专题九选修3第1讲基因工程与细胞工程

基因工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，基因诊断、基因治疗、基因产品在人们生活中的出现日渐频繁。基因工程的原理、技术与应用是选修3的重要考点，且经常与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识进行综合考查。动物细胞培养及应用、植物组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用也是重要的考点。,(1)纵向联系，系统复习。结合基因的结构与功能、细胞结构、生态系统等内容，全面系统地复习基因工程、细胞工程及生态工程等内容。(2)运用比较法，避免认识误区。选修3中易混的基本概念较多，建议用比较法区分两种有关联或具有某方面的相似特征以及容易混淆的概念和原理，这样有助于使基本概念、原理清晰化；突出专有名词和术语的合理使用，避免张冠李戴，生搬硬套。,1(2010浙江高考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C将重组DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞,解析本题考查基因工程的工具和基本操作步骤，意在考查对基因工程技术基本过程的理解及应用于实际生产、生活的能力。限制性核酸内切酶切割的是DNA，而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA，所以A错误；目的基因与载体的连接由DNA连接酶催化连接，B正确；受体细胞为植物细胞，所以可以是烟草原生质体，C正确；目的基因为抗除草剂基因，所以筛选的时候应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D正确。,答案A,1基因操作的工具,2基因工程的基本操作程序(1)获取目的基因的方法从基因文库中获取；利用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因；人工合成。(2)基因表达载体的构建(基因工程的核心)构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用；,一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。构建方法,(4)目的基因的检测与鉴定,2(2010江苏高考)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有(多选)()A设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产B大量培养愈伤组织，直接提取药用成分C大规模栽培组织培养苗，获取药用成分D利用组织培养获得胚状体，制成人工种子,解析本题考查植物细胞培养的实际应用知识，意在考查对该知识点的理解能力。对于珍稀植物的保护性开发利用，可借助植物组织培养技术。植物组织培养可通过大量培养愈伤组织，并设计细胞反应器实现其药用成分的工厂化生产并从中提取药用成分；也可通过培育试管苗或人工种子进行扩大培养进而对其实现快速繁殖。,答案ABCD,1植物组织培养和动物细胞培养的区别,2植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,特别提示在诱导剂的作用下进行细胞融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型和AB型，只有AB型才是我们所需的杂种细胞，因此需要用选择培养基进行筛选。,例1(2010天津高考)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直线所示为三种限制酶的酶切位点。,据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用_限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含_的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是_(填字母代号)。A启动子BtetRC复制原点DampR,(3)过程可采用的操作方法是_(填字母代号)。A农杆菌转化B大肠杆菌转化C显微注射D细胞融合(4)过程采用的生物技术是_。(5)对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新个体。这利用了细胞的_性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用_(填字母代号)技术。A核酸分子杂交B基因序列分析C抗原抗体杂交DPCR,解析本题综合考查基因工程和胚胎工程的相关知识，同时考查利用所学原理解决实际问题的能力。(1)Sam酶切位点在人乳铁蛋白基因内，如用其酶切，则会破坏目的基因，故排除。为防止目的基因和载体自身连接，在利用限制酶进行切割时，两端需要剪切成不同的黏性末端，因此需要用BamH和Hind两种限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。因人乳铁蛋白基因插入位置位于tetR四环素抗性基因内，因此该基因不能表达而导致受体细胞无四环素抗性；又因为载体上的ampR氨苄青霉素抗性基因未被破坏，所以受体,细胞具有氨苄青霉素抗性，故筛选含有重组载体的大肠杆菌需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(2)启动子位于基因的首端，可驱动基因转录出信使RNA，使基因得以表达，故属于调控序列。(3)过程将目的基因导入到动物的受精卵中，一般采用显微注射法。(4)过程表示将早期胚胎移入代孕牛体内继续发育，故为胚胎移植技术。(5)早期胚胎分割成几份后，每份经移植和培养后都能形成一个新的个体，利用了细胞的全能性。(6)人乳铁蛋白基因成功表达的标志是产生了人乳铁蛋白，因此可利用抗原抗体杂交技术检测其是否成功表达。,答案(1)Hind和BamH氨苄青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技术(5)全能(6)C,(1)基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保在受体菌中。(2)在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。(3)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常采用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。,(4)植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞多是受精卵。,例2(2010新课标全国卷)请回答：(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的_，繁殖种苗的速度_。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部_。(2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免_的污染。,(3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_，而与_配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是_(脱落酸、2,4D)。(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是_，,单株鲜重的变化趋势是_。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量_(能、不能)满足自身最佳生长的需要。(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应_(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。,解析本题结合必修教材中光合作用和植物激素的调节等内容综合考查选修3模块中的植物细胞工程技术，意在考查对所学知识融会贯通、灵活应用的能力。(1)植物组织培养中的微型繁殖技术属于无性生殖，具有可以保持亲代的遗传特性、繁殖速度快等特点。离体的叶肉细胞具有全能性，是因为其含有控制该植物生长发育所需的全部遗传信息。(2)植物组织培养过程中要保持无菌条件，以避免微生物的污染。(3)生长素能促进生根；植物组织培养中当细胞分裂素浓度大于生长素浓度时可诱导芽的分化。若要抑制试管苗的生长，可用高浓度的生长素或生长素类似物如2,4D。(4)分析图示可知，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用逐渐减弱，而单株,鲜重则是先增加后减少；因蔗糖浓度为0时，虽然光合作用强度较大，但单株鲜重比较低，此时试管苗光