高三生物-基因工程和细胞工程(教学案)

专题15基因工程和细胞工程

1.近五年的全国卷高考试题中对于基因工程的考查频度较高，侧重考查操作工具的种

类、功能以及操作基本程序的应用等。动物细胞工程技术中的核移植技术及单克隆抗体的制

备也有所考查。

2.题目常借助简洁的文字材料或模式图等考查有关基因工程、动物细胞工程的原理、

技术手段等，尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述等。

3.备考时，应从以下四个方面入手复习：

(1)列表比较法掌握限制酶、DNA连接酶和载体的作用。

(2)实例分析法理解基因工程的原理和过程。

(3)列表比较法理解两个不同，即植物组织培养和动物细胞培养的不同、植物体细胞杂

交与动物细胞融合的不同。

(4)图解法分析并掌握单克隆抗体制备过程。

・点知识摊理

一、基因工程

1.基因工程的基本工具

限制酶DNA连接酶(运)载体

拼接DNA片段形成重携带目的基因进入受体细

作用切割目的基因和载体

组DNA胞

作用部两核甘酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二

—

位酯键

作用特①识别特定的核①ECO//DNA连接酶只①能在宿主细胞内稳定存

点(条甘酸序列能连接黏性末端在并大量复制

件)②在特定位点上②T4DNA连接酶能连②有一个或多个限制酶切

切割接黏性末端和平（口）末端割位点

③具有特殊的标记基因

2.基因工程的操作步骤

（1）目的基因的获取：

①从基因文库中获取。

②利用PCR技术扩增。

③用化学方法直接人工合成。

（2）基因表达载体的构建：

①基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。

②基因表达载体的构建方法：

|载体（质粒）DMA分子（含目的基因）|

:同种限制醐切割一|

带有黏性|带有相同黏性末

末端切口|端的目的基因片段

II

D、A连接触

|重组DMA（环状重组质粒）|

⑶将目的基因导入受体细胞:

植物细胞动物细胞微生物细胞

常用农杆菌转化法、基因枪法、花粉感受态细胞

显微注射技术

方法管通道法法（用Ca2+处理）

受体

受精卵、体细胞受精卵原核细胞

细胞

（4）目的基因的检测与鉴定：

①目的基因插入检测：DNA分子杂交。

②目的基因转录检测：（核酸）分子杂交。

③目的基因翻译检测：抗原一抗体杂交。

④个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。

二、细胞工程

1.动物细胞培养与植物组织培养的比较

项目动物细胞培养植物组织培养

培养前处无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分

无菌、离体

理散开

培养基成葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微矿质元素、蔗糖、维生

分量元素、动物血清等素、植物激素等

培养基状

液体培养基固体培养基

态

项目动物细胞培养植物组织培养

离体的植物器官、组织

动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组

过程或细胞脱分化愈伤组织再

织好原代培养好传代培养好细胞群

分化根、芽一玲植物体

能否

培养成个不能能

体

大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒快速繁殖、培育无病毒

应用

疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测植株；生产药物；制造人工

举例

有毒物质的毒性等种子；培育转基因作物等

2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较

项目植物体细胞杂交动物细胞融合（单克隆抗体的制备）

细胞膜的流动性、细胞的全

理论基础（原理）细胞膜的流动性、细胞增殖

能性

融合前处酶解法去除细胞壁（纤维素注射特定抗原，免疫小鼠，获取（效

理酶、果胶酶等）应）B淋巴细胞

①物理法：离心、振动、电①物化法：与植物细胞融合相同；

促融

激等；②化学法：聚乙二醇（PEG）②生物法：灭活的仙台病毒

第一步：原生质体的制备；第一步：正常小鼠免疫处理；第二

第二步：原生质体的融合；第三步：动物细胞融合；第三步：杂交瘤细

过程

步：杂种细胞的筛选与培养；第胞筛选与培养；第四步：单克隆抗体的

四步：杂种植株的诱导与鉴定提纯

①克服远缘杂交不亲和的

障碍,大大扩展杂交亲本的组合

①制备单克隆抗体；②诊断、治疗

用途范围；②克服有性杂交的母系遗

疾病，如生物导弹

传，获得细胞质基因的杂合子，

研究细胞质遗传

3.动物细胞核移植和单克隆抗体

（1）动物细胞核移植：

供体体细胞玲细胞培养好体细胞（核）

J注入

卵母细胞玲减II中期去核玲无核卵母细胞玲重组细胞玲

重组胚胎玲代孕母牛玲生出与供体遗传性状相同的个体。

（2）单克隆抗体：

①单克隆抗体的制备过程：

免宓繇嘱胞融合多种杂交细胞好在具有筛选作用的培养基上培养玲克隆筛选

出的杂交细胞好将不同种杂交细胞分开，并克隆专一抗体，检验阳性细胞好注射到小鼠体内

或体外培养好获得单克隆抗体。

②杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一性抗体。

③单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、产量大。

高频考点突破

考点一基因工程

例1.（2017年北京卷，5）为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基

因C（图1）,拟将其与质粒（图2）重组，再借助农杆菌导入菊花中。

/xrjRI

下列操作与实验目的不符的是（）

A.用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒

B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上

【答案】C

【解析】用限制性核酸内切酶EoRI处理目的基因和质粒，可以使目的基因两侧和质粒产生相同的黏

性末端，再用连接酶把切口连起来就能构建成重组质粒，A正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子

植物，菊花属于双子叶植物，故可用含C基因的农杆菌侵染菊花煎伤组织，将C基因导入细胞，B正确；

质粒中只有潮霉素抗性基因，被转化的菊花细胞只对潮毒素具有抗性，在培养基中添加卡那毒素，不能筛

选被转化的菊花细胞，C错误；检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，可采用DNA分子杂交技术,

D正确。

【变式探究】（2016•高考全国乙卷）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Amp，或

在〃中会导致相应的基因失活（Amp，表示氨芳青霉素抗性基因，在t，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：

AomHI

亚制原点|

⑴质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有.（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）如果用含有氨革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;并

且________和的细胞也是不能区分的，其原因是o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,还需使用含有的固体

培养基。

⑶基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于

【答案】⑴能自我复制、具有标记基因（答出两点即可）⑵二者均不含有氨革青霉素抗

性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有

重组质粒）二者均含有氨革青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素⑶受体细胞

【解析】⑴质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供

外源DNA片段（基因）插入其中；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随

染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等等。

（2）在培养基中加入氨甘青毒素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，

因不含氨芳青毒素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有

插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氧干青毒素抗性基因，都能在此培养基上存活，二者也不

能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固

体培养基。

⑶某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受

体细胞。

【变式探究】（2016•高考全国丙卷）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRI、

BamHI和Sau3AI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、Sau3AI的切点是唯一的）。

-----C'AATTC-----------GGATCC----------^»ATC-----

——CTTAAG——------CCTA'G————CTA<^—

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

⑴经BamHI酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连

接，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⑹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，不能表达

的原因是_______________________________________________________________________

(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有和,其中

既能连接黏性末端又能连接平末端的是o

【答案】⑴Sau3Al两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端⑵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

(3)E.co//DNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶

GATC

【解析】（D由题图可知，BamliI和5烈3AI两种限制性内切酶的共同识别序列是

二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经5a，”HI酶切得到的目的基因可以与图（b）所示表达载体被

Ss3AI酶切后的产物连接。（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因

的尾端，这样基因才能顺利地转录，再完成翻建过程，即顺利表达。图中甲所示的目的基因插入在启动子

的上游，丙所示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，因此目的基因不能表达。（3）

常见的DNA连接酶有E.cTQNA连接琳口T.DXA连接酶，其中TxDXA连接酶既能连接黏性末端又能连接

平末端。

【举一反三】（2015•高考全国卷I）HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列

问题：

（1）用基因工程方法制备HIV的某蛋白（目的蛋白）时，可先提取HIV中的,以其

作为模板，在的作用下合成，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，

随后导入受体细胞。

⑵从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的

可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,

检测的原理是o

⑶已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种

现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分细胞，降低了患者免疫系统的

防卫功能。

⑷人的免疫系统有癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶

性肿瘤。

【答案】（l）RNA逆转录酶cDNA（或DNA）⑵抗体抗原抗体特异性结合⑶T（或T淋巴）

⑷监控和清除

【解析】（l）HIV的遗传物质是RNA,所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA

为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA（或DNA）。（2）目的蛋白注入机体后相当于抗原。在

抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体（分泌蛋白），由于该抗体能与目

的蛋白（抗原）发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无

HIVo（3）HIV主要攻击人体的T（或T淋巴）细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。⑷癌细

胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。

考点二克隆技术

例2、（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培养

液中添加H-Y单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下

列相关叙述正确的是（）

A.H-Y单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌B.应选用原肠胚做雌雄鉴别

C.鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植D.用H-Y抗原免疫母牛可获得相应抗体

【答案】D

【解析】单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌，A错误；做雌雄性别鉴别应选择囊胚期的滋养层细胞，B错

误；由于是利用乳腺生物反应器进行生物制药，则鉴别后的雌性胚胎可直接做胚胎移植，雄性胚胎没有意

义，C错误；H-Y抗原免疫母牛，使其体内产生体港免疫，产生相应的浆细胞，获得相应抗体，D正确。

【变式探究】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淋巴细胞的是小鼠,理由是

（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

体系中出现多种类型细胞的原因是»

⑶杂交瘤细胞中有个细胞核，染色体数目最多是条。

⑷未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是。

【答案】（1）4YY小鼠的血清抗体效价最高

（2）B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机

的，且融合率达不到100%

（3）1100

⑷不能无限增殖

【解析】（1）分析题图可知，经4次免疫后，小鼠Y的血清抗体效价就可达到16000以上。由于斗次免

疫后的Y小鼠的血清抗体效价最高，故最适合用于制备3淋巴细胞。（2）细胞融合实蛤中，由于细胞融合是

随机的，而且诱导融合率不可能达到10。%,所以会有未融合的3淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种

核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。（3）杂交癌细胞同时具有3淋巴细胞和骨髓癌细胞的核物质，但细胞核只

有一个。由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体会丢失，故细胞核中染色体数目最多是40+60=100（条）。（4）B

淋巴细胞已经分化，没有无限熠殖的潜能。

【变式探究】科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄一马铃薯杂种植株，为了

便于杂种细胞的筛选和鉴定，科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生

质体膜上的蛋白质，其培育过程如图所示：

项鲍.撮镀

\融华城介的:

/胃裾胞t质体

ww__H酉焉心1绿色荧J…了——

[_组聪.[原生质佛光标记②

「麻海&J&丽织迫杀丽胞

⑴植物体细胞杂交依据的生物学原理有O

（2）过程①常用的酶是,细胞融合完成的标志是。

⑶植物原生质体融合过程常利用化学试剂诱导融合，在鉴定杂种原生质体时

可用显微镜观察，根据细胞膜表面荧光的不同可观察到种不同的原生质体，当观察

到时可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。

⑷过程③和过程④依次为,过程④中的培养基常添加的植物

激素是O

⑸若番茄细胞内含m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则"番茄一马铃薯"细胞

在有丝分裂后期含条染色体。若杂种细胞培育成的"番茄一马铃薯”植株为四倍体，

则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于植株。

【解析】⑴植物体细胞杂交包括原生质体融合和培育杂种植株两大步骤，两者的原理

分别是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。（2）去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶,

细胞融合完成的标志是形成新的细胞壁。⑶化学促融剂是聚乙二醇，两两融合的原生质体

有三种：番茄一番茄、番茄一马铃薯、马铃薯一马铃薯，其中杂种细胞的细胞表面有两种颜

色的荧光。⑷过程③和过程④分别表示脱分化和再分化，诱导细胞分化所用的植物激素主

要是生长素和细胞分裂素。⑸"番茄一马铃薯"体细胞有m+n条染色体，有丝分裂后期染色

体数目加倍，由配子发育成的个体均为单倍体。

【答案】⑴细胞膜的流动性、植物细胞的全能性

（2）纤维素酶和果胶酶形成了新的细胞壁

⑶聚乙二醇（或PEG）3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光

⑷脱分化和再分化生长素和细胞分裂素

（5）2（m+n）单倍体

M题感悟

1.（2017年江苏卷，11）牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培养液

中添加H-Y单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列

相关叙述正确的是（）

A.H-Y单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌B.应选用原肠胚做雌雄鉴别

C.鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植D.用H-Y抗原免疫母牛可获得相应抗体

【答案】D

【解析】单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌，A错误；做雌雄性别鉴别应选择囊胚期的滋养层细胞，B错

误；由于是利用乳腺生物反应器进行生物制药，则鉴别后的雌性胚胎可直接做胚胎移植，雄性胚胎没有意

义，C错误；H-Y抗原免疫母牛，使其体内产生体液免疫，产生相应的浆细胞，获得相应抗体，D正确。

2.（2017年新课标H卷，38）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化

几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答

下列问题：

(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而

不选用老叶作为实验材料，原因是0提取RNA时，提取液中

需添加RNA酶抑制剂，其目的是o

(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是。

(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导

入受体细胞，原因是(答出两点即可)。

(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是

(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能

力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是。

【答案】(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解

(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA

(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子

(4)磷酸二酯键

(5)目的基因的转录或翻译异常

【解析】(D在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用懒叶而不选用

老叶作为实脸材料，原因是嫩叶组织细胞易破碎。提取KNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的

是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料可以获得㈤NA,其原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模

板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNAo(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而

不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子。(4)当几

丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键o(5)若获得的转基因植株(几

丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是

目的基因的转录或翻怪异常。

3.(2017年北京卷，5)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因

C(图1),拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。

/u44l'

九昧1Y|fl|,

I-I-itIUNt/

酬除

下列操作与实验目的不符的是（）

A.用限制性核酸内切酶EcoRI和连接酶构建重组质粒

B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C.在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上

【答案】C

【解析】用限制性核酸内切酶EcoRI处理目的基因和质粒，可以使目的基因两侧和质粒产生相同的黏

性末端，再用连接酶把切口连起来就能构建成重组质粒，A正确；农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子

植物，菊花属于双子叶植物，故可用含C基因的农杆菌侵染菊花前伤组织，将C基因导入细胞，B正确；

质粒中只有潮骞素抗性基因，被转化的菊花细胞只对潮毒素具有抗性，在培养基中添加卡那毒素，不能筛

选被转化的菊花细胞，C错误；检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，可采用DNA分子杂交技术,

D正确。

4.（2017年新课标III卷，38）编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五

个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

甲「A1B91D1E1Ja...../.........-—---------------------―之

乙「b1C：①»——丙

用//____________—对照

丙1B1

0培养时间

图1图2

回答下列问题

（1）现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的

DNA序列（TTCGCTTCT......CAGGAAGGA）,则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋

白乙，原因是o

（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了

DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为，加入了

作为合成DNA的原料。

（3）现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺

激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分

成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T

淋巴细胞浓度，结果如图2。

①由图2可知，当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增

加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是。细胞培养过程

中，培养箱中通常要维持一定的C02浓度，C02的作用是=

②仅根据图、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少（填

或"E"）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

【答案】（1）编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子

（2）模板dNTP

（3）①进行细胞传代培养维持培养液是的pH②C

【解析】3）题干信息基因序列（TTCG……结合转录过程中的碱基配对原则，可知其转录出的mRNA

上没有起始密码子AUG。（2）PCR需要的条件包括引物、耐高温的DNA聚合酶'模板、四种脱氧核糖核

甘酸。（3）①动物细胞培养中，细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点，因此若要使T淋巴细胞继续增殖,

在培养中需要用胰蛋白酶处理贴壁的细胞并进行分瓶培养，分瓶后的培养称为传代培养；动物细胞培养过

程中加入CO-作用是维持培养液的pH。②据图分析，丙与对照接近，甲和乙都有较大影响，在甲、乙中

存在但在丙中不存在的片段是C,所以玦少C片段会降低效果。

1.（2016江苏卷.33）（9分）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中

标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:

(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用两种限制酶切割，酶切后的

载体和目的基因片段，通过酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其

转入处于态的大肠杆菌。

(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加,

平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中o

(3)若BamHI酶切的DNA末端与8c/1酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基

对序列为—，对于该部位，这两种酶—(填"都能"、"都不能"或"只有一种能")切开。

(4)若用Sau3AI切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。

【答案】(1)Bell和Hindlll连接感受(2)四环素引物甲和引物丙

T(；VK：(：।(；AH：\;

小\(：T\(；(；CCT\(；I挪木将…

(3)都不能(4)7

【解析】(1)选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但3amHI可能使质粒中启动子丢失，因

此只能选Bell和HmdUI。酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。为了扩

增重组质粒，需将其转入处于感受态的大肠杆菌。

(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，根据质粒上的抗性基因，应在筛选平板

培养基中添加四环素。PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方

向合成子链。

(3)根据BamHI和BelI的酶切位点，BamHI酶切的DNA末端与BelI酶切的DNA末端

T(.\!1<.'G(.VK.\।

连接，连接部位的6个碱基对序列为「TV」口I”；「，与两种酶的酶切位点均不同。

(4)根据BamH、BelI和Sau3AI的酶切位点，Sau3AI在质粒上有三个酶切位点，完全

酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片

段，所以用Sau3AI切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。

【考点定位】基因工程，限制酶，连接酶，重组质粒

2.（2016课标1卷.40）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（Ampr表示氨苇青霉素抗性基因，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：

（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有（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）如果用含有氨革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

化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是；并且

和的细胞也是不能区分的，其原因是o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的单菌落，还需使用

含有是的固体培养基。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于

【答案】（1）能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点（答出两

点即可）

（2）二者均不含氨茶青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长含有质粒载体

含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒）二者都含氨茉青霉素抗性基因，

在该培养基上均能生长四环素

（3）受体细胞

【解析】（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有：能够自我复制、具

有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点等。

（2）依题意可知，目的基因插入后，导致四环素抗性基因（Tet：）失活，而氨王青毒素抗性基因（Amp。

仍能行使正常功能。如果用含有氢芳青毒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

和仅含有环状目的基因的细胞，因二者均不含氨甘青毒素抗性基因，在该培养基上都不能生长，所以是不

能区分的；含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞，因二者都含氧甘青毒素抗性基因，在

该培养基上都能生长，因此也是不能区分的。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

质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有四环素的固体培养基；因目的基因插入后，导致四环素抗性基因

（Ter）失活，含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌在该培养基中不能生长，而含有质粒载体的则

能正常生长。

（3）噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒，在侵染细菌时，噬菌体的DNA进入到细

菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用细菌细胞中的物

质来合成噬菌体的组成成分，据此可推知：基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体,

其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。

【考点定位】基因工程

3.（2016新课标III卷.40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRI、BamHI

和Sau3Al三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图

（载体上的EcoRhSau3Al的切点是唯一的）。

g生W坑

ni

根据基因工程的有关知识，回答下列问题:

（1）经BamHI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后

的产物连接，理由是O

(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(c)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,

不能表达的原因是=

(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有和

，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。

【答案】(1)Sau3Al两种梅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，两者目的基因均不能转录

(3)EtoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶

【解析】(1)由于限制酶Sau3AI与BamHI切割后产生的片段具有相同的黏性末端，

所以经BamHI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AI酶切后的产物连接

(2)启动子是一段有特殊序列的DNA片段，它是小A聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基

因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。终止子也是一段有特殊结构的DNA短片段，相当于一盏红色

信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的苜端，终止子应

位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。而图甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插

人在终止子的下游，两者目的基因均不能转录，所以都不能表达目的基因的产物。

(3)常见DNA连接酶的有E-coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端

又能连接平末端的是T4DNA连接酶。

【考点定位】基因工程的原理及技术

4.(2016天津卷.7)(12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从血浆中制

备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。

（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取合成总cDNA,然后以

CDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩

增方向，请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。

HSA基因

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,

需要选择的启动子是.（填写字母，单选）。

A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子

（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是

（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。

与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是-

（5）为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与的生物学功能一致。

【答案】（12分）（1）总RNA（或mRNA）

HSA基因建：

................

（2）B

（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化

（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工

（5）HAS

【解析】（1）合成总cDNA需提取细胞中所有的mRNA,然后通过反转录过程进行合

成。采用PCR技术扩增HSA基因时，两条引物分别与模板链的5,端结合，扩增方向相反。

（2）根据启动子通常具有物种及组织特异性可知，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需

要选择的启动子是水稻胚乳细胞启动子。

（3）利用农杆由转化水稻受体细胞的过程中，酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目

的基因成功转化。

（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工，而大肠杆菌是

原核生物，细胞中不具有生物膜系统。

（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与天然的HSA生物学功能一致。

【考点定位】基因工程

6.（2016海南卷.31）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：

（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即和从中分离。

（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相

比，CDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是。

（3）在基因表达载体中，启动子是聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物

作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是o

（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有

和颗粒O

【答案】（15分）

（1）人工合成生物材料（每空2分，共4分，其他合理答案可酌情给分）

（2）CDNA文库中只含有叶细胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植

物的全部基因（5分，其他合理答案可酌情给分）

（3）RNA（2分）大肠杆菌（或答细菌）（2分）

（4）金粉鸨粉（每空1分，共2分）

【解析】（D获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从自然界已有的物种中分离。

<2）植物的成熟叶片中基因已选择性表达，因此由所有RNA逆转录形成的cDNA文库中只含有叶细

胞已转录（或已表达）的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。

（3）在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作

为基因表达载体的受体细胞，由于易于培养，最常用大肠杆菌（或细菌）。

（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有金

粉和鸨粉颗粒。

【考点定位】基因工程

7.（2016上海卷.九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。

在图27所示的质粒PZHZ11（总长为3.6kb,lkb=1000对碱基因）中，/acZ基因编码6-

半乳糖甘酶，后者催化生成的化合物能将白色的大肠杆菌染成蓝色。

4代表切割位点

I

8amHI识别序列；GGATCC

CCTRGG

8g/II识别序列：AGATCT

TCTAGA

68.若先用限制酶8amHI切开pZHZll,然后灭活BamHI酶，再加DNA连接酶进行连接,

最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中，则含3.1kb质粒的细胞颜色为；含