《浙江省2020版高考生物二轮复习第20讲基因工程和克隆技》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省2020版高考生物二轮复习第20讲基因工程和克隆技（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第20讲基因工程和克隆技术考点考试内容考试要求基因工程1.工具酶的发现和基因工程的诞生a2.基因工程的原理和技术b3.基因工程的应用a4.活动：提出生活中的疑难问题，设计用基因工程技术解决的方案c植物克隆植物的克隆b动物克隆动物的克隆a基因工程1基因工程的操作工具(1)与DNA有关的四种酶项目限制酶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形成产物粘性末端或平末端形成重组DNA分子新的DNA分子形成单链DNA(2)限制酶识别序列的特点：呈现碱基互补对称。无论是奇数个碱基还是偶数个碱基，都可以找到一条中心
2、轴线，如，以中心线为轴，两侧碱基互补对称；以为轴，两侧碱基互补对称。切割后末端的种类限制酶的选择技巧a根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类.应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。.不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。.为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst和EcoR两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点)。b根据质粒的特点确定限制酶的种类.所选限制酶要与切割目的基因的限制酶一致，以确保产生相同的粘性末端。.质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽
3、量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma会破坏标记基因；如果所选酶的切割位点不止一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。(3)限制酶和DNA连接酶的关系限制酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键。限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。DNA连接酶起作用时，不需要模板。(4)载体条件与目的条件目的稳定并能复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择作用a作为运载工具，将目的基因导入宿主细胞内。b利用它在
4、宿主细胞内对目的基因进行大量复制。2基因工程的基本操作程序和应用(1)获取目的基因的3种途径从基因文库中获取。PCR技术扩增。化学方法人工合成。(2)基因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。(3)目的基因导入受体细胞的方法导入植物细胞a农杆菌转化法；b.基因枪法；c.花粉管通道法。导入动物细胞：显微注射法。导入微生物细胞：Ca2处理法(感受态细胞法)。(4)目的基因的检测与鉴定的方法检测目的基因是否导入受体细胞：DNA分子杂交法。检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术。检测目的基因是否翻译出蛋白质：抗原抗体杂交技术。个体生物学水平鉴定：根据表达性状判断。3基因工程的常考点
5、(1)目的基因插入位置：启动子与终止子之间。(2)将目的基因导入受体细胞没有碱基互补配对现象。(3)常用的受体细胞植物：受精卵、体细胞。动物：受精卵。微生物：大肠杆菌、酵母菌等。(4)原核生物作为受体细胞的优点：多为单细胞、繁殖快、遗传物质相对较少。某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH 酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环
6、状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经过改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自_。解析(1)作为运载体的质
7、粒上应有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，且含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长，因此无法区分二者。根据题图，用BamH 切割质粒后将四环素抗性基因破坏，因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选，能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌，不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌
8、。(3)噬菌体为病毒，经改造后作为载体时，其DNA复制所需原料来自受体细胞。答案(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞基因工程操作过程中的几个易错点(1)目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。(2)使用限制酶的注意点一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因。不同的限制酶也能切割出相同的粘性末端。(3)受体细胞的选择：受体细胞常用植物受精卵或体细胞
9、(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成粘连蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，也没有核糖体等细胞器，不能合成蛋白质。(4)还应注意的问题基因表达载体中，启动子(DNA片段)起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)终止密码子(RNA)。基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。 题组突破1为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操
10、作与实验目的不符的是()A用限制性核酸内切酶EcoR和DNA连接酶构建重组质粒B用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交技术检测C基因是否整合到菊花染色体上解析：选C。在形成重组DNA分子时，为保证目的基因与载体的连接，需要用同种限制性核酸内切酶进行切割产生相同的粘性末端，才能通过DNA连接酶连接，图中目的基因的两端和启动子与终止子之间都有限制性核酸内切酶EcoR的切割位点，因此选用限制性核酸内切酶EcoR切割目的基因和载体，A正确；菊花为双子叶植物，将目的基因导入双子叶植物细胞的常用方法是农杆菌转化法，B正确；图2中重组质
11、粒中的抗性基因为潮霉素抗性基因，应该在培养基中添加潮霉素，筛选被转化的菊花细胞，C错误；要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，常用DNA分子杂交技术，D正确。2兔肝细胞中的基因E编码代谢甲醛的酶，拟利用基因工程技术将基因E转入矮牵牛中，以提高矮牵牛对甲醛的代谢能力。请回答下列问题：(1)从兔肝细胞中提取mRNA，在_酶的作用下形成互补的DNA，然后以此DNA为模板扩增得到基因E。在相关酶的作用下，将基因E与Ti质粒连接在一起，形成_，再导入用氯化钙处理的_，侵染矮牵牛叶片。将被浸染的叶片除菌后进行培养，最终得到转基因矮牵牛。其中培养过程正确的是_(A.叶片在含合适浓度生长素的培养
12、基上分化形成愈伤组织B愈伤组织在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽C再生的芽在细胞分裂素含量高的培养基上生根D愈伤组织在含合适浓度植物生长调节剂的培养基上脱分化形成再生植株)。(2)取转基因矮牵牛叶片，放入含MS液体培养基和适量浓度甲醛且密封的试管中。将试管置于_上，进行液体悬浮培养。一段时间后测定培养基中甲醛的含量，以判断基因E是否在转基因矮牵牛中正常表达。培养过程中液体培养基的作用：一是提供营养；二是_，从而使叶片保持正常的形态。解析：(1)以mRNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程，这一过程需要在逆转录酶的催化下进行。获得目的基因后，需在限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用下
13、，将目的基因与运载体(Ti质粒)连接形成重组质粒(重组DNA分子)，再将其导入受体细胞。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，先将重组DNA分子导入经氯化钙处理的农杆菌，再用导入目的基因的农杆菌侵染植物细胞，最终实现将目的基因导入植物细胞内。导入目的基因的植物细胞经组织培养过程形成转基因植物。组织培养过程中，叶片在含适宜浓度的生长素的培养基上脱分化形成愈伤组织，然后在含细胞分裂素和生长素配比较高的培养基上形成芽，继而在生长素含量高的培养基上生根，最后形成完整的植株，愈伤组织形成植株的过程中发生细胞的再分化。(2)植物组织培养过程中，将愈伤组织等细胞置于摇床上，进行液体悬浮培养，形成多个分散的
14、细胞。培养过程中培养液一方面为植物细胞提供营养，另一方面维持一定的渗透压，从而使叶片保持正常的形态。答案：(1)逆转录重组DNA分子农杆菌B(2) 摇床维持渗透压克隆技术1植物组织培养与植物体细胞杂交(1)植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系项目植物组织培养植物体细胞杂交原理植物细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程离体的植物器官、组织或细胞选材选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化不同种的植物体细胞融合后形成杂种细胞技术操作脱分化、再分化等除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导原生质体融合关系植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂(2)单倍体育种和突变体的利用的不同点项目原理优点成果单倍体育种染色体畸变明显缩短育种年限单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等突变体的利用基因突变产生新基因，大幅度改良某些性状抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等(3)杂种植株染色
