第３章 基因工程
第１节 重组DNA技术的基本工具
①１９８２年,第一个基因工程药物———
被批准上市.
②１９８４年,我国科学家朱作言领导的团队
一、基因工程及其诞生与发展 培育出 .
③１９８５年,穆里斯等人发明 ,为获
１．基因工程的概念
取目的基因提供了有效手段.
(１)操作场所: .
④１９９０年, 计划启动.２００３年,该
(２)操作技术: 等技术.
计划的测序任务顺利完成.
(３)操作结果:赋予生物新的 ,创造
⑤２１世纪以来,科学家发明了多种
出更符合人们需要的新的 和生物产品. ,可以实现低成本测定大量核酸序列,加
(４)操作水平: 水平. 速了人们对基因序列的了解.
２．基因工程的诞生和发展 ⑥２０１３年,华人科学家张锋及其团队首次
(１)基因工程的诞生 报道利用最新的 技术编辑了哺乳动物
①１９４４年,艾弗里等人通过肺炎链球菌转 基因组.
化实验,不仅证明了 ,还证明 二、DNA重组技术的基本工具
了 .
１．限制性内切核酸酶(简称限制酶)—“分子
②１９５３年,沃森和克里克建立了 手术刀”
模型并提出了 的 (１)来源:主要来自 .
假说. (２)功 能:能 够 识 别 双 链 DNA 分 子 的 特
③１９６１年,尼伦伯格和马太破译了 . 定 ,并且使每一条链中特定部位的
④２０世纪７０年代初, 酶、 断开.
酶和 酶被相继发现,为DNA的切割、连 (３)结果:产生 或 .
接以及功能基因的获得创造了条件. (４)应用:已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识
⑤１９７３年,科学家证明 可以作为 别的碱基序列和酶切位点分别为G↓AATTC和
基因工程的载体,构建 ,使外源基因在 CCC↓GGG,在图中写出两种限制酶切割 DNA
原核细胞中成功表达,并实现物种间的基 因 后产生的末端并写出末端的种类.
交流.
(２)基因工程的发展
６１
(２)再从另一条链上 之间寻 找
EcoRⅠ相应的切口剪开.
EcoRⅠ限 制 酶 和 SmaⅠ限 制 酶 识 别 的 ３．操作结果:若操作正确,不同颜色的黏性
不同,
, , .
切割位点 (填“相同”或 末端应能 否则 说明操作有误
“不同”),说明限制酶具有 . 四、DNA的粗提取与鉴定
２．DNA连接酶———“分子缝合针” １．实验原理
(１)作用:将双链DNA片段“缝合”起来,恢 (１) 不溶于酒精,某些 溶
复被限制酶切开的两个核苷酸之间的 . 于酒精.
(２)种类 (２)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解
度不同,它能溶于 溶液.
比较 Ec．oliDNA连接酶 T４DNA连接酶
来源 (３)在一定温度下,DNA遇 试剂会
既可以连接黏性末端,又可 呈现蓝色.
特点 只能连接
以连接 ２．实验步骤
３．基因进入受体细胞的载体———“分子运输车” (１)称取３０g洋葱,切碎,加入１０mL研磨
(１)质粒 液,充分研磨.
①质粒的本质:是一种裸露的、结构简单,独 (２)漏斗中垫 ,将研磨液过滤到烧
立于 或 之 杯中,在 ℃冰箱中放置几分钟后,取上
外,并具有 能力的环状双链DNA分子. 清液.
②质粒适于作基因运载体的特点 (３)在上清液中加入体积相等的、预冷的
质粒分子上有一个至多个 位 溶液,静置Ⅰ． ２~３min
,用玻璃棒沿同一
, . 方向搅拌,卷起丝状物,并用滤纸吸去水分.点 供外源DNA片段插入其中
(４)取两支２０mL的试管编号A、B,各加入Ⅱ．携带外源DNA片段的质粒进入受体细
２mol/, , , L的 溶液５mL
,将丝状物溶于B
胞后 能在细胞中 或 随
试管的NaCl溶液中.然后向两支试管中各加入
同步复制.
４mL的 .混匀后,将试管置于
Ⅲ．人工改造的质粒常带有 ,便于
中加热５min.
.
(５)结果观察:A试管 ,B试管
(２)噬菌体、动植物病毒等
.
三、重组DNA分子的模拟操作
１．材料用具:剪刀代表 ,
透明胶条代表 .
２．切割位点 【典例１】 下列关于DNA连接酶作用的叙
(１)分别从两块硬纸板上的一条DNA链上 述,正确的是 ( )
找出 序列,并选 之间作切口进 A．将单个核苷酸加到某个DNA片段的末
行“切割”. 端,形成磷酸二酯键
６２
B．将断开的２个DNA片段的骨架连接起
来,重新形成磷酸二酯键
C．连接２条DNA链上碱基之间的氢键
D．只能将双链DNA片段互补的黏性末端 １．下列关于限制酶的叙述中,错误的是
连接起来,而不能连接平口末端 ( )
变式１ 下列有关细菌质粒的叙述,正确的是 A．它能在特定位点切割DNA分子
( ) B．同一种限制酶切割不同的DNA分子产
A ． 质粒 是 存 在 于 细 菌 细 胞中 的 一种颗粒状 生的黏性末端能够很好地进行碱基配对
的细胞器 C．它能任意切割DNA,从而产生大量DNA
B．质粒是细菌细胞中能自我复制的小型环 片段
状DNA分子 D．每一种限制酶只能识别特定的核苷酸
C．质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞 序列
内才能复制 ２．基因工程操作离不开三种工具,下列有关
D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞 说法不正确的是 ( )
外独立进行 A．常用相同的限制性内切核酸酶处理目的
【典例２】 有关基因工程的叙述正确的是 基因和质粒,从而获得互补的黏性末端
( ) B．在三种工具中最常用载体———质粒的基
A．DNA聚合酶可连接磷酸二酯键,因此可 本单位是脱氧核糖核苷酸,两种酶的基本单位是
代替DNA连接酶来进行连接 氨基酸
B．基因载体上的抗性基因的主要作用是提 C．DNA聚合酶能够催化形成磷酸二酯键,
高受体细胞在自然环境中的耐热性 是基因工程中的“分子缝合针”
C．载体的作用是可以完成目的基因的转 D．限制性内切核酸酶主要从原核生物中分
运、扩增、表达、确定在染色体上基因间的排列 离获得,具有识别特定核苷酸序列的能力
顺序 ３．基 因 工 程 在 操 作 过 程 中 需 要 限 制 酶、
D．不同的限制酶能识别不同的核苷酸序 DNA连接酶、载体三种工具.以下有关基本工
列,充分体现了酶的专一性 具的叙述,正确的是 ( )
变式２ 下列有关基因工程的叙述错误的是 A．所有限制酶的识别序列均由６个核苷酸
( ) 组成
A．基本原理是DNA具有双螺旋结构以及 B．所有DNA连接酶均能连接黏性末端和
遗传信息传递和表达方式相同 平末端
B．最常用的载体是大肠杆菌的质粒 C．真正被用作载体的质粒都是天然质粒
C．工具酶主要有限制性内切核酸酶和DNA D．原核生物内的限制酶可切割入侵的DNA
连接酶 分子而保护自身
D．该技术人为地增加了生物变异的范围, ４．(多选)基因工程的载体必须具备的条件是
实现种间遗传物质的交换 ( )
６３
A．能在宿主细胞中复制并保存 (３)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以
B．具有一到多个限制酶切点,以便与外源基 作为运载体,其DNA复制所需的原料来自
因连接 .
C．具有标记基因,便于进行筛选
D．是环状形态的DNA分子
５．某一质粒载体如图所示,外源DNA插入
到 AmpR 或 Tett中 会 导 致 相 应 的 基 因 失 活 基础训练
(AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,Tett表示四环 １．下图为DNA分子的某一片段,其中①②
素抗性基因).有人将此质粒载体用BamHI酶 ③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依
切后,与用BamHI酶切获得的目的基因混合, 次是 ( )
加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合
物直接转化大肠杆菌.结果大肠杆菌有的未被
转化,有的被转化.被转化的大肠杆菌有三种,
分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有 A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶
插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌.回答 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶
下列问题: C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶
２．下列关于限制酶识别序列和切割部位的
特点,叙述错误的是 ( )
A．所识别的序列都可以找到一条中轴线
B．中轴线两侧的双链DNA上的碱基是反
(１)质粒载体作为基因工程的工具,应具备 向对称重复排列
的基本条件有 C．只识别和切割特定的核苷酸序列
,而作为基因表达载体,除满足上述基本条 D．在任何部位都能将DNA切开
件外,还需具有启动子和终止子. ３．质粒是基因工程中最常用的目的基因运
(２)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛 载工具.下列有关叙述正确的是 ( )
选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和 A．质粒只分布于原核细胞中
仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因 B．在所有的质粒上总能找到一个或多个限
是 制酶切割位点
;并且 和 C．携带目的基因的重组质粒只有整合到宿
的细胞也是不能区分的, 主细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而
其原因是 复制
.在上述筛选的基础上,若要筛选含有 D．质粒上的抗性基因常作为标记基因供重
插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落, 组DNA的鉴定和选择
还需使用含有 的固体培养基. ４．若选择的实验材料为植物细胞,破碎细胞
６４
时要加入一定量的洗涤剂和食盐.加入食盐的 C．大肠杆菌的质粒
目的是 ( ) D．动物细胞的染色体
A．促进DNA的溶解 拓展提升
B．分离DNA和蛋白质 １．下列关于DNA重组技术基本工具的说
C．溶解细胞膜 法,正确的是 ( )
D．溶解蛋白质 A．DNA连接酶只能连接双链DNA片段互
５．(多选)关于DNA粗提取和鉴定实验的 补的黏性末端
叙述,不正确的是 ( ) B．细菌细胞内含有的限制酶不能对自身的
A．香蕉、鱼卵、猪血都是适宜的实验材料 DNA进行剪切
B．DNA在０．０１４mol/L的 NaCl溶液中溶 C．限制酶切割 DNA 后一定能产生黏性
解度最小 末端
C．析出DNA时使用冷酒精的效果更好 D．质粒是基因工程中唯一的载体
D．沸水浴条件下二苯胺与 DNA 反应呈 ２．限制酶 Mun Ⅰ和限制酶EcoRⅠ的识别
蓝色 序 列 及 切 割 位 点 分 别 是———C↓ AATTG—
６．下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式 和———C↓AATTC—.如图表示的是四种质粒
图,据图回答下列问题: 和目的基因,其中箭头所指部位为酶的识别位
点,质粒的阴影部分表示标记基因.适于作为图
示目的基本载体的质粒是 ( )
(１)a 代表的物质和质粒的化学本质相同, ３．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶
都是 ,二者还具有其他共同点,如① (Amy)基因a,通过基因工程的方法,将基因a与
,② (写出两条即可). 载体结合后导入马铃薯植株中,经检测发 现
(２)若质粒DNA分子的切割末端为 , Amy在成熟块茎细胞中存在.下列有关这一过
程的叙述不正确的是 ( )
则与之连接的目的基因切割末端应为 ;
可使用 把质粒和目的基因连接在一起.
(３)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称
为 ,其作用是 . A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中
(４)下列常在基因工程中用作载体的是( ) 的①
A．苏云金芽孢杆菌抗虫基因 B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作
B．土壤农杆菌环状RNA分子 用部位是图中的②
６５
C．基因a进入马铃薯细胞后,可随马铃薯 A．实验材料选择错误的组别是丙
DNA分子的复制而复制,传给子代细胞 B．沸水浴后试管中溶液颜色变蓝的组别是
D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯 甲、丁
的遗传性状 C．甲组实验现象差的原因是５０℃的酒精对
４．甲、乙两图为“DNA的粗提取与鉴定”实 DNA的凝集效果差
验中涉及的两个操作装置图.相关叙述正确的是 D．乙组实验不成功仅因为在鉴定时加入了
( ) 双缩脲试剂
６．CTAB法是一种提取植物DNA的方法.
CTAB是一种阳离子去污剂,能与核酸形成复合
物,高盐(＞０．７mol/LNaCl)浓度下可溶,在低
盐(０．１~０．５mol/LNaCl)浓度下,复合物就因溶甲 乙
解度降低而沉淀,而大部分的蛋白质及多糖等仍
A．图甲的烧杯和图乙的试管中所用溶剂都
溶解于溶液中.通过有机溶剂抽提,去除蛋白质
为NaCl溶液,但两者浓度不同
等杂质后,加入异丙醇获得的沉淀物为 与
B．图乙试管经稍微加热后即可观察到一支 CTAB
核酸复合物,用体积分数为 的乙醇洗涤可去
试管中的溶液明显变蓝,另一支试管中的溶液不 ７５％
除CTAB.请回答下列问题:变蓝
C．图甲操作需用玻璃棒迅速搅拌以使DNA
析出,并缠绕在玻璃棒上
D．图乙操作中所用的二苯胺需现配现用以
达到较好的鉴定效果 (１)CTAB提取液中,NaCl浓度为１．４mol/
５．在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,甲、 L的目的是 ,步骤④
乙、丙、丁四个小组除下表中所列处理方法不同 中用体积分数为７５％的乙醇洗涤沉淀物的目的
外,其他操作步骤均正确,但实验结果却不同. 是去除 .
下列有关叙述不正确的是 ( ) (２)苹果组织研磨前经液氮冷处理,易于研
磨的原因是
DNA 鉴 定
实验 提 取 核 物 质 时 去 除 杂 质 时 加
组别 时 加 入 的 .
材料 加入的溶液 入的溶液
试剂 (３)用体积分数为７５％的乙醇洗涤后的沉淀
９５％ 的 酒 精 物中含有RNA,为得到较为净的DNA,可先用
甲 鸡血 蒸馏水 二苯胺
５０℃ 溶液溶解,然后加入 酶,然后
９５％的酒精(冷
乙 菜花 蒸馏水 双缩脲试剂 再重复步骤 ,最后在上清液中加入一定
却)
体积的、冷却的
( 可以得到纯净９５％的酒精 冷
丙 猪血 蒸馏水 二苯胺
却) 的DNA.
９５％的酒精(冷
丁 鸡血 蒸馏水 二苯胺
却)
６６ 参考答案
第1章 发酵工程 气充足时,醋酸菌将乙醇变为乙醛,再将乙醛变为乙酸 解析:(1)制作果
酒和果醋分别用到酵母菌和醋酸菌,前者是真核生物,后者是原核生物,它
第1节 传统发酵技术的应用 们的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。但二者都不能利用无机物
【知识梳理】 制造有机物,所以都属于异养生物。(2)装置中的胶管弯曲可以避免外界
一、1.(1)谷物 水果 含酒精的饮料 酒精发酵是由活的酵母菌引起的 空气中的杂菌进入瓶中。(3)发酵温度适宜可以尽快完成发酵过程,但如
(2)微生物 微生物的代谢 人类所需要的产物 2.(1)①酵母、曲霉和 果温度不适宜会延长发酵时间。可以根据发酵液中酒精的产生量来确定
毛霉 毛霉 ②小分子的肽和氨基酸 (2)原材料中天然存在的 前一次 发酵情况(用重铬酸钾进行检测),因为酒精是酵母菌无氧呼吸第二阶段的
发酵保存下来的发酵物中 (3)①混合 固体 半固体 ②酱油、醋、泡菜 产物,也是果酒制作中所要获得的物质。(4)在缺乏糖源而氧气充足的前
和豆豉 提下,醋酸菌可以利用乙醇产生乙酸。
酶
二、1.(1)①厌氧 乳酸 C6H12O6 →2C3H6O3(乳酸)+能量 (2)①真 拓展提升
酶 1.D 2.A 3.C 4.C 5.BC
兼性厌氧 酒精发酵 C6H12O6 →2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量 6.(1)有 酒精 通气 (2)④ (3)不同 不同 (4)冲洗 过滤
酶
28℃ (3)①好氧 O2、糖源都充足 C6H12O6+2O2 →2CH3COOH 解析:(1)果醋发酵过程中,发酵初期不通气,酵母菌无氧呼吸仍能产生二
酶 氧化碳,溶液中有气泡产生。中期由于无氧条件下酵母菌进行无氧呼吸产
(乙 酸)+2H2O+2CO2+ 能 量 缺 少 糖 源 C2H5OH+O2 →
生酒精,故能闻到酒香。后期接种醋酸菌后,由于醋酸菌属于好氧菌,进行
CH3COOH(乙酸)+H2O+能量 30~35℃ 2.(2)5%~20% 煮沸
有氧呼吸,所以应适当通气并将温度保持在30~35℃。(2)果醋发酵过程
蒜瓣、生姜及其他香辛料 八 注满水 补充水 温度 3.(1)野生酵母
中产生的乙酸使 下降,图乙中能正确表示 变化的曲线是 。()果
菌 (
H H ④ 3
2)体积分数为70%的酒精 枝梗和腐烂的籽粒 1/3 拧松一次 p p
酒发酵以酵母菌为菌种,果醋发酵以醋酸菌为菌种,故两种发酵选用的菌
一层纱布
种不同。酵母菌既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸,属于异养兼性厌氧
【典例精解】
型,而醋酸菌只进行有氧呼吸,属于异养需氧型,故两者代谢类型不同。
典例1 D 解析:①果酒发酵的酵母菌来可自葡萄皮表面的野生型
(4)果酒生产的工艺流程为:选料、冲洗、粉碎、灭菌、接种、发酵、过滤。
酵母菌,①正确;②果醋发酵的醋酸杆菌可接种或来自空气,②错误;③腐
乳的发酵所需毛霉来自空气,③错误;④泡菜发酵的乳酸菌可来自菜表面, 第2节 微生物的培养技术及应用
④正确。故选D。 第1课时 微生物的基本培养技术
变式1 A 解析:醋酸菌是好氧细菌,只有当氧气充足时,才能利用 【知识梳理】
乙醇发酵产生乙酸;酵母菌是兼性厌氧微生物,在无氧条件下能进行无氧 一、1.营养物质 生长繁殖 2.液体 琼脂 3.水 碳源 氮源 pH
呼吸产生酒精;泡菜制作利用的原理是乳酸菌在无氧条件下可将葡萄糖分 O2
解成乳酸;毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子 二、1.杂菌污染 2.温和 表面 强烈 所有 芽孢和孢子 煮沸 酒
的肽和氨基酸,脂肪酶可将脂肪分解为甘油和脂肪酸。 精 湿热 灼烧 3.(1)空间 消毒 (2)灭菌 (3)酒精灯火焰 (4)周
典例2 B 解析:果醋发酵阶段应保持通气,以满足醋酸菌代谢的需 围的物品
要,A错误;腌制腐乳的卤汤中的香辛料可以抑制细菌的增殖,同时可以调 三、1.培养基 特定种类微生物 单一个体繁殖 纯培养物 2.灭 菌
味,B正确;用自然菌种发酵酿酒时,依赖于葡萄表面的酵母菌,对封有葡 接种 3.(1)固体培养基 子细胞群体 (2)平板划线 稀释涂布平板
萄汁的发酵瓶高压灭菌会杀死其中的酵母菌,C错误;将长满毛霉的腐乳 (3)葡萄糖 琼脂 高压蒸汽 干热 50 酒精灯火焰 接种环 稀释分
坯放在瓶中加盐时,接近瓶口的盐要铺厚,避免杂菌感染,D错误。 散 一个未接种 倒置 恒温培养箱
变式2 A 解析:生成果酒的生化反应一定产生CO2,生成果醋的反 【典例精解】
应是酒精与氧气反应生成醋酸和水,没有产生CO2。 典例1 B 解析:分析表中成分可知,该培养基中没有凝固剂,为液
【当堂训练】 体培养基,该培养基的营养成分齐全,但存在伊红、美蓝等鉴别物质,属于
1.C 2.D 3.C 4.B 5.ACD 鉴别培养基,A项错误;该培养基中的蛋白胨既是唯一的氮源,也是碳源,
6.(1)增加乳酸菌含量 无氧呼吸 产膜酵母 (2)刚入坛内,西红 而葡萄糖是绝大多数生物最常利用的碳源,B项正确;该培养基中存在的
柿表面的杂菌(大肠杆菌、酵母菌)呼吸产生CO2,随着乳酸积累抑制了杂 无机盐和蛋白胨中的某些物质可以看作是生长因子,C项错误;培养基调
菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2 (3)抗生素会杀死肠道内 节完pH还要进行灭菌等操作后,才能使用,D项错误。
多种益生菌 (4)温度、食盐用量、腌制时间等 亚硝胺 解析:(1)在坛中 变式1 A 解析:该培养基含有4种营养成分:水、无机盐、氮源、碳
加入陈酸汤的目的是增加乳酸菌含量;乳酸发酵是利用了乳酸菌的无氧呼 源,A错误;该培养基含有青霉素,不可用于培养细菌,B正确;从物质性质
吸;坛内有时会长出白膜,其为产膜酵母。(2)红酸汤腌制过程中,刚入坛 上分,该培养基属于固体培养基(含琼脂),C正确;该培养基灭菌前需调
内,西红柿表面的杂菌(大肠杆菌、酵母菌)呼吸产生CO2,随着乳酸积累抑 pH,D正确。
制了杂菌的生长,乳酸菌产生乳酸的过程不产生CO2,因此初期会有气泡 典例2 D 解析:无菌操作包括消毒和灭菌。需进行消毒处理的有
冒出,但气泡的产生逐渐停止。(3)根据题意分析,人体肠道内有很多益生 植物的外植体及操作人员的双手等,需进行灭菌的有器皿、培养基、添加剂
菌,若使用抗生素会杀死肠道内多种益生菌,因此不宜用抗生素。(4)发酵 (指示剂或染色剂)等。煮沸可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢,属
过程中影响亚硝酸盐含量的因素有温度、食盐用量、腌制时间等;亚硝酸盐 于消毒;为防止空气中杂菌污染,接种时要在酒精灯火焰附近进行;家庭制
只有在特定的条件下,才会转变成致癌物亚硝胺。 作葡萄酒时所利用的微生物是葡萄表面的酵母菌,故不能灭菌;培养基常
【课后巩固】 进行高压蒸汽灭菌。故④⑥操作错误。
基础训练 变式2 A 解析:在第二区域内划线时,接种环上的菌种直接来源第
1.A 2.D 3.D 4.B 5.CD 一区域的划线末端,A错误;第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能
6.(1)酵母菌 醋酸菌 后者无以核膜为界限的细胞核 都是异养 存在的微生物污染培养物,B正确;每次划线前,灼烧接种环是为了杀死上
生物 (2)防止空气中杂菌进入 (3)温度 重铬酸钾 灰绿色 (4)在氧 次划线结束后接种环上残留的菌种,以达到稀释菌种的目的,C正确;为避
·105·
免细菌污染环境和感染操作者,划线结束后,灼烧接种环能及时杀死接种 变式1 B 解析:硝化细菌属于自养生物,可以利用无机碳,培养基
环上的菌种,D正确。 中不含有有机物,A错误;应对采集底泥使用的工具进行灭菌,全部接种过
【当堂训练】 程均需在火焰旁进行,B正确;实验目的是“养殖池底泥中硝化细菌的分离
1.B 2.D 3.A 4.CD 与计数”,平板划线法可以对微生物进行分离,但无法进行计数,C错误;应
5.(1)b 红色环带 氨 越强 (2)C 解析:(1)分离以尿素为氮源 将培养基置于30℃恒温下培养,每隔24h统计培养基中菌落数一次,D
的细菌应选用尿素为唯一氮源的培养基,培养基b符合要求;脲酶可以将 错误。
尿素分解为氨气,在含有脲酶的细菌菌落周围pH为碱性,酚红指示剂产 典例2 D 解析:干热灭菌法适用于对滤杯、滤膜和滤瓶进行灭菌,
生颜色变化,所以会出现红色环带,红色变色区域越大,表明该菌株利用尿 防止杂菌的污染,A正确;在酒精灯火焰附近操作可以减少空气中的杂菌
素的能力强。(2)如图是平板划线示意图。划线的顺序为1→2→3→4→ 污染,B正确;由于过滤完后细菌黏附在滤膜上,将滤膜紧贴在EMB培养
5。A.划线操作须在火焰附近进行,A错误;B.不仅仅在5区域中才可以 基上可以将黏附的菌种接种在培养基上,C正确;EMB培养基属于鉴别培
得到所需菌落,只是在5区域获得所需菌落的概率最大,B错误;在5区域 养基,没有选择作用,D错误;故选D。
划线后,要对接种环进行灭菌,避免菌种污染环境,C正确;D.操作完后, 变式2 (1)牛肉膏、蛋白胨 琼脂 高压蒸汽灭菌法 (2)杂菌感染
将培养皿倒置于28℃恒温箱中培养,D错误。 不正确 (3)伊红美蓝 小 解析:(1)培养基中的牛肉膏、蛋白胨可以
【课后巩固】 为微生物提供所需的氮。无菌平板属于固体培养基,培养基中应加入琼
基础训练 脂。培养基灭菌方法为高压蒸汽灭菌法。(2)在某次调查中,空白对照组
1.D 2.C 3.C 4.B 5.B 6.CD 的一个平板上出现了6个菌落,说明在此次调查中出现了灭菌不彻底或杂
7.(1)琼脂 (2)乳酸菌的(初步)鉴定 为乳酸菌提供N源等各种营 菌感染现象。空白对照组菌落数的平均值不一定是6,将50(即56-6)个/
养物质 (3)无菌水 (4)防杂菌污染 ①每次划线前灼烧接种环 ②每 平板作为本组菌落数的平均值,该做法不正确。(3)进一步确定其中大肠
次划线都从上次划线末端开始划线 解析:(1)选择培养基和部分鉴别培 杆菌的菌落数,还需要配制伊红美蓝培养基加以鉴别。考虑到颗粒性物质
养基以及用于分离纯化的培养基是固体培养基,一般要加琼脂;(2)脱脂乳 会为微生物附着提供场所,同一菌落可能是两个或多个微生物形成,用菌
被乳酸菌分解利用后形成透明圈,可以对乳酸菌进行初步鉴定,同时脱脂 落数反映微生物实际数目可能会使测量值偏小。
乳也给乳酸菌提供了N源等各种营养物质(包括维生素);(3)梯度稀释时 【当堂训练】
要用无菌水,以防杂菌污染;(4)首次接种灼烧是为了防杂菌污染。为保证 1.D 2.B 3.A 4.C 5.CD
得到单个细菌繁殖而来的菌落,操作时必须做到每次划线前灼烧接种环, 6.(1)碳源和氮源 鉴别葡萄球菌 葡萄球菌更耐受高浓度的 NaCl
从第二次开始,每次划线都从上次划线末端开始划线。 溶液 (2)22.5 涂布平板 当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长
拓展提升 的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌 解析:(1)配制分离葡萄球
1.D 2.C 3.B 4.C 5.AC 菌的培养基时,在培养基中加入一定量的卵黄液,卵黄液除了能给微生物
6.(1)能量 碳源 不同微生物生长繁殖所需的最适pH 不同 提供碳源和氮源、水和无机盐等营养物质外,还具有的作用是鉴别葡萄球
(2)高压蒸汽灭菌锅 100kPa、121℃ (3)固氮 该培养基缺少氮源,只 菌。在配制培养基时若加入高浓度的NaCl溶液,就更容易筛选出葡萄球
有固氮菌可以利用空气中的氮气而获得氮源,进行生长繁殖 平板划线法 菌来,最可能的原因是葡萄球菌更耐受高浓度的NaCl溶液。(2)检测果汁
和稀释涂布平板 (4)该培养基没有凝固剂,是液体培养基,不能将目的菌 中的葡萄球菌密度时,需先将果汁稀释。若要制成10倍的稀释样液,可取
分散成单个细菌而获得单菌落 解析:(1)培养基中的葡萄糖作为能源物 待检测果汁2.5mL加入22.5mL无菌水中。稀释后的样液需用涂布平板
质能作为细菌细胞呼吸的底物,为细菌的生长繁殖提供能量;葡萄糖氧化 法接种在固体培养基上,利用这一方法进行活菌计数的原理是当样品的稀
分解的中间产物能为合成其他有机物提供原料。不同微生物生长繁殖所 释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个
需的最适pH不同,如培养霉菌时需要将pH调至酸性,培养细菌时需要将 活菌。
pH调至中性或微碱性。(2)培养基常常会放在高压蒸汽灭菌锅中,在压 【课后巩固】
力为100kPa、温度为121℃的条件下,维持15~30min灭菌。(3)培养基 基础训练
A没有添加尿素或其他氮源物质,只有固氮菌可以利用空气中的氮气获得 1.A 2.D 3.C 4.A 5.A 6.AC
氮源而生长繁殖。(4)培养基B没有添加凝固剂———琼脂,属于液体培养 7.(1)苯酚 A 稀释涂布平板 (2)④的培养基没有加入苯酚作为
基。液体培养基不能将培养的目的菌分散成单个的细菌,固而无法获得单 碳源,⑤的培养基加入了苯酚作为碳源 稀释涂布平板法或平板划线 防
菌落。 止冷凝后形成的水珠滴落在培养基上污染培养基 解析:根据微生物对营
第2课时 微生物的选择培养和计数 养的需求,在培养基中加入或不加某些物质以达到促进目的菌生长,抑制
【知识梳理】 或阻止其他杂菌生长的目的,然后再用稀释涂布平板法、平板划线法或其
一、1.70~80 不能生存 2.特定种类 其他种类 他方法筛选出单个目的菌落,再接种培养即可获得纯目的菌。为防止培养
二、1.脲 NH3 培养基中除含有细菌必需的碳源、水、无机盐外,只含有 基中水分蒸发形成的水珠落入培养基中影响菌体生长,所以要将培养皿
尿素一种氮源 2.充分稀释 涂布 选择培养基上 无菌水 摇匀 9 倒置。
等比稀释 0.1 培养基 酒精 火焰 冷却 培养基 培养皿 倒置 拓展提升
30~37 1.B 2.B 3.A 4.CD
三、1.(1)稀释度 一个活菌 统计平板上的菌落数 30~300 (2)少 5.(1)氮 为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂维持细胞生长过程
当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 2.(1)细 中pH (2)用尿素为唯一氮源的培养基选择培养 不能合成脲酶微生物
菌计数板 血细胞计数板 (2)活菌数 死菌数 无法分解尿素获取氮源,生长受到抑制 (3)红色环 目标菌产生的脲酶
【典例精解】 催化尿素分解生成氨,使pH上升,酚红试剂在碱性条件下由无色变红,出
典例1 A 解析:涂布接种时,需将涂布器沾酒精后在酒精灯外焰上 现红色环 解析:(1)给农作物施用尿素,主要是为了给植物提供氮元素,
引燃,以杀死涂布器上的微生物,冷却后再使用,避免高温的涂布器杀死菌 过量施用随水土流失后易造成水体污染,这种现象叫水体富营养化。为了
种,A正确;纯化培养时,使用的固体培养基,不需培养皿倒置放在恒温培 筛选能分解尿素的细菌,在配制培养基时需要添加KH2PO4和Na2HPO4,
养箱内的摇床上培养,B错误;平板划线操作不可对微生物进行计数,C错 其作用有为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH
误;观察菌落时,不能将培养皿盖拿掉,避免菌种被污染,D错误。 相对稳定。(2)要从土壤中分离目标菌,关键的实验思路是用尿素为唯一
·106·
氮源的培养基选择培养。理由是不能合成脲酶微生物无法分解尿素获取 拓展提升
氮源,生长受到抑制。(3)为对分离得到的菌种做进一步的鉴定,常在固体 1.C 2.B 3.D 4.AD
培养基中加入酚红试剂,若菌落周围出现红色环,可以初步鉴定该种细菌 5.(1)密闭 C6H12O6 →2C2H5OH+2CO2+能量 (2)无菌 B
为目标菌,其原理是目标菌产生的脲酶催化尿素分解生成氨,使pH上升, (3)稀释涂布平板法和平板划线法 (4)温度较高 解析:(1)酒精发酵是
酚红试剂在碱性条件下由无色变红,出现红色环。 酵母菌无氧呼吸产生酒精的过程,所以用于酒精发酵的设备应该是密闭
第3节 发酵工程及其应用 的,酒精发酵的反应式是C6H12O6 →2C2H5OH+2CO2+能量。(2)深
【知识梳理】 层发酵设备适合液体发酵,但容易导致缺氧,而其中的机械搅拌器,能使经
一、菌种的选育 灭菌 发酵 1.自然界 诱变育种 基因工程育种 过过滤的无菌空气由吸风管吸入并扩散到发酵液中
,使发酵液中含有充足
2.扩大培养
,
3.反复试验 4.培养基 发酵设备 5.培养基 6.微生物 的氧气 有利于液体培养的微生物进行有氧呼吸
,适合用于生产果醋。果
数量 产物浓度 营养组分 温度 pH 7.过滤、沉淀 提取、分离和
酒、泡菜需要无氧条件,而泡菜、腐乳是固体发酵,都不能采用深层发酵的
纯化 方法。(3)稀释涂布平板法和平板划线法是分离纯化微生物的常用方法。
二、1.(1)酱油、各种酒类
() 。
(2)黑曲霉 谷氨酸棒状杆菌 2.基因 蛋白 4 大肠杆菌一般生活在常温条件下 从热泉获得的耐高温菌种生长在高
质 3.(1)有机酸 生物活性物质 根瘤菌肥 固氮菌肥 (2)微生物 温条件下
,适应高温环境,在实验室培养时,也需要提供相应的高温条件。
其代谢物 生物防治 可持续发展 (3)蛋白质 微生物菌体 4.粮食、 第1章评估
环境、健康 能源 一、1.C 解析:参与果酒发酵和果醋发酵的微生物中,参与果酒发酵的微
【典例精解】 生物含有线粒体,A错误;果酒制成后需向装置适时通气和升高温度,才可
典例1 B 解析:谷氨酸棒状杆菌属于需氧型生物,所以谷氨酸棒状 制作果醋,B错误;在腐乳制作过程中需要能产生蛋白酶的微生物参与,C
杆菌的新陈代谢模型是异养需氧型,A错误;培养过程需将pH调成中性 正确;在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐增加盐量,D错误。
和弱碱性,会积累谷氨酸,在酸性条件下则会容易形成谷氨酰胺和 N 乙 2.B 解析:家庭制作果酒、果醋和腐乳三种传统发酵食品时,都需要
酰谷氨酰胺,B正确;搅拌的唯一目的是使空气成为小泡同时增加营养物 无菌操作,但不需严格无菌操作与,B正确;三种菌种中只有醋酸菌是原核
质、氧气跟谷氨酸棒状杆菌的接触面,C错误;冷却水可以使温度下降到最 生物,A错误;在果酒发酵过程中,酵母菌生长不旺盛,C错误;果酒制作的
适温度,保持酶的活性,D错误。 适宜温度是18~25℃,果醋制作的适宜温度是30~35℃,腐乳制作的适
变式1 C 解析:只有添加缓冲液才可以保持培养液中pH相对稳 宜温度是15~18℃,D错误。
定,C正确。 3.D 解析:只有酵母菌即可进行无氧呼吸也可进行有氧呼吸,A错
典例2 A 解析:发酵工程生产的微生物的农药与传统的化学农药 误;醋酸菌是原核细胞不能发生染色体变异,也没有核孔,B、C错误;三者
不同,微生物农药是利用微生物或其代谢物来防治病虫害的,与生物之间 在发酵过程中所需的最适温度有一定差异,D正确。
的寄生、竞争等有关,A错误,B、C正确;发酵工程生产的微生物的饲料含 4.D 解析:抗生素会抑制乳酸菌的生命活动,A错误;醋酸菌是好氧
有丰富的蛋白质,D正确。 菌,B错误;腐乳制作过程中加盐腌制的目的是使豆腐析出部分的水分,C
变式2 C 解析:单细胞蛋白是通过发酵工程获得的,C符合题意。 错误;控制好温度、pH,既有利于目的菌繁殖也可抑制杂菌生长,D正确。
【当堂训练】 5.B 解析:乳酸菌为厌氧菌,A错误;B.家庭制作果酒、果醋和腐乳
1.B 2.B 3.A 4.CD 通常都不是纯种发酵,B正确;C.果酒、果醋制作过程中发酵液pH都逐渐
5.(1)诱导其发生基因突变 一定浓度的β 紫罗酮 高压蒸汽灭菌 降低,C错误;毛霉主要通过产生脂肪酶、蛋白酶参与腐乳发酵,D错误。
(2)稀释涂布平板法 基因突变频率低,只有少数基因突变的菌才能生 6.B 解析:微生物培养过程中要进行无菌操作,防止外来杂菌的入
长、繁殖 (3)橙红 浓缩 (4)Ⅰ 解析:(1)用紫外线照射三孢布拉霉负菌 侵,A正确;为了保证微生物的正常生长,培养基的成分一般含有碳源、氮
的目的是诱导其发生基因突变。由于未突变菌不能在含有一定浓度的β 源、水、无机盐,有的微生物需要添加生长因子,B错误;平板划线和涂布平
紫罗酮的培养基上生长,因此在选出高产突变菌种时,还应在培养基中添 板这两种接种方法都可对微生物进行分离,C正确;倒平板后需要将培养
加一定浓度的β 紫罗酮,在接入菌种前,应对培养基进行高压蒸汽灭菌, 皿倒置,目的是防止培养皿盖上的冷凝水滴落,造成污染,D正确。
以避免杂菌污染;(2)乙图固体平板培养基中菌落均匀分布,该同学的接种 7.A 解析:检测培养基被污染的方法是:将未接种的培养基在适宜
方法是稀释涂布平板法;只有少数菌能生长形成菌落的根本原因是基因突 的温度下放置适宜的时间,观察培养基上是否有菌落产生,A错误;接种换
变频率低和不定向性,只有少数基因突变的菌才能生长、繁殖;(3)菌体随 上的菌液经过连续划线,菌液中的菌体越来越少,最后容易形成单菌落,B
β 胡萝卜素含量增加从黄色加深至橙红色,因此选择β 胡萝卜素含量高 正确;鉴定尿素分解菌培养基不是无氮,有唯一氮源尿素,尿素分解菌分解
的菌株时,应选取橙红色的菌落接种至液体培养基;过程⑥是浓缩,用纸层 尿素形成了氨气,氨气会使培养基的碱性增强,用酚红试剂即可鉴定出,C
析法鉴定提取的胡萝卜素粗品;(4)从图中分析可知,色带Ⅰ为β 胡萝卜 正确;当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红—纤维素的复合物就无法形成,
素,其余两色带的极性比β 胡萝卜素高,色素带显极性,而且具有亲水性, 培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可通过是否产生透明圈
易与滤纸上吸附的水结合,且分子量大,分子间的相互作用力也大,这样在 来筛选纤维素分解菌,D正确。
固定相中移动的速度就慢;而非极性的化合物,易进入有机溶剂中,在流动 8.D 解析:实验用过的带菌培养基要高压蒸汽灭菌后才能倒掉,以
相中色素分布较多,分子含量相对较少,分子间相互作用力也小,移动速度 免污染环境,A错误;应利用稀释涂布平板法对细菌进行分离纯化并计数,
较快。 B错误;要使该实验所得结果可靠,还应该同时在另一平板上接种无菌水
【课后巩固】 作为对照进行实验,C错误;培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养
基础训练 提供了氮源和碳源,D正确。故选D。
1.D 2.B 3.C 4.A 5.BD 9.C 解析:图中①过程是稀释嗜热菌培养液的过程,A正确;接种嗜
6.(1)基因工程、发酵工程 (2)人工诱变 (3)萃取 离子交换 解 热菌即②过程所使用的方法是稀释涂布平板法,B正确;分析图示信息可
析:(1)能产生人胰岛素的大肠杆菌,是通过基因工程、发酵工程获得的; 知,Ⅰ号、Ⅱ号培养基都属于固体培养基,培养基配制和灭菌过程中,应注
(2)在发酵工程中,为获得高产菌种,常用的培育新品种的方法除了基因工 意先调节pH后灭菌,C错误;部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可产生
程和细胞工程,还可以通过人工诱变得到;(3)在发酵过程中,要分离提纯 淀粉酶,分解培养基中的淀粉后会在菌落周围形成透明圈,透明圈越大,说
出微生物的代谢产物,常用的方法有蒸馏、萃取、离子交换等。 明产生的淀粉酶越多,因此应挑选透明圈大的菌落接种在Ⅱ号培养基上继
续培养,D正确。故选C。
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10.D 解析:据表分析,该培养基配方中没有加琼脂,所以应该为液 三、21.(1)被工业污水污染的水体 含氮有机物(NS) 选择 稀释涂布
体培养基,碳源是(CH2O),A正确;不论何种培养基,在各成分都溶化后 平板法 (2)至少 1.51×108 (3)不接种的空白培养基 (4)碘液 相
分装前,要先进行pH调整,然后进行灭菌,B正确;酒精灯火焰附近存在 同NS浓度的上述培养基 菌落周围透明圈的大小(或直径) 解析:(1)
一个无菌区,为避免杂菌污染,接种时应在酒精灯火焰附近操作,C正确; 筛选相应的菌株应该到其生存环境去寻找,由于工业污水中有一种极难降
纤维素分解菌对青霉素敏感,用该培养基培养纤维素分解菌,应除去青霉 解的含氮有机物NS,其可被NS分解菌高效降解,因此欲得到能高效降解
素和(CH2O),同时加入的是纤维素粉作为唯一碳源,D错误。故选D。 NS分解菌,可以选择被工业污水污染的水体的环境采集样品分离所需细
11.C 解析:牛肉膏蛋白胨培养基一般用高压蒸汽灭菌法进行灭菌, 菌。据题意可知,NS分解菌高效降解含氮有机物 NS,因此筛选 NS分解
A正确;用显微镜直接计数法统计菌液中的细菌数目,可以帮助估算接种 菌的过程中,以含氮有机物(NS)为唯一氮源,该培养基属于选择培养基。
时的稀释倍数,B正确;根据平板中菌落分布情况可以判断接种采用的是 若要对NS分解菌加以纯化并计数,可采用的接种方法是稀释涂布平板
稀释涂布平板法,观察菌落特征也是采用稀释涂布平板法,C错误;挑取单 法。(2)将1mL样品稀释100倍,在3个平板上分别接人0.1mL稀释液;
菌落后接种到液体培养基中,培养目的是扩大化培养菌株,D正确。故 经正确操作培养后,3个平板上的菌落数分别为150、158和145。由于两
选C。
个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落,据此可得出毎
12.C 解析:要筛选纤维素酶高产菌株,平板内的固体培养基和锥形
升样品中的活菌数至少为(150+158+145)÷3÷0.1×100×1000=1.51
瓶中的液体培养基应以纤维素作为唯一碳源,A正确;对培养基的灭菌利
8个。()为排除杂菌污染,应设置的对照实验是不接种的空白培养
用的是高压蒸汽灭菌法,对接种环采用火焰灼烧法进行灭菌,B正确;
×10 3
图④
基。(4)由于无色的, NS
与碘作用可形成蓝色反应,因此在培养NS分解菌
采用的接种方法是平板划线法 而对培养的微生物进行计数采用稀释涂布
, ; 的培养基中除了加入必需营养物质外,还需要加入碘液用于颜色反应鉴别平板法 C错误 刚果红可以与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素
酶分解后,红色复合物无法形成,出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,我 NS分解菌。若用上述培养基比较不同菌株 NS降解能力的大小,可用含
们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌,D正确。 相同NS浓度的上述培养基培养不同菌株
,一定时间后,通过测定菌落周
13.D 解析:醋酸杆菌不能进行无氧呼吸,D错误。 围透明圈的大小(或直径)来确定不同菌株降解NS能力的大小。
14.D 解析:发酵工程生产的单细胞蛋白是通过发酵获得的大量的 22.(1)分解者 (2)鉴别 将蛋白胨改成尿素 (3)高压蒸汽灭菌
微生物菌体,A错误;发酵所用的菌种多是通过人工诱变的方式获得,B错 (4)稀释涂布平板法 平板划线法 (5)BC 解析:(1)从生态系统的功能
误;发酵工程的产品如果是微生物细胞本身,可采用过滤、沉淀等方法将菌 成分分析,大肠杆菌属于分解者。(2)该培养基中含指示剂,为鉴别培养
体从培养液中分离出来,C错误;发酵过程一般来说都是在常温常压下进 基。将蛋白胨改为尿素,可用来筛选土壤中的尿素分解菌。(3)在微生物
行,条件温和、反应安全,原料简单、污染小,反应专一性强,因而可以得到 培养的过程中,为防止杂菌污染,需要对培养基和培养皿进行高压蒸汽灭
较为专一的产物,在很多领域得到广泛的应用,D正确。故选D。 菌;操作者的双手需要进行清洗和消毒。(4)图1对应的接种方法是稀释
15.B 解析:利用稀释涂布平板法既能分离微生物又能对微生物进 涂布平板法,图2对应的接种方法是平板划线法,均可得到由单个细菌繁
行计数,故可以接种土壤提取液来分离尿素分解菌,A不符合题意;接种微 殖形成的菌落。(5)大肠杆菌属于原核生物。A.参与果酒制作的微生物
生物方法可以用平板划线法和稀释涂布平板法,可分离纤维素分解菌,但 酵母菌,属于真核生物;B.参与果醋制作的微生物是醋酸菌,属于原核生
不可以计数,B符合题意,符合题意;利用伊红美蓝培养基鉴定大肠杆菌显 物;C.参与泡菜制作的微生物是乳酸菌,属于原核生物;D.参与腐乳制作
示金属光泽,C不符合题意;以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基鉴别和 的微生物主要是毛霉,属于真核生物。因此,细胞结构与大肠杆菌最相似
选择尿素分解菌,D不符合题意。 的是BC。
二、16.AD 解析:发酵装置在阴凉处放置时,需要间隔一定时间放气,后 23.(1)选择 高压蒸汽 (2)稀释涂布平板法 随机取若干灭菌后
期间隔时间可适当延长,B错误;酵素中的蛋白酶、脂肪酶被人体摄入后会 的空白平板先行培养一段时间,看是否长出菌落 (3)9×108 统计结果
被消化分解,失去原有功能,C错误。 是用菌落数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只
17.CD 解析:利用啤酒酵母生产啤酒时一般先通入空气,让其进行 是一个菌落 解析:(1)该培养基只允许解磷菌生长,这种培养基称为选择
有氧呼吸,利于大量繁殖,然后密封,利于无氧发酵产生大量酒精;家庭制
培养基。对培养基进行灭菌应该用高压蒸汽灭菌法。(2)接种微生物常用
作果酒、果醋时,所需的菌种来自原料或自然环境,因此不能对原料进行灭
平板划线法和稀释涂布平板法,其中稀释涂布平板法可用于对微生物进行
菌;果酒制作的适宜温度是18~25℃,果醋制作的适宜温度是30~35℃;
灭菌,因此对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数,常采用的接种方法
制作腐乳用到的主要菌种是毛霉,毛霉属于真菌,属于真核生物。
是稀释涂布平板法;在接种前,随机取若干灭菌后的空白平板先行培养一
18.ABD 解析:甲、乙罐中的微生物分别是酵母菌和醋酸杆菌,它们
的代谢类型分别是异养兼性厌氧型、 段时间
,这样做的目的是检测培养基灭菌是否合格。()分析表中数据,统
异养需氧型,A正确;甲罐顶上管道弯 3
计有效菌落数应为
曲及加水的目的是防止空气、杂菌进入,以及排气减压等,B正确;乙罐中 30~300
,所以应选择稀释度为10-6,所以湖水中解磷
刨木花有利于发酵菌的附着,醋酸杆菌不能以刨木花为碳源,C错误;a、b 88+82+100菌的浓度约为 ×106=9×108(个)。由于统计结果是用菌落3×0.1
曲线可分别代表酒精和乙酸的浓度变化规律,D正确。
数来表示的,当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的只是一个菌
19.BC 解析:培养不需要在酒精灯火焰附近进行,A错误;腐乳装瓶
, , 落
,因此实际上每升溶液中的活菌数比通过统计所得的这一数值要大。
腌制时在近瓶口处加大用盐量 可以抑制微生物的生长 可以防止杂菌污
染,B正确;分离酵母菌的培养基中添加青霉素可以抑制细菌的生长,在一 24.
(1)水、无机盐、氮源 尿素分解菌分泌的脲酶能将尿素分解成
, ; , NH3 和CO2, ()定程度上可以防止杂菌污染 正确 早期胚胎的培养液一般比较复杂 除 而尿素分解菌不能利用CO2 2 防止外来杂菌的入侵C
平
一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养 板划线法 稀释涂布平板法(两空位置可对调) 避免周围环境中的微生
成分,以及血清等物质,但不能防止杂菌污染,D错误。 物的污染 (3)发酵温度需调整到30~35℃,打开进气口并不间断地通入
20.BC 解析:在每次划线前后都要对接种环进行灭菌,但不能对培 无菌空气 (4)让豆腐上长出毛霉→加盐腌渍→加卤汤装瓶→密封腌制
养基进行灭菌;进行划线操作时,左手将培养皿的皿盖打开一条缝隙,右手 腐乳的发酵在多种微生物的协同作用下进行,其中起主要作用的是毛霉,
将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内,划三至五条平行线,盖上皿盖,除第 它是一种丝状真菌,新陈代谢类型是异养需氧型;毛霉等微生物产生的蛋
一次划线外,以后的每一次划线的起点是上一次划线的末端;注意接种时 白酶可以将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸;脂肪酶可以将脂
不能划破培养基,否则难以达到分离单菌落的目的;第1区和第5区的划 肪水解成甘油和脂肪酸 解析:(1)微生物培养基一般都含有水、无机盐、
线不能相连。 碳源和氮源等营养物质。尿素是含碳有机物,培养尿素分解菌时,培养基
·108·
中的尿素却不是尿素分解菌的碳源,原因是尿素分解菌分泌的脲酶能将尿 属于无性生殖,能保持亲本的优良性状,同时获得植株所需时间短。
素分解成NH3 和CO2,而尿素分解菌不能利用CO2。(2)获得纯净培养 【课后巩固】
物的关键是防止外来杂菌的入侵。接种微生物常用的两种方法是平板划 基础训练
线法和稀释涂布平板法。实验室接种微生物时,常在酒精灯火焰旁进行, 1.C 2.A 3.C 4.C 5.BC
这样操作的目的是避免周围环境中的微生物的污染。(3)若要在制作果酒 6.(1)无机物 生长素 (2)细胞的全能性 有丝分裂 分化
的基础上制作果醋,发酵温度需调整到30~35℃,打开进气口并不间断的 (3)培养基 芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 (4)选
通入无菌空气。(4)腐乳制作的流程是让豆腐上长出毛霉→加盐腌渍→加 择性表达 解析:植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到
卤汤装瓶→密封腌制。腐乳制作的原理是:a.腐乳的发酵在多种微生物的 经灭菌的培养基中,培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小
协同作用下进行,其中起主要作用的是毛霉,它是一种丝状真菌,新陈代谢 分子有机物,还有调节细胞脱分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外
类型是异养需氧型。 毛霉等微生物产生的蛋白酶可以将豆腐中的蛋白 植体发育成试管苗,脱分化阶段细胞进行有丝分裂,再分化阶段愈伤组织b.
; 。 经细胞有丝分裂和分化形成试管苗,此阶段需要光照,原因是叶肉细胞中质分解成小分子的肽和氨基酸 脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸
叶绿素的合成需要光照条件。
制作腐乳时,影响腐乳的风味和质量的因素有盐的用量、酒的种类和用量、
拓展提升
发酵的温度、发酵时间等。
1.B 2.C 3.A 4.D 5.ACD
第2章 细胞工程 6.(1)生殖隔离 (2)纤维素酶和果胶酶 (3)聚乙二醇(PEG) 3
第1节 植物细胞工程 灭活的病毒 (4)高尔基体 76 (5)胚状体 解析:(1)白菜和甘蓝之间
自然状态下存在生殖隔离,所以不能通过有性杂交产生后代。(2)去细胞
第1课时 植物细胞工程的基本技术
壁最常用的方法是酶解法。细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,利用酶的
【知识梳理】
专一性,在温和的条件下用纤维素酶和果胶酶等可除去植物的细胞壁。
一、1.产生完整生物体 分化成其他各种细胞 2.选择性地表达 (3)人工诱导原生质体融合常用的化学方法是用聚乙二醇(PEG)诱导。若
二、1.离体 人工配制的培养基 完整植株 2.(1)结构和功能 (2)愈 只考虑两两融合,原生质体C有白菜—白菜、白菜—甘蓝、甘蓝—甘蓝3种
伤组织 芽、根等器官 (3)生长素 细胞分裂素 3.(1)酒精 次氯酸 融合细胞。动物细胞的融合还常用到灭活的病毒作为诱导剂。(4)b过程
钠溶液 (3)酒精灯火焰 诱导愈伤组织 (4)培养箱 愈伤组织 (5)诱 为新细胞壁的生成,与高尔基体密切相关。白菜细胞含20条染色体,甘蓝
导生芽 诱导生根 (6)蛭石或珍珠岩 细胞含18条染色体,则“白菜—甘蓝”杂种细胞有38条染色体,有丝分裂
三、1.不同来源 杂种细胞 新植物体 2.原生质体融合 细胞壁 脱 后期的细胞内含76条染色体。(5)制备“白菜—甘蓝”人工种子,应选取具
分化 愈伤组织 再分化 (1)纤维素酶和果胶酶 (2)①电融合 离心 有生根发芽能力的胚状体,包裹上人工种皮制得。
②聚乙二醇(PEG) 高Ca2+-高pH 3.远缘杂交 第2课时 植物细胞工程的应用
【典例精解】 【知识梳理】
典例1 C 解析:细胞全能性是指细胞中含有本物种的整套遗传物 一、1.(1)植物组织培养 (2)遗传特性 2.(1)分生区附近 (2)分生区
质,具有发育成一个完整个体的潜能。 附近 无病毒 (3)茎尖组织 马铃薯
变式1 B 解析:在进行植物组织培养时,需要适宜的温度、营养、氧 二、1.(1)花药 单倍体 (2)①稳定遗传 ②育种的年限 2.(1)培养条
气和pH,A正确;由外植体形成愈伤组织的过程中不需要光,但再分化形 件 诱变因素 化学物质 产生突变 (2)突变体 新品种
成胚状体以及由胚状体发育成植株的过程中却需要光,B错误;不同植物 三、1.(1)不是植物基本的生命活动所必需 (2)抗病、抗虫 药物、香料
进行组织培养时,所需的温度有所不同,C正确;由外植体形成幼苗的过程 和色素 2.植物组织培养 3.生产速度快 4.紫草宁 紫杉醇
中,培养基中营养物质的总量会减少,D正确。 【典例精解】
典例2 D 解析:首先审题可发现本题是植物体细胞杂交而非植物 典例1 D 解析:花粉粒细胞离体培养得到的植株是单倍体,改变了
体杂交,所以没有有性生殖,因此培养出这一新品种的过程中没有减数分 原有植株的遗传物质。
裂。这一新品种是通过植物体细胞杂交获得的,白菜、甘蓝均为二倍体植 变式1 D 解析:植物组织培养技术不仅可以高效快速地实现种苗
物,所以杂种植株是四倍体,是具有同源染色体,能够形成正常有性生殖细 的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,并通过作物脱毒提高作物
胞的,也就是能形成种子。在杂种细胞形成之后,脱分化形成愈伤组织,愈 的产量,改善作物品质。
, 典例 解析:紫草素可以通过组织培养产生紫草素的细胞来实伤组织不能进行光合作用 在培养愈伤组织的培养基中需要加入有机物蔗 2 A
;
, , 。 现 植物体细胞杂交的优势是克服远缘杂交不亲和的障碍
;根尖和茎尖病
糖 因此 代谢类型是异养需氧型
毒极少,甚至无病毒,可获得脱毒植株,但并非抗病毒的新品种。
变式2 C 解析:植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,因此可以
变式
; 2 D
解析:马铃薯被植物病毒侵染后引起品质下降,可利用植
用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁 原生质体在物理或化学方法诱导下融合
物组织培养技术进行脱毒。具体做法是选取含病毒最少或无病毒的植物
成杂种细胞;植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株。
细胞进行组织培养,可获得无病毒植株。
【当堂训练】 【当堂训练】
1.A 2.A 3.C 4.BD 1.A 2.C 3.A 4.A 5.ACD
5.(1)植物组织培养 脱分化 再分化(或细胞分裂和细胞分化) 6.(1)脱分化 再分化 (2)植物激素(或植物激素类似物) 无菌
(2)植物激素(或植物激素类似物) C (3)诱导原生质体融合 (4)能保 (3)能保持亲本的优良性状;培养周期短,繁殖效率高;能培育无病毒植株
持亲本的优良性状;培养周期短,繁殖效率高 解析:(1)题图是将胡萝卜 (任选两条作答) (4)愈伤组织 突变体的利用 解析:(1)过程③为脱分
根的韧皮部细胞培养成完整新植株的过程,该技术称为植物组织培养,包 化,过程④为再分化,其中在④过程中既有细胞分裂,又有细胞分化。
括脱分化和再分化。(2)植物组织培养的培养基需添加各种营养成分,还 (2)在植物组织培养过程中,不论是脱分化还是再分化,都需要植物激素刺
需要加入生长素、细胞分裂素等植物激素,用于诱导脱分化和再分化过程。 激,并且要求操作过程必须保证无菌。(3)植物组织培养的实质是一种无
从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素,只需培养到愈伤组织阶段,不 性繁殖,与有性生殖相比,具有保持亲本的优良品质、培养周期短、繁殖效
需要长成幼苗,因此不需要光照。(3)植物体细胞杂交技术的关键是获取 率高、能培育无病毒植株等优点。(4)突变体利用的操作对象是愈伤组织,
有活力的原生质体和诱导原生质体融合形成杂种细胞。(4)植物组织培养 但是该种方法具有很大的盲目性。
·109·
【课后巩固】 6.(1)多 (2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液
基础训练 的pH (3)停止 多 胰蛋白酶 (4)抗生素 解析:癌细胞具有无限增
1.C 2.B 3.D 4.C 5.ABCD 殖的特点,故相同培养条件下,肝肿瘤细胞数量多于正常肝细胞数量。动
6.(1)植物组织培养 植物细胞的全能性 生长素和细胞分裂素 物细胞培养需提供无菌环境,如向培养液中加入适量的抗生素可防止细菌
(2)一定浓度的秋水仙素 快速大量得到纯合子,缩短育种年限 基因突 的污染;需提供一定的营养,如向培养基中加入适量血清,以便补充合成培
变和染色体变异 (3)c d 解析:(1)外植体离体培养,先脱分化形成愈 养基中缺乏的物质;需提供一定的气体环境,如向恒温培养箱中加入5%
伤组织,后再分化形成完整植株的技术叫作植物组织培养。该技术的原理 的CO2,目的是维持培养液的pH。
是植物细胞的全能性,在培养过程中需要加入一定浓度的生长素和细胞分 【课后巩固】
裂素,保证脱分化和再分化过程的进行。(2)由花药离体培养得到的单倍 基础训练
体植株,需经秋水仙素处理获得纯合二倍体,这样的育种方法叫作单倍体 1.A 2.D 3.A 4.C 5.AD
育种,与杂交育种相比能明显缩短育种年限。培育过程中细胞进行有丝分 6.(1)分裂能力强 细胞悬液 原代培养 (2)突变 (3)无菌、无毒
裂,可以发生基因突变和染色体变异。(3)紫草素是紫草细胞的代谢产物, 的环境 解析:(1)容器 A 中放置的一般是幼龄动物的器官或组织,原因
将紫草细胞培养至愈伤组织阶段c即可得到该代谢产物;如果制备人工种 是其细胞分裂能力强,易于培养。培养时先要剪碎,然后用胰蛋白酶分散
子,只要将其培养至再分化出胚状体d即可。 细胞,制成B瓶中的细胞悬液,将细胞悬液转入C瓶中进行的初次培养称
拓展提升 为原代培养。(2)在D瓶中正常培养一段时间后,发现有许多细胞衰老死
1.A 2.C 3.B 4.BD 亡,只有极少数细胞存活,这是因为存活的细胞发生了突变,可无限增殖。
5.(1)(体积分数为70%的)酒精 (2)Aa 50%、37.5% (3)脱分 (3)B、C、D瓶中的培养液为保证无菌、无毒的环境,需要添加一定量的抗
化、再分化 (4)愈伤组织 1、2、2、4 (5)1/6 解析:(1)常用(体积分数 生素。
为70%的)酒精对植物组织进行消毒。(2)B过程只涉及有丝分裂,基因型 拓展提升
与原来的植株相同,因此获得的子代植株基因型为Aa。子代自交1代后, 1.D 2.B 3.D 4.ABC
基因型为1/4AA、1/2Aa、1/4aa,再自交1代后,基因型为AA:1/4+1/2× 5.(1)使细胞分散开来 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) (2)胰蛋白酶
1/4=3/8,Aa:1/2×1/2=1/4,aa:1/4+1/2×1/4=3/8,A的基因频率为 (或胶原蛋白酶) 有丝分裂 (3)下降 解析:(1)用剪刀将组织剪碎,并
3/8+1/4×1/2=1/2(50%)。AA基因型频率为3/8(37.5%)。(3)图中①需 将剪碎的组织用酶处理一段时间,使细胞充分分散开来;实验中通常选用
经过的生理过程是脱分化变成愈伤组织,再分化为胚状体。(4)愈伤组织 胰蛋白酶或胶原蛋白酶来处理动物组织。(2)细胞膜和细胞内部都含有蛋
是指原植物体的局部受到创伤刺激后,在伤口表面新生的组织。它由活的 白质,如果将动物细胞长期接触胰蛋白酶(或胶原蛋白酶),可能会造成动
薄壁细胞组成,可起源于植物体任何器官内各种组织的活细胞。图中 A、 物细胞结构被破坏;原代培养中,动物细胞进行的是有丝分裂。(3)当培养
B、C、D过程都能得到愈伤组织。A过程为花药得到的单倍体,染色体组 基中血清浓度为40%~80%时,血清对细胞生长仍有促进作用,但随着血
数为1。B、C过程都是体细胞进行有丝分裂,与原来的体细胞染色体数目 清浓度的升高,对细胞生长的促进作用不断下降。
相同,因此染色体组数为2。D为原生质体融合,染色体数目和组数都加 第2课时 动物细胞融合技术与单克隆抗体
倍,染色体组数为4。(5)D过程获得植株基因型是 AAaa,产生配子及比 【知识梳理】
例为AA∶aa∶Aa=1∶1∶4,若让其和原植株(Aa)进行人工杂交,其后代 一、1.两个或多个动物细胞 2.(1)细胞膜的流动性 (2)杂交 3.PEG
中基因纯合的类型(AAA、aaa)所占比例为1/2×1/6+1/2×1/6=1/6。 融合 灭活病毒诱导 4.有性杂交 远缘杂交 5.(1)细胞遗传 细胞
第2节 动物细胞工程 免疫 (2)单克隆抗体
第1课时 动物细胞培养 二、1.(2)增殖 (3)大量增殖 抗体 2.骨髓瘤 杂交瘤细胞 产生所
【知识梳理】 需抗体 单克隆抗体 3.抗原的细微差异 大量制备 4.(1)诊断试剂
一、单个细胞 增殖 (2)治疗疾病 运载药物
二、1.(1)培养液和培养用具 (2)无菌 (3)培养液 2.种类 所需量 【典例精解】
血清等一些天然成分 3.36.5±0.5℃ 7.2~7.4 4.O2 pH 典例1 B 解析:动物细胞融合不像植物体细胞杂交那样主要是为
三、机械的方法,或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶 原代培养 CO2培养箱 了克服远缘杂交不亲和的障碍,以培育新品种;植物体细胞杂交还应用了
CO2 培养箱 1.有害代谢物 营养物质缺乏 2.瓶壁 3.相互接触 停 植物体细胞的全能性,动物细胞的全能性受到限制,目前只见到高度分化
止分裂增殖 4.初次培养 5.离心 胰蛋白酶 离心 的细胞核在去核卵细胞中表现出全能性,还未见到融合的细胞核表现出全
四、1.其他类型的细胞 2.早期胚胎 骨髓 脐带血 3.(1)早期胚胎 能性的例子,因此动物细胞融合不能用来培育新物种;生产杂交细胞不是
所有组织 器官 个体 (2)造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 特 细胞融合的主要目的,杂交细胞只是细胞融合完成后所形成的结构名称。
定的细胞或组织 完整个体 (3)体细胞 免疫排斥反应 变式1 C 解析:动物细胞融合也称细胞杂交,是指两个或多个动物
【典例精解】 细胞融合形成一个细胞的过程,A正确;融合后形成的具有原来两个或多
典例 B 解析:由原代培养换瓶进行传代培养时,需要用胰蛋白酶 个细胞遗传信息的单核细胞,称为杂交细胞,B正确;诱导动物细胞融合的
或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞,A项正确;细胞的癌变一般发生于50 方法有电激、聚乙二醇、灭活的病毒等,不能用紫外线照射,C错误;细胞融
代后的细胞培养过程中,B项错误;正常进行分裂的细胞会出现接触抑制 合技术突破了有性杂交不亲和的障碍,使远缘杂交成为可能,D正确。
现象,C项正确;动物细胞培养的场所是CO2培养箱,培养箱内含有95% 典例2 D 解析:①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的B淋巴细胞(浆
的空气加5%的CO2的混合气体,为动物细胞提供适宜的气体环境,D项 细胞),A项错误;胰蛋白酶可使组织分散为单个细胞,B项错误;③为杂交
正确。 细胞,若是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的杂交细胞,才同时具有B
变式 D 解析:胃蛋白酶的最适pH大约为2,这一环境下细胞往往会 淋巴细胞(可产生抗体)和骨髓瘤细胞(可无限增殖)的特性,C项错误;
受到破坏,不利于培养,所以一般用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶处理细胞;培 ④是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞,D项正确。
养箱中CO2的作用是调节培养液的pH;在适宜条件下,肝肿瘤细胞可以无 变式2 D 解析:单克隆抗体是相应的杂交瘤细胞产生的,单个B淋
限增殖;正常肝细胞在原代培养过程中会出现接触抑制现象,停止增殖。 巴细胞的培养不能获得单克隆抗体;用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠
【当堂训练】 体内,血清中的抗体不是单一抗体,还含有体内已存在的其他抗原的抗体;
1.B 2.A 3.C 4.B 5.CD 等量B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,若只考虑细胞两两融合,可以形成三
·110·
种融合细胞,但只有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而成的细胞称为杂交瘤 正确。本实验中需要用物理或化学方法(如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋
细胞。 白酶合成抑制剂等)激活受体细胞,使其完成细胞的分裂和发育进程,故D
【当堂训练】 正确。故选A。
1.C 2.A 3.B 4.B 5.AD 变式1 C 解析:提供细胞核的动物不一定为雌性,A错误;体细胞
6.(1)动物细胞培养 细胞融合 (2)灭活的病毒(或聚乙二醇、电激 核移植时通常用去核的卵母细胞作受体细胞,去除卵母细胞核时,可采用
法) 选择性 (3)杂交瘤 既能迅速大量增殖,又能产生专一性抗体 显微操作法,不需要电子显微镜,B错误;体细胞的全能性低于胚胎细胞,
(4)培养液 小鼠腹水 解析:(1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培 所以哺乳动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植,C正确;克
养技术,细胞融合是在自发或人工诱导下,两个或多个细胞或原生质体融 隆动物的核基因完全来自供体动物,而细胞质基因来自受体细胞,因此克
合形成一个杂种细胞。该技术突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成 隆动物遗传物质来自供体细胞核和受体细胞的细胞质,D错误。
为可能。(2)过程1中细胞融合的诱导物种类很多,常用的方法主要有生 典例2 D 解析:植物组织培养的原理是细胞的全能性,动物细胞培
物法(如利用灭活的病毒诱导)、化学法(如利用聚乙二醇诱导)和物理法 养的原理是细胞增殖,A错误;动物细胞融合可以形成杂种细胞,但是不能
(如利用电激法诱导)。目前应用最广泛的是利用聚乙二醇诱导,因为它易 得到新个体,B错误;植物细胞工程和动物细胞工程都需要在无菌条件下
得、简便,且融合效果稳定。动植物细胞融合方法不完全相同,生物法(如 进行,C错误;植物组织培养可用于单倍体育种,动物体细胞核移植可以培
利用灭活病毒诱导)是动物细胞融合所特有的。过程2是单克隆抗体技术 养克隆动物,D正确。
的第一次筛选(在特定的选择性培养基上),目的是筛选出骨髓瘤细胞与经 变式2 B 解析:目前在实验中,科学家还不能直接把动物细胞培养
过免疫的B淋巴细胞融合的杂交瘤细胞。(3)A细胞为杂交瘤细胞,杂交 成完整的动物个体;用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的
瘤细胞具有骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞的遗传物质,因而具有既 细胞,因为10代以内的细胞能保持正常的细胞核型;用体细胞核移植方法
能迅速大量增殖,又能产生专一性抗体的特点。(4)杂交瘤细胞的培养一 生产的克隆动物,并不是对体细胞供体动物进行100%的复制,因为还有
般有体外培养和体内培养两种方式,体外培养是在液体培养基中培养,培 部分遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质,而且生物性状还受环境因素的
养后从培养液中提取单克隆抗体;体内培养是在小鼠腹腔中培养,培养后 影响。
从小鼠腹水中提取单克隆抗体。 【当堂训练】
【课后巩固】 1.A 2.B 3.B 4.CD
基础训练 5.(1)胰蛋白酶 PEG、灭活的病毒、电激 (2)B淋巴细胞(浆细胞)
1.B 2.A 3.A 4.D 5.C 6.D 7.ABD 抗原 杂交瘤细胞 (3)细胞核移植、动物细胞培养技术 解析:(1)若
8.(1)动物细胞培养技术、动物细胞融合技术 (2)灭活的病毒 杂 A、B是动物细胞,通常用胰蛋白酶处理获得分散的单个细胞;在细胞杂交
种细胞 既能大量繁殖,又能产生抗 HIVgpl20抗体 (3)维持培养液的 过程中,诱导动物细胞融合的方法有:物理法(离心、振动、电激)、化学法
pH 解析:(1)单克隆抗体的制备过程中,首先利用了动物细胞融合技术 (聚乙二醇)和生物法(灭活的病毒)。(2)若该图表示抗乙肝病毒的单克隆
获得杂交细胞,然后利用动物细胞培养技术筛选出能够产生特异性抗体的 抗体的制备过程,则A为小鼠骨髓瘤细胞,则B细胞是从小鼠体内获取的
杂交瘤细胞。(2)细胞融合常用的生物诱导剂是灭活的病毒,融合后需要 B淋巴细胞(浆细胞),在获得该细胞之前,需要向小鼠注射抗原;获得C细
用特定的选择性培养基筛选,只有融合的杂交瘤细胞才能生长,该细胞的 胞为杂交瘤细胞,需要经过两次筛选,符合要求的杂交瘤细胞具有的特点
特点是既能大量繁殖,又能产生抗 HIVgpl20抗体。(3)若要大量制备该 是既能产生特异性抗体,又能无限增殖。(3)若该图表示获得克隆羊的培
单克隆抗体,可将筛选出来的细胞进行体外培养,在培养液中通入一定浓 育过程,该过程中涉及的生物技术有细胞核移植、动物细胞培养技术等。
度的CO2,来维持培养液的pH。 【课后巩固】
拓展提升 基础训练
1.D 2.C 3.D 4.D 5.AC 1.A 2.C 3.C 4.C 5.BD
6.(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合 6.(1)细胞核 卵母细胞 克隆 (2)减数分裂Ⅱ中 卵母细胞 全
形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的,且融 能性 (3)细胞核 第一极体 (4)供体细胞 (5)电激 重组细胞 流动
合率达不到100% (3)杂交瘤 不能无限增殖 能分泌单一抗体的杂交 性 分裂和发育 解析:(1)动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移
瘤 解析:(1)据图分析可知,第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价 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,
几乎都达到16000以上,小鼠Y的血清抗体效价最高,最适合用于制备单 这个新的胚胎最终成为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆
克隆抗体。(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外,还有骨 动物。(2)图中A细胞表示处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞。在核移植
髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是 实验中,通常利用该细胞作为受体细胞的原因是该细胞体积大、便于操作,
随机的,并且不可能所有细胞都融合,故体系中会出现多种类型的细胞。 卵黄多、营养物质丰富,易激发细胞核全能性的表达。(3)图中过程①表示
(3)正常细胞的分裂次数是有限的,且经过免疫的B淋巴细胞高度分化,不 通过显微操作去除A细胞中的细胞核,并用微型吸管吸出该细胞附近的
能无限增殖,而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。 第一极体。(4)图中过程②表示将供体细胞注入去核的 A细胞中。(5)图
第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物 中过程③表示通过电激使两细胞融合,形成B细胞,即重组细胞,该过程体
【知识梳理】 现了细胞膜的流动性。利用物理或化学方法可激活B细胞,使之完成细胞
一、1.(1)细胞核 (2)卵母细胞 (3)重组细胞 动物个体 2.体细胞核 分裂和发育,在体外培养成重组胚胎。
移植 体细胞核移植 3.全能性 流动性 拓展提升
二、MⅡ期去核 胚胎移植 基本相同 1.D 2.B 3.C 4.ABD
三、1.(1)遗传改良 (2)①生物反应器 医用蛋白 ②异种移植 ③组 5.(1)体细胞核移植 小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对
织器官 (4)疾病模型 (5)濒危物种 2.(1)成功率 (2)生理 较容易 (2)激素和血清 通入一定浓度的CO2 (3)器官移植后产生免
【典例精解】 疫排斥反应 解析:(1)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体
典例1 A 解析:由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体,用微 细胞核移植,图中过程①采用的是细胞工程中的体细胞核移植技术;由于
型吸管可一并吸出细胞核与第一极体,所以需要将卵母细胞培养到减数分 胚胎细胞分化程度比体细胞低,恢复全能性相对较容易,所以胚胎细胞核
裂Ⅱ中期,故A错误;供体细胞不一定要来自珍稀动物,故B正确;在核移 移植获得克隆动物的难度小于体细胞核移植的。(2)(早期)胚胎培养技术
植之前,需要通过显微操作技术去除卵母细胞的细胞核和第一极体,故C 中培养液里有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入激素
·111·
和血清、血浆等天然物质;为了培养液的pH的稳定,还应通入一定浓度的 在透明带内进行。(4)囊胚阶段细胞分化形成内细胞团和滋养层;在原肠
CO2。(3)因为治疗性克隆的组织和器官绝大多数遗传物质和供体相同, 胚阶段,内细胞团的细胞开始出现分化,而细胞分化的实质是基因的选择
所以治疗性克隆能解决供体器官缺乏和器官移植后产生免疫排斥反应等 性表达。内细胞团的表层细胞将形成外胚层,即图中部位A。
问题。 拓展提升
第3节 胚胎工程 1.C 2.C 3.B 4.B 5.CD
()受精卵 有丝
第1课时 胚胎工程的理论基础 6.1 A
减数分裂 (2)受精 输卵管 (3)胚胎发
育 胚后发育 个体发育 (4)保持生物亲代和子代体细胞中染色体数目【知识梳理】
的恒定,对生物的遗传和变异具有重要意义 解析:(1)受精卵是生物个体
一、1.生殖细胞 受精卵 早期胚胎细胞 2.体外受精 胚胎移植 胚
发育的起点,发育过程中主要进行有丝分裂,成熟个体通过 A过程,即减
胎分割
数分裂产生配子。(2)B指受精过程,哺乳动物的受精过程是在雌性动物
二、1.精子 卵子 合子 2.输卵管 3.(1)①获能 ②MⅡ中期
的输卵管中进行的。(3)C过程表示胚胎发育形成幼体,D过程表示胚后(2)①多种酶 ②透明带 ③卵细胞膜 ④原核 核膜 雄原核 减数分
发育,C、D合称个体发育。(4)受精作用保证了亲子代体细胞中遗传物质
裂Ⅱ 第二极体 雌原核
、 () 的相对稳定性
,对生物的遗传和变异具有重要意义。
三 1.输卵管 2.1 有丝分裂 不断增加 并不增加 (2)桑葚 (3)内
细胞团 滋养层细胞 囊胚腔 (4)透明带 (5)外胚层、内胚层和中胚层 第2课时 胚胎工程技术及其应用
【典例精解】 【知识梳理】
典例1 D 解析:A.卵子成熟的部位和受精的部位都是输卵管,A 一、1.体外 早期胚胎 2.卵母细胞的采集 精子的获取 受精 3.卵
错误;B.动物产生精子的形态相似,大小略有不同,但与动物体型大小无 母细胞 精子获能处理 MⅡ期 体外受精 受精卵
关,B错误;C.家畜每次射精排出的精子数以亿计,但通常只有一个精子与 二、1.体外受精 同种的 生理状态相同 2.(1)遗传性状优良、生产能
卵子结合,这是动物繁衍后代的一种保障机制,并不是一种浪费,C错误; 力强 同期发情 超数排卵 (2)人工授精 (5)是否妊娠 3.(1)繁殖
D.在卵黄膜和透明带的间隙是否可观察到两个极体,是判断卵子是否受 潜力 (2)大大缩短 (3)超数排卵
精的标志,D正确。 三、1.机械方法 2等份、4等份或8等份 2.体视显微镜 显微操作仪
变式1 D 解析:冲出的卵子还不成熟,只有培养至减数分裂Ⅱ中期 3.桑葚胚或囊胚 分割针 分割刀 将内细胞团均等分割 4.(1)遗传
时,才具有与精子受精的能力。在此之前也要经历类似精子获能的处理。 性状 (2)性别鉴定 遗传病筛查
故选D。 【典例精解】
典例2 D 解析:高等动物胚胎发育为:受精卵首先通过卵裂形成32 典例1 D 解析:应该对供体和受体进行同期发情处理,A错误;从
个细胞的桑葚胚,桑葚胚细胞再增殖分化形成具有囊胚腔的囊胚,囊胚继 卵巢中采集到的卵母细胞处于减数分裂Ⅰ,不能直接受精,B错误;同期发
续分化形成具有三个胚层分化的原肠胚,然后出现组织器官的分化,最后 情处理的代孕母羊基本上不会对植入的胚胎产生排斥反应,C错误。
形成幼体。综上所述,D正确,A、B、C错误。故选D。 变式1 D 解析:从母体卵巢中得到的卵母细胞还不成熟,要在体外
变式2 C 解析:在原肠胚的末期,细胞数量多,有分化的基础,细胞 培养到减数分裂Ⅱ中期才具有与精子结合的能力,A错误;进行胚胎分割
就出现了不同程度的分化。此时移植动物的未来将发育成下肢的部分到 时,应选择发育到桑葚胚或囊胚时期的胚胎进行操作,B错误;进行胚胎分
另一同种动物胚胎不长下肢的部分,因正常分化的下肢雏形能发育成正常 割时,还可以用分割刀片将胚胎切开,C错误;同一物种的受体和供体的生
双下肢,而移植成活的部分在不同位置也可长出一条腿。可见原肠胚的末 理状况和生殖状况相同,才能进行胚胎移植,D正确。
期已出现了细胞分化,但未出现组织和器官的形成。上述情况未牵涉细胞 典例2 B 解析:步骤甲为体外受精,步骤乙为胚胎移植,A错误;诱
的全能性问题,也未出现细胞的癌变情况。 导超数排卵所用的激素是促性腺激素,只作用于性腺,B正确;受精卵发育
【当堂训练】 成早期胚胎所需营养主要来源于卵细胞中的卵黄,C错误;步骤甲体外受
1.B 2.A 3.A 4.A 5.AD 精使用的是获能溶液或专用的受精溶液,与早期胚胎培养液成分相差较
6.(1)单 中心体 (2)必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化 大,D错误。
后,才能获得受精能力 (3)卵子从卵泡中排出 精子和卵子结合(受精) 变式2 B 解析:A.对早期胚胎进行分割移植可以加快良种家畜的
(4)透明带反应和卵细胞膜反应 在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到 繁殖,A错误;B.进行胚胎移植时,选用的胚胎可以通过体内受精或体外
两个极体 (5)内细胞团 解析:(1)一个精原细胞经减数分裂会产生4个 受精得到,B正确;C.体外受精时,需在获能溶液中培养精子,使其获能,C
含单倍染色体的精子细胞。精子细胞变形时,中心体演变为精子的尾。 错误;D.培育转基因水稻时,可通过农杆菌的侵染将目的基因导入水稻细
(2)精子获能是指刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物 胞中,D错误。
生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。(3)排卵是指卵子从 【当堂训练】
卵泡中排出。雌性哺乳动物的 MⅡ是在精子和卵子结合(受精)的过程中 1.C 2.A 3.D 4.C 5.AD
完成的。(4)受精过程中防止多精入卵的两个反应是透明带反应和卵细胞 6.(1)原代培养 接触抑制 (2)冲卵 体外受精(或核移植)
膜反应。在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体是判断卵子是 (3)胚胎移植 冷冻(或低温) (4)内细胞团 诱导分化 解析:(1)将动
否受精的重要标志。(5)在胚胎发育过程中,桑葚胚进一步发育,细胞开始 物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养叫原代培养。原代培养过
出现分化。聚集在胚胎一端,个体较大的细胞称为内细胞团。 程中,当贴壁细胞分裂生长到相互接触时,会出现接触抑制使细胞停止分
【课后巩固】 裂增殖。(2)用于胚胎移植的细胞可用冲卵的方法将早期胚胎从母体子宫
基础训练 中冲洗出来或获得卵子后在体外进行受精培养获得。(3)暂不进行胚胎移
1.A 2.D 3.C 4.D 5.AB 植的胚胎可放入-196℃的液氮中冷冻保存。(4)胚胎干细胞简称ES或
6.(1)顶体 水解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通 EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。如囊胚中的内
道,并溶解透明带(或溶解放射冠和透明带) (2)透明带反应和卵细胞膜 细胞团细胞。利用干细胞,可通过定向诱导分化形成相应的组织,用于治
(3)卵裂 (4)原肠胚 基因的选择性表达 部位 A 解析:(1)精子与卵 疗疾病。
细胞结合,首先发生顶体反应,释放顶体酶,水解卵丘细胞之间的物质,形 【课后巩固】
成精子穿越放射冠的通道,并溶解透明带(或溶解放射冠和透明带)。 基础训练
(2)防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。(3)卵裂期 1.A 2.D 3.A 4.A 5.BC
·112·
6.(1)有性生殖 (2)促性腺激素 孕激素 (3)利用同一受精卵发 胞细胞分裂能力较强,进行动物细胞培养可以获得大量细胞,D正确。
育形成的胚胎进行胚胎分割,分别植入不同母牛子宫,使它们正常发育成 7.B 解析:A.应用1中获得的小牛为克隆牛,其细胞核遗传物质来
新个体 (4)胚胎移植技术可以加快优良种畜的繁殖速度,迅速推广新品 源于供体1,细胞质遗传物质来源于供体2,A正确;B.应用2、3、4所用的
种 解析:(1)由题意可知,题目中用于胚胎移植的培养来源于体外受精, 受精卵不一定来源于体外受精,也可以来自体内受精,B错误;C.对囊胚阶
所以该题用胚胎移植的方法产生子代属于有性生殖。(2)题目中先用激素 段的胚胎进行分割时需要将内细胞团进行均等分割,否则会影响分割后胚
a处理促进成熟雌性个体超数排卵,可推知这种激素最可能是促性腺激 胎的恢复和进一步发育,C正确;D.应用4中细胞为胚胎干细胞,进行定向
素;胚胎移入受体子宫前经b激素处理,说明b激素可能是孕激素。(3)如 诱导,可分化形成各种组织和器官,用于器官移植研究,D正确。
果要同时获得多个性状相同的个体,那么这些个体只能来自同一个受精 8.D 解析:A.胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发
卵,所以应该采取胚胎分割移植的方法得以实现。具体方法是利用同一受 育的规律,A正确;B.早期胚胎培养时需要检查受精卵的受精状况和发育
精卵发育形成的胚胎进行胚胎分割,分别植入不同母牛子宫,使它们正常 能力,B正确;C.胚胎移植中的供体的主要职能是只生产具有优良遗传特
发育成新个体。(4)由以上分析可知,胚胎移植技术在生产实践中的主要 性的胚胎,C正确;D.同卵多胎成功的比例较低,胚胎分割的份数越多,其
意义是可以加快优良种畜的繁殖速度,迅速推广新品种。 操作难度越大,成功率越低,因此采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能
拓展提升 性并不是无限的,D错误。
1.B 2.C 3.C 4.B 5.ABD 9.A 解析:A.从屠宰场中收集的卵母细胞,需在体外培养到减数分
6.(1)原代培养 接触抑制 10 MⅡ中 电刺激 (2)化学诱导 裂Ⅱ中期,A错误;B.动物细胞培养时,需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
发育培养液 囊胚 滋养层 同种的、生理状态相同 解析:(1)动物细胞 组织使其分散成单个细胞,B正确;C.核移植过程中,通过显微操作法吸出
培养过程中,对获得细胞的初次培养称为原代培养;培养的细胞在贴壁生 卵母细胞中的细胞核,除了将细胞核吸出外,往往还要将第一极体一并吸
长至充满培养皿底时停止分裂,这种现象称为接触抑制。通过核移植技术 出,C正确;D.在胚胎移植的过程中,将重组胚胎发育到一定阶段,移植到
构建重组胚胎时,一般选取传代10代以内的细胞(的细胞核)注入体外培 同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内,即代孕母羊和供体羊需经过
养到 MⅡ中期的受体去核卵母细胞内,通过电刺激使两细胞融合。(2)在 同期发情处理,D正确。
试管牛技术中,精子的获能常用化学诱导法;体外受精获得的受精卵常用 10.D 解析:A.植物组织培养过程中,不需要去除细胞壁,故 A错
发育培养液培养。只有当受精卵发育到囊胚时,才可取用滋养层细胞鉴定 误;B.植物体细胞杂交可以克服生殖隔离得到新个体,动物细胞融合不可
试管动物的性别(奶牛用雌性)。经鉴定合格的囊胚可以移入同种的、生理 以得到新个体,故B错误;C.植物体细胞融合成功的标志是新细胞壁再
状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体。 生,故C错误;D.植物组织培养可用于单倍体育种,动物体细胞核移植可
第2章评估 以培养克隆动物,故D正确。
一、1.A 解析:A.植物组织培养技术利用了细胞的全能性,单克隆抗体 11.B 解析:A.由于茎尖分生区部位几乎没有病毒,所以利用茎尖进
的制备利用了细胞膜的流动性和细胞增殖的原理,A 错误,符合题意; 行植物组织培养可以获得脱毒的马铃薯植株,A正确;B.将人参组织培养
B.细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,利用酶的专一性,纤维素酶和果胶 到愈伤组织阶段可提取人参皂苷,B错误;C.培养的动物细胞可以用于检
酶能够去除细胞壁,B正确;C.原生质体融合和动物细胞融合的过程中,都 测有毒物质,有毒物质加入细胞培养液后,培养的动物细胞会发生染色体
利用了细胞膜的流动性,C正确;D.紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养都 结构或数目的变异,根据变异细胞占全部培养细胞的百分数,可判断化学
利用了细胞增殖的原理,从而获得相应的细胞产物,D正确。 物质的毒性强弱,C正确;D.利用单克隆抗体制成的“生物导弹”由于特异
2.D 解析:动物细胞核移植利用的是动物细胞核的全能性,动物细 性较强,所以能够大幅提升药物对癌细胞杀伤的准确性,D正确。
胞的全能性受到限制。 12.D 解析:A.细胞壁具有保护和支持的作用,原生质体在0.3g/mL
3.C 解析:乳腺细胞属于高度分化细胞,不能分裂,很难进行离体培 的蔗糖溶液中失水皱缩,A错误;B.过程②需提高细胞分裂素的比例以促进
养;细胞核移植不一定是在同种组织的细胞之间进行,如克隆羊多莉的培 芽的分化,B错误;C.过程③表示诱导分化成幼苗的过程,此时细胞壁已经
育过程是将乳腺细胞核(体细胞核)移植到去核的卵母细胞中;实践证明, 生成,C错误;D.可以利用丛生芽生产人工种子,D正确。
采用胚胎分割移植技术产生的同卵多胎,数量有限,如分割囊胚内细胞团 13.B 解析:A.植物细胞工程通常是获得植株体现细胞的全能性,而
均等分割获得的同卵双胎;培养液中的维生素和激素含量少,不是能源 动物细胞工程一般只进行细胞的增殖或者通过增殖获得细胞产物,A正
物质。 确;B.植物体细胞杂交过程中运用物理法和化学法将原生质体进行融合,
4.D 解析:PEG(聚乙二醇)可诱导植物原生质体融合,不能直接诱 没有生物方法,而动物细胞融合可以利用物理、化学、生物三种方法,B错
导植物细胞融合,A错误;制备人工种子是用人工薄膜包裹组织培养形成 误;C.可以利用植物组织培养技术获得人工种子,利用植物体细胞杂交进
的胚状体、腋芽等,B错误;单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的,不能由骨髓 行种间植物杂交,动物细胞工程中利用动物细胞融合技术制备单克隆抗
瘤细胞经免疫处理后产生,C错误;细胞核移植技术培育的克隆动物中,细 体,C正确;D.植物组织培养中培养基上植物激素具有重要作用,动物血
胞核DNA来自提供体细胞核的个体,细胞质中线粒体DNA来自提供卵 清在动物细胞工程培养基中不可缺少,D正确。
母细胞的个体,D正确。 14.B 解析:A.采集来的精子获能后才能和卵子用于体外受精,A错
5.D 解析:A.遗传物质在细胞核中,故克隆鼠的遗传物质来自黑 误;B.精子入卵后,卵细胞膜会发生反应阻止其他精子入卵,B正确;C.早
鼠,A错误;B.过程中应在培养液中添加适量的抗生素防止杂菌污染,B错 期胚胎一般培养至桑葚胚或囊胚阶段后进行胚胎移植,但人的早期胚胎在
误;C.本实验使用到了细胞融合、多能干细胞移植、体外胚胎培养、胚胎移 8~16个细胞阶段也可以移植,C错误;D.胚胎移植产生的后代,其遗传特
植技术,并没有使用到体外受精和胚胎分割移植等技术,C错误;D.多能 性与供体保持大体相同,与受体无关,D错误。
干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能,可以发育成特定器官,用于组织 15.C 解析:A.选择幼龄动物的组织进行细胞培养,有利于获得大量
器官移植,D正确。 细胞,因为幼龄动物的组织细胞的分裂能力强,A正确;B.选择胚胎细胞
6.C 解析:A.愈伤组织呈现高度液泡化,经组织培养获得的紫草愈 作为核供体进行核移植,可提高克隆动物的成功率,因为胚胎细胞的全能
伤组织可大量生产紫草素,A正确;B.胡萝卜根有形成层的部位细胞,全 性较高,B正确;C.选择一定大小的植物茎尖进行组织培养,可获得脱毒
能性较高,在一定的营养和激素等条件下,可以脱分化形成愈伤组织,将生 苗,不是抗毒苗,C错误,符合题意;D.选择植物的原生质体进行植物细胞
长良好的愈伤组织转接到分化培养基上,培养一段时间后,就可以长出试 工程操作,有利于遗传物质的导入或重新组合,D正确。
管苗,B正确;C.培育克隆动物时用去核的处于减数分裂Ⅱ中期的次级卵 二、16.BC 解析:动物细胞培养时常用胰蛋白酶制备细胞悬液,A错误;
母细胞作为核移植的受体细胞,C错误,符合题意;D.幼龄动物的组织细 植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性,B正确;植物体细胞杂交
·113·
获得的杂种植株含有两个亲本的遗传信息,C正确;单克隆抗体制备过程 性,这些干细胞属于多能干细胞,可分化为多种组织细胞,但并未发育成完
中对细胞进行多次筛选的目的和方法不相同,第一次采用选择培养基进行 整个体 (3)早期胚胎 原始性腺 胚胎 (4)将干细胞置于饲养层细胞
筛选,目的是筛选出杂交瘤细胞,第二次是通过抗体阳性检测法筛选出能 上或在添加抑制因子的培养液中培养 在细胞培养液中加入分化诱导因
产生特异性抗体的杂交瘤细胞,D错误。故选BC。 子,如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质 解析:(1)间充质干细胞的培养
17.BC 解析:在胚胎移植中,需用促性腺激素对供体母牛进行超数 过程中,需对培养液、所有培养用具进行无菌处理、加入一定量的抗生素,
排卵处理,而供受体牛都需要用激素进行同期发情处理;胚胎移植技术中, 定期更换培养液等操作,以保证无菌无毒的环境。配制的培养基中应该有
移植的胚胎可来自体内受精发育形成的胚胎;移植的胚胎不能用原肠胚, 糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等营养物质。(2)干细胞能在特
通常选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚;目前以二分胚胎的移植成 定诱导条件下,分化为脂肪、肝脏、神经等多种组织细胞,但是由于这些干
功率最高,而同卵多胎的成功率较低。 细胞属于多能干细胞,可分化为多种组织细胞,但并未发育成完整个体,所
18.AC 解析:过程①为动物细胞培养(早期胚胎培养),A正确;图中 以不能体现动物细胞的全能性。(3)胚胎干细胞可以从动物的早期胚胎和
囊胚的细胞基因来自于两种小鼠,则有些细胞基因型不相同,B错误;胚胎 原始性腺中获取,胚胎干细胞分离和培养的成功是胚胎工程中的重大成就
移植技术中,进行该操作前需要对受体雌鼠进行同期发情处理,C正确;嵌 之一。(4)将干细胞置于饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中培养
合体幼鼠染色体并未加倍,仍是二倍体,D错误。故选AC。 可以使干细胞维持不分化状态,同时也可以通过在细胞培养液中加入分化
19.CD 解析:诱导动物细胞融合的方法有电激、聚乙二醇、灭活的病 诱导因子,如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质诱导干细胞向不同类型的
毒(如灭活的仙台病毒)等,A错误;两两融合的细胞包括免疫B细胞与免 组织细胞分化。
疫B细胞融合的具有同种核的细胞、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合的具有 24.(1)获能 体外受精 (2)超数排卵 同期发情 (3)PSG 滋养
同种核的细胞、免疫B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞,骨髓瘤细胞 层 PCR技术 男(雄) 解析:(1)试管婴儿的培育需要经过精子的采集
虽然能无限增殖,但缺乏次黄嘌呤磷酸核糖转移酶,免疫B细胞虽然有次 及获能、卵子的收集及培养、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等环节。
黄嘌呤磷酸核糖转移酶,但不具有无限增殖的能力,所以在 HAT筛选培 (2)设计试管婴儿时为了提高受孕率,胚胎移植时多采用多胚胎移植,因此
养液中,两两融合的具有同种核的细胞都无法生长,只有杂交瘤细胞才能 需要对母体用促性腺激素处理,促进母体超数排卵;为保证母体可以成功
生长,B错误;因每个免疫B细胞只分泌一种特异性抗体,因此在 HAT筛 接受胚胎还需要对母体进行同期发情处理,从而为植入的胚胎提供发育所
选培养液中筛选出来的众多的杂交瘤细胞所分泌的抗体,不一定都是人类 需的生理环境。(3)由题干可知PGS是胚胎植入前的染色体检测,可以查
所需要的,还需要进一步把能分泌人类所需要抗体的杂交瘤细胞筛选出 看染色体的数目是否有缺失、染色体的形态结构是否正常等,21三体综合
来,C正确;动物细胞融合是以细胞膜的流动性为基础的,D正确。 征患者染色体为47条,故可以用PGS技术筛查21三体综合征。目前,对
20.BCD 解析:用促性腺激素对良种奶牛进行注射处理,可促使其超 胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是SRY PCR法,操作的基
数排卵,A正确;进行移植的胚胎是桑葚胚或囊胚,B错误;受体对移植的 本程序是:从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA;然后用位于
胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因此无须使用免疫抑制剂,C错误;利用胚 Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基作引物,以滋养层
胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎成功率更高,D错误。 细胞的DNA为模板进行PCR扩增;与SRY特异性探针出现阳性反应者,
三、21.(一)(1)母液 C (2)无菌水 超净台 (3)不需要 分株 生根 说明其含有Y染色体,为男性。
(二)(1)单个细胞 B (2)高度分化 受精卵 细胞质 (3)不能 特 第3章 基因工程
异性探针 解析:(一)(1)在配制 MS培养基时,通常先将各种药品配制成 第 节 重组 技术的基本工具
一定倍数的母液,这样可降低称量误差。(2)对外植体的消毒既需考虑到 1 DNA
【知识梳理】
消毒剂的消毒效果,也需考虑到植物细胞的耐受程度,所以处理菊花茎段
一、 ()生物体外 ()转基因 ()遗传特性 生物类型 () 分
时需先用酒精等进行消毒,最后用无菌水进行洗涤;外植体接种时需做到 1.1 2 3 4DNA
, 子 () 遗传物质是 可以在同种生物的不同个体之间转无菌操作 因此必须在超净台中的酒精灯火焰旁进行。(3)带芽的茎段上 2.1 ① DNA DNA
, , 移 ②DNA双螺旋结构 遗传物质自我复制 ③第一个编码氨基酸的密长出丛状苗是脱分化和再分化的结果 无须再经历脱分化 长出的丛状苗
码子 多种限制 连接 逆转录 质粒 重组 () 重
只需分株后,再转入生根培养基中继续培养。 (二)()克隆培养法的基 ④ DNA ⑤ DNA 2 ① 1
组人胰岛素 世界上第一条转基因鱼 人类基因组 高
本要求是所建立的克隆必须来源于单个细胞﹔血清可为动物细胞提供营 ② ③PCR ④ ⑤
通量测序技术 ⑥基因组编辑技术—CRISPR
养物质,使用CO2培养箱,可维持培养液的pH,在培养基上加入适量的胰
二、1.(1)原核生物 (2)核苷酸序列 磷酸二酯键 (3)黏性末端 平
岛素可以加速细胞摄取、利用葡萄糖,这些均可以提高克隆成功率,持续通
末端
入纯氧对提高克隆成功率不起作用。(2)克隆绵羊利用的是高度分化的体
细胞,证明高度分化的体细胞。还能恢复到类似受精卵时期的功能,同时
在胚胎和个体发育中细胞质具有调控细胞核发育的作用。(3)人—鼠杂交 (4)
细胞通常会丢失人的染色体,因此,利用该细胞杂交技术可对人的基因进
行定位,但不能对鼠的基因进行定位;抗体可以作为特异性探针与抗原发
生反应,用以研究抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能。
22.(1)灭活病毒诱导法 (2)原生质体吸水涨破 杂种细胞再生出
新的细胞壁 生殖隔离 (3)无限增殖 未融合的细胞和同类细胞融合的 碱基序列 不同 专一性 2.(1)磷酸二酯键
细胞 解析:(1)与原生质体细胞融合相比,动物细胞融合特有的方法是灭 (2)
活病毒诱导法。(2)原生质体融合的过程不能在低渗溶液中进行,目的是
防止原生质体过度吸水涨破。植物细胞融合的标志是形成新的细胞壁。 比较 Ec.oliDNA连接酶 T4DNA连接酶
不同物种之间存在着生殖隔离,而细胞融合打破了不同物种之间的生殖隔 来源 大肠杆菌 T4噬菌体
离,使远缘杂交成为可能。(3)制备单克隆抗体时通常选择骨髓瘤细胞和 既可以连接黏性末端,又可以连接平
免疫的B淋巴细胞进行融合,原因是骨髓瘤细胞具有无限增殖的特点,而 特点 只能连接黏性末端 末端
免疫的B淋巴细胞具有能产生抗体的特点。细胞融合可生成三种类型的
细胞,分别是未融合的、同类细胞融合的和不同类细胞融合的细胞,因此细 3.(1)①真核细胞细胞核 原核细胞拟核DNA 自我复制 ②Ⅰ.限
胞融合后要置于选择培养基上进行选择培养,以去除未融合的细胞和同类 制酶切割 Ⅱ.进行自我复制 整合到受体DNA上 受体DNA Ⅲ.特
细胞融合的细胞。 殊的标记基因 重组DNA分子的筛选
23.(1)对培养液、所有培养用具进行无菌处理和加入一定量抗生素 三、1.EcoR Ⅰ DNA连接酶 2.(1)G—A—A—T—T—C G—A
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等 (2)不能体现细胞全能 (2)互补的碱基 3.互补配对
·114·
四、1.(1)DNA 蛋白质 (2)2mol/L的NaCl (3)二苯胺 2.(2)纱布 (2)由于冷冻后的细胞易破碎,所以需要将苹果组织研磨前经液氮冷冻处
4 (3)酒精 (4)NaCl 二苯胺试剂 沸水 (5)不变蓝 变蓝色 理。(3)由于DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度较大,所以为了得到
【典例精解】 较为纯净的DNA可以先用2mol/L的NaCl溶液溶解。加入RNA酶,将
典例1 B 解析:DNA连接酶和DNA聚合酶都是催化2个脱氧核 RNA水解,重复步骤②。由于DNA分子不溶于酒精,而细胞中的其他蛋
苷酸分子之间形成磷酸二酯键。但DNA连接酶是在2个DNA片段之间 白质溶于酒精,所以可以加入一定体积的冷却的体积分数为95%的乙醇,
形成磷酸二酯键,将2个DNA片段连接成重组DNA分子;DNA聚合酶 得到纯净的DNA。
是将单个的脱氧核苷酸分子加到已存在的DNA片段上形成磷酸二酯键, 第2节 基因工程的基本操作程序
合成新的DNA分子。 【知识梳理】
变式1 B 解析:质粒是细菌细胞质中能自我复制的小型环状DNA 一、1.(1)受体细胞性状 预期表达产物 (2)Bt抗虫蛋白基因 2.(1)已
分子,可以在细菌细胞内或宿主细胞内复制。 知结构 功能清晰 (2)序列信息 Bt抗虫蛋白 (3)DNA测序遗传序
典例2 D 解析:DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二 列 序列比对 3.(1)聚合酶链式反应 DNA半保留复制 参与DNA
酯键,而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上, 复制 目的基因的核苷酸序列 (2)引物 脱氧核苷酸 耐高温的DNA
因此在基因工程操作中不能用DNA聚合酶替代DNA连接酶,A错误;基 聚合酶 (3)①受热变性后解为单链 ②两种引物 ③4种脱氧核苷酸
因载体上的抗性基因可作为标记基因,有利于筛选含重组DNA的细胞,B DNA聚合酶 3' (4)指数
错误;载体的作用是可以完成目的基因的转运、扩增和确定在染色体上基 二、1.(1)稳定存在 遗传 (2)表达 2.上游 RNA聚合酶 转录 目
因间的排列顺序,目的基因的表达与载体无关,C错误;一种限制酶只能识 的基因 下游 标记基因 3.限制酶 同种 能产生相同末端 DNA连
别一种特定的核苷酸序列,体现了酶的专一性,D正确。 接酶
变式2 A 解析:基本原理是DNA具有双螺旋结构以及生物共用一 三、1.维持稳定 表达 2.(1)①Ⅰ.子房 Ⅱ.花粉管通道 胚囊
套遗传密码子,A错误;基因工程中最常用的载体是质粒,B正确;基因工 ②Ⅰ.双 子叶 裸子 T DNA 染色体DNA Ⅱ.Ti质粒的T DNA
程所用工具酶主要有限制性内切核酸酶和DNA连接酶,C正确;基因工程 (2)①显微注射 ②受精卵 (3)①Ca2+
技术能人为地增加了生物变异的范围,实现种间遗传物质的交换,D正确。 四、1.(1)PCR (2)抗原—抗体 2.抗虫、抗病的接种 活性
【当堂训练】 【典例精解】
1.C 2.C 3.D 4.ABC 典例1 C 解析:目的基因是用限制性内切核酸酶将DNA酶切后得
5.(1)能自我复制、具有标记基因(答出两点即可) (2)二者均不含 到的,需筛选;氯化钙用于处理细菌细胞;基因成功表达的前提是能转录和
有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插 翻译,转录时需RNA聚合酶识别转录的起点才能启动;花药离体培养得
入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗 到的是玉米的单倍体,需再用秋水仙素处理单倍体,使染色体加倍才能得
性基因,在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞 解析:(1)作为 到稳定遗传的转基因玉米。
运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点,在细胞中能够自我复 变式1 A 解析:获取目的基因的方法有:①从基因文库中获取,
制,并含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基 ②利用PCR技术扩增,③人工合成。本题可以采用逆转录获取目的基因
因的大肠杆菌中均未导入质粒载体,而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因, 并采用PCR技术扩增,A正确;利用DNA连接酶将基因B与质粒连接形
因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒 成重组质粒后导入玫瑰细胞,B错误;受体细胞是植物细胞时,常采用农杆
载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素 菌转化法,即将含基因B的重组质粒导入农杆菌,然后感染并转入玫瑰细
抗性基因,二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长,因此无法区分二 胞,C、D错误。
者。由题图可知,用BamHI切割质粒后将四环素抗性基因破坏,因此可 典例2 A 解析:A项属于个体生物学水平的鉴定,符合题意;B、C
将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛 两项利用分子杂交技术,观察目的基因及目的基因转录形成的 mRNA能
选,能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌,不能生存 否与DNA探针进行杂交形成杂交带,为分子水平的检测;D项利用抗原—
的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体为病毒,经改 抗体杂交的原理,检测基因表达产物能否与特定抗体形成杂交带,为分子
造后作为载体时,其DNA复制所需原料来自受体细胞。 水平的检测。
【课后巩固】 变式2 C 解析:分析图示可知:用限制性内切核酸酶EcoRⅠ切目
基础训练 的基因(花色基因C)和质粒,可使目的基因和质粒产生相同的黏性末端,
1.C 2.D 3.D 4.A 5.AB 再用DNA连接酶将切口连起来从而构建重组质粒,A正确;重组质粒构
6.(1)DNA ①能够自我复制 ②具有遗传效应 建时,目的基因的黏性末端和质粒的黏性末端之间的碱基通过碱基互补配
对形成氢键,B正确;从图中可以看出,该质粒中只有潮霉素抗性基因,被(2) DNA连接酶 (3)标记基因 供重组DNA的鉴定和选
转化的菊花细胞只对潮霉素有抗性,因此在培养基中添加卡那霉素,不能
择 (4)C 解析:质粒是基因工程中最常用的载体,是一种祼露的、结构 筛选被转化的菊花细胞,C错误;C基因导入受体细胞后,不一定能够成功
简单、独立于细菌拟核DNA之外,并具有自我复制能力的环状双链DNA 表达,需要进行进一步检测与鉴定,D正确。
分子,具有一至多个限制酶切割位点,进入受体细胞后能自主复制,具有标 【当堂训练】
记基因便于重组DNA的鉴定与选择。 1.B 2.D 3.A 4.B
拓展提升 5.(1)cDNA PCR (2)启动子(或启动子、终止子) 显微注射
1.B 2.A 3.B 4.D 5.D (3)桑葚胚或囊胚 滋养层 解析:(1)α1 抗胰蛋白酶基因在肝细胞中表
6.(1)溶解CTAB与核酸复合物 CTAB (2)冷冻后的细胞易破碎 达,所以可以在肝细胞中提取 mRNA,反转录产生相应cDNA,再通过
(3)2mol/L的NaCl RNA ② 体积分数为95%的乙醇 解析:(1)根 PCR扩增;(2)为了使α1 抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中表达,需要将其与
据题干信息“CTAB能与核酸形成复合物,在高盐(>0.7mol/LNaCl)浓 乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组,构建基因表达载体,然后通过显
度下可溶”,所以NaCl浓度为1.4mol/L的目的是溶解CTAB与核酸复合 微注射技术,导入受精卵中;(3)牛和羊的胚胎一般发育到桑葚胚或囊胚,
物;题干中的信息“用体积分数为75%的乙醇洗涤可去除CTAB”,所以步 再进行胚胎移植;DNA分析鉴定性别须从胚胎的滋养层部位取样,这样既
骤④中用 体 积 分 数 为75%的 乙 醇 洗 涤 沉 淀 物 的 目 的 是 去 除 CTAB。 保证了遗传信息一致,又不影响内细胞团进一步发育。
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【课后巩固】 受体细胞,原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。所
基础训练 以,用表达载体转化大肠杆菌时,常先用Ca2+处理大肠杆菌,使较多的细胞成
1.B 2.A 3.C 4.C 5.AC 为感受态细胞以利于表达载体的进入。(3)基因工程的原理为基因重组。
6.(1)逆转录酶 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模 变式2 (1)目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入
板(A基因) (3)基因表达载体 解析:(1)利用逆转录法合成目的基因的 受体细胞 目的基因的检测与鉴定 (2)农杆菌转化法 可转移至受体细胞
过程是:以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后 并且整合到受体细胞染色体DNA上 (3)转化 (4)农杆菌转化法 (5)目的
在DNA聚合酶的作用下,合成双链DNA分子;根据目标蛋白质的氨基酸 基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上 DNA分子杂交技术 解析:本
序列,推测相应的 mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测 DNA 题以抗虫棉的培养为背景,考查了运
