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专题一基因工程
一、基因工程的概念
基因工程是指：
按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以
新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上
进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
二、基因操作的工具
1．“分子手术刀”——
（1）来源：
（2）功能：
（3）种类：
约4000种，
举例：
EcoRI限制酶：
识别个核苷酸，在之间切割。
SmaI限制酶：
识别6个核苷酸，在
之间切割。
（4）结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
在中轴线两侧切开时产生的是
；在中轴线处切开时产生的是。
练习1：
在下列DNA片段图上表示出EcoRI限制酶的切割位点:
练习2：
写出下列黏性末端的另一个片段：
2．“分子缝合针”——
（1）功能：
缝合
（2）与DNA聚合酶作用的异同：
相同点：
不同点：
DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成键。
DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶是以为模板，将单个核苷酸通过磷酸二酯键形成一条与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶是将DNA双链
上的两个缺口同时连接起来（不能连接单链DNA），因此DNA连接酶不需要模板。
（3）分类：
（两类）
EcoliDNA连接酶：
来自，连接双链DNA片段，不能连接双链DNA的；
T4DNA连接酶：
来自，能连接DNA片段和；但是连接的
效率较低。
3．“分子运输车”——
（1）运载体具备的条件：
①
②
③
（2）最常用的运载体：
它是一种裸露的、结构简单的、位于细菌之中的具有的双链分子。
（3）其它载体：
基因操作的工具针对性训练
1．基因工程的设计施工是在什么水平上进行的
A．细胞B．细胞器C．原子D．分子
2．下列关于限制酶的说法不正确的是
A．限制酶主要是从原核生物中分离纯化来的
B．不同的限制酶识别不同的核苷酸序列
C．限制酶能识别不同的核苷酸序列，体现了酶的专一性
D．限制酶的作用只是用来提取目的基因
3．下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是
A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性内切酶的活性受温度影响
C．限制性内切酶能识别和切割RNA
D．限制性内切酶可从原核生物中提取
4．下列关于DNA连接酶作用的叙述正确的是
A．将单个核苷酸加到某DNA片断末端，形成磷酸二酯键
B．将断开的两个DNA片断的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键
C．连接DNA两条链上碱基之间的氢键
D．只能将双链DNA片断互补的黏性末端连接起来，而不能将双链片断的平末端进行连接
5．一种限制酶切割DNA时，切出的DNA末端是
A．只有平末端B．只有黏性末端
C．既有黏性末端，又有平末端D．只有黏性末端或只有平末端
6．关于DNA重组技术中基本工具的叙述正确的是
A．限制酶的作用部位是特定两个核苷酸之间的氢键
B．目的基因经限制酶切割后一定会形成黏性末端
C．DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键
D．质粒DNA分子上一定含有抗四环素基因
7．不属于质粒被选为基因运载体的理由是
A．能复制B.有多个限制酶切点C．具有标记基因D．它是环状DNA
8．下列关于质粒的叙述，正确的是
A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链DNA分子
C．质粒只有在侵入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
9．下列平末端属于同一种限制酶切割而成的是
A．①③B．①④C．②③D．②④
10．在基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是
A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D．连接酶和运载体
11．关于DNA连接酶和DNA聚合酶的叙述,错误的是
A．都是连接双链DNA的缺口，而不能连接单个核苷酸
B．都能形成磷酸二酯键
C．DNA连接酶不需要模板，DNA聚合酶需要模板
D．DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段上
12．限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是
—↓GATC—。
在质粒上有酶Ⅰ的一个切点，在目的基因的两侧各有一个酶Ⅱ的切点。
（1）请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。
（2）请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。
（3）在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接？
为什么？
三、基因工程的基本操作过程
第一步：
1．目的基因是指：
2．获取目的基因的方法
①
基因文库：
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含
有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
②
PCR是指聚合酶链式反应，是一项在的核苷酸合成技术，1988年由发明。
PCR技术的原理是的原理。
利用PCR技术进行DNA扩增需要加入的物质有：
利用PCR技术进行DNA扩增的过程：
如此循环重复。
每次扩增后目的基因的量，即成形式扩增。
③
第二步：
1．目的：
使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够。
2．基因表达载体的组成：
启动子：
是一段具有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。
终止子：
也是一段具有特殊结构的DNA片段，位于基因的末尾，是转录停止的信号。
标记基因的作用：
鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。
常用的标记基因如。
第三步：
1．转化的概念：
是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2．常用的转化方法：
①将目的基因导入植物细胞：
采用最多的方法是，如下图。
其次还有和等。
受体细胞可以是卵细胞（受精卵）、体细胞（经组织培养成为完整个体）
②将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是。
此方法的受体细胞多是。
③将目的基因导入微生物细胞：
（感受态细胞法）：
用处理大肠杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中的状态；在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化。
第四步：
1．首先要检测，方法是采用。
具体方法是：
从转基因生物中提取，在含有的DNA片段上用
作标记，作为，使探针与基因组DNA杂交，如果出现，表明染色体
DNA中已经插入了目的基因。
2．其次还要检测，这是检测目的基因是否的第一步。
方法是采用。
具体操作方法是：
从转基因生物中提取，用
作探针与杂交，如果出现，则表明目的基因转录出了mRNA。
3．最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的
进行。
4．有时还需进行的鉴定。
如。
三、基因工程的应用
1．植物基因工程的作用
①，如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱、抗盐碱等
②
提高作物中必需氨基酸含量的方法：
方法一：
，
方法二：
；
延熟番茄：
。
颜色变异的矮牵牛：
；
③
2．动物基因工程的作用
①提高动物生长速度：
将外源生长激素基因导入动物体内，使动物生长更快。
②改善畜产品品质：
将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得转基因的牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，其他营养成分不受影响。
③用转基因动物生产药物：
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，通过显微注射法等导入哺乳动物受精卵，将受精卵植入母体内发育成转基因动物，从乳汁中提取药品。
该转基因动物被称为乳腺生物反应器、乳房生物反应器。
④作器官移植的供体：
使用基因工程对猪的器官进行改造，方法是：
将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官，作为器官移植的供体。
3．基因工程制药
利用转基因的工程菌生产药物：
如细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
4．利用基因工程进行疾病诊断和基因治疗
基因治疗就是把导入病人体内，使该基因的发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。
例如：
将腺苷酸脱氨酶基因导入患有复合型免疫缺陷病的女童淋巴细胞中，然后将改造的淋巴细胞转入女童体内，使女童产生抗体的能力提高。
四、蛋白质工程的基本途径：
基因工程的操作及应用针对性训练
1．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最
方便的方法是检测棉花植株是否有
A．抗虫基因B．抗虫基因产物C．新的细胞核D．相应性状
2．构建基因组DNA文库时，首先需分离细胞的
A．染色体DNAB．线粒体DNAC．总mRNAD．tRNA
3．一个基因表达载体的构建应包括
①目的基因②启动子③终止子④标记基因
A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④
4．用于鉴定转基因后的细胞是否含重组DNA的最常用方法是
A．抗药性选择B．分子杂交法C．RNA反转录D．免疫学方法
5．基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括
A．繁殖速度快B．遗传物质相对较少C．多为单细胞，操作简便D．DNA为单链，变异少
6．下列有关基因工程的叙述，正确的是
A．DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来
B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变
C．目的基因与运载体结合的过程发生在细胞外
D．常使用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等
7．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。
下列叙述不正确的是
A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达
8．目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，以下说法正确的是
A．苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达
B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去
C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因
D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫
9．若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种，其在环保上的重要意义是
A．减少氮肥的使用量，降低生产成本B．减少氮肥的使用量，节约能源
C．避免氮肥过多引起环境污染D．改良土壤结构
10．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是
A．大肠杆菌B．酵母菌C．T4噬菌体D．质粒DNA
11．应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达到检测疾病的目的。
这里的基因探针是指
A．用于检测疾病的医疗器械B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成β—球蛋白的DNAD．合成苯丙氨酸羟化酶的DNA片段
12．基因治疗是指
A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B．对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常
D．运用基因工程技术，把有基因缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
13．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传改良
14．1978年，美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人胰岛素，操作过程如下图所示：
（1）在上述基因操作中，①→②过程所用的基因“剪刀”是______________，③→④过程的实现是通过与①→②过程相同的________________切割的结果；④→⑤过程需要_________________的作用催化______________________________________的连接，形成重组DNA分子；⑥→⑦过程是通过细胞的______________实现的。
（2）不同生物间基因可以“移植”成功的结构基础是DNA____________结构，大肠杆菌可以生产出人的胰岛素，说明它们和人类共用一套____________，大肠杆菌合成人胰岛素的过程可以表示为
_______________________________________________。
15．科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。
下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。
请据图回答问题：
（1）步骤①和②中常用的工具酶是和。
（2）图中质粒上有抗氨苄青霉素和抗四环素两个标记基因，经过①和②步骤后，有些质粒上的
基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒，由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。
（3）步骤③是的过程，为了促进该过程，应该用处理大肠杆菌。
（4）步骤④：
将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是筛选，能在C中生长的大肠杆菌有种。
（5）步骤⑤：
用无菌牙签挑取C上的单个菌落，分别接种到D（含氨苄青霉素和四环素）和E（含
四环素）两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。
含目的基因的菌落位于（D、E）上，请在图中相应的位置上圈出来。
专题二细胞工程
植物细胞工程
概念：
细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、理论基础（原理）——细胞的全能性
1．概念：
生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织和器官，这是基因在特定的时间和空间条件下的结果。
2．细胞全能性的基础：
是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的、及发育为完整个体所必需
的。
全能性的大小：
实现条件：
二、植物组织培养
1．概念：
就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工培制的培养
基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。
2．实验原理：
3．植物组织培养技术的过程：
注意事项：
（1）取材时一般取，原因是。
（2）脱分化：
是指让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
先在23～26℃培养，4天后观察情况；14天后观察
状况；定期观察记录。
脱分化后的细胞具有较高的。
（3）再分化：
指愈伤组织的细胞在植物激素的刺激下重新分化成根和芽等器官的过程。
再分化过程
的培养可以在光下进行。
三、植物体细胞杂交
1．植物体细胞杂交的概念：
是将不同植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并且把杂种细
胞培育成新植物体的方法。
2．植物体细胞杂交的过程：
（1）步骤①是，使植物细胞成为，最常用的方法是。
（2）步骤②一般常用的化学试剂是，目的是。
（3）在利用d培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是，其中步骤④相当于，步骤⑤相当于。
（4）植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，
其根本原因是。
（5）从理论上讲，杂种植株的育性为。
若运用传统有性杂交方法能否实现？
。
因此，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。
（6）利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传
规律？
为什么？
四、植物细胞工程的实际应用
1．
2．
3．
人工种子：
以植物组织培养得到的等为材料，经过包装得到的种子。
4．
5．细胞产物的工厂化生产：
如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
如人参皂甙干粉、紫
杉醇、紫草素等的工厂化生产。
6．突变体的利用：
植物组织培育过程中，培育的细胞一直处于不断分化的分生状态，容易受到培养
条件和外界压力如射线、化学物质的影响而产生突变，筛选有用的突变体进行培育，就可能培育出抗病、抗盐、高产、高蛋白的植物新品种。
如抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的白三叶草等。
植物细胞工程针对性训练
1．组织培养的理论根据是
A．培养基中营养物质全面B．细胞的全能性C．细胞的分裂D．细胞的分化
2．有关细胞全能性的叙述，不正确的是
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞在一定条件下离体培养能表现出全能性
3．下列属于组织培养的是
A．花粉培养成单倍体植株B．芽发育成枝条C．根尖分生区发育成成熟区D．受精卵发育成植物
4．生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，这是因为
A．细胞丧失了全能性B．基因的表达具有选择性
C．不同的细胞内基因不完全相同D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
5．植物体细胞杂交的过程是
A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B．以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合
C．用植物组织培养法培养杂种细胞得到杂种植株
D．通过以上三者来完成
6．在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件不是必需的
A．适宜的温度B．适宜的养料和激素C．充足的光照D．消毒灭菌
7．下列关于运用植物组织培养技术产生新个体的叙述错误的是
A．属于无性生殖，主要理论依据是植物细胞具有全能性
B．愈伤组织可作为基因工程的受体，其细胞特点是排列疏松、无规则、高度液泡化
C．整个培养过程都不需要光照的条件
D．人工培养基中含植物生长发育所需的全部营养物质，包括矿质元素、糖、维生素
8．关于愈伤组织形成过程的正确叙述是
A．愈伤组织形成是离体的植物细胞分化的结果
B．愈伤组织形成是离体的植物细胞分裂的结果
C．愈伤组织形成是离体的动物细胞分化的结果
D．愈伤组织形成是离体的动物细胞分裂的结果
9．细胞在分化过程中没有发生变化的是
A．细胞形态B．细胞结构C．细胞功能D．细胞内遗传物质
10．从细胞全能性角度看
A．分化程度高，具有较高的全能性B．分化程度低，具有较低的全能性
C．分化程度低，具有较高的全能性D．分化程度高，不具有全能性
11．植物体细胞杂交要先除去细胞壁的原因是
A．植物体细胞的结构组成中不包括细胞壁B．细胞壁使原生质体失去活力
C．细胞壁阻碍了原生质体的融合D．细胞壁不是原生质的组成部分
12．愈伤组织再分化的过程中，最主要的特点是
A．细胞分裂能力很强B．细胞分化能力很强
C．细胞生长很快D．细胞液泡变大
13．与传统的有性杂交法相比，植物体细胞杂交的最大优点是
A．可使两个亲本的优良性状组合到一起B．可以克服远缘杂交不亲和的障碍
C．可以培育出高产性状的优良新品种D．可以降低生产成本提高经济效益
14．用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可形成愈伤组织，下列叙述错误的是
A．该愈伤组织具有分裂能力B．该愈伤组织的细胞没有全能性
C．植物激素影响该愈伤组织的再分化D．该愈伤组织形成时要避光处理
15．下列实例中能体现细胞全能性的是
①用悬浮液培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株
②植物用种子进行繁殖
③烟草花药离体培养得到了单倍体植株
A．①②B．①③C．②③D．①②③
16．植物组织培养过程中的脱分化是指
A．植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞
B．未成熟的种子经过处理培养出幼苗的过程
C．植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程
D．取植物的枝芽培养成一株新植物的过程
17．下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号是的
A．④②B．③②C．③④D．④③
18．下列属于植物的微型繁殖技术的是
A．兰花的芽尖组织培育成兰花幼苗B．水稻种子萌发并长成新个体
C．扦插的葡萄枝条长成新个体D．柳树芽发育成枝条
19．甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。
目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的
A．有丝分裂B．分化C．减数分裂D．全能性
20．在下列选项中，没有采用植物组织培养技术的一项是
A．利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，得到多倍体植株
B．利用花药离体培养得到单倍体植株
C．利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
D．利用细胞工程培育“番茄——马铃薯”杂种植物
21．利用根尖、叶片、茎等在无菌条件下，培养在培养皿中人工配制的培养基上，使之发育成完整的植株，此法可用来培养植物新品种，可在短期内大量繁殖植物，还可培养无病毒植株，下列关于这种技术的叙述，正确的是
①此技术利用了植物细胞的全能性②此技术利用了植物组织培养，可克隆生物体
③此技术属于细胞工程的应用领域之一④此技术是一种无性繁殖方式
A．①②③④B．①C．①②D．①②③
22．下图是植物体细胞杂交过程示意图，请据图回答：
（1）第①步是去掉细胞壁，分离出原生质体。
目前此步骤最常用的方法是酶解法，也就是在温和的条件下用和等分解植物的细胞壁。
（2）②过程的发生，必须进行人工诱导。
通常用___________等试剂诱导融合，动物细胞的融合还常用到作为诱导剂。
（3）③表示融合后的原生质体再产生新的细胞壁，④和⑤所表示的过程分别是、。
杂种细胞能被培养成植株的根本原因是。
（4）植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值，其突出的优点是可以__________________
_______________________________________________________________。
动物细胞工程
（包括动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体）
一、动物细胞培养
概念：
就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
1．动物细胞培养的过程：
①分离细胞（胰蛋白酶等处理）②原代培养③传代培养。
◇细胞贴壁：
悬液中分散的细胞很快就，称为细胞贴壁。
◇接触抑制：
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面时，细胞就
会，这种现象称为细胞的接触抑制。
◇原代培养：
人们通常将动物后的初次培养称为原代培养。
◇传代培养：
贴满瓶壁的细胞重新用处理后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程称为传代培养。
◇使用或冷冻保存的正常细胞通常为，以保持细胞。
◇50代以
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