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1、第1讲 基因工程与细胞工程,三年高考试题统计与命题预测,易错易混排查 (1)一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列。( ) (2)每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点。( ) (3)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。( ) 提示应用DNA探针技术可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在和是否转录,不能检测其是否翻译。 (4)用PCR方法扩增目的基因时必须知道基因的全部序列。( ) 提示用PCR方法扩增目的基因时只要设计出目的基因的引物,接下来即可自动进行,而不必知道其全部序列。 (5)基因工程可以克服不同物种之间的生殖隔离,实
2、现生物的定向变异。( ),(6)培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。( ) (7)培养保留有的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞。( ) 提示细胞有接触抑制现象,当细胞接触时就会停止分裂,在培养瓶壁上不能形成多层细胞。 (8)动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶。( ) 提示植物组织培养不需要用胰蛋白酶。 (9)骨髓瘤细胞经免疫处理,可直接获得单克隆抗体。( ) 提示骨髓瘤细胞不能产生抗体。 (10)核移植克隆的动物,其线粒体DNA来自供卵母体。( ),考点一,考点二,基因工程的基本工具、操作程序和蛋白质工程 真题诊断 1.(2019全国卷,38)基因工程中可以通过PCR技术
3、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 。,考点一,考点二,答案(1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至9095 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 解析本题考查基因文库的种类、通过PCR技术扩
4、增目的基因与生物体细胞内的DNA复制的比较等。 (1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,由解旋酶解开DNA双链。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加热至9095 。这两个解链过程都破坏了DNA双链分子中的氢键。 (3)温度会影响酶的活性。PCR过程是在高温条件下进行的。Taq酶耐高温,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会变性失活。,考点一,考点二,2.(2018全国卷,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
5、因连接在GFP基因的5末端,获得了L1-GFP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。,考点一,考点二,回答下列问题。 (1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0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
6、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。,考点一,考点二,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,考点一,考点二,解析本题考查基因工程、细胞工程和胚胎工程的相关内容。 (1)由题意可知,E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同,将甲(L1-GFP)插入质粒时,使用E1和E4两种限制酶进行酶切,既保证了甲的完整,又防止了甲的自身环化,保证了甲与载体的正确连接。 (2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若
7、在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明该细胞中合成了荧光蛋白,即L1基因在牛皮肤细胞中完成了遗传信息的转录和翻译。 (3)为了获得含有甲的牛,可通过体细胞核移植技术、体外培养和胚胎移植来实现。 (4)克隆牛的不同组织细胞中的基因选择性表达,转录出的mRNA不同,总RNA也不同,但不同组织细胞中的核DNA相同,因此检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,用PCR方法进行鉴定时,应以核DNA作为模板。,考点一,考点二,核心知识 1.辨清基因工程基本工具的种类及作用,考点一,考点二,特别提醒(1)限制酶在微生物中能将外来的DNA切断,能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力,对自己的DNA却无损害作用,这
8、样可以保护细胞自身的遗传信息。 (2)运载体必须具备三个条件:一是在宿主细胞中能保存下来并能大量复制;二是有多个限制酶切点,以便目的基因的插入;三是有标记基因,便于目的基因筛选。 (3)运载体与细胞膜上载体的区别,考点一,考点二,2.厘清基因工程四步操作的要点 (1)利用PCR技术扩增目的基因与DNA复制的比较,考点一,考点二,(2)基因表达载体的组成,考点一,考点二,(3)将目的基因导入受体细胞的方法,考点一,考点二,考点一,考点二,(4)目的基因的分子水平检测,考点一,考点二,3.明晰蛋白质工程与基因工程的区别与联系,考点一,考点二,考点一,考点二,对点训练 1.(2017全国卷,38)几
9、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 。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是 。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是 。,考点一,考点二,(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
10、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 。,考点一,考点二,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,考点一,考点二,解析(1)选取嫩叶为实验材料提取mRNA的原因是嫩叶细胞的细胞壁易破碎。提取RNA时加入RNA酶抑制剂的目的是防止RNA降解。 (2)以mRNA为材料获得cDNA的过程为逆转录,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
11、可以合成cDNA。 (3)目的基因无复制原点,无表达所需的启动子、终止子等,其不能在受体细胞内表达,要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过含有这些结构的质粒载体将目的基因导入受体细胞。 (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。 (5)如果目的基因已经整合到植物的基因组中,但植物未表现出相应性状,可能的原因是目的基因未转录,或是转录出的mRNA未翻译出相应的几丁质酶。,考点一,考点二,2.(2017全国卷,38)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
12、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,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。,考点一,考点二,(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是遗传物质做出了重要贡献,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
13、建立提供了启示,那么,这一启示是 。 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,考点一,考点二,解析(1)人的基因A含有内含子,其转录出的RNA需切除内含子对应的RNA序列后才能翻译出蛋白A,大肠杆菌是原核生物,其没有切除内含子对应的RNA序列的机制,故将人的基因A导入大肠杆菌无法表达出蛋白A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒,无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养,
14、常用作基因工程的受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原抗体杂交法,即用蛋白A与蛋白A的抗体进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组,通过重组使得S型细菌的DNA在R型细菌中表达,这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。,考点一,考点二,细胞工程的技术手段 真题诊断 1.(2019全国卷,38)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。 (1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点是 (答出2点即可)。,考点一,考点二,(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄
15、膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是 。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、 和 等几类物质。 (3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的 进行组织培养。,考点一,考点二,(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是 (用流程图表示)。,考点一,考点二,解析本题考查植物组织培养的应用。 (1)基于植物组织培养技术的微型繁殖实现了植物克隆,属于无性繁殖技术。与常规的种子繁殖方法(有性生殖)相比,微型繁殖技术可以保持
16、植物原有的遗传特性,快速实现种苗的大量繁殖。 (2)人工种子的人工种皮要保证胚状体正常的生命活动,一方面要有透气性,使胚状体能够进行呼吸作用;另一方面要有子叶或胚乳的功能,为胚状体生长发育提供必需的植物激素、矿质元素和糖等几类物质。 (3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒很少,甚至无病毒。用茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。 (4)将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株,应首先对含有目的基因的细胞进行脱分化处理获得愈伤组织,然后诱导其再分化,即可获得试管苗(小植株)。,考点一,考点二,2.(2018全国卷,38)2018年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对
17、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 。 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 (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 (填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是 。 (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 (填“相同”或“不同”),性染色体组合 (填“相同”或“不同”)。,考点一,考点二,答案
18、(1)将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同 不同 解析本题以克隆动物为背景考查动物细胞工程的操作及应用。(1)克隆动物过程中涉及的动物细胞工程技术有核移植技术、胚胎移植技术等,其中核移植技术是指将供体细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中,构建重组细胞,使其发育成一个胚胎,将来发育成一个动物个体。在整个过程中,细胞只进行有丝分裂,细胞中染色体数目不变。(2)胚胎细胞比体细胞分化程度低,故胚胎细胞核移植比体细胞核移植成功的难度小。(3)通过核移植获得克隆动物的过程中,细胞中染色体数目不变。雌、雄动物的常染色体数
19、目相同,而性染色体组合不同。,考点一,考点二,核心知识 1.明确细胞的全能性 (1)原因:生物体的每个细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基因。 (2)全能性表现与细胞种类有关:离体的植物体细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物体细胞,全能性受到限制,但其细胞核仍具有全能性,需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体细胞的全能性不能表达,只能在机体调控下定向分化。,考点一,考点二,2.厘清细胞工程技术手段的要点 (1)植物组织培养和动物细胞培养的区别,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二,(2)植物体细胞杂交和动物细胞融合的区别,考点一,考点二,考点一,考点二,考点一,考点二
20、,(3)动物体细胞核移植技术的过程,考点一,考点二,特别提醒(1)原理:动物细胞核的全能性(不能说动物细胞全能性)。 (2)卵母细胞选择时期及原因:减中期的卵母细胞,此时具备受精能力,细胞质中合成与分裂分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化,形成重组胚胎。 (3)选卵细胞做受体细胞原因:大,易于操作;卵黄多,营养丰富,为发育提供充足的营养;激发重组细胞分裂分化。 (4)供体细胞:取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。 (5)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体,原因是动物体细胞的全能性受到限
21、制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物,说明动物体细胞的细胞核具有全能性。 (6)该过程用到的技术手段:动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。,考点一,考点二,对点训练 1.(2019全国卷,38)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。,考点一,考点二,回答下列问题。 (1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有 。 (2)步骤切取的组织块中要带有形成层,原因是 。 (3)从步骤到步骤需要更换新的培养基,其原因是 。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的 过程,最终可形成试管苗。 (4)步骤要进行照光培养,
22、其作用是 。 (5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的 ,这种繁殖方式属于 繁殖。,考点一,考点二,答案(1)全能性(或答:形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织 (3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 分化(或答:再分化) (4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性 解析本题以植物组织培养为依托,主要考查处理实验材料与分析实验的能力。 (1)高度分化的植物细胞具有形成该物种完整植株的全部基因,具有发育成完整植株的潜能,即具有全能性,因此用分化的植物细胞可以培养成完整的植株。 (2)形成层细
23、胞分化程度低,容易诱导形成愈伤组织,因此步骤切取的组织块中要带有形成层。,考点一,考点二,(3)步骤为诱导形成愈伤组织,步骤为诱导愈伤组织形成试管苗,形成不同组织、器官所需的植物激素的比例不同,且随培养时间的增加,培养基中营养物质不断减少,有害代谢产物逐渐积累,会抑制植物的生长,因此需要更换培养基。 (4)形成试管苗后,叶片的形成使植物具备了进行光合作用的条件,而叶片中叶绿素的形成需要光,因此要将试管苗在光下培养。 (5) 植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂和再分化,能够保持原品种的遗传特性。植物组织培养没有经过两性生殖细胞的融合,这种繁殖方式属于无性繁殖。,考点一,考点二,2.(2016全国
24、卷,40)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。,考点一,考点二,回答下列问题: (1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为 。过程表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用 的方法。代表的过程是 。 (2)经过多次传代后,供体细胞中 的稳定性会降低。因此,选材时必须关注传代次数。 (3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是 。 (4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了 。,考点一,考点二,答案(1)XX或XY 显微操作 胚胎移植 (2)遗传物质 (3
25、)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性 解析本题主要考查核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术的相关知识。 (1)因为供体性别不确定,所以A的性染色体的组成可为XX或XY。常采用显微操作的方法去除卵母细胞的细胞核。过程表示将早期胚胎移入受体,其过程为胚胎移植。 (2)取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。超过10代继续培养,则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。,考点一,考点二,(3)克隆动物的细胞核基因来自供体,因此大部分性状与供体相同,但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体),即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响,这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。 (4)其他克隆动物的成功获得也证明了动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。,考点一,考点二,