1、专题十七 基因工程和 细胞工程 重温考纲要求 1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR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.动物细胞培养与体细胞克隆()。7.细胞融合与单克隆抗体()。做高考真题探命题规律 1.(2017课标全国)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
2、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，可用的检测物质是_(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
3、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质不是蛋白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
4、，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)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)。(4)当几丁质酶
5、基因和质粒载体连接时，DNA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，以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。
6、(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以合成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，DNA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)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列
7、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(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，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，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组
8、作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。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CO2浓度，CO2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”“C”“D”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)进行细胞传代培养 维持培养液是的pH C解析(1)题干信息基因序列(TTCG)，可知其转录出的mRNA上没有
9、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，会出现接触抑制，此时应该进行传代培养。(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)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，
10、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)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31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
11、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基因，首先应建立该植物的基因组文库，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(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31，符合基因的分离定律，可知得到的二倍体转基因耐旱植株为
12、杂合子，因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。5.(2015课标全国)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_
13、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。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)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
14、(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)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
15、因是_。(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 原生质体 愈伤 再分化(或分化)植物体细胞杂交技术(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
16、，然后经过再分化形成完整的杂种植株。(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)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
17、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
18、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
19、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，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.基因工程的相关判断(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
20、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必须通过分子检测()(2)21三体综合征的诊断必须通过分子检测()(
21、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)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr
22、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，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
23、化的和仅含有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(Tetr)失活，而氨苄青霉素抗性基因(Ampr)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
24、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，在该培养基上都能生长，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
25、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，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其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(1)从基因文库中获取。(2)PCR技术扩增：PCR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
26、)。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；基因枪法；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：Ca2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：分子杂交
27、技术。(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
28、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码子位于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1.(2016课标全国丙改编)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EcoR、Sau3A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
29、、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)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被转录(3)EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶解析(1)由图(a)可知，尽管BamH和Sau3A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BamH
30、酶切后得到的目的基因可以与图(b)中表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)运载体上的启动子和终止子具有调控目的基因表达的作用，由于甲和丙的目的基因分别插入在启动子的上游和终止子的下游，故这两个运载体上的目的基因都不能被转录和翻译。(3)常见的DNA连接酶是EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，但作用有所差别，T4DNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端，而EcoliDNA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
31、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，其设计方法：修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂_(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)通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯
32、产量，基因工程中使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(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
33、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28 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
34、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，表明目的基因已形成蛋白质产品。(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28 条件下保存，不宜在常温下
35、保存。考查蛋白质工程4.(2015课标全国改编)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
36、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。答案(1)氨基酸序列(或结构)(2)P P1 DNA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
37、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，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，
38、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：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的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T4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
39、。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的_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
40、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
41、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)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性
42、状产生影响(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)制备原生质体：用纤维素酶和果胶酶处理。(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；特殊营养：血清、血浆；适宜的温度和pH；气体环境：含95%的空气加5%CO2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
43、细胞：去核的卵母细胞。(2)原因：营养丰富；体积大，易操作；含有刺激细胞核恢复分裂能力的物质。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：B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，又能大量增殖。(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
44、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：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去除细胞壁之后形成的原生质体融合，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1.(2017广州二模)【生物选修3：现代生物科技专题】研究人员利用植物组织培养技术，通过图一所示的流程进行育种实验，培育出具有耐盐性的植株。回答下列问题：(1)图一所示的实验流程中
45、，再分化发生在_(填“”、“”、“”或“”)过程；用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)将经射线照射和不经照射处理的愈伤组织，分别转移到含不同浓度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，不经射线照射愈伤组织不能分化出幼苗。判断的理由是_。答案(1)诱发其基因突变(提高突变率)灭菌 消毒(2
46、)NaCI浓度、是否照射射线 升高 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，再分化发生在过程中；射线照射属于物理诱变因子，可以诱发愈伤组织基因突变。植物组织培养的培养基应该用高压蒸汽灭菌法灭菌，而外植体只能消毒。(2)根据图二分析，实验的自变量为氯化钠的浓度、是否照射射线，因变量是再分化幼苗的比例。用剂量为10Gy的射线照射愈伤组织后，获得耐盐性
47、幼苗的比例将升高。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)步骤的方法是_。步骤常用的化学试剂是_，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_，其中步骤是_。植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植物，与A、B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 聚乙
48、二醇 是(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，其中表示去壁获取原生质体的过程；表示人工诱导原生质体融合；表示再生出新细胞壁的过程；表示脱分化过程；表示再分化过程。(1)步骤是去掉细胞壁，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)。诱导后形成的两两融合的原生质体有三种，所以需要进行筛选。(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，其中过程表示脱分化过程；表示再分化过程。图中获得的杂
49、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3.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物的器官或组织，原因是其细胞_，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
50、过程中还需要提供O2和CO2等气体环境，CO2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突变，可无限增殖；目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为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
51、要提供O2和CO2等气体环境，CO2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CEA的单克隆抗体来诊断癌症。回答下列问题。(1)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途径能被氨基嘌呤阻断。淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。鼠骨髓
52、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。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，)
53、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)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。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。依据上述原理，欲从培养液中分离出杂种细胞，其方法为：用添加氨基嘌呤的培养液培养经诱导融合后的细胞，收集能增殖的细胞。请做：课时作业（十七）
