专题八 第一讲 基因工程和细胞工程

＋＋ ＋＋＋＋
(注：“＋”越多表示蓝色越深) 分析上述实验过程，回答下列问题：
(1)该探究性实验课题名称是________。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为减少_______。 (3)根据实验结果，得出结论并分析。 ①结论 1：与 20℃相比，相同实验材料在－20℃条 件下保存，DNA 的提取量较多。 结论 2：________。 ②针对结论 1，请提出合理的解释：________。 (4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和 DNA 均不相溶，且对 DNA 影响极小。为了进一步 提高粗提取时 DNA 的纯度，在第三步的基础上继 续操作的步骤是：________，然后用体积分数为 95%的冷酒精溶液使 DNA 析出。
(4)细胞的全能性是植物细胞工程技术的理论基础。 2．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 项目 细胞融 合原理 植物体细胞杂交 细胞膜的流动性 动物细胞融合 细胞膜的流动性
用纤维素酶、果胶酶去 用胰蛋白酶使细胞 细胞融 除细胞壁后，诱导原生 分散后，诱导细胞 合方法 质体融合 融合 诱导 手段 离心、电刺激、振动、 显微操作、聚乙二醇等 诱导 克服远缘杂交不亲和的 障碍，扩展杂交亲本范 围，培育新品种 与植物体细胞杂交 相比，还可用灭活 的病毒诱导 制备单克隆抗体、 病毒疫苗、干扰素 等
1．动、植物细胞全能性 (1)原因：生物体的每个细胞都含有发育成完整个 体所必需的全部基因。 (2)全能性表现的大小：受精卵的全能性最大，其 次是生殖细胞，体细胞相对较小。 (3)全能性表现与细胞种类有关：离体的植物体细 胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动 物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有 全能性，需要借助卵细胞的细胞质才能体现出 来。未离体细胞的全能性不能表达，只能在机体 调控下定向分化。
答案 (2)A
(1)Hind Ⅲ和 BamHⅠ (3)C (4)胚胎移植技术
氨苄青霉素 (5)全能 (6)C
考点二
DNA 分子的提取与鉴定
1．DNA 与蛋白质理化性质的区别 (1)溶解度的区别 NaCl 酒精(体积分数为 95%的冷酒精) 不溶
DNA 蛋 白 质 NaCl 从 2 mol/L 逐 渐稀释的过程中溶 解度逐渐增大
答案
(1)探究不同材料和不同保存温度对 DNA 提 (2)DNA 断裂 (3)①等质量的不同实
取量的影响 量最多 度慢
验材料， 在相同的保存温度下， 从蒜黄提取的 DNA ②低温抑制了相关酶的活性， DNA 降解速 (4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分
混合，静置一段时间，吸取上清液
考点三
细胞工程的原理和应用
(3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代
A．农杆菌转化 C．显微注射
B．大肠杆菌转化 D．细胞整合
(4)过程②采用的生物技术是________。 (5)对早期胚胎进行切割， 经过程②可获得多个新个 体。这利用了细胞的________性。 (6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用___(填 字母代号)技术。 A．核酸分子杂交 C．抗原－抗体杂交 B．基因序列分析 D．PCR
答案
(1)PCR
(2)mRNA
rhEPO
(3)培养液
(4)杂交瘤
训练 2
(2010· 天津卷，7Ⅰ)Ⅰ.下图是培育表达人
乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中 tetR 表示四环素抗性基因，ampR 表示氨苄青霉素 抗性基因，BamHⅠ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示 为三种限制酶的酶切位点。
据图回答： (1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用 限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有 重组载体的大肠杆菌首先需要在含 养基上进行。 (2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达 的调控序列是 A．启动子 C．复制原点 号)。 (填字母代号)。 B．tetR D．ampR 的培
训练 4
(2010· 课标全国卷，38)请回答：
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。 该技术可以保持品种的________，繁殖种苗的速 度________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培 养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞 具有该植物的全部________。 (2)把试管苗转接到新的培养基上时， 需要在超净 工作台上进行，其原因是避免________的污染。 (3)微型繁殖过程中， 适宜浓度的生长素单独使用 可诱导试管苗________，而与________配比适宜 时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促 进愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂 是________(脱落酸、2,4－D)。
专题八 第一讲
考点一
现代生物科技专题 基因工程和细胞工程 高频考点整合
基因工程的操作步骤和应用
1．基因工程的操作步骤 (1)目的基因的获取 ①目的基因：编码蛋白质的结构基因。 ②目的基因的获取途径 a．从自然工合成目的基因：根据已知的核苷酸序列， 利用原料以化学方法合成。常用的方法有反转录法 和化学合成法。 c．利用 PCR 技术扩增目的基因 通过 PCR 技术可对已获取的目的基因进行扩增， 以获取大量的目的基因。 (2)基因表达载体的构建(基因工程的核心) ①目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且 可遗传给下一代，并能够表达和发挥作用。
训练 1
(2010· 福建卷，32)红
细胞生成素(EPO)是体内促 进红细胞生成的一种糖蛋白， 可用于治疗肾衰性贫血等疾 病。由于天然 EPO 来源极 为有限，目前临床上使用的 红细胞生成素主要来自于基 因工程技术生产的重组人红 细胞生成素(rhEPO)，其简要 生产流程如右图。 请回答： (1)图中①所指的是 技术。
实验结论 DNA 在沸水浴情况下，遇二苯胺会变蓝色
训练 3
某生物兴趣小组开展 DNA 粗提取的相关
探究活动，具体步骤如下： 材料处理： 称取新鲜的花菜、 辣椒和蒜黄各 2 份， 每份 10 g。剪碎后分成两组，一组置于 20℃、另 一组置于－20℃条件下保存 24 h。 DNA 粗提取： 第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入 15 mL 研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取 滤液备用。 第二步： 先向 6 只小烧杯中分别注入 10 mL 滤液， 再加入 20 mL 体积分数为 95%的冷酒精溶液， 然 后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠 绕在，将目的基
因导入受体细胞之前，要用同一种限制酶切割目的 基因和载体。从图中可以看出，在目的基因和载体 中都有 Hind Ⅲ和 Bam HⅠ限制酶的切割位点，因 此要用 Hind Ⅲ和 Bam H Ⅰ限制酶同时切割载体和 人乳铁蛋白基因；载体切割后四环素抗性基因被破 坏，因此筛选时要在含氨苄青霉素的培养基上进 行。 (2)启动子是一段有特殊序列的 DNA 片段，位于目 的基因的首端， 它是 RNA 聚合酶识别和结合的部位， 在启动子存在时才能驱动基因转录出 mRNA， 最终获 得所需要的蛋白质。
目的基因 启动子：为RNA聚合酶识别和结合部位，驱动 基因表达 ② 转录mRNA 载体组成 终止子：使转录终止的特殊结构的DNA片段 标记基因：可鉴别受体细胞是否含有目的基因
③过程
(3)将目的基因导入受体细胞 ①导入原理：借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。 ②导入过程 生物 种类 常用 方法 受体 细胞
③个体生物学水平鉴定。例如：抗虫或抗病的接种 实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；对基因工 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。
2．基因工程的应用
抗虫转基因植物——减轻农药对环境 的污染 (1)植物基因工程抗病转基因植物 抗逆转基因植物 改良植物品质 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 (2)动物基因工程用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体 基因工程药品的生产 把正常基因导入病人体内，使该基因表达产 物发挥作用 (3)基因治疗 方法体外基因治疗 体内基因治疗
转 化 过 程
(4)目的基因的检测与鉴定 ①导入检测： DNA 分子杂交技术(即使用放射性同位 素或荧光分子标记的 DNA 作探针进行检测)。DNA 和 DNA 之间，看是否出现杂交带。
②表达检测 转录检测：分子杂交技术，DNA和mRNA之间，看 是否出现杂交带 翻译检测：抗原—抗体杂交，看是否出现杂交带
用途
3.动物细胞培养与植物组织培养的比较 项目 植物组织培养 动物细胞培养 培养基的 固体 液体 物理性质 水、 矿质元素、 维生素、 培养基 葡萄糖、 氨基酸、 无机盐、 蔗糖、氨基酸、激素、 的成分 维生素、动物血清等 琼脂等 结果 新的植株或组织 新的细胞系或细胞株 ①植株快速繁殖 ①蛋白质生物制品的生产 ②脱毒植株的培 ②皮肤移植材料的培育 目的 ③人工种子 ③检测有毒物质 ③生产药物、 杀虫剂等 ④生理、病理、药理学研 ⑤转基因植物的培育 究 植物幼嫩的部位或花 动物胚胎或出生不久的幼 取材 药等 龄动物的器官或组织 其他条件 均为无菌操作，需要适宜的温度、pH 等条件
解析
根据步骤中选择了不同的材料，在不同温度
下的处理，可判断出本实验的目的是探究不同材料 和不同温度对 DNA 提取量的影响，是 DNA 粗提取与 鉴定实验的应用；缓缓搅拌能够有效防止因 DNA 断 裂而影响实验结果；结论可以从表格中颜色深浅得 出，低温下获得的 DNA 含量较多是因为低温抑制了 相关酶的活性，使 DNA 降解速度减慢；依据氯仿的 特性，可以在第三步获得的溶液中加入等量氯仿， 静置并吸取蛋白质含量较少的 DNA 上清液，获得纯 度更高的 DNA。
(3)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌 转化法，将目的基因导入动物细胞常用的方法是显 微注射技术。 (4)过程②是将早期胚胎移入受体母牛体内，用到 的技术是胚胎移植技术。 (5)胚胎分割是利用机械方法将早期胚胎等分，经 移植后获得同卵双胎或多胎的技术，可以看做动物 无性繁殖或克隆的方法，利用了细胞的全能性。 (6)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要用相应 的抗体进行抗原－抗体杂交，其他三项技术检测的 对象都是核酸。