考情解讀考點1.基因工程的誕生。2.基因工程的原理及技術(含PCR技術)。3.基因工程的應用。4.蛋白質工程。5.植物組織培養。6.動物細胞培養與體細胞克隆。7.細胞融合與單克隆抗體。8.動物胚胎發育的基本過程與胚胎工程的理論基礎。9.胚胎干細胞的移植。10.胚胎工程的應用。11.轉基因生物的安全性。12.生物武器對人類的威脅。13.生物技術中的倫理問題。14.簡述生態工程的原理。15.生態工程的實例?？记?.考查題型：多以簡答題呈現。2.命題趨勢：基因工程幾乎每年均有考查，多以基因工程的基本程序為背景，既可單獨考查其中相關的生物學原理和注意事項，也常結合細胞工程和胚胎工程進行綜合考查。1．(選修3P4～6正文)基因工程的工具包括限制性核酸內切酶、DNA連接酶及載體，最常用的載體是質粒。2．(選修3P8～11正文)獲取目的基因常用的三種方法：從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR技術擴增目的基因及通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成。3．(選修3P10正文)PCR技術擴增的過程是：目的基因DNA受熱(90～95℃)變性后解鏈為單鏈，引物與單鏈相應互補序列結合(55～60℃，即“復性”)，然后在熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)作用下延伸，如此重復循環。4．(選修3P11正文)基因表達載體的構建是基因工程的核心，一個基因表達載體的組成除目的基因外，還必須有啟動子、終止子及標記基因等。5．(選修3P11正文)標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。6．(選修3P27正文)蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。7.(選修3P36正文)植物組織培養就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。8．(選修3P36正文)進行植物體細胞雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，獲得具有活力的原生質體，再用物理法或化學法誘導原生質體融合。9．(選修3P44正文)動物細胞工程常用的技術手段有動物細胞培養、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產單克隆抗體等。10．(選修3P45正文)人們通常將動物組織經胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理后的初次培養稱為原代培養，將貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續培養稱為傳代培養。11．(選修3P47正文)動物細胞核移植是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發育為動物個體。12．(選修3P54正文)單克隆抗體制備過程中涉及兩次篩選，第一次是利用特定的選擇性培養基進行篩選，排除未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞，只留下雜交瘤細胞；第二次是克隆化培養和抗體檢測，獲得足夠數量的能分泌所需抗體的雜交瘤細胞。13．(選修3P61～63正文)哺乳動物精子的發生是從初情期開始的連續過程，卵子的發生自胎兒期即形成初級卵母細胞，排卵前后完成減數第一次分裂，至受精時完成減數第二次分裂。14．(選修3P63正文)當在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，表明卵子已經完成了受精，這是判斷卵子是否受精的重要標志。15．(選修3P64～65正文)透明帶反應及卵細胞膜反應是阻止多精入卵的兩道屏障。16．(選修3P69正文)用促性腺激素處理，使實驗動物排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。17．(選修3P79正文)進行胚胎分割時，應選擇發育良好、形態正常的桑椹胚或囊胚。要注意將內細胞團均等分割。18．(選修3P80正文)哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。19．(選修3P101～105正文)生態工程所遵循的基本原理有物質循環再生原理、物種多樣性原理、協調與平衡原理、整體性原理、系統學和工程學原理?？键c一基因工程(含PCR技術與應用)1．基因工程的理論基礎2．基因工程的3種基本工具3．熟記基因工程的四個操作步驟(1)目的基因的獲取途徑(2)基因表達載體(重組質粒)的構建(3)將目的基因導入受體細胞(4)目的基因的檢測與鑒定4．圖解記憶蛋白質工程5．PCR技術原理與條件6．PCR技術的過程1．(2021·全國乙，38)用DNA重組技術可以賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人類需要的生物產品。在此過程中要使用多種工具酶，其中4種限制性核酸內切酶的切割位點如圖所示。回答下列問題：(1)常用的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶，上圖中___________________酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA連接酶連接，上圖中______________________切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質粒載體片段之間形成的化學鍵是____________。(3)DNA重組技術中所用的質粒載體具有一些特征，如質粒DNA分子上有復制原點，可以保證質粒在受體細胞中______________；質粒DNA分子上有________________________，便于外源DNA的插入；質粒DNA分子上有標記基因(如某種抗生素抗性基因)，利用抗生素可篩選出含質粒載體的宿主細胞，方法是_____________________________________________。(4)表達載體含有啟動子，啟動子是指_______________________________________________。答案(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)自我復制一至多個限制酶切割位點用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞(4)位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶識別及結合的部位，能驅動轉錄過程解析(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割形成的是平末端，E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來，而T4DNA連接酶來源于T4噬菌體，可用于連接黏性末端和平末端，但連接效率較低。因此圖中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E·coliDNA連接酶連接，除了這兩種限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaⅠ和EcoRⅤ切割后的DNA片段(平末端)也可以用T4DNA連接酶連接。(3)質粒是小型環狀的DNA分子，常作為基因表達的載體，首先質粒上含有復制原點，能保證質粒在受體細胞中自我復制。質粒DNA分子上有一個至多個限制酶的酶切位點，便于目的基因的導入。質粒上的標記基因是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，具體做法是用含有該抗生素的培養基培養宿主細胞，能夠存活的即為含有質粒載體的宿主細胞。(4)啟動子是一段特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶識別和結合的部位，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得需要的蛋白質。2．(2022·全國乙，38)新冠疫情出現后，病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)新冠病毒是一種RNA病毒，檢測新冠病毒RNA(核酸檢測)可以采取RT—PCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA，這一過程需要的酶是________________，再通過PCR技術擴增相應的DNA片段。根據檢測結果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性，在設計PCR引物時必須依據新冠病毒RNA中的______________________來進行。PCR過程每次循環分為3步，其中溫度最低的一步是______________。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測(檢測體內是否有新冠病毒抗體)，若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性，說明________________________(答出1種情況即可)；若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性，說明________________________。(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗，可以通過基因工程技術獲得大量蛋白S?；蚬こ痰幕静僮髁鞒淌莀_____________________________________________________。答案(1)逆轉錄酶(或反轉錄酶)(2)特異性核苷酸序列復性(或退火)(3)曾感染新冠病毒，已康復已感染新冠病毒，是患者(4)獲取目的基因→構建基因表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定解析(1)以病毒RNA為模板合成cDNA是逆轉錄過程，這一過程需要的酶是逆轉錄酶(或反轉錄酶)。獲得cDNA后可通過PCR技術擴增相應的DNA片段。根據檢測結果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。(2)為確保PCR擴增獲得的是特異性序列，從而確保新冠病毒核酸檢測的準確性，設計PCR引物時必須依據新冠病毒RNA中的特異性核苷酸序列來進行。PCR過程每次循環分為3步，即變性(90～95℃)→復性(55～60℃)→延伸(70～75℃)，其中溫度最低的一步是復性(或退火)。(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測，若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性，說明他體內沒有新冠病毒，但曾感染新冠病毒，已經康復；若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性，說明他體內已感染新冠病毒，是患者。思維延伸——填充(1)(2019·全國Ⅰ，38節選)在體外利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是加熱至90～95_℃。在PCR反應中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是Taq酶熱穩定性高，而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活。(2)(2018·江蘇，32節選)為了便于擴增的DNA片段與表達載體連接，需在引物的5′端加上限制性酶切位點，且常在兩條引物上設計加入不同的限制性酶切位點，主要目的是使DNA片段能定向插入表達載體，減少自連。(3)(2018·海南，31節選)用農桿菌感染時，應優先選用黃瓜受傷的(填“受傷的”或“完好的”)葉片與含重組質粒的農桿菌共培養，選用這種葉片的理由是葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質，可吸引農桿菌移向這些細胞。(4)(2016·全國Ⅰ，40節選)某一質粒載體如圖所示，外源DNA插入到氨芐青霉素抗性基因(Ampr)或四環素抗性基因(Tetr)中會導致相應的基因失活。有人將此質粒載體用BamHⅠ酶切后，與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。如果用含有氨芐青霉素的培養基進行篩選，在上述處理后大腸桿菌細胞中，未被轉化的和僅含有環狀目的基因的細胞是不能區分的，其原因是二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養基上均不生長；并且含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的細胞也是不能區分的，其原因是二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養基上均能生長。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有四環素的固體培養基。(5)(2017·全國Ⅱ，38節選)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞，原因是目的基因無復制原點；目的基因無表達所需啟動子(答出兩點即可)。(6)(2017·全國Ⅰ，38節選)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A(有內含子)，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是基因A有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A。(7)(2017·全國Ⅱ，38節選)若獲得的轉基因植株(目的基因——幾丁質酶基因已經整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉錄或翻譯異常。(8)(2019·海南，31節選)人的T細胞可以產生某種具有臨床價值的蛋白質(Y)，天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設將Y的第6位氨基酸甲改變為氨基酸乙可提高其熱穩定性，若要根據蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩定性，具體思路是找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基。題組一基因工程1．(2022·四川內江高三模擬預測)W是一種具有特定功能的人體蛋白質。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應器的研究思路，制備一種膀胱生物反應器來獲得W，基本過程如圖所示。回答下列問題：(1)該基因工程的目的基因是____________。通常要將目的基因與載體結合，而不是直接導入受體細胞，原因是________________________________________________________________。(2)步驟①中需要使用的工具酶有________________、________________，步驟②所代表的操作是________________。④過程的早期胚胎能成功移植到代孕母體子宮中的免疫學基礎是______________________________________________________________________________。(3)與乳腺生物反應器相比，膀胱生物反應器具有哪些優點______________________________________________________________________________________________(答出1點即可)。(4)從上述流程可知，制備膀胱生物反應器涉及胚胎工程，在胚胎工程中所用到的主要技術有__________________________________________________________________(答出2點即可)。答案(1)W基因結合后的目的基因才能在受體細胞內維持穩定和表達(2)DNA連接酶限制性核酸內切酶顯微注射代孕母體對外來胚胎不發生免疫排斥反應(3)動物一出生就可收集到產物；從雌雄個體的尿液中均可收集到產物(4)體外受精、胚胎移植解析(1)該基因工程的目的基因是能控制合成蛋白質W的W基因。將目的基因與載體結合后再導入受體細胞中，目的基因才能在受體細胞內維持穩定和表達，故通常要將目的基因與載體結合，而不是直接導入受體細胞。(2)步驟①為基因表達載體的構建，需要使用的工具酶有DNA連接酶(基因的針線)和限制性核酸內切酶(基因的剪刀)，步驟②用顯微注射的方法將重組表達載體導入受精卵中。④為早期胚胎移植到代孕母體的子宮中，其免疫學基礎是代孕母體對外來胚胎不發生免疫排斥反應，否則移植的胚胎不能存活。(3)“乳腺細胞生物反應器”只能從哺乳期雌性奶牛的乳汁中獲取產物，與“乳腺細胞生物反應器”相比，“膀胱生物反應器”的優點是雌性和雄性奶牛的尿液中都可提取到產物，動物一出生就可收集到產物，不受性別、年齡和時間的限制。(4)從上述流程可知，制備膀胱生物反應器涉及胚胎工程，在胚胎工程中所用到的主要技術有體外受精技術、胚胎移植技術、胚胎分割技術、胚胎冷凍保存技術等。2．(2022·內蒙古海拉爾第二中學模擬預測)科研人員利用基因工程技術，從長穗偃麥草中獲取抗赤霉病主效基因Fhb7。將Fhb7導入小麥，其表達產物可減輕赤霉菌對小麥的感染，從而避免小麥赤霉病大規模爆發。圖中EcoRⅠ、SacⅠ、HindⅢ和PstⅠ是限制酶切割位點?；卮鹣铝袉栴}：(1)基因工程的核心工作是_______________________________________________________。(2)該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質粒組裝，最好選擇________________兩種限制酶，再組裝35S啟動子，最好選擇________________兩種限制酶。組裝后的重組質粒還缺少________________。(3)利用PCR技術擴增Fhb7基因的前提是________________________________，以便合成引物，引物在溫度為__________________條件下結合到互補DNA鏈上，然后在________________的催化下從引物開始進行互補鏈的合成。(4)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么這一啟示是________________________________________________________________________。答案(1)基因表達載體的構建(2)SacⅠ和PstⅠEcoRⅠ和SacⅠ終止子和標記基因(3)要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核苷酸序列55～60℃Taq酶(或熱穩定DNA聚合酶)(4)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體解析(1)基因工程的核心工作是基因表達載體的構建。(2)該基因工程操作中，先將Fhb7基因與質粒組裝，最好選擇SacⅠ和PstⅠ，再組裝35S啟動子時，最好選擇EcoRⅠ和SacⅠ，可以做到不破壞目的基因和啟動子。組裝后的重組質粒還缺少終止子和標記基因。(3)利用PCR技術擴增Fhb7基因的前提是要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核苷酸序列用于設計引物。復性時，溫度冷卻至55～60℃引物與模板鏈結合，接著在Taq酶或熱穩定DNA聚合酶的催化下從引物開始進行互補鏈的合成。(4)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型細菌的DNA將R型細菌轉化為S型細菌，說明DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體，為基因工程理論的建立提供了啟示。題組二蛋白質工程3．(2022·安徽合肥第八中學高三模擬預測)“海水稻”為我國特有的耐鹽堿、高抗逆性水稻，能在海邊灘涂、內陸鹽堿地生長，通過海水稻的種植可使中、重度鹽堿地pH恢復到正常狀態。2017年以袁隆平院士為首的科研團隊將野生海水稻中獲得的抗鹽基因qST1.1導入普通水稻培育出“海稻86”優質耐鹽水稻品種(俗稱“海水稻”)。回答下列問題：(1)通過______________________酶將抗鹽基因qST1.1和Ti質粒構建基因表達載體，利用________________法導入水稻細胞，獲得優質海水稻。從野生海水稻中提取總RNA為材料可以獲得抗鹽基因qST1.1的cDNA，其原理是_______________________________________。(2)有研究表明對qST1.1基因表達的蛋白質進行改造可以增加“海水稻”的耐鹽性，利用蛋白質工程改造qST1.1基因表達的蛋白質，基本思路是_______________________________________________________