2019年高考生物二轮复习专题15基因工程和细胞工程教学案.docx

专题15 基因工程和细胞工程1.近五年的全国卷高考试题中对于基因工程的考查频度较高，侧重考查操作工具的种类、功能以及操作基本程序的应用等。动物细胞工程技术中的核移植技术及单克隆抗体的制备也有所考查。2题目常借助简洁的文字材料或模式图等考查有关基因工程、动物细胞工程的原理、技术手段等，尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述等。3备考时，应从以下四个方面入手复习：(1)列表比较法掌握限制酶、DNA连接酶和载体的作用。(2)实例分析法理解基因工程的原理和过程。(3)列表比较法理解两个不同，即植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同。(4)图解法分析并掌握单克隆抗体制备过程。【知识网络】一、基因工程 1基因工程的基本工具 限制酶 DNA连接酶 (运)载体 作用 切割目的基因和载体 拼接DNA片段形成 重组DNA 携带目的基因进入受体细胞 作用部位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键 -作用特点 (条件) 识别特定的核苷酸序列 在特定位点上切割 Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端 T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平(口)末端 能在宿主细胞内稳定存在并大量复制 有一个或多个限制酶切割位点 具有特殊的标记基因 2基因工程的操作步骤 (1) 目的基因的获取： 从基因文库中获取。 利用PCR技术扩增。 用化学方法直接人工合成。 (2) 基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因。 基因表达载体的构建方法： (3)将目的基因导入受体细胞： 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(用Ca2处理) 受体 细胞 受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 (4) 目的基因的检测与鉴定： 目的基因插入检测：DNA分子杂交。 目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。 目的基因翻译检测：抗原抗体杂交。 个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。 二、细胞工程1动物细胞培养与植物组织培养的比较 项目 动物细胞培养 植物组织培养 培养前处理 无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开 无菌、离体 培养基成分 葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等 培养基状态 液体培养基 固体培养基 项目动物细胞培养植物组织培养过程动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织原代培养传代培养细胞群离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体能否培养成个体不能能应用 举例 大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等 快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等 2植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合(单克隆抗体的制备) 理论基础(原理) 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖 融合前处理 酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶等) 注射特定抗原，免疫小鼠，获取(效应)B淋巴细胞 促融 物理法：离心、振动、电激等；化学法：聚乙二醇(PEG) 物化法：与植物细胞融合相同；生物法：灭活的仙台病毒 过程 第一步：原生质体的制备；第二步：原生质体的融合；第三步：杂种细胞的筛选与培养；第四步：杂种植株的诱导与鉴定 第一步：正常小鼠免疫处理；第二步：动物细胞融合；第三步：杂交瘤细胞筛选与培养；第四步：单克隆抗体的提纯 用途 克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交亲本的组合范围；克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传 制备单克隆抗体；诊断、治疗疾病，如生物导弹 3动物细胞核移植和单克隆抗体 (1)动物细胞核移植： 供体体细胞细胞培养体细胞(核) 注入 卵母细胞减中期去核无核卵母细胞重组细胞 重组胚胎代孕母牛生出与供体遗传性状相同的个体。 (2)单克隆抗体：单克隆抗体的制备过程：多种杂交细胞在具有筛选作用的培养基上培养克隆筛选出的杂交细胞将不同种杂交细胞分开，并克隆专一抗体，检验阳性细胞注射到小鼠体内或体外培养获得单克隆抗体。杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一性抗体。 单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、产量大。 高频考点一基因工程例1(2017高考全国卷)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【变式探究】（2017年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是（）A用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒 B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上【答案】C【变式探究】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BamH 酶切后，与用BamH 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，还需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，未被转化的和仅含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_。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的基因的重组质粒(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长四环素(3)受体细胞【变式探究】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_。(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_。(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)E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶【举一反三】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_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)监控和清除高频考点二细胞工程例2、（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y 抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y 单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是（）AH-Y 单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌B应选用原肠胚做雌雄鉴别 C鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植D用H-Y 抗原免疫母牛可获得相应抗体【答案】D【变式探究】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_。解析：(1)分析题图可知，经4次免疫后，小鼠Y的血清抗体效价就可达到16 000以上。由于4次免疫后的Y小鼠的血清抗体效价最高，故最适合用于制备B淋巴细胞。(2)细胞融合实验中，由于细胞融合是随机的，而且诱导融合率不可能达到100%，所以会有未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。(3)杂交瘤细胞同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质，但细胞核只有一个。由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体会丢失，故细胞核中染色体数目最多是4060100(条)。(4)B淋巴细胞已经分化，没有无限增殖的潜能。答案：(1)4YY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)1100(4)不能无限增殖【变式探究】科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄马铃薯杂种植株，为了便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有_。(2)过程常用的酶是_，细胞融合完成的标志是_。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂_诱导融合，在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到_种不同的原生质体，当观察到_时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。(4)过程和过程依次为_，过程中的培养基常添加的植物激素是_。(5)若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含_条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_植株。答案：(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶形成了新的细胞壁(3)聚乙二醇(或PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(mn)单倍体1（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y 抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y 单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是（）AH-Y 单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌B应选用原肠胚做雌雄鉴别C鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植D用H-Y 抗原免疫母牛可获得相应抗体【答案】D2（2017年新课标卷，38）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。（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年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C（图1），拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是（）A用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上【答案】C4（2017年新课标卷，38）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、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)，结合转录过程中的碱基配对原则，可知其转录出的mRNA上没有起始密码子AUG。（2）PCR需要的条件包括引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、四种脱氧核糖核苷酸。（3）动物细胞培养中，细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点，因此若要使T淋巴细胞继续增殖，在培养中需要用胰蛋白酶处理贴壁的细胞并进行分瓶培养，分瓶后的培养称为传代培养；动物细胞培养过程中加入CO2，作用是维持培养液的pH。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。1.（2016江苏卷.33）（9分）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。（3）若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为 ，对于该部位，这两种酶 （填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。（4）若用Sau3A I切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。【答案】（1）BclI和Hind 连接 感受 （2）四环素 引物甲和引物丙（3） 都不能 （4）7（3）根据BamHI和Bcl I的酶切位点，BamHI酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为，与两种酶的酶切位点均不同。（4）根据BamH、Bcl I和Sau3A I的酶切位点，Sau3A I在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3A I切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。【考点定位】基因工程，限制酶，连接酶，重组质粒2.（2016课标1卷.40）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，还需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，还需使用含有是_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_【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【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；在噬菌体的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。【考点定位】基因工程3.（2016新课标卷.40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图（载体上的EcoR I、Sau3A I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 I酶切割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、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 两种梅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，两者目的基因均不能转录（3）EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶【考点定位】基因工程的原理及技术4.（2016天津卷.7） (12分)人血清白蛋白(HSA) 具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。 （2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_（填写字母，单选）。A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子 （3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是_。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。【答案】（12分）（1）总RNA （或mRNA）（2）B（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工（5）HAS（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是原核生物，细胞中不具有生物膜系统。（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。【考点定位】基因工程6.（2016海南卷.31）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即_和从_中分离。（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是_。（3）在基因表达载体中，启动子是_聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是_。（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_和_颗粒。【答案】（15分）（1）人工合成 生物材料（每空2分，共4分，其他合理答案可酌情给分）（2）cDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因（5分，其他合理答案可酌情给分）（3）RNA（2分） 大肠杆菌（或答细菌）（2分）（4）金粉 钨粉（每空1分，共2分）【考点定位】基因工程7.（2016上海卷.九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。在图27所示的质粒PZHZ11（总长为3.6kb，1kb=1000对碱基因）中，lacZ基因编码-半乳糖苷酶，后者催化生成的化合物能将白色的大肠杆菌染成蓝色。68.若先用限制酶BamHI切开pZHZ11，然后灭活BamHI酶，再加DNA连接酶进行连接，最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中，则含3.1kb质粒的细胞颜色为；含3.6kb质粒的细胞颜色为。69.若将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因片段置换pZHZ11中0.5kb的BamHI酶切片段，形成4.9kb的重组质粒，则目的基因长度为kb。70.上述4.9kb的重组质粒有两种形式，若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种，只能获得1.7kb和3.2kb两种DNA片段；那么联合酶切同等长度的另一种重组质粒，则可获得kb和kb两种DNA片段。71.若将人的染色体DNA片段先导入大肠杆菌细胞中克隆并鉴定目的基因，然后再将获得的目的基因转入植物细胞中表达，最后将产物的药物蛋白注入小鼠体内观察其生物功能是否发挥，那么上述过程属于。A.人类基因工程 B.动物基因工程 C.植物基因工程 D.微生物基因工程【答案】68.白色 白色和蓝色/白色或蓝色69.1.870.1.43.571.C（3）限制酶BamHI和BglHI切割产生的黏性末端可以进行连接，但连接后不能被两者中的任何一个识别并切割，用BamHI切割4.9 kb的重组质粒，只有一个切割位点。用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种，只能获得1.7 kb和3.2 kb两种DNA片段；联合酶切同等长度的另一种重组质粒，可获得1.7+1.8=3.5 kb和3.2-18=1.4 kb两种DNA片段。（4）题干所述目的是让人的基因在植物细胞中表达，属于植物基因工程。【考点定位】基因工程1.(2015广东卷，25)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.过程人酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译答案AC2.(2015课标卷，40)生物选修3：现代生物科技专题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_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是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV病毒主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。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3.(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。解析本题综合考查基因工程中工具酶的作用机理，DNA分子杂交和减数分裂的相关内容，意在考查学生获取信息的能力，并且综合运用所学知识对实验现象和结果进行解释、分析和处理能力。难度较大。(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。(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44.(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。 (4)检测目的基因是否成功表达，可采用抗原抗体杂交法。培养的原代细胞贴满瓶壁重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常称为传代培养。传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去，科研上使用的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。答案(1)使细胞分散开(2)Xho I(3)(4)抗体传代5.(2015天津卷，7)DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型固体培养基上藻落直径A藻自养0.06小0.7B藻异养0.14大无据表回答：(1)选育的融合藻应具有A藻_与B藻_的优点。(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得_。(3)通过以下三步筛选融合藻，步骤_可淘汰B藻，步骤_可淘汰生长速率较慢的藻落，再通过步骤_生产所需的融合藻。步骤a：观察藻落的大小步骤b：用不含有机碳源(碳源生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养步骤c：测定DHA含量(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。甲组条件下，融合藻产生H的细胞器是_；丙组条件下产生ATP的细胞器是_。与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下_。甲、乙两组DHA产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是_。培养基中含有无机物，该条件下融合藻既可以进行呼吸作用也可以进行光合作用，产生H的细胞器有线粒体和叶绿体；而在丙组黑暗条件下，培养基中含有葡萄糖，该条件下融合藻只进行呼吸作用，产生ATP的细胞器只有线粒体。乙组条件有光照，培养基中又含有有机物葡萄糖，融合藻既能光能自养又能异养，所以融合藻生长速度较快；与乙组相比甲组中不需要添加葡萄糖可降低成本，同时甲组的培养基中不含有机物，杂菌无法