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2018届高考生物二轮专题复习课件:专题17 基因工程和细胞工程

资料类别: 生物/课件

所属版本: 通用

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上传时间:2018/3/16

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[重温考纲要求] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。5.植物的组织培养(Ⅱ)。6.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)。7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
做高考真题·探命题规律



1.(2017·课标全国Ⅰ)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的受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________(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________(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________________________________________________________________________。

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
解析 (1)基因A的编码区中有内含子在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除而原核生物细胞内基因转录后不切除转录后直接表达所以翻译形成的蛋白A。(2)由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒无法侵染到真核生物家蚕细胞内所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫故可用昆虫病毒作为运载体。(3)大肠杆菌作为受体菌具
有繁殖周期短、易培养。(4)检测目的基因是否表达通常用抗原一抗体杂交技术。(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证明了生物的遗传物质是DNA还为基因工程理论的建立提供了启示这一启示是DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。

2.(2014·课标全国Ⅱ)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________(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时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)抗真菌病的能力没有提高根据中心法则分析其可能的原因是________。

答案 (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常
解析 (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嫩叶组织细胞易破碎。提取RNA时提取液中需添加RNA酶抑制剂其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA其原理是在逆转录酶的作用下以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可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
体细胞原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(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)抗真菌病的能力没有提高根据中心法则分析其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。

3.(2017·课标全国Ⅲ)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、CD、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。

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(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)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T淋巴细胞浓度结果如图2。
①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CO浓度的作用是________。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”“CD”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。


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)模板 dNTP(3)①进行细胞传代培养 维持培养液是的pH ②C

解析 (1)题干信息基因序列(TTCG……)可知其转录出的mRNA上没有起始密码子AUG。(2)根据PCR的条件需要引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、四种脱氧核糖核苷酸作为原料。(3)当细胞达到一定浓度时会出现4)据图分析丙与对照接近甲和乙都有较大影响在甲、乙中存在但在丙中不存在的片段是C所以缺少C片段会降低效果。
4.(2014·课标全国Ⅱ)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3∶1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
解析 (1)基因组文库包含某种生物的所有基因而cDNA文库包含某种生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性其耐旱性与某个基因有关若要从植物甲中获得耐旱3)从植物甲中获得该耐旱基因后通常采用农杆菌转化法将该耐旱基因导入植物乙的体细胞中经过植物组织培养得到再生植株。若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表达产物如果检测结果为阳性说明该耐旱基因已经翻译成相应的蛋白质。此后还需要进行个体生物学水平的检测即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)用得到的二倍体转基因耐旱植株自交子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3∶1符合基因的分离定律可知


5.(2015·课标全国Ⅰ)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________,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。



答案 (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
解析 (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)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。
6.(2013·课标全国Ⅱ)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_______________________________
____________________________________________________。(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。

答案 (1)纤维素 果胶 原2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他答案合理也可) 在减数分裂过程中前者染色体联会异常而后者染色体联会正常(其他答案合理也可)(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽
解析 (1)要培育同时含有A和B的新型药用植物可采用植物体细胞杂交技术。该技术先用纤维素酶和果胶酶去除两种植物细胞的细胞壁获得具有活力的原生质体再用化学诱导剂诱导二者融合。诱导融合成功后获得的杂种细胞经脱分化培养成愈伤组织然后2)多倍体的概念:体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。由于甲与乙有性杂交的后代中分别含有甲植物和乙植物的一个染色体组两个染色体组中的染色体互不相同杂交后代细胞中无同源染色体减数分裂过程中会发生联会异常不能产生正常的生殖细胞故该植株不可育。而体细胞杂交获得的杂种植株分别含有甲植物和乙植物的两个染色体组含有同源染色体减数分裂过程中联会正常能产生正常的生殖细胞故该杂种植株可育。(3)制备人工种子的材料可以是经组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等。

7.(2014·课标全国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
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淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活原因是___________________________________________________。


答案 (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)1 200(4)不能无限增殖
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、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条染色体有丝分裂后期染色体数目加倍达到200条。(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。
课前排查练





1.基因工程的相关判1)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测(  )(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测(  )(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(  )(4)用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸(  )(5)每个质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点(  )
(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(  )(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(  )
(8)重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接(  )(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(  )(10)动物的生长激素基因转入植物后不能表达(  )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)× (9)× (10)×
2.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(  )(2)21三体综合征的诊断必须通过分子检测(  )(3)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养(  )(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(  )(5)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养(  )
(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(  )(7)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性(  )(8)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(  )9)单克隆抗体技术可用于治疗老年痴呆症(  )(10)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行(  )



答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)√ (10)×
考点命题·探研突破

考点一 基因工程

(2016·课标全国Ⅰ)某一质粒载体DNA插入到Amp或Tet中会导致相应的基因失活(Amp表示氨苄青霉素抗性基因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________________________________________________________________________________________________________________________________________________(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须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有环状目的基因的细胞是不能区____________________;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________。
【解析】 (1)质粒载体作为基因工程的工具应具备的基本条件有:能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点等。(2)依题意可知目的基因插入后导致四环素抗性基因(Tet)失活而氨苄青霉素抗性基因(Amp)仍能行使正常功能。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有环状目的基因的细胞因二者均不含氨苄青霉素抗性基因在该培养基上都不能生长所以是不能区分的;含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞因二者都含氨苄青霉素抗性基因在培养基上都能生长,因此也是不能区分的。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,还需使用含有四环素的固体培养基;因目的基因插入后,导致四环素抗性基因(Tetr)失活含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌在该培养基中不能生长而含有质粒载体的则能正常生长。(3)噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒
在侵染细菌时噬菌体的DNA进入到细菌细胞中而蛋白质外壳仍留在细胞外;在噬菌体DNA的指导下利用细菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分据此可推知:基因工程中某些噬DNA复制所需的原料来自于受体细胞。


【答案】 (1)能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点(答出两点即可)(2)二者均不含氨苄青霉素抗性基因在该培养基上都不能生长 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) 二者都含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

获取目的基因的3种途径从基因文库中获取。(2)PCR技术扩增:原理:DNA复制原理。需要条件:模板DNA、引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。过程:DNA受热变性解旋为单链、冷却后RNA引物与单链相应互补序列结合然后在DNA聚合酶作用下延伸合成互补链。(3)化学方法人工合成。
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。使用限制酶的注意点(1)一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因。
(2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。
目的基因导入受体细胞的方法(1)导入植物细胞:农杆菌转化法;②基因枪法;③花粉管通道法。(2)导入动物细胞:显微注射法。(3)导入微生物细胞:Ca+处理法(感受态细胞法)。
目的基因的检测与鉴定的方法(1)检测目的基因是否导入受体细胞:DNA分子杂交法。(2)检测目的基因是否转录出mRNA:3)检测目的基因是否翻译出蛋白质:抗原—抗体杂交技术。(4)个体生物学水平鉴定:根据表达性状判断。
基因工程的常考点(1)目的基因插入位置:启动子与终止子之间。(2)将目的基因导入受体细胞没有碱基互补配对现象。(3)常用的受体细胞:植物:受精卵、体细胞。动物:受精卵。微生物:大肠杆菌、酵母菌等。(4)原核生物作为受体细胞的优点:多为单细胞、繁殖快、遗传物质相对较少。

关于基因工程的3个误区(1)误认为只能用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段。其实可以用不同限制酶切割只要二者切割后产生相同黏性末端即可。(2)误将目的基因导入受体细胞当作基因工程成功的标志。基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达。(3)误认为启动子就是起始密码子终止子就是终止密码子。启动子和终止子位于DNA分子上其作用和转录有关起始密码子和终止密RNA上其作用与翻译有关。

考查基因工程操作的基本工具和流程(2016·课标全国丙改编)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸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________。
答案 (1)Sau3AⅠ 两种酶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 T连接酶 T连接酶
解析 (1)由图(a)可知尽管BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶的识别位点不相同但两种酶切割后产生的DNA片段具有相同的黏性末端故被BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与图(b)中表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。(2)运载体上的启动子和3)常见的DNA连接酶是E·coliDNA连接酶和T连接酶但作用有所差别连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端而E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端。

2.(2017·郴州市四模)利用基因工程技术培育马铃薯新品种目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题:(1)马铃薯易患多种疾病,导致其产量不高,通过导入抗病基因并使其表达可以提高马钤薯产量,基因工程中使用最多的抗病基因是________和病毒的复制酶基因。
(2)马铃薯是双子叶植物常用________(方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、________、________、________等五部分。(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯其设________(填“敏感”或“不敏感”)或使靶蛋白过量表达植物吸收除草剂后仍能________。(4)将目的基因导入受体细胞后还需对转基因植物进行________。


答案 (1)病毒外壳蛋白基因 (2)农杆菌转化法 启动子 终止子 复制原点(3)不敏感 正常代谢(4)目的基因的检测与鉴定
解析 (1)通过导入抗病2)马铃薯是双子叶植物常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点等五部分。(3)除草剂只能作用于杂草不能作用于马铃薯因此需要修饰除草剂作用的靶蛋白使其对除草剂不敏感(抵抗)或使靶蛋白过量表达植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。
3.(2017·昆明市二模)预防乙肝最有效的途径是接种疫苗。将乙肝表面抗原基因转移到植物细胞内可生产乙肝疫苗。回答下列问题。(1)欲在短时间内大量扩增乙肝表面抗原基因。通过________(填写中文名称)技术其原理是________利用该技术扩增乙肝表面抗原基因的前提是___________________________。
(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法此外采用________法十分简便经济。用抗原-抗体杂交技术检测植物细胞是否成功合成乙肝表面抗原蛋白若有________出现表明目的基因已形成蛋白质产品。(3)将乙肝表面抗原基因导入植物细胞后采用________技术获得愈伤组织该技术需在________条件下进行。(4)乙肝疫苗在2~8 ℃条件下保存其不宜在常温下保存最可能的原因____________________________________________。

答案 (1)多聚酶链式反应 DNA双链复制 要有一段已知目的基因的核苷酸序列2)花粉管通道 杂交带(3)植物组织培养 无菌和人工控制(4)乙肝疫苗的化学本质是蛋白质在常温下保存易变性失活
解析 (1)PCR技术(多聚酶链式反应)可在短时间内大量扩增目的基因其原理是DNA双链复制;利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列。(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法此外还有花粉管通道法和基因枪法其中花粉管通道法十分简便经济。用抗原-抗体杂交技术检测植物细胞是否成功合成乙肝表面抗原蛋白若有

杂交带出现3)将转基因细胞培育成转基因植株需要采用植物组织培养技术该技术需在无菌和人工控制条件下进行。(4)乙肝疫苗的化学本质是蛋白质在常温下保存易变性失活因此乙肝疫苗在2~条件下保存不宜在常温下保存。

考查蛋白质工程(2015·课标全国Ⅱ改编)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240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸改变后的蛋白质(P)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P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__________________________
______________________________________________________________________________________________________________________。


(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________进行鉴定。


答案 (1)氨基酸序列(或结构)(2)P P 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

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位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后该蛋白质的功能发生了改
(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P基因。中心法则的内容如图所示:



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。
5.阅读如下资料:资料甲: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。资料乙:T溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T溶菌酶的基因进行了T4溶菌酶第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T溶菌酶的耐热性。
回答下列问题:(1)资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是________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)资料乙中的技术属于________工程的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T溶菌酶空间结构改________序列发生了改变。


答案 (1)显微注射 限制酶 DNA连接酶 感染植物将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸
解析 (1)小鼠细胞为动物细胞将基因表达载体导入动物细胞常用的方法是显微注射法;构建基因表达载体常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶;将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法农杆菌的作用是作为载体将目的基因导入受体细胞2)从资料乙中可以得出是对基因进行改造结果是得到耐热性提高的蛋白质因此属于蛋白质工程的范

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现有的蛋白质进行改造或制造一种新蛋白质的技术。对基因进行改造后第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成二硫键引起了空间结构的改变所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变。

考点二 细胞工程

(2016·课标全国甲)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①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。②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
(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)”培养成功一样其他克隆动物的成功获得也证明了________。
【解析】 (1)核移植过程中供体的体细胞中性染色体组成可为XX或XY;去核时常采用显微操作的方法;图示②过程表示胚胎移植。(2)细胞培养过程中经过多次传代培养细胞中遗传物质的稳定性会降低。(3)由于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所以克隆动物与供体性状不完全相同。(4)克隆动物的成功获得证明了已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。


【答案】 (1)XX或XY 显微操作 胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性

细胞工程概念的常考点(1)定向性:按照人的意愿。(2)目的:改变细胞内的遗传物质和获得细胞产品。植物组织培养易错点(1)条件:无菌、离体。(2)培养基组成:无机营养、有机营养、激素、琼脂。
植物体细胞杂交常考点(1)制备2)原生质体融合:离心、振动、电激、聚乙二醇。(3)杂种细胞形成的标志:新细胞壁的形成。动物细胞培养常考点(1)条件:无菌、无毒;②特殊营养:血清、血浆;③适宜的温度和pH;④气体环境:含95%的空气加5% CO的混合气体。(2)两大阶段:原代培养→细胞株;传代培养→细胞系。
动物细胞核移植易错点(1)受体细胞:去核的卵母细胞。(2)原因:①核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同(1)克隆动物遗传物质来自两个亲本。(2)发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。(3)外界环境条件可能引起不遗传的变异。
制备单克隆抗体常考点(1)3种细胞特点不同:淋巴细胞: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2)2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。
关于细胞工程的2个误区(1)误认为原生质体的制备是原生质体融合。原生质体的制备是用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞使植物细胞壁去掉而获得原生质体;而原生质体融合是指去壁的植物细胞融合。

(2)不能正确区分杂种细胞、重组细胞和杂交细胞。杂种细胞:植物体原生质体融合融合的原生质体形成细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。重组细胞:体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。杂交细胞:动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。

考查植物细胞工程(2017·广州二模)【生物——选修3:现代生物科技专题】研究人员     



回答下列问题:(1)图一所示的实验流程中再分化发生在________(填“①”、“②”、“③”或“④”)过程;用γ射线照射愈伤组织的目的是________。实验过程应注意无菌操作对所用的培养基要进行________处理对外植体进行________处理。
(2)将经γ射线照NaCl的分化培养基中培养愈伤组织再分化出幼苗的比例如图二所示据图分析:本实验的两个自变量分别是________。用剂量为l0Gy的γ射线照射愈伤组织后获得耐盐性幼苗的比例________(填“升高”、“不变”或“降低”)。通过本实验________(填“能”或“不能”)确定在分化培养基中NaCl浓度大于1.0%时不经γ射线照射愈伤组织不能分化出幼苗。判断的理由是。


答案 (1)④ 诱发其基因突变(提高突变率) 灭菌 消毒(2)①NaCI浓度、是否照射γ射线 升高 ②不能 未获取NaCI浓度为1.0%~1.5%的实验数据因此不能确定
解析 植物组织培养过程为:离体的植物组织器官或细胞(外植体)→脱分化形成愈伤组织→再分化为胚状体→植株(新植体)。图一中①表示脱分化形成愈伤组织表示细胞增殖诱导基因突变表示再分化形成胚状体并发育成植物体。(1)根据以上分析(2)①根据图二分析实验的自变量为氯化钠的浓度、是否照射γ射线因变量是再分化幼苗的比例。用剂量为10Gy的γ射线照射愈伤组织后获得耐盐性幼苗的比例将升高。②由于灭菌未获取NaCl浓度为1.0%~1.5%的实验数据因此不能确定在分化培养基中NaCl浓度大于1.0%时不经γ射线照射愈伤组织不能分化出幼苗。

2.(2017·芜湖市5月质检)下图为A、B两种二倍体植物体细胞杂交过程示意图请据图回答:

(1)步骤①的方法是________。步骤②常用的化学试剂是________之后________(是/否)需要筛选。(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程中运用的技术手段是________其中步骤④是________。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植物与AB两种植物相比该杂种植物是新物种的原因是________。(3)培育该杂种植物的过程中遗传物质的传递是否遵循孟德尔遗传规律?为什么?。



答案 (1)酶解法 聚2)植物组织培养技术 脱分化 该杂种植株与A、B两种植物间均存在生殖隔离(3)不遵循该过程不属于有性生殖
解析 分析题图图示为植物体细胞杂交过程示意图其中①表示去壁获取原生质体的过程;②表示人工诱导原生质体融合;③表示再生出新细胞壁的过程;④表示脱分化过程;⑤表示再分化过程。(1)步骤①是去掉细胞壁分离出有活力的原生质体常用酶解法即用纤维素酶和果胶酶处理。步骤②是人工诱导原生质体融合的过程常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。诱导后形成的2)图中杂种细胞通过植物组织培养技术培育成为杂种植物其中过程④表示脱分化过程;⑤表示再分化过程。图中获得的杂种植物与A、B两种植物间均存在生殖隔离与A、B不属于同一个物种所以是新物种。(3)图示为体细胞杂交过程没有经过不同配子的结合所以不属于有性生殖因此该过程中不遵循孟德尔遗传规律。

动物细胞工程回答与动物细胞培养有关的问题:(1)动物细胞培养一般是选用幼龄动________,易于培养。培养时先要剪碎然后用________分散细胞制成细胞悬液。(2)细胞正常培养了一段时间后发现细胞绝大部分死亡只有极少数细胞存活这是因为存活的细胞发生了________可无限增殖。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为________代以内以保持细胞正常的________核型。



(3)为保证培养液无菌、无毒的环境需要添加一定量的________。培养过程中还需要提供O和CO等气体环境的作用主要是________。


答案 (1)分裂能力强 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)(2)突变 10 二倍体(3)抗生素 维持培养液的pH
解析 (1)动物细胞培养的细胞一般取自于幼龄动物的器官或组织原因是其细胞分裂能力强易于培养;培养时先要剪碎然后用胰蛋白酶分散细胞制成细胞悬液。(2)细胞正常培养了10代以内以保持细胞正常的二倍体核型。(3)抗生素具有杀灭细菌的作用所以为保证无菌、无毒的环境需要添加一定量的抗生素;培养过程中还需要提供O和CO等气体环境的作用主要是维持培养液的pH值。
4.(2017·揭阳二模)癌胚抗原(CEA)是某些癌细胞表面产生的一种糖蛋白临床上通过制备CEA1)一般不直接用单个的B淋巴细胞培养形成细胞群的办法来生产单克隆抗体。原因是________。(2)制备CEA的单克隆抗体时给小鼠注射的CEA相当于________能使小鼠产生免疫反应。(3)杂交瘤细胞的扩大培养既可在体外培养也可注射到小鼠________内培养。体内培养与体外培养相比其优点是________。 

(4)已知细胞合成DNA有D和S两条途径其中D途DNA的合成途径但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径但能不断分裂增殖将这两种细胞在试管中混合加聚乙二醇促融获得融合细胞(一般只考虑细胞两两融合)并生产单克隆抗体。请回答:试管中除融合的杂种细胞外还有________种融合细胞。
②设计一方法(不考虑机械方法)从培养液中分离出杂种细胞并说原理。方法:用________的培养液培养经诱导融合后的细胞收集能增殖的细胞。原理:__________________________________________。
答案 (1)B淋巴细胞不能无限增殖(2)抗原(3)腹腔 无需提供营养物质以及无菌环境操作简便(4)2 方法:添加氨基嘌呤 原理:加入氨基嘌呤后使D合成途径阻断仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及彼此融合B淋巴细胞及彼此融合的B淋巴细胞也不能增殖)但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。
解析 熟记并理解生产单克隆抗体的过程等相关的基础知识、形成清晰的知识网络。在此基础上从题意中提取有效信息对各问题情境作答。(1)由于B淋巴细胞不能无限增殖因此一般不直接用单个的B淋巴细胞培养形成细胞群的办法来生产单克隆抗体。(2)制备CEA的单克隆抗体时给小鼠注射的CEA相当于抗原能使小鼠产生免疫反应3)杂交瘤细胞的扩大培养既可在体外培养也可注射到小鼠腹腔内培养。与体外培养相比体内培养的优点是无需提供营养物质以及无菌环境操作简便。(4)①试管中除融合的杂种细胞外还有2种融合细胞即骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、淋巴细胞与淋巴细胞融合。②依题意可知:加入氨基嘌呤后使合成DNA的D途径被阻断仅有D合成途径的骨髓瘤细胞及其彼此融合的骨髓瘤细胞就不能增殖(B淋巴细胞及彼此融合的B淋巴细胞也不能增殖)但在人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞中可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而进行增殖。

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