上海等级考·生物：生物工程技术(学生版)

上海高考等级考·生物：生物工程技术

本专题再高考中常以大题的形式出现，经常出现在第三个或者第四个大题，在选择题中也有考查，

是一个核心考点。这部分的内容经常以基因工程为主，以微生物、细胞工程或者酶工程为辅来考察；有时也会主要考察微生物的内容。

1、在基因工程中，主要考察限制酶的选择，切割后长度的计算，筛选以及一些论述题，比如基因工程的理论依据；为什么不把目的基因直接导入受体细胞；质粒为何可以被选择作为运载体；基因工程的步骤以及获取目的基因的方式；为什么要筛选，将重组质粒导入受体细胞之后总共出现了几种情况；动物基因工程的目的；为什么现在微生物基因工程发展的如此迅速；基因工程的安全性等。

2、在微生物中，主要考察三个实验：培养基的配制步骤；微生物的接种实验；微生物的抑菌实验。在此基础之上，微生物中的知识点比较散，从选择培养基的配制到高温蒸汽灭菌法的条件到菌落的特征再到传染病的预防都是考点，所以微生物的内容考察的细且全面。

3、细胞工程中，主要考察五项技术的原理与步骤

4、酶工程包含四大块，酶的生产，酶的分离纯化，酶的固定，酶的应用。对于每一部分的重点内容要好好把控，比如说酶的固定的优点是什么，酶的应用中的尿糖试纸中用的是什么酶等等。

在复习基因工程时，要根据模块进行复习，比如在基因工程中皆可以根据不同类型的题行进练习，考察限制酶的，考察筛选的等等

在复习微生物时，要注意回归课本，把握住细小的知识点，比如微生物进行培养时，倒平板的温度，接种后是否需要倒置等等，可以自己脑海中先回忆一遍，然后再对照课本看三个实验，会知道自己的遗漏点在哪里。

在复习细胞工程的时候，要注重几种工程技术的原理，步骤等。 在复习酶工程时，可以参考试卷上对酶工程的考察。

考情分析

一、限制酶的选择

1、选用一种限制酶或两种限制酶

①目的基因和质粒两边都只用一种限制酶切割（如使用酶①）

优点：操作简单方便

缺点：可能会出现质粒自行环化和反连

①目的基因和质粒两边用两种限制酶切割（如酶①、酶①）

优点：避免自身环化及反连便于筛选

2、对目的基因的切割

切割原则：不能切目的基因

3、对质粒的切割

切割原则：启动子、终止子、复制原点一定不能切割；标记基因（如抗生素抗性基因等至少留一个，若只有一个标记基因，则不能切割）

4、如果两个限制酶识别序列不一样，但是粘性末端是一样的，那么这两种限制被切割后是可以重新连在一起的，只是重新连起来的那部分不可以再被这两种限制酶中的任何一种所切割。

注意：如果限制酶中有识别序列很短的限制酶，一定要谨慎，因为这种限制酶也可以切割其他的识别序列。

在选择限制酶时，一定要看清楚自己选择的那个限制酶可以把质粒上切成几段。

二、筛选含有目的基因的受体细胞

质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因即抗生素抗性基因或颜色反应基因，这些抗性基因可用来筛选含目的基因的受体菌。

（1）第一种标记基因：不被限制酶切割，保持完整，如上图中的抗氨苄青霉素基因。这种基因可以用来筛选导入质粒的受体细胞和未导入质粒的受体细胞：

①若受体菌中有质粒，则该受体菌能在含抗生素（第一种标记基因所对应的抗生素）的培养基中生长；

①若受体菌中未导入质粒，则该受体菌则会在含抗生素（第一种标记基因所对应的抗生素）的培养基中死亡；

考点剖析

（2）第二种标记基因：被限制酶切割，如上图中的抗四环素基因。这种基因可以用来筛选含重组质粒的受体细胞和含自身环化质粒（空质粒）的受体细胞：

①若受体菌中质粒为重组质粒，则该受体菌能在含抗生素（第二种标记基因所对应的抗生素）的培养基中死亡；

①若受体菌中质粒为自身环化质粒，则该受体菌则会在含抗生素（第二种标记基因所对应的抗生素）的培养基中生长；

注意：由于目的菌会在第二种标记基因筛选中死亡，所以我们不能直接把标记基因所对应的抗生素加入一个培养基，通常采用影印平板法来进行。

将重组质粒导入受体细胞总共三种情况：①导入成功的：有质粒，有目的基因；①导入的是空质粒的：有质粒，无目的基因；①导入不成功的：只是一个空的细胞。

拓展：

1、基因工程的理论依据：

①共用一套遗传密码

②DNA结构相同

③都遵循中心法则

2、为什么不能把目的基因直接导入受体细胞？

因为外源基因很难直接导入受体细胞，即使真的人为导入，也会被细胞中的核酸酶分解掉的。

3、质粒为何被选择作为运载体？

质粒的优点：

①能自主复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制；

①质粒DNA分子上通常有特殊的遗传标记基因，即抗生素抗性基因；

①有多个酶切位点

4、动物基因工程的目的：

A.获得具有优良性状的动物新品种；

B.培育出能生产人源性蛋白质药物的动物。（微生物基因工程也可以生产蛋白质）

5、微生物基因工程的优点：

微生物基因工程繁殖迅速、结构简单、遗传操作较为容易

6、转基因生物产品的安全性

①可能会有致敏物质

①转基因植物进入自然界后，很可能会通过传粉与野生种杂交，从而产生具有生存优势的杂交种

7、长度计算

对于长度计算的题，简单的一些可以用：原质粒的长度—被切去的长度（如果要是一种限制酶就没有这个了）+目的基因的长度=重组质粒的长度，复杂一些的可以标注出每一段的长度来进行计算。

1．培养基的类型：

（1）按照物理性质分类：固体培养基、液体培养基。

（2）按照用途分类：通用通用培养基：可满足多种微生物的营养需求，如牛肉膏蛋白胨培养基。

（3）几种常见的选择培养基：

①不加氮源：培养自生固氮菌。

①加青霉素：分离酵母菌、霉菌等真菌和古细菌。

①不加有机碳源：分离自养型微生物。

①不加生长因子：自养型微生物和大肠杆菌。

①加入伊红、美蓝：鉴定是否含有大肠杆菌的菌落，若有则具有金属光泽的紫黑色。

①活细胞培养基：培养病毒。

2．培养基的培养原则：

（1）选择适宜的营养物质：微生物的营养类型复杂，不同微生物类群对营养物质的需求不同。

高压灭菌法：将培养基置于1.05kg/cm2、121①条件下，保持15~30min，以杀死芽孢。

4．培养基的配制：

（1）主要配制步骤：

①称量①溶化①定容①调节pH ①高压灭菌①分装/倒平板①倒置备用

5．接种：按照无菌操作技术要求将目的微生物移接到培养基中的过程。

（1）无菌操作要求：

①操作环境：超净工作台，酒精灯旁。

①培养基及玻璃器皿：高压灭菌法（1.05kg/cm2、121①，保持15~30min，杀死芽孢）。

①操作者的手：酒精棉球。

①接种环：酒精灯灼烧。

6．获取单菌落的方法：

（1）划线法：不同方向划线可使菌种逐步稀释，得到单个菌落。

注意：每次划线前要灼烧，首尾区不重叠。

（2）稀释涂布法：均匀稀释获得单个菌落。

（3）划线法与稀释涂布法的比较：

（1）操作过程：

①用三支无菌滴管分别吸取上述三种细菌的悬浮液1~2滴，滴于三个平板培养基表面，然后分别用三个无菌玻要璃刮铲涂匀。

①用无菌镊子将分别浸过不同浓度的某种抗生素和无菌水的圆纸片（沥干的）均匀置于上述三个平板培养基表面（事先已在培养皿底部用记号笔做好记号）。

①在37①恒温箱中培养2~3d后，在培养皿底部用直尺测量每个圆纸片周围清晰区的宽度，并记录数据。

（2）实验结果：

1．理清植物细胞工程两大技术2．掌握下面克隆动物培育流程图

3．理清单克隆抗体制备的过程

【补充】

（1）动物细胞培养的特殊的营养条件：

①液体培养基。

①加入动物血清、血浆等。

①通入氧气以满足代谢的需要。

①通入二氧化碳以维持培养液的pH。

（2）单克隆抗体制备中2次筛选的目的不同：

①第1次：得到既能分泌抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞。

①第2次：筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。

1、酶工程的主要内容：酶的生产，酶的分离与提纯，酶的固定化，及酶的应用。

2、酶的分离提纯：

3、酶的固定化方法

酶的固定化便于将固定的酶回收和再利用；另外固定后的酶能连续反应，提高了催化效率，不能大幅度提高酶的活性，因为活性与PH 和温度有关。 4、酶的应用：

（1）酶在工业方面的应用：如：洗涤剂，蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等； （2）酶在环境保护方面的应用：如：降解高分子化合物。

（3）酶在医疗方面的应用：作药品，用于疾病的诊断及监测，例如，尿糖试纸等。

例1.生物技术及生命科学的应用。

下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点。

（1）用图1中质粒和图2目的基因构建重组质粒，应选用 两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过 酶作用后获得重组质粒。

（2）若BamH I 酶切的DNA 末端与Bcl I 酶切的DNA 末端连接，连接部位的6个碱基对序为 。

例2.回答下列微生物与生物工程有关的问题

基因工程的第二步是将目的基因和运载体进行重组。此时，需要选择合适的限制酶

精讲提升

考型分析一

和 酶。常用的运载体是细菌质粒（如右图所示），质粒中ori 为质粒复制所必需的DNA

序列，启动子是使转录开始的一段DNA 序列，终止子是提供转录终止信号的DNA 序列。青霉素抗性基因作为 基因，以便于筛选。质粒上还有多种限制酶的切点，若目的基因上也有相应限制酶切点，为避免自身环化并确保目的基因与图中质粒准确重组，可选用的限制酶是 。 A ．NdeI 和XbaI B ．NdeI 和BamHI C ．XbaI D ．PstI E ．BamHI

例3.（2018嘉定二模）回答有关生物工程技术的问题（12分）

凝乳酶是生产干奶酪不可缺少的制剂，主要来源是未断奶小牛的胃粘膜。现在，运用基因工程可进行大规模生产。图11所示获取凝乳酶基因（N ）、构建重组质粒。用两种识别切割序列完全不同的限制酶E 和F 从基因组DNA 上切下N ，并将之取代质粒zl （3.7kb ）上相应的E—F 区域 (0.2kb)，成为重组质粒czzl 。

30． 用G 酶和H 酶分别切两组重组质粒czzl 样品，G 酶切后得到1.5 kb 和3.0kb 两个片段；H 酶切后得到1.1 kb 和3.4 kb 两个片段。根据G 酶或H 酶切结果，判断重组质粒czzl 和N 的大小分别为 kb ， kb 。

31．表3示E 酶和G 酶的识别序列和切割部位。若将E 酶切的DNA 末端与G 酶切的DNA 末端连接，需要 酶，连接形成部位 。 A ．既能被E 也能被G 切开 B ．能被E 但不能被G 切开 C ．能被G 但不能被E 切开 D ．既不能被E 也不能被G 切开

32．如凝乳酶基因（N ）模板链中的TGA 序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的tRNA 上相应的碱基序列是 。

33．早期生产凝乳酶主要采用大肠杆菌，现在已被酵母菌取代。与大肠杆菌比较，酵母菌作为受体细胞的主要优势是 。

A ．酵母菌繁殖快

B ．酵母菌易培养

C ．酵母菌细胞大，易操作

D ．酵母菌能对蛋白质进行加工

图11

表3

一、（2018普陀二模）请回答下列基因工程与微生物培养的问题（11 分）

下图甲表示含有目的基因D 的DNA 片段长度（bp 即碱基对）和部分碱基序列，图乙表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I 4 种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。

35．（2 分）DNA 分子中磷酸和脱氧核糖之间的化学键叫做磷酸二酯键，下列酶中能作用于磷酸二酯键的是（）A．DNA 解旋酶

B．DNA 聚合酶

C．DNA 连接酶

D．限制性内切酶

36．（3 分）写出BamH I 酶切后形成的粘性末端（写出一个）；如果用限制酶Sma I 4 完全切割图甲所示的DNA 片段，则产物中DNA 片段长度分别为。

37．（3分）在基因工程中通常选择质粒作为目的基因的运载体，原因是。

为了将图甲所示的目的基因D 导入图乙所示的质粒，应选择的限制酶是。

38．（2 分）成功导入重组质粒的大肠杆菌具有的特点是（）（多选）

A．能在含有抗生素A的培养基上生长

B．能在含有抗生素B 的培养基上生长

考型分析二