例谈高中生物技术专题中的几个筛选问题，本文主要内容关键词为：几个论文,生物技术论文,高中论文,专题论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
特别提示
在高中生物涉及的生物技术中经常涉及到“筛选”知识，这些“筛选”类问题也经常出现在试题中。为拓展同学们对相关知识的理解，提高解决相关问题的能力，本文对教材的发酵工程、基因工程和细胞工程中涉及筛选的知识结合例题做分析，供同学们参考。
一、发酵工程中目的菌种的筛选
发酵工程的菌种必须使用单一的优良菌种才能提高产量，而这些菌种都来自自然界中的微生物，怎样才能从众多的微生物中获得单一的优良菌种呢？在实践中主要是根据微生物对不同环境（如pH、温度、光、氧等）、物质（如抗生素的抗性）或营养的需求进行筛选，或在筛选后再经过诱变育种或基因工程及细胞工程获得优良菌种。
例1 发酵工程的第一个重要工作是选择优良的单一纯种。消灭杂菌，获得纯种的方法不包括（
）
A.根据微生物对碳源需要的差别，使用含不同碳源的培养基
B.根据微生物需要生长因子的种类，在培养基中增减不同的生长因子
C.根据微生物遗传组成的差异，在培养基中加入不同比例的核酸
D.根据微生物对抗菌素敏感性的差异，在培养基中加入不同的抗菌素
解析 消灭杂菌，获得单一菌种，可使用选择培养基，即依据不同微生物对营养物质的需求差异，及对抗菌素的敏感性等差异，使需要的目的菌能够形成菌落，不需要的微生物被杀死，从而有目的地选出所需要的微生物类型，淘汰不需要的微生物类型。
利用无机碳源（如CO[,2]、NaHCO[,3]）以筛选出自养型微生物，利用有机碳源可以获得异养型微生物；同理，根据微生物对不同生长因子或抗生素的抗性区别，可以获得目的菌。但加入核酸不能起到选择作用，因为微生物细胞不能直接利用核酸，只有先将核酸水解为核苷酸，然后再按照碱基互补配对原则，合成微生物的核酸。
答案C
二、基因工程中重组DNA的两次筛选
基因工程的第二步是构建基因表达的载体，即把用同一种限制性核酸内切酶处理的目的基因与运载体混合，再加入DNA连接酶，使DNA片段相同的黏性末端能够连接起来，因为这些DNA有相同的黏性末端，所以在DNA连接酶的作用下，必然形成一个封闭式的环状DNA。这些环状DNA有的是由一个DNA片段形成的，共有两种，即目的基因环状物和运载体环状物；有的是由两个DNA片段形成的，共有三种，即目的基因—载体连接物、载体—载体连接物、目的基因—目的基因连接物。如何从如此多的环形物中找出具有目的基因的重组质粒呢？我们通过下面例题进行分析。
例2 图1是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是（ ）
图1
A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法
B.将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌
C.将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒|A的细菌
D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
解析 筛选含目的基因的受体细胞，首先要选择质粒。如图2所示本题中所选用的质粒A，同时具有青霉素抗性基因和四环素抗性基因，在操作中将目的基因插入到了四环素抗性基因中，这样将导致四环素基因不能表达。
图2
图3
在进行导入操作中，质粒自连的环状DNA和重组质粒都可以导入受体细胞，而目的基因自连环状DNA则不能导入，因此在导入操作后，混合物中有3种细胞：即多数没有导入任何质粒的受体细胞（普通细胞）、导入普通质粒（不舍目的基因）的细胞和导入重组质粒的受体细胞（获得目的基因）。
第一次筛选：将含有三种细胞的混合物接种在含青霉素的选择培养基中培养，由于普通细胞不含有抗性基因，能够将导入普通质粒和重组质粒的受体细胞选出。
第二次筛选：采用影印接种法，即用一小块灭菌的丝绒固定在直径较平板略小的圆形木块上，构成印章（接种工具，图3 A所示）；然后把前述经过第一次筛选长出菌落的母板倒置在丝绒的印章上，轻轻印一下（图3B）；再把此印章在另一个含四环素的选择培养基（图3D）的平板上印一下。这样，由于重组质粒的抗四环素基因被目的基因破坏，不能形成菌落的即为含有重组质粒的受体细胞，根据对比（如图3 C和D所示），就能在母板的培养基上筛选出含有目的基因的受体细胞。
答案C
三、动物细胞工程中目的杂种细胞的两次筛选
在单克隆抗体的制备中，获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞是关键。当已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的过程中，将会形成多种细胞的混合体，包括B淋巴细胞、骨髓瘤细胞、B—B融合细胞、骨髓瘤—骨髓瘤融合细胞、B—骨髓瘤融合细胞（即杂交瘤细胞）和细胞多聚体（容易死亡，无需筛选），如何从混合细胞中提取到杂交瘤细胞呢？我们通过下面例题进行说明。
例3 图4是制备分泌抗x抗体的过程，根据图解回答问题：
图4
（1）图中有A、B两次筛选过程，其中A过程目的是筛选出______，B过程目的是筛选出________。
（2）请根据以下信息，设计一方法（不考虑机械方法）从培养液中筛选出杂交瘤细胞。已知细胞合成DNA有D和S两种途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖；鼠骨髓瘤细胞中虽然没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加聚乙二醇促融，获得杂种细胞。
方法：_______。原理：_________。
解析 从不同种类的细胞中筛选出杂交瘤细胞一般要经过两次筛选。
第一次筛选（图4中A过程）：目前常采用HAT选择培养基筛选杂交瘤细胞，其原理是：DNA的合成有D和S两种途径。B淋巴细胞具有D和S两种DNA合成途径，但一般不分裂增殖；骨髓瘤细胞只有一种DNA合成途径，即D途径，可无限增殖；杂交瘤细胞具有D和S两种DNA合成途径，它利用其中任何一个途径都可无限增殖。由于HAT选择培养基是在普通培养液中加入次黄嘌呤（H）、氨基喋呤（A）和胸腺嘧啶核苷酸（T）等物质配制而成，由于氨基喋呤可阻断D途径，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，而且B淋巴细胞一般不增殖，淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。所以多种不同形式细胞的混合体在HAT选择培养液中，只有杂交瘤细胞能存活下来并不断增殖。
第二次筛选（图4中B过程）：由于实验小鼠在注射目标抗原前，其体内已存在大量的病原体，因此小鼠体内会存在大量的针对不同种类抗原的免疫B淋巴细胞。所以在细胞融合时产生的杂交瘤细胞的种类也很多，只有与目标抗原有特异性的免疫B淋巴细胞与骨髓瘤细胞形成的杂交瘤细胞才是所需要的。目前筛选出目标抗原的最常用方法是有限稀释法，其基本过程是：将处于对数期的杂交瘤细胞用培养液充分稀释后，接种在培养板中（B过程图所示），然后用酶联免疫吸附试验， （简称ELISA，基本原理是酶分子与抗体或抗体分子共价结合，此种结合不会改变抗体的免疫学特性，也不影响酶的生物学活性。此种酶标记抗体可与吸附在固相载体上的抗原或抗体发生特异性结合。滴加底物溶液后，底物可在酶作用下使其所含的供氢体由无色的还原型变成有色的氧化型，出现颜色反应。因此，可通过底物的颜色反应来判定有无相应的免疫反应，颜色反应的深浅与标本中相应抗体或抗原的量呈正比。此种显色反应可通过EUSA检测仪进行定量测定，这样就将酶化学反应的敏感性和抗原抗体反应的特异性结合起来，使EUSA方法成为一种既特异又敏感的检测方法），利用上述方法选出针对目标抗原的抗体的阳性杂交瘤细胞。
答案 （1）杂交瘤细胞 能产生特定抗体的杂交瘤细胞
（2）方法：培养液中加入氨基喋呤，收集增殖的细胞
原理：加入氨基喋呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
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