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2024年高考生物复习重点、难点、热点专项解析—细胞工程与基因工程高考感知课标要求——明考向近年考情——知规律12.1植物细胞工程包括组织培养和体细胞杂交等技术12.2动物细胞工程包括细胞培养、核移植、细胞融合和干细胞的应用等技术12.3对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体12.4基因工程是一种重组DNA技术12.5蛋白质工程是基因工程的延伸12.6转基因产品的安全性引发社会的广泛关注12.7举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题12.8世界范围内应全面禁止生物武器2023·湖南基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用2023·湖北DNA重组技术的基本工具、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定2023·广东DNA的粗提取及鉴定的方法2023·新课标DNA重组技术的基本工具、基因表达载体的构建2023·北京动物细胞融合与单克隆抗体的制备2023·山东植物细胞工程的实际应用2023·广东植物体细胞杂交技术2023·广东动物的体外受精、胚胎的体外培养、胚胎移植技术2023·浙江动物的体外受精、胚胎的体外培养2023·浙江生物技术的安全性和伦理问题综合2023·海南将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定、基因工程的应用2023·山东PCR扩增的原理与过程、DNA重组技术的基本工具、基因表达载体的构建2023·湖北动物细胞融合与单克隆抗体的制备2023·浙江动物细胞融合与单克隆抗体的制备、动物体细胞核移植技术和克隆动物2023·全国遗传信息的翻译、基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定命题趋势1.细胞工程，胚胎工程的命题多以选择题呈现，基因工程的命题多以简答题呈现，属于年年必考的题目。
2.试题情境以下列几种居多：（1）以单克隆抗体为情境考查细胞工程。
第1讲基因工程和细胞工程[考纲要求] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。
2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)。
3.基因工程的应用(Ⅱ)。
4.蛋白质工程(Ⅰ)。
5.植物的组织培养(Ⅱ)。
6.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)。
7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
8.实验：DNA的粗提取与鉴定。
11．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2①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。
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。
基因工程细胞工程发酵工程蛋白质工程生化工程关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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基因工程技术在细胞工程和组织工程中的应用近年来，随着科学技术的不断进步和发展，基因工程技术的应用范围也逐渐扩大，涵盖了生命科学的许多领域。
其中，基因工程技术在细胞工程和组织工程中的应用备受关注。
在本文中，将会探讨基因工程技术在细胞工程和组织工程中的具体应用和潜在的发展方向。
一、细胞工程中的基因工程技术应用细胞工程旨在通过改变细胞的基因表达和信号传递途径，提高细胞产生的产物质量和产量。
基因工程技术在细胞工程中的应用主要包括基因修饰、基因敲除和基因表达调控等方面。
1. 基因修饰基因修饰是将外源基因嵌入到细胞基因组中，以改变细胞的表达或功能。
例如，将来源于尘螨的转录因子嵌入肝脏细胞中，可以提高肝细胞的解毒能力，减少毒素对人体的损害。
2. 基因敲除基因敲除是将特定的基因从细胞基因组中删除，以研究和了解该基因在细胞中的作用。
例如，删除胰岛素受体基因可以研究胰岛素信号传递途径的机制，并可能为糖尿病的治疗提供新的治疗策略。
3. 基因表达调控基因表达调控是利用调控因子来调节特定基因的表达，以增强或减弱细胞的功能。
例如，利用转录因子将干细胞分化为心肌细胞，为心脏病的治疗提供新的方法。
二、组织工程中的基因工程技术应用组织工程旨在通过细胞培养和分化，再加上支架材料等多种手段，构建和修复类型和功能相似的组织和器官。
基因工程技术在组织工程中主要应用于以下几个方面。
1. 细胞培养和扩增细胞培养和扩增是组织工程中的重要环节，也是基因工程技术的应用重点。
利用基因工程技术可以改变细胞的分化状态和功能，增强细胞的活力和成熟度，提高细胞培养的效率和产量。
2. 支架材料的构建和改进支架材料是组织工程中的重要组成部分，可以提供细胞的生长和附着支撑。
利用基因工程技术可以改变支架材料的物理和化学性质，使其更符合细胞生长和分化的需要，为组织工程提供更优秀的材料基础。
3. 细胞分化和组织构建细胞分化和组织构建是组织工程中的核心环节，也是基因工程技术的高级应用领域。
课下30分钟检测——基因工程与细胞工程一、选择题1．下列有关动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是()A．两者的基本原理相同，诱导融合的方法也完全相同B．两者都使远缘杂交成为可能C．所用的技术手段基本相同D．目前已实现了两种植物物种间的杂交，并使它们的性状全部得以体现2．下列关于细胞工程中应用的相关生物学原理的叙述，错误的是()A．植物组织培养和制备单克隆抗体均利用了细胞的全能性B．纤维素酶、果胶酶处理植物细胞壁均利用了酶的专一性C．原生质体融合和动物细胞融合均利用了细胞膜的流动性D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养均利用了细胞的增殖3．科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β珠蛋白，治疗鼠的镰刀型细胞贫血症。
下列相关实验设计中，不合理的是() A．利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出β珠蛋白基因的编码序列B．用编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建表达载体C．用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中D．用含有四环素的培养基筛选出已经导入β珠蛋白基因编码序列的大肠杆菌4．如图1为人工种子生产过程示意图，图2为图1中③过程的相关操作，下列有关叙述错误的是()A．①、②过程分别称为脱分化和再分化，培养基中生长素和细胞分裂素的比值对①、②过程影响较大B．人工种子外面的人工种皮必须具有透气和透水的特性C．生产的人工种子需要在氯化钙溶液中浸泡一段时间，其目的是使人工种子形成稳定的结构D．人工种皮的成分是氯化钙5．Bt毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌体内提取的抗虫基因，其表达的蛋白质可导致害虫死亡。
下图是获得抗虫棉的技术流程示意图，有关叙述正确的是()A．图中愈伤组织分化产生的再生植株的基因型一般都相同B．作为运载体的Ti质粒应含有卡那霉素基因作为标记基因C．Ti质粒的T-DNA将抗虫基因整合到棉花叶片组织细胞的线粒体DNA上D．转基因抗虫棉有性生殖的后代能稳定保持抗虫性状二、非选择题6．(2013·日照一模)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。
简述生物技术涉及的五大工程及其研究内容一、基因工程基因工程，又称为遗传工程，是利用分子生物学技术，对生物体的遗传物质进行操作和改造，以达到定向改变生物性状和性能的目的。
基因工程的研究内容包括基因克隆与表达、基因突变与功能研究、基因组编辑等。
基因工程在农业、医药、工业等领域有着广泛的应用，如转基因作物、基因治疗、生物制药等。
二、细胞工程细胞工程是指利用细胞生物学和分子生物学技术，对细胞进行培养、改造和繁殖，以获得具有特定性状的细胞或组织。
细胞工程的研究内容包括细胞培养与繁殖、细胞分化与发育、细胞融合与基因转移等。
细胞工程在农业、医学、环保等领域有广泛的应用，如组织工程、干细胞治疗、胚胎工程等。
三、酶工程酶工程是利用酶学和生物化学技术，对酶进行分离、纯化、改造和大规模生产，以获得具有特定催化性能的酶。
酶工程的研究内容包括酶的分离与纯化、酶的改造与定向进化、酶的生产与应用等。
酶工程在工业、医药、环保等领域有广泛的应用，如生物传感器、生物催化、环保治理等。
四、发酵工程发酵工程是指利用微生物的代谢特点和反应机制，通过大规模培养和控制发酵条件，生产出具有特定性能的代谢产物。
发酵工程的研究内容包括微生物的代谢调控、发酵过程优化、发酵产物分离纯化等。
发酵工程在食品、饮料、化工、医药等领域有广泛的应用，如酒精制造、抗生素生产等。
五、蛋白质工程蛋白质工程是指利用分子生物学技术，对蛋白质进行设计和改造，以达到改变蛋白质的性状和性能的目的。
蛋白质工程的研究内容包括蛋白质结构与功能分析、蛋白质设计与合成、蛋白质修饰与改造等。
蛋白质工程在医药、农业、工业等领域有广泛的应用，如抗体药物研发、酶制剂生产等。
总结：生物技术涉及的五大工程各有其独特的研究内容和应用领域，但它们之间也存在相互联系和交叉。
基因工程和细胞工程是其他三大工程的基础，酶工程和发酵工程则分别涉及到生物催化和大规模培养技术，而蛋白质工程则更侧重于蛋白质的设计和改造。
基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA 重组技术。
（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
（3）结果：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。
2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA 双链单链模板不要模板要模板连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质3.“分子运输车”——载体（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。
人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。
3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
常用的标记基因是抗生素基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。
将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。
方法的受体细胞多是受精卵。
将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA 分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交(DNA-DNA)技术。
2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用分子杂交(DNA-RNA)技术。
3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原—抗体杂交技术。
4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
如生物抗虫或抗病的鉴定等。
（三）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
4.基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。
（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）转录翻译蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）★蛋白质工程与基因工程区别1．下图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。
下列叙述正确的是()A．根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目B．外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制C．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D．放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置答案：D2．根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。
(2)质粒运载体用Eco RⅠ切割后产生的片段如下：AA TTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用Eco RⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________________________________________________________________。
(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是________，产物是________。
若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。
(5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与Eco RⅠ切割产生的相同(3)大肠杆菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR (5)噬菌体动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱4．肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。
研究人员利用基因工程技术将let －7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。
该基因工程技术基本流程如图1。
请回答：(1)进行过程①时，需用________酶切开载体以插入let－7基因。
载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let－7基因转录，该部位称为________。
(2)进行过程②时，需用________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。
(3)研究发现，let－7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。
据图分析，可从细胞中提取______进行分子杂交，以直接检测let－7基因是否转录。
肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________________________________________________________________________(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。
答案：(1)限制性核酸内切(或限制)启动子(2)胰蛋白(3)RNA RAS蛋白（一）植物细胞工程1.理论基础（原理）：细胞全能性全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞2.植物组织培养技术（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞―→愈伤组织―→试管苗―→植物体（2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等天然成分。
③温度：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气＋5%CO2。
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。
卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核全能性得到表达。
