[选修3——现代生物科技专题]

随着科技发展，带来的环境污染，人类各种疾病也相应产生：

（1）HER2是一种跨膜糖蛋白，某些细胞表面的HER2约是正常细胞的10~100倍，导致细胞无限增殖，抑制细胞凋亡，细胞运动能力增强而容易扩散和转移。研究人员利用DNA重组技术，将编码人和鼠的抗体DNA片段使用______酶进行切割、使用________酶拼接后导入中国仓鼠卵巢细胞，生产具有生物活性的单克隆单抗进行癌症治疗。

（2）传统的化学治疗针对DNA合成和有丝分裂过程，杀灭增殖活跃的细胞，而靶向治疗针对导致肿瘤发生发展的基因与基因产物，阻断其功能。后者的主要优点是________。

（3）研究人员通过基因治疗是把正常基因导入病人的体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效手段。用于基因治疗的基因有三类，他们分别是 ：正常基因 、________________和_____________________  

（4）基因芯片是通过微加工技术，将数以万计、乃至百万计的___________________，有规律的排列固定在2cm²的硅片，玻片等支持物上，构成一个二维DNA探针阵列，与计算机的电子芯片十分相似所以被称为基因芯片

（5）改善环境就要实施生态工程建设，生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到___________和_____________的同步发展；建设人工湿地有“1+1＞2”的效果，“1+1＞2”所体现的是________________原理；建立桑基鱼塘的目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，建立人工生态系统遵循的生态工程原理有_______________

    (一)要获得遗传特性单一的大肠杆菌菌种，一般必须对原有的大肠杆菌菌种进行扩大培养、并利用纯化技术得到单菌落的菌种。请回答下列有关大肠杆菌的培养和分离实验的相关问题：

    (1)对买回来的大肠杆菌菌种进行扩大培养，一般用LB培养基，在培养基中为微生物提供碳源、氮源和能源的物质主要是__________，为调节渗透压，要加入一定量的___________。为进行大肠杆菌的分离，还要加入琼脂配制成固体培养基，并进行倒平板的操作。

    (2)获得纯净微生物培养物的关键是_____________________，为此，必须对培养器皿、接种用具和培养基进行严格灭菌。培养器皿和培养基一般采用_____________________法灭菌，接种环采用灼烧法灭菌。同时在接种或倒平板操作时，除了在超净台上进行操作并对实验者的衣着、手和实验空间进行严格清洁和消毒外，还必须_________________________，以防止空气中的杂菌污染。

    (3)大肠杆菌菌种的扩大培养一般采用液体培养基，接种后将培养基置于37℃摇床振荡条件下培养12小时。菌种的分离时一般在固体培养基上采用____________法，并将培养皿_______________状态。

    (二)科学家将蜘蛛的蛛丝基因导入山羊体内，创造出转基因山羊，使羊奶中含有一种独特的蛛丝蛋白。生产原理如下图。请回答：

    (1)将蛛丝蛋白基因和质粒通过甲过程形成的X物质为_____________。如果选取的受体细胞为体细胞，当在培养过程中出现接触抑制现象时，需要进行____________培养。要使重组细胞具有发育的全能性，乙过程需要的技术操作是____________。

    (2)下列关于丙过程的叙述，正确的是______。

    A．该过程为动物细胞培养，目的是获得更多的重组细胞

    B．该过程所用培养液的成分往往是相同的

    C．该过程在无菌条件下进行，需要提供CO₂来调节pH

    D．通过现代生物技术可以将重组细胞在体外培养成山羊个体

    (3)为了快速繁殖转基因山羊，还可在丁过程前对早期胚胎进行____________，经培养后再分别移植到____________________的代孕母羊的相应部位。

BAK基因是近年来发现的一种促凋亡基因，癌细胞内的BAK基因表达异常。将体外扩增的BAK基因导入癌细胞，有望成为癌症治疗的新途径。请分析回答：

(1)正常细胞生命历程包括________等过程，细胞凋亡是由________所决定的细胞自动结束生命的过程。

(2)癌变是在致癌因子的作用下，细胞内的________发生了突变而导致的。在癌变细胞内，BAK基因的表达水平明显________。

(3)实验小组为验证导入BAK基因在胃癌细胞中大量表达对胃癌细胞产生的影响，进行如下操作，并得到如图的结果，请补充完整实验步骤。

①用胰蛋白酶处理胃癌组织使之分散成单个细胞；

②将分散的单个细胞，等量分为甲、乙、丙三组，甲组细胞________，向乙组细胞中导入不携带BAK基因的载体，向丙组细胞导入________；

③在相同且适宜的条件下培养5d，统计各组活细胞数，并从分子水平上比较BAK蛋白的含量。

实验结果：丙组细胞数明显少于甲组和乙组，原因是________。

现代生物工程技术推动了医药学、免疫学和生态学的发展，如科学家将人的血清蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳汁生产出人的血清蛋白等。

（1）从牛的组织获得单个细胞，通常需要用______________酶处理。

（2）将人血清蛋白基因导入牛的常用的方法是_______________。在导入之前，要用_____________酶构建基因表达载体，导入后再将受精卵送入母体的输卵管，受精卵即在输卵管内进行___________，开始发育。

（3）上述胚胎发育早期是在____________内进行的，这个时期称为卵裂期。在胚胎发育过程中，囊胚的___________将发育成转基因牛的各种组织。

（4）为了要泌乳，必须保证移植的胚胎为______性，一般的做法是取样_________做DNA分析性别鉴定。当转基因动物进入泌乳期时，可通过分泌的乳汁来生产人血清蛋白，因而称为_______________。

（5）单克隆抗体的制备中，将经抗原免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，再用特定的___________培养基进行筛选，获得杂交瘤细胞后，还需进行___________培养和抗体检测，经过多次筛选，就能获得能分泌单一抗体的杂交瘤细胞。最后获得的杂交瘤细胞只能产生一种单一抗体的原因是___________。

（6）为建设美丽乡村，积极推进生态农业建设，依据生态工程___________的原理，合理设计食物链，使生态系统中的物质和能量得到分层次多级利用，使废弃物资源化，提高了能量的___________，减少了环境污染。

①骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖

②骨髓瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体

③B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖

④B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合才能产生抗体

基因工程在农业中的应用发展迅速，基因可导入农作物中，用于改良该农作物的性状。通过多重PCR技术可扩增并检测转基因农作物的外源基因成分。多重PCR是在一个PCR反应体系中加入多对引物，针对多个DNA模板或同一模板的不同区域，扩增多个目的基因的PCR技术。请回答：

（1）我国科学家将Bt毒蛋白基因、鱼的抗冻蛋白基因、控制果实成熟的基因导入农作物，可获得     、     、延熟的转基因作物。

 （2）引物是根据           的一段核苷酸序列合成的，每种基因扩增需要一对引物的原因是                                       。下表是A、B、C三种基因的引物，据表分析，引物特异性主要在                            。

（3）PCR过程中温度从90℃降到55-60℃的目的是                          。

（4）检测人员通过多重PCR技术确定农作物中是否含有A、B、C三种转基因。将A、B、C三种基因和待测的农作物基因样品进行PCR，扩增后的产物再进行电泳，结果如图。

 据图分析：含有三种转基因的农作物是____    ，判断依据是                                            。

 （5）与PCR技术相比，多重PCR技术的优势                             。  

利用基因工程技术培育转基因抗冻番茄.该过程需要用多种限制酶,下图依次表示EcoR I、Sma I、Nae I三种限制酶的识别序列及切割位点.

请回答:

（1）上述限制酶在特定位点切割DNA,其实质是断开DNA分子每条链中特定部位的两个核苷酸之间的_______切割后产生了____________末端.

（2）利用EcoR I和NAE酶切得某种鱼的抗冻蛋白基因,可与被EcoR I和Sam I酶切后的质料连接成重组质料,原因是___________

（3）重组质料导入番茄后,欲检测抗冻蛋白基因是否转录出mRNA,需利用__________作探针.

（4）利用抗冻蛋白制备出相应的__________,然后进行抗原-抗体杂交,观察到杂交带出现,尚不足以确定转基因抗冻番茄培育是否成功.因此,还应将转基因番茄__________,以确定其耐寒能力是否提高

（1）如用大肠杆菌作为受体细胞，则该大肠杆菌中不应含有青霉素抗性基因，请阐述其原因？                                   。

（2）培养导入了重组质粒的大肠杆菌时，需配制培养基。该培养基除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入的物质有（    ）（多选）

A．细胞分裂素 B．琼脂 C．噬菌体 D．青霉素 

（3）培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是         ；一般对配制的培养液采用

         法灭菌。

（4）微生物接种培养时，可采用两种方法。下图为接种后微生物培养的效果图，那么，获得图A效果的接种方法是______________，获得图B效果的接种方法是_____________。

（5）与大肠杆菌相比，嗜热菌具有的特点是         。（多选）

单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。

（1）病原体注入小鼠体内后，要经过_________细胞处理后形成抗原—MHC复合体，才能被免疫细胞识别。

（2）制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后用_______________（动物细胞特有）诱导，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，如果只考虑两个细胞融合，细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交廇细胞外,还含有____,体系中出现多种类型细胞的原因是________。

（3）生产单克隆抗体时涉及两次筛选，第一次用选择培养基选出_______________，第二次筛选是选出                 _______________。

（4）单克隆抗体还可以用下面方法制备：

prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体时，Ⅱ最可能是________细胞。某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因（prG）的重组DNA，如图(c)所示。这三种重组子中，目的基因能在宿主细胞中正确表达的有_________。

下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图一、图二中箭头表示相关限制酶的酶切位点。

A．DNA自我复制           B．DNA以其一条链为模板合成RNA

C．RNA自我复制           D．按照RNA上密码子的排列顺序合成蛋白质

（2）限制酶Sma和限制酶Xma作用的不同点是_________________________________。

（3）图二中的目的基因D需要同时使用Mse酶和Pst酶才能获取，而图一所示的质粒无相应的限制酶切位点。所以在用该质粒和目的基因构建重组质粒时，需要对质粒改造，构建新的限制酶切位点。试写出构建需要的限制酶切位点的过程（提供构建需要的所有条件）：

①首先用_______________酶处理质粒；

②然后用_______________酶处理质粒，使被切开的质粒末端连接上相应的脱氧核苷酸；

③再运用T₄DNA连接酶处理质粒，形成新的限制酶切位点，即可被_________酶识别。

（4）基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。下图表示运用影印培养法（使在一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法）检测基因表达载体是否导入大肠杆菌。培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基A和培养基B分别还含有________________________。从检测筛选的结果分析，含目的基因的是________（填编号）菌落中的细菌。