【高考复习指导】2014年高考生物二轮专题突破（名师点拨+预测演练）：基因工程和细胞工程（含2013试题，68ppt）

(共68张PPT)
基因工程的工具及操作过程
限制酶、DNA连接酶
及载体(质粒)
显微注射法
农杆菌转化法
花粉管通道法
Ca2＋处理法
启动
子
终止子
构建基因
表达载体
逆转录法
cDNA文库
抗原—抗体杂交
浆
无限增殖
产生特异性抗体
动物细胞培养
单克隆抗体制备
细胞工程
1.如图为细胞融合的简略过程，请据图回答相关问题：
(1)若a、b分别表示白菜和甘蓝两种植物的体细胞，则采用化学法形成c时，一般是用 作为诱导剂。由d形成杂种植株的过程所依据的原理是 ，技术手段为 ，此技术包括两个关键环节： 和 。从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是 的结果。
(2)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成 种类型的细胞d，因此需用特定的选择培养基筛选出 细胞用于培养。选出此细胞后，还需进行 培养和 检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
聚乙二醇
植物细胞的全能性
植物组织培养技术
脱分化
再分化
基因选择性表达
三
杂交瘤
克隆化
抗体
胰蛋白酶
动物血清
贴壁生长
接触抑制
(2)②过程应采集处于 的卵母细胞，且去掉其细胞核，去核的目的是： 。
(3)③过程不同于植物细胞融合的诱导方法为 ，用 促使动物细胞发生融合。
(4)上述图示用到的生物工程技术有： 、 、 以及 等。
MⅡ中期
使克隆牛的遗传物质几乎
全部来自供体细胞
生物法
灭活的病毒
基因工程
动物细胞培养
动物细胞融合
体细胞核移植
1.基因工程的原理
(1)基本工具
①限制性核酸内切酶：识别双链DNA的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，形成平末端或黏性末端。
②DNA连接酶：连接两个DNA片段的磷酸二酯键，不能连接RNA。包括E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶。
基因工程的原理及蛋白质工程
③载体：将目的基因导入受体细胞，能在宿主细胞中稳定存在并复制，具有遗传标记基因，具有多个限制性核酸内切酶的酶切位点。常使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等。
(2)基本操作步骤
①目的基因的获取
a．从基因文库中获取。
b．利用PCR技术扩增。
c．用化学方法直接人工合成。
②基因表达载体的构建
a．基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。
b．基因表达载体的构建方法
③将目的基因导入受体细胞
④目的基因的检测与鉴定
a．目的基因插入检测：DNA分子杂交技术。
b．目的基因转录检测：(核酸)分子杂交技术。
c．目的基因翻译检测：抗原—抗体杂交技术。
d．个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。
2．限制酶的切割序列具有包含关系：图2中BamHⅠ和MboⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别是G↓GATCC、↓GATC，这两个限制酶都可切割同一碱基序列GGATCC。
3．切割时注意是否破坏所有抗性基因，导致缺乏标记基因。
【拓展延伸】　
限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶、解旋酶的比较
种类
项目 限制酶 DNA
连接酶 DNA
聚合酶 解旋酶
作用底物 DNA
分子 DNA分
子片段 脱氧
核苷酸 DNA
分子
作用部位 磷酸
二酯键 磷酸
二酯键 磷酸
二酯键 碱基对间
的氢键
作用结果 形成黏性
末端或平
末端 形成重组
DNA分子 形成新的
DNA分子 形成单链
DNA分子
(2)过程②表示动物细胞培养，培养过程中出现接触抑制现象后，可以用胰蛋白酶处理，使之分散成单个细胞，随后分装到新的培养瓶中进行传代培养。
(3)判断目的基因是否在受体细胞中转录，可用分子杂交技术来检测，从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌”可知，导入let－7基因后，肺癌细胞的增殖受到抑制；
据图2可知，let－7基因影响RAS基因表达的机理是：let－7基因转录产物miRNA与RAS基因转录产物RAS mRNA结合，使RAS基因翻译受到抑制，引起细胞中的RAS蛋白含量减少，进而导致癌细胞增殖受抑制。
【答案】　　(1)限制性核酸内切(或限制)　启动子
(2)胰蛋白　(3)RNA　RAS蛋白
1.动物细胞培养与植物组织培养的比较
细胞工程(或细胞克隆)
项目 动物细胞培养 植物组织培养
培养前
处理 无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开 无菌、离体
培养基
成分 葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等
培养基
状态 液体培养基 固体培养基
过程 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织→原代培养→传代培养→细胞群
能否培
养成个
体 不能 能
应用
举例 大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等 快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等
【拓展延伸】　
生产单克隆抗体的三种方法
1．利用动物细胞融合技术形成的杂交瘤细胞生产单克隆抗体。
2．将目的基因导入浆细胞，利用基因工程生产单克隆抗体。
3．利用动物细胞核移植技术生产单克隆抗体。
据图回答下列问题：
(1)过程①所需的酶是____________________ 。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是______________________。原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和 ________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
【解析】　熟记植物体细胞杂交过程，准确解读信息是解题关键。
(1)获取植物细胞的原生质体可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。(2)根据题干信息可知，供体使用的是叶肉细胞的原生质体，所以可将融合的细胞是否含叶绿体作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体因没有了细胞壁，在低渗溶液中容易吸水涨破，加入甘露醇可保持一定的渗透压，以保持原生质体的完整性。原生质体需再生出细胞壁形成杂种细胞，然后经分裂、脱分化形成愈伤组织。
(4)若要分析再生植株的染色体变异类型，需对再生植株细胞和双亲细胞的染色体形态与数目进行比较。植物细胞有丝分裂装片的制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。(5)由图可知，植株1、2、4的条带中除了具有花椰菜的DNA片段外，还有来自黑芥的DNA片段，所以是杂种植株。(6)对杂种植株进行病原体(黑腐病菌)接种实验，若不患黑腐病，即为高抗性杂种植株。
【答案】　　(1)纤维素酶和果胶酶　 (2)叶绿体　 (3)保持原生质体完整性　细胞壁　(4)双亲(或花椰菜和黑芥) 　解离　漂洗　(5)1、2、4　(6)黑腐病菌
1．(2013·江苏高考T22－B)用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。(√)
2．(2013·大纲全国卷T2－B)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。
3．(2013·重庆高考T5－C)愈伤组织培养后的出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控。(√)
4．(2012·广东高考T2－B)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。(×)
【提示】　主要技术应为组织培养。
5．(2011·江苏高考T14－B)体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。(×)
【提示】　体细胞杂交技术，目前仅指用于植物体细胞杂交，由此获得杂交植株。
6．(2011·四川高考T5－D)应用DNA探针技术可以检测到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】　DNA探针杂交技术只能检测到目的基因的存在，而不能检测其是否翻译出蛋白质。
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由____________连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为_____________。
(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_________________。
【研析】　本题主要考查转基因技术中的操作工具与目的基因的筛选及DNA的复制等知识，旨在考查考生的提取信息能力、识图能力和分析推理能力。解题过程如下：
审
题 信息1：“目的基因D中的一条脱氧核苷酸链中相邻的两碱基”的连接——得出通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接
信息2：由题干一个关键词“bp即碱基对”及SmaⅠ的切割位点——得出切割产物为三部分，796bp的长度向左向右分别减小了3个bp
信息3：由“目的基因D中C—G被T—A替换”——推出SmaⅠ无法再对突变后形成的d基因中突变碱基序列进行切割，即d基因只能被切割为两部分(1327bp和661 bp)
信息4：图2标记基因A(抗生素A抗性基因)、B(抗生素B抗性基因)的碱基序列分别为GGATCC、GATC——推测只有BamHⅠ切割才能保留其中的一个标记基因和目的基因不受破坏
破
题 思考1：基因的平面结构中单、双链中相邻碱基间的不同连接方式
思考2：限制酶在基因工程操作中的作用特点
思考3：表达载体构建时必须注意的问题
思考4：基因工程操作的基本流程
答
题 (1)忽略设问中单链脱氧核苷酸链上碱基的连接而误答为双链上两碱基间的连接“氢键”
(2)忽视题干一个关键信息“DNA片段长度(bp即碱基对)”，造成对限制酶切割后的碱基序列长度无法计算
(3)标记基因的碱基序列特点决定了对表达载体进行切割时的酶只有BamHⅠ
(4)目的基因与载体连接时一定要注意彼此末端的方向性，否则连接后会造成“基因沉默”即基因不能正常表达
【答案】　　(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖　(2)平　537bp、790bp、661 bp
(3)4　(4)BamHⅠ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
【方法总结】
1．熟练掌握基因工程的原理(工具及操作程序)是解答有关基因工程题目的关键。限制酶和DNA连接酶作用部位为磷酸二酯键，基本程序可概括为“切、接、增、转、检”。
2．依据受体细胞的种类确定导入方法；依据对表达产物的要求确定不同水平上的检测方法。
常考实验 单克隆抗体的制备
A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
【解析】　明确单克隆抗体制备过程的几个关键环节是准确解答本题的关键。①是从小鼠脾脏中获得的能产生抗体的浆细胞，A项错误；②中应该使用能促进细胞融合的促融剂，如聚乙二醇等，B项错误；③同时具有从脾脏中分离出的浆细胞和骨髓瘤细胞的特性，C项错误；④是经筛选培养获得的能产生特异性抗体的细胞群，D项正确。
【答案】　　D
基因工程
C．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
D．不一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
【解析】　设计引物时应当考虑需扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对，A项错误；利用PCR技术扩增目的基因只需要知道基因两端的序列，据此设计合适的引物即可，不必知道基因的全部序列，B项正确；
PCR体系中应该用耐高温的DNA聚合酶，而不是从受体细胞中提取的普通DNA聚合酶，C项错误；需根据目的基因的编码产物的特性来选择合适的受体细胞，如果是分泌蛋白，则最好选用真核细胞作为受体细胞，D项不正确。
【答案】　　B
细胞工程
高考冲关第17练