精选教育全国通用年高考生物二轮专题讲义8现代生物科技专题讲义doc.docx

1、精选教育全国通用年高考生物二轮专题讲义8现代生物科技专题讲义doc专题八 现代生物科技专题第课时基因工程与克隆技术考点一基因工程1基因工程的基本工具(填空)2基因工程的基本操作程序(填空)(1)目的基因的获取途径：方法具体操作直接分离从自然界已有的物种中分离，如从中获取人工合成化学合成已知核苷酸序列的，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板逆转录法以mRNA为模板，在作用下人工合成PCR技术扩增原理：；条件：模板DNA、脱氧核苷酸、热稳定的过程(2)基因表达载体的构建重组质粒的构建：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。启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动

2、转录；终止子是终止转录的位点。(3)将目的基因导入受体细胞：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(用Ca2处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)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接种实验。3蛋白质工程(填空)(1)启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用(2019重庆卷，T6D)()(2)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测(2019天津卷，T4A)()(3)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较

3、强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽()(4)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()(5)每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点()1为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将从陆地棉基因库中获取的酶D基因与位于拟南芥叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得转基因油菜品种。酶D基因、转运肽基因所含三种限制酶(Cla、Sac、Xba)的切点如图所示。请回答下列问题：(1)用限制酶_和_酶处理两个基因后，可得到A、D端相连的目的基因。(2)将上述目的基因插入如图所示质粒的_中，构建_

4、，然后将其导入农杆菌中。(3)利用_法将目的基因导入油菜叶片中，并通过筛选获得转基因油菜细胞，通过_技术可培育成转基因油菜植株。(4)用_法可检测转基因油菜的染色体DNA上是否插入了目的基因，用_法可检测转基因油菜植株中的目的基因是否翻译成蛋白质。解析：(1)用限制酶Cla和DNA连接酶处理两个基因后，就能得到A、D端相连的目的基因。(2)将上述目的基因插入题图所示质粒的TDNA中，构建基因表达载体，并导入农杆菌中。(3)采用农杆菌转化法将目的基因导入油菜体细胞中。获得转基因油菜细胞后，可通过植物组织培养技术将其培育成转基因油菜植株。(4)用DNA分子杂交法可检测转基因油菜的染色体DNA上是否

5、插入了目的基因，用抗原抗体杂交法可检测转基因油菜植株中的目的基因是否成功表达出相关的蛋白质。答案：(1)ClaDNA连接(2)TDNA基因表达载体(3)农杆菌转化植物组织培养(4)DNA分子杂交抗原抗体杂交2(2019江苏高考)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

6、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)图中步骤1代表_，步骤2代表退火(复性)，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)PCR技术可在体外对DNA进行扩增，模板可以是mRNA经过逆转录获得的cDNA。(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)时，需在引物中增

7、加适当的限制性核酸内切酶的识别序列，便于目的基因与质粒的连接。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。(3)根据PCR的过程可知，图中步骤1为变性，步骤2为退火(复性)，步骤3为延伸，这三个步骤构成一个循环。(4)退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，过高的退火温度会破坏引物与模板的碱基配对。因G、C之间的氢键数多于A、T之间的氢键数，故GC含量高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，可能的原因是退火温度过高使扩增效率降低，也可能是未按照目的基因两端的核苷酸序列来设计引物，因此可以采取的措施是降低退火温度、重新设计引物等。答案：(1)逆转

8、录cDNA(2)限制性核酸内切酶碱基互补配对(3)变性(4)引物与模板GC含量高 (5)考点二克隆技术1植物细胞工程的基本技术(填图)2动物细胞培养(填图)3动物细胞核移植技术(填图)4动物细胞融合与单克隆抗体(填图)(1)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是植物组织培养()(2)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行(2019江苏卷，T3B)()(3)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()(4)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞()(5)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性()(6)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体()1研究小组

9、用土壤农杆菌与陆地棉叶肉细胞原生质体共同培养获得了转基因陆地棉，过程如下。请回答下列问题：(1)图a表示从已经消毒的叶片中剪取部分植物组织细胞，图b表示制备原生质体，培养皿中要加纤维素酶和果胶酶，其原因是_。 (2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是_和_。培养一段时间后，将其与土壤农杆菌混合培养，使重组Ti质粒进入_，重组Ti质粒上_段携带了目的基因，可以整合到植物细胞的 _上。然后通过离心(图d)的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是_。(4)将愈伤组

10、织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量，其原因是_，最终获得完整的植株(图h)。解析：图示是通过土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养的方法获得转基因植物的过程。a为获取植物细胞；b为去除细胞壁获取原生质体的过程；c为用培养基培养原生质体；d为土壤农杆菌与植物细胞原生质体共培养；e表示脱分化过程；f表示用选择培养基进行筛选培养；g表示再分化过程；h表示转基因植物幼苗。(1)图b表示用纤维素酶和果胶酶处理来制备原生质体，原因是植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁。(2)图c表示用培养基培养原生质体，培养基中加入了适宜浓度的蔗糖，其主要作用是为

11、原生质体提供碳源、能源和调节渗透压维持原生质体的形态，将其与土壤农杆菌共同培养，使携带目的基因的Ti质粒的TDNA进入植物细胞，整合到植物细胞的染色体(染色体DNA)上，然后通过离心的方法，除去多余的土壤农杆菌。(3)图e表示将原生质体培养成愈伤组织，然后将其转移到含有一定抗生素的培养基中进行培养(图f)，抗生素的作用是筛选出含目的基因的植物细胞。(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化，故将愈伤组织转移培养基继续培养(图g)，同时注意调整植物生长调节剂的种类和含量。答案：(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，纤维素酶和果胶酶可除去细胞壁(2)为原生质体提供碳源和能源调节渗透压

12、维持原生质体的形态原生质体(植物细胞)TDNA染色体(染色体DNA)(3)筛选出含目的基因的植物细胞(4)植物生长调节剂的种类和含量会影响愈伤组织的分化2科学家将某些诱导基因转入小鼠的纤维母细胞中成功获取诱导干细胞，这类细胞经诱导可分化为肝细胞、神经细胞、上皮细胞等，同时诱导干细胞也为单克隆抗体的制备提供了一条新思路，具体过程如图所示。请回答下列相关问题：(1)与纤维母细胞相比，诱导干细胞分化程度_。过程的实质是_。在培养诱导干细胞时需要无菌、无毒的环境，通常需要在培养液中添加一定量的_，以防培养过程中的污染；同时为了满足营养需求 ，在人工配制的合成培养基中通常需要加入_等一些天然成分。细胞培

13、养所需要的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是_。(2)图中的Y细胞通常从小鼠的_(填器官名称)中抽取。过程如果采用化学试剂诱导融合，则该化学试剂通常是_。只考虑细胞两两融合，Z细胞的类型有_种，如果Z细胞为X细胞和Y细胞融合后的杂种细胞，则Z细胞的特点是_。与传统抗体相比，单克隆抗体的优点是_。解析：(1)诱导干细胞具有分化成多种细胞的能力，分化程度较低，而分化成不同细胞的过程就是基因选择性表达的过程。在培养动物细胞时需要无菌、无毒的环境，通常需要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；同时为了满足营养需求，在人工配制的合成培养基中通常需要加入血清、血浆等一些天然成分。细胞

14、培养所需要的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是维持培养液的pH。(2)图中的Y细胞为B淋巴细胞，通常从小鼠的脾脏中抽取。诱导细胞融合的化学试剂通常是聚乙二醇(PEG)。只考虑细胞两两融合，X细胞和Y细胞可形成3种融合细胞，即XX细胞、YY细胞、XY细胞。X细胞和Y细胞融合后的杂种细胞(杂交瘤细胞)的特点是既能大量繁殖，又能产生专一性的抗体。与传统抗体相比，单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。答案：(1)低基因的选择性表达抗生素血清、血浆维持培养液的pH(2)脾脏聚乙二醇(PEG)3既能大量繁殖，又能产生专一性的抗体特异性强、灵敏度高，并可以大量制备关注制备单克隆抗体的

15、两个常考点(1)三种细胞的特点：免疫后的B淋巴细胞(浆细胞)：能分泌抗体，不能大量增殖。骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。(2)两次筛选目的不同：第1次：获得能分泌抗体的杂种细胞。第2次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。1(2019全国卷)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

16、。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

17、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。(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

18、含有四环素的固体培养基。(3)某些噬菌体经改造后可作为载体，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(2019全国卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3A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)。GAATTCGGATCCGATCCT

19、TAAGCCTAGGCTAG图(a)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(b) 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Sau3A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

20、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，这样目的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，图丙所示目的基因插入在终止子的下游，两图所示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EcoliDNA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

21、被转录(其他合理答案也可)(3)Ecoli DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(其他合理答案也可)3(2019全国卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得

22、也证明了_。解析：(1)哺乳动物的正常细胞核中性染色体的组成为XX(雌性)或XY(雄性)。卵母细胞在培养至减数第二次分裂的中期时，常采用显微操作法去除细胞核。过程是将早期胚胎移植到代孕个体的子宫中，即代表的是胚胎移植。(2)一般来说，动物细胞在传代培养到1050代时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化，即遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时一般选10代以内的细胞，以保证细胞正常的二倍体核型。(3)获得的克隆动物性状与供体动物基本相同，但不完全相同，从遗传物质的角度分析，性状不完全相同的原因是：克隆动物细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞的细胞质，细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。(4)

23、高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但其细胞核的全能性在卵母细胞细胞质中的物质的作用下仍能得以表达。故克隆羊“多莉(利)”以及其他克隆动物的培育成功，证明了高度分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。答案：(1)XX或XY 显微操作胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性4(2019全国卷)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

24、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。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16 000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

25、多次传代培养后都不能存活，原因是_。解析：(1)由图可知，小鼠至少经过4次免疫后，免疫小鼠的血清抗体效价可达到16 000以上，其中Y小鼠的血清抗体效价最高。(2)由于细胞融合是随机的，且并不是所有细胞都能参与融合，融合体系中含有五种细胞：未融合的B淋巴细胞、未融合的骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞、B淋巴细胞相互融合形成的细胞。(3)两个细胞的细胞核融合成一个细胞核标志着融合的完成，杂交瘤细胞中有一个细胞核，染色体数量为两者之和，即100条染色体。(4)未融合的B淋巴细胞不能无限增殖，经多次传代培养后都不能存活。答案：(1)4YY小鼠的血清抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互

26、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)1100(4)(经免疫的B淋巴细胞是高度分化的细胞)不能无限增殖5(2019全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，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)。