高考生物专题七 第一讲 基因工程和细胞工程 Word版含答案Word文档格式.docx

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重庆卷）（√）

（2）启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用。

重庆卷）（×

）

（3）转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。

（×

（4）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。

2．判断下列关于细胞工程叙述的正误

（1）细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行。

江苏卷）（×

（2）乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。

（3）PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合。

（2016·

（4）用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂。

[高频考点·

融会贯通]　　　　　　　　　　　　　　析考点　做题组　攻破热点难点

对应学生用书第98页

考点一　基因工程

[真题试做·

明考向]

1．（2018·

高考全国卷Ⅰ）回答下列问题：

（1）博耶（H.Boyer）和科恩（S.Cohen）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。

该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了

_____________________________________________________________（答出两点即可）。

（2）体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的________方法导入大肠杆菌细胞；

而体外重组的噬菌体DNA通常需与________组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。

在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是________。

（3）真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。

为防止蛋白质被降解，在实验中应选用________的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加________的抑制剂。

解析：

（1）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中，该过程利用的技术是基因工程。

该研究除了证明质粒可作为载体外，还证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。

（2）重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2＋参与的转化方法；

体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白（或噬菌体蛋白）进行组装获得；

因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒，所以宿主细胞选用细菌。

（3）为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞；

在蛋白质纯化过程中，为防止目的蛋白质被降解，需要添加蛋白酶的抑制剂。

答案：

（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞；

真核生物基因可在原核细胞中表达　

（2）转化　外壳蛋白（或答噬菌体蛋白）　细菌　（3）蛋白酶缺陷型　蛋白酶

2．（2017·

高考全国卷Ⅰ）真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。

已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。

回答下列问题：

（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是______________________________________________________________。

（3）若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。

因为与家蚕相比，大肠杆菌具有______________（答出两点即可）等优点。

（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是________________（填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”）。

（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是________________________________________________________________________

（1）人是真核生物，从人的基因组文库中获得的基因A有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没有内含子，相应的就没有切除内含子对应的RNA序列的机制，故无法表达出蛋白A。

（2）噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。

家蚕属于昆虫，故应选用昆虫病毒作为载体。

（3）与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培养等优点，故要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。

（4）检测基因A是否翻译出蛋白A，可用抗原—抗体杂交法。

（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，说明可调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达。

也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达，这为基因工程理论的建立提供了启示。

（1）基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A

（2）噬菌体　噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕

（3）繁殖快、容易培养

（4）蛋白A的抗体

（5）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体

3.（2017·

高考全国卷Ⅱ）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。

通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。

（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是______________。

提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是____________________________________________________________________。

（2）以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是____________________________________

（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是____________________________________________________（答出两点即可）。

（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是

（5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是___________________________________________。

（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。

提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。

（2）以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。

（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。

（4）DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。

（5）若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。

（1）嫩叶组织细胞易破碎　防止RNA降解

（2）在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA

（3）目的基因无复制原点；

目的基因无表达所需启动子

（4）磷酸二酯键

（5）目的基因的转录或翻译异常

4．（2017·

高考全国卷Ⅲ）编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

（1）现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGAAGGA），则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_____________________________________________________________________

（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为________，加入了________作为合成DNA的原料。

（3）现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：

将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。

①由图2可知：

当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是________。

细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是____________________________________________。

②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少________（填“A”“B”“C”“D”或“E”）片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

（1）若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGA

AGGA），则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。

（2）使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。

（3）T淋巴细胞浓度之所以不再增加，是因为细胞间出现接触抑制，因此若要使T淋巴细胞继续增殖，需要对贴满瓶壁的细胞使用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，即细胞传代培养。

细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，以维持培养液的pH。

据图分析，蛋白丙与对照接近说明B、D片段对于T淋巴细胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙对T淋巴细胞的增殖都有较大影响，甲、乙两种蛋白中共同的片段是C，所以缺少C片段会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

（1）编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子

（2）模板　dNTP

（3）①进行细胞传代培养　维持培养液的pH　②C

[融会贯通·

析考点]

1．比较记忆基因工程的三种工具

限制酶

DNA连接酶

载体

作用

切割目的基因和载体

拼接DNA片段，形成重组DNA

携带目的基因进入受体细胞

作用部位

两个核苷酸之间的磷酸二酯键

－

作用特点（条件）

①识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列

②在特定位点切割

①E·

coliDNA连接酶只能连接黏性末端

②T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端

①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制

②有一个至多个限制酶切割位点

③具有特殊的标记基因

2.熟记基因工程的四个操作步骤

（1）目的基因“三种获取方法”

①从基因文库中获取（基因组文库、cDNA文库）；

②利用PCR技术扩增：

其实质是在体外对目的基因进行大量复制。

用PCR仪控制温度：

变性（90～95℃）→复性（55～60℃）→延伸（70～75℃）；

③通过DNA合成仪用化学方法人工合成（用于核苷酸序列已知，且核苷酸数目较少的基因）、利用mRNA反转录法合成。

（2）基因表达载体的构建——基因工程操作的核心

①基因表达载体的组成

②构建过程

（3）将目的基因导入受体细胞

生物种类

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

常用方法

农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等

显微注射技术

感受态细胞法（Ca2＋处理法）

受体细胞

体细胞

受精卵

原核细胞

（4）目的基因的检测与鉴定的“两个水平”

3．PCR技术

（1）原理：

DNA复制，即：

（2）PCR反应过程

过程

说明

图解

变性

当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链

复性

温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合

延伸

72℃左右时，TaqDNA聚合酶有最大活性，可使DNA新链由5′端向3′端延伸

（3）结果：

上述三步反应完成后，一个DNA分子就变成了两个DNA分子，随着重复次数的增多，DNA分子就以2n的形式增加。

PCR的反应过程都是在PCR扩增仪中完成的。

4．图解记忆蛋白质工程

[方法技巧·

会应用]

1．限制酶及其切点的分析

（1）一个至多个限制酶切点：

作为载体必须具有一个至多个限制酶切点，以便与外源基因连接。

（2）每种酶一个切点：

每种酶的切点最好只有一个。

因为每种限制酶只能识别单一切点，若载体上有一个以上的该酶切点，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制原点区，则进入受体细胞后便不能自主复制。

一个载体若只有某种限制酶的一个切点，则酶切后既能把环打开接纳外源DNA片段，又不会丢失自己的片段。

2．DNA的粗提取与鉴定的方法步骤

[巩固提升·

练题组]

►题组一　基因工程的工具及操作程序的考查

5．（2018·

广东深圳调研）叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。

请回答下列问题：

（1）转基因技术的核心步骤是________________，完成该步骤所需要的酶有___________。

（2）将植物体细胞处理得到原生质体，再通过________或________法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生细胞壁之后，通过________技术培养可得到相应的转基因幼苗。

（3）来自原核生物中有重要价值的外源基因，无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，据此分析，原因是________________________________________________________________。

（4）对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，其遗传方式________（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔分离定律，不会随________（填“花粉”或“卵细胞”）传给后代，从而保持了________（填“父本”或“母本”）的遗传特性。

（1）转基因技术的操作分四步：

获取目的基因，构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测和鉴定，其中构建基因表达载体是核心步骤，需要用到限制酶和DNA连接酶。

（2）将目的基因导入原生质体，可以用农杆菌转化法、基因枪法。

原生质体再生细胞壁之后，通过植物组织培养技术培养可得到相应的转基因幼苗。

（3）外源基因无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，原因是叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似。

（4）叶绿体转基因属于细胞质基因，不遵循孟德尔分离定律，受精卵的细胞质几乎全部来自于卵细胞，所以叶绿体转基因不会随花粉传给后代，从而保持了母本的遗传特性。

（1）构建基因表达载体　限制酶和DNA连接酶

（2）农杆菌转化法　基因枪　植物组织培养

（3）叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似

（4）不遵循　花粉　母本

6．（2018·

高考全国卷Ⅱ）某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。

某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是________。

使用这两种酶进行酶切是为了保证________，也是为了保证____________________________。

（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。

（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：

将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________________中、体外培养、胚胎移植等。

（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________（填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”）作为PCR模板。

（1）由题意可知，L1基因和GFP基因合成了L1GFP融合基因（简称为甲），题图中显示了四个酶切位点，当将L1GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。

（2）若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1GFP融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。

（3）为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。

（4）利用PCR技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。

PCR扩增的模板是DNA。

（1）E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接　

（2）转录　翻译　（3）细胞核　去核卵母细胞

（4）核DNA

►题组二　基因工程的应用及蛋白质工程的考查

7．近年兴起的CRISPRCas技术被用于预防和治疗多种人类遗传病。

该技术的核心是一段具有特定序列的RNA（CRISPRRNA）及与该RNA结合在一起的Cas蛋白。

（1）治疗人类遗传病最有效的手段是基因治疗，通常又分为____________和____________两种类型。

（2）用该技术治疗遗传病的基本过程是：

根据遗传病致病基因的序列设计一段RNA（即CRISPRRNA），将该RNA与Cas蛋白结合形成复合体，并导入患者细胞中，导入方法与外源基因导入人体细胞相似，可采用________法；

进入细胞后的复合体在RNA的指引下按照________原则准确地结合在致病基因部位，而Cas蛋白则对致病基因进行切割。

由此可见，Cas蛋白应该是一种____________酶。

（3）对于患遗传病的个体来说，不可能对每个细胞都注射该复合体，因此，研究人员选用____________为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行________处理，以保证其安全性。

该运载体进入人体细胞的方式通常是____________。

（1）基因治疗分为体内基因治疗和体外基因治疗两种类型。

（2）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；

进入细胞后的复合体在RNA的指引下按照碱基互补配对原则准确地结合在致病基因部位；

Cas蛋白可对致病基因进行切割，由此可见，Cas蛋白应该是一种限制性核酸内切酶。

（3）利用动物病毒侵染动物细胞的特性，可选用动物病毒作为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行灭毒（或减毒）处理，以保证其安全性。

该运载体进入人体细胞的方式通常是胞吞。

（1）体内基因治疗　体外基因治疗

（2）显微注射　碱基互补配对　限制性核酸内切

（3）动物病毒　灭毒（或减毒）　胞吞

8．科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。

（1）PCR过程所依据的原理是____________________，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，以便根据这一序列合成________；

扩增过程需要加入________________________酶。

（2）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_______________________________

____________________________________________________________________。

目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界________________________。

PCR定点突变技术属于________________的范畴。

（3）可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。

常用________________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的________________________技术，来最终获得转基因植物。

（1）PCR依据的原理是DNA双链复制，在用PCR技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列合成引物；

扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合（或TaqDNA聚合）酶。

（2）启动子是RNA聚合酶识