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1、课堂新坐标通用版届高考生物二轮复习第1部分板块6专题15第1讲基因工程和细胞工程专题十五现代生物科技专题第1讲基因工程和细胞工程全国卷5年考情导向考 点考 题考 情1.基因工程的诞生()1.近五年的全国卷高考试题中对于基因工程的考查频度较高，侧重考查操作工具的种类、功能以及操作基本程序的应用等。动物细胞工程技术中的核移植技术及单克隆抗体的制备也有所考查。2题目常借助简洁的文字材料或模式图等考查有关基因工程、动物细胞工程的原理、技术手段等，尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述等。3备考时，应从以下四个方面入手复习：(1)列表比较法掌握限制酶、DNA连接酶和载体的作用。(2)实

2、例分析法理解基因工程的原理和过程。(3)列表比较法理解两个不同，即植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同。(4)图解法分析并掌握单克隆抗体制备过程。2.基因工程的原理及技术(含PCR)()2016丙卷T40：限制酶的识别序列特点、DNA连接酶的种类及功能、基因表达载体的组成2016乙卷T40：质粒载体具备的基本条件及目的基因的筛选2015卷T40：目的基因的获取方法2014卷T40：基因组文库和cDNA文库的概念及基因工程的操作程序2013卷IT40：基因工程的操作工具及农杆菌转化法中农杆菌的作用2012课标卷T40：基因工程的三种操作工具及应用3.基因工程的应用

3、()2014卷T40：利用转基因技术培养耐旱植物4.蛋白质工程()2015卷T40：蛋白质工程的基本途径2013卷T40：蛋白质工程的概念5.植物的组织培养()2013卷T40：植物体细胞杂交的过程6.动物的细胞培养与体细胞克隆()2016甲卷T40：核移植技术的操作过程、原理及结果，动物细胞培养中遗传物质的变化7.细胞融合与单克隆抗体()2014卷T40：杂交瘤细胞的制备考点串讲1| 基因工程与蛋白质工程1(2016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BamH

4、 酶切后，与用BamH 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

5、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

6、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全国丙卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3

7、A 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EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。图(a)图(b)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH 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_。图(c)(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_ _。【解析】(1)由题图可知，BamH 和Sau3

8、A 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BamH 酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A 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。【答案】(1)Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏

9、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(其他合理答案可酌情给分)(3)E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(其他合理答案可酌情给分)3(2015全国卷)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

10、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。【解析】(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

11、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)，某些病毒能以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。【答案】(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1DN

12、A和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、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1理清基因工程3种操作工具的作用及特点限制酶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携带目的基因进入受体细胞作用部位两个核苷酸之间的磷酸二酯键作用特点(或条件)识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列在特定位点上切割Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端能在宿主细胞内稳定存在并大量复制有多个限制酶切割位点具有特殊的标记基因常用类型EcoR限制酶Sma限制酶Ecoli DNA连接酶、T4DNA连接酶质粒、

13、噬菌体的衍生物、动植物病毒等2.掌握基因工程的四个操作步骤(1)牢记获取目的基因的两种途径直接分离：从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取。人工合成目的基因(常用方法如下)a、化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。b、人工合成法：以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成。c、利用PCR技术扩增。(2)明确基因工程的核心是基因表达载体的构建组成：目的基因启动子终止子标记基因。启动子起始密码，终止子终止密码。a、启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，启动转录；终止子是终止转录的位点。b、插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用

14、作载体的质粒的插入部位前需要有启动子，后需要有终止子。构建过程：(3)将目的基因导入受体细胞的方法辩析受体细胞种类不同，导入方法不同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显微注射法转化法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上导入农杆菌侵染植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子基因工程产物不同、选择的受体细胞类型也不相同a、培育转基因植物：受体细胞可以是受精卵、体细胞(需经植物组织培养成为

15、完整植株)。b、培育转基因动物：受体细胞为受精卵，若用体细胞作为受体细胞，则需经核移植技术培养成转基因动物。c、生产蛋白质产品：一般选用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，因原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。(4)目的基因的检测与鉴定：3填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义A转录，B.翻译，C.分子设计，D.氨基酸序列，E.预期功能。考向1 考查基因工程的操作及PCR技术1中美研究人员发现了PYL9蛋白(一种提高植物抗旱性的蛋白)，利用转基因技术让水稻自身产生大量PYL9蛋白，可显著提高其抗旱性。请回答下列问题：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转

16、基因抗旱水稻可用_的方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是_。(2)导入目的基因的重组细胞可通过_技术培育成完整植株，这一过程体现了_。(3)目的基因若在水稻细胞中表达，遗传信息流向是_；检测水稻细胞中是否存在PYL9蛋白，在分子水平上采用的方法是_。(4)经研究发现PYL9蛋白是位于细胞膜上的一种脱落酸受体。干旱环境中水稻老叶内脱落酸的含量增加，能加速_，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。PYL9蛋白的作用能体现细胞膜_的功能。【解析】(1)已知氨基酸序列，所以可以用人工合成的方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到限制酶和DNA连接酶，限制酶用来切割目

17、的基因和运载体，DNA连接酶将其连接。(2)导入目的基因后，重组细胞是通过植物组织培养技术经过脱分化和再分化培育成完整植株，这一过程体现了植物细胞的全能性。(3)目的基因在水稻细胞中表达时，遗传信息流向是：从目的基因转录形成 mRNA，再经过翻译流向蛋白质。要检测蛋白质是否表达应采用抗原抗体杂交，如果出现杂交带，说明表达成功。(4)脱落酸含量增加能促进衰老叶片的衰老与脱落，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。该蛋白是受体，能识别信息，所以体现了细胞膜进行细胞间信息交流的功能。【答案】(1)人工合成限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶(2)植物组织培养植物细胞的全能性

18、(3)目的基因mRNA蛋白质抗原抗体杂交(4)老叶的衰老与脱落进行细胞间的信息交流2苦荞是一种有名的经济植物，其含有的黄酮类化合物具有降血糖、血脂等功效。CHS是合成黄酮类化合物的关键酶。有人把经修饰的CHS基因导入苦荞细胞中，培育高产黄酮苦荞品系。按图示回答： 【导学号：15482075】(1)过程中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒的酶称为_。这种酶主要有两类，一类是从T4噬菌体中分离得到的，另一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为_。这两类酶都能恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_键。(2)图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞的方法称为_，除此外还可以利用的方法有_。对过程操

19、作前，需先用Ca2处理农杆菌，使其成为_细胞。(3)检测转基因苦荞培育是否成功，不能用抗原抗体杂交技术进行检测的原因是_， 可以比较转基因苦荞与普通苦荞的_含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。【解析】(1)连接重组质粒需要DNA连接酶，该酶的来源有直接从T4噬菌体中分离的T4DNA连接酶，还有从大肠杆菌中分离出的EcoliDNA连接酶，DNA连接酶作用的对象为磷酸二酯键。(2)细菌的质粒一般用农杆菌转化法导入苦荞体细胞，其它方法还有基因枪法、花粉管通道法。Ca2处理农杆菌，使其成为感受态细胞。(3)转基因苦荞与普通苦荞植株中均含有黄酮类化合物，用抗原抗体杂交，无法检测转基因苦荞是否培育成功。可

20、以比较转基因苦荞与普通苦荞的黄酮类化合物的含量或细胞中CHS的含量进行判断。【答案】(1)DNA 连接酶EcoliDNA连接酶磷酸二酯(2)农杆菌转化法基因枪法、花粉管通道法感受态(3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都含有黄酮类化合物黄酮类化合物3RTPCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示：(1)过程需要加入缓冲液、原料、_、_和引物A等。(2)过程首先要将反应体系的温度升高到95 ，其目的是_，该反应体系中所用的Taq酶至少应能耐受_ 。(3)过程拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上至少需要_个引物B。(4)利用RTPCR技术获取的目的

21、基因_(填“能”或“不能”)在物种之间交流；该技术还可用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度，原因是_。(5)RTPCR过程中主要借助对_的控制，影响酶的活性，从而使得化学反应有序高效地进行。【解析】本题考查PCR技术的相关内容。(1)过程是由mRNA形成cDNA的过程，表示逆转录，需要加入缓冲液、原料、RNA提取物、逆转录酶和引物A等。(2)过程首先要将反应体系的温度升高到95 ，其目的是让逆转录酶变性失活、使mRNAcDNA杂合双链解开，该反应体系中所用的Taq酶至少应能耐受95 。(3)过程拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上至少需要2n1个引物B。因为PCR扩增DNA

22、片段过程最高经过n次扩增，形成的DNA分子数是2n个，其中只有2条单链不含有引物。(4)利用RTPCR技术获取的目的基因能在物种之间交流；该技术还可用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度，原因是增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量(或浓度)，便于检测。(5)RTPCR过程中主要借助对温度的控制，影响酶的活性，从而使得化学反应有序高效地进行。【答案】(1)RNA提取物逆转录酶(2)让逆转录酶变性失活、使mRNAcDNA杂合双链解开95(3)2n1(4)能增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量(或浓度)，便于检测(5)温度有关基因工程的4个易错点1将目的基因导入受体细胞没有碱基互

23、补配对现象。2原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。3一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，以避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。4有关标记基因的易错点(1)一般将一些抗性基因作为标记基因；(2)标记基因的主要作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞；(3)标记基因表达产物对什么物质有抗体，在筛选培养时则在培养基中加入什么物质；(4)标记基因若被插入了外源DNA片段，则该标记基因会被破坏。考向2 基因工程、蛋白质工程与胚胎工程的综合考查4镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽

24、链第6位的谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作为模板，在_酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在_酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_，用相应的抗体进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白

25、。【解析】(1)基因是具有遗传效应的DNA片段，遗传信息储存在基因碱基对的排列顺序中。(2)蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，故题中所述不属于蛋白质工程。(3)利用反转录法获取目的基因时，需先提取mRNA，在逆转录酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需要在限制酶和DNA连接酶的作用下拼接构建成基因表达载体，才可导入受体菌。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。【答案】(1)碱基对(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(3)mRNA逆转录限制酶和DNA连

26、接(4)蛋白质抗原抗体5治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下：(1)过程采用的是细胞工程中的_技术，过程采用的是胚胎工程中的_技术。(2)体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液(基)的_。(3)如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用_和_两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外，还需有_基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的_。在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体_(填“A”或“B”)，则不会发生免疫排

27、斥反应。 【解析】(1)过程表示细胞核与去核卵母细胞结合，即核移植技术；过程表示早期胚胎培养技术。(2)体细胞进行体外培养时，CO2气体的主要作用是维持培养液(基)的pH(或酸碱度)。(3)构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶；基因表达载体上的标记基因的作用是便于筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)囊胚的内细胞团细胞具有发育的全能性，属于胚胎干细胞。在图示过程中，B个体提供的是细胞核，分化形成的组织器官的性状主要是由来自B的遗传物质决定的，因此体外培养获得的组织器官移入个体B不会发生免疫排斥反应。【答案】(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)pH(或：酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或：限制酶)DNA连接酶(注：两空可颠倒)标记(4)内细胞团B归纳总结基因工程与蛋白质工程的关系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期的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找到相对应的