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第三节 生物工程药物和疫苗
自我小测
1以下有关基因工程的叙述，正确的是( )
A．基因工程是细胞水平上的生物工程
B．基因工程的产物对人类都是有益的
C．基因工程产生的变异属于人工诱变
D．基因工程育种的优点之一是目的性强
2“转基因动物”是指( )
A．含有可利用基因的动物
B．基因组中插入外源基因的动物
C．本身具有抗体蛋白类的动物
D．能表达基因信息的动物
3在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是( )
A．限制性核酸内切酶和DNA连接酶
B．限制性核酸内切酶和水解酶
C．限制性核酸内切酶和运载体
D. DNA连接酶和运载体
41976年，美国科学家首次将人的生长抑制素释放因子的基因转入大肠杆菌，并获得表达，这是人类第一次获得的转基因生物。此文中的“表达”是指该基因在大肠杆菌内( )
A．能进行自我复制
B．能进行转录
C．能控制合成生长抑制素释放因子
D．能合成人的生长激素
5下列生物工程技术中，不属于细胞工程的是…( )
A．通过试管动物大量繁殖优良动物
B．利用含有人胰岛素基因的大肠杆菌生产胰岛素
C．通过体细胞克隆技术培养出克隆羊
D．将某人的肝癌细胞在实验室中繁殖成一个细胞系
6阿根廷科学家CesarMiistein和德国科学家GeorgesKohler将B淋巴细胞产生抗体的基因转移到肿瘤细胞内，成功获得世界上第二株能稳定分泌单一抗体的杂交瘤细胞，该细胞的增殖方式和产物分别是( )
A．无丝分裂和逆转录抗体
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B．减数分裂和转基因抗体
C．有丝分裂和单克隆抗体
D．减数分裂和单克隆抗体
7关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是( )
A．可以制成诊断盒，用于疾病的诊断
B．可以利用基因工程技术生产
C．可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗
D．可以在生物体内生产，不能体外生产
8用大肠杆菌生产胰岛素需应用的生物工程的组合是( ).Com]
①基因工程 ②细胞工程 ③发酵工程 ④酶工程
A．①②③
B．①②④
C．①③④
D．②③④
9(多选)利用基因工程获得疫苗与传统疫苗相比优点包括( )
A．不易发生毒力回复
B．安全性强
C．遗传特性稳定
D．便于大量生产
10关于生物技术疫苗的叙述，错误的是( )
A．生物技术疫苗主要是基因工程疫苗
B．生物技术疫苗的优点是遗传特性稳定、不易发生毒力回复、安全性强
C. DNA疫苗是将致病微生物中能够编码引起机体免疫反应的抗原基因导入宿主细胞，产生抗原诱导产生免疫应答
D．单克隆抗体的特异性是骨髓瘤细胞与效应T细胞融合后培养产生的
11干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如下图的方式生产干扰素，试分析其原理和优点。
(1)从人的淋巴细胞中取出________，使它同细菌质粒相结合，然后移植到酵母菌的细胞里，让酵母菌________。
(2)酵母菌能用________繁殖，速度很快，能大量生产________，不但提高了产量，也降低了成本。
(3)酵母菌能产生干扰素，这个事实说明，人和酵母菌共用一套________。
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12乙肝病毒(核酸为双链DNA)感染人体肝细胞以后，在肝细胞内可复制出许多病毒颗粒，进而损害肝细胞的机能，严重影响到人体健康。20世纪70年代，科研人员发现，在乙肝病人的血液中，除了有传染性的乙肝病毒颗粒外，还有大量的乙肝病毒外壳蛋白颗粒，其特征是外壳表面含有与致病乙肝病毒颗粒相同的表面抗原，但内部是空心的，不含病毒DNA分子，因此没有传染性和致病力。最早发现空心乙肝病毒表面抗原蛋白颗粒的是美国科学家B.SBlnmberg。这一重大发现为乙肝疫苗的研究开辟了道路：若将乙肝患者的血液经严格纯化，去除杂蛋白和乙肝病毒颗粒后，可获得高纯度的空心乙肝表面抗原蛋白颗粒，将这种抗原蛋白颗粒制成疫苗，注入人体后，可诱发人体的免疫系统产生相应的抗体。为此，B.SBlnmberg荣获了1976年诺贝尔生理学或医学奖。
请结合已学过的生物学知识，回答下列问题：
(1)乙肝病毒外壳蛋白颗粒是在人体肝细胞的______上合成的。
(2)乙肝病毒表面抗原蛋白颗粒可用于制作疫苗，其原因是______________________。
(3)乙肝疫苗注入人体后，诱发人体免疫系统产生相应的抗体是在__________细胞中合成的，参与抗体合成的膜性细胞器有__________。已感染病毒的肝细胞可在__________细胞的作用下，裂解死亡并释放病毒，随后抗体与病毒结合，这一过程包含了__________免疫。
(4)乙肝患者血液出现的乙肝病毒外壳蛋白颗粒的来源是____________________。
(5)在自然情况下，乙肝病毒与艾滋病病毒(单链RNA)哪一种更容易发生变异？______________。为什么？___________________________________________________。
13下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体( )
A．细菌质粒
B．噬菌体
C．动植物病毒
D．细菌核区的DNA
14下列关于细胞工程的叙述中，错误的是( )
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．试管婴儿技术包括人工授精和胚胎移植两方面
C．经细胞核移植培育出来的新个体只具有一个亲本的遗传性状
D．用于培养的植物器官或组织属于外植体
15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。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是( )
A．特异性强、灵敏度高
B．与抗癌药物结合可制成“生物导弹”
C．体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体
D．由浆细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌
16单克隆抗体与血清抗体相比，优越之处在于…( )
A．单克隆抗体能够制成“生物导弹”
B．单克隆抗体可以在体外制备
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C．单克隆抗体的特异性强、灵敏度高，产量也大大高于血清抗体
D．单克隆抗体的制备过程简单
17下列关于疫苗的叙述，正确的是( )
A．所有的疫苗都是安全的
B．一次使用疫苗可以预防一生
C．疫苗能迅速激发机体免疫反应
D．疫苗既可预防疾病，也可治疗疾病
18关于细胞工程的说法不正确的是( )
A．培养动物细胞和植物细胞的重要区别在于培养基的不同
B．单克隆抗体与血清抗体相比，前者特异性强、灵敏度高、产量大
C．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行，而植物细胞培养则需要在无菌条件下进行
D．在生物体内细胞没有表现出全能性，与基因表达的选择性密切相关
19利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体，饲养这些动物，从其乳汁或尿液中提取药物。
(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制__________。
(2)人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的分子都具有双螺旋结构，都是由四种______构成，基因中碱基配对的规律都是__________。
(3)人的基因在异种生物细胞中表达成蛋白质时，需要经过__________和翻译两个步骤。在翻译中需要的模板是__________，原料是氨基酸，直接能源是ATP，搬运工兼装配工是__________，将氨基酸的肽键连接成蛋白质的场所是________，“翻译”可理解为将由__________个“字母”组成的核酸“语言”翻译成由__________个“字母”组成的蛋白质“语言”，从整体来看__________在翻译中充当着“译员”的角色。
(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的__________性动物都可生产药物。
20紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。
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(1)在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过__________而获得的。这项技术的理论基础是__________。
(2)从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现________规律；影响紫草素产量的因素是________和________。
(3)在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是________________________和____________________________。
参考答案
我夯基，我达标
1．B 解析：基因工程是分子水平(DNA)上的生物工程，具体操作过程是：①获取目的基因；②目的基因与运载体结合；③导入相应受体细胞；④检测是否表达。该过程不属于人工诱变，有较强的目的性。
2．B 解析：“转基因动物”是指基因组中导入外源基因的动物。
3．A 解析：基因工程中“剪刀”和“针线”是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
4．C 解析：“表达”是指基因能控制合成有关的蛋白质。
5．B 解析：利用含有人胰岛素基因的大肠杆菌生产胰岛素属于基因工程。
6．C 解析：杂交瘤细胞的增殖方式为有丝分裂；产物是单克隆抗体。
7．D 解析：单克隆抗体是由B淋巴细胞产生的，每一个B淋巴细胞只能产生一种抗体，因而具有较强的特异性。目前，体外制备单克隆抗体的方法是将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，在体外、体内都可以进行培养，最后经提取获得单克隆抗体。由于单克隆抗体有较强的特异性，所以可制成诊断盒用于疾病诊断，也可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗，还可以用基因工程技术生产。
8．C 解析：用大肠杆菌生产的胰岛素是基因工程药物，需应用的生物工程是基因工程、发酵工程和酶工程。
9．ABCD 解析：基因工程疫苗是利用基因工程可以删除细菌和病毒中抗原物质的基因或基因片段，获得减毒更彻底、遗传特性更稳定、不易发生毒力回复、安全性强的疫苗。
10.D 解析：效应T细胞不产生抗体，单克隆抗体是骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合后经培养产生的。
11．解析：从题图中很明显地看出有目的基因的提取、与运载体结合、导入受体细胞、表达等过程，干扰素是运用基因工程来生产的。酵母菌主要以出芽生殖来繁殖。人的干扰素基因在酵母菌细胞中也能表达产生干扰素，说明人和酵母菌共用一套密码子表。
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答案：(1)干扰素基因 表达干扰素
(2)出芽方式 干扰素
(3)遗传密码子
12．解析：病毒的蛋白质颗粒在人体的核糖体上合成。乙肝疫苗进入人体内，产生体液免疫与细胞免疫。艾滋病病毒的遗传物质是单链的RNA，结构不稳定，易发生变异，乙肝病毒的遗传物质是DNA，结构稳定。
答案：(1)核糖体
(2)乙肝病毒表面抗原蛋白具有抗原性，但无感染性
(3)浆 内质网、高尔基体 效应T 细胞免疫和体液
(4)乙肝病毒中的DNA侵入肝细胞后留在肝细胞外的外壳蛋白颗粒(或者答感染了乙肝病毒的肝细胞损伤后溢出的未组装的外壳蛋白颗粒)
(5)艾滋病病毒 因为艾滋病病毒的遗传物质是单链RNA，结构不稳定，比乙肝病毒的双链DNA容易发生改变
我综合，我发展
13．D 解析：基因工程常用的运载体是细菌质粒、噬菌体和动植物病毒。
14．C 解析：经细胞核移植培育出来的新个体具有提供细胞核的亲本与提供细胞质的亲本的遗传物质，因而具有两个亲本的遗传性状。
15．C 解析：抗体是由B淋巴细胞分泌的，每一种淋巴细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体，需要将某一种淋巴细胞大量克隆，但是在体外培养的条件下，B淋巴细胞不能无限增殖。由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞，能在体外培养的条件下大量增殖，并分泌单克隆抗体。单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，与抗癌药物结合可制成“生物导弹”，直接作用于癌细胞。
16．C 解析：与常规抗体相比，单克隆抗体灵敏度高、特异性强。
17．C 解析：疫苗是一类接种后能激发人体免疫反应来抵抗某些传染病的生物制品。传统疫苗中的减毒疫苗一般只需要接种一次；灭活疫苗要多次接种才能达到免疫效果。减毒疫苗存在潜在的危险，疫苗不都是安全的。
18．C 解析：动物细胞培养和植物细胞培养都需要在无菌条件下进行。
19．解析：基因在生物细胞中表达成蛋白质需要经过转录和翻译两个过程，翻译是以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。翻译的原料是20种氨基酸，搬运工是tRNA，场所是核糖体。利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的雌、雄性动物都可生产药物。
答案：(1)蛋白质的合成 (2)脱氧核苷酸 A与T、C与G配对 (3)转录 信使RNA(或mRNA) 转运RNA(或tRNA) 核糖体 420 tRNA (4)雌、雄
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20．解析：离体的紫草细胞经过一系列变化，形成了无序结构的愈伤组织。愈伤组织虽然发生了细胞分化，但是并没有器官的产生。在由细胞到愈伤组织的过程中，要提供充足的营养和空气，并注意灭菌。愈伤组织的细胞中含有大量的紫草素可以提取出来。
答案：(1)脱分化(或脱分化形成愈伤组织) 细胞的全能性
(2)“S”型增长 细胞数量 细胞所处的生长期
(3)保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触
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