高三生物二輪復習 專題9 第1講 基因工程和細胞工程課件

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1、現(xiàn)代生物科技專題現(xiàn)代生物科技專題專題九專題九第第1講基因工程和細胞工程講基因工程和細胞工程專題九專題九考綱解讀考綱解讀考點預測考點預測1.基因工程的誕生基因工程的誕生1.基因工程操作工具的作用基因工程操作工具的作用及特點及特點2基因工程的操作流程分基因工程的操作流程分析析3植物組織培養(yǎng)的原理、植物組織培養(yǎng)的原理、過程及應用過程及應用4動物細胞培養(yǎng)的原理、動物細胞培養(yǎng)的原理、過程及應用過程及應用5單克隆抗體制備的過程單克隆抗體制備的過程2.基因工程的原理、技術基因工程的原理、技術及應用及應用3.蛋白質工程蛋白質工程4.植物的組織培養(yǎng)植物的組織培養(yǎng)5.動物細胞培養(yǎng)與體細胞動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆克

2、隆6.細胞融合與單克隆抗體細胞融合與單克隆抗體 復習指導：(1)用比較、歸納法來掌握基因工程操作工具的種類、作用以及基因工程操作流程中各步驟的原理、方法。(2)以流程圖的形式復習植物組織培養(yǎng)、體細胞雜交、動物細胞培養(yǎng)、單克隆抗體制備的原理和操作步驟。高頻熱點精析高頻熱點精析2真題模擬強化真題模擬強化3課后強化作業(yè)課后強化作業(yè)4體系整合拓展體系整合拓展1體系整合拓展體系整合拓展 答案：限制酶載體基因表達載體的構建目的基因的檢測和鑒定轉基因動物基因治療基因可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質細胞的全能性、細胞膜的流動性植物體細胞雜交培育作物新品種細胞增殖動物細胞核的全能性獲得克隆動物個體細胞膜流動性給小鼠注射

3、抗原產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細胞 1轉基因植物的培養(yǎng)涉及到哪些生物工程？ _ _ 2基因工程和克隆技術涉及哪些工具酶？ _ _ 3轉基因動物的培育涉及到哪些生物工程？ _ _ 答案：1.基因工程、植物組織培養(yǎng)。 2基因工程的工具酶是限制酶和DNA連接酶，克隆技術的工具酶是纖維素酶、果膠酶、胰蛋白酶。 3基因工程、動物細胞工程、胚胎移植。 1(2014常州)某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術路線為“取材消毒愈傷組織培養(yǎng)出芽生根移栽”。下列有關敘述，錯誤的是() A消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害 B在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞

4、C出芽是細胞再分化的結果，受基因選擇性表達的調控 D生根時，培養(yǎng)基通常應含萘乙酸等生長素類調節(jié)劑 答案B 解析消毒劑的使用既可殺死材料表面的微生物，又要防止其傷害組織細胞，影響組織培養(yǎng)；植物細胞融合是指經(jīng)纖維素酶和果膠酶處理后得到的原生質體的誘導融合，帶有細胞壁的愈傷組織細胞不能誘導融合形成染色體加倍的細胞；出芽和生根都是細胞再分化的結果，其實質是基因的選擇性表達；萘乙酸為生長素類似物，可誘導愈傷組織生根。 2普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏?？茖W家們通過基因工程技術，培育出了抗軟化、保鮮時間長的番茄新品種，操作流程如

5、下圖。請據(jù)圖回答： (1)在番茄新品種的培育過程中，將目的基因導入受體細胞采用最多的方法是_，篩選出含重組DNA的土壤農桿菌時通常依據(jù)質粒上的_的表達。 (2)為促使圖中、過程的順利完成，需要在_條件下進行。要快速繁殖轉基因抗軟化番茄植株，目前常用的科技方法是_。為獲得這種番茄的脫毒苗，應用其_進行培養(yǎng)。 (3)除了圖示培育方法外，還可通過蛋白質工程技術，對_的結構進行特定的改變，從而獲得抗軟化的番茄品種，關鍵的操作是對_進行定向改造。 (4)為防止轉基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其他植物而造成基因污染，可將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄植物細胞的_(結構)中。 答案(1)農桿

6、菌轉化法標記基因 (2)無菌和人工控制植物組織培養(yǎng)(微型繁殖)莖尖 (3)多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶基因 (4)線粒體或葉綠體 解析(1)將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法。標記基因的作用是為了鑒定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，因此篩選出含重組DNA的土壤農桿菌時通常依據(jù)質粒上標記基因的表達。(2)和過程是植物組織培養(yǎng)，該過程只有在無菌和人工控制條件下才能順利完成。運用植物組織培養(yǎng)技術可以快速繁殖優(yōu)良品種，該技術又稱植物的微型繁殖技術。植物分生區(qū)附近如莖尖的病毒極少，可以切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)，從而獲得脫毒苗。(3)人們要獲得抗軟化

7、的番茄品種，就必須對多聚半乳糖醛酸酶基因進行定向改造，從而達到對多聚半乳糖醛酸酶的結構進行特定的改變。(4)細胞質基因遺傳表現(xiàn)為母系遺傳，因此將抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄植物細胞的線粒體或葉綠體中可防止轉基因番茄通過花粉將抗多聚半乳糖醛酸酶基因傳播給其他植物而造成基因污染。高頻熱點精析高頻熱點精析 1基因工程的基本工具和基本方法的比較基因工程及蛋白質工程基因工程及蛋白質工程基本基本工具工具的比較的比較限制酶限制酶識別目的基因和載體上特定的識別目的基因和載體上特定的核苷酸序列，在特定位點上切核苷酸序列，在特定位點上切割割DNA連接酶連接酶 拼接拼接DNA片段，形成重組片段，形成重組DNA載體

8、載體攜帶目的基因進入受體細胞；攜帶目的基因進入受體細胞；能在宿主細胞內穩(wěn)定存在并大能在宿主細胞內穩(wěn)定存在并大量復制，并有一個至多個限制量復制，并有一個至多個限制酶切割位點，具有特殊的標記酶切割位點，具有特殊的標記基因基因目的基目的基因導入因導入受體細受體細胞方法胞方法的比較的比較農桿菌轉化法農桿菌轉化法將目的基因整合到植物體細將目的基因整合到植物體細胞的染色體胞的染色體DNA上上顯微注射法顯微注射法將目的基因注入動物受精卵將目的基因注入動物受精卵中中Ca2處理法處理法使處于感受態(tài)的原核生物細使處于感受態(tài)的原核生物細胞吸收基因表達載體胞吸收基因表達載體目的基目的基因的檢因的檢測與鑒測與鑒定方法定

9、方法的比較的比較DNA分子雜交技術分子雜交技術(DNA和和DNA之間之間)檢測目的基因是否插入受體檢測目的基因是否插入受體細胞染色體的細胞染色體的DNA上上核酸分子雜交技術核酸分子雜交技術(DNA和和mRNA之間之間)檢測目的基因是否轉錄出檢測目的基因是否轉錄出mRNA抗原抗原抗體雜交技術抗體雜交技術(蛋白質分子雜交蛋白質分子雜交)檢測目的基因是否翻譯出蛋檢測目的基因是否翻譯出蛋白質白質抗蟲或抗病的接種抗蟲或抗病的接種實驗等實驗等個體水平鑒定個體水平鑒定 2.蛋白質工程 (1)蛋白質工程流程圖 (2)蛋白質工程與基因工程的比較項目項目蛋白質工程蛋白質工程基因工程基因工程區(qū)區(qū)別別原理原理中心法則

10、的逆推中心法則的逆推基因重組基因重組過程過程預期蛋白質功能預期蛋白質功能設計預期的蛋設計預期的蛋白質結構白質結構推測推測應有的氨基酸序應有的氨基酸序列列找到相對應找到相對應的脫氧核苷酸序的脫氧核苷酸序列列合成合成DNA表達出蛋白質表達出蛋白質獲取目的基因獲取目的基因構建構建基因表達載體基因表達載體將目將目的基因導入受體細胞的基因導入受體細胞目的基因的檢測與目的基因的檢測與鑒定鑒定項目項目蛋白質工程蛋白質工程基因工程基因工程區(qū)區(qū)別別實質實質定向改造或生產(chǎn)人類定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質所需蛋白質定向改造生物的遺傳特定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品物

11、類型或生物產(chǎn)品(基因基因的異體表達的異體表達)結果結果生產(chǎn)自然界沒有的蛋生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質白質生產(chǎn)自然界已有的蛋白質生產(chǎn)自然界已有的蛋白質聯(lián)系聯(lián)系蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出的第二代蛋白質工程是在基因工程基礎上延伸出的第二代基因工程，因為是對現(xiàn)有的蛋白質的改造或制造基因工程，因為是對現(xiàn)有的蛋白質的改造或制造新的蛋白質，所以必須通過基因修飾或基因合成新的蛋白質，所以必須通過基因修飾或基因合成實現(xiàn)實現(xiàn)下圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamH、Hind、Sma直線所示為三種限制酶的酶切位點。 據(jù)圖回答： (

12、1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用_限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含_的培養(yǎng)基上進行。 (2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調控序列是_(填字母代號)。 A啟動子BtetR C復制原點 DampR (3)過程可采用的操作方法是_(填字母代號)技術。 A農桿菌轉化 B大腸桿菌轉化 C顯微注射 D細胞融合 (4)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達，可采用_(填字母代號)技術。 A核酸分子雜交 B基因序列分析 C抗原抗體雜交 DPCR 解析構建目的基因表達載體必須使目的基因和載體被限制性核酸內切酶同時酶切后露出相同的黏性末端。從圖中可以看出，載體無

13、Sma酶的切割位點，若要將人乳鐵蛋白基因插入載體，就只能選擇Hind和BamH；要選出含有目的基因的大腸桿菌可以通過檢測標記基因是否表達來確定，四環(huán)素抗性基因中插入了目的基因而失活，故標記基因是氨芐青霉素抗性基因；啟動子位于基因首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，具有調控轉錄的功能；要使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達就必須在重組載體中插入乳腺蛋白基因的啟動子；檢測蛋白質一般使用抗原抗體雜交技術。 答案(1)Hind和BamH氨芐青霉素 (2)A(3)C(4)C 質粒是常用的基因工程載體。如圖是某種天然土壤農桿菌Ti質粒結構示意圖(標示了部分基因及部分限制酶作用位點)，據(jù)圖分析下列說法正

14、確的是() A圖中的終止子是由三個相鄰堿基組成的終止密碼 B用農桿菌轉化法可將該質粒構建的表達載體導入動物細胞 C用限制酶和DNA連接酶改造后的質粒無法被限制酶切割 D用限制酶處理能防止該質粒構建的表達載體引起植物瘋長 答案D 解析密碼子是mRNA上三個相鄰的堿基，不會出現(xiàn)在DNA上；農桿菌轉化法是將重組載體導入植物細胞；用限制酶和DNA連接酶構建的表達載體中仍存在限制酶的識別位點；用限制酶切割后，編碼控制細胞分裂素合成的物質就不能合成了。 1植物組織(細胞)培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)細胞工程細胞工程項目項目植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)取材取材植物幼嫩部位植物幼嫩部位(芽芽尖、根尖

15、等尖、根尖等)動物胚胎或出生不久動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或的幼齡動物的器官或組織組織項目項目植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)結果結果獲得植株個體，可以體獲得植株個體，可以體現(xiàn)全能性現(xiàn)全能性新的細胞，不形成個體，新的細胞，不形成個體，不體現(xiàn)全能性不體現(xiàn)全能性目的目的植株快速繁殖；植株快速繁殖；脫脫毒植株的培養(yǎng)；毒植株的培養(yǎng)；人工人工種子；種子；生產(chǎn)藥物、殺生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等；蟲劑等；轉基因植物轉基因植物的培育的培育蛋白質生物制品的生蛋白質生物制品的生產(chǎn)；產(chǎn)；皮膚移植材料的培皮膚移植材料的培育；育；檢測有毒物質；檢測有毒物質；生理、病理、藥理學的研生理、病理、藥理學的研究

16、究相同相同點點兩技術手段培養(yǎng)過程中都進行有絲分裂，都是無兩技術手段培養(yǎng)過程中都進行有絲分裂，都是無性繁殖，都可稱為克隆，都不涉及減數(shù)分裂；性繁殖，都可稱為克隆，都不涉及減數(shù)分裂；均均為無菌操作，需要適宜的溫度、為無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件等條件 2.植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較植物體細胞雜交植物體細胞雜交動物細胞融合動物細胞融合(單克隆抗體制備單克隆抗體制備)理論基理論基礎礎(原原理理)細胞膜的流動性、植物細胞細胞膜的流動性、植物細胞的全能性的全能性細胞膜的流動性細胞膜的流動性融合前融合前處理處理先用纖維素酶和果膠酶除去先用纖維素酶和果膠酶除去細胞壁細胞壁先用胰蛋白酶使細胞分散

17、開先用胰蛋白酶使細胞分散開促融方促融方法法電激、振動、離心、聚乙二電激、振動、離心、聚乙二醇醇電激、聚乙二醇、滅活的病毒電激、聚乙二醇、滅活的病毒等等植物體細胞雜交植物體細胞雜交動物細胞融合動物細胞融合(單克隆抗單克隆抗體制備體制備)結果結果雜種植株雜種植株雜交細胞雜交細胞應用應用培育植物新品種培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體主要用于制備單克隆抗體意義意義突破遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，突破遠緣雜交不親和的障礙，打破了生殖隔離，擴展了雜交的親本組合擴展了雜交的親本組合 3.動物體細胞核移植的過程(流程圖)現(xiàn)有甲、乙兩種植物(均為二倍體純種)，其中甲種植物的光合作用能力高于乙種植物

18、，但乙種植物很適宜在鹽堿地種植。且相關性狀均為核基因控制。要利用甲、乙兩種植物的優(yōu)勢，培育出高產(chǎn)、耐鹽的植株，有多種生物技術手段可以利用。下列所采用的技術手段中，不可行的是() A利用植物體細胞雜交技術，可獲得滿足要求的四倍體雜種目的植株 B將乙種植物耐鹽基因導入到甲種植物的受精卵中，可培育出目的植株 C兩種植物雜交后，得到的F1再利用單倍體育種技術，可較快獲得純種的目的植株 D誘導兩種植物的花粉融合，并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素處理，可培育出目的植株 解析兩種植物存在著生殖隔離，無法雜交，即使能夠雜交，所得F1也不能產(chǎn)生正?？捎呐渥?，因而不能用于單倍體育種。 答案C 科學家用植物體細胞雜交

19、方法，將番茄的原生質體和馬鈴薯的原生質體融合，成功地培育出了“番茄馬鈴薯”雜種植株(如圖所示)，其中表示過程，英文字母表示細胞、組織或植株。據(jù)圖回答下列問題： (1)在實現(xiàn)過程的技術之前使用_酶處理細胞以去除細胞壁。 (2)在將雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，依據(jù)的原理是_，其中過程相當于_過程，過程涉及的分裂方式為_。 (3)若番茄細胞內有m條染色體，馬鈴薯細胞內有n條染色體，則“番茄馬鈴薯”細胞內含_條染色體；若雜種細胞培育成的“番茄馬鈴薯”植株為四倍體，則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于_倍體植株。 (4)若將該方案用在單克隆抗體制備過程中，請用箭頭把下列各圖解的字母按單克隆抗

20、體制備過程的順序連接起來： 解析(1)植物體細胞雜交過程中應該用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。(2)雜種細胞培育成為雜種植株依據(jù)的原理是細胞的全能性，雜種細胞的組織培養(yǎng)過程要經(jīng)過脫分化和再分化過程，在植物組織培養(yǎng)過程中只涉及有絲分裂。(3)若番茄細胞內有m條染色體，馬鈴薯細胞內有n條染色體，則產(chǎn)生的“番茄馬鈴薯”細胞所含的染色體為mn條，屬于異源四倍體。該雜種植株的花粉經(jīng)離體培養(yǎng)得到的植株無論含幾個染色體組，均為單倍體。(4)制備單克隆抗體的過程包括“正常小鼠免疫處理融合篩選提純”四步。真題模擬強化真題模擬強化 1(2014天津，4)為達到相應目的，必須通過分子檢測的是() A攜帶鏈霉素抗性基因

21、受體菌的篩選 B產(chǎn)生抗人白細胞介素8抗體的雜交瘤細胞的篩選 C轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定 D21三體綜合征的診斷 答案B 解析本題考查基因工程、細胞工程與變異的有關實驗篩選診斷問題。攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選可利用含鏈霉素選擇性培養(yǎng)基篩選；必需利用抗原抗體雜交技術篩選產(chǎn)生抗人白細胞介素的雜交瘤細胞；轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定可采用個體生物學水平的飼喂法進行檢測；利用顯微鏡檢測21三體綜合征。 2(多選)(2014江蘇，23)下列關于基因工程技術的敘述，錯誤的是() A切割質粒的限制性核酸內切酶均特異性地識別6個核苷酸序列 BPCR反應中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反

22、應 C載體質粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標記基因 D抗蟲基因即使成功地插入到植物細胞染色體上也未必能正常表達 答案ABC 解析本題考查基因工程的相關知識。不同的限制性核酸內切酶特異性地識別核苷酸序列不同，A錯誤；酶具有專一性，PCR反應中溫度的周期性改變是為了不同的酶將DNA解旋、擴增，B錯誤；載體質粒通常采用抗生素抗性基因作為篩選標記基因，C錯誤；基因成功插入也未必會表達，D正確。解答此類題目一定要準確把握基因工程的步驟、基因工程的工具。 3(2014湖北質檢)在25的實驗條件下可順利完成的是() A光合色素的提取與分離 B用斐林(本尼迪特)試劑鑒定還原糖 C大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng) D制備用于植物組織培養(yǎng)的固體培養(yǎng)基 答案A 解析本題考查實驗的理解和評價能力。光合色素的提取分離對溫度沒有特別的要求，在室溫下能順利完成；用斐林試劑鑒定還原糖，需要5065的溫水加熱；體外培養(yǎng)組織細胞的溫度一般與相應動物的體溫相近，對于大鼠來說應該在37左右；固體培養(yǎng)基需要加瓊脂，瓊脂的溶解溫度9597。解答本題易出現(xiàn)的一個問題就是不能準確記憶各實驗的真正溫度，但可借助選項分析獲取有用信息，如大鼠神經(jīng)細胞的培養(yǎng)溫度與其體溫相同。