1、1克隆技术第 35 讲 克隆技术A 组 基础过关1.(2018 天津理综,2,6 分)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为 XY,雌株为 XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为 XY、XXD.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组答案 C 本题主要考查育种的相关知识。植物组织培养过程中,利用植物生长调节剂调节愈伤组织的形成与分化,A 正确;由花粉形成单倍体幼苗乙、丙的过程包括脱分化、再分化两个阶段,B 正确;雄株丁的亲
2、本乙、丙由雄株的花粉经单倍体育种培育而来,只有植物乙、丙的性染色体组成为 XX、YY 时,雄株丁的性染色体组成才为 XY,C 错误;雄株丁的培育过程中经历了减数分裂产生花粉的过程,该过程中发生了基因重组,D 正确。2.下列关于克隆技术的叙述中,正确的是( )A.细胞克隆的主要用途之一是筛选出缺乏特殊基因的突变细胞系B.在培养基中加入不同浓度的 NaCl,不能筛选出抗盐突变体C.植物经多次继代培养后不会丧失全能性的表达能力D.有限细胞系比无限细胞系更容易克隆答案 A 细胞克隆的主要用途之一是筛选出缺乏特殊基因的突变细胞系,A 正确;在培养基中加入不同浓度的 NaCl,可以筛选出抗盐突变体,B 错
3、误;有些植物(如小麦、水稻等)经多次继代培养后会丧失全能性的表达能力,C 错误;无限细胞系比有限细胞系更容易克隆,因为无限细胞系对环境的适应能力和独立生存能力更强,D 错误。3.某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉,其技术路线为“取材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽” 。下列有关叙述错误的是( )A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害B.在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞2C.出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控D.生根时,培养基通常应含 -萘乙酸等生长素类调节剂答案 B 植物组织培养中消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂
4、对培养材料的伤害;植物体细胞的杂交需先除去细胞壁得到原生质体,再在细胞融合诱导剂作用下获得染色体加倍的细胞;细胞分化的实质是基因的选择性表达;植物组织培养过程中,生根阶段的培养基中通常应含有生长素类调节剂。4.应用植物组织培养技术,不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株,也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程:茎段愈伤组织 挑选生长的愈伤组织耐盐植株回答下列问题:(1)愈伤组织是由离体的茎段经 过程形成的,此时愈伤组织细胞 (填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。 (2)对愈伤组织进行了两次处理,处理 1 中 射线照射的目的是 ,用 射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织,原因
5、是 ;处理 2 中添加的物质 X 为 。 (3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜甘蓝、三倍体无籽西瓜、农杆菌转化法获得的抗虫棉中,必须用到植物组织培养技术的是 。 答案 (1)脱分化 具有 (2)诱发基因突变 愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发基因突变 NaCl(或盐)(3)白菜甘蓝、抗虫棉解析 (1)离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织,此时愈伤组织具有未分化的特点,细胞具有较高的全能性。(2)图中对愈伤组织进行了两次处理,第一次处理是用 射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。愈伤组织细胞分裂能力强,易受到培养条件和外界压力的影响而发生基因突变。第二次处理是抗盐接种实
6、验,即在培养基中加入氯化钠,适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长,不适应的愈伤组织死亡。(3)作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的 Ti 质粒导入植物体细胞中,再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。运用细胞工程培育白菜甘蓝杂种植株,需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种3植株。5.2016 浙江 4 月选考,32(二),7 分回答下列问题:兔肝细胞中的基因 E 编码代谢甲醛的酶,拟利用基因工程技术将基因 E 转入矮牵牛中,以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力,请回答:(1)从兔肝细胞中提取 mRNA,在 酶的作用下形成互补 DNA,然后以此 DNA 为模板扩增得到基因 E。在相关酶的作用
7、下,将基因 E 与 Ti 质粒连接在一起,形成 ,再导入用氯化钙处理的 ,侵染矮牵牛叶片。将被侵染的叶片除菌后进行培养,最终得到转基因矮牵牛。其中培养过程正确的是 。(A.叶片在含适宜浓度生长素的培养基上分化形成愈伤组织 B.愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽 C.再生的芽在细胞分裂素含量较高的培养基上生根 D.愈伤组织在含适宜浓度植物生长调节剂的培养基上脱分化形成再生植株) (2)取转基因矮牵牛叶片,放入含 MS 液体培养基和适宜浓度甲醛且密封的试管中。将试管置于 上,进行液体悬浮培养。一段时间后测定培养基中甲醛的含量,以判断基因 E 是否在转基因矮牵牛中正常表达。培养过
8、程中液体培养基的作用:一是提供营养;二是 ,从而使叶片保持正常的形态。 答案 (1)逆转录 重组质粒(重组 DNA 分子) 农杆菌 B (2)摇床 维持渗透压解析 (1)以 mRNA 为模板合成 DNA 的过程叫逆转录,该过程需要逆转录酶;将基因 E 与 Ti 质粒连接在一起,形成重组质粒(或重组 DNA 分子);将重组质粒导入植物细胞,一般用农杆菌转化法,即先将重组质粒导入用氯化钙处理的农杆菌,再用农杆菌去侵染植物叶片,从而将目的基因导入植物染色体 DNA 中。将重组细胞培养成植物需要经过植物组织培养的过程,叶片细胞脱分化形成愈伤组织,A 错误;愈伤组织的分化,一般先长芽,即在细胞分裂素与生
9、长素比例较高的培养基中培养,B 正确;生根需要放在生长素与细胞分裂素比例较高的生根培养基中培养,C 错误;愈伤组织形成再生植株的过程为再分化,D 错误。(2)如果愈伤组织形成后要进行液体悬浮培养,应将试管置于摇床上,通过液体悬浮培养分散成单细胞,再由单细胞发育成胚状体,进而发育成植株。液体培养基除了提供营养,还维持渗透压使叶片保持正常的形态。6.请回答与杂交瘤技术和单克隆抗体制备有关的问题。(1)利用杂交瘤技术制备单克隆抗体时,利用一定的物质,如生物诱导剂 作介导,使经免疫的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合,筛选出融合的细胞再进行细胞的 培养,获得纯系细胞,同时还要进行 检验,以保证获得的是所需的特
10、定杂交瘤细胞。 4(2)获得杂交瘤细胞后,在体外培养时需要特别加入的天然成分是 。 (3)有关杂交瘤细胞体外培养的叙述,正确的是 。 A.用固体培养基培养B.用滋养层细胞支持生长C.能进行传代培养D.需要对细胞进行研磨破碎获得产物(4)现在欲利用基因工程技术生产单克隆抗体,科研小组将与抗体形成有关的关键基因通过噬菌体导入受体细胞,该技术的核心步骤是 ,噬菌体是这些关键基因的 。 答案 (1)灭活的(仙台)病毒 克隆 抗体 (2)动物血清(3)C (4)形成重组 DNA 分子 载体解析 诱导动物细胞融合的因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等;在单克隆抗体制备过程中,一般认为有两次筛选过程
11、,第一次是筛选出杂交瘤细胞(用选择培养基),第二次是进一步筛选出能产生人们所需要抗体的杂交瘤细胞。动物细胞培养过程中,除需要正常的有机和无机营养外,还需加入血清、血浆等一些天然成分。(1)制备单克隆抗体时,可利用生物诱导剂灭活的(仙台)病毒介导,使经免疫的小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融合;为保证获得的是所需的特定杂交瘤细胞,筛选出融合的细胞后需再进行细胞的克隆化培养,获得纯系细胞,同时还要进行抗体检验。(2)获得杂交瘤细胞后,在体外培养时需要特别加入的天然成分是动物血清。(3)动物细胞培养需用液体培养基,A 项错误;细胞克隆需要滋养细胞(如经射线照射本身失去增殖能力的小鼠成纤维细胞)提供营养支持生长
12、,B 项错误;杂交瘤细胞在适宜条件下能无限增殖,所以能进行传代培养,C 项正确;杂交瘤细胞产生的抗体会分泌到培养液中,所以不需要对细胞进行研磨破碎获得产物,D 项错误。(4)基因工程的核心步骤是形成重组 DNA分子,噬菌体可在基因工程中作为目的基因的载体。7.(2018 全国卷,12,12 分)2018 年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴“中中”和“华华” 。回答下列问题:(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指 。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目 (填“减半” “加倍”或“不变”)。 (2)
13、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 5。 (3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 (填“相同”或“不同”),性染色体组合 (填“相同”或“不同”)。 答案 (1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同 不同解析 (1)核移植是指将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,并最终发育为动物个
14、体。克隆猴体细胞的染色体数等于重组细胞中的染色体数,等于供核细胞中的染色体数。(2)哺乳动物胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,而哺乳动物体细胞分化程度高,恢复全能性十分困难,因此,动物体细胞核移植获得克隆猴的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同,雌性性染色体组合为 XX,雄性性染色体组合为 XY,因此题中所得的两个克隆动物体细胞常染色体数目相同,性染色体组合不同。B 组 能力提升1.下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C.二倍体
15、细胞的传代培养次数通常是无限的D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养答案 D 由于接触抑制,动物细胞培养时只能形成单层细胞,A 项错误;克隆培养法培养过程中,由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞,所以基因型一般都相同,B 项错误;二倍体细胞通常为有限细胞系,传代培养次数通常是有限的,C 项错误;恶性细胞系的细胞具有癌变的特点,可进行传代培养,D 项正确。2.下列关于植物组织培养和动物克隆的说法错误的是( )A.植物组培获得的试管苗,可能为杂合子,也可能为纯合子;可能为单倍体,也可能为二倍体B.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经组培获得的愈伤组织基因型一定相同C.动物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培
16、养D.为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素答案 B 植物组培属于无性繁殖,获得的试管苗细胞内基因型和染色体组成取决于外植体,A 正确;同一株绿色开花植物的体细胞和生殖细胞经组培获得的愈伤组织基因型不同,B 错误;动6物克隆的技术基础是动物的细胞和组织培养,为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素,C、D 正确。3.对于下面制备单克隆抗体过程示意图,不正确的叙述是( )A.表示已免疫的 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的B.促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇介导C.中的筛选是通过抗原抗体反应进行的D.可以无限增殖答案 A 已免疫的 B
17、 淋巴细胞可以从小鼠的脾脏中提取,也可以从血浆中提取,骨髓瘤细胞是从小鼠的骨髓中提取的。单克隆抗体是利用浆细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交瘤细胞获得的,动物细胞融合可以用化学方法聚乙二醇,生物方法灭活病毒等。如果要筛选能产生特定抗体的细胞群,可以通过抗原抗体反应。融合细胞既能无限增殖又能产生单一抗体。4.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛 B 细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答:(1)图中、所示的结构分别是 、 。 (2)图中、所示的生物工程技术分别是 、 。 (3)过程通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作,含有营养物质丰富外,还因为它
18、。 (4)过程通常采用的方法是 。 (5)过程的完成需要用到的非酶基因操作工具为 。 (6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是 。 答案 (1)细胞核 内细胞团 (2)(体细胞)核移植技术 基因工程(转基因技术或 DNA 重组7技术) (3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质 (4)显微注射法 (5)载体(6)不发生免疫排斥反应解析 (1)体细胞核移植利用体细胞的细胞核和去核卵细胞。内细胞团细胞具有发育的全能性,其中导入健康胰岛 B 细胞基因,可以形成能正常分泌胰岛素的胰岛 B 细胞群。(2)图中是将体细胞的细胞核和去核卵细胞重组为一个细胞,为体细胞核移植技术。图中是将健康胰岛 B
19、 细胞基因导入受体细胞,为基因工程技术。(3)过程通常用去核卵细胞作为受体细胞,除了因为它体积大,易操作,含有营养物质丰富外,还因为其含有能够激活细胞核全能性表达的物质。(4)将目的基因导入动物细胞通常用显微注射法。(5)基因工程的基本工具为限制酶、DNA 连接酶、载体,载体为非酶基因操作工具,通常为质粒。(6)图示方法与一般的异体移植相比可避免免疫排斥。5.下图表示细胞工程的流程图(a、b 表示过程),请据图回答下列问题:(1)若图示为动物细胞融合的过程,则 a 特有的诱导剂是 。以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径,通过把能产生抗体的 细胞与能在体外大量增殖
20、的 细胞进行融合,得到既能迅速大量繁殖,又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。 (2)若图示为植物体细胞杂交过程,则在甲、乙融合之前,需要用 (填工具酶)制备 。这项工程的意义是 。 (3)由甲乙融合得到丙细胞的基本原理是 。 答案 (1)灭活的病毒 B 淋巴(浆) 骨髓瘤 (2)纤维素酶和果胶酶 原生质体 克服有性杂交远缘不亲和障碍,扩大亲本组合的范围 (3)细胞膜的流动性解析 (1)若 a 是诱导动物细胞融合,则特有的诱导剂是灭活的病毒。在单克隆抗体的制备过程中,利用已免疫的 B 细胞与骨髓瘤细胞融合,形成杂交瘤细胞,该细胞既可以迅速大量增殖,又可以产生专一性抗体。(2)在植物体细胞杂交过程中,需
21、要对甲乙细胞先用纤维素酶和果胶酶去壁,然后再诱导甲乙的原生质体融合。该技术可以克服有性杂交远缘不亲和障碍,扩大亲本组合的范围。(3)甲乙细胞融合形成丙细胞,利用了细胞膜的流动性。6.“生物导弹”可用于杀死人类某些癌细胞。制备“生物导弹”是单克隆抗体的重要应用之一,其过程如图所示:8(1)在批量生产 A 蛋白抗原的过程中,要快速获得大量的 A 基因可采用 技术。在该技术中,解旋的方法是 ;过程所用的方法是 ;过程一般选择发育良好的 ,移植到受体牛的子宫中。 (2)在批量生产“生物导弹”的过程中,过程所用的“脾脏中的细胞”为 。过程区别于植物体细胞杂交技术所特有的诱导因素是 ,要得到所需的杂交瘤细
22、胞要经过 次筛选,最终筛选出的杂交瘤细胞的特点是 。 答案 (1)PCR 高温处理 显微注射法 桑椹胚或囊胚(2)已免疫的 B 细胞(或浆细胞) 灭活的病毒 2 既能迅速大量繁殖,又能产生专一(或特异)抗体解析 据图分析可知,表示目的基因的获取,表示基因表达载体的构建,表示将目的基因导入受体细胞,表示早期胚胎培养和胚胎移植,表示用转基因牛大量生产 A 蛋白质,表示将抗原注入小鼠体内,表示已免疫的 B 细胞与骨髓瘤细胞融合,表示筛选、检测并获得大量所需要的杂交瘤细胞,最终获得单克隆抗体,表示把抗癌细胞的单克隆抗体跟放射性同位素、化学药物或细胞毒素相结合,制成“生物导弹” 。(1)通常采用 PCR
23、 技术快速获得大量的目的基因;DNA 分子受热变性后可解链为单链,所以在 PCR 技术中,用高温处理的方法进行解旋;将目的基因导入动物的受精卵,常用的方法是显微注射法;胚胎移植过程中,一般选择发育良好的桑椹胚或囊胚,移植到受体牛的子宫中。(2)将抗原注射到小鼠体内,小鼠会产生体液免疫反应,在该小鼠的脾脏中会出现一些能产生相应抗体的已免疫的 B 细胞(或浆细胞),设法将这些细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合,再用特定的选择培养基进行筛选,和进一步的克隆化培养和抗体检测,最终会得到既能迅速大量繁殖、又能产生专一抗体的杂交瘤细胞,进而制备单克隆抗体。因此过程所用的“脾脏中的细胞”为已免疫的 B 细胞(或浆细
24、胞);动物细胞融合过程区别于植物体细胞杂交技术所特有的诱导因素是灭活的病毒;要得到所需的杂交瘤细胞要经过 2 次筛选。7.苦荞富含黄酮类化合物等营养物质,在降血糖、降血脂等方面功效显著。查尔酮合成酶(CHS) 是黄酮类化合物合成的关键酶,如图为将 CHS 基因导入苦荞,培育高产黄酮苦荞品系示意图。9(1)基因工程的核心是 。 (2)可利用 、 方法获取 CHS 基因。 (3)过程中切开质粒的酶是 。它能在质粒特定的部位切割的原因是 。 (4)过程分别是 。苦荞细胞能被培养成植株的根本原因是 。 (5)为培育转基因苦荞植株,还可将该植物幼叶消毒后,用 酶混合液处理,获得原生质体。酶混合液中含有适
25、宜浓度的甘露醇,其作用是 。将目的基因导入原生质体,经培养形成愈伤组织,再通过 得到分散的胚性细胞,发育成 ,生长发育后获得该转基因植株。 (6)愈伤组织继代次数过多会丧失细胞全能性的表达能力,下列原因错误的是 。(填选项编号) A.愈伤组织发生遗传变异B.愈伤组织不能分散成单细胞C.愈伤组织中激素平衡发生改变D.愈伤组织对外源激素敏感性发生改变答案 (1)构建重组 DNA 分子 (2)从基因文库获取、化学方法合成、PCR 合成(任答两项即可) (3)限制性核酸内切酶能识别特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割 DNA 分子 (4)脱分化、再分化 植物细胞的全能性(细胞中含有发育成完整个体所必需
26、的全部基因) (5)纤维素酶和果胶(写全才得分) 维持渗透压 液体悬浮培养 胚状体 (6)B解析 (1)基因工程的核心是构建基因表达载体(即重组 DNA 分子)。(2)获取目的基因的方法有:从基因文库获取、化学方法合成、PCR 合成。(3)过程中切开质粒的酶是限制性核酸内切酶(限制酶),它能在质粒特定的部位切割的原因是限制酶能识别特定的核苷酸序列并在特定的切点上切割双链 DNA 分子。(4)过程是脱分化形成愈伤组织,过程是再分化形成试管苗。苦荞细胞能被培养成植株的根本原因是植物细胞的全能性(细胞中含有发育成完整个体所必需的全部基因)。(5)由植物细胞获得原生质体,需要用纤维素酶和果胶酶去除细10胞壁。处理过程中酶混合液中含有适宜浓度的甘露醇,其作用是维持渗透压,防止原生质体过度吸水或者失水死亡。将目的基因导入原生质体,经培养形成愈伤组织,再通过液体悬浮培养得到分散的胚性细胞,发育成胚状体,生长发育后获得该转基因植株。(6)愈伤组织继代次数过多会丧失细胞全能性的表达能力,可能的原因有愈伤组织发生遗传变异,愈伤组织中激素平衡发生改变,愈伤组织对外源激素敏感性发生改变等,所以本题选 B。
