高中生物第二轮复习《1.9.1 基因工程、克隆技术》精讲课件

1、第一讲 基因工程、克隆技术专题九 现代生物科技由南方课件网友情提供，欢送上传， ，投稿邮箱：题组1基因工程1(2021全国，5)以下表达符合基因工程概念的是 () AB淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗 体基因 B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干 扰素的菌株 C用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素 高产菌株 D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上解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切和“拼接，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使目的基因在受体细胞内

2、表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不属于基因工程。答案：B2(2021浙江理综，2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过 程中，以下操作错误的选项是 () 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：限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体

3、细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。答案：A3(2021天津理综，7)以下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反响器 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。据图答复：(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

4、母代号)。A启动子 BtetR C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Hind和BamH 氨苄青霉素 A C (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胚胎移植技术 全能 C 解析：(1)由图示可知：需用Hind和BamH限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因，因酶切后tetR四环素抗性基因结构被破坏而ampR结构完好，故用含氨苄青霉素的选择培养

5、基可筛选含有重组载体的大肠杆菌。(2)启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶识别和结合的位点，可调控基因的特异性表达。(3)过程表示把重组载体导入受体细胞的过程，当受体细胞为动物细胞时，常采用显微注射法。(4)过程表示把早期胚胎移植到代孕母牛子宫的过程，属于胚胎移植技术。(5)经过程得到新个体是细胞全能性的表达。(6)人乳铁蛋白基因是否成功表达，关键看是否有其表达产物即人乳铁蛋白，可用抗原抗体杂交法检测该蛋白是否存在。4(2021江苏生物，27)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位 点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请答复以下问 题：限制酶BamHHindEcoRSma识

6、别序列及切割位点GGATC CC CTAGGAAGCT TT TCGAAGAATT CC TTAAGCCCGGGGGGCCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别含有_个游离的磷酸基团。(2)假设对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma 切割，原因是_。(4)与只使用EcoR相比较，使用BmaH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。0、2高 Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与

7、目的基因片段混合，并参加_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中别离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。DNA连接鉴别和筛选含有目的基因的细胞 蔗糖为唯一含碳营养物质 解析：此题综合考查基因工程的过程及应用。(1)质粒是双链环状DNA分子，在Sma切割前没有游离的磷酸基团，Sma作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键数量决定，氢键的数量越多，质粒的热稳定性越高，反之那么低

8、，在DNA分子中A与T之间存在2个氢键 ，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中GC碱基对越多，热稳定性就越高，Sma识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma酶切位点越多，GC碱基对越多，热稳定性越高。(3)据图1可知，Sma切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量防止破坏，据图2可知Sma切割的位点在目的基因之中，破坏了目的基因，所以不能使用Sma切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可防止此类现象。(5)基因表达

9、载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接脱氧核糖和磷酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。5(2021福建理综，32)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的 一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极 为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术 生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如以

10、下图。请答复：(1)图中所指的是_技术。(2)图中所指的物质是_，所指的物质是_。(3)培养重组CHO细胞时，为便于去除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换_。(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的_细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。PCR mRNA rhEPO 培养液 杂交瘤 解析：(1)核DNA的体外扩增即PCR技术。(2)由图示分析：从人胚胎干细胞提取出，经反转录可形成cDNA，可知为翻译EPO的模板mRNA，为rhEPO。(3)细胞培养过程中，应定期更换培养液，以添加营养物质，去除代谢废物。(

11、4)由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，可以筛选出能够分泌抗rhEPO的单克隆抗体的杂交瘤细胞。题组2克隆技术6(2021广东理综，24)新技术的建立和应用对生物学开展至关重要。 以下技术(或仪器)与应用匹配正确的选项是(双选) () APCR技术扩增蛋白质 B杂交瘤技术制备单克隆抗体 C光学显微镜观察叶绿体的基粒 D花粉离体培养培育单倍体植物解析：此题主要考查技术(或仪器)与应用的匹配情况。A项，PCR技术的应用是扩增基因，而不是蛋白质；B项，杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体，杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体；C项，叶绿体属于显微结构，可用光学显微镜观察，叶绿体

12、中的基粒属于亚显微结构，那么需电子显微镜才能观察；D项，培育单倍体植物主要包括花粉离体培养和用秋水仙素处理两大步骤。答案：BD7(2021浙江理综，4)以下关于动物细胞培养的表达，正确的选项是 () A培养保存接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞 B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 D恶性细胞系的细胞可进行传代培养 解析：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞，A项错 误；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细 胞，所以基因型一般都相同，B项错误；二倍体细胞的传代培养次数 通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，

13、才能无限增殖，C 项错误；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养，D项 正确。 答案：D8(2021江苏生物，24)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(多项选择) () A设计细胞培养反响器，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：保护珍稀药用植物，可利用植物组织培养技术，获取试管苗或 人工种子，通过栽培或种植，获得药用成分；也可以培养到愈伤组织 阶段后，直接提取药用成分，或通过处理得到细胞悬液，利用细胞培 养反响器进行药用成分工厂化生产，故四个选项都正确

14、。 答案：ABCD9(2021全国新课标，40)请答复： (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 原因是防止_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。假设要抑 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)。遗传特性 快 遗传信息 微生物 生根 细胞分裂素 2,4D (4)将某植物

15、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)满足自身最正确生长的需要。(5)据图推测，假设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。逐渐减小 先增加后下降 不能 降低 解析：(1)植物组织培养属于无性繁殖，后代能够保持亲本的遗传特性。植物微型繁殖技术能够实现快速繁殖。植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，即已经分化的细胞，仍然具

16、有发育成完整个体的潜能。(2)在植物组织培养接种和试管苗转接过程中都需要无菌操作，以防止微生物(杂菌)污染。(3)微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同，可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4D)可以抑制试管苗的生长。(4)(5)分析图中曲线可知：光合作用强度随着培养基中蔗糖浓度的增大而下降，但单株鲜重的变化趋势是先增加后下降。培养基中不含蔗糖时，光合作用强度最大，但由于该时期光合作用产生的有机物积累量较少，不能满足自身最正确生长的需要。在蔗糖浓度为1%左右时，单株鲜重到达最大，此时有机物的量满足自身最正确生长需要。考点1基因工程相关知识考查1基因工程的根本

17、工具的比较限制酶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(1)EcoliDNA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)有多个限制酶切割位点(3)具有特殊的标记基因常用类型EcoR限制酶Sma限制酶EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒2.将目的基因导入受体细胞中的方法的比较生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微

18、注射法Ca2处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的T-DNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA表达目的基因表达载体提纯提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子3.PCR技术与DNA复制的比较DNA复制PCR技术区别场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪内)酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐热的DNA聚合酶(Taq酶)温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行合成的对象DNA分子DNA片段或基因联系模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质

19、合成原料：均为四种脱氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP和dTTP)酶：均需要DNA聚合酶进行催化引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3端开始连接脱氧核苷酸4.目的基因的检测内容和方法的比较类型步骤检测内容方法结果显示分子水平检测第一步目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上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核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上第三步目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(抗原抗体之间)同上个体水平鉴定包括抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品进行活性比较，以确定功能是

20、否相同等5.两种基因治疗途径及其特点途径方法特点不同点体外基因治疗从患者体内获得某种、细胞扩增输入体内(实例中第一个)操作复杂，但效果较为可靠体内基因治疗直接向患者体内组织中转移基因(实例中第二个)方法简便，但效果难以控制相同点都属于基因治疗，都是将正常的外源基因导入靶细胞，以代替、修复、纠正缺陷基因。目前两种方法都处于临床实验阶段6.基因工程的应用表现方面具体内容植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度用转基因动物生产药物(如乳腺生物反应器)用转基因动物作器官移植的供体用于改善畜产品的品质基因工程药物控制药品合成的相应基因基因治

21、疗体外基因治疗体内基因治疗7.基因工程与蛋白质工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现1对DNA连接酶、DNA聚合酶等的理解名称作用参与的生理过程及应用DNA连接酶连接两

22、个DNA片段限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸链DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程2.基因工程与蛋白质工程的比较基因工程蛋白质工程操作环境生物体外生物体外操作核心基因基因操作起点目的基因预期的蛋白质功能结果人类需要的基因产物自然界不存在的蛋白质【例1】 (沈阳质检)转基因植物油是由转基因植物通过压榨或浸出法加 工制得的，因其出油率高而被广泛采用。我国是植物油消费大国， 每年都从国外进口大量的转基因植物油。

23、(1)在培育转基因油料植物的过程中，基因操作需要的工具酶是 _。在基因表达载体中，目的基因 的首端必须含有_，它是_识别和结合位点。 (2)请写出一种将目的基因导入油料植物细胞可以采用的方法： _。假设受体细胞为植物体细 胞，可采用_技术获得转基因植物体，该技术所依据 的原理是_。限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子RNA聚合酶农杆菌转化(或基因枪、花粉管通道)法植物组织培养植物细胞的全能性(3)假设要检测(2)中获得的植物细胞染色体上是否含有目的基因，可采用_技术。而想要得知上述植物是否真的出油率高，应如何做？_。(4)假设利用蛋白质工程继续提高油料植物的出油率，其设计流程应从预期的_出发，

24、设计预期的_结构，推测出应有的_序列，然后找到相对应的_序列，再用转基因技术改变其现有性状。DNA分子杂交将该植物制出的植物油与同等质量的非转基因植物制出的植物油称重比较蛋白质功能蛋白质氨基酸脱氧核苷酸听课心得审题关键：“工具酶”、“植物细胞”、“原理”、“染色体上”、“预期”命题来源：基因工程和蛋白质工程。思路分析：(1)转基因植物的培育过程中，基因工程的工具酶是限制制性核酸内切酶的DNA连接酶，目的基因只有含有启动子，才能被RNA聚合酶识别并与之结合进行转录。(2)接受目的基因的受体细胞若 植物体细胞，可采用植物组织培养技术获得转基因植物。(3)通过对比转基因植物是否普通的非转基因植物的出

25、油率高。(4)蛋白质工程设计流程是：预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测出应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列。考点2克隆技术相关知识整合1细胞工程的几个过程流程图比较细胞工程技术技术过程图示植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞的融合核移植单克隆抗体的制备2.植物组织培养与动物细胞培养的比较植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基的物理性质固体液体(合成培养基)培养基的成分水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果新的植株或组织新的细胞系或细胞株应用微型繁殖作物脱毒生产人工种子单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产

26、蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学研究条件均需无毒环境无菌操作，适宜的营养、温度、pH、O2等3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合实质内容改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品(使后代具有双亲的特性)理论基础植物细胞具有全能性细胞增殖诱导手段物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇生物法：灭活的病毒诱导过程去细胞壁(纤维素酶、果胶酶)原生质体融合(获得杂种原生质体)植物细胞培养(获得植株)获得分离的单个动物细胞(胰蛋白酶处理)诱导融合动物细胞培养(细胞产品)应用白菜甘蓝等杂种植物单克

27、隆抗体的制备(杂交瘤细胞)受精作用、原生质体融合、动物细胞融合受精作用原生质体融合动物细胞融合不同点细胞类型不同精子与卵细胞体细胞体细胞细胞来源不同来自同种生物个体一般来自不同种的生物个体般来自不同种的生物个体染色体数目变化不同2N2N2N，不一定是2N22N2N，不一定是2N2融合条件不同不需人工诱导需人工诱导需人工诱导相同点都有两个细胞融合成一个细胞，并且融合成这个细胞的遗传物质都是由原来的两个细胞决定的【例2】 野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗 寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究， 用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强 的杂交系马铃薯。据图分析答复以下问题：(1)过程植物细胞原生质体的别离需经过酶解，其中“酶解所用的酶应该包括_。(2)过程可用聚乙二醇(PEG)，其目的是_。(3)请用文字和箭头表示出技术过程的实验流程：_。由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性，这是_的表现。(4)在培养基上培养一段时间后，原生质体会再生出细胞壁。可以取样，通过_实验来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：_。纤维素酶、果胶酶诱导原生质体融合融合细胞 愈伤组织