届高考生物二轮复习第1部分专题讲练突破专题8现代生物科技专题第16讲基因工程和细胞工程Word文档下载推荐.docx
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13．目的基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。
14．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。
15．检测目的基因是否导入受体细胞可用抗原—抗体杂交技术。
16．蛋白质工程的目的是改造或合成人类需要的蛋白质。
17．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。
18．由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用。
19．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞。
20．经植物组织培养得到的胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子。
21．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化。
22．培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。
23．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。
24．植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。
25．愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的。
26．再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志。
27．在25℃的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养。
28．动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶。
29．动物细胞培养可用于检测有毒物质，茎尖培养可用于植物脱除病毒。
30．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。
31．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育。
32．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。
33．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变。
34．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的。
35．动物细胞核移植的受体细胞必须是卵细胞。
36．克隆动物的性状与供体动物完全相同。
考点一 基因工程
[高考领航]
1．（2016·
高考全国乙卷）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。
有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，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、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
回答下列问题：
（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有________（答出两点即可），而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是____________________________；
并且________和________的细胞也是不能区分的，其原因是________。
在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有________的固体培养基。
（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于________。
解析：
（1）质粒作为载体，应具备的基本条件有：
有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中；
在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；
有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等等。
（2）在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。
含有质粒载体的大肠杆菌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抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。
若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。
（3）某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。
答案：
（1）能自我复制、具有标记基因（答出两点即可）
（2）二者均不含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 含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒） 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 （3）受体细胞
2．（2016·
高考全国丙卷）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。
根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。
这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是____________________________________________________________________
（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________和________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________。
（1）由题图可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制性内切酶的共同识别序列是
，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHⅠ酶切得到的目的基因可以与图（b）所示表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。
（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻译过程，即顺利表达。
图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。
（3）常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。
（1）Sau3AⅠ 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端
（2）甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录
（3）E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶
3．（2015·
高考全国卷Ⅰ）HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。
（1）用基因工程方法制备HIV的某蛋白（目的蛋白）时，可先提取HIV中的________，以其作为模板，在______的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。
（2）从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是________________________。
（3）已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。
引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
（4）人的免疫系统有________癌细胞的功能。
艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。
（1）HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA（或DNA）。
（2）目的蛋白注入机体后相当于抗原。
在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体（分泌蛋白），由于该抗体能与目的蛋白（抗原）发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。
（3）HIV主要攻击人体的T（或T淋巴）细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。
（4）癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。
（1）RNA 逆转录酶 cDNA（或DNA）
（2）抗体 抗原抗体特异性结合 （3）T（或T淋巴） （4）监控和清除
4．（2015·
高考全国卷Ⅱ）已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。
如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。
（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
（2）以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。
所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括______的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：
________________。
（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
（1）从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。
（2）在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。
中心法则的内容如下图所示：
由图可知，中心法则的全部内容包括：
DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；
在某些病毒中RNA可自我复制（如烟草花叶病毒等），在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA（如HIV），这是对中心法则的补充。
（3）蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。
（1）氨基酸序列（或结构）
（2）P P1 DNA和RNA（或遗传物质） DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）
（3）设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能
[核心探究]
1．理清基因工程的三大操作工具
限制酶
DNA连接酶
载体
作用
切割目的基因和载体
拼接DNA片段，形成重组DNA分子
携带目的基因进入受体细胞
特点
（条件）
（1）识别特定的核苷酸序列；
（2）在特定位点上切割DNA分子
（1）E·
coliDNA连接酶只能连接黏性末端；
（2）T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端
（1）能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；
（2）有一个至多个限制酶切割位点；
（3）具有特殊的标记基因
2.把握基因工程的四步操作程序
（1）目的基因的获取
①从基因文库中获取。
②利用PCR技术扩增：
其实质是在体外对目的基因进行大量复制。
③用化学方法人工合成
a．对于核苷酸序列已知的直接人工合成。
b．可通过反转录法获取，即mRNA逆转录酶,单链DNADNA聚合酶,双链DNA。
（2）基因表达载体的构建
①基因表达载体的组成：
目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点。
②基因表达载体的构建方法
（3）将目的基因导入受体细胞
生物种类
植物细胞
动物细胞
微生物细胞
常用方法
农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法
显微注射技术
感受态细胞法（Ca2＋处理法）
受体细胞
体细胞或受精卵
受精卵
原核细胞
（4）目的基因的检测与鉴定
①导入检测：
DNA分子杂交技术（使用DNA探针）。
③个体生物学水平鉴定：
如对转基因作物进行抗虫或抗病等接种实验。
基因工程的七大失分点
1．启动子、终止子
（1）启动子（DNA片段）≠起始密码子（RNA上相邻的3个碱基）。
（2）终止子（DNA片段）≠终止密码子（RNA上相邻的3个碱基）。
2．限制酶、DNA酶、DNA连接酶、DNA聚合酶
（1）限制酶≠DNA酶
（2）DNA连接酶≠DNA聚合酶
3．将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端或平末端。
4．限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。
5．基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。
6．目的基因的插入位点不是随意的
基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。
7．目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。
转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
[题点突破]
1．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
如图为获得抗虫棉的技术流程。
请据图回答下列问题：
（1）A过程需要的酶有________和________________。
（2）要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；
然后将__________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。
（3）含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C____________和E____________。
如果要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入________________________________________。
（4）目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是_______________。
这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_____________________。
（1）基因表达载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使它们产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶把这两个DNA片段连接起来。
（2）农杆菌转化法导入目的基因时，首先必须用Ca2＋处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态；
然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。
（3）植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化。
因为只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入卡那霉素。
（4）目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上，检测采用的方法是DNA分子杂交技术。
（1）限制酶 DNA连接酶
（2）Ca2＋ 感受 重组质粒和感受态细胞
（3）脱分化 再分化 卡那霉素
（4）目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上 DNA分子杂交技术
2．抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治疗。
凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。
下列是生产这两种酶的相关思路，请回答下列问题：
（1）图1为通过培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ蛋白的流程。
①图中过程a指的是利用________法将目的基因导入受精卵，受体细胞不选用体细胞的理由是________________________________________________________________________
②在胚胎移植前，需进行____________，目的是确定要培育的个体能产奶。
③可采用________法来鉴定牛奶中是否含有抗凝血酶Ⅲ蛋白。
（2）从牛胃液中分离得到的凝乳酶以其催化能力强而被广泛应用，研究人员运用基因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中。
①从牛胃细胞中提取mRNA，再通过________形成cDNA。
以此cDNA为模板通过PCR扩增目的基因，有时需要在引物的5′端设计________（填“限制酶”、“DNA连接酶”或“RNA聚合酶”）识别序列，以便构建重组DNA分子。
②为提高重组DNA分子的比例，在构建重组DNA分子（如图2所示）时最好选用______________作限制酶。
③经研究发现，如果将该凝乳酶的第20位和24位氨基酸变为半胱氨酸，则其催化能力将提高2倍。
现已知通过蛋白质工程可生产高效凝乳酶，请写出有关制备步骤：
________________________________________________________________________
（1）图1是培育转基因牛的简易流程图，所以a过程指的是将目的基因导入受精卵，采用的方法为显微注射法。
动物体细胞的全能性一般不能表现，所以选择受精卵作为受体细胞。
只有母牛才能产奶，所以进行胚胎移植前需要对胚胎进行性别鉴定。
鉴定牛奶中是否含有目标蛋白，常采用抗原—抗体杂交法。
（2）以RNA为模板获得DNA的过程称逆转录。
PCR技术用于快速扩增目的基因，而基因工程中只需用限制酶来切割DNA。
目的基因两末端碱基序列不同以及切开的质粒两末端碱基序列不同才能避免各自的自连，进而提高重组DNA的比例。
（1）①显微注射 动物体细胞的全能性一般不能表现 ②性别鉴定 ③抗原—抗体杂交
（2）①逆转录 限制酶 ②BamHⅠ和PstⅠ ③找到相对应的脱氧核苷酸序列→定向改造凝乳酶基因→将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞等（答案合理即可）
考点二 克隆技术
（2014·
高考新课标全国卷Ⅰ）某研究者用抗原（A）分别免疫3只同种小鼠（X、Y和Z），每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价（能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数），结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞（染色体数目40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目60条）按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
（1）制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过____________次免疫后才能有符合要求的。
达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是___________________
_____________________________________________________。
（2）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瘤细胞外，可能还有
________________________________________________________________________，
体系中出现多种类型细胞的原因是______________________________________。
（3）杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
（4）未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是__________________。
（1）分析题图可知，经4次免疫后，小鼠Y的血清抗体效价就可达到16000以上。
由于4次免疫后的Y小鼠的血清抗体效价最高，故最适合用于制备B淋巴细胞。
（2）细胞融合实验中，由于细胞融合是随机的，而且诱导融合率不可能达到100%，所以会有未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。
（3）杂交瘤细胞同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质，但细胞核只有一个。
由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体会丢失，故细胞核中染色体数目最多是40＋60＝100（条）。
（4）B淋巴细胞已经分化，没有无限增殖的潜能。
（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，且融合率达不到100%
（3）1 100
（4）不能无限增殖
1．比较记忆植物组织培养与动物细胞培养
项目
植物组织培养
动物细胞培养
原理
植物细胞的全能性
细胞增殖
过程
结果
获得植株个体
新的细胞
条件
①无菌
②营养
③适宜条件
①无菌、无毒
②营养，血清等
③温度和pH
④气体环境：
O2、CO2
应用
①植株快速繁殖
②脱毒植株的培养
③人工种子
④生产药物、杀虫剂等
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产
②皮肤移植材料的培育
③检测有毒物质
④生理、病理、药理学的研究
2.比较记忆
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