浙科版选修3问题释疑

浙科版选修3

《当代生物科技专题》

问题释疑宁波效实中学邵江樵－101/38基因工程1．限制酶和质粒都是只存在与细菌中吗？不是。不但细菌中存在限制酶和质粒，在酵母菌中也有限制酶和质粒。2/38基因工程微生物中限制酶之所以不切断本身DNA，是因为微生物在长久进化过程中形成了一套完善防御机制，对于外源入侵DNA能够降解掉。微生物在长久演化过程中，含有某种限制酶细胞，其DNA分子中或者不具备这种限制酶识别切割序列(类似于人体凝集原于抗凝集素关系)，或者经过甲基化酶将甲基转移到所识别序列碱基（A、C）上，使限制酶不能将其切开。这么，尽管微生物中含有某种限制酶也不会使本身DNA被切断，而且能够预防外源DNA入侵。2．为何微生物中限制酶不剪切本身DNA？3/38基因工程GAATTCCTTAAG3．限制酶所识别序列有什么特点？限制酶所识别序列，不论是6个碱基还是4个碱基，都能够找到一条中心轴线，中轴线两侧双链DNA上碱基是反向对称重复排列(回文结构)。EcoRI4/38基因工程4.限制酶组合使用（双酶切）问题(海南生物卷)图为某种质粒表示载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI（G↓AATTC）、BamHI（G↓GATCC）酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR为四环素抗性基因，P为开启因子，T为终止子，ori为复制原点。已知目标基因两端分别有包含EcoRI、BamHI在内各种酶酶切位点。（1）将含有目标基因DNA与质粒表示载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成产物有

、

、

三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行分离纯化。（2）在上述试验中，为了预防目标基因和质粒表示载体在酶切后产生末端发生任意连接，酶切时应选取酶时

。5/38基因工程同一个限制酶→相同限制酶（P6）目标基因AATTCGCTTAAG目标基因AATTCGCTTAAG目标基因AATTCGCCTAGG目标基因AATTCGCCTAGG仅用限制酶EcoRI（G↓AATTC）切割：限制酶EcoRI（G↓AATTC）和BamHI（G↓GATCC）联合切割：GCTTAAGATCCG质粒目标基因AATTCGCCTAGG6/385．PCR过程中退火（复性）温度确实定依据PCR过程中退火（复性）温度必须依据引物碱基数量和种类来设定。表1为依据模板设计两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采取较高退火温度？____。PCR过程包含变性→退火→延伸三个步骤，退火温度普通低于引物本身变性温度5℃，普通退火温度40～60℃之间。而变性所需加热温度取决于引物本身双链DNA中G+C含量。双链DNA中G+C比率越高，则双链DNA分离变性温度也就越高。对表1引物对A和B比较可知，引物对A两条链中A、T两种碱基百分比高，引物对B两条链中G、C两种碱基百分比高，所以退火时引物对B温度要求较高。7/38基因工程6.双标识基因问题下列图a示基因工程中经常选取载体——pBR322质粒，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因。目标基因假如插入某抗性基因中，将使该基因失活，而不再含有对应抗性。为了检验载体是否导入原本没有Ampr和Tetr大肠杆菌，将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素培养基上，得到如图b结果（黑点表示菌落）。再将灭菌绒布按到图b培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布平移按到含四环素培养基上培养，得到如图c结果（空圈表示与b对照无菌落位置）。abAmprTetrc8/38基因工程7.目标基因表示检测方法怎样？①检测目标基因是否转录出了mRNA②检测目标基因是否翻译成蛋白质（2）惯用技术：①利用DNA-RNA分子杂交看否生成了对应mRNA;②用抗原－抗体发生特异性结合看是否合成了对应蛋白质;③从个体水平看是否表现出特定性状，如用棉花叶喂虫，看虫食用后是否死亡判断抗虫基因在棉花植株上表示。目标基因对应蛋白质mRNA翻译转录9/38基因工程插入哪一条染色体、插入某一染色体位置都是随机，还有可能破坏正常基因结构和功效，使受体细胞不能完成某项生命活动甚至死亡。8．目标基因插入动植物细胞基因组随机性问题10/38基因工程糖蛋白是蛋白质肽链上有共价结合糖链，这些糖链是在内质网上加工完成。内质网存在于真核细胞中，大肠杆菌不存在这种细胞器，所以，由大肠杆菌中生产糖蛋白是不可能。9．基因工程中为生产糖蛋白，为何不选大肠杆菌选酵母菌为受体细胞？这就能够解释基因工程中为何用大肠杆菌生产人胰岛素原、而用酵母菌生产干扰素。11/38基因工程教材基因治疗例子中，以T淋巴细胞为目标细胞导入正常功效基因，经筛选和细胞培养后输入患者骨髓组织中，以纠正或赔偿基因缺点，到达治疗疾病目标。这里有同学疑问：“T淋巴细胞能在细胞培养中会增殖吗？”

答案是必定，T淋巴细胞能在细胞培养中会经过有丝分裂增殖。如在细胞免疫时，当T淋巴细胞接收抗原刺激后，能增殖分化为效应T淋巴细胞（大多数）和记忆细胞（少许）。10.T细胞能增殖吗？12/38克隆技术1．有性生殖与无性生殖区分依据类型种类实例无性生殖断裂生殖海星、水绵、蚯蚓、涡虫等分裂生殖细菌、变形虫等孢子生殖霉菌、苔藓、蕨类等出芽生殖酵母菌、水螅营养生殖生姜、马铃薯、大蒜、甘蔗等有性生殖接合生殖草履虫单性生殖蜜蜂、蚜虫等配子生殖生物界中普遍生殖方式，如卵式生殖13/38克隆技术①有没有生殖细胞问题：有性生殖不一定产生生殖细胞，如接合生殖；无性生殖不一定无生殖细胞，如孢子生殖中孢子是无性生殖细胞。②有没有两性生殖细胞结合：配子生殖必定经历两性生殖细胞结合成合子，并由合子发育成新个体；单性生殖中雌雄配子不经结合直接发育成新个体。③区分有性生殖与无性生殖根本依据是生殖过程中有没有经历细胞减数分裂。1．有性生殖与无性生殖区分依据14/38克隆技术2．原生质体与原生质层比较出处结构原生质层验证成熟植物细胞含有渗透作用－－质壁分离和质壁分离复原试验细胞膜、液泡膜和夹在两膜间细胞质原生质体植物组织培养和植物细胞工程细胞膜、细胞核和细胞质15/38克隆技术植物组织培养是将离体植物器官(根、茎、叶、花、果实、种子等)、组织(形成层、花药组织、胚乳、皮层等)、细胞(体细胞、生殖细胞等)、胚(成熟和未成熟胚)、胚乳、原生质体等，在无菌条件下培养在人工配制培养基上，给予适宜培养条件，诱发产生愈伤组织、胚状体或不定芽等，再长成完整植株，统称为植物组织培养。依据外植体起源和培养对象不一样，又分为器官培养、组织培养、胚培养、胚乳培养、原生质体培养等。植物细胞工程是指借助基因工程方法，将外DNA导入受体细胞中，或经过细胞融合等方法将不一样起源遗传物质重新组合，再将这些转基因细胞或重组细胞经过细胞培养取得含有特定性状新植株。植物细胞工程意义在于克服了植物远缘杂交不亲和障碍，为植物育种开辟了新前景。所以，植物组织培养是植物细胞工程中一项基本技术。3．植物组织培养与植物细胞工程比较16/38克隆技术很多作物都带有病毒，尤其是无性繁殖植物，如马铃薯、甘薯、草莓、大蒜等。长久病毒感染并在植物体内积累，使植物产量和品质不停下降，比如草莓越来越小。植物茎尖或根尖极少受病毒感染甚至无病毒。利用组织培养方法，取一定大小茎尖进行培养，再生植株有可能不带病毒，从而取得脱病毒苗，再用脱毒苗进行繁殖，种植作物就不会或极少发生病毒。当前利用茎尖脱毒技术组织培养在甘蔗、菠萝、香蕉、草莓、甘薯、马铃薯等主要经济作物上已成功应用。脱去病毒植物不但恢复了原来优良种性，而且产量普通比原来提升30％以上。从根本上处理了植物退化问题。4．植物组织培养在植物脱毒上应用17/38克隆技术培养细胞均处于不停分生状态，轻易受培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)影响而产生诱变，筛选出已诱发植物突变体，然后分化成植株。当前用诱发细胞突变培育方法已筛选到抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产突变体，有些已用于生产。5．诱发细胞突变育种问题18/38克隆技术一个筛选甘薯耐盐突变体方法１）将传代培养甘薯胚性悬浮细胞，进行70－100Ｇｙ60Ｃｏγ－射线辐照处理，剂量率为1－1.2Ｇｙ／分钟；２）将处理后胚性悬浮细胞用液体ＭＳ＋1.5－2.5mg/L2，4－D＋2.0－3.5％NaCl培养３－５周，转至液体ＭＳ＋1.5－2.5mg/L2，4－D＋1.0－2.0％NaCl中培养１－３周，再转至液体ＭＳ＋1.5－2.5mg/L2，4－D中培养；３）将取得细胞团转移到固体ＭＳ＋1.5－2.5mg/L2，4－D中培养；４）将含有体细胞胚胚性愈伤组织在固体ＭＳ＋０.５－２．０ｍｇ／ＬＡＢＡ＋２.０－３．５％ＮａＣｌ上培养３－５周，转至固体ＭＳ＋０．５－２．０ｍｇ／ＬＡＢＡ＋１．０－２．０％ＮａＣｌ上培养１－３周，再转至固体ＭＳ＋０．５－２．０ｍｇ／ＬＡＢＡ上培养；５）将再生小植株培养在ＭＳ基本培养基上，使其形成完整再生植株；６）将再生植株培养在ＭＳ＋１．０％－２．０％ＮａＣｌ上；７）将成活植株用含有０．５－１．０％ＮａＣｌ霍格兰溶液水培３－５周，得到甘薯耐盐突变体。19/38克隆技术分散成单个细胞后轻易培养，细胞所需营养轻易供给，其代谢废物轻易排出；而用大块组织培养时，内部细胞营养供给和代谢废物排出都较困难，所以，这些细胞在体外长时间生存和生长就较困难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操作其它技术得以实现。

用酶消化是细胞间基质，细胞间基质主要成份有胶原蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成份。用胰蛋白酶可使其消化，从而使细胞相互分离。6．为何动物细胞要分散成单个细胞培养？用酶消化是什么物质？20/38克隆技术细胞培养过程添加血清中会含有促进细胞贴壁因子，细胞在这些贴壁因子作用下，出现贴壁生长现象；在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停顿分裂增殖，这种现象称为细胞接触抑制。此时器皿壁上形成单层细胞。不过经过无血清驯化后细胞，会从贴壁生长转到悬浮生长，当前在生物工程制药领域，趋势是使用无血清悬浮培养法为主。细胞不贴壁一样能够生长。6．细胞贴壁生长、悬浮生长与接触抑制21/38克隆技术原代培养：将组织从机体取出后，先用胰蛋白酶处理使组织分散为单个细胞，然后在用细胞悬浮液进行培养过程。当原代培养到一定时期，细胞会因为密度过大和代谢消耗引发营养枯竭，有害代谢产物积累，造成细胞不能正常生长；贴壁生长话还会出现接触抑制现象，所以需要进行传代培养。传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上培养瓶中继续培养，称为传代培养。所以，分瓶前培养是原代培养，分瓶后培养为传代培养。7．原代培养和传代培养比较22/38克隆技术细胞系：原代培养物开始第一次传代培养后细胞称之为细胞系。其中，能够连续传代细胞叫做连续细胞系或无限细胞系，不能连续培养细胞称为有限细胞系。大多数二倍体细胞为有限细胞系。无限细胞本质上已是发生转化（遗传物质改变）细胞系，如肿瘤细胞。细胞株：用单细胞分离法或经过筛选方法，由单细胞增殖形成细胞群，称细胞株。细胞株特殊性质或标志必须在整个培养期间一直存在。8．细胞系和细胞株23/38克隆技术不能。因为：①细胞质中线粒体DNA对机体一些主要遗传特征起主要作用；②个体性状受环境条件影响；③在胚胎发育过程中发生了基因突变。9．克隆技术能克隆出完全一样动物吗？为何？24/38克隆技术不会。因为：①克隆前要选择优良供体和受体，能够推进濒危动物向更有利方向变异；②克隆出来动物一样也能够进行有性繁殖，这么克隆和有性繁殖交替进行，并不会妨碍遗传多样性发展。10．用克隆来拯救和保护濒危动物会不会影响遗传多样性？25/38胚胎工程胚胎工程是将雌性动物早期胚胎,或者经过其它方式得到胚胎，移植到同种、生理状态相同其它雌性动物体内，使之发育为新个体技术。胚胎工程中需要用到技术伎俩有体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植等。1．胚胎工程和对应技术伎俩26/38胚胎工程刚排出卵子还未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内深入成熟，直到减数第二次分裂中期才能与精子结合完成减数分裂。所以在胚胎工程体外受精中有卵细胞采集和培养步骤。2．刚排出卵是成熟卵子吗？27/38胚胎工程体内受精过程中精子是在雌性动物生殖道发生对应生理改变后，才取得受精能力。胚胎工程体外受精中精子获能方法有培养法和化学诱导法，牛、羊精子惯用化学药品诱导获能，诱导获能药品惯用肝素和钙离子载体。3．精子获能问题28/38胚胎工程受精卵→卵裂球→(桑椹胚)→囊胚→原肠胚→三胚层分化为各种组织和器官→从卵膜孵出幼体或从母体产出幼体。4．胚胎发育过程？29/38胚胎工程供体母本要选择含有优良遗传性状个体；受体母本要选择健康和正常繁殖能力个体；受体母本与供体母本需要同一物种是为了使移植胚胎在受体子宫中不发生免疫排斥。处理供体母本是为了超数排卵，采集卵细胞；对受体母畜进行注射促性腺激素同期发情处理，是为了使受体和供体生理状态相同，这么才能使供体胚胎移入受体后有相同或相同生存条件，能够正常发育。

5．供体母本、受体母本选择和处理问题30/38促性腺激素能够促进雌性激素分泌和卵细胞生成。假如大量注射雌性激素，就会经过负反馈调整影响到下丘脑、垂体和卵巢分泌功效，对身体健康造成了严重危害。胚胎工程6．为何对供体母牛和受体母牛同期发情处理方法是注射促性腺激素而不是雌性激素？31/38胚胎工程内细胞团是囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身基础细胞，其它细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多部分正常发育能力强，少部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。7．对囊胚阶段胚胎进行分割时，为何要将内细胞团均等分割？32/38生物技术安全性a.外源基因插入宿主基因组部分往往是随机，可能破坏正常基因结构。如：(江苏卷)假如将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有可发育成转基因小鼠，有却死亡。请分析因外源基因插入造成受精卵死亡最可能原因是

。b.基因间存在相互作用关系，外源基因引入后，是否会影响其它主要调整基因，甚至会激活原癌基因？c.转基因生物可能威胁生态系统中其它生物生存，使生态系统稳定性发生改变。d.转基因技术广泛应用是可能产生“超级生物”，造成难以毁灭新病原体出现、产生生物入侵等造成生态学灾难。e.人类摄食大量转基因食品可能对有些人产生转基因食品过敏。1．对转基因生物安全性担忧33/38生物技术安全性（1）反对进行克隆人理由：①克隆人严重违反了人类伦理道德；②克隆人冲击了现有婚姻家庭和两性关系等传统伦理道德观念；③克隆人是制造在心理上和社会地位上都不健全人；④克隆技术尚不成熟。（2）赞成进行克隆人理由：①技术问题能够经过胚胎分割,基因诊疗和染色体检验等方法得到处理；②克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人。（3）中国政府态度：

禁止生殖性克隆人，支持治疗性克隆。2．克隆技术引发伦理问题34/38生物技术安全性基因检测是从血液或从其它体液和细胞检测一个人DNA技术。经过基因检测能有效检测遗传病；早期诊疗可使患者得到及时治疗；也能够用于疾病风险预测。当前已经有20各种疾病能够用基因检测方法预测。详细方法有：特殊标识物突变基因探针方法、酶切方法和基因序列检测方法等。基因检测引发问题有:①当前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够认识，要想经过基因检测