2020届高考生物复习：专题九第15讲高频命题点1基因工程

1、第15讲基因工程和细胞工程最新考纲课前网络自建1 .基因工程的诞生（I）; 2.基因工程的原理及技术（含PCR技术）（n）; 3.基因工程的应用 （n）； 4.蛋白质工程（I）； 5.植物的组织培养（n）； 6.动物细胞培养与体细胞克隆 （n）； 7.细胞融 合与单克隆抗体（n）; 8.DNA的粗提取与鉴定。解决理料琮合的.畲旬我*启动千，块I上于际妇基区、的灯位电1因人球忱什 门；*¥各军的乩 i> iQHNA皆举甑一 瘫目的基冈的整他：义:思面垢足瘫他前府应L：£ Tk 工 L ，睢 F 11 Is，i 11 1，8' Fl SJ m 月的 W入受体理*

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3、和釉合星典f-H!联嘉，物防 鹿埼郭 MIW扪卡的流动性期理能.加牝学执,“物也««百题少 （ -+, 用小龌注时督抗的： 所需也感! "-_- 己免密的R浴P胡五林#痛«*粗咽茶：刘次聃曲的口的弓方褐读教材,做判断殳正教材备考学量砂苗用识精读教材一一记一记1 .与目的基因相关的两类“检测”（1）标记基因：检测受体细胞中是否含“重组 DNA”或运载体。一一在依据标记基因（如四 环素抗性基因）制备的特定选择培养基 （如加入了四环素的培养基 ）中能够生存下来的受体细胞 才可能含重组 DNA（目的基因+运载体）或运载体。（2）DNA分子杂交技术（基因探针）检测

4、转基因生物中是否含目的基因、在含有目的基因的 DNA片段上用放射性同位素作标记，制作探针，以此与已提取到的转基因生物基因组DNA杂交，若显示出杂交带，则表明目的基因已插入到受体细胞基因组中。（P14正文）2 .基因工程的常考点（1）目的基因插入位置：启动子与终止子之间。（2）将目的基因导入受体细胞不发生碱基互补配对。（3）常用的受体细胞植物：受精卵、体细胞。动物：受精卵。微生物：大肠杆菌、酵母菌等。（4）原核生物作为受体细胞的优点：多为单细胞、繁殖快、遗传物质相对较少。3 .动物细胞培养关键点（1）培养基的特有成分：动物血清。(2)培养过程：原代培养、传代培养。(3)两次使用胰蛋白酶：第一次用

5、于制备细胞悬液，开始原代培养，第二次用于处理瓶(壁 )上的细胞。4 关注植物细胞工程的几个问题(1)植物细胞A 和植物细胞B 杂交获得的杂种细胞有三种类型：AA 型、 BB 型、 AB 型，符合要求的只有AB 型，需要进行筛选。(2)杂种细胞形成的标志：新的细胞壁的生成。(3)杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，其染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。(4)植物组织培养时植物激素和光照的使用植物激素的使用：脱分化阶段先使用生长素，后使用细胞分裂素，以促进细胞的分裂；再分化阶段生长素比例较高，以促进根的形成。光照的使用：脱分化阶段不需要给予光照，再

6、分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。(5)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。5 关注制备单克隆抗体的两个常考点(1)三种细胞的特点 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。(2)两次筛选目的不同第1 次：获得能分泌抗体的杂种细胞。第2 次：获得能分泌所需特异性抗体的杂交瘤细胞。自我诊断 判一判(1)携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测。(X )(2)转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。(X )(3)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱

7、氧核甘酸序列。(，)(4)用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸。(X )(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。(X )(7)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。(X)(8)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完全表达。(X)(9)动物的生长激素基因转入植物后不能表达。(x)(10)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。(，)(11)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。(，)(12)产生

8、抗人白细胞介素 一8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测。(，)(13)21三体综合征的诊断必须通过分子检测。(X)(14)乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。(X )(15)培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。(X )(16)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性。(X )(17)细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行。 (X )答案：(1)x (2)x (3)， (4)x (5)， (6)x x (8)x (9)x (10)， (11)， (12) V (13) X (14) X (15) X (16) X (17) XIf课堂重点突破落寞移成案并突破

9、美僻虐在Wj频命题点1基因工程真题领航 目标方向导入高考1. (2019全国I卷，38)基因工程中可以通过 PCR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 DNA复制开始时，解开 DNA双链的酶是 。在体外利用PCR 技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板 DNA 解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的(3)目前在 PCR反应中使用 Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是解析：本题借助基因工程的相关知识，考查考生对生物学问题进行解释的能力；通过PCR与体内

10、DNA复制的比较，体现了科学思维中分析与推断要素。(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库；(2)体内DNA复制时，需用解旋酶打开氢键使双链DNA解旋，而PCR扩增目的基因时，是借助高温加热至 9095 C使DNA变性解旋；(3)PCR反应体系中进行互补链的合 成时，温度需控制在 7075 C ,则应使用耐高温的 DNA聚合酶，即Taq酶，而不能使用大 肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活)。答案：(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶 加热至9095c 氢键(3)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活2. (2018全国I卷，38)回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)

11、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Ca/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)非洲爪蟾是真核生物，

12、大肠杆菌是原核生物，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后能进行表达，说明该基因工程操作实验能够成功，实验成功的前提是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；不同物种间可以进行基因交流；（2）当受体细胞是大肠杆菌等微生物时，可以用Ca2+处理后转化的方法进行导入；噬菌体是由噬菌体DNA和外壳蛋白组成专一性侵染细菌的病毒，不能将心肌细胞或者叶肉细胞作为宿主细胞；（3）真核生物目的基因表达时，蛋白质会被降解，所以应选择缺少蛋白酶基因的大肠杆菌作为受体细胞，因为大肠杆菌没有缺少蛋白酶，属于蛋白酶缺陷型细 胞，在纯化蛋白质时也要添加蛋白酶抑制剂来避免蛋白质被降解

13、。答案：（1）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（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3. （2018全国H卷，38）某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这 一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5'末端，获得了 L1GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒 P0,构建了真 核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中 E1E4四种限制酶产生的黏性 末端各不相同。E1E2E3E4启动子L1基因GFP基因终止子回答下列问题：（i）据图推断，该

14、团队在将甲插入质粒po时，使用了两种限制酶，这两种酶是 。使用这两种酶进行酶切是为了保证 ,也是为了保证。（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了 和 过程。（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的 移入牛的 中、体外培养、胚胎移植等。（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的 （填“mRNA “总RNA”或“核 DNA ”）作为 PCR模板。解析：为了保证L1基因和GFP基因的完整性，应用酶 E1和E4切割甲和质粒 P0o

15、 （2）细胞中观察到了绿色荧光，说明 L1基因完成了表达过程。（3）动物细胞核移植，应将目标细胞核移植到去核的卵母细胞中。（4）L1基因存在于核 DNA上，鉴定时应取不同组织细胞中的核DNA。答案： (1)E1 和 E4 甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译 (3)细胞核去核卵母细胞(4)核 DNA知识拓展培养学生文字表达能力1 (1)基因工程诞生的理论前提是什么？答案： DNA 是遗传物质的证明； DNA 双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。(2)哪些技术发明使基因工程的实现成为可能？答案： 转移载体的发现工具酶的发现 DNA 合成和测序技术的应用 DNA 体外重组的实现 重组DN

16、A表达实验的成功 PCR技术的发明 第一例转基因物体的问 世。2 (1)为了防止目的基因自身环化，一般应如何操作？答案： 用两种不同的限制酶去切割含目的基因的DNA 。(2)为了防止目的基因在质粒上反接，应怎样操作？答案： 对质粒和目的基因用两种限制酶切割。吗？如何才能表达?3 (1)将真核生物的基因直接导入原核细胞，基因能表达答案： 不能表达，只有将cDNA 导入原核细胞才可能表达。(2)病毒对受体有特别要求吗？答案： 有。病毒为专一性侵染宿主的生物。(即病毒必须有对应的宿主细胞)核心整合 掌握必备生物知识1 基因工程常考的3 种基本工具(填空)(1)限制性核酸内切酶：识别特定核甘酸序列，并

17、在特定位点上切割 DNA分子。(2)DNA连接酶：aEcoliDNA连接酶只能连接黏性末端；b.T4DNA连接酶能连接黏性 末端和平末端。(3)载体：a.能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；b.有一个至多个限制酶切割位点，便于外源DNA片段(基因)插入其中；c.具有特殊的标记基因 一一以便对含目的基因的受体细胞进行筛选。2 理清基因工程的操作流程(填空)(1)获取目的基因的三种方法a.从基因文库中获取;条件:模板DNA、引物、脱氧核昔b.利用PCR技术扩增酸，热稳定性DNA聚合酶过程：变性f复性f延伸c.化学法人工合成：通过 DNA合成仪利用化学方法直接合成。（2）基因表达载体的构建 一一重组质

18、粒的构建 a.基因表达载体的组成目的基因启动子:RNA聚合识别和结合部位，基因表达载体驱动基因转录一终止子:RNA聚合酶脱离部位，终止转录一标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因一复制原点b.构建过程质粒DNA分子J闻同种限制将处理 f.个切门两个切n两个末端就得目的基因/DMA建接晞T重配DNA分子（环状用中点料）（3）将目的基因导入受体细胞的“三种类型”a.导入植物细胞一一农杆菌转化法、花粉管通道法、 基因枪法（本法针对单子叶植物）b.导入动物细胞 一一？显微注射 法c.导入微生物（细菌）一一转化法（4）目的基因的检测与鉴定的方法a.检测目的基因是否导入受体细胞：DNA分子杂交技术。b.

19、检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术。c.检测目的基因是否翻译成蛋白质：？抗原一抗体杂交技术d.个体生物学水平鉴定：根据表达性状判断。3.理清蛋白质工程（填空）设甘4. DNA粗提取与鉴定的“五个步骤预期蛋白质的功能I设计预期的蛋白质结构I推测应有的氨基酸序列I材料的选取选用DNA含量相对较高的生 物组织找到相对应的脱复核武 酸序列（基因）破碎细胞（以鸡血为例）鸡血细胞一加熊置用玻 璃棒搅拌一用纱布过滤一收集 滤液“利用DNA在不同浓度NaCl溶去除杂质|一液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质|将处理后的溶液过滤.加入与滤DNA的析出|一液体积相等的、冷却的体枳分数 为9

20、5%的酒精溶液DNA的鉴定在溶有DNA的NK1溶液中加入 '族试剂,混合均匀后将试 管在沸水中加热5 min,溶液变成 蓝色考向立意一一突显科学思维和科学探究能力考向一以基因工程的操作工具或操作程序为载体，考查学生对基因工程的理解能力1 .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）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRI、Sau3Al的切点是唯一的）。GAATTC 量制用点阳(b)CGATCC -GATC-CCTACG CTAG根据基因工程的有关知识，回答下列问题：,酶切后的产物连接,（1）经B

21、amH I酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被理由是（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,不能表达的所示。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既能连接黏性末端又能连接平末端的是原因是解析：（1）分析图（a）可知，限制酶故经这两种酶切割得到的产物可以用SaU3A I与BamH I切割DNA后形成的黏性末端相同,DNA连接酶进行连接。（2）构建基因表达载体时，为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达，目的基因应插入在启动子和终止子之间，据此可判断甲、丙均不符合要求，目的基因均不能被转录。（3）常见的DNA连接酶有 E coliDNA连

22、接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：（1）Sau3Al 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（其他合理答案均可）（3）E coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶（其他合理 答案土可）2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,

23、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 是遗传物质作出了重要贡献，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 解析： 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)从人的基因组文库中获得的基因A

24、中含有内含子，而大肠杆菌属于原核生物，故大肠杆菌不能切除基因A 初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列， 故基因 A 在大肠杆菌中无法表达出蛋白A。 (2)由于病毒对宿主细胞的感染具有特异性，噬菌体只能寄生在细菌细胞中，不能感染家蚕细胞，故应选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。(3)与真核生物相比，大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点。(4)检测基因A是否翻译出蛋白 A, 一般用抗原一抗体杂交的方法，即用蛋白 A 的抗体与从细胞中提取的蛋白质进行杂交，观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是S 型菌的 DNA 进入 R 型菌体内，并可在 R 型菌体内完成

25、表达，这证明了DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，为基因工程奠定了基础。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考向二 以基因工程的应用和蛋白质工程为载体，考查学生对基因工程与蛋白质工程的理解能力和解决实际问题的能力3. (2019广东深圳实验等六校第一次联考，38)MAP30蛋白是一种能使I型核酸核糖体失活的蛋白质，存在于苦瓜果实和种子中。MAP30 蛋白具有抗肿瘤

26、、抗菌、抗病毒、抗艾滋病的功能，近年来引起人们的广泛关注。(1)人们已经清楚MAP30 蛋白的氨基酸序列，可以用方法获得MAP30 蛋白的基 因。再利用PCR技术扩增该基因，PCR反应体系的主要成分应该包含： 、 、扩增缓冲液（含Mg2+）和水等。（2）科学家将MAP30蛋白的基因与某种病毒的 DNA构建基因表达载体，导入南瓜细胞中， 在这个过程中，需要使用到的酶是 。为了避免出现“目的基因自我环化” “目的基 因在运载体上反向连接”的问题，请提出一种解决该问题的思路：（3）可用 技术得到愈伤组织大规模生产MAP30蛋白，用 技术检测MAP30的基因是否在南瓜果实中成功表达。（4）弧菌是克氏原

27、鳌虾养殖中重要的致病菌，大规模暴发会给水产养殖带来巨大的经济损 失。科研人员为了研究 MAP30蛋白抗弧菌的效果，用含不同浓度 MAP30蛋白培养液培养弧 菌，绘制弧菌生长曲线如图：孤裙散城相xiM由图可以得出的结论是 O 解析：（1）已知MAP30蛋白的氨基酸序列，可以用化学合成方法获得MAP30蛋白的基因。利用PCR技术扩增该基因。PCR反应体系的主要成分应该包含4种脱氧核糖核甘酸、模板DNA、引物、热稳定 DNA聚合酶、扩增缓冲液（含Mg2+）和水等。（2）构建基因表达载体需要 使用到的酶是限制酶和DNA连接酶；为了避免出现“目的基因自我环化” “目的基因在运载体上反向连接”的问题，可分

28、别使用两种限制酶去剪切目的基因和运载体。（3）可用植物组织培养技术得到愈伤组织大规模生产MAP30蛋白，可通过抗原一抗体杂交技术检测 MAP30的基因是否在南瓜果实中成功表达。（4）用含不同浓度 MAP30蛋白培养液培养弧菌， 根据图中曲线显示，随着 MAP30蛋白浓度的升高， MAP30蛋白对弧菌生长的抑制作用增强；当 MAP30 蛋白浓度达到或高于 500 g/mL时，弧菌生长完全被抑制。答案：（1）化学合成4种脱氧（核糖）核甘酸 模板DNA 引物（又）热稳定DNA聚合酶（Taq酶）（2）限制酶和DNA连接酶分别使用两种限制酶去剪切目的基因和运载体（3）植物组织培养 抗原一抗体杂交 （4）

29、随着MAP30蛋白浓度的升高，MAP30蛋白对弧菌生长的抑 制作用增强；当 MAP30蛋白浓度达到或高于 500 g/mL时，弧菌生长完全被抑制4 .已知生物体内有一种蛋白质 （P）,该蛋白质是一种转运蛋白，由 305个氨基酸组成。如 果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸， 改变后的蛋白质 （Pi）不但彳留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的 进 行改造。（2）以P基因序列为基础，获得 Pi基因的途径有修饰 基因或合成 基因。 所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括 的复制；以及遗 传信息在不同分子之间的流动，即：（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过和,进而确定相对应的脱氧核甘酸序列，据此获得基因， 再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。解析：（1）蛋白质的功能与结构相关，若要改变蛋白质的功能，需要对其结构进行改造。（2）确定目的基因的碱基序列后，可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。