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2021届高考生物二轮复习 专题十七 基因工程与细胞工程学案

2021届高考生物二轮复习 专题十七 基因工程与细胞工程学案

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专题十七 基因工程与细胞工程
[考纲要求]
1．基因工程的诞生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)　3.基因工程的应用(Ⅱ)　4.蛋白质工程(Ⅰ)　5.植物的组织培养(Ⅱ)　6.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)　7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)

授课提示：对应学生用书第104页

细节拾遗
1．教材选修3 P4“寻根问底”：限制酶为何不切割自身DNA?
提示：限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的碱基序列，并在特定的位点上进行切割；限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
2．教材选修3 P10“生物技术资料卡”：cDNA文库的基因中为什么不含有启动子和内含子？
提示：cDNA文库是以某一发育时期细胞中的mRNA为模板反转录形成的，mRNA中不含有启动子和内含子对应的碱基序列。
3．教材选修3 P27“异想天开”：为什么到目前为止还没有生产出人类需要的蛋白质的结构？
提示：因为蛋白质的高级结构非常复杂，人们对蛋白质的高级结构及其在生物体内如何行使功能知之甚少。
4．教材选修3 P36“小知识”：说出植物组织培养的培养基组成。
提示：一般由无机营养成分、有机营养成分、激素、琼脂四部分组成。
5．教材选修3 P52“生物技术资料卡”：病毒灭活的含义是什么？
提示：灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。

易错诊断
1．用限制酶能切割烟草花叶病毒的核酸(×)
2．如果要将人生长激素基因导入大肠杆菌，应从cDNA文库中获取目的基因，或用人工化学合成的方法获取(√)
3．基因治疗是指将缺陷基因诱变为正常基因；基因诊断依据的原理是DNA分子杂交；一种基因探针能够检测水体中的各种病毒(×)
4．生物体内DNA 分子的解旋一定需要解旋酶，在体外则只需要高温(×)
5．愈伤组织的细胞排列整齐而紧密，且为高度液泡化、无定形状态的薄壁细胞(×)
6．同一株绿色开花植物不同部分的细胞经组织培养获得的愈伤组织细胞基因都是相同的(×)
7．在动物细胞培养与植物组织培养中，都需要对培养基灭菌，还都需要用到CO2培养箱(×)
8．将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行诱导融合，在培养液中融合后的细胞即为杂交瘤细胞(×)

授课提示：对应学生用书第105页

考点 　基因工程与蛋白质工程

1．基因工程常考的3种基本工具
(1)限制性核酸内切酶：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶：E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端；T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。
(3)运载体：①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；②有一个至多个限制酶切割位点；③具有特殊的标记基因——以便对含目的基因的受体细胞筛选。
2.基因工程的4大操作程序
(1)目的基因的获取(三种方法)
①从基因文库中获取。
②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，其过程如下：

③用化学方法人工合成。
(2)基因表达载体的构建(此为“核心步骤”)
①基因表达载体的组成
基因表达载体＝目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点
②构建过程

注：目的基因插入位置：插入至启动子下游，终止子上游。
(3)将目的基因导入受体细胞的“3大方法”
①导入植物细胞——农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法)。
②导入动物细胞——显微注射法(一般导入受精卵)。
③导入微生物细胞——使用Ca2＋处理细胞。
(4)理清目的基因的检测与鉴定
①导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。
②表达检测
a．检测转录：分子杂交技术检测mRNA。
b．检测翻译：用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。
③个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。
3．蛋白质工程

4．DNA的粗提取与鉴定

[特别提醒]
澄清基因工程的4个“≠”
(1)DNA连接酶≠DNA聚合酶：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。
(2)限制酶≠DNA酶≠解旋酶：限制酶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；DNA酶可将DNA水解为其组成单位；解旋酶将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
(3)启动子≠起始密码子，终止子≠终止密码子
起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止；启动子和终止子位于DNA上，分别控制转录的启动和终止。
(4)基因治疗≠基因诊断
①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。
②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。

1．(2020·新高考山东卷)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是______________________，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为________。
(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了___________________，
从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列__________(填“发生”或“不发生”)改变，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经______过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为__________，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

解析：(1)构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，可以对目的基因和载体进行切割和连接，重组载体进入受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。(2)RNA聚合酶与启动子识别和结合后启动转录，启动子的序列改变会影响与RNA聚合酶的识别和结合，从而改变基因的转录，3个突变品系中改变的是启动子的序列，影响mRNA的转录，而编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含有启动子的序列，所以编码合成的直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。(3)通过mRNA获得cDNA是逆转录(或反转录)过程。PCR过程中需要模板、原料、酶、引物等，其中引物是根据已知基因上的一段序列合成的，这样要从总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA，关键是要根据Wx基因的一段已知序列合成出相应的引物。(4)据题中信息可知，水稻胚乳中直链淀粉所占比例越小，糯性越强，题图中品系3中Wx的mRNA量最少，这样合成的直链淀粉合成酶的量最少，则合成的直链淀粉所占比例最小，糯性最强。
答案：(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶　转化　(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合　不发生　编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子　(3)逆转录(或：反转录)　引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或：引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)　(4)品系3　品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强
2．基因工程可以按照人们的意愿赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。图甲是基因工程的基本操作流程，图乙是定量PCR技术中的一种常用探针。请回答下列有关问题：

(1)图中①、②所需酶在作用上的主要区别是___________________________________(答出一点即可)。与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中的基因在结构上的特点是
________________________________________________________________________。
(2)图中③过程需要借助PCR技术，该过程所需的酶为________。若利用PCR技术扩增目的基因的过程中消耗了126个引物分子，则该过程DNA扩增了________次。图乙的Taq Man探针是定量PCR技术中的一种常用探针，其5′末端连接荧光基团(R)，3′末端连接淬灭剂(Q)。当探针完整时，R发出的荧光信号被Q吸收而不发荧光。在定量PCR扩增过程中，当扩增DNA遇到探针时，探针就会被水解而释放出游离的R和Q，随PCR扩增次数的增加，荧光信号________。
(3)若④过程为将目的基因导入植物细胞，最常用的方法是农杆菌转化法，该方法选择Ti质粒作为运载体的原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)图中⑤过程是__________________。要检测目的基因是否成功表达，首先从转基因生物个体中提取蛋白质，用相应的抗体进行______________杂交。
解析：(1)图甲中参与过程①的逆转录酶的作用是促进形成磷酸二酯键，参与过程②的限制性核酸内切酶的作用是促进磷酸二酯键的水解/断裂；cDNA文库来源于这种生物体内的mRNA的逆转录，而mRNA实质上来源于基因的转录，基因不包括内含子和非编码区(启动子和终止子等)序列。(2)PCR技术过程中所需的酶为Taq酶，即热稳定DNA聚合酶。若PCR技术扩增目的基因的过程中消耗了126个引物分子，说明DNA复制产生了(126＋2)÷2＝64个DNA分子，64＝26，因此DNA扩增了6次。随着PCR次数的增加，R与Q不断被水解释放，荧光信号不断增强。(3)目的基因导入植物细胞时，由于Ti质粒上的T­DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体的DNA上，以保证目的基因稳定存在和表达，故选择Ti质粒作为载体。(4)过程⑤为目的基因的检测与鉴定；从转基因生物个体中提取蛋白质，可通过抗原—抗体杂交检测目的基因是否表达成功。
答案：(1)参与①过程的酶催化形成磷酸二酯键，参与②过程的酶催化磷酸二酯键的水解　没有内含子、启动子和终止子等序列　(2)Taq酶(热稳定DNA聚合酶)　6　(逐渐)增强　(3)Ti质粒上的T­DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体的DNA上，以保证目的基因稳定存在和表达　(4)目的基因的检测与鉴定　抗原—抗体
3．人体内的t­PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血栓，是心梗和脑血栓的急救药，但是大剂量使用会诱发颅内出血。如果将t­PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。先对天然的t­PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达改造后的基因，可制造出性能优异的改良t­PA蛋白。下图表示通过重叠延伸PCR技术获取t­PA改良基因和构建含t­PA改良基因重组质粒的过程示意图。图中重叠延伸PCR过程中，引物a、b被用来扩增含有突变位点及其上游序列的DNA片段，引物c、d被用来扩增含突变位点及其下游序列的DNA片段。请回答：

(1)已知t­PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链(图中t­PA基因的上链)上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点表示突变部位的碱基，引物b中该部位的碱基是________，引物c该部位的碱基是______________________。
PCR中需要引物的原因是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)重叠延伸PCR中，PCR1和PCR2分别进行，产物混合后再进行PCR3。PCR1和PCR2需要分别进行的原因是__________________________________________________________。
(3)构建重组质粒时，选用的限制酶是________。重组质粒中的新霉素抗性基因的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株，需选择呈________色的菌落，进一步培养、检测和鉴定，以选育出能生产改良t­PA蛋白的工程菌株。上述生产改良t­PA蛋白的技术属于________工程。
解析：(1)已知t­PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链(图中t­PA基因的上链)上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。由此可知基因模板链第84位发生了碱基替换，即ACA→AGA，则t­PA基因的上链中相应位置的ACA→AGA，图中显示引物b与t­PA基因的下链互补，故其中相应部位的碱基与上链相同，即该部位的碱基是G，引物c与t­PA基因的上链互补，故其中相应部位的碱基与下链相同，即该部位的碱基是C。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此 PCR中需要加入合适的引物来完成子链延伸。(2)图中信息显示，引物b和引物c可以互补配对，因此，如果PCR1和PCR2同时进行，无法达到预期目的。(3)根据图中目的基因两端的黏性末端以及各种限制酶的切割位点可知，在构建重组质粒时，选用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割质粒，才能与目的基因t­PA改良基因高效连接。在构建重组质粒时，其中的新霉素抗性基因没有被破坏，因此可以根据对新霉素的抗性将成功导入质粒的大肠杆菌筛选出来，即该基因的作用是便于将成功导入质粒的大肠杆菌筛选出来。(4)在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞应该包含两种类型，一类是导入质粒的大肠杆菌，这类大肠杆菌细胞因为含有mlacZ基因而呈蓝色；一类是导入重组质粒的大肠杆菌，因为其中不含mlacZ基因，该细菌表现为白色，因此需选择呈白色的菌落，进一步培养、检测和鉴定，以选育出能生产改良t­PA蛋白的工程菌株。上述生产改良t­PA蛋白的技术属于蛋白质工程。
答案：(1)G　C　DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链　(2)引物b和引物c可以互补配对，导致引物失效　(3)XmaⅠ和BglⅡ　便于将导入质粒的大肠杆菌筛选出来　(4)白　蛋白质

考点 　细胞工程

1．植物组织培养过程
(1)植物组织培养的2个关键

(2)针对三类目标(试管苗、人工种子、细胞产物)的培养流程

2．植物体细胞杂交技术
(1)酶解方法：用纤维素酶和果胶酶处理。
(2)促融方法：①物理法：离心、振动、电激等；
②化学法：聚乙二醇(PEG)。
(3)植物体细胞杂交即将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程，杂种细胞中不管是染色体数、基因型还是染色体组数都采用直接相加的方法。
3．动物细胞培养
(1)培养流程

(2)营养条件
①加入动物血清、血浆等。
②通入氧气以满足代谢的需要。
③通入二氧化碳以维持培养液的pH。
(3)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。
(4)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。
4．动物体细胞核移植

5．制备单克隆抗体
(1)三种细胞特点不同
①免疫后的B淋巴细胞：能分泌抗体，不能大量增殖。
②骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。
③杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。
(2)两次筛选的目的不同
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淋巴细胞，B为骨髓瘤细胞)，该细胞既能分泌抗体又能大量增殖，筛选掉A、B、AA、BB型细胞。
第二次筛选：利用多孔培养板法和抗原—抗体杂交法筛选，获得产生所需抗体的杂交瘤细胞。
[特别提醒]
(1)杂种细胞≠重组细胞≠杂交细胞
①杂种细胞：植物体细胞杂交；②重组细胞：核移植；③杂交细胞：动物细胞融合。
(2)原代培养≠传代培养
区别是是否进行了分瓶培养。

1．通过细胞工程技术，利用甲、乙两种植物的各自优势(甲耐盐、乙高产)，培育高产耐盐的杂种植株。请完善下列实验流程并回答问题：

(1)A是____________________酶，B是____________________。D是具有耐盐优良性状的幼芽，D长成的幼苗需要选择的原因是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)由C形成植株的过程利用了________________技术，形成愈伤组织需要经过________________过程，愈伤组织再分化形成幼苗，整个培养过程要在______________的条件下进行。
(3)植物体细胞融合成功的标志是__________________。目前，植物体细胞杂交还存在许多问题没有解决，如__________________________________，尽管如此，这项新技术在克服________________等方面取得的重大突破还是震撼人心的。
(4)已知甲、乙植物分别为四倍体、二倍体，则“甲—乙植株”属于________倍体植株。
解析：(1)植物细胞壁的成分为纤维素和果胶，因此A过程用到纤维素酶和果胶酶去除细胞壁；B是甲、乙两个原生质体经过融合产生的，所以B是融合的原生质体；D是具有耐盐优良性状的幼芽，D长成后有耐盐高产和耐盐不高产两种类型，所以要进行选择。(2)由杂种细胞形成植株的过程利用了植物组织培养技术；形成愈伤组织需要经过脱分化过程，再经过再分化过程，整个过程都要在无菌条件下进行。(3)再生细胞壁的形成标志着细胞融合的成功，这意味着两个融合的原生质体重新构成了一个植物细胞；植物体细胞杂交的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍；不足之处是不能按照人的意愿表达两个亲本的性状。(4)由于该项技术仅仅是对两个原生质体进行了融合，则新形成的植物有6个染色体组，即六倍体植株。
答案：(1)纤维素酶和果胶　融合的原生质体　D长成后有耐盐高产和耐盐不高产两种性状　(2)植物组织培养　脱分化　无菌　(3)再生出新的细胞壁　不能按照人的意愿表达两个亲本的性状　远缘杂交不亲和障碍　(4)六
2．(2020·高考全国卷Ⅰ)为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。

回答下列问题：
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_____________________。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于________，使用该培养基进行细胞培养的结果是
________________________________________________________________________。
图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是
________________________________________________________________________。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有
________________________________________________________________________
____________________________________________________________(答出2点即可)。
解析：(1)利用小鼠制备单克隆抗体时，先要给小鼠注射相应的抗原，目的是获得经免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。(2)利用小鼠的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤：①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散的细胞制成细胞悬液。(3)为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。第一次筛选(筛选1)是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体反应具有特异性的原理进行多次筛选(筛选2)，目的是得到能产生所需要的抗体并能无限增殖的杂交瘤细胞。(4)若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培养，或将其注射到小鼠腹腔内增殖。
答案：(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　(2)取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液　(3)选择培养基　只有杂交瘤细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性　(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养

授课提示：对应学生用书第108页

素养提升点　基因工程及细胞工程相关的核心术语与长句表达

(2019·高考海南卷)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)，该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。回答下列问题。
(1)若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取____________作为模板，在____________催化下合成cDNA，再利用____________技术在体外扩增获得大量Y的基因。
(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若将上述所得Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的________中，得到含目的基因的重组Ti质粒，则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已经______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)天然的Y通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)mRNA　逆转录酶　PCR　(2)T­DNA　整合到叶肉细胞染色体DNA上　(3)找到第6位氨基酸中的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲的碱基替换为氨基酸乙的碱基

1．(概念辨析类)DNA连接酶和DNA聚合酶的作用相同吗？试简要说明。
提示：不相同。DNA连接酶连接的是两个DNA片段，而DNA聚合酶连接的是单个的脱氧核苷酸。
2．(思维拓展类)你能推测出mRNA反转录形成cRNA的过程大致分为哪些步骤吗？
提示：第1步：mRNA在反转录酶的作用下形成RNA­DNA杂交分子；第2步：在核酸酶的作用下将RNA­DNA杂交分子中的RNA水解掉，形成DNA单链；第3步：以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下形成双链的DNA。
3．(原因分析类)对天然蛋白质的改造，为什么不能直接操作？
提示：任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，如果对蛋白质直接改造，即便成功，改造的蛋白质也无法遗传。
4．(概念辨析类)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)。
提示：能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快
5．(程序表述类)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)。
提示：含目的基因的细胞愈伤组织小植株
6．(原因推测类)为什么“番茄－马铃薯”没有想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯？
提示：生物基因之间相互调控、相互影响。
7．(原因分析类)动物细胞培养时用胃蛋白酶分散细胞行吗？为什么？
提示：不行。胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用，而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害。
8．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
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
提示：小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易

［专题演练·巩固提高］ 分册装订 方便实用
授课提示：对应学生用书第165页

1．基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段。如图是基因工程示意图，回答下列问题：

(1)通过PCR技术进行目的基因扩增时，要有一段已知目的基因的核苷酸序列为前提，其作用是________。
(2)人工合成的目的基因必须拼接____________后才可能在宿主细胞中得以表达。进行①过程时，需要的基本工具是____________________________________________________。
(3)图中已转化的宿主细胞指的是________________________________。若图中宿主细胞为动物细胞，②过程在操作时需采用______________(填仪器名称)进行显微注射；若图中宿主细胞为大肠杆菌，一般情况下②过程不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是
________________________________________________________________________。
(4)艾弗里等人的工作是基因工程的先导，艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验证明了________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(答出两点)。
解析：(1)通过PCR技术进行目的基因扩增时，耐高温的DNA聚合酶只能从引物的末端连接单个脱氧核苷酸，故需要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。(2)目的基因是编码蛋白质的序列或调控因子，不包含非编码序列的转录调控因子，故人工合成的目的基因必须拼接启动子、终止子后，才可能在宿主细胞中得以表达。①过程为基因表达载体的构建，需要将切割好的目的基因和质粒连接，故进行①过程时，需要的基本工具是DNA连接酶。(3)图中已转化的宿主细胞指的是已导入目的基因并且目的基因能稳定遗传和表达的细胞。若图中宿主细胞为动物细胞，常用显微注射法将目的基因导入动物细胞，故②过程在操作时需采用显微注射仪进行显微注射；若图中受体细胞是大肠杆菌(微生物)，由于未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱，则需要用钙离子处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞。(4)艾弗里等人的工作是基因工程的先导，艾弗里等人通过肺炎双球菌转化实验，该实验中S型肺炎双球菌的DNA能使R型活菌转化为S型活菌，说明S型肺炎双球菌的DNA能进入R型活菌，并使其发生稳定性转化，证明了生物的遗传物质是DNA，DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。
答案：(1)合成引物　(2)启动子、终止子　DNA连接酶　(3)已导入目的基因并且目的基因能稳定遗传和表达的细胞　显微注射仪　未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱　(4)生物的遗传物质是DNA，DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
2．CRISPR/Cas 9系统基因编辑是一种对靶向基因进行特定DNA修饰的技术，其原理是由一个向导RNA(sgRNA)分子引导Cas 9蛋白到一个特定的基因位点进行切割。受此机制启发，科学家们通过设计sgRNA中碱基的识别序列，即可人为选择DNA上的任一目标位点进行切割(如图)。

(1)从CRISPR/Cas9系统作用示意图看，能够行使特异性识别DNA序列并切割特定位点功能的分子是______________，其类似于基因工程中的____________的作用。
(2)CCR5基因是人体的正常基因，其编码的细胞膜通道蛋白CCR5是HIV入侵T淋巴细胞的主要辅助受体之一。科研人员依据______________的部分序列设计sgRNA序列，导入骨髓______________细胞中，构建sgRNA－Cas9复合体，以实现对CCR5基因的定向切割，变异的CCR5蛋白无法装配到细胞膜上，即可有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞。试分析与上述过程最接近的现代生物科技是______________________________________。
(3)CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶，实验发现sgRNA的序列越短脱靶率越高。试分析脱靶最可能的原因是________________________________
________________________________________________________________________。
(4)通过上述介绍，CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在____________________(至少答出两点)等方面有广阔的应用前景。
解析：(1)由题干信息“向导RNA能识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA”，说明能够行使特异性识别DNA序列并切割特定位点功能的分子是向导RNA(sgRNA)分子和Cas9蛋白，功能类似于基因工程中的限制酶。(2)根据题意，可利用Cas9酶对CCR5基因进行编辑，因此sgRNA序列需要与CCR5基因上部分碱基互补配对，从而精准定位到CCR5基因进行编辑，故设计sgRNA序列时需要根据CCR5基因的核苷酸序列，导入骨髓造血干细胞中，构建sgRNA－Cas9复合体，以实现对CCR5基因的定向切割。CRISPR/Cas9基因编辑技术是一种精准改变目标DNA序列的技术，与其比较接近的是蛋白质工程。(3)CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶，其原因是其他DNA序列也含有与向导RNA互补的序列，造成向导RNA错误结合而出现脱靶现象。(4)基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等方面有广阔的应用前景。
答案：(1)向导RNA(sgRNA)分子和Cas9蛋白　限制酶　(2)CCR5基因　造血干　蛋白质工程　(3)其他DNA序列也含有与向导RNA(sgRNA)互补配对的序列，造成向导RNA(sgRNA)错误结合而脱靶　(4)基因治疗、动植物育种(基因水平)、研究基因功能
3．人绒毛膜促性腺激素(HCG)是妊娠后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于检测早孕。图甲是抗HCG单克隆抗体的制备流程示意图，其中X、Y表示细胞，a～f表示操作过程。图乙是医学上定量检测抗原的双抗体夹心法原理示意图，需先将抗体固定并与受检抗原结合形成复合物，再加酶标抗体和底物，加入酶反应的底物后，底物被酶催化成为有色产物，产物的量与标本中受检抗原的量直接相关，根据颜色的深浅进行定性或定量分析。由于酶的催化效率很高，间接地放大了免疫反应的结果，从而使测定方法达到很高的敏感度。回答下列问题。

(1)a过程中培养的Y细胞是______________，b过程中常用______________、______________、______________等方法诱导细胞融合，d所示操作的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)e过程培养的细胞，首先应保证其处于________的环境，其次还需要提供充足的营养等条件，其中加动物血清的目的是______________________________________________。
(3)用双抗体夹心法检测抗原数量，酶标抗体的作用