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高考二轮专题综合复习
第17讲　现代生物科技专题
1.细读教材,查缺补漏
(1)艾弗里等人通过不同类型肺炎双球菌的转化实验,不仅证明了生物的遗传物质是DNA,还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。(教材选修3 P2科技探索之路)
(2)目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的因子。(教材选修3 P9)
(3)用基因工程的方法,使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。(教材选修3 P21)
(4)干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。(教材选修3 P22)
(5)在植物组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。(教材选修3 P40)
(6)2,4-D常用于植物愈伤组织的诱导和生长,但它趋向于抑制植物形态的发生,所以在分化培养基中很少利用。(教材选修3 P42拓展视野)
(7)通过显微操作去除卵母细胞中的核,由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体,用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体。(教材选修3 P48)
(8)灭活病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合。(教材选修3 P52 生物技术资料卡)
(9)胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。(教材选修3 P76)
(10)用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来叫冲卵。(教材选修3 P77)
(11)由于ES细胞可分化为胚胎的内胚层、中胚层和外胚层中任何一类细胞,于是可以将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,了解ES细胞的分化特点。(教材选修3 P81)
2.规范答题训练
(1)启动子的位置和作用:　启动子是位于基因首端的一段有特殊结构的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,它能驱动基因转录出mRNA　。
(2)在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是　可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中　。
(3)若要使目的基因在受体细胞中维持稳定和表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是　目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子　(答出两点即可)。
(4)与杂交育种相比,植物体细胞杂交的优势是　克服不同生物远缘杂交的障碍,获得杂种植株　。
(5)胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度　小于　(填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是　胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易　。
(6)胚胎移植的优势是　可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　。
考点一　基因工程与蛋白质工程(含PCR技术、DNA的粗提取与分离)
1.基因工程常考的3种基本工具
图17-1
2.基因工程的操作步骤
图17-2
3.PCR技术
原理是　DNA双链复制　,前提是　要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物　,其过程如下:
4.DNA的粗提取与鉴定
基本原理 方法 目的
　DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,如下图所示: 　溶于NaCl溶液中并稀释 　①NaCl溶液浓度为　2 mol/L　时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过　过滤　可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质 　②将NaCl溶液稀释至　0.14 mol/L　时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质
DNA不被蛋白酶所水解 加入嫩肉粉 　嫩肉粉中的　木瓜蛋白酶　可水解蛋白质
DNA不溶于酒精 　加入冷却的体积分数为95%的　酒精　 　DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质
DNA可被二苯胺试剂染成　蓝色　 　加入　二苯胺试剂　,并进行　沸水浴　 鉴定DNA
5.蛋白质工程
图17-3
考法一　基因工程工具及操作程序的考查
1.LacZ基因位于大肠杆菌质粒上,其编码产物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTC两种物质都存在时,可使大肠杆菌菌落呈蓝色,否则菌落呈白色。图17-4为相关的转基因操作示意图,其中①②③表示有关过程。请据图回答下列问题:
图17-4
(1)与诱变育种相比,基因工程具有的明显优势是能够　定向　改造生物,以满足人们的需要。转基因技术常以大肠杆菌为操作对象,大肠杆菌作为受体细胞的特点是　繁殖快、遗传物质相对较少、易培养　。
(2)①过程前后,目的基因末端发生的变化是　目的基因末端增加了一段与载体切口处相同的黏性末端片段　。
(3)②过程是构建　基因表达载体　,该过程需要添加　DNA连接　酶。
(4)在基因工程中,转化是指　目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程　。
(5)通过③过程筛选含有目的基因的大肠杆菌,需要在培养基中添加的物质是　X-gal和IPTC　,菌落A~C中呈蓝色的是　A、B　。
[解析] (1)诱变育种的原理是基因突变,具有不定向性,而基因工程的原理是基因重组,可定向改造生物体的性状;由于大肠杆菌具有繁殖快、遗传物质相对较少以及易培养等特点,在基因工程中常作为受体细胞。(2)目的基因的获取需要限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ来切割,质粒上只含有限制酶EcoRⅠ的识别序列,因此目的基因的右侧无法与质粒连接,需在目的基因的右侧连接限制酶EcoRⅠ切割形成的末端,即目的基因末端增加了一段与载体切口处相同的黏性末端片段。(3)②过程是基因表达载体的构建,是基因工程的核心。将切割的目的基因片段与质粒相连接,需要使用DNA连接酶。(4)基因工程中转化是指目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(5)菌落A和菌落B的LacZ基因正常,在含有X-gal和IPTG两种物质的培养基中呈蓝色,而菌落C破坏了LacZ基因,不能正常表达β-半乳糖苷酶,在含X-gal和IPTG两种物质的培养基中呈白色。
2.探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段,可用于核酸分子杂交以检测目标核苷酸序列是否存在。图(一)是某实验小组制备的两种探针,图(二)是探针与目的基因杂交的示意图。请回答下列有关问题:
图17-5
(1)核酸探针与目标核苷酸序列间的分子杂交遵循　碱基互补配对原则　。设计核苷酸序列是核酸探针技术关键步骤之一。图(一)所示的两种核酸探针(探针2只标注了部分碱基序列)都不合理,原因是探针1　碱基序列过短　,导致特异性差;而探针2　自身折叠后会出现部分碱基互补配对　,会导致探针失效。
(2)cDNA探针是目前应用最为广泛的一种探针。制备cDNA探针时,首先需提取、分离获得　mRNA　作为模板,在　逆转录酶　的催化下合成cDNA探针。利用制备好的β-珠蛋白基因的cDNA探针与β-珠蛋白基因杂交后,出现了如图(二)中甲、乙、丙、丁等所示的发夹结构,原因是此方法获得的β-珠蛋白基因中含有　内含子　。
(3)探针常用于基因工程的检测,例如基因工程中利用乳腺生物反应器生产α-抗胰蛋白酶,应将α-抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起,导入哺乳动物的　受精卵　中,再利用SRY基因(Y染色体上的性别决定基因)探针进行检测,将检测反应呈　阴性　(填“阳性”或“阴性”)的胚胎进行移植。
[解析] (1)核酸探针是单链DNA分子,利用碱基互补配对原则与目标核苷酸序列进行分子杂交。图(一)中探针1碱基序列过短,导致特异性差;探针2自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效,因此这两种探针都不合理。(2)cDNA是以mRNA为模板逆转录形成的,该过程需要逆转录酶的催化。逆转录法合成的cDNA不含内含子,而β-珠蛋白基因中含有内含子,因此利用制备好的β-珠蛋白基因的cDNA探针与β-珠蛋白基因杂交后,出现了如图(二)中甲、乙、丙、丁等所示的发夹结构。(3)利用乳腺生物反应器生产α-抗胰蛋白酶时,应将α-抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的启动子重组在一起,并用显微注射法导入哺乳动物的受精卵中,再利用SRY探针进行检测,将检测反应呈阴性的(雌性)胚胎进行移植。
【归纳提升】 限制酶、DNA酶、DNA聚合酶、解旋酶的作用区分
(1)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。注意点:①一般用同种限制酶切割载体和目的基因;②不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。③双酶法(两种限制酶切割)可以使目的基因与载体定向连接,防止目的基因和载体的自身环化以及二者反向连接。(2)DNA酶能将DNA水解为基本组成单位,即破坏磷酸二酯键。(3)DNA聚合酶是将基本组成单位连接成一条DNA长链,即形成磷酸二酯键。(4)解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
考法二　基因工程应用及蛋白质工程的考查
3.2020年3月16日,中国科学家陈薇院士团队研制的重组新冠疫苗通过临床研究注册审评,获批进入临床试验。重组新冠疫苗的制备流程如图17-6。回答下列问题。
图17-6
(1)步骤②需要　脱氧核苷酸　作为原料。步骤②需要的工具酶是　逆转录酶　。
(2)被用作载体的Ad5应具有的特点是　能自我复制(有一个或多个切割位点、有标记基因、对受体细胞无害)　(答出1点即可)。
(3)步骤④是　基因表达载体的构建　。
(4)重组疫苗注入志愿者体内后,S蛋白基因指导合成的S蛋白作为　抗原　,刺激机体产生能与之相结合的抗体。
(5)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产　自然界已存在　的蛋白质。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过　基因修饰或基因合成　,对　现有蛋白质　进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。
[解析] 图中①表示获取病毒RNA,②表示逆转录过程,③表示获取目的基因,④表示基因表达载体的构建,⑤表示目的基因的检测和鉴定。(1)步骤②需要逆转录酶的催化,该过程的产物是DNA,需要脱氧核苷酸作为原料。(2)基因工程的载体应该有能自我复制、有一个或多个切割位点、有标记基因、对受体细胞无害等特点。(3)步骤④是基因表达载体的构建,这是基因工程的核心步骤。(4)S蛋白基因指导合成的S蛋白作为抗原,刺激机体产生能与之相结合的抗体,从而对抗进入体内的新冠病毒,起到预防的作用。(5)基因工程在原则上只能生产自然界已经存在的蛋白质。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。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。
4.Barnase基因是一种活性很强的核糖核酸酶基因,可利用该基因在肿瘤细胞中特异性表达,造成肿瘤细胞的坏死。后来,植物学家利用该基因获得了转基因雄性不育烟草。
(1)为保证Barnase基因在花粉时期特异性表达,可将烟草花药特异性TA29序列置于基因的首端,构建雄性不育基因的表达载体,TA29是该表达载体的　启动子　。表达载体除TA29和Barnase基因之外,还应包括　终止子、复制原点和标记基因　。最后可通过　检测花粉的受精能力　进行个体水平的检测。
(2)对Barnase基因进行扩增最简便的方法是　PCR　技术,若该过程消耗了引物30个,则进行了　4　轮的DNA复制。
(3)后发现TA29-Barnase嵌合基因的表达易受环境温度的影响,其雄性不育性状在高温下易恢复育性。请概述利用蛋白质工程原理获取可耐高温的核糖核酸酶的基本途径:　从耐高温的功能出发→设计可耐高温的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列　。
[解析] (1)要保证Barnase基因在花粉时期特异性表达,则需调控其表达的时期与细胞,TA29序列应是烟草花药特异性启动子,可构建表达载体,用于转化。基因表达载体包括目的基因(Barnase基因)、启动子(即TA29)、终止子、标记基因、复制原点。要在个体水平检测转基因雄性不育烟草是否培育成功,应该检测其花粉的受精能力。(2)目的基因扩增最简便的方法是PCR技术,假设DNA复制n轮,子代DNA共有2n+1条链,因亲代DNA的两条母链不需要引物,故需要引物2n+1-2=30(个),故n=4。(3)利用蛋白质工程原理获取可耐高温的核糖核酸酶应从耐高温的功能出发→设计可耐高温的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
考法三　DNA粗提取与鉴定的考查
5.图17-7为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作;下表是研究人员比较了不同贮藏条件对棉叶DNA纯度及提取率的影响结果。请回答下列问题:
图17-7
不同贮藏条件 鲜叶 冷鲜3d 冷冻3d 冷冻7d 液氮7d
DNA纯度 2.00 1.91 1.92 1.73 1.69
DNA提取量 210 198 347 39 126
(注:DNA纯度单位:OD260/OD280值;DNA提取量单位:μg·g-1FW)
(1)棉叶细胞中含有DNA的细胞结构有　叶绿体、线粒体和细胞核　。
(2)图中①②③三个操作图,按照DNA粗提取操作流程的排序是　②①③　,三个步骤操作后均需进行过滤,完成过滤之后弃去滤液的序号是　①和③　。
(3)图中①的具体操作是　取适量蒸馏水沿烧杯内壁缓缓加入,并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌　。
(4)用二苯胺试剂鉴定,颜色最深的是表中　冷冻3 d　处理后提取的DNA,鉴定时溶液的颜色变化是　逐渐变蓝　。
[解析] (1)棉叶细胞含有DNA的细胞结构有叶绿体、线粒体和细胞核。(2)DNA粗提取的流程:先用蒸馏水使细胞吸水涨破,释放出DNA,用2 mol/L的NaCl溶液将DNA分子溶解,过滤除去不溶的杂质然后稀释NaCl溶液的浓度,降低DNA分子溶解度,过滤除去溶液中的杂质,再将DNA分子溶解后加入冷却的95%的酒精进行提纯,所以正确的顺序是②①③。①加入蒸馏水析出DNA分子,过滤后除去滤液;②是用蒸馏水使细胞吸水涨破,过滤后收集滤液;③是加入冷却的酒精,析出DNA分子,除去滤液,所以需要除去滤液的是①和③。(3)①是加入蒸馏水,降低NaCl的浓度,使DNA的溶解度降低,析出DNA分子,具体操作是取适量蒸馏水沿烧杯内壁缓缓加入,并用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,直至丝状物不再增加。(4)冷冻3 d处理提取的DNA量是最多的,因此用二苯胺试剂鉴定,颜色最深;DNA的鉴定过程中颜色变化是逐渐变蓝。
考点二　细胞工程
1.植物组织培养
(1)针对三类目标(试管苗、人工种子、细胞产物)的培养流程
图17-8
(2)植物组织培养的关键
①条件:　离体　,一定营养物质,激素(生长素、细胞分裂素),无菌等。
②培养基状态:固体培养基。
③体内细胞未表现全能性的原因:基因的　选择性表达　。
④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
比值低 促进　芽　分化
比值适中 促进愈伤组织形成
2.厘清植物体细胞杂交技术的关键
图17-9
(1)图中过程①用　纤维素酶和果胶酶　处理除去细胞壁,得到的原生质体包括　细胞膜、细胞质、细胞核　三部分。
(2)图中过程②的原理是　细胞膜的流动性　,其诱导方法有　PEG　、　电激　、离心、振动等。
(3)原生质体融合成功的标志是　杂种细胞再生出细胞壁 　。
3.把握动物细胞培养过程与条件
(1)动物细胞培养的过程
图17-10
①原代培养的特点包括　细胞贴壁　和　接触抑制　。
②目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常是　10代以内　的细胞,原因是　保持细胞正常的二倍体核型　。
(2)动物细胞培养的特殊条件
①加入一定量的　抗生素　防止培养过程中微生物的污染,添加　物血清、血浆　等天然成分以补充合成培养基缺乏的营养。
②气体环境是指　“95%空气+5% CO2”的混合气体　,其中空气中的氧气是　细胞代谢所必需的　,二氧化碳的作用是　维持培养液的pH　。
4.动物体细胞核移植
图17-11
(1)核移植技术的原理是　动物体细胞核具有全能性　。未受精卵细胞作为细胞核移植受体细胞的理由:营养丰富、体积大,易操作、　含有刺激已分化的细胞核恢复分裂能力的物质　。
(2)D新个体的性别与　B动物　相同,D新个体的绝大多数性状与　B动物　相同。
5.厘清单克隆抗体制备的过程
图17-12
(1)杂交瘤细胞的特点是　既能分泌专一的抗体又能大量增殖　,单克隆抗体的优点是　特异性强、灵敏度高,并可大量制备　。
(2)第一次筛选:利用特定　选择培养基　筛选,获得　杂交瘤细胞　;第二次筛选:先　克隆化培养　,再进行　抗体检测　来筛选,获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。
(3)体内培养从小鼠　腹水　中提取单克隆抗体,体外培养从　细胞培养液　中提取单克隆抗体。
考法一　植物细胞工程及其应用的考查
1.如图17-13为烟草植物组织培养过程的示意图。请据图回答以下问题:
图17-13
(1)植物组织培养的全过程证明了　分化的植物细胞,仍具有形成完整植株所需要的全部遗传信息　。
(2)烟草组织培养常用的一种培养基是MS培养基,配制好的MS培养基中常常需要添加的植物激素有　生长素和细胞分裂素　。用于过程②的培养基不适用于过程③,原因是　培养基中植物激素(或植物生长调节剂)的用量比值不同　。
(3)接种之前,过程①获取的根组织块应进行　消毒　处理。
(4)过程②是脱分化,脱分化是指　已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞　的过程。愈伤组织形成后需要定期地将它们分成小块接种到新培养基上以保证其长期旺盛地生长。否则其会停止生长甚至老化变黑死亡。推测这样做的原因有　培养基中营养不足;有毒(有害)代谢产物大量积累　(写两点)。
(5)若要获得人工种子,需要利用图中过程　③　所得产物作为材料,用人工种皮包裹。若某次实验并不进行过程⑤,而是对图中愈伤组织进行过程④获取分散的X细胞,并在液体培养基悬浮培养,则本次实验的目的最可能是　获取烟草细胞的代谢产物　。
[解析] (1)植物组织培养的基本原理是细胞的全能性,该过程证明了已分化的植物细胞仍具有形成完整植株所需要的全部遗传信息。(2)配制好的MS培养基中常常需要添加植物激素,主要是生长素和细胞分裂素。而生长素和细胞分裂素用量的比值高时,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,促进愈伤组织的形成,故用于培养愈伤组织的培养基不适用于培养胚状体。(3)为保证无菌、无毒环境,接种之前应对外植体进行消毒。(4)脱分化就是已经分化的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变为未分化细胞的过程。愈伤组织形成后,随时间延长,培养基中的营养物质不断被消耗,同时有害代谢产物积累,若要使愈伤组织继续旺盛生长需要定期更换培养基。(5)人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体(过程③)、不定芽、顶芽和腋芽为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。当实验目的是获取细胞代谢产物时,通常不需要进行植物组织培养的全过程,只需培养到愈伤组织阶段。
2.现代科技的发展加快了作物育种的进程,利用高新技术可以培育出以前不可能培育出来的杂交作物新品种。图17-14表示植物体细胞杂交过程,请据图回答:
图17-14
(1)植物体细胞杂交技术依据的原理是　细胞膜的流动性　和　植物细胞的全能性　。
(2)植物体细胞杂交的第①步是去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体。目前此步骤最常用的方法是酶解法,也就是在温和的条件下用　纤维素酶、果胶酶　(填两种酶)分解植物细胞的细胞壁。
(3)②过程的发生,必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合的化学方法一般是用　聚乙二醇　作为诱导剂诱导细胞融合。
(4)④⑤过程为　脱分化　和　再分化　的过程。可通过控制培养基中　生长素、细胞分裂素　(填两种激素名称)的含量与比例影响⑤过程的结果。
(5)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是　可克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍　。
[解析] (1)原生质体A和原生质体B融合依赖于细胞膜的流动性,杂种细胞可发育为杂种植株利用了植物细胞的全能性。(2)细胞壁的成分是纤维素和果胶,可在温和的条件下用纤维素酶和果胶酶分解植物细胞的细胞壁。(3)人工诱导原生质体融合的化学方法一般是用聚乙二醇作为诱导剂诱导细胞融合。(4)④⑤过程为脱分化和再分化的过程。可通过控制培养基中生长素、细胞分裂素的含量与比例影响⑤过程的结果,细胞分裂素含量较多时利于生芽,生长素较多时利于生根,二者比例适中有利于愈伤组织的形成。(5)植物体细胞杂交可克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。
【归纳总结】 植物细胞工程的几个易错点
(1)脱分化阶段不需要给予光照,再分化阶段需要给予光照,以利于叶绿素的形成。
(2)利用植物组织培养生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织中获取产物,利用的是细胞增殖原理。
(3)杂种细胞形成的标志:新细胞壁的生成。
(4)植物体细胞杂交形成的杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和,杂种植株属于异源多倍体。
考法二　动物细胞工程及其应用的考查
3.图17-15表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
图17-15
回答下列问题:
(1)从供体某一部位取体细胞后要进行动物细胞培养,在培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是　血清可以补充合成培养基中缺乏的物质　。还要在细胞培养液中添加一定量的　抗生素　,防止培养过程中的污染。经过多次传代后,供体细胞中　遗传物质　的稳定性会降低,因此选材时必须关注传代次数。
(2)过程①表示去除细胞核,目前普遍使用的去核方法是　显微操作去核法　。还有人采用其他方法,如梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。这些方法是在没有刺破透明带和卵母细胞质膜的情况下,去除细胞核或　使卵细胞核DNA变性　,从而达到去核目的。动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植,原因是　体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难　。
(3)过程②代表的是胚胎移植,早期胚胎一般发育到　桑椹胚或囊胚　阶段进行移植。胚胎移植前可以取　滋养层　细胞进行胚胎性别鉴定,目前最有应用前景的方法是SRY-PCR法。
[解析] (1)在使用合成培养基时,通常还需加入血清、血浆等一些天然成分,用于补充合成培养基中缺乏的物质。在细胞培养液中添加一定量的抗生素,可防止培养过程中的污染。动物细胞培养时,多次传代后,供体细胞遗传物质稳定性会降低,故选材时通常选择10代以内的细胞。(2)核移植时通过显微操作去核法去除卵母细胞中的核。梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等方法去除细胞核,都是在没有刺破透明带或卵母细胞质膜的情况下去除细胞核或使卵细胞核DNA变性,从而达到去核的目的。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,因此动物体细胞核移植的难度要明显高于胚胎细胞核移植。(3)早期胚胎一般发育至桑椹胚或囊胚阶段向受体移植或冷冻保存。取囊胚中滋养层细胞进行性别鉴定,这样不会破坏胚胎。
4.科学家将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,制成了抗体药物偶联物(ADC),实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤,机理见如图17-16,回答下列问题:
图17-16
(1)制备单克隆抗体时,获得的经选择性培养成功的杂交瘤细胞需进行　克隆化培养　和抗体检测,抗体检测的原理是　抗体与抗原特异性结合　。
(2)ADC中,单克隆抗体的作用是　与肿瘤细胞特异性结合,将物质C带到肿瘤细胞　。除细胞毒素外,图中的物质C还可以是　放射性同位素　、化学药物等。
(3)图中细胞A为　肿瘤细胞　,结构B为一种细胞器,在细胞A中的作用是　水解抗体,释放出物质C　。
(4)除ADC外,单克隆抗体在临床上的应用还有　作为诊断试剂;单独使用治疗疾病　(答出两点即可)。
[解析] (1)单克隆抗体制备过程中,在特定的选择培养基上筛选出融合的杂交瘤细胞,该杂交瘤细胞需要既能大量增殖又能产生专一性抗体,故需对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测,抗体检测的原理是抗体能特异性识别并结合抗原。(2)由图可知,单克隆抗体可与肿瘤细胞特异性结合,使ADC具有导向作用,能将物质C定向带到肿瘤细胞所在位置。除细胞毒素外,图中的物质C还可以是放射性同位素、化学药物等。(3)由图可知细胞A被抗体识别并结合,所以细胞A是肿瘤细胞,B是溶酶体,其在细胞A中的作用是水解抗体,释放出物质C。(4)除ADC外,单克隆抗体还有其他应用,如作为诊断试剂,准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、简易、快速的特点;单克隆抗体还可以单独用于治疗疾病。
【题后归纳】 单克隆抗体制备过程中两次筛选的方法及目的
项目 第一次筛选 第二次筛选
筛选原因 　诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞 　由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选方法 　用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长 　用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群
考点三　胚胎工程、生态工程(含生物技术的安全性和伦理问题)
1.受精作用和早期胚胎发育过程
(1)受精条件:精子须经过①　获能　处理,对于啮齿类动物的精子,一般采用　培养　法。卵母细胞须发育至　MⅡ中期　才能参与受精过程。
(2)受精过程:首先发生　顶体反应　释放顶体酶,然后发生　透明带反应　和　卵细胞膜反应　阻止多精入卵。
(3)早期胚胎发育过程:③④过程的分裂方式是　有丝分裂　。细胞开始发生分化的时期是　囊胚期　,该时期分化形成　内细胞团　和　滋养层　。
(4)早期胚胎培养:发育培养液中的“两素”“两酸”分别指　维生素、激素　,　氨基酸、核苷酸　。
2.胚胎工程流程图
图17-17
(1)胚胎移植
①两次使用激素: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　对供体做超数排卵处理。
②两次检查:第一次对　收集的胚胎　进行检查;第二次对受体母畜　是否妊娠　进行检查。
(2)胚胎分割:对囊胚的　内细胞团　要进行均等分割,以免影响胚胎的恢复和进一步发育;取囊胚的　滋养层　做DNA分析性别鉴定。
(3)胚胎干细胞在形态上具有　体积小、细胞核大、核仁明显　的特点,功能上具有　发育的全能性　。胚胎干细胞在　饲养层细胞　上,或在添加　抑制因子　的培养液中,可以只增殖不分化,在培养液中添加　分化诱导因子　可以诱导胚胎干细胞分化。
3.生物技术的安全性和伦理问题
试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
图17-18
①设计试管婴儿比试管婴儿多的步骤是　遗传学诊断　,其中解决不孕夫妇生育问题的是　试管婴儿　技术,治疗白血病的是　设计试管婴儿　技术。
②两者都是　体外　受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过　胚胎移植　。
4.明确生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→　物质循环再生　原理。
(2)体现物种多,营养关系复杂→　物种多样性　原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→　协调与平衡　原理。
(4)涉及自然、经济和社会;指整个系统,如林业生态工程建设→　整体性　原理。
(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式→　系统的结构决定功能　原理(系统学和工程学原理)。
(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和,指系统内部,如互利共生→　系统整体性　原理(系统学和工程学原理)。
5.根据实例,确定生态工程的原理
(1)无废弃物农业——遵循　物质循环再生　原理。
(2)在人工林中增加植被层次——遵循　物种多样性　原理。
(3)太湖水体富营养化引起大面积水华——违反　协调与平衡　原理。
(4)前面造林,后面砍树——违反　整体性　原理。
(5)草原确定合理载畜量,不能过度放牧——遵循　协调与平衡　原理。
(6)单一人工林比天然混合林稳定性低,易暴发虫害——　物种多样性　原理。
考法一　胚胎工程技术及应用
1.北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地,但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失。它们的数量不断减少。2018年3月,世界上最后一头雄性北方白犀牛去世,该物种仅剩下两头雌性;在此之前,研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。结合相关知识回答下列问题:
(1)为了快速繁殖北方白犀牛,可采用　体外受精　技术手段。具体的步骤是首先对这两头雌性白犀牛注射促性腺激素进行　超数排卵　处理,以获得更多的卵母细胞。第二步,获得的卵母细胞培养到一定时期后与经过　获能　的白犀牛的精子在体外的受精液中完成受精,形成受精卵。
(2)将受精卵培养在营养全面、温度适宜、pH和渗透压正常的培养液中,培养过程中需要　无菌、无毒　的环境和气体环境;把受精卵一般培养到　桑椹胚或囊胚　期,然后移植到　同种的、生理状态　相同的雌性动物体内生产后代,这样繁殖的牛就是试管牛。
(3)若北方白犀牛的精子没有保存,为了繁衍该白犀牛可采用　体细胞核移植　技术手段,具体的操作流程是从雌性白犀牛体内取出体细胞在体外进行培养,再取出卵母细胞在体外培养到MⅡ期通过显微操作去核,将供体细胞注入去核的卵母细胞,通过　电刺激　法使两细胞融合,让细胞核进入卵母细胞,形成重组胚胎,该胚胎具有发育成　完整个体　的能力,该胚胎通过胚胎移植技术培养出的牛叫克隆牛。
(4)试管牛和克隆牛的最本质的区别是　“试管牛”的培育为有性生殖,“克隆牛”的培育为无性生殖　。
[解析] (1)体外受精技术可用于快速繁殖动物。操作步骤是对雌性白犀牛注射促性腺激素进行超数排卵处理;获得的卵母细胞培养到一定时期(MⅡ期)后,与经过获能处理的白犀牛的精子在体外的受精液中完成受精,形成受精卵。(2)培养受精卵需要无菌、无毒的环境和气体环境。一般培育到桑椹胚或囊胚时,移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内生产后代,这样繁殖的牛就是试管牛。(3)若北方白犀牛的精子没有保存,为了繁衍该白犀牛可采用体细胞核移植技术;通过电刺激使供体细胞和去核的卵母细胞融合,让细胞核进入卵母细胞,形成重组胚胎,该胚具有发育成完整个体的能力。(4)“试管牛”的培育采用了体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术,属于有性生殖,而“克隆牛”的培养采用了核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术,属于无性生殖。
2.日本明治大学和京都府立大学的科学家团队通过转基因技术,开发出一种在猪体内生长的可为人类提供移植器官的方法。研究人员首先从胰腺病患者身上提取诱导性多能干细胞(iPSC),然后将干细胞注入猪胚胎中。这种胚胎经过基因改造,不具备长出胰腺的能力,因而在猪身上腾出了一个空间,可供人体器官在猪胚胎内生长。在母猪分娩之前,研究人员将子宫移走,带到无病原体房间将猪仔取出,并用无菌人造牛奶饲养1个月,之后这些猪仔就可以进行器官移植了。请回答下列问题:
(1)诱导性多能干细胞(iPSC)具有与胚胎干细胞类似的功能,可以发育成人体的各种组织和器官。人体内有许多的多能干细胞,如乳腺中的多能干细胞、胰腺中的多能干细胞及骨髓、外周血、脐带血中的造血干细胞等,最容易获取的多能干细胞是　造血干细胞　。
(2)该类用于器官移植的猪的培养过程中,必须要经历　体外受精　、早期胚胎培养和　胚胎移植　。之所以能培养出长有人体器官的猪,可见猪与人的　排异　反应较小;将从该猪身上摘下的胰腺移植到患者体内,　几乎没有　(填“一定有”“一定没有”或“几乎没有” )免疫排斥现象。
(3)这种猪的后代是否也会产生人体器官 　不会　。
(4)为了多获得这种基因改造过的胚胎,可以采用　胚胎分割　的方法,当处理对象为囊胚时操作要点是　将内细胞团均等分割　。
[解析] (1)人体内有许多的多能干细胞,最容易获取的多能干细胞是造血干细胞。(2)该类用于器官移植的猪的培养过程中,必须要经历体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。猪体内能培养出人体器官,说明猪与人的排异反应较小。故将从该猪身上摘下的胰腺移植到患者体内,几乎没有免疫排斥现象。(3)由于是将人的干细胞注入猪胚胎,进而分化出人的器官,而猪的遗传物质没有改变,因此这种猪的后代不会产生人体器官。(4)为了多获得这种基因改造过的胚胎,可以采用胚胎分割的方法,对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意将内细胞团均等分割。
【易错警示】 胚胎工程易错点
1.精子获能是指精子获得受精“能力”,而不是获得能量。
2.受精的标志≠受精完成的标志,受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体;而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
3.不同动物胚胎移植的时间不同,牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段,小鼠、家兔在桑椹胚阶段前进行移植。
4.滋养层≠饲养层,滋养层是囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞,滋养层最终发育成胎膜和胎盘;饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养时,可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
考法二　生物技术的安全性及伦理问题
3.请回答下列有关基因工程和生物技术安全性的问题:
(1)霍拉纳用实验证实了尼伦伯格提出的遗传密码的存在,不仅使人们认识到自然界中几乎所有生物共用一套　遗传密码　,而且为基因的分离和合成等提供了理论依据。钱嘉韵是第一个报道分离耐高温DNA聚合酶工作的人,该酶的发现为基因工程中　PCR　技术的发明提供了前提条件。
(2)检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,可以采用DNA分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用　放射性同位素　等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出　杂交带　,就表明目的基因已插入受体的染色体DNA中。
(3)目前科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要医药产品。在用转基因动物生产药用蛋白时,需要先将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的　启动子　等调控组件重组在一起,通过　显微注射　法,导入哺乳动物的受精卵中。
(4)部分公众认为转基因农作物可能会对生物多样性构成威胁,根据所学的生物学知识,列举两个理由,减轻或消除他们的担忧:　转基因农作物与其他种类的植物存在生殖隔离,很难与其他植物发生杂交;许多农作物的花粉传播距离有限、花粉存活时间有限　。
[解析] (1)自然界中几乎所有生物共用一套遗传密码,耐高温DNA聚合酶的发现为基因工程中PCR技术的发明提供了前提条件。(2)DNA分子杂交技术,即在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入受体的染色体DNA中。(3)在用转基因动物生产药用蛋白时,需要先将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,使药用蛋白基因可以和乳腺蛋白基因一起表达。目的基因导入动物细胞一般采用显微注射法。(4)转基因农作物对生物多样性构成威胁的可能性较小,原因:转基因农作物与其他种类的植物存在生殖隔离,很难与其他植物发生杂交;许多农作物的花粉传播距离有限;花粉存活时间有限等。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
考法三　生态工程原理及应用的考查
4.习近平同志曾说过“绿水青山就是金山银山”,建设社会主义新农村的关键是构建和谐社会,发展生态农业,走可持续发展之路。图17-19为某地一生态工程建设模式图,请据图回答有关问题:
图17-19
(1)生态经济主要是通过实行　“循环经济”　的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。生态经济的原则主要体现了生态工程的　物质循环再生　原理。
(2)该生态工程模式的最大优点是　实现对能量的多级利用,对物质的循环利用,减少环境污染　。该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木,饲养牛、猪、鸡等多种畜禽,这体现了生态工程的　物种多样性或(整体性)　原理。
(3)该生态工程中,处于第二营养级的生物除鸡、奶牛、鱼外还有　猪、人　,该生态工程建设中,鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其　环境容纳量或(K值)　。
[解析] (1)生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或另一个
系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化,因此主要体现了生态工程的物质循环再生原理。(2)该生态工程(沼气工程)的最大优点是实现对能量的多级利用,对物质的循环利用,减少环境污染。该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木,饲养牛、猪、鸡等多种畜禽,这体现了生态工程的物种多样性(或整体性)原理。(3)该生态工程中,处于第二营养级的生物为初级消费者,除鸡、奶牛、鱼外还有猪、人。该生态工程建设中,鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量(K值)。
5.温室是按照动植物生长发育所要求的最佳环境,进行动植物养殖种植的现代化生产设施,节能效果显著。黑龙江某农户创建了如图17-20所示的冬季生态型种植养殖模式。
图17-20
(1)该农业模式主要运用的生态工程原理有　物质循环再生原理、系统学和工程学原理、整体性原理　(答出两个即可)等。
(2)秸杆除了作饲料外,还可与牛粪混合堆放进行发酵,使之腐熟可以有效提高土壤肥效,有利于蔬菜生长,原因是　腐熟过程中微生物将有机物分解为无机物,供植物吸收利用　。
(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下,在冬季采用这种养殖模式,牛的生长速率明显　提高　(填“提高”或“降低”),主要原因是牛棚内温度较高,相较于室外养殖　牛用于维持体温消耗的能量较少　。
(4)从生态系统主要功能的角度分析,这种种植养殖模式较好地实现了　物质的循环利用和能量的高效利用　。
[解析] (1)该农业模式主要运用的生态工程原理有物质循环再生原理、整体性原理、系统学和工程学原理以及协调与平衡原理等。(2)秸秆除了作为牛的饲料外,还可与牛粪混合进行发酵,该过程中在分解者的作用下,有机物分解为无机物,供植物吸收利用,可以提高蔬菜产量。(3)在冬季采用这种养殖模式,因生物细胞呼吸产热使牛棚内温度较高,故牛维持体温消耗能量少,用于生长、发育的能量较多,生长速率显著提高。(4)生态系统的功能包括物质循环、能量流动和信息传递,而冬季生态型养殖模式可实现物质的循环利用和能量的高效利用。
1.[2021·全国乙卷] 用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗体特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。
回答下列问题:
(1)常用的DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。图中　EcoRⅠ、PstⅠ　酶切割后的DNA片段可以用E·coli DNA连接酶连接。图中　EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、 EcoRⅤ　酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是　磷酸二酯键　。
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。 如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能　自主复制　;质粒DNA分子上有　限制酶切割位点　, 便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是　将受体细胞培养在含有抗生素的培养基中,根据受体细胞所含抗性基因的种类及功能,筛选出含有重组质粒的受体细胞　。
(4)表达载体含有启动子,启动子是指　DNA分子上能结合RNA聚合酶并启动转录的特定序列　。
[解析] (1)E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端即图中EcoRⅠ和PstⅠ切割产生的黏性末端,T4 DNA连接酶既可以连接黏性末端也可以连接平末端。(2)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(3)质粒作为目的基因的载体应具有如下特征:有复制原点——保证质粒在受体细胞中能复制并遗传;有限制酶切割位点——便于外源DNA插入;有标记基因——便于借助该基因的功能筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是将受体细胞培养在含有抗生素的培养基中,根据受体细胞含有该抗性基因的特性,筛选出含有重组质粒的受体细胞。(4)启动子是指DNA分子上能结合RNA聚合酶并启动转录过程的特定序列。
2.[2020·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。
图17-21
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　诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞　。
(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:　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)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　选择培养基　,使用该培养基进行细胞培养的结果是　只有杂交瘤细胞能够生存　。图中筛选2含多次筛选,筛选所依据的基本原理是　抗原与抗体的反应具有特异性　。
(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　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　(答出2点即可)。
[解析] (1)给小鼠甲注射病毒A可以引起小鼠发生免疫反应,产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞,已免疫的B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合可形成杂交瘤细胞。(2)制备单细胞悬液时,先取小鼠甲的脾脏,用剪刀剪碎,再用胰蛋白酶处理一段时间,这样组织就会分散成单个细胞,然后加入培养液将分散的细胞制成单细胞悬液。(3)制备抗病毒A的单克隆抗体的过程中需进行两次筛选,第一次使用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,在该培养基上未融合的细胞以及同种细胞融合成的细胞都会死亡,只有杂交瘤细胞能生存。第二次筛选是要选出能产生抗病毒A抗体的杂交瘤细胞,依据的原理是抗原与抗体反应的特异性。(4)若要使筛选出的杂交瘤细胞大量增殖,可在体外条件下做大规模的培养,也可注射到小鼠腹腔内增殖。
3.[2020·全国卷Ⅱ] 植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题:
(1)在植树造林时,一般认为, 全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比,按照种植一种植物方式所构建的生态系统,其抵抗力稳定性　低　。抵抗力稳定性的含义是　生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力　。
(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式,其做法是收集有机物质,包括人畜粪便、枯枝落叶等,采用堆肥和沤肥等多种方式,把它们转变为有机肥料,再施用到农田中。施用有机肥料的优点是　改善了土壤结构;培育了土壤微生物;实现了土壤养分的循环利用　(答出3点即可)。在有机肥料的形成过程中,微生物起到了重要作用,这些微生物属于生态系统组分中的　分解者　。
(3)在污水净化过程中,除发挥污水处理厂的作用外,若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素,请提供一个方案:　种植能吸收这些金属元素的水生植物,再从植物中回收金属　。
[解析] (1)在植树造林时,全部种植一种植物所构建的生态系统,与种植多种植物所构建的生态系统相比,前者生物种类少、营养结构简单,其抵抗力稳定性低。抵抗力稳定性的含义是生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力。(2)施用有机肥料的优点是改善了土壤结构、培育了土壤微生物、实现了土壤养分的循环利用。在有机肥料的形成过程中,微生物起到了重要作用,这些微生物属于生态系统组分中的分解者。(3)在污水净化过程中,除发挥污水处理厂的作用外,若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素,可采用以下方案:种植能吸收这些金属元素的水生植物,再从植物中回收金属。
1.器官移植技术面临的两大难题,一是供体器官缺乏,二是器官移植后的免疫排斥反应。通过治疗性克隆技术可解决这两个问题,具体流程如下:
(1)与图中体细胞核移植相比,胚胎细胞核移植更容易获得成功,原因是　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　。
(2)①过程通常选取　MⅡ　时期的卵母细胞,②过程利用了　早期胚胎培养　技术。
(3)②过程所需气体主要有O2和CO2,其中CO2的主要作用是　维持培养液的pH　。
(4)哺乳动物正常发育过程中,囊胚中的内细胞团将来发育成　胎儿的各种组织　,滋养层将来发育成　胎膜和胎盘　。
(5)图中获得的组织器官适合移植给个体　B　(填“A”或“B”)。
(6)假若用过程②培养的细胞进行DNA的粗提取与鉴定的实验, 在获取含DNA的滤液后,可直接在滤液中加入嫩肉粉,其作用是　嫩肉粉中的蛋白酶能将蛋白质分解,纯化DNA　;粗提纯后的DNA溶液可用　二苯胺　试剂进行颜色鉴定。
[解析] (1)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,故胚胎细胞核移植更容易获得成功。(2)①过程是核移植技术,通常选取MⅡ时期的卵母细胞作为受体细胞,因为其具有体积大便于操作,营养物质丰富及含有激发细胞核全能性物质的优点。②过程利用了早期胚胎培养技术。(3)②过程中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(4)囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层将来发育成胎膜和胎盘。(5)图中获得的组织器官遗传物质主要由个体B提供,为减少免疫排斥反应,该器官适合移植给个体B。(6)嫩肉粉中的蛋白酶能将蛋白质分解,纯化DNA。DNA溶液与二苯胺试剂在沸水浴条件下会变蓝。
2.图是制备单克隆抗体A的流程图。回答下列问题:
(1)图中制备抗体A的过程中,用到的生物技术主要有　动物细胞培养、动物细胞融合　(答出两点)。
(2)图中,细胞Ⅰ的名称为　B淋巴细胞(或浆细胞)　;第一次、第二次筛选的目的分别是　获得杂交瘤细胞　、　获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞　。
(3)单克隆抗体最主要的优点在于它的　特异性强、灵敏度高,并可大量制备　。利用　同位素　标记的单克隆抗体,在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
(4)临床上使用的小鼠免疫后制备的鼠源性单抗存在一些弊端,其中之一是会引起人体抗鼠源性抗体反应。某病人连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病,初期病毒数量明显减少,一段时间后,这种病毒的数量又开始上升,排除病毒变异的因素,病毒数量上升的原因还可能是人体产生了　抗鼠源性抗体的抗体中和了鼠源性单抗　,使鼠源性抗体不能发挥抗病毒的作用。研究人员可应用　蛋白质　工程,改造鼠源性抗体分子的结构,降低鼠源性抗体引起的人体免疫反应。
[解析] (1)制备单克隆抗体的过程中,需要将淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,采用的技术是动物细胞融合技术,对融合后的细胞进行筛选,克隆化培养,需要用到动物细胞培养技术。(2)图中细胞Ⅰ是给小鼠注射抗原A之后,从小鼠脾脏中获取的、能产生与抗原A结合的抗体的浆细胞。第一次筛选时,在特定的选择培养基上,未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡,只有融合的杂交细胞才能生长;第二次筛选时,经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞),需经克隆化培养和抗体检测,经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(3)单克隆抗体的优点:特异性强、灵敏度高、可大量制备。单克隆抗体可作为诊断试剂,用于治疗疾病和运载药物,利用同位素标记的单克隆抗体,在特定组织中成像的技术,可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。(4)注射鼠源性单抗,在初期会与患者体内的病毒结合,减少病毒对人体细胞的黏附,一段时间后,由于鼠源性单抗会引起人体抗鼠源性抗体反应,使人体产生抗鼠源性抗体的抗体,抗鼠源性抗体的抗体中和了鼠源性单抗,使鼠源性抗体不能发挥抗病毒的作用。若想要改造鼠源性抗体分子的结构,降低鼠源性抗体引起的人体免疫反应,则需要以蛋白质分子的结构基础及其与生物功能的关系为基础,对鼠源性抗体分子进行改造,即利用蛋白质工程。
3.澳大利亚一对夫妇通过筛选基因的技术生下“设计婴儿”,本以为儿子不会患上癌症,不料在检查中竟发现儿子带有突变基因,日后有可能转化为癌症,于是向维多利亚省的法院提出诉讼,向当地著名的莫纳什人工受孕医疗中心索偿。请根据以上资料回答下列问题:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)该名男婴属于澳大利亚首批“设计婴儿”之一,其母亲家族有遗传病记录,父母两人为保证下一代远离癌魔,于是到莫纳什人工受孕医疗中心维多利亚省分支,经过实施　体外受精　,在体外培养得到早期胚胎,在胚胎还未植入母体子宫前,对胚胎进行　遗传学诊断　。中心对该名母亲的8个体外受精的胚胎进行测试后,精挑细选出两个“相信”没有受变异基因影响的健康胚胎,进行　胚胎移植　。
(2)从上述例子看出“设计婴儿”所用到的生物学技术有　ABCD　(多选)。
A.体外受精 B.体外培养 C.胚胎移植 D.基因检测 E.核移植
(3)“设计婴儿”与为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿,两者在目的作用上的区别是　“设计婴儿”可以用于治疗需要组织、器官移植等的疾病,而试管婴儿主要用于治疗不孕夫妇的不孕症　;在技术过程上的区别是　“设计婴儿”的胚胎在移植前需要进行遗传学诊断　。
(4)“设计婴儿”所借助的“移植前遗传学诊断”技术于1989年在英国成功开发,而全球首个“设计婴儿”亦于次年在英国诞生。但这种技术也惹来不少道德争议,原因是　配型不合适的胚胎被丢弃或被杀死及滥用“设计试管婴儿技术”(如设计婴儿性别等),可能会引起性别比例失调,且违反了伦理道德　。
[解析] (1)设计试管婴儿技术是通过体外受精获得许多胚胎,然后从中选择符合要求的胚胎,再经移植后产生后代的技术。(2)“设计婴儿”所用到的生物学技术有体外受精 、体外培养(早期胚胎培养)、基因检测(遗传学诊断) 、胚胎移植。(3)“设计试管婴儿技术”与“试管婴儿技术”相比,两者在目的作用上的区别是“设计婴儿”可以用于治疗某些需要组织、器官移植的疾病,而试管婴儿主要用于治疗不孕夫妇的不孕症;在技术过程上的区别是“设计婴儿”的胚胎在移植前需要进行遗传学诊断。(4)“设计婴儿”技术惹来不少道德争议,原因是有些人认为早期的生命也有活下来的权利,那些配型不合适的胚胎被丢弃或被杀死,无异于“谋杀”,滥用“设计试管婴儿技术”(如设计婴儿性别等),可能会引起性别比例失调,违反了伦理道德。

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