第1讲 基因工程和细胞工程
[考纲要求] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。5.植物的组织培养(Ⅱ)。6.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
[构建网络] 考点一 基因工程
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1．基因工程的基本工具 作用 限制酶 切割目的基因和载体 DNA连接酶 拼接DNA片段，形成重组DNA分子 载体 携带目的基因进入受体细胞 (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 作用部位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键 (1)识别特定的核(1)E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端； (2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端 作用特点(条件) 苷酸序列； (2)在特定位点上切割DNA分子 2．基因工程的操作程序 (1)目的基因的获取 ①从基因文库中获取。
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。 ③用化学方法人工合成
a．对于核苷酸序列已知的直接人工合成。
b．可通过反转录法获取，即mRNA逆转录酶,单链DNADNA聚合酶,双链DNA。 (2)基因表达载体的构建
①基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因＋复制原点。 ②基因表达载体的构建方法
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(3)将目的基因导入受体细胞 生物种类 常用方法 受体细胞 (4)目的基因的检测与鉴定 类型 步骤 第一步 分子 检测 检测内容 目的基因是否进入受体细胞 方法 DNA分子杂交(DNA和DNA之间) 分子杂交技术(DNA和mRNA之间) 抗原—抗体杂交 结果显示 是否成功显示出杂交带 是否成功显示出杂交带 是否成功显示出杂交带 植物细胞 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法等 体细胞 动物细胞 显微注射技术 受精卵 微生物细胞 感受态细胞法(Ca2处理法) 原核细胞 ＋第二步 目的基因是否转录出mRNA 第三步 个体水平鉴定 [错混诊断]
目的基因是否翻译出蛋白质 做抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能是否相同 1．携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测(2014·天津，4A)( × ) 2．转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测(2014·天津，4C)( × )
3．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列(2007·全国Ⅱ，4A)( √ ) 4．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸(2010·浙江，2A)( × ) 5．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点(2011·浙江，6B)( √ )
6．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程(2010·大纲全国Ⅱ，5D)( × )
7．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加(2010·江苏，18B)( × )
8．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(2013·安徽，
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6C)( × )
9．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(2011·四川，5D)( × )
10．动物的生长激素基因转入植物后不能表达(2010·江苏，18C)( × )
题组 对基因工程的操作工具与操作步骤综合考查
1．(2014·重庆，4)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )
A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 答案 D
解析 A项，②为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞(④)的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以
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抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。
2．(2014·海南，31)下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。
请据图回答：
(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在____________的催化下，合成互补的单链DNA，然后在______________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的__________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的______________序列，再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 (3)由A和载体B拼接形成的C通常称为__________________________。
(4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_____________________________________ ___________________________________。
答案 (1)逆转录酶 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(A基因) (3)基因表达载体 (4)使其成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子
解析 (1)利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成双链DNA分
子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。
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人教生物高考二轮复习专题八第1讲基因工程和细胞工程(精品解析)
