因抗蟲植

株，此過程涉及的細(xì)胞

工程技術(shù)是________，該技術(shù)的原理是_________o

(4)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA的具體方法是使用

與提取出的做

分子雜交。

(5)科學(xué)家將植物細(xì)胞培養(yǎng)到,包上人工種皮，制成了

神奇的人工種子，以便

更好地大面積推廣培養(yǎng)。

解析：(1)圖甲是利用目的基因作為模板的基因體外擴(kuò)增過程，

即利用了PCR技術(shù)擴(kuò)增

目的基因。圖甲中①過程利用高溫使DNA雙鏈解旋，因是在高

溫環(huán)境下合成DNA,

故所需的DNA聚合酶是熱穩(wěn)定性較高的Taq酶。（2）圖乙中A過

程是獲得重組質(zhì)粒的

過程，該過程需要用限制性內(nèi)切酶對質(zhì)粒、目的基因進(jìn)行切割，

再在DNA連接酶的催

化作用下形成重組質(zhì)粒。因土壤農(nóng)桿菌易侵染植物細(xì)胞，故一般

用土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。培養(yǎng)基中加入卡那霉素是為了篩選導(dǎo)

入重組質(zhì)粒的受體細(xì)

胞。（3）利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)可以將帶有目的基因的植物細(xì)胞

培育成轉(zhuǎn)基因植株，該

技術(shù)依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性原理。（4）因mRNA堿基可

以與目的基因模板鏈堿

基互補(bǔ)配對，故可用標(biāo)記的目的基因作探針對細(xì)胞中的mRNA

進(jìn)行檢測，以確定目的

基因是否轉(zhuǎn)錄。（5）將培養(yǎng)到分化出不定芽的胚狀體包上人工種

皮，可以獲得人工種子。

答案：（1）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因解旋熱穩(wěn)定DNA聚

合酶（Taq酶）

（2）限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法卡那霉素

（3）植物組織培養(yǎng)細(xì)胞的全能性

（4）標(biāo)記的目的基因mRNA分子

（5）胚狀體（或答“不定芽”“頂芽”“腋芽”也可）

7.（山東省泰安市英雄山中學(xué)高三第二次質(zhì)檢）以下是有關(guān)DNA粗提

取實(shí)驗(yàn)的材料：

A.核酸極不穩(wěn)定，在較為劇烈的化學(xué)、物理因素和酶的作用下

很容易降解。在制備

DNA時(shí)要加入DNA酶的抑制劑——檸檬酸鈉，以除去Mg,

防止DNA酶的激活。

B.核酸中的DNA和RNA在生物體內(nèi)均以核蛋白的形式存在，

DNA核蛋白在lmol/L

NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14mol/LNaCl溶液中的溶解

度很低；而RNA核

蛋白溶于0.14mol/LNaCl溶液。

C.用苯酚處理，可使蛋白質(zhì)變性，且留在苯酚層內(nèi)；在DNA

溶液中加入2.5倍體積、

濃度為95%的酒精，可將DNA分離出來；此時(shí)DNA十分

黏稠，可用玻璃棒攪成

團(tuán)取出。

D.DNA在強(qiáng)酸環(huán)境下，水解產(chǎn)生脫氧核糖等小分子物質(zhì)，它與

二苯胺酸性溶液反應(yīng)，

能生成藍(lán)色化合物。

E.實(shí)驗(yàn)材料與器械：檸檬酸鈉溶液、石英砂、0.14mol/LNaCl

溶液、Imol/LNaCl

溶液、蒸儲水、苯酚、95%酒精、二苯胺試劑、濃硫酸、花

椰菜、研缽、燒杯、

漏斗、玻璃棒、量筒、石棉網(wǎng)、酒精燈、吸管、試管等。

F.實(shí)驗(yàn)步驟：研磨的勻漿一過濾的濾液一濾液稀釋6倍一離心

處理的沉淀物一沉淀物

再溶解f加苯酚靜置后去上清液f提取出DNAfDNA鑒

定。

據(jù)以上材料回I答下列問題：

(1)研磨時(shí)，取10g花椰菜，加入適量的石英砂、和

⑵將濾液稀釋6倍，其目的是

(3)取沉淀物，置于2mLimol/LNaCl溶液中，使DNA核蛋白再

次溶解，再加入2mL

苯酚充分震蕩后靜置，待其分層后棄其上層的苯酚。該步驟的目

的是除去O