通用版2019版高考生物二轮复习专题十现代生物科技专题考点29基因工程蛋白质工程和细胞工程学案.doc

考点29基因工程、蛋白质工程和细胞工程 直击考纲1.基因工程的诞生()。2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)()。3.基因工程的应用()。4.蛋白质工程()。5.植物的组织培养()。6.动物细胞培养与体细胞克隆()。7.细胞融合与单克隆抗体()。8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()。9.胚胎干细胞的移植()。10.胚胎工程的应用()。11.转基因生物的安全性()。12.生物武器对人类的威胁()。13.生物技术中的伦理问题()。14.简述生态工程的原理()。15.生态工程的实例()。1基因工程常考的3种基本工具(1)限制性核酸内切酶：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。(2)DNA连接酶：Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端；T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。(3)载体：能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；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；具有特殊的标记基因以便对含目的基因的受体细胞进行鉴定和选择。2基因工程的4大操作程序 (1)目的基因的获取从基因文库中获取。利用PCR技术扩增a原理：DNA双链复制。b条件：模板DNA、引物、游离的脱氧核苷酸、热稳定的DNA聚合酶。用化学方法直接人工合成。(2)基因表达载体的构建基因表达载体模式图基因表达载体的构建过程(3)将目的基因导入受体细胞导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。导入动物细胞：显微注射技术。导入微生物细胞：感受态细胞法(用Ca2处理)。(4)目的基因的检测与鉴定插入检测：DNA分子杂交技术。转录检测：DNARNA分子杂交技术。翻译检测：抗原抗体杂交。个体水平检测：抗性接种实验。3图解记忆蛋白质工程4比较记忆植物组织培养与动物细胞培养项目植物组织培养动物细胞培养取材植物幼嫩部位动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程结果获得植株个体，可以体现全能性新的细胞，不形成个体，不体现全能性条件无菌；营养；适宜条件无菌、无毒；营养、血清等；温度和pH；气体环境：O2、CO25.植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较步骤植物体细胞杂交过程单克隆抗体制备过程第一步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合(物理、化学法)动物细胞融合(物理、化学、生物方法)第三步杂种植株的筛选与培养杂交瘤细胞的筛选与培养第四步杂种植株的诱导与鉴定单克隆抗体的提纯相同点两种技术手段的培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件(1)诱导融合的方法分别有哪些？融合的细胞类型有哪几种(仅考虑两两融合的细胞)?提示诱导植物体细胞的原生质体融合的方法主要有离心、振动、电激或用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒(诱导动物细胞融合的特有因素)、电激等。融合的细胞类型：前者AA、BB、AB。后者瘤瘤、B瘤、BB。(2)各自的原理分别有哪些？提示前者有细胞膜的流动性和植物细胞的全能性，后者有细胞膜的流动性和细胞增殖。6掌握克隆动物培育的流程7理清单克隆抗体制备的过程题组一基因工程和蛋白质工程1(2018保定一模)1-抗胰蛋白酶是肝脏产生的一种糖蛋白，缺乏会引起肺气肿，某公司成功研制出转基因羊，进入泌乳期后，其乳汁中含有人类的1-抗胰蛋白酶，用于治疗肺气肿，回答下列问题：(1)为获取目的基因，需要在肝细胞中提取_，通过反转录产生cDNA，再通过_技术进行快速扩增。(2)将1-抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的_等调控组件重组在一起，构建基因表达载体，然后通过_技术，导入羊的受精卵中。(3)受精卵通过早期胚胎培养，一般发育到_阶段，通过胚胎移植到受体子宫中孕育，为选育出能泌乳的雌羊，移植前须从胚胎的_部位取样，做DNA分析鉴定性别。(4)1-抗胰蛋白酶是一种结构较复杂的糖蛋白，因此用上述方法生产，相对传统的转基因大肠杆菌生产，优势在于_。答案(1)mRNAPCR(2)启动子(或启动子、终止子)显微注射(3)桑椹胚或囊胚滋养层(4)羊细胞有内质网和高尔基体，具备蛋白质加工的能力解析(1)1-抗胰蛋白酶基因在肝细胞中表达，所以可以在肝细胞中提取mRNA，反转录产生相应cDNA，再通过PCR技术扩增。(2)为了使1-抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中表达，需要将其与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组，构建基因表达载体，然后通过显微注射技术，导入羊的受精卵中。(3)牛和羊的胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚阶段，再进行胚胎移植；DNA分析鉴定性别须从胚胎的滋养层取样，这样既保证了遗传信息一致，又不影响内细胞团的进一步发育。(4)糖蛋白的形成需要进行蛋白质的加工，相对于原核细胞而言，羊细胞有内质网和高尔基体，具备蛋白质加工的能力。2人乳铁蛋白是一种重要的药用保健蛋白。下图表示利用乳腺生物反应器生产人乳铁蛋白的过程，图中Tetr表示四环素抗性基因，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，五种限制酶的识别序列及切割位点如表所示，请回答以下问题：(1)要将人乳铁蛋白基因插入质粒，若只允许使用一种限制酶，应选择的限制酶是_，酶能起催化作用的原理是_。(2)据图分析，筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含_(填“四环素”“氨苄青霉素”或“四环素或氨苄青霉素”)的培养基上进行，原因是_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接起来，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)培养出早期胚胎后，科学家欲进行胚胎分割移植，则应该选择发育良好、形态正常的_，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。答案(1)Sau3A可以显著降低化学反应的活化能(2)氨苄青霉素用限制酶切割后破坏了Tetr基因，但不会破坏Ampr基因，导入重组质粒的受体细胞(对氨苄青霉素具有抗性)，能在含氨苄青霉素的培养基上生存下来(3)或都不能(4)桑椹胚或囊胚解析分析题图：题图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的过程，该过程采用了基因工程技术(目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达)、动物细胞培养技术、早期胚胎培养和胚胎移植技术。图中表示将目的基因导入受体细胞；表示早期胚胎培养；表示胚胎移植；表示转基因牛的产生；表示从转基因牛中获取目的基因产物。(1)根据表中五种酶的识别序列及切割位点可知，限制酶Sau3A还可以切割限制酶Bcl和限制酶BamH的识别序列，因此要将人乳蛋白基因插入载体，在只允许用一种限制酶切割载体和人乳铁蛋白基因的情况下，应选择限制酶Sau3A。酶能起催化作用的原理是可以显著降低化学反应的活化能。(2)用限制酶Sau3A切割后会破坏四环素抗性基因(Tetr)，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因(Ampr)，导入重组质粒的受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生存下来。因此筛选含有重组质粒的受体细胞首先需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(3)根据表格中各种限制酶的识别序列和切割位点可知，若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接起来，连接部位的6个碱基对序列为或，对于该部位，这两种酶都不能切开。(4)桑椹胚或囊胚期细胞分化程度低，分割后易成活，因此胚胎分割移植，则应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。用分割针或分割刀对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育。3干扰素是用于治疗病毒感染和癌症的免疫活性蛋白质，若人的干扰素基因在大肠杆菌内表达，产生的抗病毒性较低且保存困难，若将第17位的半胱氨酸改造为丝氨酸，则生产出的干扰素的抗病毒性是原来的100倍，且可在70 条件下保存半年，下图是构建干扰素工程菌的过程示意图。回答下列问题：(1)要改变干扰素的功能，可以考虑对干扰素的_进行改造。对干扰素进行改造，也可直接对干扰素基因进行改造，其原因是_。(2)过程将B导入大肠杆菌，需用_对大肠杆菌进行处理，使其处于能_的生理状态。(3)要检测B是否导入大肠杆菌，将过程后的大肠杆菌先接种于含_的培养基上，然后将在该培养基上生长的大肠杆菌接种在含_的培养基上，在前者培养基上能生长而在后者培养基上不能生长的是导入B的工程菌。(4)利用图中工程菌不能生产有活性的干扰素，这是因为_。答案(1)氨基酸序列蛋白质的结构由基因决定，基因可以直接遗传；对基因进行改造比对蛋白质改造容易(2)Ca2吸收周围环境中的DNA分子(3)氨苄青霉素四环素 (4)大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，不具备加工干扰素的能力解析(1)根据题干信息，若将第17位的半胱氨酸改造为丝氨酸，则生产出的干扰素的抗病毒性是原来的100倍，且可在70 条件下保存半年，因此可以对干扰素的氨基酸序列进行改造。对干扰素进行改造，也可直接对干扰素基因进行改造，原因是：蛋白质的结构由基因决定，基因可以直接遗传；对基因进行改造比对蛋白质改造容易。(2)将重组质粒导入大肠杆菌，需用Ca2处理，使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中的DNA分子的生理状态，成为感受态细胞。(3)将目的基因导入受体细胞时，大肠杆菌有三种状态，一是没有导入任何质粒，二是导入普通质粒，三是导入重组质粒。分析图示可知：在构建基因表达载体时，抗四环素基因的结构遭到破坏，而抗氨苄青霉素基因结构完好，因此没有导入任何质粒的大肠杆菌，不含上述两种抗性基因，在含有氨苄青霉素或四环素的培养基中都不能生长；导入普通质粒的大肠杆菌含有的上述两种抗性基因的结构均完好，在含有氨苄青霉素或四环素的培养基中都能生长；导入重组质粒的大肠杆菌含有的抗四环素基因的结构遭到破坏，而含有的抗氨苄青霉素基因结构完好，因此在含有氨苄青霉素的培养基中能生长，但在含有四环素的培养基中不能生长。可见，将过程后的大肠杆菌进行筛选时，先用含氨苄青霉素的培养基进行培养，淘汰没有导入任何质粒的大肠杆菌，能生长的则是含有普通质粒和重组质粒(二者都含抗氨苄青霉素基因)的大肠杆菌；然后将该培养基上生长的菌落用“盖章”的方法接种到含四环素的培养基上，在含四环素的培养基上能生长的是含普通质粒的大肠杆菌，将两个培养基进行位置对照，在含氨苄青霉素的培养基上能生长，而在含四环素的培养基上该位置没有菌落出现，则属于导入重组质粒的工程菌。(4)干扰素是分泌蛋白，在核糖体中合成后需要经过内质网和高尔基体加工才具有生物活性，而大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，不具备加工干扰素的能力，所以利用图中工程菌不能生产有活性的干扰素。题组二细胞工程4利用现代生物技术，科研人员对马铃薯的培育进行了研究，请回答相关问题：(1)培育马铃薯脱毒苗所依据的原理是_，该培育过程涉及_和_两个阶段。(2)研究马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，结果如图。据图可知：茎尖越小，脱毒率_，成苗率_，培养脱毒苗茎尖的适宜大小为_。(3)若想培育出“番茄马铃薯”植株，运用传统有性杂交能否得到可育的杂种植株？为什么？_。(4)若马铃薯细胞中含m条染色体，番茄细胞中有n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞在有丝分裂后期含_条染色体。答案(1)植物细胞全能性脱分化再分化(2)越高越低0.27 mm(3)否(或不能)，不同种的植物存在生殖隔离(4)2(mn)解析(1)培育马铃薯脱毒苗是对植物组织培养技术的应用，所依据的原理是植物细胞全能性；该培育过程涉及脱分化和再分化两个阶段。(2)据图可知：茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低；培养脱毒苗茎尖的适宜大小为0.27 mm。(3)由于番茄和马铃薯属于两个不同物种，而不同种的植物存在生殖隔离，所以若想培育出“番茄马铃薯”植株，运用传统有性杂交不能得到可育的杂种植株。(4)若马铃薯细胞中含m条染色体，番茄细胞中有n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞中含有(mn)条染色体，在有丝分裂后期着丝点分裂，染色体数目加倍，因此细胞中含2(mn)条染色体。5美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达30.8 t，我国奶牛产奶量年平均水平仅为34 t。某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛(如图)，请据图回答下列问题：(1)目前完成的方法有_、梯度离心、紫外光短时间照射及化学物质处理等。(2)过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是_。(3)过程所利用的技术是_，其原理是_。(4)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与_一样的全套基因，这种繁殖方式属于_。(5)若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故它的产奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？_。你的依据是_。答案(1)显微操作去核法(2)卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质(3)动物细胞培养(早期胚胎培养)细胞增殖(4)受精卵无性繁殖(5)不具有线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代，而小牛d的细胞质主要来自于奶牛a解析(1)去核的方法有显微操作去核法、梯度离心、紫外光短时间照射及化学物质处理等方法。(2)在核移植中常用去核卵母细胞作为受体细胞，是因为卵母细胞内含有丰富的营养物质；体积比较大，容易操作。(3)过程属于动物细胞培养，其原理是细胞增殖。(4)该实验的成功证明了动物细胞核具有全能性，因为细胞核中含有和受精卵一样的全套基因。 (5)线粒体位于细胞质中，主要来源于受体细胞，因此小牛d没有产奶量高的优良性状。6人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题：(1)制备单克隆抗体过程中要用到_和_技术。(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于_，使小鼠产生分泌相应_的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的_免疫。(3)在细胞内DNA的合成一般有两条途径，主途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。 利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的_成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_。(4)此过程生产的单克隆抗体可以与_特异性结合，从而诊断早孕。答案(1)动物细胞培养动物细胞融合(2)抗原抗体体液(3)氨基喋呤能无限增殖并分泌特异性抗体(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)