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专题十二生物工程返回目录返回目录考情纵览考点考例2011年2012年2013年基因工程浙江T6、山东T35、北京T31、天津T5、福建T32、安徽T31、广东T27、海南T31江苏T14/T33浙江T6、课标全国卷T40、福建T32、天津T7/T8、山东T34、安徽T31、海南T31、江苏T32浙江T32、课标全国卷ⅠT40、安徽T6/T31、北京T31/T30、福建T33、广东T3、四川T10、天津T2/T9、江苏T22返回目录考情纵览克隆技术安徽T31、天津T8、江苏T16福建T32、安徽T31、广东T2、江苏T2/T31浙江T6、课标全国卷ⅡT40、福建T33、天津T9、重庆T9、山东T35、海南T30、江苏T11胚胎工程浙江T2、山东T35、福建T32、广东T3、江苏T18/T14浙江T2、山东T34、江苏T9课标全国卷ⅠT40、福建T33、山东T35、江苏T13生态工程课标全国卷T40——广东T26专题十二生物工程1．[2013·浙江卷]实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图6－12－1所示。下列叙述错误的是()A．甲过程需要对实验小鼠进行消毒B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型D．丁过程得到的细胞具有异质性返回目录图6－12－1[答案]C[解析]动物细胞培养要避免杂菌感染，在取材和培养过程中必须严格消毒，所以A选项正确；取下的动物组织必须经过机械消化或胰蛋白酶消化(胰蛋白酶分解组织细胞间的组织蛋白)，使其分散成单个的细胞，所以B选项正确；丙过程是细胞的原代培养，一般指十代以内的细胞培养物，该过程的子代细胞一般都是二倍体核型，所以C选项错误；丁是指传代培养，由于该细胞培养过程取材是组织而不是单个细胞，所以，未经过细胞克隆培养，未经克隆化的细胞系具有异质性，所以D选项正确。返回目录专题十二生物工程2．[2012·浙江卷]天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞返回目录专题十二生物工程[答案]A[解析]本题题干中说明矮牵牛花中存在序列已知的基因B，则我们可以用化学方法合成目的基因，或者用逆转录法来获取目的基因，A项正确；当目的基因序列未知时，我们可以采用基因文库法获取目的基因。而且限制性核酸内切酶是在建立基因文库时使用的，不是在提取基因时使用，B项错误；应该利用DNA连接酶将基因B与质粒连接后导入受体细胞，C项错误；受体细胞是植物细胞时，可以利用农杆菌转化法来导入目的基因，而不利用大肠杆菌，D项错误。返回目录专题十二生物工程3．[2013·山东卷]科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS)，继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠。流程如下：返回目录专题十二生物工程图6－12－2(1)从黑鼠体内获得体细胞后，对其进行的初次培养称为________，培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂，这种现象称为________。(2)图中2－细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得，该过程称为__________；也可从灰鼠体内取出卵子，通过________后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过__________技术移入白鼠子宫内继续发育，暂不移入的胚胎可使用________方法保存。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的__________分离培养获得。iPS与ES细胞同样具有发育全能性，有望在对人类iPS细胞进行定向__________后用于疾病的细胞治疗。返回目录专题十二生物工程[答案](1)原代培养接触抑制(2)冲卵(或冲胚)体外受精(或核移植)(3)胚胎移植冷冻(或低温)(4)内细胞团诱导分化[解析](1)将动物组织处理成单个细胞，在培养液中进行的初次培养是原代培养，接触抑制指贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从母体输卵管或子宫中冲洗出来的方法叫冲卵。(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入－196℃的液氮中冷冻保存。(4)胚胎干细胞(ES或EK)是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞；iPS与ES细胞一样，可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。返回目录专题十二生物工程本专题中基因工程的相关知识年年都考，主要考查基因工程的基本操作步骤和基因工程在遗传育种中的应用，主要以选择题的形式出现。植物克隆、动物克隆、胚胎工程操作及胚胎干细胞应用等内容也是高频考点，多以选择题的形式进行考查。复习时要注意各种生物工程技术间的联系，注重学科内知识的综合应用。返回目录专题十二生物工程考点一基因工程1．与基因工程相关的几种酶返回目录专题十二生物工程名称作用参与生物过程相同点DNA连接酶连接两个DNA片段基因工程化学本质均为蛋白质，合成场所均为核糖体限制性核酸内切酶识别并切割特定的脱氧核苷酸序列DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制返回目录专题十二生物工程名称作用参与生物过程相同点RNA聚合酶在核苷酸链上添加单个核糖核苷酸RNA复制、转录化学本质均为蛋白质，合成场所均为核糖体解旋酶使碱基间的氢键断裂形成脱氧核苷酸单链DNA复制逆转录酶以RNA为模板合成DNA反转录，基因工程[特别提示]限制性核酸内切酶：能识别双链DNA分子上的某种特定核苷酸序列，并在特定位点上断开磷酸二酯键(特异性识别、切断DNA)。DNA连接酶：连接被限制酶切开的磷酸二酯键。返回目录专题十二生物工程2．基因工程的基本操作程序(1)获得目的基因：[说明]①基因文库：是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通过克隆而储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。②基因组文库：基因文库中含有一种生物所有的基因就叫作基因组文库。③部分基因文库：含有一种生物的部分基因，就叫作部分基因文库，如cDNA文库。返回目录专题十二生物工程(2)形成重组DNA分子：返回目录专题十二生物工程(3)将重组DNA分子导入受体细胞：返回目录专题十二生物工程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显微注射技术Ca2＋处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程重组质粒→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达重组质粒→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→细胞壁通透性增大→重组质粒进入宿主细胞[特别注意]受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物——大肠杆菌、酵母菌等，但若要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌，因为含成的蛋白质需内质网、高尔基体的加工、分泌。一定不能用哺乳动物成熟红细胞，原因是它无细胞核和众多的细胞器，不能合成蛋白质。返回目录专题十二生物工程(4)筛选含有目的基因的受体细胞：①筛选的原因：并不是所有的受体细胞都接纳了重组DNA分子。②筛选的方法：配制选择培养基，利用标记基因进行筛选。(5)目的基因的表达：检测目的基因是否表达的标准：细胞内是否含有目的基因表达的产物。返回目录专题十二生物工程例1在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里，一种被称为“金色大米”的转基因水稻已经悄然收获。这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素A。由于含有可以生成维生素A的β胡萝卜素，因此其呈现金黄色泽，故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图6－12－3所示，请回答下列问题(已知酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—)：返回目录专题十二生物工程返回目录专题十二生物工程图6－12－3(1)图中a、b所示的获得目的基因的方法是__________，请再写出一种获得目的基因的方法：______________。(2)培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中a过程是________，图中c称作________，形成c需要用到________酶将______________进行连接。(3)据图分析，在构建c的过程中，目的基因用________进行了切割。检验重组载体导入受体细胞能否成功需要利用________作为标记基因。(4)过程d可以采用的方法是______________。返回目录专题十二生物工程[答案](1)反转录法从基因文库中获取(直接获取，或依据蛋白质的氨基酸序列推测出DNA序列后用化学方法人工合成)(2)转录重组质粒DNA连接目的基因与载体(3)限制酶Ⅱ基因Ⅰ(4)农杆菌转化法[解析](1)图中a、b表示从生物体内获取mRNA，经过反转录过程获取相应的目的基因，该方法称为反转录法，另外还有从基因文库中直接获取、人工化学方法合成等获取目的基因的方法。(2)图中a过程是转录，c为重组质粒，形成c需要DNA连接酶将目的基因与载体进行连接。(3)题中提供了两种限制酶，如果用酶Ⅰ切割目的基因，那么不能返回目录专题十二生物工程在两端获得黏性末端，无法与质粒结合，而用酶Ⅱ切割可在目的基因片段中获得黏性末端，据题图可以看出，目的基因插入了质粒的基因Ⅱ的中间，因此基因Ⅱ的结构被破坏，功能丧失，所以作为标记基因的只能是基因Ⅰ。(4)目的基因导入植物细胞可以采用农杆菌转化法。返回目录专题十二生物工程[点评]构建基因文库是获取目的基因的方法之一，但并不是唯一的方式。如果所需要的目的基因序列已知，那么就可以通过PCR方式从含有该基因的生物的DNA中直接获得，也可以通过反转录方法(本题就是用这种方法)获取，但用PCR方式从mRNA中获得，不一定要构建基因文库。如果所需要的目的基因的序列完全未知，或只知道目的基因序列的一段，或想从一种生物体内获得许多基因，或者想知道这种生物与另一种生物之间有多少基因不同，或者想知道一种生物在个体发育的不同阶段表达的基因有什么不同，或者想得到一种生物的全部基因组序列，往往就需要构建基因文库。返回目录专题十二生物工程变式1转基因抗虫棉的培育流程如图6－12－4所示，下列叙述错误的是()A．获得抗虫基因时不一定要使用限制性核酸内切酶B．抗虫基因进入受体细胞，棉花不一定会表现出抗虫性状C．Ti质粒上的标记基因用以筛选转基因抗虫棉幼苗D．构建重组质粒时，不一定用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒返回目录专题十二生物工程图6－12－4[答案]C[解析]目的基因还可以用化学合成方法获得，A项正确；目的基因导入受体细胞后不一定表达，B项正确；Ti质粒上的标记基因是用来筛选含目的基因的土壤农杆菌的，C项错误；为了减少产生的重组质粒的类型，构建重组质粒时，不一定用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，D项正确。返回目录专题十二生物工程例2下列有关现代生物技术操作的叙述，正确的是()A．从基因文库中获取目的基因都需要限制性核酸内切酶、DNA连接酶等工具酶B．目的基因的载体都需要在液体培养基中培养C．克隆转基因哺乳动物都需要结合胚胎移植技术D．要获取不同基因型的多个动物体都需要采用核移植技术返回目录专题十二生物工程[答案]C[解析]获取目的基因时，不需要使用DNA连接酶，A项错误；目的基因的载体需在宿主细胞内培养，B项错误；克隆转基因哺乳动物时，需将目的基因导入受精卵或核移植细胞，在体外培养成早期胚胎，然后把早期胚胎移植到代孕母体内，C项正确；用不同基因型的亲本杂交也可获得不同基因型的动物体，D项错误。返回目录专题十二生物工程考点二克隆技术植物组织培养、动物细胞培养的比较返回目录专题十二生物工程项目植物组织培养动物细胞培养前处理无菌、离体无菌、用胰蛋白酶处理使组织细胞相互分散开培养基成分一般固体培养基：水、无机盐、蔗糖、维生素、植物激素等液体培养基：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物血清等培养条件适宜温度、pH、氧、光等无菌