2020大二轮高考总复习生物文档:第01部分 专题07 现代生物科技专题 整合考点21 基因工程和细胞工程 Word版含解析.doc
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1、专题七现代生物科技专题考纲要求考频(全国卷)1.基因工程的诞生5年0考2.基因工程的原理及技术(含PCR)5年7考3.基因工程的应用5年4考4.蛋白质工程5年1考5.植物的组织培养5年4考6.动物的细胞培养与体细胞克隆5年6考7.细胞融合与单克隆抗体5年5考8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础5年4考9.胚胎干细胞的移植5年3考10.胚胎工程的应用5年4考11.简述生态工程的原理5年1考12.生态工程的实例5年0考整合考点21基因工程和细胞工程1理清基因工程3种操作工具的作用与特点限制酶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分子携带目的基因进入受体细胞作用
2、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DNA分子(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)有一个至多个限制酶切割位点;(3)具有特殊的标记基因2掌握基因工程的操作步骤(1)目的基因的获取途径:方法具体操作直接分离从自然界已有的物种中分离,如从基因文库中获取人工合成化学合成已知核苷酸序列的较小基因,直接利用DNA合成仪用化学方法合成,不需要模板反转录法以RNA为模板,在逆转录酶作用下人工合成PCR技术扩增目的基因DNA受热变性后解
3、链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在DNA聚合酶作用下延伸(2)基因表达载体的构建重组质粒的构建:表达载体的组成:目的基因启动子终止子标记基因复制原点。启动子和终止子:启动子是RNA聚合酶结合位点,启动转录;终止子是终止转录的位点。基因表达载体的构建过程(3)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方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(用Ca2处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)目的基因的检测与鉴定:类型步骤检测内容方法结果显示分子检测第一步目的基因是否进入受体细胞DNA分子杂交(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基
4、因是否转录出mRNA分子杂交技术(DNA和mRNA之间)是否成功显示出杂交带第三步目的基因是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交是否成功显示出杂交带个体水平鉴定做抗虫或抗病的接种实验,以确定是否有抗性以及抗性的程度;基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较,以确定功能是否相同3理清植物细胞工程两大技术4比较并把握细胞工程的几个流程图细胞工程技术技术过程图示植物组织培养动物细胞培养植物体细胞杂交动物细胞的融合单克隆抗体的制备核移植5动物细胞培养的特殊条件归纳(1)胰蛋白酶的使用:首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织,以制备单细胞悬液;培养过程中发生接触抑制时,同样需要用胰蛋白酶使细胞分散开。(2)避免杂菌污
5、染的措施:培养液及培养用具灭菌处理;加入一定量的抗生素;定期更换培养液。(3)特殊的营养条件:液体培养基。加入动物血清、血浆等。通入氧气以满足代谢的需要。通入二氧化碳以维持培养液的pH。6澄清容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞(1)杂种细胞:植物体细胞杂交过程中,两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合,融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。(2)重组细胞:体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞:动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。聚焦基因工程1(2016全国卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR I、BamH I和Sa
6、u3A 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EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的)。图(a)图(b)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH I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(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_。解析:(1)由于限制酶Sau3AI与Bam
7、HI切割后形成的黏性末端相同,所以经BamHI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3A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,这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合,所以不能表达目的基因的产物。(3)常见DNA连接酶的有EcoliDNA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。答案:(1)Sau3A I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,两者目的基因均不能转录(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4
8、DNA连接酶2(2015全国卷)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。(2)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_。(3)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。(4)人的免
9、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。解析:(1)HIV属于逆转录病毒,其遗传物质是RNA,若用基因工程方法制备HIV的某蛋白时,需要在逆转录酶作用下形成DNA,然后再通过转录和翻译获得目的蛋白。(2)抗原注入机体后,刺激机体产生的可与之结合的相应分泌蛋白被称为抗体,抗体能识别抗原上的抗原决定簇,所以抗原抗体发生特异性结合。(3)HIV进入人体后,最终进入T淋巴细胞大量繁殖,破坏T淋巴细胞,最终使免疫细胞遭到完全破坏,体液免疫减弱。(4)人体免疫系统除了保护机体不受损害,帮助机体消灭外来的细菌、病毒以及避免发生疾病的防御功能,还具有监控和清除功能:监控并清除体内已
10、经衰老或因其他因素而被破坏的细胞、以及癌变细胞。答案:(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除3(2015全国卷)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(P1)不但保留P的功能,而且具有酶的催化活性。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P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。(3)所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则
11、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:_。(4)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苷酸序列,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)对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造,可达到改变蛋白质的功能的目的。(2)以P基因序列为基础,获得P1基因,可以对P基因进行修饰改造,也可以用人工方法合成P1基因。(3)中心法则的全部内容包括 DNA的复制、 DNA RNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)。(4)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发
12、,通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列,推测相应的核苷酸序列,并获取基因。经表达的蛋白质,要对其进行生物功能鉴定。答案:(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1(3)DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、 RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(4)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列功能4(2014全国卷)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的_基因;而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文
13、库,再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的_,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析:(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库,基因组文库包含生物基因组的全部基因,cDNA文库是以mRNA反转录后构建的,只含有已经表达的基因(并不是所有基因都会表达
14、),即部分基因。(2)从基因文库中获取目的基因需要进行筛选。(3)要提高植物乙的耐旱性,需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中。要检测目的基因(耐旱基因)是否表达应该用抗原抗体杂交检测目的基因(耐旱基因)的表达产物(即耐旱的相关蛋白质);个体水平检测可以通过田间实验,观察检测其耐旱性情况。(4)如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上,则子代将全部表现耐旱,不会出现性状分离。或如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上,则转基因植株的基因型可以用A表示(A表示耐旱基因,表示另一条染色体上没有相应的基因),A自交后代基因型为AAA121,所以耐旱不耐旱31,与题意相符。答案:(1)全部部分(2
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