高考生物二轮名师讲义现代生物科技基因工程细胞工程含答案.docx

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高考生物二轮名师讲义现代生物科技基因工程细胞工程含答案

基因工程、细胞工程

一、基因工程

1．基本工具：

（1）工具酶。

①限制性核酸内切酶（又称限制酶）：

切割目的基因和载体（断开磷酸二酯键）。

②DNA连接酶：

缝合DNA片段断口处外侧链（形成磷酸二酯键）。

（2）载体应具备的条件。

①能在宿主细胞内稳定存在并复制：

便于目的基因的表达。

②有一至多个限制酶切割位点：

便于外源DNA分子的插入。

③具有标记基因：

鉴定与选择重组DNA分子。

2．基本操作程序：

（1）目的基因的获取。

①基因文库获取，②PCR技术扩增，③化学方法直接人工合成。

（2）基因表达载体的构建。

①启动子：

启动转录。

②目的基因：

控制需要的特定性状。

③终止子：

终止转录。

④标记基因：

筛选重组细胞。

（3）将目的基因导入受体细胞。

①导入植物细胞：

最常用方法是农杆菌转化法，另外还有花粉管通道法和基因枪法。

②导入动物细胞：

最常用方法是显微注射法。

③导入微生物细胞：

常用Ca2＋处理使受体细胞处于感受态。

（4）目的基因的检测与鉴定。

①分子水平检测：

以目的基因单链作探针，进行分子杂交；抗原—抗体杂交。

②个体水平鉴定：

抗虫、抗病的接种实验。

3．应用：

（1）植物基因工程。

①抗虫、抗病、抗逆转基因植物；

②利用转基因改良植物的品质。

（2）动物基因工程。

①提高动物生长速度；②改善畜产品的品质；③用转基因动物生产药物；④用转基因动物作器官移植的供体。

（3）基因工程药物。

（4）基因治疗。

①体外基因治疗；②体内基因治疗。

二、植物组织培养与动物细胞培养的比较

三、植物体细胞杂交、动物细胞融合与细胞核移植

1．若该图为植物体细胞杂交示意图：

（1）原生质体的制备。

用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞的细胞壁，得到原生质体A和B。

（2）促融方法。

①过程中，常用的化学试剂是聚乙二醇。

（3）新细胞壁的形成。

②过程形成的D细胞具有一定的形状，该过程与细胞中的高尔基体密切相关。

（4）杂种植株的培育。

③过程为植物组织培养，依据的原理是细胞的全能性，所得杂种植株可育（“可育”或“不可育”）。

2．若该图为动物细胞融合示意图：

（1）促融方法。

与植物体细胞杂交相比，①过程中特有的方法是灭活病毒处理。

（2）原理：

①过程的完成依赖于细胞膜的流动性。

（3）应用。

若A细胞为骨髓瘤细胞，B细胞为B淋巴细胞，那么D细胞称为杂交瘤细胞，由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为克隆。

这种细胞既能无限繁殖，又能产生专一抗体。

3．若该图为体细胞核移植过程示意图，假设C细胞的细胞核来自于A细胞：

（1）受体细胞（B细胞）的选择理由。

第一：

营养物质丰富，能满足早期胚胎发育的需要。

第二：

体积较大，易于操作。

第三：

含有使已分化的细胞核恢复分裂能力的物质。

（2）克隆动物的性状。

通过该过程克隆的动物主要性状由A细胞决定。

1．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不可能同时进行ATP的合成与分解。

（　　）

【答案】　×　分析：

在诱导离体的组织或器官形成幼苗的过程中，伴随细胞的增殖与分化等需要能量的生理过程，一定会进行ATP的合成与分解。

2．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。

（　　）

【答案】　×　分析：

DNA分子杂交是通过碱基互补配对原则形成的。

3．将目的基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞。

（　　）

【答案】　×　分析：

目的基因必须经构建形成基因表达载体，才能导入受体细胞，否则不能正常表达。

4．培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。

（　　）

【答案】　√　分析：

植物的茎尖一般没有病毒感染，因此可以通过组织培养技术培养茎尖细胞以获得脱毒苗。

5．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。

（　　）

【答案】　×　分析：

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是否转录，但不能检测其是否表达。

6．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。

（　　）

【答案】　×　分析：

克隆动物通过核移植技术获得，不能通过体细胞杂交技术获得。

7．动物的生长激素基因转入植物体后不能表达。

（　　）

【答案】　×　分析：

不同生物的基因具有相同的化学成分和空间结构，合成蛋白质时共用一套密码子，因此动物基因可以在植物体内表达。

8．单克隆抗体技术可以用于治疗老年痴呆症。

（　　）

【答案】　√　分析：

单克隆抗体特异性强，可以定向清除抗原，达到治疗疾病的目的。

基因工程的基本工具

【典例1】　（2012·新课标全国卷）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。

（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATTC……G

　　　G……CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。

（4）反转录作用的模板是________，产物是________。

若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。

（5）基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。

（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是

________________________________________________________________________。

【解析】　

（1）当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。

（2）为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应该切出相同的黏性末端。

（3）DNA连接酶根据其来源的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coliDNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。

（4）反转录是指以RNA为模板在反转录酶的作用下合成DNA的过程，可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR（多聚酶链式反应）。

（5）基因工程中可以作为运载体的除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

（6）大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒（外源DNA）等物质的进入，只能通过Ca2＋处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态细胞），才能作为受体细胞。

【答案】　

（1）黏性末端　平末端

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同

（3）E·coli　T4

（4）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR

（5）λ噬菌体的衍生物　动植物病毒

（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

（1）基因工程常用的工具包括哪些？

分别起什么作用？

（2）限制酶的特异性及其作用：

①特异性：

________________________________________________________________________；

1作用部位：

________________________________________________________________________；

③末端分析：

同种限制酶切出的末端______________（填“一定”或“可能”）相同；不同种限制酶切出的末端____________（填“一定”或“可能”）相同。

【答案】　

（1）提示：

限制酶——分子手术刀，DNA连接酶——分子缝合针，运载体——分子运输车。

（2）提示：

①识别并切割特定的脱氧核苷酸序列

②DNA单链中两个相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键

③一定　可能

【总结提升】

与核酸有关的酶的辨析

【变式训练】　（2014·南通模拟）普通棉花中含β－甘露糖苷酶基因（GhMnaA2），能在纤维细胞中特异性表达，产生的β－甘露糖苷酶催化半纤维素降解，棉纤维长度变短。

为了培育新的棉花品种，科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体，利用农杆菌转化法导入棉花细胞，成功获得转基因棉花品种，具体过程如下。

请分析回答：

（1）①和②过程中所用的限制酶分别是____________、____________。

（2）基因表达载体除了图示组成部分外，至少还有________________________等（至少答两个）。

（3）③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体。

用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段，则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是________和______________。

（4）④利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中，整合到棉花细胞染色体DNA的区段是________________，转化后的细胞再通过________________形成植物体。

（5）导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对，从而抑制基因的表达，其意义是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

【答案】　

（1）HindⅢ、BamHⅠ　SmaⅠ

（2）复制原点、终止子、标记基因等

（3）6.0kb　12.7kb

（4）（含有E6启动子和GhMnaA2基因的）T—DNA　植物组织培养

（5）阻止β－甘露糖苷酶合成，使棉纤维更长

基因工程的操作步骤

【典例2】　肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。

研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达增强后，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。

该基因工程技术基本流程如图1。

（1）进行过程①时，需要用到________酶。

（2）研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。

据图分析，可从细胞中提取________进行分子杂交，以直接检测let7基因是否转录。

肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由细胞中________（填“RASmRNA”或“RAS蛋白”）含量减少引起的。

（3）进行过程②时，需用________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞培养。

③过程常用的方法是___________________________________________________________。

【解析】　

（1）构建基因表达载体时，应用限制酶切开载体并插入目的基因，再用DNA连接酶连接为基因表达载体。

（2）检测目的基因是否转录，可以从细胞中提取mRNA，与基因探针进行分子杂交。

let7基因表达增强，会使RAS蛋白翻译受阻，RAS蛋白含量减少，使肺癌细胞增殖受到抑制。

（3）进行细胞培养时，需要用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞。

转化动物细胞常用显微注射法