现代生物科技专题

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现代生物科技专题

生物学科

一、基因工程

1．基本工具

(1)DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。

(2)限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两个单链。

2．目的基因的检测内容和方法

(1)目的基因是指基因工程操作中的外源基因，它是能编码某种蛋白质的结构基因，如生物的抗虫基因等。

(2)使用同一种限制酶切割目的基因和运载体(运载体，带有标记基因)。

(3)受体细胞有植物、动物、微生物之分，植物细胞可以是卵细胞(受精卵)、体细胞，动物细胞一般用受精卵。

(4)目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程成功的标志是目的基因表达成功。

3．蛋白质工程与基因工程的比较

4.基因工程的应用

(1)植物基因工程的应用

(2)动物基因工程的应用

二、细胞工程

1．植物组织培养与动物细胞培养的比较

2.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较

3.动物体细胞核移植

4．单克隆抗体

(1)制备过程

(2)特点：化学性质

单一、特异性强、灵敏度高、可大量生产。

(3)应用：

①作为诊断试剂。

②用于治疗疾病和运载药物，如生物导弹。

练习：

1、回答有关基因工程的问题：

(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。

(2)利用大场杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。

(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。

【精讲精析】 (1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平末端。要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制酶切割目的基因和质粒，使二者产生相同黏性末端。

(2)一个基因表达载体的组成，除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部位，可以驱动目的基因转录出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时，为便于表达载体进入，常用CaCl2处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。

(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，然后将该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。

【答案】 (1)平 相同 (2)和RNA聚合酶结合，驱动胰岛素基因转录出mRNA(其他合理答案也可) CaCl2溶液(或Ca2＋) 分子杂交技术 蛋白质(其他答案也可) (3)T­DNA 染色体DNA(其他答案也可)

2、下列关于基因工程的叙述，错误的是( )

A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

【解析】 基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的产物是胰岛素原，无生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，目的基因的表达与抗性基因存在与否无关。

【答案】 D

3、某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有几处是不正确的( )

A.1 B．2 C．3 D．4

【信息提取】 分析该题图表，对比“植物细胞工程”与“动物细胞工程”的各项内容发现，“单克隆抗体的制备”不是动物细胞工程的技术手段，另外，除去植物细胞壁的方法应使用酶解法。

【精讲精析】 动物细胞工程的技术手段是动物细胞培养、动物细胞融合、动物体细胞核移植，单克隆抗体是细胞融合的特殊应用。植物细胞壁的去除应使用纤维素酶和果胶酶。

【答案】 B

4、(2011·江苏重点学校调研)现有甲、乙两个烟草品种(2n＝48)，其基因型分别为aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(aa或bb)作用的结果。取甲乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克斯光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：

(1)甲烟草品种花粉的基因型为________。

(2)将叶肉细胞制成原生质体时，使用______破除细胞壁。

(3)在细胞融合技术中，常用的促融剂是________。

(4)细胞融合后诱导产生的细胞团叫________。

(5)在大于800勒克斯光照下培养，有________种细胞团不能分化，那么能分化的细胞团是由________的原生质体融合来的(这里只考虑2个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是________，基因型是________。该植株自交后代中，在大于800勒克斯光照下，出现不能生长的植株的概率是________。

【解析】 (1)注意写出的是花粉的基因型。(2)植物细胞壁的组成成分是纤维素与果胶，所以要想破除植物细胞的细胞壁必须使用纤维素酶和果胶酶。(3)、(4)、(5)题目中的两种植株所产生的花粉的基因型为aB和Ab，其两两相互融合后的细胞总共有3种，即：AaBb、aaBB、Aabb，由于只有在两个显性基因都存在的情况下，植株才能在大于800勒克斯光照培养下生存，所以共有两种不能生存分化的细胞，由AaBb植株自交其后代的表现型为9∶3∶3∶1，根据其只有同时含有两个显性的基因才能在大于800勒克斯的情况下生存，故不能生长的只有后面的3∶3∶1，共计7种基因型植株无法生存。

【答案】 (1)aB

(2)纤维素酶(果胶酶)

(3)聚乙二醇

(4)愈伤组织

(5)2 甲、乙 48 AaBb 7/16

5、家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。

(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。

(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。

(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。

(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。

【破题技巧】 据题干信息可知，将动物细胞分解为单个细胞，是转基因操作前的重要处理，结合所学知识知道，宜使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。第(2)小题涉及表达载体的结构，第(3)小题考查PCR技术体外扩增时必加引物和DNA聚合酶。第(4)小题涉及细胞培养中的“贴壁生长”问题。

【精讲精析】 (1)动物细胞间借胶原蛋白连在一起，故可用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理幼蚕组织，获得单个细胞；(2)来自cDNA文库的干扰素基因片段是通过逆转录得到的， 其缺少非编码区上的

启动子和终止子，为使其高效表达，必须把其插入表达载体的启动子和终止子之间；(3)利用PCR技术体外扩增目的基因时，必须加2种引物和耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)； (4)多孔的中空薄壁小玻璃珠可以扩大细胞贴壁生长的附着面积，从而增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。

【答案】 (1)胰蛋白(或胶原蛋白)

(2)启动子 终止子

(3)对干扰素基因特异的DNA引物对 Taq DNA聚合酶

(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积