2020版高考生物二轮复习71基因工程和细胞工程讲义

第1讲基因工程和细胞工程基础自查明晰考位[纵引横连建网络]提醒：特设长句作答题，训练文字表达能力[边角扫描全面清]提醒：判断正误并找到课本原话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可以切割烟草花叶病毒的核酸(×)(5)每个重组质粒至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是否完全表达(×)(10)动物的生长激素基因转入植物后不能表达(×)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(×)(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(×)考点梳理整合突破整合考点20基因工程和细胞工程[考点突破固考基]1．理清基因工程3种操作工具的作用与特点限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段形成重组DNA分子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)(1)识别特定的核苷酸序列；(2)在特定位点上切割DNA分子(1)E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端；(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；(2)有一个至多个限制酶切割位点；(3)具有特殊的标记基因2.掌握基因工程的操作步骤(1)目的基因的获取途径：方法具体操作直接分离从自然界已有的物种中分离，如从基因文库中获取人工合成化学合成已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板反转录法以RNA为模板，在逆转录酶作用下人工合成PCR技术扩增目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在热稳定性DNA聚合酶作用下延伸(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建：①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。②启动子和终止子：启动子是RNA聚合酶结合位点，启动转录；终止子是终止转录的位点。③基因表达载体的构建过程(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：类型步骤检测内容方法结果显示分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出mRNA分子杂交技术(DNA和mRNA之间)是否成功显示出杂交带第三步目的基因是否翻译出蛋白质抗原—抗体杂交是否成功显示出杂交带个体水平鉴定做抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能是否相同3.图解记忆蛋白质工程(填图)4．理清植物细胞工程两大技术5．比较并把握细胞工程的几个流程图细胞工程技术技术过程图示植物组织培养动物细胞培养植物体细胞杂交动物细胞的融合单克隆抗体的制备核移植6.动物细胞培养的特殊条件归纳(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶的使用：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；培养过程中发生接触抑制时，同样需要用胰蛋白酶再次使细胞分散开。(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理；加入一定量的抗生素；定期更换培养液。(3)特殊的营养条件：①液体培养基；②加入动物血清、血浆等；③通入氧气以满足代谢的需要；④通入二氧化碳以维持培养液的pH。7．澄清容易混淆的三种细胞——杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。(2)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。(3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。[题组集训提考能]题组一高考分类练明考向类型1翻阅教材，原味品高考1．[2019·全国卷Ⅱ]植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有________________________(答出2点即可)。(2)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示)，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是____________________________________。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、__________________和________________等几类物质。(3)用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗，可以选取植物的________________进行组织培养。(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是________________________________________________________________________(用流程图表示)。解析：本题借助植物细胞工程实际应用的相关知识，考查综合运用能力。试题通过对比获得植物新个体的不同途径，体现了对科学探究素养中的结果分析要素的考查。(1)植物微型繁殖可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效、快速、大量繁殖。(2)人工种皮具备透气性，可以保证胚状体进行有氧呼吸时对氧的需求；人工胚乳应该含有植物激素、矿质元素和糖等物质，保证胚状体的正常生长。(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，可以切取茎尖进行组织培养，获得脱毒苗。(4)获得转基因植株，首先要通过细胞的脱分化过程，培养出愈伤组织，再对愈伤组织继续培养，诱导分化形成小植株。答案：(1)能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快(2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖(3)茎尖(4)含目的基因的细胞――→培养愈伤组织――→诱导分化小植株[高考VS,教材][人教选修3]P38[人教选修3]P40[人教选修3]P39[人教选修3]P422．[2019·全国卷Ⅲ]培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。回答下列问题。(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有________________________________________________________________________。(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是________________________________________。(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是________________________________。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________________过程，最终可形成试管苗。(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的________________，这种繁殖方式属于________________繁殖。解析：本题借助胡萝卜根组织块的组织培养的相关知识，考查考生理论联系实际，综合运用所学知识解决生物学问题的能力；试题通过对组织培养流程的分析考查了科学思维素养。(1)植物细胞具有全能性，利用已分化的植物细胞通过植物组织培养可以培养成完整植株。(2)形成层细胞分化程度低，全能性较高，更容易诱导形成愈伤组织，进而获得完整植株。(3)愈伤组织的形成和试管苗的分化需要不同的生长素与细胞分裂素比例，因此诱导愈伤组织的形成阶段到分化阶段需要不同的培养基。愈伤组织通过再分化过程，最终可形成试管苗。(4)叶绿素的形成需要光，试管苗的发育也需要光，因此试管苗的诱导阶段需要光照。(5)通过植物组织培养获得植株，属于无性繁殖的一种，可以保持原品种的遗传特性。答案：(1)全能性(或答：形成完整植株所需的全部基因)(2)形成层容易诱导形成愈伤组织(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化(或答：再分化)(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用(5)遗传特性无性[高考VS,教材][人教选修3]P33[人教选修3]P35[人教选修3]P383．[2018·全国卷Ⅰ，38][生物——选修3：现代生物科技专题]回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)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)。(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______________。(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________的抑制剂。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细胞中进行了表达，该过程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。(2)体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的转化方法导入大肠杆菌细胞；体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞；噬菌体侵染的是细菌，而不能寄生在其它细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。(3)若要使蛋白质不被降解，则大肠杆菌体内不能存在蛋白酶，因此，实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。同理，在蛋白质纯化过程中，也不能使蛋白质降解，因此，应添加蛋白酶抑制剂。答案：(1)体外重组的质粒可以进入体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶[高考VS,教材][人教选修3]P3[人教选修3]P134．[2017·全国卷Ⅰ，38]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___________