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1、高考生物二轮复习现代生物科技-基因工程、细胞工程名师讲义基因工程、细胞工程一、基因工程1基本工具：(1)工具酶。限制性核酸内切酶(又称限制酶)：切割目的基因和载体(断开磷酸二酯键)。DNA 连接酶：缝合 DNA 片段断口处外侧链( 形成磷酸二酯键)。(2)载体应具备的条。能在宿主细胞内稳定存在并复制：便于目的基因的表达。有一至多个限制酶切割位点：便于外 DNA 分子的插入。具有标记基因：鉴定与选择重组 DNA 分子。2基本操作程序：(1)目的基因的获取。基因库获取，PR 技术扩增，化学方法直接人工合成。(2)基因表达载体的构建。启动子：启动转录。目的基因：控制需要的特定性状。终止子：终止转录。
2、标记基因：筛选重组细胞。(3)将目的基因导入受体细胞。导入植物细胞：最常用方法是农杆菌转化法，另外还有花粉管通道法和基因枪法。导入动物细胞：最常用方法是显微注射法。导入微生物细胞：常用 a2处理使受体细胞处于感受态。(4)目的基因的检测与鉴定。分子水平检测：以目的基因单链作探针，进行分子杂交；抗原抗体杂交。个体水平鉴定：抗虫、抗病的接种实验。3应用：(1)植物基因工程。抗虫、抗病、抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。(2)动物基因工程。提高动物生长速度；改善畜产品的品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体。(3)基因工程药物。(4)基因治疗。体外基因治疗；体内基因治疗。二
3、、植物组织培养与动物细胞培养的比较三、植物体细胞杂交、动物细胞融合与细胞核移植 1若该图为植物体细胞杂交示意图：(1)原生质体的制备。用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞的细胞壁，得到原生质体 A 和B。(2)促融方法。过程中，常用的化学试剂是聚乙二醇。(3)新细胞壁的形成。过程形成的 D 细胞具有一定的形状，该过程与细胞中的高尔基体密切相关。(4)杂种植株的培育。过程为植物组织培养，依据的原理是细胞的全能性，所得杂种植株可育(“可育”或“ 不可育”) 。2若该图为动物细胞融合示意图：(1)促融方法。与植物体细胞杂交相比，过程中特有的方法是灭活病毒处理。(2)原理：过程的完成依赖于细胞膜的流动性。(
4、3)应用。若 A 细胞为骨髓瘤细胞，B 细胞为 B 淋巴细胞，那么 D 细胞称为杂交瘤细胞，由 D 细胞连续分裂产生大量细胞的过程，称为克隆。这种细胞既能无限繁殖，又能产生专一抗体。3若该图为体细胞核移植过程示意图，假设细胞的细胞核自于A 细胞：(1)受体细胞(B 细胞) 的选择理由。第一：营养物质丰富，能满足早期胚胎发育的需要。第二：体积较大，易于操作。第三：含有使已分化的细胞核恢复分裂能力的物质。(2)克隆动物的性状。通过该过程克隆的动物主要性状由 A 细胞决定。1在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，不可能同时进行 ATP 的合成与分解。( )【答案】 分析：在诱导离体的组织或器官形成幼苗
5、的过程中，伴随细胞的增殖与分化等需要能量的生理过程，一定会进行 ATP 的合成与分解。2重组质粒与探针能进行分子杂交是因为 DNA 分子脱氧核糖和磷酸交替连接。()【答案】 分析：DNA 分子杂交是通过碱基互补配对原则形成的。3将目的基因 B 直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞。( )【答案】 分析：目的基因必须经构建形成基因表达载体，才能导入受体细胞，否则不能正常表达。4培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。()【答案】分析：植物的茎尖一般没有病毒感染，因此可以通过组织培养技术培养茎尖细胞以获得脱毒苗。应用 DNA 探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。
6、()【答案】 分析：应用 DNA 探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其是否转录，但不能检测其是否表达。6体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体。()【答案】 分析：克隆动物通过核移植技术获得，不能通过体细胞杂交技术获得。7动物的生长激素基因转入植物体后不能表达。()【答案】 分析：不同生物的基因具有相同的化学成分和空间结构，合成蛋白质时共用一套密码子，因此动物基因可以在植物体内表达。8单克隆抗体技术可以用于治疗老年痴呆症。()【答案】分析：单克隆抗体特异性强，可以定向清除抗原，达到治疗疾病的目的。 基因工程的基本工具【典例 1】(2012 新标全国卷)根据基因工程的有
7、关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用 ER切割后产生的片段如下：AATTGGTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 ER切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其不同，基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和_DNA 连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。() 基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_
8、。【解析】(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。(2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应该切出相同的黏性末端。(3)DNA 连接酶根据其的不同分为两类，一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为 Eli DNA 连接酶；另一类是从 T4 噬菌体中分离出的，称为 T4DNA 连接酶。(4)反转录是指以 RNA 为模板在反转录酶的作用下合成 DNA 的过程，可以在体外短时间内大量扩增 DNA 的技术叫 PR(多聚酶链式反应)。() 基因工程中可以作为运载体的除质粒外，还有 噬菌体的衍生物、动
9、植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒(外 DNA)等物质的进入，只能通过 a2处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态(感受态细胞)，才能作为受体细胞。【答案】(1)黏性末端平末端(2)切割产生的 DNA 片段末端与 ER切割产生的相同(3)EliT4(4)RNA(或 RNA) DNA(或 DNA)PR() 噬菌体的衍生物动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒( 外 DNA)的能力极弱(1)基因工程常用的工具包括哪些？分别起什么作用？(2)限制酶的特异性及其作用：特异性：_；作用部位：_；末端分析：同种限制酶切出的末端_(填“ 一定”或“可能”)相同；
10、不同种限制酶切出的末端_(填“一定”或“可能”)相同。【答案】(1)提示：限制酶分子手术刀，DNA 连接酶分子缝合针，运载体分子运输车。(2)提示：识别并切割特定的脱氧核苷酸序列DNA 单链中两个相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键一定可能【总结提升】与核酸有关的酶的辨析【变式训练】(2014南通模拟)普通棉花中含 甘露糖苷酶基因(GhnaA2)，能在纤维细胞中特异性表达，产生的 甘露糖苷酶催化半纤维素降解，棉纤维长度变短。为了培育新的棉花品种，科研人员构建了反义 GhnaA2 基因表达载体，利用农杆菌转化法导入棉花细胞，成功获得转基因棉花品种，具体过程如下。请分析回答：(1)和过程中所用的限制酶分
11、别是_、_。(2)基因表达载体除了图示组成部分外，至少还有_等(至少答两个) 。(3) 过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体。用 Sa酶和Nt酶切正义基因表达载体获得 00 b、32 b、9 b、94 b 四种长度的DNA 片段，则用 Nt酶切反义基因表达载体获得 DNA 片段的长度应是_和_。(4) 利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中，整合到棉花细胞染色体 DNA 的区段是_，转化后的细胞再通过_形成植物体。() 导入细胞内的反义 GhnaA2 转录的 RNA 能与细胞内的 GhnaA2转录的 RNA 互补配对，从而抑制基因的表达，其意义是_。【答案】(1)Hind、BaH Sa(2)复制原
12、点、终止子、标记基因等(3)60 b 127 b(4)(含有 E6 启动子和 GhnaA2 基因的)T DNA植物组织培养() 阻止 甘露糖苷酶合成，使棉纤维更长基因工程的操作步骤【典例 2】肺细胞中的 let7 基因表达减弱，癌基因 RAS 表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将 let7 基因导入肺癌细胞实现表达增强后，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图 1。(1)进行过程时，需要用到_酶。(2)研究发现，let7 基因能影响癌基因 RAS 的表达，其影响机理如图 2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检测 let7 基因是否转录。肺癌细胞增殖受到
13、抑制，可能是由细胞中_(填“RAS RNA”或“RAS 蛋白 ”)含量减少引起的。(3)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞培养。过程常用的方法是_。【解析】(1)构建基因表达载体时，应用限制酶切开载体并插入目的基因，再用 DNA 连接酶连接为基因表达载体。(2)检测目的基因是否转录，可以从细胞中提取 RNA，与基因探针进行分子杂交。let7 基因表达增强，会使 RAS 蛋白翻译受阻，RAS 蛋白含量减少，使肺癌细胞增殖受到抑制。(3)进行细胞培养时，需要用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞。转化动物细胞常用显微注射法。【答案】(1)限制酶、DNA 连接(2)RNA RAS 蛋白(3)胰蛋白显微注射法(1) 反转录法合成目的基因。需要的酶：_；模板：_
