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1、从不放松对“三个代表”等党和国家政治方针的学习，每天收看听闻，关心国家大事，积极参加党组织的各种活动，在工作一年后，荣誉地为由一名中国共产党预备党员成为正式党员，实现了我多年的愿望专题突破练15基因工程与细胞工程1.(2017东北三省三校一联,38)马铃薯是重要的经济作物,人类在(马铃薯的)基因育种方面取得丰硕成果。(1)马铃薯是双子叶植物,常用法将目的基因导入马铃薯体细胞中。构建好的基因表达载体包括目的基因、复制原点五部分。(2)马铃薯得病会导致产量下降。基因工程中常用的抗病基因为(写一种即可)。(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,主要从两个方面进行设计:修饰除草剂作用的靶蛋白,使其
2、对除草剂,或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能正常代谢。引入酶或酶系统,在除草剂发生作用前。(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行。答案 (1)土壤农杆菌转化启动子终止子标记基因(2)病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因和抗毒素合成基因(3)不敏感被分解(4)目的基因的检测与鉴定解析 (1)将目的基因导入植物细胞的常用方法是土壤农杆菌转化法。构建好的基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点等。(2)基因工程中常用的抗病基因有病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因、几丁质酶基因和抗毒素合成基因(写一种即可)。(3)为了避免马铃薯对除草剂敏感,可以修饰
3、除草剂作用的靶蛋白;或者增加马铃薯中靶蛋白的表达量,这样植物吸收除草剂后仍能正常代谢。还可以通过基因工程引入能够快速分解除草剂的酶或酶系统,从而将除草剂在发生作用前分解。(4)将目的基因导入受体细胞后,需检测目的基因是否导入受体细胞。即使目的基因导入了受体细胞,也不一定能够表达,故一定要在受体生物中检测出目的基因的产物相关蛋白质,即要进行目的基因的鉴定。2.(2017湖北武汉一模,38)基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。“基因敲除细胞”的构建过程如下:第一步,从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞(ES),在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”;第二步,构建基因表达载体
4、。取与靶基因序列同源的目的基因(同源臂),在同源臂上接入neoR(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂与靶基因的DNA正好配对,所以能像“准星”一样,将表达载体准确地带到靶基因的位置;第三步,将表达载体导入胚胎干细胞,并与其内靶基因同源重组,完成胚胎干细胞的基因改造;第四步,基因改造后的胚胎干细胞增殖、筛选。基本原理如图所示。请根据上述资料,回答下列问题。(1)实施基因工程的核心步骤是,基因表达载体中的是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段;在构建的过程中所需要的工具酶是。(2)如果要获得一只含目的基因的小鼠,则选择的受体细胞通常是,原因是。(3)上述资料中neoR基因的作用最可能是。为了鉴定目的基
5、因是否成功表达,有时进行抗原抗体杂交,目的蛋白相当于。(4)该项技术具有广阔的应用前景,请试举一例:。答案 (1)构建基因表达载体启动子限制性核酸内切酶和DNA连接酶(2)受精卵动物受精卵具有全能性(动物不能像植物那样,利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体)(3)作为标记基因,以便于筛选抗原(4)基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等解析 (1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。基因表达载体中的启动子是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的位点,能启动转录过程;在构建基因表达载体时,首先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体,其
6、次需要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子。(2)受精卵的全能性最高,因此要获得一只含目的基因的小鼠,常选择受精卵作为受体细胞。(3)上述资料中,neoR基因(新霉素抵抗基因)可作为标记基因,以便于筛选。为了鉴定目的基因是否成功表达,要进行抗原抗体杂交,目的蛋白相当于抗原。(4)该项技术具有广阔的应用前景,可用于基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等。3.(2017河北衡水中学一模,38)科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。下图是转基因抗盐烟草的培育过程,含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题。(1)在该过程
7、中,研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因),并采用技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是、酶、原料、模板,该技术必须用酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外,还需具有。(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒,不能使用Sma酶切割,原因是。图中过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,应选用酶对外源DNA、质粒进行切割。(3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功,既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测,又要在个体水平上鉴定,后者具体过程是。导学号50074050答案 (1)PCR(聚合酶链式反应)引物耐高温的DNA聚合或热稳定DNA聚合标
8、记基因(2)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamH和Hind(3)抗盐基因(或目的基因)将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该烟草植株的生长状态解析 (1)依题意可知:抗盐基因属于目的基因,可采用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因,该技术需要的条件是引物、酶、原料、模板;利用PCR技术扩增目的基因时,每次循环都是在 95 时进行变性、在55 时进行复制、在72 时延伸,所以该技术必须用耐高温的DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成。(2)题图显示:质粒上的M抗生素抗性基因和目的基因中都含有Sma
9、酶的识别和酶切位点,若使用Sma酶切割,会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,因此不能使用Sma酶切割。抗盐基因(或目的基因)的两侧都有EcoR酶的识别和酶切位点,因此用EcoR酶切割目的基因会出现自身环化;BamH和Hind酶识别和酶切位点分别位于目的基因的两侧,而且质粒中也有相应的酶切位点,因此用BamH和Hind同时进行酶切,能完整地切下该抗原基因,同时保证目的基因与质粒的连接方式的唯一性,防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。(3)检测目的基因是否导入受体细胞,在分子水平上进行检测时,要用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测;在个体水平上进行鉴
10、定时,可将培养的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该烟草植株的生长状态。4.我国菊花主要有杭菊、亳菊、怀菊、贡菊等8种,是药食兼优的代表性植物。研究发现杭菊具有明显的抗炎作用,怀菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。结合所学知识回答下列问题。(1)欲培育兼有明显抗炎、抗病毒疗效的菊花新品种,用杭菊和怀菊杂交的方法是做不到的,原因是。(2)基因工程方法为培育上述新品种提供了可能性,在实施基因工程过程中,最关键的步骤是。受体细胞的选择直接关系到实验的成功与否以及新生植株的品质,我们一般选取未开花的幼枝的芽尖,理由有、(写出两个)。若想确定杭菊的受体细胞中是否导入了怀菊的抗病毒基因,常用的
11、检测方法是。(3)如果利用植物体细胞杂交的方法培育“杭菊怀菊”杂种植株,首先要获得这两种植物细胞的,用聚乙二醇诱导处理后,诱导实验材料再生出,再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)理论上利用植物体细胞杂交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的优良菊花,这两项技术的共同特点有。答案 (1)二者存在生殖隔离(2)基因表达载体的构建不含病毒或含病毒极少分化程度低或易诱导脱分化和再分化(答案必须是两个方面)DNA分子杂交技术(3)原生质体细胞壁(4)定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和的障碍)解析 (1)杭菊和怀菊属于两个不同的物种,二者之间存在生殖隔离,所以二者之间不能进行有性杂交。(2)
12、基因工程的关键步骤是基因表达载体的构建;由于幼枝的芽尖具有不含病毒或含病毒极少、分化程度低或易诱导脱分化和再分化的特点,所以通常选取未开花的幼枝的芽尖作为受体细胞;可用DNA分子杂交技术检测怀菊的抗病毒基因(目的基因)是否导入了受体细胞。(3)植物体细胞杂交技术首先要获得这两种植物细胞的原生质体,用聚乙二醇诱导处理后,诱导实验材料再生出细胞壁,再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)植物体细胞杂交技术和基因工程的共同特点是定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和的障碍)。5.利用相关工程技术可以获得抗黑腐病杂种黑芥花椰菜植株,已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐
13、病,技术人员用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力,再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,流程如下图。据图回答下列问题。(1)该过程用到的工程技术有和。(2)过程所需的酶是,过程PEG的作用是,经过操作后,需筛选出融合的杂种细胞,显微镜下观察融合的活细胞中有供体的叶绿体存在,可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用是。原生质体经过细胞壁再生,进而分裂和脱分化形成。(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和双亲植株的根尖,制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的;将
14、杂种植株栽培在含有的环境中,可筛选出具有高抗性的杂种植株。导学号50074051答案 (1)植物体细胞杂交植物组织培养(2)纤维素酶和果胶酶促进原生质体的融合(3)保持原生质体完整性愈伤组织(4)形态和数目黑腐病菌解析 (1)据题图可知,该流程图表示先去掉两种植物细胞的细胞壁,然后诱导融合获得杂种细胞,通过植物组织培养获得杂种植株。(2)植物细胞细胞壁的成分是纤维素和果胶,因此采用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁;聚乙二醇(PEG)的作用是让原生质体融合。(3)去掉细胞壁后获得的原生质体需要放在适宜浓度的甘露醇溶液中,保持原生质体的完整性,避免失水或吸水;在植物组织培养中,经过脱分化后形成愈伤组织。(4)由于染色体在显微镜下能看见,因此可以制作临时装片,观察染色体的形态和数目,以确定是否发生染色体变异;对杂种植
