《2021高考生物二轮复习专题九现代生物科技专题学案+强化练.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021高考生物二轮复习专题九现代生物科技专题学案+强化练.pdf（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、专题九现代生物科技专题啜 解 读 课 标 明 晰 重点选修概念细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品1.阐明植物组织培养技术。2 .概述植物体细胞杂交技术。3 .举例说明植物细胞工程的应用。4 .阐明动物细胞培养技术。5 .阐明动物细胞核移植技术。6 .阐明动物细胞融合技术及其在单克隆抗体制备中的应用。7.简述干细胞在生物医学工程中的应用。8 .简述胚胎形成经过了受精及早期发育等过程。9 .简述胚胎工程包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等技术。选 修 概 念 基 因 工程赋予生物新的遗传特性1 .概述基因工程发展的理论基础。2 .阐明实现D N A重组技术所需的三种基本工具。3
2、.阐明基因工程的基本操作程序。4 .举例说明基因工程在农牧、食品及医药等行业的应用。5 .概述蛋白质工程及其应用。6 .探讨转基因产品的安全性及其引发的社会伦理问题。7.举例说明生物武器危害及认同我国反对生物武器及其技术、设备扩散。嚼 构 建 网 络 缕 清 思 路载 体 睡 咒目的基因的获取一|-将目的基因导人受体正胞 操作程序一基因工程一一植物卸胞.1程一墨*_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _、细胞膜的流动性西 二 植物组织培养、植物繁殖的新途径、培育作物新品种、细胞-产物葡工厂化生产 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
3、_ _ _ _ _转 基 因 植 物、转 基 因 动 物-I则基 因I:程 药 物、基因治疗一1 力 削 细 砌 吝 养 黑可产生的蛋白质而 晒逊继例丽丽培 养 法 和 化 学 诱 导 法 另 撕 体 外 财 狎“两盐”“两素”两酸“早期”播I期胚胎培养外加动物血清 培养液成分早 期 胚 胎 在 空 间 位 置 上 的 转 移 翟 胚 胎充分发 挥 雌 性 优 良 个 体 的 繁 殖 潜 能 3丽发 育 良 好、形态正常的 选材_加 快 繁 殖 速 度 型 L来源早期胚胎或_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1月硫H W具有发育的.堀 蹒 点 工当-胚胎工期生物|一生态工
4、程一动物细胞工程 _ _ _ _ _ _ _ _ _获 得 新 细 胞,不形成个体圈,_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _者 运 获 得 克 隆 动 物 个 体型 物 细 幽 却 量*-的流动性L I拉 一 物 理 法、化 学 法、生物法Y j-红 户 春 譬 善 给 小 白 鼠 注 射 抗 原端舞热f需 已 免 疫 的 端 巴 细胞和骨髓瘤 细胞而旃瓯逶产生 的杂交痛细胞动物体细0包核粉H经 幽 雪 食 品 安 全、生物安全、环境安全型 喳 一 克 隆 人、设i l试管婴儿、基因身份证警 致 病 菌、病毒、生化毒剂、经过基因水组的致病菌I我 啊
5、的 侬._ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _一 原 鼠 物种多样性原理、物种循环再生原理、_ 15,藤 科1展学痛 生态工程的实例和发展前景耐、提示：限 制 酶D N A连接酶基因表达载体的构建目的基因的检测与鉴定 基 因 自 然 界 没 有 植 物 细 胞 的 全 能 性 植 物 体 细 胞 杂 交 细 胞 增 殖 动 物细 胞 核 的 全 能 性 用 胞 膜 专 一 抗 体 短 输 卵 管 和 子 宫 桑 根 胚、囊 胚 鳏 棋 胚 或囊 胚I始 性 腺 全 能 性 完 全 禁 止 生 产 生 物 武 器 整体性协调性与平衡嘲自查自纠奇实基础一、基因工
6、程和蛋白质工程1 .自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其D N A整合到细菌D N A上，属于基因工程。（X）提示：基因工程离不开人的作用。2 .一个表达载体的组成必须有目的基因、启动子、终止子等3个部分。（X）提示：基因表达载体的组成必须有：目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点等。3 .启动子是一段有特殊结构的D N A片段，位于基因的首端，是R N A聚合酶识别和结合的部位。（J）4 .基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程则可对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质。（J）二、细胞工程1.培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。（J）2 .动物细胞培养
7、中需用胃蛋白酶或胶原蛋白酶将组织细胞分散成单个细胞。（义）提示：动物细胞培养的适宜p H=7.2 7.4,胃蛋白酶会失活，不能发挥作用。3 .动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术类似，也可获得杂种动物。（X）提示：动物细胞融合目前只能形成杂种细胞，不能形成杂种个体。4 .细胞核移植只能在同种动物、同种组织的细胞之间进行。（X）提示：细胞核移植发生在同种或异种生物的细胞之间。三、胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题1.在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体是判断卵子是否受精的重要标志。（J）2 .动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、卵裂、桑根胚、囊胚和原肠胚。（J）3 .为获取更多的卵（母）细胞，
8、要对供体母羊注射促性腺激素，使其同期发情。（X）提示：注射促性腺激素是使动物超数排卵，同期发情处理需注射孕激素。4.试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术。（，）四、生态工程1.实施生态工程的目的是为人们提供丰富的生产和生活物质。（X）提示：实施生态工程的目的是发挥资源的生产潜力。防治环境污染，达到经济效益与生态效益的同步发展，而不是单纯获取生产和生活物质。2.林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题一一整体性原理。（J）3 .单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害协调与平衡原理。（X）提示：运用物种多样性原理。4 .要实现人与自然的和谐发展，发展生态农业，实现物质和能
9、量的多级利用是最合理的。（J）考点一基因工程和蛋白质工程核心知识整合1.理清基因工程3种操作工具的作用与特点项目限制酶D N A连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接D N A片段形成重组D N A分子携带目的基因进入受体细胞作用部位两核甘酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点（条件）识别特定的核甘酸序列；在特定位点上切割D N A分子后c o/T D N A连接酶只能连接黏性末端；T,D N A连接酶能连接黏性末端和平末端能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基2.掌握基因工程的操作步骤因（1）目的基因的获取途径利用P C R 技术扩增；其原理是D
10、A 双链复制,其过程如下:变性：9 0 9 5 ,D N A 解链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昔酸序列的较小基因,直接利用D N A 合成仪用化学方法合成，不需要模板反转录法以 R N A 为模板，在逆转录一作用下人工合成P C R 技术扩增目的基因D N A 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D A 聚合酶作用下延伸 复性：5 5 60 ,产物与单链D N A 结合I 延伸：7 0 7 5 ,在 4q D N A 聚合酶作用下合成子链（2）基因表达载体的构建一一重组质粒的构建表达载体的组成：目的基因+启动壬+终止
11、工+标记基因+复制原点。启动子和终止子：启动子是R A 聚合酶结合位点,启动转录；终止子是终止转录的位点。基因表达载体的构建过程：载 体（质 粒）DN A分 子（含目的基因）|同一种限制酶切割-I一个切口 两个切口两个黏性末端 获得目的基因I|DNA连接前重组DNA（环状重组质粒）（3）将目的基因导入受体细胞（4）目的基因的检测与鉴定项目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、花粉法通道法显微注射技术感受态细胞法（用 C a +处理）受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞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D N A分子杂交（D N A和D N A
12、之间）是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录 出m R N A分子杂交技术（D N A 和 m R N A 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一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，程产品与天然1冲实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工文品的功能进行活性比较，以确定功能是否相同3.图解记忆 民白质工程（填图）基因修饰或基因操作*白预期蛋白质的功能合成手段设计预期的蛋向质结构1推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核甘质设计改造现有蛋白质.或制造出新的蛋结果T程流程向质酸 序 列 因）各用特别提修1 .限制酶不切割自身D N A的原因是原核生
13、物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。2 .一般地说，限制酶在作用上具有专一性，但也有例外现象，如 物a l和 加a l均识别C C C G G G,但前者切后产生平末端，后者切后产生黏性末端。而Ba漏I ,Bel I Bgl I I.S a u 3 A I和 励。I I切 割D N A之后都形成由G A T C 4个核甘酸组成的黏性末端。3 .目的基因的插入点不是随意的，基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。4 .基因工程操作过程中只有第三步没有碱基互补配对现象，第一步存在逆转录法获得D N A,第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在检测分子
14、水平杂交。科学思维专31.限 制 酶、D N A酶、D N A聚合酶、解旋酶的作用分别是什么？提示：（1）限制酶是切割某种特定的脱氧核甘酸序列，并使两条链在特定的位置断开;【使用限制酶的注意点：一般用同种限制酶切割载体和目的基因；不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。双酶法（两种限制前切割）可以使目的基因与载体定向连接，防止目的基因和载体的自身环化以及二者反向连接。】（2）D N A 酶是将D N A 水解为基本组成单位，即破坏磷酸二酯键；（3）D N A 聚合酶是将基本组成单位连接成一条D N A 长链，即形成磷酸二酯键；（4）解旋酶是将D N A 的两条链间的氢键打开形成两条单链。2 .D
15、 N A 连接酶、D N A 聚合酶有何异同？提示：异：D N A 连接酶连接两个D N A 片段，而 D N A 聚合酶只能将单个脱氧核甘酸添加到脱氧核甘酸链。同：都能形成磷酸二酯键。3 .如何区分启动子、终止子与起始密码、终止密码？提示：化学本质和功能不同，如：启动子（位 于 D N A 片段）2起始密码子（位 于 m R N A ）,前者作用于转录，后者作用于翻译；终止子（位 于 D N A 片段）W 终止密码子（位 于 m R N A 上），前者作用于转录，后者作用于翻译。4 .基因表达载体构建过程中为什么要加入标记基因？提示：一般将一些抗性基因作为标记基因。标记基因的主要作用是鉴定和
16、筛选含有目的基因的受体细胞。如果标记基因成功导入到某种生物的D N A 中并且能够稳定地复制遗传，那么目的基因也导入到了这个生物的D N A 中，从而只要检测标记基因是否成功表达就能够知道目的基因是否成功导入。标记基因表达产物对什么物质有抗性，在筛选培养时则在培养基中加入什么物质。5 .基因表达载体的构建过程中，使用两种识别序列不同的限制酶切割目的基因和质粒的目的是什么？提示：避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接。科学拼究专调如何确定使用哪种限制酶？Pst I Sma I Pst I “T J U -EcoK I甲 乙提示：（1）选择的限制酶的切点不能位于目的基因内部，也不能位于标记基因内部
17、，否则会破坏目的基因或标记基因，图甲、图乙中不能选择加I。（2）应选择切点位于目的基因两端的限制酶，同时质粒上也有其切点，如图甲、图乙中可选择为t l。（3）为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲、图乙也可选择用Pst 1 和EccR I 两种限制酶。高考真题回麴1.（2 0 2 0 天津卷）阅读下列材料，回答下列小题。在应用基因工程改变生物遗传特性，进而利用种间关系进行生物防治方面，中国科学家取得了许多重要进展。资料一：人类使用化学农药防治害虫，致使环境不断恶化。王成树等从黄肥尾蝎中克隆出一种神经毒素基因AalT,将其导入能寄生在许多害虫体内
18、的绿僵菌中，增强绿僵菌致死害虫的效应，可有效控制虫害大规模爆发。资料二：小麦赤霉病是世界范围内极具毁灭性的农业真菌病害。王宏伟、孔令让等从长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病主效基因仍例。将 防 6 7 导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，从而避免小麦赤霉病大规模爆发。资料三：疟疾由受疟原虫感染的雌按蚊通过叮咬在人群中传播。王四宝等从几种微生物中克隆出5 种不同抗疟机制的基因，将它们导入按蚊的肠道共生菌A S 1 中。在按蚊肠道内，A S 1 工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫。因 A S 1 可在按蚊亲代和子代种群中扩散，所以在含A S 1 工程菌按蚊的群落中，疟疾传播一般可被阻断。（D目
19、的基因是基因工程的关键要素。关于上述资料中涉及的目的基因，下列分析正确的是（）A.来源：必须从动物、植物或微生物的基因组文库中直接获取B.作用：上述基因表达产物一定影响防治对象的生长或存活C.转化；均可采用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞D.应用：只有将目的基因导入防治对象才能达到生物防治目的（2）在利用种间关系进行生物防治的措施中，下列分析错误的是（）A.施用绿僵菌工程菌减少虫害，不改变绿僵菌与害虫之间存在寄生关系B.引入防H 增强小麦的抗菌性，目的是调节真菌对植物的寄生能力C.AS 1 工程菌分泌的多种表达产物不改变AS 1 与按蚊之间存在共生关系D.使 AS 1 工程菌分泌多种表达产物
20、杀灭疟原虫，目的是调节按蚊对人的寄生能力解析：（D目的基因可以从基因文库中获取、利用P C R 技术扩增或是人工合成，A 错误;资料一中神经毒素基因加/7 导入绿僵菌中可以增强绿僵菌致死害虫的效应，资料二中Fhbl基因导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，资料三，将 5 种不同抗疟机制的基因导入按蚊的肠道共生菌AS 1 中，AS 1 工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫，因此上述基因表达产物一定影响防治对象的生长或存活，B正确；基因导入绿僵菌中可用感受态细胞法，FhUl基因导入小麦可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，将 5 种不同抗疟机制的基因导入按蚊的肠道共生菌AS 1 中可用
21、感受态细胞法，C错误；要想达到生物防治的目的不一定要将目的基因导入防治对象，如资料一，可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中，如资料三，可将目的基因导入按蚊的肠道共生菌AS 1 中，这种方法同样可以达到生物防治的目的，D 错误。（2）导入加”基因的绿僵菌只是增强了致死害虫的效应,没有改变绿僵菌与害虫之间存在的寄生关系，A 正确；周67 基因导入小麦后，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，调节了真菌对植物的寄生能力，B正确；AS 1 工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫，并不会改变AS 1 与按蚊之间存在的共生关系，C正确；使 AS 1 工程菌分泌多种表达产物杀灭疟原虫，目的是阻断疟疾的
22、传播，不会改变按蚊对人的寄生能力，D 错误。答案：（1）B （2）D2.（2 0 2 0 全国卷H D W 是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得明基本过程如图所示。|雄性，动物|雌 动 物|西因|载.体|宰诙I受L心胸 胚 胎 怜 代孕母体H转基因动物卜（网下1（1）步骤中需要使用的工具酶有.步骤和所代表的操作分别是和。步骤称为。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的（答出2点即可）的限制。（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DN A 所 含 的
23、遗 传 信 息（填“相同”或“不同”），原因是。（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有（答出2点即可）。解析：（1）由分析可知，步骤为构建基因表达载体，需使用同种限制前切割目的基因和运载体，再由DN A 连接酶连接黏性末端，形成重组表达载体；步骤为显微注射；步骤为体外培养：步骤为胚胎移植。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W,可从动物一出生就收集产物，不受动物的性别和年龄的限制。（3）在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞是由同一个受精卵有丝分裂产生的体细胞，其细胞核中染色体DN A所含的遗传信息相同。（4）由分析可知，步骤为体外培养
24、，步骤为胚胎移植，均属于胚胎工程。答案：（1）限制性核酸内切酶（或限制酶）、DN A 连 接 酶 显 微 注 射 体 外 培 养 胚 胎 移植（2）性别、年龄（3）相同两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵（4）体外受精、胚胎移植3.（2 0 2 0 江苏卷）如果已知一小段DN A 的序列，可采用P C R 的方法，简捷地分析出己知序列两侧的序列，具体流程如下图（以&乐 I 酶切为例）：I酶 切|&oR I染色体DNArCjAATTCU：TTAA:GJ混合的DNA片段1|未知 序 列|知序列_ _ _ _ _ _ _ _ _ 未知序列 L片段Fn连 接|DNA连接醐已知序列PCR引物Ec
25、oB I环状DNAIII扩 增|7M)NA聚合酶PCR产物51N测序、分析3,片 段 卜.的完整序列请据图回答问题：(1)步 骤 I 用 的 反 流 I 是一种 酶，它通过识别特定的 切割特定位点。(2)步 骤 I I 用 的 D N A 连接酶催化相邻核昔酸之间的3羟 基 与 5 磷酸间形成;P C R 循环中，升 温 到 9 5 c是为了获得；T a g DN A 聚合酶的作用是催化(3)若下表所列为已知的DN A 序列和设计的一些P C R 引物，步骤I I I 选用的P C R 引物必须是.一(从引物中选择，填编号)。(4)对 P C R 产物测序，经分析得到了片段F 的完整序列。下列
26、DN A 单链序列中(虚线处项目DN A 序列(虚线处省略了部分核甘酸序列)己知序列5-AACTATGCGCTCATGA-GC A ATGCGTAGCCTCT-3,3,-TTGATACGCGAGTACT.CGTTACGCATCGGAGA-5,P C R引物5 A A C T A T GC GC T C A T GA-3,5 GC A A T GC GT A GC C T C T-315 A GA GGC T A C GC A T T GC-3,5 T C A T GA GC GC A T A GT T-3,省略了部分核甘酸序列)，结果正确的是 oA.5A A C T A T GC G-A GC
27、 C C T T 3,B.5ZA A T T C C A T G-C T GA A T T 3ZC.5ZGC A A T GC GT-T C GGGA A 3D.5T T GA T A C GC-C GA GT A C 3,解析：(1)反。RI是一种限制性核酸内切酶，它通过识别特定的核甘酸序列切割特定的位点。(2)DN A 连接酶可催化相邻核甘酸之间的3 -羟基和5 -磷酸之间形成磷酸二酯键;P C R 循环中，升温到95 时，DN A 受热变性后解旋为单链；全如N A 聚合酶是一种耐高温的依赖于DN A 模板的DN A 聚合酶，能催化以DN A 链为模板的DN A 链的延伸。（3）引物是一小
28、段单 链 DN A,引物5 端的碱基可以与DN A 两条链的3,端的碱基进行碱基互补配对，可作为DN A 复制的起始点，子链的延伸方向从5 -3,据题图分析，结合已知序列可知，能与片段 F 左边配对的引物为，与右边配对的引物为，故步骤HI 选用的P C R 引物应当为。（4）对 P C R 产物测序，得到片段F 的完整序列，因为片段F 是被限制酶EcoR I 剪切的两端，它识别的序列是GA A T T C,且在G 与 A之间切割，所以5 端应该是A A T T C,3 端是GA A T T,故选B。答案：（1）限制性核酸内切（或限制）核甘酸序列（2）磷酸二 酯 键 DN A 单链 以 DN A
29、 为模板的DN A 链 的 延 伸（3）（4）B高 考 热 点 集 调热 点 1 基因工程的工具和操作步骤1.番茄红素具有一定的药用价值，但普通番茄合成的番茄红素易发生转化（如图甲），科学家设计了一种重组DN A（质粒三），该 DN A 能表达出双链R N A（发卡），番茄细胞能识别侵入的双链R N A 并将该双链R N A 及具有相同序列的单链R N A 一起降解,从而提高果实中番茄红素的含量（如图乙）。请分析回答下列问题：前 体 物 质 番茄红素胡萝卜素脱钝酶 番茄红素环化醉甲导人并衣达 二：双链RNA（发卡）WSIRNA.mRNA被降解乙（1）在体外快速大量获得目的基因或含有目的基因的“
30、片段A”可以采用 技术,该技术的原理是。（2）根 据 图 甲 推 知，转 录 出“发 卡”的 D N A 片段实际上是 两 个 反 向 连 接 的一基因，上 述 过 程 通 过 阻 止 该 基 因 在 细 胞 内 的（填“转录”或“翻译”），提高了果实中番茄红素的含量。（3）为 保 证 图 中 的 片 段 A 反 向 连 接，处理已开环质 粒 所 用 的 两 种 限 制 酶 是（4）去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离的磷酸基团。对已开环的质粒二两端去磷酸化 的 主 要 作 用 是 阻 止 其,该 D N A 分子仍可以和目的基因连接，形成缺少个磷酸二酯键的重组质粒，随后在细胞中被修复。（5）可利
31、用 法将质粒三导入植物细胞。解析：（1）在体外快速大量获得目的基因或含有目的基因的“片段A”可以采用P C R 技术，该技术的原理是D N A 双链复制。（2）根据图乙可知，目的基因是番茄红素环化酶基因，因此表达出“发卡”的 D N A 片段实际上是两个反向连接的番茄红素环化酶基因；“发卡”能导致双链R N A、n i R N A 被降解，而 mR N A 为翻译的模板，因 此“发卡”阻止了其在细胞内的翻译过程，所以提高了果实中番茄红素的含量。（3）为保证第二个目的基因片段反向连接，应该用两种限制酶切割。由图可知，第二个目的基因片段两侧的限制酶识别序列为和BankI ,因此处理己开环质粒所用的
32、两种限制酶是 力和8 a 溯 1。（4）去磷酸化是去掉黏性末端最外侧游离的磷酸基团。对已开环的质粒二两端去磷酸化的主要作用是阻止其自身成环（自身环化）；构建重组质粒三时，要用限制酶及/和民加HI切割，这样会去除黏性末端最外侧缺少磷酸基团的脱氧核甘酸，因此形成的重组质粒缺少2个磷酸二酯键。（5）将目的基因导入植物细胞，采用最多的方法是农杆菌转化法，因此可利用农杆菌转化法将质粒三导入植物细胞。答案：（l）P C R D N A 双 链 复 制（2）番茄红素环化酶 翻 译（3）&/和艮就I I （4）自 身 成 环 2 （5）农杆菌转化（或基因枪、花粉管通道）2.（2 0 19 全 国 卷 I）基因
33、工程中可以通过P C R 技术扩增目的基因。回答下列问题。（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和。（2）生物体细胞内的D N A 复制开始时，解开D N A 双链的酶是。在体外利用P C R技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板D N A 解链为单链的条件是一 _ _ _ _ _。上述两个解链过程的共同点是破坏了 D N A 双 链 分 子 中 的。（3）目 前 在 P C R 反 应 中 使 用Tag酶而不使用大肠杆菌D N A 聚合酶的主要原因是解析：（1）基因文库包括基因组文库和部分基因文库（cD N A 文库），前者包括一种生物的全部基因，
34、后者只包括一种生物的部分基因。（2）体内进行D N A 复制时，需要解旋酶和D N A聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键，D N A 聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行P C R 扩增时，利用高温变性即加热至9 0 9 5 ,破坏双链之间的氢键，使 D N A 成为单链。解旋酶和高温处理都破坏了 D N A 双链中碱基对之间的氢键。（3）由于在P C R 反应过程中，需要不断地改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，大肠杆菌细胞内的D N A 聚合前在高温处理下会变性失活，因此P C R 过程中需要用耐高温的7 a d）N A 聚合酶催化。答案：（D基 因 组 文 库 cD N A
35、文 库（2）解旋酶 加热至9 0 9 5 氢 键（3）h q酶热稳定性高，而大肠杆菌D N A 聚合酶在高温下会失活热点2 基因工程的应用及蛋白质工程3.干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，那么，在一7 0 9条件下可以保存半年，这需要利用蛋臼质工程来完成。请回答下列问题：（1）天然蛋白质的合成过程是按照_ _ _ _ _ _ _进行的，而蛋白质工程与之相反。蛋白质工 程 是 指 以 蛋 白 质 分 子 的 结 构 规 律 及 其 与 生 物 功 能 的 关 系 作 为 基 础，通过,对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类
36、生产和生活的需要。（2）若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核甘酸序列（填“是”或“不是”）唯一的。可 利 用 P C R 技术扩增相应基因，该技术的前提是要有一段，以便根据这一序列合成引物。（3）科学家在基因 工 程 和 蛋 白 质 工 程 中 常 用 大 肠 杆 菌 作 为 受 体 细 胞，原因是（答出两点即可）。大肠杆菌常用的转化方法是：首先用处理后成为_ _ _ 细胞，再与重组表达载体溶于缓冲溶液中完成转化。（4）干扰素基因是否翻译出蛋白质，可用（物质）进行检测。解析：（1）天然蛋白质的合成过程是按照中心法则中转录和翻译过程进行的，而蛋白质工程与之相反。根据蛋白质工程的概
37、念可知，蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。（2）由于丝氨酸由多种密码子来决定，因此通过该方法获得的序列不是唯一的。在 P C R 技术中扩增目的基因的前提，是要有一段己知目的基因的核甘酸序列，以便根据这一序列合成引物。（3）原核生物作为基因工程中的受体细胞的原因是繁殖快、且多为单细胞、容易培养、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先 用 C a?+处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体D N A分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度
38、下促进感受态细胞吸收D N A 分子，完成转化过程。（4）检测干扰素的基因是否表达，可用抗原一抗体杂交的技术进行检测，即用（干扰素的）抗体进行检测。答案：（1）中心法则 基 因 修 饰 或 基 因 合 成（2）不是 已知目的基因的核甘酸序列（3）繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少C a2+感 受 态（4）（干扰素的）抗体I 课 后 拓 展 I 基因工程产物不同，连接的受体细胞类型也不相同（1）培育转基因植物：受体细胞可以是受精卵、体细胞（需经植物组织培养成为完整植株）。（2）培育转基因动物；受体细胞为受精卵，若用体细胞作为受体细胞，则需经核移植技术培养成转基因动物。(3)生产蛋白质产品：一般
39、选用大肠杆菌等原核生物的细胞作为受体细胞，因为原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。若要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素(需内质网、高尔基体的加工)则须用真核生物，如酵母菌。考点二细胞工程核心知识整合1.明确细胞工程技术的原理(1)植物组织培养：细胞的全能性。(2)植物体细胞杂交：细胞的全能性、细胞膜的流动性。(3)动物细胞培养：细胞的增殖。(4)体细胞核移植：动物细胞核的全能性。(5)单克隆抗体的制备：细胞膜的流动性、细胞的增殖。(6)动物细胞融合：细胞膜的流动性。2.比较并把握细胞工程技术的几个流程图细胞工程技术技术过程图示备注植物组织培养1 M m-
40、iiS:-A 1*0 jn#i(1)条件：无菌、离体。(2)培养基组成：无机营养、有机营养、激素、琼脂。(3)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。(4)植物组织培养的目的不同，培养阶段也就不同：若生产人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段：若培育新个体，则应培养到试管苗阶段动物细胞培养龄劫将 MSfliM tn 一 矍 1 一 机 iJ联 K JR/动物细胞培养的特殊条件。(1)营养条件：加入动物血清、血浆等；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川。(2)胰蛋白酶的两次使用：第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细*原 而 养1
41、0 少 50 不u 11 *传代培养续上表胞；第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。(3)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,定期更换培养液细胞工程技术技术过程图示备注植物体细胞杂交(1)去壁：酶解法，所用酶为纤维素酶和果胶酶。(2)诱导原生质体融合：物理法一一离心、振动、电激等；化学法一一常用聚乙二醉(P E G)作诱导剂。(3)植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。(4)优点：克服了远缘杂交不亲和的障碍。(5)变异类型：染色体变异.植物体细胞杂交即将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程，不管是染色体数
42、、基因型还是染色体组数都采用直接相加的方法动物细胞的融合、:;济f-勤 A匕!嚼滤严用 人 也 谓，力构W IKiAt介过砰的小启用一单克隆抗体的制备汩:“播/叵可1Mllt关注制备单克隆抗体常考点。(1)三种细胞特点不同。免疫后的B淋巴细胞：能分泌抗体，不能大量增殖。骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。杂交瘤细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖0(2)二次筛选的目的不同。第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞,即AB型细胞(A为B淋巴细胞，B为骨髓瘤细胞)，该细胞既能分泌抗体又能大量增殖，淘汰掉A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔培养板法和抗原一抗体杂交法筛选，获得产生所
43、需抗体的杂交瘤细胞。(因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时取出很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞)核移植陶富*白间脑热叫i*5雷,嚣 潴(1)选择受体细胞为去核卵母细胞的原因。营养丰富；体积大，易操作；含有激发细胞核全能性表达的物质。(2)D新个体的性别与B动物相同。(3)1)新个体与B动物可能不同的三个原因：D新个体细胞质基因来源于另一亲本;在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变：外界环境条件的影响引起不可遗传的变异名用特别提醒1.具有全能性之体现(实现)全能性。理论上，活细胞都具有全能性，但只有发育成完整个体，才能说明实现了细胞的全能性。2.植
44、物组织培养技术中激素的使用：生长素与细胞分裂素的比值作用效果高促进根分化、抑制芽形成低促进芽分化、抑制根形成适中促进愈伤组织形成3.植物组织培养技术中光照的使用：脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需给予光照，以利于叶绿素的合成。4.原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。传代培养：细胞悬液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养。区分原代培养和传代培养的关健是是否分瓶培养。5.相比植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方法是用灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体诱导融合的方法相同。6.澄清容易混淆的三种细胞一一杂种细胞、重组细胞和杂交
45、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。科学思维专巾1.动物细胞培养时用胃蛋白酶分散细胞行吗？为什么？提示：不能。胃蛋白酶适于在较强的酸性条件下发挥作用，而较强的酸性条件会对贴壁细胞造成伤害。2.2020年2月15日，法维拉韦正式获得国家药监局批准上市，成为我国第一个针对新冠肺炎具有潜在疗效的药物，该药物能够专一抑制新冠病毒RNA聚合酶，由于人体细胞内也存在RNA聚合酶，有
46、人担心该药物的安全性，请分析他的担心有无道理？提示：没有道理，理由是因为新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA为模板的生理过程，而人体细胞内的RNA聚合酶催化以DNA为模板的生理过程，二者不是同一种酶，因此法维拉韦不会抑制人体细胞内RNA聚合酶的活性。科学源咒专调新冠病毒是一种单股正链RNA病毒，外面包裹着衣壳蛋白和囊膜，囊膜上存在刺突蛋白，能特异性识别细胞膜上的A C E 2 受体从而感染细胞。新冠病毒进入细胞后，首先以正链 R N A 为模板翻译出R N A 聚合酶，然后在该酶的作用下合成负链R N A,再以负链R N A 为模板合成大量的正链R N A 或结构蛋白m R N A。由于核酸检测
47、比较费时费力，现已开发出多款针对新冠病毒的抗原或抗体检测试剂盒，可在更短时间内得出检测结果。假如你是一名科研人员,现提供新冠病毒刺突蛋白基因、能产生专一针对新冠病毒抗体的B细胞及其它相关的生物学材料，请运用现代生物技术，设计一款能够快速大规模生产、针对新冠病毒抗原或抗体检测的试剂盒，简要写出生产试剂盒的设计思路（只写出针对抗原或抗体检测的一种方案即可）。提示：方案一（检测新冠病毒抗原）：将产生专一针对新冠病毒抗体的B细胞与骨髓瘤细胞整合，获得大量的单克隆抗体，并做成检测试剂盒用来检测新冠病毒。方案二（检测新冠病毒抗体）：将新冠病毒的刺突蛋白基因整合到载体上，利用基因工程获得大量的刺突蛋白，并做
48、成检测试剂盒用来检测（血浆中）新冠病毒的抗体。高 考 真 题 回 腰1.（2 0 2 0 全国卷I ）为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。制备单细胞悬液小鼠甲筛 选1筛 选2骨髓瘤|细胞回答下列问题：上 述 实 验 前 必 须 给 小融合细胞杂交瘤细胞能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞鼠 甲 注 射 病 毒 A ,该 处 理 的 目 的 是 写 出 以 小 鼠 甲 的 脾 脏 为 材 料 制 备 单 细 胞 悬 液 的 主 要 实 验 步 骤：（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所 采 用 的 培 养 基 属 于
49、 ，使 用 该 培 养 基 进 行 细 胞 培 养 的 结 果 是。图 中 筛 选 2 含 多 次 筛 选，筛 选 所 依 据 的 基 本 原 理 是若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有一（答出2点即可）。解析：（D实验前给小鼠甲注射病毒A,是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的 B淋巴细胞。（2）取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液可以制成单细胞悬液。（3）图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选 2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原一抗体反应具有特异性。（4
50、）获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖.答案：（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋 巴 细 胞（2）取小鼠甲脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞,加入培养液制成单细胞悬液（3）选择培养基只有杂交瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性（4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养2.（2 0 2 0 江苏卷）新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白（S蛋白）与人呼吸道粘膜上皮细胞的A C E 2 受体结合，侵入人体，引起肺炎。图 1 为病毒侵入后，人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗