1、高考资源网（） 您身边的高考专家【考向解读】 1.基因工程的诞生()2.基因工程的原理及技术()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()高频考点：基因工程的原理、操作步骤及操作工具；动物的细胞培养与体细胞克隆中频考点：植物组织培养与植物体细胞杂交的原理及应用低频考点：蛋白质工程及应用【命题热点突破一】综合考查基因工程的原理及应用1目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。2将目的基因导入受体细胞没有碱基互补配对现象。3原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。4一般情况下，用同一种限制酶切
2、割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，以避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。5标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞。6受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。7启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。例1(2015广东高考改编)下图为培育转基因山羊生产人酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是()A过程所用的人酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得B过程可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植C过程可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D过程人
3、酪蛋白基因只能在细胞核内进行转录、翻译【答案】A【变式探究】 (2015全国卷)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_
4、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。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。【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)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无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
5、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【命题热点突破二】综合考查蛋白质工程的原理及应用基因工程和蛋白质工程的比较比较项目基因工程蛋白质工程原理基因重组中心法则的逆转区别过程获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定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找到相对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质区别实质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需要的生物类型或生物产品(基因的异体表达)定向改造或生产人类所需要的蛋白质结果生产自然界中已经有的蛋白质生产自然界中没有的蛋白质联系蛋白质工程是在
6、基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现例2、 (2015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
7、间的流动，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】(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，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。(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P1基因。中心法则的内容如下图所示：【答案】
8、(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)(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【命题热点突破三】植物细胞工程及应用有关植物细胞工程的几个关键问题1植物细胞A和植物细胞B杂交获得的杂种细胞的类型有三种：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。2杂种细胞形成的标志：新的细胞壁的生成。3杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。4植物组织培养时植物激素和光照的使用(1)植物激素的使
9、用脱分化阶段细胞分裂素比例较高，以促进细胞的分裂；再分化阶段生长素比例较高，以促进芽与根的形成。(2)光照的使用脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。例3利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。为培育出含胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：(1)甲方案中，胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是_。若研究人员已知胡萝卜素基因序列，可采用_方法获得胡萝卜素基因。过程中可用_技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了胡萝卜素基因。(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用_酶除去细
10、胞壁获得原生质体，诱导其融合的化学试剂常用_。通过获得“黄金大米”幼苗需要_两个过程，依据的原理是_。在培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加_。(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点是_。 (2)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性原理，在植物体细胞杂交前用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体。诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇。过程中将杂交细胞培育成杂交植株需要采用植物组织培养技术，该技术包括脱分化和再分化两个过程，原理是植物细胞的全能性。在植物组织培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素(生长素和细胞分裂素)。(3)
11、与传统育种方法相比，基因工程育种和植物细胞工程育种都能克服远缘杂交不亲和的障碍。【答案】(1)所有生物共用一套遗传密码人工合成DNA分子杂交(2)纤维素酶和果胶聚乙二醇脱分化和再分化(植物)细胞的全能性(植物)激素(生长素和细胞分裂素)(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)【变式探究】植物细胞工程包括植物组织培养和植物细胞杂交等技术。植物组织培养是克隆植物的一种方法，回答相关问题：(1)植物组织培养依据的生物学原理是植物细胞的全能性，在一定的_等条件下，植物细胞可以脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织转接到含有_成分的培养基上，就可以诱导其_生成胚状体或丛芽。(2)植物组织培养过程需要植物生
12、长和繁殖的最适条件，否则在光学显微镜下可观察到发生_异常，进而使植株出现遗传不稳定或不育。(3)在植物组织培养过程中，愈伤组织的成功诱导至关重要，科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响，实验结果如下表：培养基代号2，4D/mgL16BA/mgL1愈伤组织诱导率/%L11.0065.41L22.0068.76L33.0091.01L43.00.254.48L53.00.557.35L63.01.051.71注：愈伤组织诱导率(%)产生愈伤组织的外植体数/接种外植体总数100%诱导形成愈伤组织_(填“需要”或“不需要”)光照的条件。从上表可以得出的结论是_。(4)植物体细胞杂交技术的
13、关键环节有_、_和植物组织培养。【解析】(1)植物组织培养的培养基主要成份有无机营养物、碳源、有机营养成份、生长调节剂等。在植物组织培养中生长素和细胞分裂素的不同配比会影响组织分化。愈伤组织由不同激素的诱导经过再分化可生成胚状体或丛芽。(2)三种可遗传变异中，只有染色体变异能通过显微镜观察到，基因突变和基因重组观察不到。【答案】(1)营养和激素不同激素再分化(2)染色体(数目或结构)(3)不需要在基本培养基中添加较高浓度的2，4D有利于形成愈伤组织，而添加6BA则不利于形成愈伤组织(4)用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除细胞壁，获得有活力的原生质体(诱导)原生质体间的融合【命题热点突破四】动物细
14、胞工程及应用有关动物细胞工程的答题要素1动物细胞培养：(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)制备悬液的酶：胰蛋白酶或胶原蛋白酶。2未受精卵细胞作细胞核移植受体细胞的理由：(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。3单克隆抗体制备中2次筛选目的不同：(1)第1次：得到既能分泌抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞。(2)第2次：筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。4克隆动物的4种技术手段：动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。5相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方法是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的
15、手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合的方法相同。例4(2015天津高考)2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析，下列叙述错误的是()A该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术【答案】C【变式探究】 单克隆抗体的特点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备，已被广泛应用于疾病的诊断和治疗。用H7N9病毒制备单克隆抗体的流程如下图所示：(1)过程常用的方法是_。(2)向
16、小鼠体内注射抗原蛋白，使小鼠产生_免疫。从小鼠体内分离的细胞是_，细胞应具有的特点是_。(3)体外培养细胞，首先应保证其处于_的环境，其次需要提供充足的营养和适宜的温度。培养箱充入二氧化碳的作用是_。(4)对于转基因成功的细胞还要进行克隆化培养和_检测。(5)若要预防H7N9禽流感，可用图中的_作为疫苗。【解析】(1)基因工程中将目的基因导入动物细胞，常用显微注射法。(2)向小鼠体内注射了抗原后，刺激小鼠将发生特异性免疫中的体液免疫。从小鼠体内分离出能产生抗体的细胞，即已免疫的B细胞，也称浆细胞。通过基因工程技术导入了无限增殖调控基因后，再经过检测，得到的该细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体
17、。(3)动物细胞培养需要满足无菌无毒的环境，充足营养和适宜的pH，其中二氧化碳的作用就是维持培养液的pH。(4)细胞要大量培养，对其产生的抗体进行检测、筛选，以便获得能产生针对H7N9抗原的特定抗体的细胞。(5)传统的疫苗是脱毒或减毒的病原体，通过图示过程可知，抗原蛋白就可以刺激机体产生相应的特异性免疫，即抗原蛋白可作为预防H7N9禽流感的疫苗。【答案】(1)显微注射法(2)体液(只答特异性不得分)B细胞(浆细胞或已免疫B细胞)既能无限增殖，又能产生特异性抗体(3)无菌、无毒(缺一不得分)维持培养液的pH(4)(专一)抗体(5)抗原蛋白【高考真题解读】1.(2015重庆卷，6)下列有关人胰岛素
18、基因表达载体的叙述，正确的是()A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用答案C2.(2014重庆卷，4)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是()A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异解析构建表达载体需要限制酶和DNA连接酶，A错误；侵染植物
19、细胞后，重组Ti质粒上的TDNA整合到的染色体上，B错误；染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，属于基因重组，为可遗传变异，D正确。答案D3.(2013广东理综，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()A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析本题考查蛋白质工程的相关知识，意在考查考生对蛋
20、白质工程概念的理解。该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应根据P1的氨基酸序列设计模拟肽.再构建相应的DNA片段。答案C4.(2013安徽理综，6)如图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是()A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制C.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D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置答案D5.(2014重庆卷，2)生物技术安全性和伦理问题是社会
21、关注的热点。下列叙述错误的是()A.应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力解析在转基因过程中，避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因，A正确；我国不反对治疗性克隆，但坚决反对生殖性克隆，B正确；反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿，违背伦理道德，C正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子
22、，并非生物武器，D错误。答案D6.(2014海南卷，31)生物选修3：现代生物科技专题下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的
23、C通常称为_。(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_。答案(1)逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(其他合理答案也给分)(2)引物模板DNA(3)重组DNA(其他合理答案也给分)(4)提高受体细胞的转化率(其他合理答案也给分)7.(2015江苏卷，33)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题：图1图2(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶随机切开了核苷酸之间的_键从而产生切口，随后在DNA聚合酶作用下，以荧光标记的_为原料，合成荧光标记的DNA探针。(2)图2表示探针与待测基因结合的原
24、理。先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中_键断裂，形成单链。随后在降温复性过程中，探针的碱基按照_原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有_条荧光标记的DNA片段。(3)A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到_个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到_个荧光点。 (1)由图1所知，酶1使DNA链断裂，即作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA探针是被标记的单链DNA片段，合成原料为脱氧核苷酸。
25、(2)通过热变性，使DNA碱基对之间的氢键断裂，复性时能重新形成氢键，并且遵循碱基互补配对原则，形成杂交DNA分子。两条姐妹染色单体，含有四条模板链，可与四个被标记的DNA探针结合形成4个荧光标记杂交DNA分子。(3)植物甲(AABB)形成的配子染色体组成为(AB)与植物乙(AACC)的配子(AC)，受精后合子染色体组成为(AABC)，又由于 AA 和 BB 中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，则AABC将会有3条染色体被标记，6条染色单体可以观察到6个荧光点。AABC减数分裂时，AA两个染色体组可以正常联会，并且同源染色体分离，减数第一次分裂形成的两个子细胞分别获得一个A染色体组，而B染色
26、体组内的没有同源染色体存在，B中的染色体随机进入两个子细胞，因此其中一个子细胞含有A和B染色体组内2条能被标记的染色体，标记4个染色单体可以看到4个荧光点，另一子细胞只含有A中1条能被标记的染色体，2个染色单体可以观察到2个荧光点。答案(1)磷酸二酯脱氧核苷酸(2)氢碱基互补配对4(3)62和48.(2015江苏卷，32)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：图1图2(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。(2
27、)图1中启动子是_酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是_。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有_。(4)半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于_。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_。(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是_，理由是_。解析本题综合考查基因工程的相关内容，以及蛋白质的合成和加工。难度适中。基因表达载体包含启动子，终止子，目的基因和标记基因。
28、启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA 连接酶。胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被蛋白酶所识别，防止被水解。溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，若经溴化氰处理相应融合蛋白能获得“完整的”A链和B链，表明胰岛素A链、B链上并无溴化氰作用位点，不能将其切断；同理，半乳糖苷酶能被切成“多个肽段”，表明其具有多个切点(即“甲硫氨酸”)。胰岛素分子含有两条链，至少有2个游离氨基分别位于2条肽链的一端，并且R 基团中可能也含有游离的氨基答案(1)终止子(2)RNA聚合作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(3)
29、限制酶和DNA连接酶(4)防止胰岛素的A、B 链被菌体内蛋白酶降解(5)半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B 链中不含甲硫氨酸(6)至少2个两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R 基团中可能还含有游离的氨基9.(2015福建卷，33)生物现代生物科技专题GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是_。(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的_限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和
30、GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择Hpa I酶和BamH I酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第_泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的_与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行_培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。答案(1)使细胞分散开(2)Xho I(3)(4)抗体传代 - 17 - 版权所有高考资源网