高考生物一轮复习高频考点集训现代生物科技专题新人教版.docx

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高考生物一轮复习高频考点集训现代生物科技专题新人教版

现代生物科技专题

高频考点79　基因工程的操作工具

1．根据基因工程的有关知识，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EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATTC……G

G……CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ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）按其来源不同，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）逆转录作用的模板是__________________，产物是________。

若要在体外获得大量逆转录产物，常采用____________________技术。

（5）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________________________________________。

[解析]　

（1）限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，即平末端和黏性末端。

（2）两种不同酶切割之后便于相连，所产生的黏性末端必须相同。

（3）E·coliDNA连接酶可以连接黏性末端，T4DNA连接酶可以连接两种末端。

（4）逆转录是以mRNA为模板，先合成单链DNA，再合成双链DNA。

若要在体外获得大量逆转录产物，利用PCR技术进行大量扩增。

（5）基因工程中可以选用质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒作载体。

（6）当受体细胞是细菌时，为了增大导入的成功率，常用Ca2＋处理，得到感受态细胞，此时细胞壁和细胞膜的通透性增大，容易吸收重组质粒。

[答案]　

（1）平末端　黏性末端　

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　（3）T4　E·coli　（4）mRNA　单链DNA　PCR（聚合酶链式反应）　（5）动植物病毒　λ噬菌体的衍生物　（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

2．某一质粒载体如图所示，外源DNA插入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BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ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，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自__________。

[解析]　

（1）质粒作为载体，应具备的基本条件：

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；在受体细胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；有特殊的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等。

（2）在培养基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培养基上存活，二者不能区分。

含有质粒载体的大肠杆菌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，都能在此培养基上存活，二者也不能区分。

若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还需要使用含有四环素的固体培养基。

（3）某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自受体细胞。

[答案]　

（1）能自我复制、具有标记基因（答出两点即可）

（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

高频考点80　基因工程的操作程序

1．基因工程能够赋予生物新的遗传特性，创造出符合人们需要的生物类型和生物产品。

回答下列问题：

（1）从基因文库中提取的目的基因通过PCR进行扩增时，需使用的一种特殊的酶是____________。

利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有______________，以便据此合成引物，扩增的过程是______________________________________________。

（2）构建基因表达载体的目的是使目的基因____________________________________________________，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。

若将目的基因转入大肠杆菌，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____________________________________________________。

（3）在抗虫作物的培育过程中，将Bt毒蛋白基因导入作物受体细胞吋，常用的方法是______________________________。

检测细菌的目的基因是否转录出mRNA时，需要用______________________________作探针，再与mRNA杂交。

[解析]　

（1）从基因文库中提取的目的基因通过PCR进行扩增时，需使用的一种特殊的酶是热稳定的DNA聚合酶（或Taq酶）。

利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列。

扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下延伸，如此重复循环多次。

（2）构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。

由于未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力弱，因此将目的基因转入大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞。

（3）在抗虫作物的培育过程中，将Bt毒蛋白基因导入作物受体细胞时，常用的方法是农杆菌转化法。

检测细菌的目的基因是否转录出mRNA时，需要用标记的目的基因作探针，再与mRNA杂交。

[答案]　

（1）热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）　一段已知目的基因的核苷酸序列　目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下延伸，如此重复循环多次　

（2）在受体细胞中稳定存在并且遗传给下一代　未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力弱　（3）农杆菌转化法　标记的目的基因

2．（2019·安徽皖南八校高三模拟）某些糖尿病患者因胰岛B细胞被完全破坏，分泌胰岛素的功能丧失，需要通过注射胰岛素来补充。

目前，该类患者对胰岛素的需求量越来越大。

回答下列问题：

（1）在利用基因工程大规模生产胰岛素时，将胰岛素合成基因与质粒重组后导入大肠杆菌进行了表达。

以上过程除了证明质粒可以作为载体外，还证明了______________________、________________________等。

（2）大肠杆菌常作为基因工程的受体菌，主要原因是______________________________________________（写出一点即可）。

基因工程中，不能将胰岛素合成基因直接导入大肠杆菌，其原因是________________________________________。

（3）检测胰岛素合成基因是否导入受体菌时，常用________________________________作探针。

（4）胰岛素合成基因在大肠杆菌细胞内表达时，遗传信息的传递方向是______________________。

经检测，胰岛素合成基因的表达产物未能达到预期的生物活性，导致这种差异的原因可能是表达产物未经__________________的加工。

[解析]　

（1）在此基因工程技术中还说明体外重组质粒可以进入受体细胞，真核生物基因可以在原核细胞中表达。

（2）由于原核生物具有一些其他生物没有的特点：

繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此，早期的基因工程操作都用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌应用最为广泛。

基因工程中，不能将胰岛素合成基因直接导入大肠杆菌，胰岛素合成基因是真核细胞具有的基因，而大肠杆菌属于原核细胞，胰岛素合成基因在大肠杆菌细胞中不能稳定遗传和表达。

（3）基因是有遗传效应的DNA片段，检测胰岛素合成基因是否导入受体菌时，常用（含放射性物质标记的）胰岛素合成基因（的一条链）作探针。

（4）基因的表达包括基因的转录和翻译，胰岛素合成基因在大肠杆菌细胞内表达时，遗传信息的传递方向是DNA→（m）RNA→蛋白质。

经检测，胰岛素合成基因的表达产物未能达到预期的生物活性，导致这种差异的原因可能是表达产物未经内质网、高尔基体的加工。

[答案]　

（1）体外重组质粒可以进入受体细胞　真核生物基因可以在原核细胞中表达　

（2）体外重组的质粒可以进入大肠杆菌，DNA是可转移的；大肠杆菌简单、遗传物质相对较少、繁殖速度快　胰岛素合成基因在大肠杆菌细胞中不能稳定遗传和表达　（3）（放射性物质标记的）胰岛素合成基因（的一条链）　（4）DNA→（m）RNA→蛋白质　内质网、高尔基体

高频考点81　基因工程的原理和技术（含PCR技术）

1．（2019·深圳市高三二模）回答下列基因工程的相关问题：

（1）基因工程中，阐明遗传信息流动方向的基础理论是________；自然界中的原核生物容易受到外源DNA的入侵，但依然可以达到保护自身的目的，这为人们寻找______________________（答基因工程的工具）提供了启示。

质粒作为基因工程的载体，应具备的基本条件：

能够自我复制、具有________和一至多个酶切位点。

（2）动物和植物中内含子的剪接系统不同，如果要将一个来自动物且含有内含子的目的基因转入植物中进行表达，只能用该基因的________。

利用乳腺生物反应器批量生产药物时，需要将药用蛋白基因与______________________等调控组件重组在一起，才能最终实现目的基因的表达。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作载体，其DNA复制所需的原料来自__________。

（4）用目的基因的片段作探针，在基因工程中可以检测____________________________________。

[解析]　

（1）细胞内，遗传信息流动方向概括为中心法则，所以基因工程也是以中心法则阐明遗传信息的流动方向为理论基础的。

细胞内能破坏外来DNA和自身损伤的DNA的物质是限制性核酸内切酶，原核生物也不例外，所以可以在自然界中的原核生物的细胞内寻找限制性核酸内切酶。

质粒作为基因工程的载体，应具备的基本条件：

能够自我复制、具有标记基因和一至多个酶切位点。

（2）由于动物和植物中内含子的剪接系统不同，只能用该基因转录产生的mRNA作模板，通过逆转录得到的cDNA片段。

利用乳腺生物反应器批量生产药物时，需要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，才能最终实现目的基因的表达。

（3）由于噬菌体没有细胞结构，所以基因工程中用某些噬菌体作载体，其DNA复制所需的原料、能量和酶等都来自受体细胞。

（4）以目的基因的片段作探针，利用核酸分子杂交技术，在基因工程中可以检测目的基因是否插入染色体DNA中以及目的基因是否转录出mRNA。

[答案]　

（1）中心法则　限制性核酸内切酶　标记基因　

（2）cDNA（mRNA反转录产生的互补DNA）　乳腺蛋白基因的启动子　（3）受体细胞　（4）目的基因是否插入染色体DNA中；目的基因是否转录出mRNA

2．（2019·惠州市高三第二次调研）回答下列与基因工程研究历程有关的问题：

（1）20世纪中叶，一系列基础理论研究取得了重大突破，如艾弗里等人通过细菌的转化实验不仅证明了____________，还证明了________________________________。

（2）接下来，技术发明使基因工程的实施成为可能。

①如____________________________酶的发现为DNA的切割、连接创造了条件；____________为目的基因的体外大量扩增提供了可能。

②细菌中的质粒分松散型质粒和严谨型质粒。

当宿主菌蛋白质合成停止时，严谨型质粒DNA复制随之停止，松散型质粒DNA复制仍可进行。

通常选用松散型质粒作为基因工程载体，原因是______________________________________________。

（3）从哪种基因文库中获取的基因含有启动子？

________________（填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”）。

（4）植物基因工程主要用于提高农作物的抗逆能力，如抗虫、抗病、抗干旱等，请写出一种常用的抗虫基因名称：

________________。

（5）培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入植物细胞染色体的DNA上，理由是____________________________________。

[解析]　

（1）艾弗里通过肺炎双球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，并表达特定的性状。

（2）①DNA的切割、连接需要限制酶和DNA连接酶的作用；PCR技术为目的基因的体外大量扩增提供了可能。

②当宿主菌蛋白质合成停止时，严谨型质粒DNA复制随之停止，松散型质粒DNA复制仍可进行，因此选用松散型质粒作为基因工程载体，有利于目的基因在受体菌内的复制。

（3）cDNA文库是通过提取细胞内的mRNA，再经过逆转录过程获得的，但其mRNA不含有启动子对应的碱基序列，因此从cDNA文库中获取的基因不含有启动子，基因组文库具有该生物的全部基因，具有内含子。

（4）用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制基因、淀粉酶抑制基因、植物凝集素基因等。

（5）培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入植物细胞染色体的DNA上，这样目的基因可以随着染色体DNA复制而复制，可以使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。

[答案]　

（1）生物的遗传物质是DNA　DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体　

（2）①限制酶、DNA连接　PCR技术（耐高温的Taq酶的发现）　②目的基因容易复制（目的基因的复制不容易受干扰）　（3）基因组文库　（4）Bt毒蛋白基因，蛋白酶抑制基因，淀粉酶抑制基因，植物凝集素基因　（5）使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达

高频考点82　蛋白质工程

　已知生物体内有一种蛋白质（P），该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。

如果将P分子中第158位的丝氨酸变成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。

回答下列问题：

（1）从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。

（2）以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。

所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即____________________________________________。

（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过__________________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。

[解析]　

（1）从题中所述资料可知，将P分子中第158位的丝氨酸变成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造的，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。

（2）在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。

中心法则的内容如图所示：

，由图可知，中心法则的全部内容包括：

DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制（如烟草花叶病毒等），在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA（如HIV），这是对中心法则的补充。

（3）蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。

[答案]　

（1）氨基酸序列（或结构）　

（2）P　P1　DNA和RNA（或遗传物质）　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）　（3）设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能

高频考点83　植物组织培养和植物体细胞杂交及应用

1．单倍体是体细胞中含有本物种配子染色体数的个体，培育单倍体植株利用了植物组织培养技术，我国在水稻等作物的单倍体育种方面处于领先地位。

回答下列与水稻单倍体育种相关的问题：

（1）单倍体育种过程中要进行植物组织培养，该过程利用的外植体一般为________。

接种前，要对外植体进行______________处理。

处理时，既要使所用药剂的浓度和处理时间能达到预期效果，还必须考虑到对____________________的影响。

（2）脱分化阶段和再分化阶段使用的培养基在________________等方面会存在差异。

培养过程中，如有二倍体小幼苗出现，猜测可能是______________________长成的。

（3）单倍体植株的培育过程__________（填“能”或“不能”）体现植物细胞的全能性，将单倍体幼苗移栽至大田后并未得到稳定遗传的农作物优良品种，原因是____________________________________________。

（4）单倍体细胞中的DNA也可以参与基因库的构建，参与构建的基因库属于________________________。

[解析]　

（1）单倍体育种采用的一般方法为花药离体培养，组织培养过程需要在严格无菌条件下进行，外植体也要进行消毒，在消毒时，不仅要考虑消毒效果，还要考虑到外植体的耐受能力。

（2）脱分化培养基和再分化培养基的激素种类及配比有所区别，因此组织培养到一定阶段要更换培养基。

由花粉粒长成的水稻植株含有一个染色体组，但花药壁细胞含有两个染色体组，因此，若有二倍体小幼苗长出，则最可能是花药壁细胞长成的。

（3）花粉粒发育成了单倍体植株，因此体现了植物细胞的全能性。

水稻的单倍体中只含有一个染色体组，高度不育，不能正常结实，因此得不到稳定遗传的水稻优良品种，需要用秋水仙素处理单倍体幼苗，获得纯合的可育的二倍体。

（4）单倍体细胞中的DNA用限制酶切割后，导入受体菌的群体中储存，可以参与基因组文库的构建。

[答案]　

（1）花药　消毒　外植体（材料）生活力　

（2）激素的种类和配比　花药壁细胞　（3）能　单倍体水稻植株中只含有一个染色体组，高度不育　（4）基因组文库

2．（2019·石嘴山市高三模拟）如图为通过植物体细胞杂交培育“番茄—马铃薯”植株的过程，请回答下列问题：

（1）图中①②过程处理后可获得具有活力的______________。

③过程一般可用________作为诱导剂来诱导细胞融合。

（2）⑤⑥⑦过程的细胞工程技术是______________，其培养时选用的材料通常是分生组织，原因是________________________________。

（3）⑤过程为________，即让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的________而转变为未分化的状态。

（4）⑥过程表示通过________形成不同的组织和器官，其根本原因是______________________________。

（5）人们培育“番茄—马铃薯”的目的是想获得地上结番茄，地下结马铃薯的植株，从理论上这种设想是可以实现的，原因是______________________。

但最后却未能如愿，其原因是基因的表达相互调控、相互影响。

尽管如此，从整个过程来看，植物体细胞杂交的研究在____________________方面，取得了巨大突破。

（6）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞中含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。

[解析]　

（1）图示为植物体细胞杂交的过程，①②过程表示用纤维素酶和果胶酶将番茄和马铃薯细胞壁去除后，获得具有活力的原生质体。

③过程一般可用聚乙二醇作为诱导剂来诱导细胞融合。

（2）⑤⑥⑦过程的细胞工程技术是植物组织培养，即将离体的组织或细胞培养形成幼苗的过程，由于分生组织细胞全能性高，容易培养形成愈伤组织，故植物组织培养的材料常选分生组织。

（3）⑤过程为脱分化，即让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的分化状态（或结构和功能）而转变为未分化的状态。

（4）⑥过程表示通过再分化形成不同的组织和器官，其根本原因是基因选择性表达。

（5）由于“番茄—马铃薯”具有两个物种的遗传物质，故从理论上“番茄—马铃薯”应是地上结番茄，地下结马铃薯的植株，但由于这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能有序表达，所以实际获得的“番茄—马铃薯”并不能如愿，尽管如此，从整个过程来看，植物体细胞杂交的研究在克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍方面，仍取得了巨大突破。

（6）若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞中含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞中理论上含m＋n条染色体，在有丝分裂后期染色体数目加倍，应含2（m＋n）条染色体。

[答案]　

（1）原生质体　聚乙二醇　

（2）植物组织培养　分生组织细胞全能性高，容易培养形成愈伤组织　（3）脱分化　结构和功能　（4）再分化　基因选择性表达

（5）该植株同时具有番茄和马铃薯的遗传信息　克服远缘杂交不亲和的障碍　（6）2（m＋n）

高频考点84　动物细胞培养

　（2019·武汉二中高三模拟）Hela细胞系是人工培养、具有无限增殖能力的永生癌细胞系，在世界各地的相关实验室中为研究者提供了相同的研究对象。

回答下列问题：

（1）Hela细胞源自一位美国妇女的宫颈癌细胞，目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需进行________（填“原代”或“传代”）培养。

细胞体外培养所需营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入________等天然成分，在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃