专题复习15：选修3基因工程和细胞工程

一、网络构建填空

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答案

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答案：①DNA连接酶②基因表达载体的构建③基因④细胞的全能性、细胞膜的流动性⑤细胞增殖⑥动物细胞核的全能性⑦给小鼠注射抗原⑧产生专一抗体的杂交瘤细胞

二、基础必备

1.基因工程

(1)基因工程的3种基本工具

①限制性核酸内切酶：识别特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子。

②DNA连接酶：a.E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端；b.T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。

③载体：需具备的条件包括：a.能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；b.有一个至多个限制酶切割位点；c.具有特殊的标记基因，以便对含目的基因的受体细胞进行筛选。

(2)获取目的基因的途径：①从基因文库中获取；②利用PCR技术扩增；③化学方法直接人工合成。

(3)基因表达载体的组成：启动子、目的基因、终止子及标记基因等。

(4)将目的基因导入受体细胞

①植物：体细胞或受精卵——常用农杆菌转化法(双子叶植物和裸子植物)、花粉管通道法、基因枪法(单子叶植物)。

②动物：受精卵——显微注射技术。

③微生物：细菌(常用大肠杆菌)——感受态细胞法(钙离子处理法)。

(5)目的基因的检测与鉴定方法

①检测目的基因是否插入转基因生物的DNA上：DNA分子杂交技术。

②检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术。

③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。

④个体生物学水平鉴定：根据表达性状判断。

（6）易混辨析

①限制酶≠DNA酶≠解旋酶

限制酶的作用是识别双链DNA分子上某种特定的核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶的作用是将DNA水解为基本组成单位；解旋酶的作用是将DNA两条链间的氢键打开形成两条单链。

②DNA连接酶≠DNA聚合酶

DNA连接酶能连接两个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。

③启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)；

终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。

2.细胞工程

(1)植物组织培养

①培养基的组成：大量元素、微量元素、有机物、蔗糖及植物激素、琼脂等。添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。

②若生产人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产物，则一般培养到愈伤组织阶段；若培育新个体，则应培养到试管苗阶段。

(2)植物体细胞杂交的关键

①酶解法——用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

②促融剂——常用聚乙二醇。

③杂种细胞的形成标志——新细胞壁的形成。

④培养杂种植株的技术——植物组织培养。

⑤杂种植株培育成功的原理——离体的植物细胞具有全能性。

(3)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同

第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞；

第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。

(4)原代培养与传代培养的区别

区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。细胞贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常称为传代培养。

(5)克隆动物时选择受体细胞为去核卵母细胞的原因

①营养丰富；②体积大，易操作；③含有激发细胞核全能性表达的物质。

三、判断正误

1.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来(　　)

2.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用(　　)

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(　　)

5.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行(　　)

6.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养(　　)

7.PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合(　　)

8.用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂(　　)

答案

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答案：1正确，其他错误

四、长句默写

1.基因表达载体的构建过程中，使用两种识别序列不同的限制酶切割目的基因和质粒的目的是_______________________________________。

2.核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因：___________________________________________________________。

答案

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1.避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接

2.卵母细胞的细胞质中含有少量的遗传物质；发育过程中可能发生基因突变或染色体变异；外界环境可能引起不遗传的变异

五、典例

(2019·全国Ⅰ，38)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题：

(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括___________和___________。

(2)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是_______。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是______________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_____。

(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_______________________________________。

答案

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答案：

（1）基因组文库；cDNA文库

（2）解旋酶；加热至90～95 ℃；氢键

（3）Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活

解析　基因文库包括基因组文库和cDNA文库。生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至90～95 ℃进行解旋的，二者都破坏了DNA双链分子中的氢键。在PCR反应中，要加热至90～95 ℃，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。

来源：步步高二轮复习

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