届高考生物二轮复习第1部分专题讲练突破专题8现代生物科技专题第16讲基因工程和细胞工程.docx
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1、专题八 现代生物科技专题第16讲基因工程和细胞工程考纲热度1.基因工程诞生(5年2考)2.基因工程原理及技术(5年15考)3基因工程应用(5年10考)4.蛋白质工程(5年7考)5植物组织培养(5年9考)6.动物细胞培养与核移植技术(5年6考)7动物细胞融合与单克隆抗体(5年8考)诊断知识盲点1切割质粒限制性核酸内切酶均能特异性地识别6个核苷酸序列。()2载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因。()3抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达。()4设计扩增目基因引物时不必考虑表达载体序列。()5用PCR方法扩增目基因时不必知道基因全部序列。()6PCR体系中一定要添加从受
2、体细胞中提取DNA聚合酶。()7外源DNA必须位于重组质粒启动子和终止子之间才能进行复制。()8每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点。()9蛋白质工程可以合成自然界中不存在蛋白质。()10将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada。()11限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用三种工具酶。()12Ecoli DNA连接酶既可连接平末端,又可连接黏性末端。()13目基因导入双子叶植物一般采用农杆菌转化法。()14为培育抗除草剂作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体。()15检
3、测目基因是否导入受体细胞可用抗原抗体杂交技术。()16蛋白质工程目是改造或合成人类需要蛋白质。()17蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子结构。()18由大肠杆菌工程菌获得人干扰素后可直接应用。()19在愈伤组织培养中加入细胞融合诱导剂,可获得染色体加倍细胞。()20经植物组织培养得到胚状体用人工薄膜包装后可得到人工种子。()21在诱导离体菊花茎段形成幼苗过程中,不会发生细胞增殖和分化。()22培养草莓脱毒苗所采用主要技术是细胞杂交。()23棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。()24植物每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞全能性。()25愈伤组织是外植体脱
4、分化和再分化后形成。()26再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功标志。()27在25实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞培养。()28动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶。()29动物细胞培养可用于检测有毒物质,茎尖培养可用于植物脱除病毒。()30体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。()31动物细胞培养技术可用于转基因动物培育。()32培养保留接触抑制细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。()33克隆培养法培养过程中多数细胞基因型会发生改变。()34二倍体细胞传代培养次数通常是无限。()35动物细胞核移植受体细胞必须是卵细胞。()36克隆动物性状与供体动物完全相同。()考点一基
5、因工程高考领航1(2016高考全国乙卷)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 酶切获得目基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有未被转化,有被转化。被转化大肠杆菌有三种,分别是含有环状目基因、含有质粒载体、含有插入了目基因重组质粒大肠杆菌。回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程工具,应具备基本条件有_(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
6、氨苄青霉素培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化和仅含环状目基因细胞是不能区分,其原因是_;并且_和_细胞也是不能区分,其原因是_。在上述筛选基础上,若要筛选含有插入了目基因重组质粒大肠杆菌单菌落,还需使用含有_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复制所需原料来自于_。解析:(1)质粒作为载体,应具备基本条件有: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;有特殊标记基因,供重组DNA鉴定和选择等等。(2)在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选,其中未被转化大肠
7、杆菌和仅含环状目基因大肠杆菌,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。含有质粒载体大肠杆菌和含有插入了目基因重组质粒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基因重组质粒大肠杆菌进一步筛选出来,还需要使用含有四环素固体培养基。(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基因重组质粒(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
8、长四环素(3)受体细胞2(2016高考全国丙卷)图(a)中三个DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3A三种限制性内切酶识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体示意图(载体上EcoR 、Sau3A 切点是唯一)。根据基因工程有关知识,回答下列问题:(1)经BamH 酶切后得到目基因可以与上述表达载体被_酶切后产物连接,理由是_。(2)若某人利用图(b)所示表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目基因重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目基因产物有_,不能表达原因是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来酶,常见有_和_,其中既能连接黏性末端又能连接平
9、末端是_。解析:(1)由题图可知,BamH 和Sau3A 两种限制性内切酶共同识别序列是,二者切割可以形成相同黏性末端,因此经BamH 酶切得到目基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A酶切后产物连接。(2)在基因表达载体中,启动子应位于目基因首端,终止子应位于目基因尾端,这样基因才能顺利地转录,再完成翻译过程,即顺利表达。图中甲所示目基因插入在启动子上游,丙所示目基因插入在终止子下游,二者目基因均不能被转录,因此目基因不能表达。(3)常见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两种酶切割后产生片段具
10、有相同黏性末端(2)甲和丙甲中目基因插入在启动子上游,丙中目基因插入在终止子下游,二者目基因均不能被转录(3)E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶3(2015高考全国卷)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV某蛋白(目蛋白)时,可先提取HIV中_,以其作为模板,在_作用下合成_,获取该目蛋白基因,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蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生可与此蛋白结合相应分泌蛋白是_,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中HIV,检测原理是_。(3)已知某种菌导致肺炎在健康人群中罕见,
11、但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象根本原因是HIV主要感染和破坏了患者部分_细胞,降低了患者免疫系统防卫功能。(4)人免疫系统有_癌细胞功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。解析:(1)HIV遗传物质是RNA,所以要想获得相应目基因,应以HIVRNA为模板,在逆转录酶作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原刺激下,机体进行体液免疫,由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白),由于该抗体能与目蛋白(抗原)发生特异性结合,所以可通过抗体检测出有无目蛋白,从而确定体内有无HIV。(3)HIV主要攻击人体T(或T淋巴)细胞,从而降低机体免疫系统防卫功能。(4)癌细
12、胞在机体中属于抗原,人体免疫系统能够监控和清除癌细胞。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4(2015高考全国卷)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位丝氨酸变成亮氨酸,240位谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后蛋白质(P1)不但保留P功能,而且具有了酶催化活性。回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质功能,可以考虑对蛋白质_进行改造。(2)以P基因序列为基础,获得P1基因途径有修饰_基因或合成_基因。所获得基因表达时是遵循中心法则,中心法则全部内容包括_
13、复制,以及遗传信息在不同分子之间流动,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位丝氨酸变成亮氨酸,240位谷氨酰胺变成苯丙氨酸后,该蛋白质功能发生了改变,此过程是通过对构成蛋白质氨基酸排列顺序进行改造,进而改变了蛋白质结构,从而改变了蛋白质功能。(2)在蛋白质工程中,目基因可以以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P1基因。中心法则内容如下图所示:由图可
14、知,中心法则全部内容包括:DNA以自身为模板进行复制,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),在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV),这是对中心法则补充。(3)蛋白质工程基本途径是预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列合成DNA表达出蛋白质,经过该过程得到蛋白质,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)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质结构推测氨基酸序
15、列功能核心探究1理清基因工程三大操作工具限制酶DNA连接酶载体作用切割目基因和载体拼接DNA片段,形成重组DNA分子携带目基因进入受体细胞作用特点(条件)(1)识别特定核苷酸序列;(2)在特定位点上切割DNA分子(1)EcoliDNA连接酶只能连接黏性末端;(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制;(2)有一个至多个限制酶切割位点;(3)具有特殊标记基因2.把握基因工程四步操作程序(1)目基因获取从基因文库中获取。利用PCR技术扩增:其实质是在体外对目基因进行大量复制。用化学方法人工合成a对于核苷酸序列已知直接人工合成。b可通过反转录法获取,即mRNA
16、逆转录酶,单链DNADNA聚合酶,双链DNA。(2)基因表达载体构建基因表达载体组成:目基因启动子终止子标记基因复制原点。基因表达载体构建方法(3)将目基因导入受体细胞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、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(Ca2处理法)受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞(4)目基因检测与鉴定导入检测:DNA分子杂交技术(使用DNA探针)。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。基因工程七大失分点1启动子、终止子(1)启动子(DNA片段)起始密码子(RNA上相邻3个碱基)。(2)终止子(DNA片段)终止密码子(RNA上相邻3
17、个碱基)。2限制酶、DNA酶、DNA连接酶、DNA聚合酶(1)限制酶DNA酶(2)DNA连接酶DNA聚合酶3将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个黏性末端或平末端。4限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便于进行检测。5基因工程中载体与细胞膜上物质运输载体不同。6目基因插入位点不是随意基因表达需要启动子与终止子调控,所以目基因应插入启动子与终止子之间部位。7目基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达过程,称为转化。转化实质是目基因整合到受体细胞染色体基因组中。题点突破1在培育转基因植物研究中,卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因,只有含卡那霉素
18、抗性基因细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉技术流程。请据图回答下列问题:(1)A过程需要酶有_和_。(2)要把重组质粒导入土壤农杆菌,首先必须用_处理土壤农杆菌,使土壤农杆菌转变为_态;然后将_在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)含有重组质粒土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后,将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C_和E_。如果要确保再生植株中含有抗虫基因,可在C过程培养基中加入_。(4)目基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性关键是_。这需要通过检测才能知道,检测采用方法是_。解析:(1)基因表达载体构建过程中,需要用同种限制酶切割目基因和载体,使它们产生相同黏性末端,再
19、用DNA连接酶把这两个DNA片段连接起来。(2)农杆菌转化法导入目基因时,首先必须用Ca2处理土壤农杆菌,使土壤农杆菌转变为感受态;然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)植物组织培养过程关键步骤是脱分化和再分化。因为只有含卡那霉素抗性基因细胞才能在卡那霉素培养基上生长,故若要确保再生植株中含有抗虫基因,可在C过程培养基中加入卡那霉素。(4)目基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性关键是目基因是否插入受体细胞DNA分子上,检测采用方法是DNA分子杂交技术。答案:(1)限制酶DNA连接酶(2)Ca2感受重组质粒和感受态细胞(3)脱分化再分化卡那霉素(4)目基因是否插入
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