高三生物二轮专题复习 专题十一 现代生物科技专题 考点1 基因工程和克隆技术课件 新人教版

考点1基因工程和克隆技术专题十一现代生物科技专题诊断基础整合要点探究考向一诊断基础1.基因工程的正误判断(1)限制性核酸内切酶只能用于切割目的基因()提示提示也可用于切割质粒。(2)DNA连接酶能将两碱基间形成的氢键连接起来()提示提示DNA连接酶是将两核苷酸间通过形成的磷酸二酯键连接起来。(3)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体()(4)DNA连接酶能够将任意2个DNA片段连接在一起()答案提示提示提示具有相同粘性末端的2个DNA片段连接在一起。(5)抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达()提示提示植物组织培养包括脱分化和再分化两个重要的过程，在这两个过程中都会发生细胞增殖(有丝分裂)，且在再分化过程发生细胞分化，形成各种组织细胞。2.克隆技术的正误判断(1)棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性()(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性()提示提示在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官，细胞表现全能性的必要条件是离体状态、一定的营养物质和激素。(3)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不会发生细胞的增殖和分化()答案提示提示提示制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胰蛋白酶处理，不能使用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于细胞生存。提示提示连续细胞系的细胞一般都培养了多次，大多数具有异倍体核型。(4)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的()提示提示外植体通过脱分化形成愈伤组织。(5)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性()提示提示原生质体具有全能性。(6)连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型()答案提示(7)制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织，再用胃蛋白酶处理()提示提示杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得单克隆抗体。(8)肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸()提示提示肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液pH。(9)与“多莉”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植()(10)植物原生质体融合和动物细胞融合原理是相同的()(11)杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得单克隆抗体的胚胎()答案提示二整合要点一、基因工程一、基因工程1.基因工程的工具拟核双链环状DNA分子抗生素抗性基因DNA序列粘性碱基互补2.基因工程的原理和技术化学PCR扩增同一种限制性核酸内切酶3.转基因动物、植物及微生物的培育流程受精卵转基因转基因(1)使用限制性核酸内切酶的注意点一般用同种限制性核酸内切酶切割载体和目的基因。不同的限制性核酸内切酶也能切割出相同的粘性末端。(2)DNA连接酶DNA聚合酶DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。易错警示(3)限制性核酸内切酶DNA酶解旋酶限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶是将DNA水解为组成单位；解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。(4)启动子、终止子启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)。终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。二、植物的克隆二、植物的克隆1.植物组织培养关键过程总结愈伤组织避名称过程形成体特点培养基光脱分化由外植体脱分化为_排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团适当配比的营养物质和生长调节剂 光再分化由愈伤组织分化为_ 结构有根、芽或有生根发芽的能力生长素和细胞分裂素的比例低时，诱导芽的形成；两者比例高时，诱导根的形成 光营养生长和生殖生长发育成完整的植物体由根、茎、叶、花、果实、种子组成自身产生各种激素 光幼苗或胚状需需2.植物细胞工程操作3.植物细胞培养、器官培养和原生质体培养的关系三、动物的克隆三、动物的克隆1.动物的细胞和组织培养(1)动物克隆的技术基础是 。(2)动物细胞培养的过程：动物细胞培养包括组织块的切取、组织细胞的分散及细胞培养三个阶段。分散组织细胞常用的方法有 和 。动物的细胞和组织培养机械消化法胰酶消化法(3)原代培养和传代培养的含义原代培养：从 取出后立即进行的细胞、组织培养的过程。传代培养：将分成若干份，接种到若干份培养基中，使其继续生长、增殖。(4)动物成纤维细胞的培养过程：切取组织小片 培养 培养。机体原代培养细胞胰蛋白酶酶解原代传代2.动物的细胞融合技术及其应用(1)细胞融合杂交聚乙二醇(PEG)(2)单克隆抗体的制备杂交瘤腹水培养液分离3.细胞核移植实验和动物的克隆繁殖(1)核移植：利用一个细胞的 来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”。(2)动物的克隆繁殖细胞核早期胚胎4.规避克隆动物与试管动物的3个误区(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。纠正：试管动物的产生是 生殖，克隆动物的产生是 生殖。(2)误区二：试管动物(哺乳类)的产生是在 进行的，克隆动物(哺乳类)的产生是在 进行的。纠正：试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过 之后是在体内进行的。有性无性体外体内胚胎移植(3)误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常 产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。受精三探究考向题型一基因工程的原理、工具和技术题型一基因工程的原理、工具和技术1.(2017海淀区期中)科研人员分别将蛋白C基因和蛋白G(葡萄糖转运蛋白)基因与质粒连接，形成重组DNA分子。将质粒和上述两种表达载体分别转入三组蛋白G缺陷细胞，在三种不同浓度的葡萄糖间隔刺激下，测定三组细胞的葡萄糖转运速率，结果如图。下列分析不正确的是123456789101112A.组实验的目的是排除空质粒对实验结果的影响B.、组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而减小C.由实验结果推测蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白D.实验结果表明蛋白C的转运功能强于蛋白G答案解析123456789101112解析解析组中转入的是空质粒，其目的是排除空质粒对实验结果的影响，A正确；由图可知，、组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而增加，B错误；组中转入的是空质粒，组转入的是蛋白C基因，对比组与组结果可推知蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白，C正确；组中转入的是蛋白G基因，组转入的是蛋白C基因，结果组的转运速率大于组，这表明蛋白C的转运功能强于蛋白G，D正确。1234567891011122.(2017宣城期中)下列有关人胰岛素的重组DNA分子的叙述，正确的是A.重组DNA分子中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得B.重组DNA分子的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.胰岛素的重组DNA分子中要有启动子和终止密码子答案解析123456789101112解析解析由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基因转录的mRNA，A错误；重组DNA分子的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来，C正确；胰岛素的重组DNA分子中要有启动子和终止子，终止密码子存在于mRNA上，D错误。1234567891011123.(2018“七彩阳光”联盟)某研究小组欲利用抗虫基因，通过农杆菌转化法培育抗虫玫瑰。图1和图2分别表示出了抗虫基因和农杆菌Ti质粒的限制性核酸内切酶识别位点和抗生素抗性基因(pst、Sma、Alu表示限制性核酸内切酶切割位点；amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因)。123456789101112请回答：(1)为获得大量抗虫基因，且保证形成重组质粒时，目的基因以唯一方向接入，可选用_(填限制性核酸内切酶的种类)分别切割目的基因和Ti质粒，再用DNA连接酶连接，形成重组DNA分子，再与经过_处理的_(A.有amp和tetB.有amp，无tetC.无amp，有tetD.无amp和tet)农杆菌液混合，使重组DNA进入农杆菌。再利用农杆菌转入培养的玫瑰细胞，使目的基因导入玫瑰细胞中。答案Sma和PstCaCl2123456789101112D点石成金(2)将含有导入了目的基因的玫瑰细胞的试管放在_上，进行液体悬浮培养获得胚性细胞，进而培育成抗虫玫瑰。(3)这种借助基因工程方法，将外源基因导入受体细胞，再通过这些转基因细胞进行培养，获得具有特定性状的新植株的技术就是_。(4)当前多地过度开发旅游造成生态环境的破坏，为减缓生态环境的破坏，可发展_工程，并在旅游区种植抗虫玫瑰，可有效降低农药对环境的污染，并获得较佳的经济效益、社会效益和_。答案摇床123456789101112植物细胞工程技术生态旅游生态效益有关基因工程操作易错分析有关基因工程操作易错分析(1)基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。(2)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。(3)植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体。因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。点石成金点石成金123456789101112(4)操作工具有三种，但工具酶常用两种，载体不是酶；在基因工程操作步骤“获得目的基因”和“形成重组DNA分子”两个过程中通常用同种限制性核酸内切酶，目的是产生相同的粘性末端；DNA连接酶只在“形成重组DNA分子”操作中用到。(5)一般情况下，用同一种限制性核酸内切酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和目的基因。这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。(6)标记基因的作用和种类：标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞；常见的标记基因有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。123456789101112A.的形成需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异题型二基因工程的应用题型二基因工程的应用4.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是答案解析123456789101112解析解析重组质粒的形成需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与，DNA聚合酶一般用于DNA复制过程，A错误；侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的TDNA整合到植物细胞的染色体上，B错误；受体细胞的染色体上含抗虫基因，但不代表该基因就一定成功表达，因此不能确定是否表现出抗虫性状，C错误；只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异，D正确。1234567891011125.(2017南昌期中)下列关于基因工程应用的叙述，正确的是A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒D.利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的 DNA中答案解析123456789101112解析解析基因治疗就是向目标细胞中引入正常功能的基因以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗疾病的目的，A错误；基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出分子结构水平和表达水平是否异常，从而对疾病做出判断，利用的原理就是DNA分子杂交，B正确；基因探针是用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因的DNA片段，一种基因探针只能检测水体中的一种或一类病毒，C错误；基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝病毒表面抗原基因的重组质粒，然后转染(就是让质粒进入宿主细胞)相应的宿主细胞，如酵母菌、CHO细胞( 中国仓鼠卵巢细胞，一种可以无限繁殖的细胞)，生产乙肝表面抗原蛋白，D错误。123456789101112题型三基因工程的设计方案题型三基因工程的设计方案6.(2017镜湖区校级期中)科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的珠蛋白，治疗鼠的镰刀形细胞贫血症。下列相关实验设计中，不合理的是A.用珠蛋白编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建重组DNA 分子B.利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出珠蛋白基因的编码序列C.用含有四环素的培养基筛选出已经导入珠蛋白编码序列的大肠杆菌D.用Ca2处理大肠杆菌后，将重组DNA分子导入具有四环素抗性的大肠 杆菌中答案解析123456789101112解析解析重组DNA分子的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子，因此用珠蛋白编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建重组DNA分子，A正确；利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出珠蛋白基因的编码序列，B正确；标记基因是四环素抗性基因，因此用含有四环素的培养基筛选出已经导入珠蛋白编码序列的大肠杆菌，C正确；标记基因是四环素抗性基因，因此受体细胞不能具有四环素抗性，即用Ca2处理大肠杆菌后，将重组DNA分子导入不具有四环素抗性的大肠杆菌中，D错误。1234567891011127.科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因A转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是A.利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因AB.用氯化钙处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态C.用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞D.将基因A导入玫瑰细胞液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰答案解析123456789101112解析解析矮牵牛中有控制蓝色色素合成的基因A，利用DNA分子杂交技术，可以从矮牵牛的基因文库中获取目的基因(基因A)，故A正确；将目的基因导入植物细胞时，常采用农杆菌转化法，不需要用氯化钙，故B错误；根据标记基因来筛选转基因玫瑰细胞，而标记基因不一定是四环素抗性基因，故C错误；玫瑰细胞液泡中没有DNA，不能将目的基因导入液泡中，应将目的基因导入叶绿体或线粒体中，以防止其经花粉进入野生玫瑰，故D错误。1234567891011128.(2017浙江联考)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了大米的营养品质。下图为培育转基因水稻的过程示意图，请据图回答：123456789101112(1)上述过程中，铁结合蛋白基因为_，获取该基因后常用_技术进行扩增。答案解析目的基因PCR解析解析本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高60%的转基因大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因；要大量获得目的基因，一般采用PCR技术进行扩增。123456789101112(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用_处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入农杆菌。答案解析含目的基因的DNA片段Ti质粒CaCl2解析解析构建重组Ti质粒时，要用同种限制性核酸内切酶切割含目的基因的DNA片段和Ti质粒，使二者产生相同的粘性末端，从而便于拼接；CaCl2处理农杆菌可以增大其细胞壁的通透性，从而利于重组Ti质粒导入。123456789101112(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得成功导入目的基因的受体细胞，该筛选过程是通过在培养基2中加入_实现的。答案解析抗生素解析解析重组Ti质粒含有抗生素抗性基因，导入重组Ti质粒的愈伤组织细胞在含有抗生素的培养基上可以存活，而未导入的则无法存活，故可加入抗生素来筛选成功导入的受体细胞。123456789101112(4)检测转基因水稻的培育是否成功，需要检测转基因水稻_。答案解析种子中铁含量解析解析转基因的目的是提高大米中铁含量，因此可通过检测转基因水稻种子中铁的含量来判断转基因水稻的培育是否成功。123456789101112题型四植物的克隆题型四植物的克隆9.(2017泰州三模)为了给工厂化繁殖脱毒甘薯苗提供技术支持，科研人员利用植物组织培养技术研究了甘薯茎尖大小对诱导分化苗和脱毒苗的影响，结果如表所示，相关叙述错误的是处理外植体数/个分化苗数/苗脱毒苗数/苗小于0.3 mm20110.30.5 mm20107大于0.6 mm20134123456789101112A.为防止细菌污染，应对外植体进行消毒B.脱分化时，应给予适宜光照诱导基因表达C.根据培养阶段的不同要调整培养基中激素比例D.0.30.5 mm大小的茎尖有利于培养脱毒甘薯苗答案解析解析解析植物组织培养时，在接种前对外植体进行消毒处理可减少杂菌污染，A正确；脱分化时，愈伤组织的诱导往往需要暗培养，不能给予适宜光照，B错误；不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同，C正确；根据表格中数据可知，0.30.5 mm大小的茎尖，脱毒苗数最多，因此有利于培养脱毒甘薯苗，D正确。12345678910111210.(2017扬州二模)拟采用“取材消毒愈伤组织培养出芽生根移栽”的方法繁殖一种名贵花卉。下列有关叙述错误的是A.消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又要减少消毒剂对细胞的 伤害B.在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞C.出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果，受基因选择性表达的调控D.诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有生长素类似物等植物生长调 节剂答案解析123456789101112解析解析消毒剂的使用既要杀死表面微生物又要防止伤害组织细胞，影响组织培养，A正确；愈伤组织细胞含有细胞壁，加入细胞融合诱导剂不会诱导细胞融合，因此不会得到染色体加倍的细胞，B错误；愈伤组织再分化形成胚状体后，一般先形成芽，再形成根，而分化的实质是基因的选择性表达，C正确；诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有生长素类似物等植物生长调节剂，D正确。123456789101112题型五动物的克隆题型五动物的克隆11.(2017泰州期中)如图为小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)培养的过程图，下列叙述不正确的是答案解析A.可用胰蛋白酶分散组织块中的细胞B.MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化C.加入培养液中的MEF细胞最好是来自传代培养的细胞D.细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象123456789101112解析解析将动物组织细胞分散成单个细胞，可以用胰蛋白酶处理，A正确；分析图发现：在胚胎干细胞培养液中加入MEF细胞后，不分化，但未加的一组，易分化。对比分析可以推导：MEF细胞可能产生某种物质抑制胚胎干细胞的分化，B正确；加入培养液中的MEF细胞最好是来自原代培养的细胞，C错误；在动物细胞培养过程中可能出现细胞贴壁和接触抑制的现象，D正确。12345678910111212.(2017浙江三模)甘草酸是中药甘草中的主要活性成分，为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体，其基本操作过程如图。相关叙述正确的是答案解析A.过程注射相应抗原后应立即从小鼠脾脏中提取细胞甲B.过程诱导细胞融合，利用了细胞膜的选择透过性C.过程、的筛选方法相同，细胞丙、丁遗传物质相同D.过程无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖123456789101112解析解析过程注射相应抗原后，需要机体进行免疫，使B淋巴细胞增殖分化产生具有免疫能力的B淋巴细胞，才可以从小鼠脾脏中提取细胞甲，A错误；过程诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性，B错误；过程用选择培养基获得杂交瘤细胞，过程用抗体检测和克隆培养得到能产生特定抗体的杂交瘤细胞，C错误；杂种细胞既能够增殖又能产生抗体，过程无论在体内还是体外进行，细胞丁都可大量增殖，D正确。123456789101112