《（江蘇專用）2019高考生物二輪復習 專題十 現(xiàn)代生物科技專題 考點29 基因工程、蛋白質工程和細胞工程學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2019高考生物二輪復習 專題十 現(xiàn)代生物科技專題 考點29 基因工程、蛋白質工程和細胞工程學案（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 考點29　基因工程、蛋白質工程和細胞工程 [直擊考綱]　1.基因工程的誕生(A)。2.基因工程的原理及技術(含PCR技術)(B)。3.基因工程的應用(B)。4.蛋白質工程(A)。5.植物的組織培養(yǎng)(B)。6.動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆(A)。7.細胞融合與單克隆抗體(B)。8.動物胚胎發(fā)育的基本過程(A)。9.胚胎工程的理論基礎(A)。10.胚胎干細胞的移植(A)。11.胚胎工程的應用(B)。12.轉基因生物的安全性(A)。13.生物武器對人類的威脅(A)。14.生物技術中的倫理問題(A)。15.生態(tài)工程的原理(A)。16.生態(tài)工程的實例及應用(B)。 1．基因工程?？嫉?

2、種基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶：識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并在特定位點上切割DNA分子。 (2)DNA連接酶：①E·coli DNA連接酶只能連接黏性末端；②T4 DNA連接酶能連接黏性末端和平末端。 (3)載體：①能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復制。②有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段(基因)插入其中。③具有特殊的標記基因——以便對含目的基因的受體細胞進行鑒定和選擇。 2．基因工程的4大操作程序 (1)目的基因的獲?。孩購幕蛭膸熘蝎@取。 ②利用PCR技術擴增：a.原理：DNA雙鏈復制。b.條件：模板DNA、引物、游離的脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定的DNA聚合酶

3、。 ③用化學方法直接人工合成。 (2)基因表達載體的構建 ①基因表達載體模式圖 ②基因表達載體的構建過程 (3)將目的基因導入受體細胞 ①導入植物細胞：農(nóng)桿菌轉化法、基因槍法、花粉管通道法。 ②導入動物細胞：顯微注射技術。 ③導入微生物細胞：感受態(tài)細胞法(用Ca2＋處理)。 (4)目的基因的檢測與鑒定 ①插入檢測：DNA分子雜交技術。 ②轉錄檢測：DNA—RNA分子雜交技術。 ③翻譯檢測：抗原—抗體雜交。 ④個體水平檢測：抗性接種實驗。 3．圖解記憶蛋白質工程 4．比較記憶植物組織培養(yǎng)與動物細胞培養(yǎng) 項目 植物組織培養(yǎng) 動物細胞培養(yǎng) 取材

4、 植物幼嫩部位 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織 過程 結果 獲得植株個體，可以體現(xiàn)全能性 新的細胞，不形成個體，不體現(xiàn)全能性 條件 ①無菌；②營養(yǎng)；③適宜條件 ①無菌、無毒；②營養(yǎng)、血清等；③溫度和pH；④氣體環(huán)境：O2、CO2 5.植物體細胞雜交與單克隆抗體制備過程比較 步驟 植物體細胞雜交過程 單克隆抗體制備過程 第一步 原生質體的制備(酶解法) 正常小鼠免疫處理 第二步 原生質體融合(物理、化學法) 動物細胞融合(物理、化學、生物方法) 第三步 雜種植株的篩選與培養(yǎng) 雜交瘤細胞的篩選與培養(yǎng) 第四步 雜種植株的誘導與鑒定

5、 單克隆抗體的提純 相同點 ①兩種技術手段的培養(yǎng)過程中都進行有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱為克隆，都不涉及減數(shù)分裂；②均為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件 (1)誘導融合的方法分別有哪些？融合的細胞類型有哪幾種(僅考慮兩兩融合的細胞)? 提示?、僬T導植物體細胞的原生質體融合的方法主要有離心、振動、電激或用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。 ②動物細胞融合常用的誘導因素有聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒(誘導動物細胞融合的特有因素)、電激等。 融合的細胞類型：前者—AA、BB、AB。后者—瘤瘤、B瘤、BB。 (2)各自的原理分別有哪些？ 提示　前者有細胞膜的流動性和植物細胞的全

6、能性，后者有細胞膜的流動性和細胞增殖。 6．掌握克隆動物培育的流程 7．理清單克隆抗體制備的過程 題組一　基因工程和蛋白質工程 1．(2018·南通、泰州聯(lián)考)乙型腦炎和偽狂犬病是豬的兩種常見傳染病。如圖是利用基因工程技術生產(chǎn)能同時預防這兩種病疫苗的流程圖，其中PrM為乙型腦炎的特異性抗原基因，PK、gG、gD為偽狂犬病的主要抗原基因，TK為偽狂犬病的毒性基因，pgG為啟動子，BamHⅠ和EcoRⅠ為兩種限制酶，其識別序列及切割位點分別是G↓GATCC、G↓AATTC。請回答下列問題： (1)過程①所需的酶有____________和____________。下列四種

7、引物中適用于過程①的一對引物是________。 P1：5′TTGGATCCATGGAAGGCTCAATCATGTG 3′ P2：5′CACAAGCTTAGATGACGTATCCAAGGAG 3′ P3：5′TACGGTACCTTAGGGGTTAAGTGGG 3′ P4：5′GCGAATTCTAACTGTAAGCCGGAGCG 3′ (2)過程②所需的酶有__________________________。過程③中要用Ca2＋處理大腸桿菌，其目的是________________________________________。 (3)重組偽狂犬病毒中不帶TK基因的優(yōu)點是____

8、____________________________。 (4)將獲得的病毒疫苗注射到豬體內(nèi)，一方面病毒中抗原基因在豬細胞中大量表達，誘導豬獲得______________免疫；另一方面__________________________________使得病毒疫苗具有用量小、作用更持久等優(yōu)點。 答案　(1)反(逆)轉錄酶　耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)　P1和P4　(2)限制酶和DNA連接酶　使大腸桿菌成為感受態(tài)細胞，有利于外源DNA的導入　(3)不具毒性，注射后不會引發(fā)豬患病　(4)體液免疫和細胞(或特異性)　病毒在動物體內(nèi)可增殖并長期保留 解析　(1)圖中過程①表示乙腦病毒的

9、RNA經(jīng)反(逆)轉錄形成相應的目的基因，并通過PCR技術擴增該目的基因的過程，該過程涉及逆轉錄和PCR技術，因此需要逆轉錄酶和耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)的催化。圖中目的基因兩側是限制酶(BamHⅠ和EcoRⅠ)的識別序列，故應該選擇的引物是P1和P4。(2)圖中過程②表示構建基因表達載體，需要的工具酶有限制酶和DNA連接酶。過程③表示將重組DNA導入受體細胞(大腸桿菌)的過程，用Ca2＋處理大腸桿菌使其成為感受態(tài)細胞，有利于外源DNA的導入。(3)TK為偽狂犬病的毒性基因，因此重組偽狂犬病毒中不帶TK基因的優(yōu)點是不具毒性，注射后不會引發(fā)豬患病。(4)將獲得的病毒疫苗注射到豬體內(nèi)，一方面病

10、毒中抗原基因在豬細胞中大量表達，誘導豬獲得特異性免疫(體液免疫和細胞免疫)；另一方面由于病毒在動物體內(nèi)可增殖并長期保留，使得病毒疫苗具有用量小、作用更持久等優(yōu)點。 2．(2018·揚州模擬)為研究肝癌致病機理，科研工作者利用如圖所示的差異雜交法和基因工程獲取相關癌基因以作進一步研究。請據(jù)圖回答問題： (1)圖1中，A過程需要用________酶，D過程需要回收________(填“未雜交”或“雜交分子”)的含32P的cDNA單鏈，繼而通過人工合成，獲得____________，并用其構建基因文庫。 (2)從圖1構建的基因文庫中獲取的目的基因，一般還需進行人工改造后才能用于基因

11、表達載體的構建，改造內(nèi)容除了在基因兩端添加限制酶的識別序列外，還需添加____________________，以便其隨載體導入受體細胞后，能正常調(diào)控表達過程。 (3)圖2為改造后的目的基因。圖3為兩種質粒，其中Ampr為氨芐青霉素抗性基因，Tetr為四環(huán)素抗性基因，lacZ為藍色顯色基因，其表達產(chǎn)物可使底物X-Gal呈藍色。EcoRⅠ(0.7 kb)、NotⅠ(1.2 kb)等為限制酶及其切割位點與復制原點之間的距離(1 kb＝1 000個堿基對)。 ①圖3中能作為載體的最理想的質粒是________(填“X”或“Y”)，用選定的質粒與圖2的目的基因構建基因表達載體時，應選用的限制酶是_

12、_____________。為篩選出成功導入目的基因的受體細胞，培養(yǎng)基中應適量添加________________。 ②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中獲得的重組質粒，并進行電泳觀察，可出現(xiàn)四種長度不同的片段，其長度分別為1.7 kb、5.3 kb、________________。 答案　(1)逆轉錄　未雜交　雙鏈cDNA　(2)啟動子和終止子　(3)①X　NotⅠ　四環(huán)素和X-Gal?、?.1 kb和3.9 kb 解析　(1)圖1中，A過程是以mRNA為模板通過逆轉錄合成cDNA單鏈的過程，該過程需要用到的酶是逆轉錄酶。由于正常肝細胞總mRNA群中不含癌基因mRNA，不能與以癌基因mR

13、NA為模板合成的cDNA單鏈完成分子雜交，因此，要獲取癌基因應回收未雜交的cDNA單鏈，繼而通過人工合成，獲得雙鏈cDNA(癌基因)，并用其構建基因文庫。(2)基因正常表達需要啟動子和終止子的調(diào)控，而人工合成的目的基因(癌基因)中不含啟動子和終止子，因此在對獲得的目的基因進行人工改造時需添加啟動子和終止子。(3)①根據(jù)圖2可知，目的基因中間含有EcoRⅠ酶切割位點，兩端具有NotⅠ酶切割位點，因此只能用NotⅠ酶切割目的基因而不能用EcoRⅠ酶切割，否則會破壞目的基因。分析質粒X和質粒Y的結構可知，質粒Y的復制原點中含有NotⅠ酶切割位點，因此不能用質粒Y作為載體。因此，圖3中能作為載體的最理

14、想的質粒是X，應選用的限制酶是NotⅠ。由于質粒X中含有四環(huán)素抗性基因Tetr，因此，用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可篩選出導入了普通質粒(不含目的基因)和重組質粒(含目的基因)的受體細胞；由于NotⅠ酶切會破壞質粒X中的藍色顯色基因lacZ，因此，用含有X-Gal的培養(yǎng)基可鑒別導入的是普通質粒還是重組質粒：培養(yǎng)結果呈藍色說明導入的是普通質粒，培養(yǎng)結果不呈藍色說明導入的是重組質粒。綜上所述，為篩選出成功導入目的基因的受體細胞，培養(yǎng)基中應適量添加四環(huán)素和X-Gal。②構建重組質粒時，只使用一種限制酶，則目的基因可以以兩種不同方向連接到質粒X被切開的切口中。由于目的基因和質粒中均含有1個EcoRⅠ酶切割位點

15、，因此每種重組質粒中含有2個EcoRⅠ酶切割位點，若用EcoRⅠ完全酶切獲得的每個重組質粒，都將得到2種不同長度的DNA片段，最終可出現(xiàn)四種長度的DNA片段，長度分別為1.7 kb、5.3 kb、3.1 kb和3.9 kb。 3．干擾素是用于治療病毒感染和癌癥的免疫活性蛋白質，若人的干擾素基因在大腸桿菌內(nèi)表達，產(chǎn)生的抗病毒性較低且保存困難，若將第17位的半胱氨酸改造為絲氨酸，則生產(chǎn)出的干擾素的抗病毒性是原來的100倍，且可在－70 ℃條件下保存半年，下圖是構建干擾素工程菌的過程示意圖。回答下列問題： (1)要改變干擾素的功能，可以考慮對干擾素的________進行改造。對干擾素進行改造

16、，也可直接對干擾素基因進行改造，其原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)③過程將B導入大腸桿菌，需用________對大腸桿菌進行處理，使其處于能________________________的生理狀態(tài)。 (3)要檢測B是否導入大腸桿菌，將③過程后的大腸桿菌先接種于含________________的培養(yǎng)基上，然后將在該培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌接種在含______________的培養(yǎng)

17、基上，在前者培養(yǎng)基上能生長而在后者培養(yǎng)基上不能生長的是導入B的工程菌。 (4)利用圖中工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素，這是因為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)氨基酸序列　蛋白質的結構由基因決定，基因可以直接遺傳；對基因進行改造比對蛋白質改造容易　(2)Ca2＋　吸收周圍環(huán)境中的DNA分子　(3)氨芐青霉素　四環(huán)素　(4)大腸桿菌為原核生物，無內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力 解析　(1)根據(jù)題干信息，若將第17位的半胱氨酸改造為絲氨酸，則生產(chǎn)出的干擾素

18、的抗病毒性是原來的100倍，且可在－70 ℃條件下保存半年，因此可以對干擾素的氨基酸序列進行改造。對干擾素進行改造，也可直接對干擾素基因進行改造，原因是：蛋白質的結構由基因決定，基因可以直接遺傳；對基因進行改造比對蛋白質改造容易。 (2)將重組質粒導入大腸桿菌，需用Ca2＋處理，使大腸桿菌處于一種能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子的生理狀態(tài)，成為感受態(tài)細胞。 (3)將目的基因導入受體細胞時，大腸桿菌有三種狀態(tài)，一是沒有導入任何質粒，二是導入普通質粒，三是導入重組質粒。分析圖示可知：在構建基因表達載體時，抗四環(huán)素基因的結構遭到破壞，而抗氨芐青霉素基因結構完好，因此沒有導入任何質粒的大腸桿菌，不含上

19、述兩種抗性基因，在含有氨芐青霉素或四環(huán)素的培養(yǎng)基中都不能生長；導入普通質粒的大腸桿菌含有的上述兩種抗性基因的結構均完好，在含有氨芐青霉素或四環(huán)素的培養(yǎng)基中都能生長；導入重組質粒的大腸桿菌含有的抗四環(huán)素基因的結構遭到破壞，而含有的抗氨芐青霉素基因結構完好，因此在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中能生長，但在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基中不能生長?？梢?，將③過程后的大腸桿菌進行篩選時，先用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，淘汰沒有導入任何質粒的大腸桿菌，能生長的則是含有普通質粒和重組質粒(二者都含抗氨芐青霉素基因)的大腸桿菌；然后將該培養(yǎng)基上生長的菌落用“蓋章”的方法接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基上，在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上能生長的

20、是含普通質粒的大腸桿菌，將兩個培養(yǎng)基進行位置對照，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上能生長，而在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上該位置沒有菌落出現(xiàn)，則屬于導入重組質粒的工程菌。 (4)干擾素是分泌蛋白，在核糖體中合成后需要經(jīng)過內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體加工才具有生物活性，而大腸桿菌是原核生物，無內(nèi)質網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力，所以利用圖中工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素。 題組二　細胞工程 4．(2018·無錫期末)多年生禾本科堿茅屬草本植物小花堿茅種子細小，外包被穎殼，研究人員以小花堿茅成熟種子為外植體，對種子脫穎處理，用不同濃度激素配比誘導愈傷組織形成及分化，成功建立了完整的小花堿茅組織培養(yǎng)植株再生體系。以下是

21、部分研究數(shù)據(jù)，請分析回答： 處理 激素濃度(mg/L) 愈傷組織誘導率(%) 2,4-D 6-BA 1 3 0 52.1±2.2 2 5 0 55.2±2.1 3 3 0.1 42.4±1.9 4 5 0.1 46.9±2.0 5 7 0.1 38.6＋1.4 6 3 0.3 43.7±2.8 (1)誘導小花堿茅愈傷組織最佳的激素配比濃度為________________________________。 (2)誘導形成愈傷組織的過程稱為____________，該過程在以MS＋3%蔗糖＋0.7%瓊脂(pH 7～8)為基本培養(yǎng)基

22、、25 ℃左右的________條件下無菌培養(yǎng)，基本培養(yǎng)基中加入蔗糖的目的是____________________________。 (3)從下圖分析可知，種子脫穎后，發(fā)芽率、污染率的變化是_____________________，種子穎殼影響發(fā)芽率可能的原因有很多，其中之一是因為穎殼妨礙了種子和____________的接觸，從而影響了種子細胞的有氧呼吸。 (4)對脫穎種子無菌處理的方法有(多選)________。 ①用70%的酒精處理?、?0%的次氯酸鈉處理　③無菌水沖洗?、芨邏赫羝麥缇? 答案　(1)5.0 mg/L 2,4-D、不添加6-BA　(2)脫分化　避光　提供營養(yǎng)

23、物質，調(diào)節(jié)滲透壓　(3)種子發(fā)芽率顯著提高，污染率降低　培養(yǎng)基、O2　(4)①②③ 解析　(1)分析題表可知，處理2的愈傷組織誘導率最高，因此誘導小花堿茅愈傷組織最佳的激素配比濃度為5.0 mg/L的2,4-D和不添加6-BA。(2)誘導形成愈傷組織的過程稱為脫分化，該過程在以MS＋3%蔗糖＋0.7%瓊脂(pH 7～8)為基本培養(yǎng)基、25 ℃左右的避光條件下無菌培養(yǎng)，基本培養(yǎng)基中加入蔗糖的目的是提供營養(yǎng)物質并調(diào)節(jié)滲透壓。(3)分析柱狀圖可知，種子脫穎后，發(fā)芽率顯著提高、污染率降低。種子穎殼影響發(fā)芽率可能的原因之一是穎殼妨礙了種子和培養(yǎng)基、O2的接觸，從而影響了種子細胞的有氧呼吸。(4)用70

24、%的酒精或20%的次氯酸鈉處理脫穎種子以及用無菌水沖洗脫穎種子，都能達到對脫穎種子進行消毒的目的，①②③正確；高壓蒸汽滅菌會導致脫穎種子死亡，④錯誤。 5．美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭奶牛，年產(chǎn)奶量達30.8 t，我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4 t。某人用該高產(chǎn)奶牛的耳朵細胞，采用核移植技術獲得高產(chǎn)奶牛(如圖)，請據(jù)圖回答下列問題： (1)目前完成①的方法有__________________________、梯度離心、紫外光短時間照射及化學物質處理等。 (2)③過程中選擇去核卵母細胞作為受體細胞的原因是______________________。 (3)④過程所利用的技

25、術是________________________，其原理是____________。 (4)該實驗的成功說明已分化的耳朵細胞的細胞核中含有與____________一樣的全套基因，這種繁殖方式屬于__________。 (5)若研究發(fā)現(xiàn)該高產(chǎn)奶牛線粒體發(fā)達，故它的產(chǎn)奶量高，則小牛d成年后具有這一優(yōu)良性狀嗎？________。 你的依據(jù)是_________________________________________________________。 答案　(1)顯微操作去核法　(2)卵母細胞體積大，易操作，營養(yǎng)物質豐富，且細胞質中含有激發(fā)細胞核全能性表達的物質　(3)動物細胞培養(yǎng)

26、(早期胚胎培養(yǎng))　細胞增殖　(4)受精卵　無性繁殖　(5)不具有　線粒體中的基因一般通過細胞質傳遞給后代，而小牛d的細胞質主要來自于奶牛a 解析　(1)去核的方法有顯微操作去核法、梯度離心、紫外光短時間照射及化學物質處理等方法。(2)在核移植中常用去核卵母細胞作為受體細胞，是因為卵母細胞內(nèi)含有豐富的營養(yǎng)物質；體積比較大，容易操作。(3)④過程屬于動物細胞培養(yǎng)，其原理是細胞增殖。(4)該實驗的成功證明了動物細胞核具有全能性，因為細胞核中含有和受精卵一樣的全套基因。(5)線粒體位于細胞質中，主要來源于受體細胞，因此小牛d沒有產(chǎn)奶量高的優(yōu)良性狀。 6．人絨毛膜促性腺激素(HCG)是女性懷孕后胎盤

27、滋養(yǎng)層細胞分泌的一種糖蛋白，制備抗HCG單克隆抗體可用于早孕的診斷。下圖是抗HCG單克隆抗體制備流程示意圖，請分析回答下列問題： (1)制備單克隆抗體過程中要用到________________和________________技術。 (2)制備單克隆抗體過程中，給小鼠注射的HCG相當于________，使小鼠產(chǎn)生分泌相應________的淋巴細胞，此過程屬于特異性免疫中的________免疫。 (3)在細胞內(nèi)DNA的合成一般有兩條途徑，主途徑是在細胞內(nèi)由糖和氨基酸合成核苷酸，進而合成DNA，而氨基喋呤可以阻斷此途徑。另一輔助途徑是在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤細胞的DNA合成沒有此輔助途徑。①利用DNA合成途徑不同的特點配制的HAT培養(yǎng)基含有多種成分，其中添加的______________成分具有篩選雜交瘤細胞的作用。 ②最終篩選獲得的雜交瘤細胞的特點是____________________________________________。 (4)此過程生產(chǎn)的單克隆抗體可以與________________特異性結合，從而診斷早孕。 答案　(1)動物細胞培養(yǎng)　動物細胞融合　(2)抗原　抗體　體液　(3)①氨基喋呤?、谀軣o限增殖并分泌特異性抗體　(4)人絨毛膜促性腺激素(或HCG) 11