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必考点29　基因工程和细胞工程

依纲排查

1.基因工程的诞生（Ⅰ）

基因工程的理论基础是什么？

2．基因工程的原理、技术及应用（Ⅱ）

（1）基因工程的操作工具是什么？

有哪些特点？

（2）基因工程操作的“四步曲”分别是什么？

（3）基因工程在农业、医学等方面有哪些应用？

3．蛋白质工程（Ⅰ）

（1）蛋白质工程操作的基本原理和设计思路是什么？

（2）蛋白质工程和基因工程的关系是什么？

4．植物组织培养（Ⅱ）

（1）植物组织培养的基本原理和一般操作流程是怎样的？

（2）植物组织培养有哪些应用？

5．动物的细胞培养与体细胞克隆（Ⅰ）

（1）动物细胞培养的基本操作过程和条件分别是什么？

（2）体细胞克隆的操作流程及应用是什么？

6．细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）

（1）单克隆抗体制备的操作流程是怎样的？

（2）单克隆抗体的特点是什么？

有哪些应用？

1．理清基因工程3种操作工具的作用与特点

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

作用

部位

两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键

作用特

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.掌握获取目的基因的3种途径

（1）直接分离：

从自然界已有的物种中分离，如从________________中获取。

（2）人工合成目的基因（常用方法如下）

①化学合成法：

已知核苷酸序列的________基因，直接利用________________用化学方法合成，不需要模板。

②人工合成法：

以______为模板，在________________作用下人工合成。

③利用______技术扩增。

3．牢记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＋________________＋复制原点。

（2）启动子和终止子：

启动子是________________结合的位点，启动转录；终止子是________________的位点。

（3）基因表达载体的构建过程

4．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

____________法、基因枪法、花粉管通道法等

____________技术

__________________法（Ca2＋处理法）

受体细胞

体细胞

受精卵

原核细胞

5.理清目的基因的检测与鉴定

（1）导入检测：

____________杂交技术（使用DNA探针）

（2）表达检测

（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的接种实验。

6．理清植物细胞工程两大技术

7．理清动物细胞培养的成分、过程及相关酶

（1）培养基的特有成分：

________________。

（2）培养过程：

原代培养、传代培养。

（3）制备悬液的酶：

____________________________________________________。

8．完善下面克隆动物培育流程图

9．把握动物细胞融合的原理、方法及应用

（1）原理：

______________________________。

（2）促融方法：

灭活的病毒、物理法、化学法。

（3）应用：

制备单克隆抗体。

10．理清单克隆抗体制备的过程

题组一　聚焦基因工程

1．基因工程的相关判断

（1）携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测（2014·天津，4A）（　　）

（2）转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测（2014·天津，4C）（　　）

（3）一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列（2007·全国Ⅱ，4A）（　　）

（4）用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸（2010·浙江，2A）（　　）

（5）每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点（2011·浙江，6B）（　　）

（6）自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程（2010·大纲全国Ⅱ，5D）（　　）

（7）转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加（2010·江苏，18B）（　　）

（8）重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接（2013·安徽，6C）（　　）

（9）应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达（2011·四川，5D）（　　）

（10）动物的生长激素基因转入植物后不能表达（2010·江苏，18C）（　　）

2．（2015·重庆，6）下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（　　）

A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得

B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点

C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来

D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用

3．（2015·全国Ⅱ，40）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。

回答下列问题：

（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。

4．（2013·新课标Ⅰ，40节选）阅读如下资料：

材料甲　科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。

材料乙　T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

回答下列问题：

（1）材料甲属于基因工程的范畴。

将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用__________法。

构建基因表达载体常用的工具酶有__________和____________。

在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是______________________________________。

（2）材料乙中的技术属于______________工程范畴。

该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对____________进行改造，或制造一种____________的技术。

在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的____________________序列发生了改变。

5．为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。

其基本流程如下图：

（Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达）

请回答问题：

（1）重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，________（填“需要”或“不需要”）启动子。

（2）步骤②中，用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为_____________________________

细胞，然后导入重组载体。

实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有__________基因。

（3）能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。

根据上述原理可以初步判断________（填“蓝色”或“白色”）菌落中的大肠杆菌为重组菌。

（4）将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与______________________形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。

1.使用限制酶的注意点

（1）一般用同种限制酶切割载体和目的基因。

（2）不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。

2．DNA连接酶≠DNA聚合酶

DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。

3．限制酶≠DNA酶≠解旋酶

限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶是将DNA水解为组成单位；解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。

4．启动子、终止子

（1）启动子（DNA片段）≠起始密码子（RNA）。

（1）终止子（DNA片段）≠终止密码子（RNA）。

题组二　聚焦细胞工程

6．细胞工程的相关判断

（1）产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测（2014·天津，4B）（　　）

（2）21三体综合征的诊断必须通过分子检测（2014·天津，4D）（　　）

（3）培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养（2012·广东，2A）（　　）

（4）去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理（2008·全国Ⅰ，5B）（　　）

（5）乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养（2015·江苏，3A）（　　）

（6）培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞（2010·浙江，4A）（　　）

（7）动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性（2012·江苏，22C）（　　）

（8）体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体（2011·江苏，14B）（　　）

（9）单克隆抗体技术可以用于治疗老年痴呆症（2010·江苏，17C）（　　）

（10）细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行（2015·江苏，3B）（　　）

7．植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用如图所示图解简单表示：

d,

e,

（1）培育胚状体利用了__________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。

培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的________________。

（2）如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到________________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到________________。

如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是________________法。

（3）从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过________________。

①无丝分裂　②有丝分裂　③减数分裂　④原代培养　⑤传代培养　⑥植物体细胞杂交　⑦细胞融合　⑧脱分化　⑨再分化

8．甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。

某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。

回答下列问题：

（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。

形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。

这种培育技术称为________________________________________________________________________

____________。

（2）上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指____________________________________

____________________________________。

假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_____________________________________

________________________________________________________________________。

（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。

经植物组织培养得到的__________________________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

9．美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。

培育过程如下图所示，据图回答下列问题：

（1）a过程属于细胞工程中的_______________________________________________，

其培养基与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有____________。

（2）b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是_________________________________

的结果，上述过程中不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的______________，______________环境。

（3）新器官与老器官的“重组”________（选填“是”或“不是”）基因重组，因为新器官与老器官的______________相同。

（4）“新膀胱”移植后，________（选填“会”或“不会”）成为抗原，因为新老器官具有______________蛋白质等物质。

（5）除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的______________中，这是利用体细胞______________技术，形成相应的组织、器官。

10．（2014·新课标Ⅰ，40）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（染色体数目为40条），并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞（染色体数目为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。

回答下列问题：

（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.杂种细胞≠杂交细胞

（1）杂种细胞：

植物体细胞杂交过程中，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。

（2）杂交细胞：

动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。

2．动物细胞培养的特殊的营养条件

（1）液体培养基。

（2）加入动物血清、血浆等。

（3）通入氧气以满足代谢的需要。

（4）通入二氧化碳以维持培养液的pH。

3．单克隆抗体制备中2次筛选的目的不同

（1）第1次：

得到既能分泌抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞。

（2）第2次：

筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。

提醒：

完成作业　考点过关练29

二轮专题强化练

姓名：

________　班级：

________　学号：

________

考点过关练29

基因工程和细胞工程

1．（2015·四川，9）将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示（注：

农杆菌中Ti质粒上只有TDNA片段能转移到植物细胞中）。

（1）过程①需用同种__________________酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。

为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用________培养基。

（2）过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让________进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是____________________________

________________________________________________________________________。

（3）若过程④仅获得大量的根，则应在培养基中增加__________________以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是____________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是__________________。

种植转基因抗虫棉能减少________的使用，以减轻环境污染。

2．（2015·福建，33）GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。

研究人员构建了含GDNF基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。

请回答：

（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是____________________。

（2）构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的________限制酶进行酶切。

（3）经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：

单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接（如图1所示）。

为鉴定这3种连接方式，选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。

图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。

当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。

3．下图是“万能细胞”的诞生过程（图中来自胚胎干细胞的OCT4、SOX2、NANOG和LIN28等基因决定细胞“全能性”）。

请据图回答下列问题：

（1）该研究过程用到了________________、________________等现代生物技术手段。

（2）图中由皮肤细胞到“万能细胞”的“改造”类似于植物组织培养技术中的__________过程。

（3）图中病毒的作用是______________________________________________________。

为方便筛选，在重组病毒中除了插入的目的基因外，还应有__________基因。

学生用书答案精析

专题十二　现代生物科技专题

必考点29　基因工程和细胞工程

核心提炼

2．

（1）基因文库　

（2）①较小　DNA合成仪　②RNA　逆转录酶

③PCR

3．

（1）标记基因　

（2）RNA聚合酶　终止转录　（3）同一种限制酶切割　DNA连接酶

4．农杆菌转化　显微注射　感受态细胞

5．

（1）DNA分子　

（2）分子杂交　抗原—抗体

6．①全能性　②膜的流动性和植物细胞全能性　③愈伤组织　④再分化　⑤杂种细胞

7．

（1）动物血清　（3）胰蛋白酶或胶原蛋白酶

8．①细胞质　②细胞核　③核移植　④胚胎移植

9．

（1）细胞膜的流动性

题组突破

1．

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√　（6）×　（7）×　（8）×　（9）×　（10）×

2．C　[人肝细胞不能合成胰岛素，则人肝细胞中不含有胰岛素的mRNA，不能通过反转录获得人胰岛素基因，A错误；表达载体的复制启动于复制起点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；抗生素抗性基因是标记基因，可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞，C正确；启动子在转录过程中起作用，终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。

]

3．

（1）氨基酸序列（或结构）（其他答案合理也可）

（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）设计预期的蛋白质结构　推测应有的氨基酸序列　功能

解析　

（1）对蛋白质的氨基酸序列（或结构）进行改造，可达到改变蛋白质功能的目的。

（2）以P基因序列为基础，获得P1基因，可以对P基因进行修饰改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法则的全部内容包括

，即：

DNA、RNA的复制、DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）。

（3）蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计预期的蛋白质结构和推测应有的氨基酸序列，推测相对应的脱氧核苷酸序列，并获取基因。

经表达的蛋白质，要对其进行生物功能鉴定。

4．

（1）显微注射　限制酶　DNA连接酶　农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中