1、专题十五 现代生物科技专题,最新考纲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()8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()9.胚胎干细胞的移植()10.胚胎工程的应用(),11.转基因生物的安全性() 12.生物武器对人类的威胁() 13.生物技术中的伦理问题() 14.简述生态工程的原理() 15.生态工程的实例() 16.DNA的粗提取与鉴定,知识串联回顾,核心考点突破,知识串联回顾 思维串联纵横联系,体验真题明考向,核心考点突破 核心考点
2、高效突破,核心考点一 基因工程,1.(2018全国卷,38)回答下列问题: (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Coben)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了 (答出两点即可)。,解析:(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中,该过程利用的技术是基因工程。该研究除了证明质粒可作为载体外,还证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞,真核生物基因可在原核细胞中表达等。 答案:(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达,(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而
3、体外重组的噬菌体DNA通常需与 组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞,在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。,解析:(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2+参与的转化方法;体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白(或噬菌体蛋白)进行组装获得;因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒,所以宿主细胞选用细菌。 答案:(2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌,(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加
4、的抑制剂。,解析:(3)为防止蛋白质被降解,在实验中应选用酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞;在蛋白质纯化过程中,为防止目的蛋白质被降解,需要添加蛋白酶的抑制剂。 答案:(3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶,2.(2016全国卷,40)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 。,解析:(1)由题图(a)三种限制酶的识别序列可知,BamH 酶
5、与Sau3A酶切割目的基因与表达载体后产生的片段具有相同的黏性末端。 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)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 。,解析:(2)构建基因表达载体时,目的基因应插入在启动子和终止子之间,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,两者的目的基因均不能被转录。 答案:(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,两者的目的基因均不能被转录,(3)DNA连接
6、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 。,解析:(3)常见的DNA连接酶有E.coli DNA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:(3)E.coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶,命题感悟:从近五年高考统计看,基因工程考查频率明显多于其他工程,多结合情景考查基因工程特点、工具、操作程序,尤其是基因表达载体构建及目的基因检测与鉴定。,1.熟记基因工程操作程序中的“三、三、三、二、一” (1)常考必记的三种工具: 、DNA连接酶、 。 (2)目的基因“三种获取方法” 从 中
7、获取(基因组文库、cDNA文库)。 利用 技术扩增:其实质是在体外对目的基因进行大量复制。用PCR仪控制温度: (9095 ) (5560 )延伸(7075 )。 通过DNA合成仪用 人工合成(用于核苷酸序列已知,且核苷酸数目较少的基因)、利用mRNA反转录法合成。,要点整合提素养,限制性核酸内切酶,载体,基因文库,PCR,变性,复性,化学方法,(3)将目的基因导入受体细胞的“三种类型” 导入植物细胞 法(花粉管通道法、基因枪法)。 导入动物细胞 法(导入受精卵)。 导入微生物细胞 法。 (4)目的基因检测与鉴定的“两个水平”,农杆菌转化,显微注射,转化,(5)基因工程操作的“一个核心” 的构
8、建。 2.掌握PCR技术的原理和过程 (1)原理: 复制,即:,基因表达载体,DNA,(2)PCR反应过程,单链,Taq,(3)结果:上述三步反应完成后,一个DNA分子就变成了 个DNA分子,随着重复次数的增多,DNA分子就以2n的形式增加。 3.理解第二代基因工程蛋白质工程的概念和流程 (1)概念,修饰,合成,两,(2)基本流程,预期蛋白质的 .,设计预期的蛋白质的 .,推测应有的 序列,找到相对应的 序列,功能,氨基酸,结构,脱氧核苷酸,素养培优,基因工程与蛋白质工程的比较,1.(2018山东济宁模拟)如图为转基因抗病毒马铃薯培育过程图,请回答:,考向设计通技法,考向一,围绕基因工程操作的
9、基本工具及PCR技术考查理解能力,解析:(1)PCR反应中温度呈现周期性变化,其中加热到9095 的目的是双链DNA解聚为单链,然后冷却到5560 使引物与互补DNA链结合,继续加热到7075 ,目的是在DNA聚合酶作用下进行延伸。PCR技术利用的基本原理是DNA(双链)复制,DNA分子复制时,子链的延伸方向由5到3方向,应选择图中的B、E引物对才能扩增目标片段,并加入热稳定DNA聚合(或Taq)酶参与催化。 答案:(1)使DNA解链(或变性) B和E 热稳定DNA聚合(或Taq),(1)使用PCR技术扩增目标片段时温度呈现周期性变化,其中加热到9095 的目的是 ,然后冷却到5560 使引物
10、与互补DNA链结合,继续加热到7075 ,开始子链的合成。由于子链的延伸方向为 53,因此应选择图中的引物 (填字母)与模板DNA结合,并加入 酶参与催化。,(2)构建重组质粒时,常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒,获得不同的黏性末端,其主要目的是 。重组质粒上的 使转录在所需要的地方停下来。,解析:(2)在构建基因表达载体时,常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒,可获得不同的黏性末端,以防止目的基因和质粒自身环化和反向连接。终止子终止基因的转录。 答案:(2)防止目的基因和质粒自身环化 终止子,解析:(3)重组细胞经过激素的诱导,可以形成具有分生能力的薄壁细胞,进而形成愈伤组织,经过再
11、分化形成抗病毒植株。 (4)在确定目标片段导入植物细胞后,是否赋予了植物抗病毒特性,需要在个体水平上做抗病毒的接种实验。 答案:(3)分生能力的薄壁 再分化 (4)抗病毒接种(或病毒感染),(3)重组细胞经过激素的诱导,可以形成具有 细胞,进而形成愈伤组织。愈伤组织经过 形成抗病毒植株。 (4)目标片段导入植物细胞后是否赋予了植物抗病毒特性,需要做 .实验,以确定其是否具有抗病毒特性及抗性程度。,2.(2018广东惠州三调)抗菌肽是一类由昆虫产生的多肽,同时具备抗霉菌、广谱杀菌、抑制病毒、抑杀肿瘤细胞等多重功能。目前已获得具有转抗菌肽基因的转基因动、植物,均具有较高抗病性。,(1)构建基因表达
12、载体的过程中使用的两种工具酶是 。质粒作为常用的运载体,应具备的基本条件有 (写出两点即可)。 若重组质粒如图所示,抗菌肽能否正常表达? ,原因是 。,解析:(1)构建基因表达载体的过程中使用的两种工具酶是限制酶和DNA连接酶。质粒作为常用的运载体,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、需具有启动子和终止子等。图中所示重组质粒目的基因插入在启动子的上游,无法开始转录,所以抗菌肽不能正常表达。 答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶 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、需具有启动子和终止子等 否 图中目的基因插入在启动子的
13、上游,无法开始转录,(2)选用抗菌肽PR39基因培育转基因小鼠时,应将重组质粒导入 细胞;通过 ,可直接证明转基因小鼠对细菌的抵抗力。,解析:(2)选用抗菌肽PR39基因培育转基因小鼠时,通常将重组质粒导入受精卵细胞;通过人工实施细菌感染实验,比较转PR39基因小鼠与野生型小鼠之间的抗菌能力的差异,可直接证明转基因小鼠对细菌的抵抗力。 答案:(2)受精卵 人工实施细菌感染,比较转PR39基因小鼠与野生型小鼠之间的抗菌能力差异,(3)选用抗菌肽PR39基因培育转基因植物时,应将重组质粒导入其 细胞,再通过 技术快速繁殖转基因植物。此过程中,通过调节(激素)的配比诱导其脱分化与再分化过程。,解析:
14、(3)选用抗菌肽PR39基因培育转基因植物时,可将重组质粒导入其体细胞,再通过植物组织培养技术快速繁殖转基因植物。此过程中,通过调节生长素与细胞分裂素的配比诱导其脱分化与再分化过程。 答案:(3)(正常)体 植物组织培养 生长素与细胞分裂素,3.苏云金芽孢杆菌产生的Bt毒蛋白在害虫的消化道内能被降解成有毒的多肽,最终造成害虫死亡,因此Bt基因广泛用于培育转基因抗虫植物。 (1)培育转基因抗虫棉所需的目的基因来自 的基因组,再通过PCR技术扩增。PCR反应中先加热到 9095 ,然后冷却到5560 使引物与互补DNA链结合,继续加热到7075 ,目的是 。,解析:(1)Bt毒蛋白基因来自苏云金芽
15、孢杆菌。PCR技术扩增目的基因的步骤包括高温(9095 )DNA变性解旋,降低温度(5560 )复性,引物与模板结合,升温(7275 )DNA子链延伸。 答案:(1)苏云金芽孢杆菌 在DNA聚合酶的作用下进行延伸,(2)限制酶主要是从 中获得,其特点是能够识别DNA分子某种 ,并在特定位点切割DNA。 (3)科研人员培育某品种转基因抗虫棉的过程中,发现植株并未表现抗虫性状。可能的原因是 。,解析:(2)限制酶主要从原核生物中分离纯化出来。其特点是能够识别某种特定的核苷酸序列。 (3)转基因抗虫棉未表现抗虫性状,原因可能是目的基因未成功导入,也可能是导入的目的基因未成功表达。 答案:(2)原核生
16、物 特定的核苷酸序列 (3)所转的基因未成功导入,或导入的基因未能准确表达,(4)在基因表达载体中,目的基因的首端和尾端必须含有 ,这样目的基因才能准确表达。,解析:(4)构建基因表达载体时,目的基因必须插入到载体的启动子与终止子之间。这样目的基因才能准确表达。 答案:(4)启动子、终止子,4.(2018海南卷)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质,科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞,得到了转基因植株。回答下列问题: (1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜 (填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养,选用这种叶片的理由是 。,解析:(1)当植物
17、体受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆菌移向这些细胞,因此用农杆菌感染时,优先选用黄瓜受伤的叶片。 答案:(1)受伤的 叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞,考向二,围绕基因工程操作的基本程序考查获取信息能力,(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中 . 已转移到植物细胞中且能够表达;用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11,则说明甜蛋白基因已经整合到 (填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。,解析:(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,说明目的基因甜蛋白
18、基因在受体细胞中已经完成表达;若甜蛋白基因整合到线粒体基因组或叶绿体基因组中,在遗传时遵循母系遗传,不会出现固定的分离比,所以子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11,则说明甜蛋白基因已经整合到核基因组。 答案:(2)甜蛋白基因 核基因组,(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用 作为外植体进行组织培养。 (4)通常,基因工程操作主要有4个步骤,即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此,基因工程的含义可概括为 。,解析:(3)茎尖细胞中几乎不含病毒,因此获得脱毒苗,常选用茎尖作为材料。 (4
19、)基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,从而创造出符合人们需要的新生物类型和生物产品。 答案:(3)茎尖 (4)按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出符合人们需要的新生物类型,5.(2018河南新乡一模)噬菌体抗体库技术是指将人的全部抗体基因插入噬菌体的基因组中,然后让该噬菌体感染大肠杆菌,最终使抗体以融合蛋白的形式表达于噬菌体的表面,形成含有全套抗体谱的噬菌体抗体库。请回答下列问题: (1)人体内的抗体是在 (细胞名称)中合成后,以胞吐的方式分泌到内环境中的。,解析:(1)人体内的抗体
20、是在浆细胞中合成后,以胞吐的方式分泌到内环境中。 答案:(1)浆细胞,(2)若要获取人的抗体基因,可以从细胞中提取相应的RNA,通过逆转录过程获取 片段,再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中,需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外,还需要 。,解析:(2)从人的细胞中提取抗体基因的RNA,通过逆转录过程获取cDNA片段,再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中,需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外,还需要引物和热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)。 答案:(2)cDNA 引物和热稳定性DNA聚合酶(Taq酶),(3)构建重组DNA分子的目的是 。 在噬菌体抗体库的构建过程中,
21、是否需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞?请写出原因: 。,解析:(3)构建重组DNA分子(基因表达载体)的目的是:使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达,并能传递给下一代。由于噬菌体可以侵染大肠杆菌,将重组DNA分子注入到大肠杆菌,因此在噬菌体抗体库的构建过程中,不需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞。 答案:(3)使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达,并能传递给下一代 不需要,噬菌体可以侵染大肠杆菌,将重组DNA分子注入大肠杆菌,(4)检测大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用 技术,即从原核细胞中提取RNA,以 为探针,与RNA杂交。该技术的原理是 。,解析:(4)检测
22、大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用分子杂交技术,即从原核细胞中提取RNA,以放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因)为探针,与RNA杂交。该技术的原理是碱基互补配对。 答案:(4)分子杂交 放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因) 碱基互补配对,6.(经典高考题)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
23、。,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。 答案:(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可),考向三,围绕蛋白质工程考查理解能力,(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: 。,解析:(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
24、,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。 答案:(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)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、
25、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:(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。 答案:(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能,7.(2018山东菏泽期末)糖尿病发病率在我国近30年来增长极为迅速,发病的年龄大大提前,这与人们不健康的生活方式有关,同时也与患者体内胰岛素的缺乏有关。生产速效胰岛素以及利用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为了目前治疗糖尿病的新思路,回答下列有关问题: (1)速效胰岛素的获得是科学家将胰岛素B链的第28
26、与第29个氨基酸调换顺序后实现的。该过程中,需要对 (填“胰岛素”“胰岛素基因”或“胰岛”)进行定向改造。,解析:(1)速效胰岛素是通过蛋白质工程获得的,所以需要对胰岛素基因定向改造。 答案:(1)胰岛素基因,(2)利用转基因技术实现胰岛素的批量生产,其关键操作环节是 。,解析:(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。 答案:(2)基因表达载体的构建,(3)对于胰岛素基因的获取,一是通过从 细胞中提取合成的胰岛素mRNA,经过 过程合成;二是通过分析胰岛素的 序列,进行人工合成。利用上述两种方法获得的基因结构 (填“相同”或“不同”)。,解析:(3)获取目的基因胰岛素基因,一是通过从能表达
27、胰岛素基因的胰岛B细胞中提取合成的胰岛素mRNA,经过逆转录过程合成;二是通过分析胰岛素的氨基酸序列,进行人工合成。利用上述两种方法获得的基因结构是不同的,因为密码子具有简并性。 答案:(3)胰岛B 逆转录 氨基酸 不同,(4)为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内,一般需要用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使之成为 细胞。若将重组的DNA导入植物细胞可采用的方法有 (写出两种)。,解析:(4)受体细胞是大肠杆菌时,为了使目的基因能顺利导入大肠杆菌细胞内,一般需要用CaCl2处理,目的是增大大肠杆菌的通透性,使其成为感受态细胞。将重组的DNA导入植物细胞常采用的方法有三种:农杆菌转化法、基因枪法、
28、花粉管通道法。 答案:(4)感受态 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法,易错提醒,限制酶及其切点分析 (1)一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因,但用单酶切在连接时会出现载体或目的基因自身环化现象,双酶切就不会出现此现象,同时双酶切可以保证目的基因与载体的正确连接。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。 (3)一个至多个限制酶切点:作为载体必须具有一个至多个限制酶切点,以便与外源基因连接。 (4)每种酶有一个切点:每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若载体上有一个以上的该酶切点,则切割重组后可能丢失某些片段,若丢失的片段含复制原点区,则进入受体细胞后便不能自
29、主复制。一个载体若只有某种限制酶的一个切点,则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段,又不会丢失自己的片段。,体验真题明考向,核心考点二 细胞工程,1.(2018全国卷,38)2018年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题: (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指 。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目(填“减半”“加倍”或“不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 (填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其
30、原因是 。,解析:(1)核移植是指将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中,形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育,最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中,所以与核供体相比,克隆动物体细胞的染色体数目不变。 (2)由于动物的胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,而动物的体细胞分化程度高,恢复全能性十分困难,因此,动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 答案:(1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为
31、核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 (填“相同”或“不相同”),性染色体组合 (填“相同”或“不相同”)。,解析:(3)哺乳动物雌雄个体的体细胞中,细胞核内常染色体的数目是相同的,性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同,性染色体组合 不同。 答案:(3)相同 不相同,2.(2018全国卷,38)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达,某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将
32、其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。,解析:(1)由题意可知,L1基因和GFP基因合成了 L1-GFP 融合基因(简称为甲),题图中显示了四个酶切位点,当将L1-GFP融合基因插入质粒P0时,可用E1和E4限制酶进行酶切,用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性,同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。 答案:(1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接,回答下列问题: (1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证 ,也是为了保证 。,解析:(2)若在牛皮肤
33、细胞中观察到了绿色荧光,则说明 L1-GFP 融合基因得到表达,即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。 (3)为了获得含有甲的牛,可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中,然后进行体外培养、胚胎移植等。 答案:(2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细胞,(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了 和 过程。 (3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的 移入牛的 中、体外培养、胚胎移植等。,解析:(4)利用PCR技术扩增目的基因,可以检测目的基因是否存在。PCR扩增的模板是
34、DNA。 答案:(4)核DNA,(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的 (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。,命题感悟:对细胞工程的考查频率仅次于基因工程,考查内容多涉及动物细胞培养与融合技术,体细胞核移植技术(常渗透考查胚胎工程技术),单克隆抗体的制备及植物组织培养和体细胞杂交技术。,1.熟记植物细胞工程的两个关键点 (1)有关植物组织培养 植物组织培养的2个关键:,要点整合提素养,固体,植物激素的使用:细胞分裂素比例较高,促进 分化,抑制 形成;生长素比例较高,促进 分化,抑制 形成。 光照
35、的使用:脱分化阶段 (填“需要”或“不需要”)给予光照,再分化阶段 (填“需要”或“不需要”)给予光照,以利于叶绿素的形成。 (2)植物体细胞杂交的关键 酶解法用 去除细胞壁。 促融剂 。 杂种细胞的形成标志 的形成。 培养杂种植株的技术植物组织培养。,芽,根,根,芽,不需要,需要,纤维素酶和果胶酶,聚乙二醇,新细胞壁,2.牢记动物细胞工程三个关键点 (1)动物细胞培养的特殊条件 营养条件:加入动物 等;通入氧气以满足代谢的需要;通入二氧化碳以维持培养液的 。 胰蛋白酶的两次使用:首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织,以制备单细胞悬液;培养过程中发生 时,同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。 避免杂菌
36、污染的措施:培养液及培养用具 处理,加入一定量的 ,定期更换 。 (2)动物体细胞核移植技术的关键点 受体细胞:去核的 细胞。 用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因: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。,血清、血浆,pH,接触抑制,灭菌,抗生素,培养液,卵母,(3)制备单克隆抗体 3种细胞特点不同 a.B淋巴细胞:能分泌 ,不能大量增殖。 b.骨髓瘤细胞:能大量 ,不能分泌抗体。 c.杂交瘤细胞:既能分泌 ,又能大量 。 2轮筛选目的不同 a.第1轮:获得能 的杂交细胞。 b.第2轮:获得能分泌 的杂交瘤细胞。,抗体,抗体,增殖,增殖,分泌抗体,所需特异性抗体,素养培优,
37、区分“克隆”动物与“试管”动物,1.(2018北京北师大实验中学测试)如图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育“番茄马铃薯”植株的过程,请回答下列问题:(1)过程使用了 酶,以使植物原生质体相互分离;此处使用的溶液浓度较大,以保证植物到细胞会发生 ,以保持原生质体不被破坏;在动物细胞培养技术中,使细胞分离开来的酶是 。,考向设计通技法,考向一,围绕植物细胞工程考查理解能力,解析:利用植物体细胞杂交技术培育杂种植物细胞,具体过程包括诱导植物细胞融合成杂种细胞和植物组织培养技术培育成杂种植株两过程。过程是通过酶解法去除细胞壁获得原生质体,过程是通过物理或化学方法(如聚乙二醇试剂)诱导原
38、生质体融合,过程是再生细胞壁形成杂种细胞,过程是脱分化过程形成愈伤组织,过程是再分化生成完整植株。过程和是植物组织培养技术培育完整植株。(1)为去壁过程,该过程需要采用酶解法,即使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;此处使用的溶液浓度较大,以保证植物细胞会发生质壁分离,以保持原生质体不被破坏。在动物细胞培养技术中,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使组织细胞分离开来。 答案:(1)纤维素酶和果胶 质壁分离 胰蛋白酶,(2)过程在化学药剂 的作用下会发生植物原生质体的融合;动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是 。 (3)过程 属于脱分化,过程 属于再分化,细胞发生分化的根本原因是 。(前两空用图中的数字作答),
39、解析:(2)是诱导原生质体融合的过程,该过程可采用化学方法(聚乙二醇),动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是用灭活的病毒做诱导剂。 (3)图中为脱分化过程,为再分化过程;细胞发生分化的根本原因是基因的选择性表达。 答案:(2)聚乙二醇 可以使用灭活的病毒 (3) 基因的选择性表达,解析:(4)形成杂种细胞后还需要采用植物组织培养技术将其培育成杂种植株,因此图中过程为植物组织培养过程,其原理是植物细胞具有全能性;植物组织培养时选用的材料通常是分生组织,原因是分生组织的全能性高,易培养形成愈伤组织。 (5)植物体细胞杂交的研究在克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍方面,取得了巨大突破,其育种的原理
40、是染色体变异。 答案:(4)植物组织培养 全能性高,易培养形成愈伤组织 (5)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 染色体变异,(4)过程的细胞工程技术是 ,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是 。 (5)植物体细胞杂交的研究在 方面,取得了巨大突破,其育种的原理是 。,2.(2018湖北武汉二月调研)为探究某种植物愈伤组织的培养条件,某研究小组配制了含有两种浓度2,4-D的培养基,然后接种初始质量相同的幼苗子叶切块并分别培养在光照及黑暗条件下,一段时间后,测量愈伤组织的生长量,结果如下图。,回答下列问题: (1)在该实验中,自变量是 。 进行植物组织培养的实验,要严格控制杂菌污染的原因是 。
41、,解析:(1)从图示内容和题干可知,黑暗和光照处理及两种浓度的2,4-D培养基,则光照强度和2,4-D浓度均为实验的自变量。由于微生物繁殖速度快,与植物组织竞争营养,产生大量有毒物质杀死植物细胞,故对植物组织培养时,应严格控制污染。 答案:(1)光照的有无、2,4-D的浓度(“培养的时间”不作要求) 杂菌可以在培养基上生长争夺营养,杂菌产生的物质影响植物组织的生长,(2)由图中实验数据分析,在培养基中添加2,4-D的作用是 。 (3)幼苗子叶切块转变成愈伤组织的过程称 。为大量获得该植物的愈伤组织适宜采取 (填“黑暗”或“光照”)培养。,解析:(2)2,4-D是植物生长素类似物,生长素具有促进
42、细胞生长作用,故添加2,4-D的作用是促进愈伤组织的生长。 (3)植物组织培养是在离体的情况下,经脱分化形成愈伤组织,再分化形成胚状体;从图示坐标曲线分析,黑暗条件下愈伤组织生长更好。 答案:(2)促进愈伤组织的生长 (3)脱分化 黑暗,(4)光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源,原因是 。,解析:(4)愈伤组织细胞中均不含叶绿体,无法利用光能进行光合作用,而光照促进叶绿素的合成,抑制细胞脱分化,促进细胞再分化,故脱分化过程通常是在黑暗条件下进行,再分化在光下进行。 答案:(4)经脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段,细胞中均不含叶绿体,无法利用光能进行光合作用,3.(2018江西宜春模
43、拟)动植物细胞工程在农业生产、医药卫生等领域有着广泛的用途。回答下列问题: (1)在将两种植物细胞进行杂交之前,需要用 酶进行处理,若将处理后的细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中,会发生 。诱导两种植物细胞融合可以采用的物理或化学方法进行,常用的物理方法有 (写2种即可)。,解析:(1)植物体细胞杂交过程有两个关键,一个是在把植物细胞杂交之前,必须去除细胞外的细胞壁,该过程需要用到纤维素酶和果胶酶;另外一个是诱导原生质体的融合,方法包括物理法(离心、振动、电刺激)和化学法(聚乙二醇)。若将处理后的细胞放入较高浓度的蔗糖溶液中,会发生渗透失水皱缩现象。 答案:(1)纤维素酶和果胶酶 渗透失水 离心、振
44、动、电刺激,(2)融合的细胞形成愈伤组织,在愈伤组织的培养过程中,当生长素和细胞分裂素的比值 (填“高”或“低”)时,有利于丛芽的分化;通过上述过程获得杂种植株依据的原理是 。,解析:(2)在愈伤组织的培养过程中,当生长素和细胞分裂素的比值低时,有利于丛芽的分化;通过上述过程获得杂种植株依据的原理是细胞膜具有一定流动性和植物细胞具有全能性。 答案:(2)低 细胞膜具有一定流动性和植物细胞具有全能性,(3)在制备单克隆抗体的过程中,若融合的结果随机出现多种不同的杂交细胞,就需要在特定的 上进行筛选,从而得到 细胞。单克隆抗体与传统方法获得的抗体相比,具有 的特点,因此广泛用于疾病的诊断等方面。,
45、解析:(3)用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞,该杂种细胞既能够增殖又能产生抗体。与传统方法获得的抗体相比,单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高,可大量制备的特点。 答案:(3)选择培养基 杂交瘤 特异性强、灵敏度高,可大量制备,4.(2018四川成都一诊)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,人工制备的抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。回答下列问题。 (1)制备单克隆抗体过程中要用到 和 技术。制备单克隆抗体过程中,给小鼠注射的HCG相当于 ,使小鼠产生能分泌相应抗体的浆细胞。,解析:(1)制备单克隆抗体过程用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HC
46、G相当于注射抗原,使小鼠产生分泌抗HCG抗体相应的效应B淋巴细胞。 答案:(1)动物细胞培养 动物细胞融合 抗原,考向二,围绕动物细胞工程考查获取信息能力,(2)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下,经酶催化合成DNA,而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。根据这样的原理,向经诱导后的浆细胞与骨髓瘤细胞混合培养液中添加氨基喋呤 (填“能”或“不能”)能筛选杂交瘤细胞,原因是 。,解析:(2)氨基喋呤可以阻断在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸,进而合成DNA,因此配制
47、的HAT培养基中添加氨基喋呤的成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。 答案:(2)能 浆细胞不能增殖,骨髓瘤细胞中的DNA合成途径被阻断不能增殖,杂交瘤细胞可通过辅助途径合成DNA,能够增殖,(3)筛选获得的杂交瘤细胞具有 的特点。利用杂交瘤细胞生产的单克隆抗体可以与 特异性结合,从而诊断早孕。,解析:(3)杂交瘤细胞的特点:既能大量增殖,又能产生特异性抗体。利用杂交瘤细胞生产的单克隆抗体可以与人绒毛膜促性腺激素特异性结合。 答案:(3)能无限增殖并分泌特异性抗体 人绒毛膜促性腺激素(或HCG),解析:(1)血清中的甲型胎儿蛋白、绒毛膜促性腺激素等属于蛋白质,检测这些物质常用抗原抗体杂交技术,专一抗体通常用细胞工程技术生产的纯度高的单克隆抗体,该抗体最主要的优点在于特异性强、灵敏度高,可大量制备。 答案:(1)抗原抗体杂交 单克隆抗体 特异性强、灵敏度高,可大量制备,
