2019高考生物大二轮复习专题十六基因工程和细胞工程学案(2)

4．将目的基因导入受体细胞 生物种类 常用方法 受体细胞 植物细胞 __农杆菌转化__法、基因枪法、花粉管通道法等 体细胞 动物细胞 __显微注射__技术 受精卵 微生物细胞 __感受态细胞__法(Ca处理法) 原核细胞 2＋5．理清目的基因的检测与鉴定 (1)导入检测：__DNA分子__杂交技术(使用DNA探针) 转录检测：__分子杂交__技术检测mRNA??

(2)表达检测?翻译检测：用相应的抗体进行

?? __抗原—抗体__杂交

(3)个体生物学水平鉴定：如对转基因作物进行抗虫或抗病等的接种实验。

Tixingtupo

题型突破

题型1 基因工程的操作工具和流程

1．(2016·全国卷Ⅰ)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Amp或Tet中会导致相应的基因失活(Amp表示氨苄青霉素抗性基因，Tet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：

r

t

r

t

(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有__能自我复制、具有标记基因__(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__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__；并且__含有质粒载体__和__含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)__的细胞也是不能区分的，其原因是__二者均含有氨苄青霉素抗性基

因，在该培养基上均能生长__。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__四环素__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运载体，其DNA复制所需的原料来自于__受体细胞__。

[解析] (1)作为运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，并含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长，因此无法区分二者。由题图可知，用BamHI切割质粒后将四环素抗性基因破坏，因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选，能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌，不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体为病毒，经改造后作为载体时，其DNA复制所需原料来自受体细胞。

2．(2018·河北省衡水中学一模)转基因抗病香蕉的培育过程如图1所示，图2表示PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ和ApaⅠ四种限制酶的识别序列及酶切位点。请据图回答下列问题：

(1)质粒的化学本质是__DNA__。

(2)利用基因工程培育转基因抗病香蕉的核心步骤是形成重组质粒，即__基因表达载体的构建__；将目的基因导入受体细胞的方式是__农杆菌转化法__。

(3)将抗病基因从含抗病基因的DNA中切割下来，使用的限制酶是__PstⅠ和EcoRⅠ__，一个质粒被限制酶PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ同时切割后得到的DNA片段和黏性末端分别为__3、—GGGCCC—3__个。单独用ApaⅠ切割质粒后的片段是__和__。

—CCCGGG—

(4)转基因抗病香蕉的培育发生了__基因重组__(变异类型)。卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，根据这一原理可利用含卡那霉素的培养基筛选已导入重组质粒的香蕉细胞。由此推断，重组质粒中应含有__卡那霉素抗性__基因作为标记基因。

[解析] (1)质粒是一种小型的环状DNA分子。(2)基因工程的操作分四个步骤，其中构建目的基因的表达载体是核心步骤。图中将B的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。(3)从图1中的目的基因的三种限制酶的切割位点可以看出，不能使用SmaⅠ，否则会破坏目的基因的结构，只有利用另外两种限制酶才能将目的基因切割下来。用三种限制酶切割环

状DNA，能得到3个DNA片段和3个黏性末端。根据图2中的ApaⅠ识别的碱基序列及切割—GGGCCC—

位点可知，该酶切割质粒后得到的黏性末端是和。

—CCCGGG—

(4)基因工程的原理是基因重组，利用含卡那霉素的培养基能筛选出抗卡那霉素的细胞，由此可以推断重组质粒中的标记基因是卡那霉素抗性基因。

易错警示

有关基因工程概念及其工具的8个错混点

(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。

(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。

(3)在切割目的基因和运载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。

(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。 (7)基因工程中的运载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的运载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。

(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。 题型2 基因工程在生产科技中的应用

3．(2018·河北衡水中学一模)科学家从某细菌中提取抗盐基因，转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。下图是转基因抗盐烟草的培育过程，含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题。

(1)在该过程中，研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因)，并采用__PCR(聚合酶链式反应)__技术对目的基因进行扩增，该技术需要的条件是__引物__、酶、原料、模板，该技术必须用__耐高温的DNA聚合或热稳定DNA聚合__酶；然后构建基因表达载体，基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外，还需具有__标记基因__。

(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用SmaⅠ酶切割，原因是__SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因__。图中①②过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，应选用__BamHⅠ和HindⅢ__酶对外源DNA、质粒进行切割。

(3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的__抗盐基因(或目

的基因)__作探针进行分子杂交检测，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是__将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中，观察该烟草植株的生长状态__。

4．(2018·东北三省三校高考生物一模)马铃薯是重要的经济作物，在基因育种方面取得丰硕成果。

(1)马铃薯是双子叶植物，常用__农杆菌转化__方法将目的基因导入马铃薯体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构有：目的基因、__启动子__、__终止子__、__标记基因__、复制原点五部分。

(2)马铃薯易患多种疾病，导致产量下降。基因工程中常用的抗病基因为__病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、抗毒素合成基因、几丁质酶基因__(写一种即可)。

(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯，主要从两个方面进行设计：

①修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂__不敏感(抵抗)__，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能正常代谢。

②引入酶或酶系统，在除草剂发生作用前__被降解(分解)不敏感(抵抗)__。 (4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行__检测和鉴定__。

[解析] (1)马铃薯是双子叶植物，常用农杆菌转化法将目的基因导入双子叶植物体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构有目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点五部分。(2)基因工程中常用的抗病基因为病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、抗毒素合成基因、几丁质酶基因。(3)①除草剂只能作用于杂草，不能作用于马铃薯，因此需要修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂不敏感(抵抗)，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能正常代谢。②也可以引入酶或酶系统，在除草剂发生作用前被降解(分解)。(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行检测和鉴定。

易错警示

有关基因工程操作过程的4个错混点

(1)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启动子与终止子之间的部位。

(2)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。

(3)标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。

(4)受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养培养成新个体)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。

考向二 细胞工程

Zhentihuifang

真题回放

1．(2018·全国卷Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对

非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：

(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指__将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中__。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目__不变__(填“减半”“加倍”或“不变”)。

(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度__小于__(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是__胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易__。

(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目__相同__(填“相同”或“不同”)，性染色体组合__不同__(填“相同”或“不同”)。

[解析] (1)核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。

(2)由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。

(3)哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。

2．(2014·全国卷Ⅰ)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16000以上，则小鼠最少需要经过__4__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__Y__小鼠，理由是__Y小鼠的血清抗体效价最高__。

(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

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