高考题型归类系列4生物工程专题及例题解析 8页

生物工程专题及经典例题解析 一、考纲要求 内 容 说 明 能级要求 A B C ‎1．基因工程简介 基因操作的工具 ‎√‎ 基因操作的基本步骤 ‎√‎ 基因工程的成果与发展前景 ‎√‎ ‎2．细胞工程 ‎（1）植物细胞工程 植物细胞的全能性 ‎√‎ 植物组织培养 ‎√‎ 植物体细胞杂交 ‎√‎ ‎（2）动物细胞工程 动物细胞培养 ‎√‎ 动物细胞融合 ‎√‎ 单克隆抗体 ‎√‎ ‎3．发酵工程简介 应用发酵工程的生产实例 酶工程简介不作要求 ‎√‎ 发酵工程的概念和内容 以谷氨酸的发酵生产为例 ‎√‎ 发酵工程的应用 ‎√‎ 二、考点解读： 本讲知识属于现代生物科技及能够联系并应用于生产、生活实际中的技术。近几年的江苏、上海、广东各地的高考题中多次涉及本知识点的考题。概念题的题型一般多为选择题，与生产紧密相关的题及实验设计题多以非选择题形式出现。 生物工程也叫生物技术，是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性科学技术。包括基因工程、细胞工程、微生物发酵工程和酶工程等一系列的现代生物技术，关于基因工程、细胞工程、微生物发酵工程的材料题是近年来高考的热门知识点。通过对近2年江苏高考题的分析，本部分内容2005年约占26分，2006年约占33分，由此可以看出，本部分属于高考的重点内容之一。复习时要重视生物新技术在生产生活实践中的应用，重视发酵工程与基因工程和细胞工程的相互关系，这既是科技发展热点课题之一，也是考试命题热点之一。利用已学过的基因工程、细胞工程、发酵工程知识，对三大生物工程的联系加以融会贯通，提高分析综合与解决实际问题的能力。‎ 三、主干知识整合 ‎(一)基因工程知识小结 ‎1、基因工程的工具 ‎(1)限制性内切酶：生物体内有一类酶，它们能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性内切酶(限制酶)。限制性内切酶是基因工程中最常用的切割工具。科学家已从原核生物中分离出了许多种限制酶，其中一类可以识别特定的核苷酸序列，只在一定DNA序列上进行切割，而且在切割部位，一条链正向读的碱基顺序，与另一条链反向读的顺序完全一致，它们之间正好能互补配对，这样的切口叫做黏性末端，这类限制酶最常被使用。‎ ‎(2) DNA连接酶：被同一种限制性内切酶切割开来的目的基因和运载体，具有相同的黏性末端，将它们的黏性末端连接起来，就可以形成重组的DNA分子。这个将目的基因和运载体连接起来的过程就需要用到DNA连接酶。其功能是把两个DNA片段末端之间的“缝隙”连接起来。注意：DNA连接酶连接的是磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是两条链之间互补配对碱基之间的氢键，它与限制性内切酶作用是相反的。注意与DNA聚合酶区别，DNA聚合酶是在DNA复制时用到的，它连接的也是磷酸二酯键，但复制时需要模板链。‎ ‎(3)运载体 在基因工程操作中使用运载体的目的有两个：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制(称为克隆)。现在所用的运载体主要有两类：一类是细菌的质粒，它是一种相对分子质量较小、独立于细菌DNA之外的小型环状DNA，有的细菌中有一个，有的细菌中有多个，质粒能通过细菌间的接合由一个细菌向另一 个细菌转移，可以独立复制，也可以整合到细菌DNA中，随细菌DNA的复制而复制；另一类运载体是噬菌体或某些动植物病毒等。现在人们还在不断地寻找新的运载体，如叶绿体或线粒体DNA等也有可能成为运载体。如把外源基因导入叶绿体中，可减少了“基因污染”。‎ ‎ 作为运载体必须具备三个条件：①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制酶切点，而且每种酶的切点最好只有一个，如大肠杆菌pBR322就有多种限制酶的单一识别位点，可适用于多种限制酶切割的DNA插入；③有一定的标记基因，便于筛选，如大肠杆菌的pBR322质粒携带四环素抗性基因，就可以作为筛选的标记基因。此外，运载体存在对宿主细胞生存没有影响。‎ ‎ 2、基因工程操作的基本步骤 第一步：获得符合人类意愿的基因，即获得目的基因。目的基因是依据基因工程设计中所需要的某些DNA分子片段，含有所需要的完整的遗传信息。获得目的基因的方法很多，目前常采用的是直接分离和人工合成目的基因的方法。具体做法是：‎ ‎(1)直接分离法：直接分离法最常用的是“鸟枪法”又称“散弹射击法”。就是从供体细胞中取出DNA分子，用限制性内切酶进行处理得到DNA片段，然后分别用运载体转入到不同的受体细胞内进行DNA片段扩增，再从受体细胞中找出具有相应目的基因的细胞，得到目的基因。这种方法的优点是操作简便。存在的缺点则是工作量大，有盲目性；对于真核细胞的基因来说，目的基因中还含有不表达的内含子，无法将这样的基因在原核细胞内表达。因此此法可用于原核生物基因的获取。(2)人工合成法：就是按照自然基因的本来遗传信息，人工合成相应的DNA片段，可用于真核生物基因的获取。目前有两种方法，分别为反转录法和依据蛋白质氨基酸序列推测合成法。‎ ‎①反转录法：从供体细胞内找出由目的基因转录出来的信使RNA，以该信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因。优点是专一性强、目的基因中不含内含子。缺点是操作过程复杂，mRNA存在时间短，技术要求高。 ‎②依据蛋白质氨基酸序列推断合成法：根据已知蛋白质的氨基酸序列，推测出相应信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出其结构基因的核苷酸序列，再通过化学合成的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。优点专一性强，目的基因中不含内含子，可合成自然界不存在的基因。‎ ‎ 第二步：把目的基因接到某种运载体上形成重组DNA，常用的运载体有细菌的质粒、温和噬菌体和动植物病毒等。‎ ‎ DNA重组技术：重组DNA就是让DNA片段和运载体连接。外源DNA是很难直接透过细胞膜进入受体细胞的。即使进入受体细胞之中，也会受到细胞内限制性内切酶的作用而分解。目的基因结合到经过改造的细菌中的质粒或温和噬菌体上后形成的组合体称为重组体DNA。在这一技术中，限制性内切酶是一种常用的工具酶，它能“切开”质粒的环形DNA，也能切取目的基因，然后把目的基因DNA片段与质粒DNA分子的两端，在连接酶的作用互补连接形成重组体DNA。‎ 第三步：通过运载体把目的基因带入某生物体内。‎ 将基因转入受体细胞，除了常用的运载体转运方法外，在一定的条件下还常使用以下一些方法：‎ ‎ (1)显微注射法：是转基因动物中常采用的方法，用微注射仪将目的基因注射入动物的受精卵。‎ ‎(2)基因枪法：基因枪是一种专门用于基因转移的高压枪。该种方法是首先将目的基因的DNA附着于直径约为4μm的钨等金属粒子表面，然后用基因枪将其射入受体细胞。 ‎(3)花粉管通道法：在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头，然后，滴加DNA(含目的基因)，使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。‎ 无论哪种方法，都需要将目的基因与运载体构建成重组DNA，才能将目的基因导入。‎ 第四步：目的基因的检测与表达 目的基因能否表达是基因工程是否成功的关键。往往先根据标记基因表达的产物来把含有目的基因的受体细胞和没有目的基因的受体细胞区筛选出来，再检测含有目的基因的受体细胞中，如表现出了特定的遗传性状，则达到了基因工程的预期目的。 ‎ ‎3、基因工程技术的应用 ‎ (1)转基因生物 通过转基因技术把某种生物的基因或人工合成的基因转移到另一生物体内，从而培育出对人类有利的生物新品种。如我国科学家1989年将人的生长激素基因导入鲤鱼的受精卵中，培育成了转基因鲤鱼；1995年我国科学家将某种细菌的抗虫基因导入棉花，培育出了抗虫棉；1999年我国上海诞生了转基因牛，其牛奶中含有大量人体蛋白，可以治病。‎ ‎ (2)转基因药物 自从美国1977年第一次用改造的大肠杆菌生产出有活性的人的生长激素释放抑制素以来，基因工程技术已经成功地应用于生物治疗药物的研制。现已研制成功的基因工程药物有几十种，如已上市的人的生长激素、胰岛素、干扰素、尿激酶原、超氧化物歧化酶等。‎ ‎(3) 基因诊断和基因治疗 ‎ 基因诊断：DNA分子杂交法(即DNA探针法)：该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链 DNA解开，把单链的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。具体步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品；将样品中的DNA分离出来；用化学法或热处理法使样品DNA解旋；将事先制作好的DNA探针引入到化验样品中。这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交)在一起，找不到互补链的DNA探针，则可以被洗脱。这样通过遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析，就能检出病人所得的病。‎ 基因治疗：将外源基因通过基因转移技术，将其插入病人适当的受体细胞中，使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。1990年美同国立卫生研究院的一个研究小组对一个四岁的患腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症的女孩进行基因治疗。他们将正常ADA基因利用反转录病毒载体导入女孩淋巴细胞内，体外培养后回输入她体内，实验获得圆满成功。这是人类历史上第一个成功基因治疗临床实验。‎ ‎4．基因工程是把“双刃剑”‎ 基因工程技术的应用在给人们带来福音的同时，暗藏着对人类生存的巨大威胁。如基因工程可以制造超级细菌、超级杂草等；战争狂人、恐怖主义者可制造出难以制服的病原体、生物毒剂即生物武器，进行讹诈和大规模毁灭人类的生物战争；转基因动植物的出现引发物种入侵，有可能破坏原有的生态平衡，对原有物种产生威胁；还有转基因食品安全问题；‎ ‎(二)细胞工程的综合复习 ‎ 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合技术科学。‎ ‎1．细胞培养技术一条件：无菌操作 ‎ (1)植物组织培养 ‎①愈伤组织特点：排列疏松无规则、高度液泡化、无定形的未分化的薄壁细胞。‎ ‎ ②组织培养优点：取材少、培养周期短、繁殖率高、便于自动化管理。‎ ‎ ③组织培养用途：快速繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织)；获得植物细胞产品；制成人工种子以及转基因植物的培育等。‎ ‎ ④植物细胞培养的原理／理论基础：细胞的全能性，属于无性繁殖。‎ ‎ (2)动物细胞培养 ‎①培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清(类似于内环境成分)。‎ ‎ ②动物细胞生长特点：贴壁生长直至贴满即停止分裂，大部分死亡、少部分生存。‎ ‎ ③细胞培养用途：生产蛋白制品（如疫苗、干扰素、单抗等）；再造烧伤病人的皮肤；检测毒物毒性；研究病理和药理。‎ ‎④动物细胞培养的原理／理论基础：细胞增殖。‎ ‎⑤原代培养、传代培养、细胞株、细胞系及其关系 原代培养：可用有两种表述：①细胞悬浮液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；②第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。 传代培养：同样有两种表述：①细胞悬浮液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；②传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。 细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传40～50代，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有发生改变。 细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限制传下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，带有癌变细胞的特点。 ‎ (3)动、植物细胞培养的对比 项 目 理论基础/原理 培养基 结果 用途 区别 植物组织培养 细胞的全能性 固体或半固体培养基；植物激素 子代植株 见上述 动物细胞培养 细胞增殖 液体培养基；动物血清 细胞株或细胞系 见上述 联系 都需要人工条件下的无菌操作 ‎2．细胞融合技术 植物体细胞杂交操作过程 ‎(1)原生质体制备：选取烟草植株上的幼嫩叶片细胞和培养好的大豆根尖细胞，用酶解法制备原生质体。烟草的原生质体呈绿色，大豆是无色，在显微镜下很容易区别开来。 ‎(2)原生质体融合：取等量烟草和大豆的原生质体混合后，加入聚乙二醇溶液。在显微镜下观察，可以看到原生质体相互黏集在一起。隔一段时间后，加入高钙、高pH的溶液，这时原生质体才开始融合。原生质体融合包括膜融合和核融合两个过程。诱导融合只能诱导细胞膜的融合，两个核的融合是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行的。 ‎(3)杂种细胞的筛选和培养：烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使其再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草—大豆杂种细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草—烟草细胞、大豆—大豆细胞。杂种细胞的筛选，可以用机械方法，也可以用生理学或遗传学方法。 ‎(4)杂种植株的再生与鉴定：杂种植株再生是指以愈伤组织培养出杂种植株的过程。由于烟草和大豆分别属于茄科和豆科植物，二者的原生质体融合后，至今只能长成杂种愈伤组织，还不能分化，更谈不上杂种植株的再生与鉴定。对于能够再生出杂种植株的烟草—海岛烟草、白菜—甘蓝、胡萝卜—羊角芹等，长出的植株究竟是不是杂种，还需要经过鉴定才能确定下来。杂种植株鉴定方法有形态学方法、生化方法(如电泳)、细胞学方法(如染色体组型分析)、分子生物学方法(如分子杂交)等。‎ 单克隆抗体 ‎(1)单克隆抗体的概念：单克隆抗体是相对血清抗体而言的。血清抗体是将抗原反复注射到动物体内，然后从血清中获得抗体，其特点为：产量低，特异性差，纯度低，不灵敏。而单克隆抗体则是由效应B淋巴细胞产生的化学性质单一、特异性强的抗体。 ‎(2)操作过程： ‎①取材：反复将特定抗原注入小鼠体内，取出小鼠的脾脏，制成B淋巴细胞悬浮液，同样将取出的骨髓瘤细胞也制作成细胞悬浮液。 ‎②细胞融合：将两种悬浮液混合，加入灭活的仙台病毒或聚乙二醇诱导融合。 ‎③选出杂交瘤细胞：在特定的选择性培养基中进行筛选，筛选出B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞。‎ ‎④选出能够产生所需抗体的细胞群：对杂交瘤细胞进行培养，在从中挑选出能够产生所需抗体的细胞群。 ‎⑤生产单克隆抗体：培养上述选出的细胞群，在获得足够数量的细胞后，将细胞在体外条件下大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，再从培养液或小鼠的腹水中提取大量的单克隆抗体。两者区别如下：‎ 植物细胞杂交(番茄马铃薯植侏)‎ 动物细胞融合(单克隆抗体制备)‎ 过 程 第1步 原生质体的制备(酶解法)‎ 正常小鼠的处理(注射灭活抗原)‎ 第2步 原生质体的融合(物化法)‎ 动物细胞融合(物化生法)‎ 第3步 杂种细胞的筛选和培养 杂交瘤细胞的筛选和培养 第4步 杂种植株鉴定 提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高)‎ 原理/理论基础 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖 融合前处理 酶解法除去细胞壁：纤维素酶、果胶酶 注射特定抗原法免疫处理正常小鼠 促融因子 物理法：电刺激、离心、振动 化学法：聚乙二醇 物化法：与植物相同 生物法：灭活的仙台病毒 意义和用途 ‎(1)克服有性远缘杂交不亲和性障碍 ‎(2)培育作物新品种 有助于疾病的诊断、治疗、预防 ‎ 3．胚胎(分割)移植技术——试管动物的繁育 ‎(1)用于解决动物和人的不育问题；‎ ‎ (2)提高良种家畜的繁殖力；‎ ‎ (3)繁殖试管动物原理：细胞的全能性，属于有性生殖。‎ ‎ 4．细胞拆合技术—细胞核移植技术／动物克隆技术 ‎(1)细胞拆合的原理／理论基础：细胞核的全能性，属于无性繁殖。‎ ‎ (2)两种重要技术：细胞核移植、胚胎移植。‎ ‎ (3)受体细胞用去核卵细胞的原因：‎ ‎ ①体积较大，便于操作；②使细胞核的全能性易表达。‎ ‎ (4)用途：快速繁殖良种、特异、濒危的动物；改良动物品种。‎ ‎ (5)局限性：克隆动物的细胞核基因型未变，因此只能繁殖单一性别的动物(后代也具有双亲遗传特性)。‎ ‎5．总结 ‎ (1)细胞工程的理论基础和繁殖方法的比较 类别 项目 植物细胞工程 动物细胞工程 细胞培养 体细胞杂交 细胞核移动 胚胎(分割)移植 细胞培养 细胞融合 繁殖方式 无性繁殖 有性繁殖 原理/理论基础 细胞的全能性 细胞增殖 细胞膜的流动性 ‎ (2)植物部分育种方式的比较 项目 自然种子 人工种子 植物体细胞杂交 转基因植物 繁殖方式 有性繁殖 无性繁殖 原理/理论基础 细胞的全能性 ‎6．细胞工程的应用 ‎(1) 采用植物组织培养技术可快速繁殖名贵的花卉和果树；培育无病毒植物(采用根尖、茎尖组织)；获得植物细胞产品；制成人工种子以及转基因植物的培育等。另外花药离体培养即利用植物的花粉进行离体培养形成单倍体也属于组织培养。(繁殖方式属于有性生殖，技术手段属于无性繁殖过程)。‎ ‎(2)植物体细胞杂交在克服有性远缘杂交不亲和性障碍和培育作物新品种方面取得重大突破。‎ ‎(3)动物细胞培养用途：生产蛋白制品（如疫苗、干扰素、单抗等）；再造烧伤病人的皮肤；检测毒物毒性；研究病理和药理 ‎(4)单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面优势很明显。 ‎(5)胚胎(分割)移植技术：试管动物(婴儿)解决不育问题；提高良种家畜的繁殖力 ‎(6)克隆动物 克隆技术在快速繁殖良种、治疗人类遗传病、抢救濒危物种和保护生物多样性等方面有广阔的应用前景。‎ ‎(三)发酵工程 ‎(1)发酵工程的概念：发酵工程是采用现代工程技术手段，利用生物(主要是微生物)的某些生理功能，为人类生产有用的生物产品，或直接用微生物参与和控制某些工业生产过程的一种新的技术。也有人称它为“微生物工程”。 ‎(2)发酵工程的步骤：发酵工程一般可分为发酵原料的预处理、发酵的准备、发酵过程和产品的分离与纯化等四个阶段。但在生产运用中，发酵过程往往是与其他生物技术相联系的。所以，实际生产某种生物制品时，常分为以下三个步骤： ‎①运用基因工程和细胞工程技术及诱变育种等生产出工程菌或细胞株。如通过诱变育种的方法获得能大量积累赖氨酸的黄色短杆菌的高产菌株。 ‎②大量培养工程菌或进行细菌发酵。这一步的关键是控制发酵的条件，如利用酵母菌生产酒精时，先要在有氧的条件下，让其大量繁殖，再在无氧的条件下生产酒精。许多产品及某些微生物对发酵工程的温度、pH等都十分敏感，需要严格的检测控制。 ‎③将工程菌与产品从发酵液中分离出来，进行纯化和后处理。由于发酵液中产物的浓度很低，常常只有0．001%～0．01%，为了获得纯净的生物制品，必须进行分离纯化。常见主要分离纯化方法有蒸馏、萃取和离子交换。 ‎ (3)发酵工程应用 人们熟知的利用酵母菌发酵制造啤酒、果酒、工业酒精、利用乳酸菌发酵制造奶酪和酸牛奶、利用真菌大规模生产青霉素等都是这方面的例子。随着科学技术的进步，发酵技术有了很大的发展，并且已经进入能人为控制和改造微生物，使这些微生物为人类生产产品的现代发酵工程阶段。现代发酵工程作为现代生物技术的一个重要组成部分，具有广阔的前景。例如，利用DNA重组技术有目的地改造原有的菌种成为“工程菌”， 再利用微生物发酵工程生产药品，如人的胰岛素、干扰素、生长激素和各种疫苗等。‎ 四、经典例题解析 ‎【例1】(2005广东)以下有关基因工程的叙述，正确的是 ( D ) A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类都是有益的 C．基因工程产生的变异属于人工诱变 D．基因工程育种的优点之一是目的性强 ‎【命题意图】 本题主要考查考生对基因工程概念的理解以及基因工程在生产、科研中的运用，并要求考生从所给出的选项中选出恰当的阐述。 ‎【解析】 根据基因工程的概念可知，基因工程育种的优点是目的性强，可按照人们的意愿改造生物的遗传性状。但基因工程属于分子水平的生物工程，其产品对人类有的有益，有的有害。基因工程引起的变异属于基因重组。‎ ‎【例2】(2005全国理综)科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎内含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述，错误的是 ( A ) A．采用反转录的方法得到目的基因有内含子 B．基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的 C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D．用同一种限制性内切酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子 ‎【命题意图】 本题主要考查考生对基因工程具体的操作过程的理解掌握。要求考生能够运用所学过的有关基因工程操作步骤从所给出的选项中选出恰当的表述来阐述具体问题。 ‎【解析】 内含子是不能编码蛋白质的，成熟的信使RNA不含内含子转录部分，反转录合成的目的基因的方法是以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA。很显然A叙述是错误的。‎ ‎【例3】(05江苏)在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T－DNA片段中，再将重组的T－DNA插入植物细胞的染色体DNA中。 ‎(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种限制性内切酶 分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过碱基互补配对 而黏合。 ‎(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T－DNA片段，因此可以把它看作杂合子。理论上，在该转基因植株自交F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的3/4 ，原因是雌雄配子各有1/2含有抗除草剂基因；受精时雌雄配子随机结合 。 ‎(3)种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是 叶绿体遗传属于细胞质遗传，表现为母系遗传特点，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中体现出来 。 ‎【命题意图】 本题主要考查考生对基因工程的具体操作过程及其注意事项的了解掌握。属于能运用学过的知识和专业术语，正确阐述生物学基本事实、概念、规律、原理和方法，并能够运用所学的生物学知识、观点解释和解决生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的一些相关生物学问题。 ‎【解析】 基因工程的工具酶有：限制性内切酶，DNA连接酶两种。同种限制性内切酶处理DNA得到相同的黏性末端。如果目的基因导入叶绿体中的DNA，则这种遗传属于细胞质遗传，在传给下一代时只有通过卵细胞来完成，不会通过花粉传递给后代。‎ ‎【例4】(2005广东)关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是 ( D ) A．可以制成诊断盒，用于疾病的诊断B．可用与药物结合，用于病变细胞的定向治疗 C．可以利用基因工程技术生产 D．可以在生物体内生产，不能体外生产 ‎【命题意图】 本题主要考查考生对一些基本的生物学知识、事实的了解，以及要求考生对生物工程各种手段技术之间的联系能够融会贯通。 ‎【解析】 ‎ ‎ 利用单克隆抗体比常规抗体特异性强，灵敏度高，优越性非常明显等特点，可以将单克隆抗体制成单抗诊断盒，用于诊断疾病；可以在单抗上连接抗癌药物，制成“生物导弹”，将药物定向带到癌细胞所在部位，进行定向治疗。但单克隆抗体既可以将杂交瘤细胞在体外培养液内培养，也可以置于小鼠等动物的腹腔内培养。 ‎【例5】 (2005年·上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是 ( D )‎ A．具有完整细胞核的细胞 B．一定的营养物质和植物激素 C．离体状态 D．导入指示基因 ‎【命题意图】 本题主要考查考生对一些基本的生物学原理、事实的理解掌握，并能够在实际操作过程中自如的运用，解决一些操作技术中实际问题。 ‎【解析】植物组织培养的条件为离体状态下，提供一定的营养物质和植物激素。当然，进行植物组织培养的外植体需要的是植物的组织或细胞，因而细胞必须是完整的。但不需要导入指示基因。‎ ‎【例6】(05广东)在利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的过程中，下列叙述正确的是 ( B )‎ ‎①各个生长时期的长短是固定的，无法人为缩短生长周期 ②对数期是采样留种的最佳时期 ‎ ‎③在稳定期补充营养物质可以提高产量 ④调整期是收获代谢产物的最佳时期 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ ‎【命题意图】 微生物的生长规律常常以种群作为研究对象。本题主要考查考生对微生物的生长规律各个时期的特征及细菌数目变化规律正确理解，并能够利用这些知识正确阐述有关实际问题。 ‎【例7】（2005·江苏生物）下列有关谷氨酸棒状杆菌的生长和谷氨酸发酵的叙述．错误的是（B）‎ A、组成酶是维持菌体基本生活的必要条件 B、菌体能合成各种生长因子，不需要从外界补充 C、发酵液pH呈酸性时，就会生成乙酰谷氨酰胺D、细胞膜透性的改变，可解除代谢产物对有关酶活性的抑制 ‎【命题意图】本题考查的知识点是微生物的营养、代谢和生长中相关知识。‎ ‎【解析】菌体并不是能合成各种生长因子，如果缺乏合成生长因子所需的酶或合成能力有限，则需要补充生长因子。‎ 五、真题再现 ‎1．（06江苏）下列不属于动物细胞工程应用的是(C)‎ ‎ A．大规模生产干扰素，用于抵抗病毒引起的感染 B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞 ‎ C．大规模生产食品添加剂、香料等 D．利用胚胎移植技术，加快优良种畜的繁殖 ‎2．（06江苏）关于青霉素生产的叙述，正确的是(B)‎ ‎ A．青霉素是青霉菌生长代谢中重要的初级代谢产物 ‎ B．用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产菌种 ‎ C．发酵罐接种后必须进行灭菌处理 D．在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉菌产量也不再增加 ‎3、（06江苏）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是(D)‎ ‎ A．分化发生在生物体的整个生命进程中 B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 ‎ C．未离体的体细胞不会表现出全能性 D．分化过程中遗传物质发生了改变 ‎4．（06江苏）我国科学家运用基因工程技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞并成功表达，培育出了抗虫棉。下列叙述不正确的是(D)‎ ‎ A．基因非编码区对于抗虫基因在棉花细胞中的表达不可缺少 ‎ B．重组DNA分子中增加一个碱基对，不一定导致毒蛋白的毒性丧失 ‎ C．抗虫棉的抗虫基因可通过花粉传递至近缘作物，从而造成基因污染 ‎ D．转基因棉花是否具有抗虫特性是通过检测棉花对抗生素抗性来确定的 ‎5．（06江苏，9分）下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。‎ ‎（1） 技术是单克隆抗体技术的基础。‎ ‎ （2）根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于 培养基。‎ ‎ （3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 。‎ ‎ （4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用 。‎ ‎ （5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点，又具备淋巴细胞的 特点。‎ ‎（6）淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化、发育而来。‎ ‎（7）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。‎ 答案：(1)动物细胞培养(微生物培养) (2)选择 (3)特异性强，灵敏度高 (4)灭活的病毒 (5)在体外大量增殖 分泌特异性抗体 (6)骨髓 造血干 (7)主动运输(主动吸收)‎ ‎6．（06江苏，8分）下图为谷氨酸发酵装置图。‎ ‎（1）图中3、6处是发酵罐夹层中水的进出口，水在发酵罐夹层流动的作用是 。‎ ‎（2）谷氨酸发酵液的pH应控制在7-8范围内，随着代谢产物的积累，发酵液pH变化趋势是 ，控制办法是 。发酵过程中，若谷氨酸积累过量，会抑制 的活性，导致合成途径中断，这种代谢调节方式称为 调节。‎ ‎（3）如果在4处通入空气，谷氨酸产量会 ，原因是 。‎ 答案(1)冷却(降温或使温度控制在‎30℃‎一‎37℃‎) (2)下降 加碱(氨水) 谷氨酸脱氢酶 酶活性(反馈、负反馈) （3)下降 混入杂菌产生竞争，分解或吸收谷氨酸 ‎7．（06江苏，8分）基因工程又叫基因拼接技术。‎ ‎（1）在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的 ‎ 为模板， 成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成 。‎ ‎（2）基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、 。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是 。‎ ‎（3）假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有 种环状DNA分子，它们分别是 。‎ ‎ 答案：(1)信使RNA(mRNA) 逆转录(反转录) 双链DNA(目的基因) (2)动植物细胞 除去内含子 (3)3 运载体自连的、目的基因片段自连的、运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子