届高考生物二轮复习第九单元 专题一.docx

1、届高考生物二轮复习第九单元 专题一专题一基因工程与细胞工程考纲要求1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.植物的组织培养()。6.动物的细胞培养与体细胞克隆()。7.细胞融合与单克隆抗体()。8.DNA的粗提取与鉴定。状元笔记1.与目的基因相关的两类“检测”(1)标记基因：检测受体细胞中是否含“重组DNA”或运载体。在依据标记基因(如四环素抗性基因)制备的特定选择培养基(如加入了四环素的培养基)中能够生存下来的受体细胞才可能含重组DNA(目的基因运载体)或运载体。(2)DNA分子杂交技术(基因探针)检测转基因生物中是

2、否含目的基因、在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素作标记，制作探针，以此与已提取到的转基因生物基因组DNA杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入到受体细胞基因组中。2.动物细胞培养关键点(1)培养基的特有成分：动物血清。(2)培养过程：原代培养、传代培养。(3)两次使用胰蛋白酶：第一次用于制备细胞悬液，开始原代培养，第二次用于处理瓶(壁)上的细胞。状元反思1.启动子与起始密码、终止子与终止密码有何区别？提示：启动子、终止子分别位于目的基因首端与尾端，它们均为DNA片段，而起始密码、终止密码均位于mRNA上，它们是由DNA转录而来。2.为何用未受精卵母细胞作细胞核移植的受体细胞？提示：

3、(1)营养丰富。(2)体积大，易操作。(3)含有刺激已分化的细胞核恢复分裂能力的物质。考点一基因工程1.(2017全国课标卷，38) 真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因A的载体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体，因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_

4、(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。解析(1)细菌是原核生物，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制，将完整的基因A导入大肠杆菌后，无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是细菌病毒，专门寄生在细菌体内；家蚕是动物。因此用家蚕作为表达基因A的载体，不选用噬菌体作为载体。(3)原核生物作为基因工程中的受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞

5、、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是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。(5)艾弗里实验表明加热杀死的S型细菌的DNA可转入R菌中，这充分显示“DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体”，因此，可为基因工程理论的建立提供启示。答案(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2.(2017全国课标卷，38)几丁质是许多真菌细胞壁的

6、重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没

7、有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。解析(1)由于嫩叶中几丁质酶基因转录的mRNA较多，因此在进行基因工程操作时，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止提取的mRNA被RNA酶分解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，原理是mRNA可根据碱基互补配对原则逆转录为cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是：质粒载体中有启动子、终止子，便于目的基因的表达；质粒中有标记基因便于筛选；质粒中含有复制原点等。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)基因表达包括转录

8、和翻译两个步骤，若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，其可能的原因是几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译。答案(1)嫩叶中几丁质酶转录的mRNA较多防止提取的mRNA被RNA酶分解(2)mRNA根据碱基互补配对原则逆转录为cDNA(3)质粒载体中有启动子、终止子，便于目的基因的表达；质粒中有标记基因便于筛选；质粒中含有复制原点等(4)磷酸二酯键(5)几丁质酶基因没有转录或转录的mRNA没有翻译3.(2017全国课标卷，38)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示

9、。回答下列问题：(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_。(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为_，加入了_作为合成DNA的原料。(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞

10、浓度，结果如图2。由图2可知：当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是_。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_。仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少_(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。解析(1)因为编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子，因此所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙。(2)PCR技术扩增目的基因的条件需要：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。

11、序列甲作为模板DNA，DNA的原料为四种游离的脱氧核苷酸。(3)动物细胞可以通过细胞培养(传代培养)继续增殖。细胞培养过程中，需要气体环境，其中气体CO2的作用是维持培养箱中的pH。分析坐标图：对比甲和乙蛋白刺激T淋巴细胞增殖情况发现：最终效果相当，只是增殖时间不同，可以推断出A、E片段编码的肽段不会降低T淋巴细胞增殖效果。将丙蛋白分别与甲和乙蛋白刺激T淋巴细胞增殖情况比较发现：丙蛋白降低了T淋巴细胞增殖。丙序列与甲和乙序列相比较，缺少了C片段，也就是说若缺少C片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。答案(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子(2)模

12、板四种游离的脱氧核苷酸(3)进行细胞传代培养维持培养箱中的pHC4.(2016全国课标卷，40)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 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)，

13、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的单菌落，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_。答案(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，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)二者均含有氨芐青霉素抗

14、性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞5.(2015课标卷，40)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(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

15、，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。解析(1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。答案(1)RNA逆转录酶cDNA(

16、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6.(2015课标卷，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

17、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，可达到改变蛋白质的功能的目的。(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与RNA的复制、DNARNA、RNADNA、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，通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列，推测相应的核苷酸序列，并获取基因。经表达的蛋白质

18、，要对其进行生物功能鉴定。答案(1)氨基酸序列(或结构)(其他答案合理也可)(2)PP1DNA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7.(2014全国课标，40)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆

19、菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。答案(1)全部部分(2)筛选(3)乙 表达产物 耐旱性(4)同源染色体的一条上8.(2015广东卷，3)关于DNA的实验，叙述正确的是()A.用兔的成熟红细胞可提取DNAB.PCR的每个循环一般依次经过变性延伸复性三步C.DNA溶液与二苯

20、胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物D.用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色解析DNA的粗提取和提纯，所用原料一般是鸡血或者菜花，不能使用哺乳动物成熟的红细胞，因为其中不含细胞核和细胞器，极难提取到DNA，A不正确；PCR又称多聚酶链式反应，每个循环包括高温变性低温复性中温延伸三个步骤，而且顺序不能颠倒，B错误；在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂，C正确；甲基绿染液只能染DNA成绿色，细胞核中含有大量DNA分子，故用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，用甲基绿无法对细胞质进行染色，D错误。答案C从近五年高考统计看，课标卷

21、对基因工程考查明显多于其他工程技术，考查角度侧重于基因工程工具及特点，基因工程操作程序尤其是基因表达载体的构建与目的基因检测、鉴定。提分必记关键点1.基因工程常考的3种基本工具(1)限制性核酸内切酶：识别特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。(2)DNA连接酶：EcoliDNA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。(3)运载体：能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基因以便对含目的基因的受体细胞筛选。2.基因工程的4大操作程序(1)目的基因的获取(三种方法)：从基因文库中获取。利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进

22、行大量复制。用化学方法人工合成。(2)基因表达载体的构建(此为“核心步骤”)：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。基因表达载体的构建过程(3)将目的基因导入受体细胞的“3大方法”：导入植物细胞农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法)。导入动物细胞显微注射法(一般导入受精卵)。导入微生物细胞使用Ca2处理细胞。(4)理清目的基因的检测与鉴定：导入检测：DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。表达检测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。3.DNA的粗提取与鉴定命题点1基因工程的工具及操作程序(含PCR技术)1.(2017深圳一模)根据基因工程的有关知识回

23、答下列问题：(1)利用PCR技术扩增目的基因时，需要加入两种引物，原因是_，引物延伸而成的DNA单链会与引物结合，进行DNA的延伸，这样DNA聚合酶只能特异地复制_的DNA序列，一个DNA分子三轮复制以后，含有两种引物的DNA分子有_个。(2)基因工程的核心步骤是_。其目的是使目的基因在受体细胞中_，并可遗传给下代。(3)大肠杆菌作为受体细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为_细胞。(4)检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是_。答案(1)DNA聚合酶只能从3端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增处于两个

24、引物之间6(2)构建基因表达载体稳定存在，表达和发挥作用(3)感受态(4)目的基因是否能转录形成mRNA(DNARNA分子杂交)2.(2017江苏卷，33)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR 扩增过程示意图如下，请回答下列问题：(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过_获得_用于PCR扩增。(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1 和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的_位点。设计引物时需要避免引物之间形成_，而造成引物自连。(3

25、)图中步骤1代表_，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏_的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但_的引物需要设定更高的退火温度。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有_。(填序号：升高退火温度降低退火温度重新设计引物)。解析(1)由mRNA获得目的基因片段需通过逆转录获得的片段为cDNA。(2)为方便构建重组质粒，宜在引物中增加适当的限制酶位点以便使复制出的目的基因两端含限制酶切点；设计引物时，需避免引物之间碱基互补配对，以防引物间自连。(3)图中步骤1为高温下实现DNA变性解链。(4)PCR扩增时，若退火温度过高会破坏引物与模板间的碱基互补配对，DNA片段中G与C间可形成三个氢键，GC比例越高时DNA分子越稳定，其退火温度应越高。(5)若PCR反应得不到任何扩增产物，则可通过降低退火温度及重新设计引物等措施，以便