专题三 基因工程与克隆技术(时间：30分钟)考点一 基因工程1．(2022·福建质检)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图：(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，______(需要/不需要)启动子。(2)步骤②中，用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为______细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有______基因。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。根据上述原理可以初步判断______(蓝色/白色)菌落中的大肠杆菌为重组菌。(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与__________________形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。解析 (1)由图可知，SHH基因插入在LacZ基因中，LacZ基因被SHH基因插入后不表达，所以要使SHH基因表达就需要启动子。(2)大肠杆菌细胞用Ca2＋处理后就称为感受态细胞；要在添加氨苄青霉素的培养基上生存，一定要含有抗氨苄青霉素基因才可以，没有抗氨苄青霉素基因将会死亡。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成蓝色菌落，重组菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表达，含有IPTG和X－gal的培养基上会形成白色菌落。(4)判断SHH基因的转录情况，也就是判断SHH基因是否转录出mRNA。答案 (1)需要(2)感受态 Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)6\n(3)白色(4)SHH转录的mRNA(只写mRNA不可)2．(2022·山东潍坊一模)下图表示转基因烟草的培育过程。请据图回答：(1)图示过程将外源基因导入受体细胞的方法是______________，若将外源基因导入动物细胞，目前采用最多、最有效的是__________技术。(2)为便于鉴别受体细胞中是否含有外源基因，携带外源基因的质粒上应有__________，还应有__________，以利于外源基因的表达。(3)该过程中用到的植物细胞工程技术是____________，这项技术应在________条件下进行，依据的生物学原理是__________________。(4)外源基因的检测首先要采用DNA分子杂交技术检测_________________，其次采用分子杂交技术检测______________________，最后通过抗原—抗体杂交检测__________________。答案 (1)农杆菌转化法 显微注射(2)标记基因 启动子和终止子(3)植物组织培养 无菌 细胞的全能性(4)转基因生物的DNA上是否插入了外源基因 外源基因是否转录出了mRNA 外源基因是否翻译成蛋白质考点二 植物细胞工程3．(2022·山东临沂质量检测)如图为利用基因工程培育花卉的过程(字母代表相应的物质或结构，数字代表过程或方法)。请回答：6\n(1)花卉基因工程可细分为花色基因工程、花形基因工程、香味基因工程等，不同的基因工程所需要获取的________不同，①过程需要的酶有________。(2)基因工程中最常用的运载体是________，另外还有________、动植物病毒等。整合了目的基因的重组质粒，在组成上还含有启动子、终止子和________。(3)②过程常用的方法是____________，检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，需要采用________技术。(4)外植体一般从受体植物的形成层处获取，原因是这部分细胞容易________。由外植体培养为转基因植株的③、④过程为________，该过程的理论基础是____________。(5)人工种子就是以形成b之后得到的________、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。解析 (1)花卉基因工程可细分为花色基因工程、花形基因工程、香味基因工程等，不同的基因工程所需要获取的目的基因是不同的，①过程是基因表达载体构建过程，此过程需要用同一种限制酶切割目的基因和运载体，使它们露出相同的末端，再用DNA连接酶连接目的基因和运载体。(2)常用的运载体：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因等。(3)②是转化目的基因过程，受体细胞是植物细胞，常用农杆菌转化法，转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，可用基因探针进行DNA分子杂交技术检测。(4)外植体一般从受体植物的形成层处获取，原因是这部分细胞全能性较高，容易形成愈伤组织，③是脱分化，④是再分化，是植物组织培养技术的过程，利用植物细胞具有全能性，培养完整植株。(5)人工种子是指通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，通过人工薄膜包装得到的种子。答案 (1)目的基因(或a) 限制酶和DNA连接酶(2)质粒 λ噬菌体的衍生物标记基因(3)农杆菌转化法 DNA分子杂交(4)诱导形成愈伤组织 脱分化和再分化 植物细胞的全能性(5)胚状体4．(2022·河南豫东、豫北十所名校联考)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：6\n(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_____________________________。(2)过程①常用的酶是__________，细胞融合完成的标志是____________________。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂__________诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到______种不同的原生质体，当观察到____________________时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程③和过程④依次为______________，过程④中的培养基常添加的植物激素是________________。(5)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含______条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________植株。答案 (1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶 形成了新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG) 3 融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化 生长素和细胞分裂素(5)2(m＋n) 单倍体考点三 动物细胞工程5．(2022·湖北天门调研)下图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单抗的实验研究。据图回答相关问题。(1)X、Y、Z细胞的名称分别是__________、抗原刺激下产生的浆细胞、____________。(2)①过程类似于植物组织培养技术中的__________(选填脱分化/再分化)过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较__________。②过程的实质是__________________。(3)③过程中需用到的生物诱导剂是______________。6\n(4)④处需要筛选，最终目的是______________________________________。(5)单克隆抗体在应用上可作为诊断试剂、用于治疗疾病和____________________。答案 (1)骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞(2)脱分化 高 基因的选择性表达(3)灭活的病毒(4)筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(5)运载药物(制作生物导弹也可)6．(2022·山东烟台模拟)人乳头状瘤病毒(HPV)与宫颈癌的发生密切相关，抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生，以下是以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程，请据图回答：(1)单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有________。(2)若要分析杂交瘤细胞中染色体，可通过________等过程制成装片，然后在显微镜下观察。杂交瘤细胞中染色体数目与普通淋巴细胞相比具有的特点是________，在HAT培养基上存活的细胞可能包括________(填下列序号)。①杂交瘤细胞 ②抗HPV抗体的分泌细胞 ③其它无关抗体的分泌细胞(3)对于抗体检测呈________性的杂交克隆应尽早进行克隆化，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到3～10个细胞/mL，每孔加入细胞稀释液________mL(0.1/1/10)，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。(4)由上述过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体，理由是________________________。(5)科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。除本题描述的一种制备单克隆抗体技术外，请再简要写出一种制备单克隆抗体的思路________________________________________________________。6\n解析 (1)单克隆抗体制备时，要将淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞利用动物细胞融合技术，要培养杂交瘤细胞需用动物细胞培养技术。(2)观察细胞染色体时制片流程是解离、漂洗、染色和制片。杂交瘤细胞为融合细胞，细胞中染色体数目是普通淋巴细胞的2倍。骨髓瘤细胞不能在HAT培养基上存活，故其他类型融合细胞可以生存，即骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞、能够产生抗HPV抗体的淋巴细胞与能够产生抗HPV抗体淋巴细胞的融合细胞、不能够产生抗HPV抗体的淋巴细胞与不能产生抗HPV抗体的淋巴细胞的融合细胞，故①②③都能生存。(3)抗HPV抗体呈阳性的杂交瘤细胞需要进行克隆化，以便产生单克隆抗体。有限稀释法因为稀释细胞到3～l0个细胞/mL，故每孔加入细胞稀释液0.1mL，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。(4)因为小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，人体会存发生排异反应，故由该过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体。(5)据题意，可通过基因工程向浆细胞核染色体DNA中导入prG或提取该浆细胞的细胞核，与去核的无限增殖细胞融合形成重组细胞，进行细胞培养产生单克隆抗体。答案 (1)动物细胞培养、动物细胞融合 (2)解离、漂洗、染色和制片 染色体数目加倍 ①②③ (3)阳 0.1 (4)因为小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，存在着排异反应 (5)通过基因工程向浆细胞中导入prG、利用核移植技术将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中6
