《高考生物二輪專題復習“知識落實篇”專題九 第一講 基因工程和細胞工程課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考生物二輪專題復習“知識落實篇”專題九 第一講 基因工程和細胞工程課件（105頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第一講基因工程和細胞工程第一講基因工程和細胞工程專題九現(xiàn)代生物科技專題一、理解能力1(2013年廣東卷)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是()A合成編碼目的肽的DNA片段B構建含目的肽DNA片段的表達載體C依據(jù)P1氨基酸序列設計多條模擬肽D篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽解析：該題目屬于蛋白質工程，已經(jīng)獲得該目的基因片段，不需要合成編碼目的肽的DNA片段，故A錯誤，是需要構建含目的DNA片段的表達載體，但這不是第一步，故B錯誤；蛋白質工程的第一步是根據(jù)蛋白質的功能，設計P1氨基酸序列，從
2、而推出其基因序列，故C正確；該基因表達產(chǎn)物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1，目前在P1的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，而目的多肽是抗菌性強但溶血性弱，所以必需對其改造，保持其抗菌性強，抑制其溶血性，故D錯誤。答案：C2(2012年浙江卷)天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰，下列操作正確的是()A提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉錄獲得互補的DNA，再擴增基因BB利用限制性核酸內切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞D將基因B直接導入大
3、腸桿菌，然后感染并轉入玫瑰細胞解析：控制藍色色素合成的基因B即為我們所需要的目的基因，可通過逆轉錄法獲得基因B，再進行擴增以增加其數(shù)量，A正確?；蛭膸熘斜４娴氖歉骰蚱危崛r無須使用限制性核酸內切酶，B錯誤。為使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在且能向下一代遺傳，應先在體外使用DNA連接酶構建基因表達載體，然后再導入大腸桿菌，C、D錯誤。答案：A二、獲取信息能力3(2013年新課標卷)閱讀如下材料：材料甲：科學家將牛生長激素基因導入小鼠受精卵中，得到了體型巨大的“超級小鼠”；科學家采用農(nóng)桿菌轉化法培育出轉基因煙草。材料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性。科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造
4、，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。材料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體，科學家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內，成功產(chǎn)出兔甲的后代，證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內發(fā)育。回答下列問題：(1)材料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用_法。構建基因表達載體常用的工具酶有_和_。在培育有些轉基因植物時，常用農(nóng)桿菌轉化法，農(nóng)桿菌的作用是_。(2)材料乙的技術屬于_工程范疇。該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對_進行改造，或制造一種_的技術
5、。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的_序列發(fā)生了改變。(4)材料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到_種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術。在材料丙的實例中，兔甲稱為_體，兔乙稱為_體。解析：(1)將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用顯微注射法，構建基因表達載體常用的工具酶是限制性內切酶和DNA連接酶。農(nóng)桿菌的作用是將目的基因導入到植物(受體)細胞內。(2)材料乙中的技術屬于蛋白質工程的范疇，該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過對基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有的蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質的技術。在該實例中，
6、引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了改變。(3)胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。在材料丙實例中，兔甲稱為供體，兔乙稱為受體。答案：(1)顯微注射限制性內切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌可感染植物，將目的基因轉移到受體細胞中。(2)蛋白質現(xiàn)有蛋白質新蛋白質氨基酸(3)同供受4(2012年浙江卷)請根據(jù)以下提供的實驗材料，完善生物制劑W對動物不同細胞的分裂具有促進作用的實驗思路，并預測實驗結果。實驗材料：培養(yǎng)液、正常體細胞、癌細胞、W、胰蛋白酶。(要求與說明：答題時不考慮加入W后的體積變化等誤差。提供的細胞均
7、具有分裂能力，只進行原代培養(yǎng)且培養(yǎng)條件適宜)(1)實驗思路：取培養(yǎng)瓶若干個，分組如下：_。每組設置若干個重復樣品。各組樣品在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一段合適的時間后，各取其中的幾個樣品，加入_，搖勻，在顯微鏡下用血細胞計數(shù)板分別計數(shù)并記錄細胞數(shù)。重復若干次。_。(2)預測實驗結果(用坐標系和細胞數(shù)變化曲線示意圖表示)：解析：(1)本實驗的目的是：完善生物制劑W對動物不同細胞的分裂具有促進作用的實驗思路，有兩個自變量：是否加入生物制劑W、動物細胞的種類。(2)設計時應遵循單一變量及對照實驗原則，進行重復實驗可減少誤差并使實驗結果更為準確可靠，故分組時應分4組分別進行實驗。(3)胰蛋白酶用來分解組織細胞間的蛋
8、白質，使組織細胞相互分散開來，有利于細胞的分裂。(4)繪制曲線時，應注意橫縱坐標及各組合的最終高度。答案：(1)A組：培養(yǎng)液中加入體細胞。B組：培養(yǎng)液中加入體細胞，加入W。C組：培養(yǎng)液中加入癌細胞。D組：培養(yǎng)液中加入癌細胞，加入W。胰蛋白酶統(tǒng)計并分析所得數(shù)據(jù)(2)用坐標系和細胞數(shù)變化曲線示意圖表示如下圖：三、綜合運用能力5(2013年北京卷)斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼。具有純合突變基因(dd)的斑馬魚胚胎會發(fā)出紅色熒光。利用轉基因技術將綠色熒光蛋白(G)基因整合到斑馬魚17號染色體上，帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光。未整合G基因的染色體的對應位點表示為g。用個體M和N進行如下雜
9、交實驗。(1)在上述轉基因實驗中，將G基因與質粒重組，需要的兩類酶是_和_。將重組質粒顯微注射到斑馬魚_中，整合到染色體上的G基因_后，使胚胎發(fā)出綠色熒光。(2)根據(jù)上述雜交實驗推測：親代M的基因型是_(選填選項前的符號)。aDDgg bDdgg子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型包括_(選填選項前的符號)。aDDGG bDDGg cDdGG dDdGg(3)雜交后，出現(xiàn)紅綠熒光(既有紅色又有綠色熒光)胚胎的原因是親代_(填“M”或“N”)的初級精(卵)母細胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的_發(fā)生了交換，導致染色體上的基因重組。通過記錄子代中紅綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù)，可計算得到該親本產(chǎn)生的重組配子
10、占其全部配子的比例，算式為_。解析：(1)基因工程操作過程中需要兩類工具酶：限制性核酸內切酶和DNA連接酶。動物細胞工程的受體細胞一般是受精卵。(2)由于出現(xiàn)了綠色熒光(D_G_)和紅色熒光(ddgg)的子代胚胎，則親代M中必定均含有d基因，同時可推出M和N的基因型是：Ddgg、DdGg，由此可知第一問選b，第二問選b、d。(3)由題可知，D與G是連鎖遺傳的，再由第(2)題的分析可知，其基因分析如下圖(左)所示，因此正常情況不會產(chǎn)生紅綠熒光胚胎，除非親代N的在減數(shù)分裂過程中同源染色體發(fā)生了交叉互換，形成如下圖(右)所示的情況。 若親代N產(chǎn)生的配子中重組的配子(dG和Dg)占的比例為x，則dG占
11、的比例為x/2，又因親代M產(chǎn)生兩種比例相等的配子：Dg、dg，則可知子代胚胎中紅綠熒光胚胎的概率為x/4，即：x/4(紅綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù))，可推出重組的配子比例為：4(紅綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù))。 答案：(1)限制性核酸內切酶DNA連接酶受精卵表達(2)bb、d(3)N非姐妹染色單體4(紅綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)) 6(2012年天津卷)生物分子間的特異性結合的性質廣泛用于生命科學研究。以下實例為體外處理“蛋白質DNA復合體”獲得DNA片段信息的過程圖。據(jù)圖回答：(1)過程酶作用的部位是_鍵，此過程只發(fā)生在非結合區(qū)DNA，過程酶作用的部位是_鍵。(2)、兩過程利用了酶的_特性。(3)
12、若將得到的DNA片段用于構建重組質粒，需要過程的測序結果與_酶的識別序列進行對比，已確定選用何種酶。(4)如果復合體中的蛋白質為RNA聚合酶，則其識別、結合DNA序列為基因的_。(5)以下研究利用了生物分子間的特異性結合的有_(多選)。A分離得到核糖體，用蛋白酶酶解后提取rRNA B用無水乙醇處理菠菜葉片，提取葉綠體基粒膜上的光合色素C通過分子雜交手段，用熒光物質標記的目的基因進行染色體定位D將抑制成熟基因導入番茄，其mRNA與催化成熟酶基因的mRNA互補結合，終止后者翻譯，延遲果實成熟。解析：(1)DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯鍵，蛋白酶作用的部位是肽鍵。(2)過程利用了各種酶催化一種
13、或一類化學反應的特性，即專一性。(3)DNA要構建重組質粒，需要用限制性核酸內切酶切割，再與質粒重組。(4)RNA聚合酶識別和結合在基因的啟動子上，才能驅動基因轉錄。(5)特異性的蛋白酶能酶解蛋白質，分子雜交手段也是利用各物質分子結合的特異性，抑制成熟基因轉錄出的mRNA與催化成熟酶基因的mRNA堿基互補結合，也具有特異性，光合色素易溶于有機溶劑，與酒精并不是特異性的溶解，所以選ACD。答案：(1)磷酸二酯肽(2)專一(3)限制性核酸內切(4)啟動子(轉錄起始區(qū)) (5)ACD7(2013年天津卷)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理黑芥原生
14、質體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與完整的花椰菜原生質體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株。流程如下圖。據(jù)圖回答下列問題：(1)過程所需的酶是_。(2)過程后，在顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的_存在，這一特征可作為初步篩選雜種細胞的標志。(3)原生質體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是_。原生質體經(jīng)過_再生，進而分裂和脫分化形成愈傷組織。(4)若分析再生植株的染色體變異類型，應剪取再生植株和_植株的根尖，通過_、_、染色和制片等過程制成裝片，然后在顯微鏡下觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目。(5)采用特異性引物對花椰菜和黑芥基因組DN
15、A進行PCR擴增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。下圖是用該引物對雙親及再生植株14進行PCR擴增的結果。據(jù)圖判斷，再生植株14中一定是雜種植株的有_。(6)對雜種植株進行_接種實驗，可篩選出具有高抗性的雜種植株。解析：(1)DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯鍵，蛋白酶作用的部位是肽鍵。(2)過程利用了各種酶催化一種或一類化學反應的特性，即專一性。(3)DNA要構建重組質粒，需要用限制性核酸內切酶切割，再與質粒重組。(4)RNA聚合酶識別和結合在基因的啟動子上，才能驅動基因轉錄。(5)特異性的蛋白酶能酶解蛋白質，分子雜交手段也是利用各物質分子結合的特異性，抑制成熟基因轉錄出的m
16、RNA與催化成熟酶基因的mRNA堿基互補結合，也具有特異性，光合色素易溶于有機溶劑，與酒精并不是特異性的溶解，所以選ACD。答案：(1)磷酸二酯肽(2)專一(3)限制性核酸內切(4)啟動子(轉錄起始區(qū))(5)ACD 8(2012年江蘇卷)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內切酶切割的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題：(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。(2)若用限制酶Sma完全切割圖1中DNA片
17、段，產(chǎn)生的末端是_末端，其產(chǎn)物長度為_。(3)若圖1中虛線方框內的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子分離出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，產(chǎn)物中共有_種不同DNA片段。 (4)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是_。在導入重組質粒后，為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌，一般需要用添加_的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達，其最可能的原因是_。解析：(1)DNA單鏈中相鄰兩個堿基之間通過“脫氧核糖磷酸脫氧核糖”連接。(2)Sma識別的序列為GGGCCC，切割后會產(chǎn)生
18、平末端；圖1所示的DNA分子中含有兩個Sma的識別位點，第一個識別位點在左端534 bp序列向右三個堿基對的位置；第二個識別位點在右端658 bp序列向左三個堿基對的位置，從這兩個位點切割后產(chǎn)生的DNA片段長度分別為5343,79633,6583，即得到的DNA片段長度分別為537 bp、790 bp和661 bp。(3)在雜合子體內含有基因D和基因d，基因D的序列中含有兩個識別位點，經(jīng)過Sma完全切割會產(chǎn)生537 bp、790 bp和661 bp三種不同長度的片段，基因d的序列中含有一個識別位點，經(jīng)過切割后會產(chǎn)生1327 bp和661 bp兩種長度的片段，綜上，雜合子中分離到該基因的DNA片
19、段經(jīng)過切割后會產(chǎn)生4種不同長度的片段。(4)能夠獲取目的基因并切開質粒的限制酶有識別序列為GGATCC的BamH和識別序列為GATC的Mbo，若使用Mbo會同時破壞質粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamH來切割目的基因和質粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于篩選出含有重組質粒的大腸桿菌。因為目的基因和運載體是用同種限制酶切割的，目的基因兩端的末端和質粒切割后的兩個末端都能進行互補，可能出現(xiàn)目的基因反向連接在運載體上的情況，導致基因D不能正確表達。 答案：(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH抗生素B同種限
20、制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質粒反向連接 考點考點1基因工程的原理及技術1基因工程的概念按照人們的愿望，進行嚴格的設計，并通過_等技術，賦予生物以新的_，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的_。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，因此又叫做_。體外DNA重組和轉基因遺傳性生物類型和生物產(chǎn)品DNA重組技術2DNA重組技術的基本工具(1)限制酶。全稱：_。來源：主要從_中分離純化出來。特點：識別雙鏈DNA分子的某種_，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的_斷開。結果：產(chǎn)生黏性末端或_。限制性核酸內切酶原核生物特定核苷酸序列磷酸二酯鍵平末端(2)DNA連接酶。類型：根據(jù)酶的
21、來源不同，可分為Ecoli DNA連接酶和_。作用：連接_，恢復被限制酶切開的兩個核苷酸之間的_。(3)載體。種類：通常利用_作為載體，另外還有_、_等。T4 DNA連接酶雙鏈DNA片段磷酸二酯鍵質粒噬菌體的衍生物動植物病毒質粒。a化學本質：_。小型環(huán)狀DNA分子自我復制限制酶切割位點標記基因3基因工程的基本操作程序(1)目的基因的獲取。目的基因：編碼蛋白質的基因。基因文庫PCR技術DNA合成儀(2)基因表達載體的構建，是實施基因工程的第二步，也是基因工程的_。目的：使目的基因在受體細胞中_，并且可以遺傳給下一代，并使目的基因_。組成(如圖所示)：_終止子標記基因(如抗生素基因)。核心穩(wěn)定存在
22、能夠表達和發(fā)揮作用目的基因 啟動子(3)將目的基因導入受體細胞。轉化：目的基因進入_內，并且在受體細胞內維持_的過程。受體細胞穩(wěn)定和表達農(nóng)桿菌轉化法基因槍法 花粉管通道法顯微注射法感受態(tài)細胞法(4)目的基因的檢測與鑒定。利用_技術檢測目的基因的有無。利用_技術檢測目的基因的轉錄。利用_檢測目的基因的翻譯。利用_的檢測鑒定重組性狀的表達。DNA分子雜交分子雜交抗原、抗體雜交個體生物學水平 考點考點2基因工程的應用應用類別應用實例轉基因植物抗蟲轉基因植物殺蟲的基因主要有_、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等抗病轉基因植物_：病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因；_：幾丁質酶基因和抗
23、毒素合成基因抗逆轉基因植物抗鹽堿和抗干旱的_、抗凍蛋白基因、抗除草劑基因改良植物品質轉基因玉米中_的含量比對照組提高30%；_儲存時間可延長12個月；轉基因矮牽牛呈現(xiàn)出原本沒有的_Bt毒蛋白基因抗病毒基因抗真菌基因調節(jié)細胞滲透壓基因賴氨酸轉基因延熟番茄顏色變異轉基因動物提高動物生長速度如將_導入綿羊體內和將_導入鯉魚體內生長速率快、體形大改善畜產(chǎn)品的品質如將_導入奶?；蚪M，使所獲得的轉基因牛分泌的乳液中_大大降低，但其他營養(yǎng)成分不受影響用轉基因動物生產(chǎn)藥物目前，已在牛和山羊等動物_中表達出了抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素和抗胰蛋白酶等重要藥品用轉基因動物作器官移植的供體科學家正試圖利用基因工
24、程方法對豬的器官進行改造，抑制_的表達，或設法_，再結合克隆技術，培育出沒有_的轉基因克隆豬器官(續(xù)上表) 外源生長激素基因外源生長激素基因腸乳糖酶基因乳糖的含量乳腺生物反應器抗原決定基因除去抗原決定基因免疫排斥反應基因工程藥物第一種基因工程藥物_；其他基因工程藥物如細胞因子、抗體、疫苗、激素等；我國第一個國內批準生產(chǎn)的基因工程藥物_，其他藥物如白細胞介素2、干擾素、乙肝疫苗等基因治療把正常基因導入病人體內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的，這是治療遺傳病的_的手段，分為_和_(續(xù)上表) 重組人胰島素重組人干擾素a1b最有效體內基因治療體外基因治療 考點考點3植物的組織培養(yǎng)1
25、原理細胞的全能性(1)概念：_的細胞仍然具有_的潛能。(2)原因：生物體的任一細胞都包含本物種的_。(3)生物體上的細胞未表現(xiàn)出全能性，而是形成特定的組織、器官，其原因是：細胞中的基因進行了_表達，使細胞分化成不同的組織和器官。已分化 發(fā)育成完整個體全部遺傳信息選擇性脫離母體營養(yǎng)物質2植物組織培養(yǎng)技術(1)胡蘿卜組織培養(yǎng)的實驗分析。實驗原理。植物體的根、莖、葉細胞一般都具有全能性，在一定的營養(yǎng)和激素等條件下，可以_形成愈傷組織。將愈傷組織轉接到含有_成分的培養(yǎng)基上，就可以誘導其再分化生成_或_，進而發(fā)育成完整的小植株。脫分化不同激素胚狀體 叢芽方法步驟。酒精溶液形成層恒溫避光分化培養(yǎng)基次氯酸鈉
26、溶液 處理處理(2)植物組織培養(yǎng)概念。在_和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產(chǎn)生_，最終形成完整的植株。(3)過程總結。無菌愈傷組織、叢芽脫分化愈傷組織再分化3植物體細胞雜交技術(1)概念：將_體細胞，在一定條件下融合成_，并把雜種細胞培育成_的技術。不同種的植物雜種細胞 新的植物體原生質體A原生質體B再生壁雜種植株(3)過程分析。獲得原生質體的方法是_處理細胞去除細胞壁，該過程利用了酶的_性。誘導原生質體。原生質體融合成一體，利用了生物膜的結構特點，即_。纖維素酶和果膠酶專一離心、振動、電激聚乙二醇(PEG)具有一定的流動性植
27、物體細胞雜交成功的標志是雜種細胞再生出_。將雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株是運用了_技術。(4)成果。_沒有取得預期結果。煙草海島煙草、胡蘿卜羊角芹、白菜甘藍等_或_雜種，在生產(chǎn)上有較高的應用價值。細胞壁植物組織培養(yǎng)番茄馬鈴薯種間 屬間白菜甘藍同普通白菜相比，具有生長周期短、耐熱性強和易于貯藏等優(yōu)點。(5)意義：_?？朔h緣雜交不親和的障礙 考點考點4細胞融合和單克隆抗體1動物細胞的融合(1)概念：也稱_，是指兩個或多個細胞結合形成一個細胞的過程。融合后形成的是_。(2)誘導融合的因素：聚乙二醇(PEG)、_、電激等。(3)意義：突破了_方法的局限，使遠緣雜交成為可能。(4)應用：通過雜交瘤技術，制備
28、_。細胞雜交雜交細胞滅活的病毒有性雜交單克隆抗體2單克隆抗體(1)概念：單一的_與骨髓瘤細胞融合，經(jīng)培養(yǎng)篩選后產(chǎn)生的_。(3)優(yōu)點：特異性強、_，可大量制備。B淋巴細胞專一抗體B淋巴細胞骨髓瘤細胞培養(yǎng)、篩選靈敏度高整合一整合一基因工程的基本操作程序1目的基因的獲取(1)直接分離法：從自然界已有的物種中分離，如從基因組文庫或cDNA文庫中獲取。(2)人工合成目的基因。如果基因比較小，核苷酸序列又已知，可以通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成。以RNA為模板，在逆轉錄酶的作用下人工合成。(3)PCR技術擴增目的基因。原理：DNA雙鏈復制。過程：第一步：加熱至9095 ，DNA解鏈；第二步：冷卻至
29、5560 ，引物結合到互補DNA鏈；第三步：加熱至7075 ，熱穩(wěn)定的DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。 PCR技術與DNA復制的比較。PCR技術DNA復制不同點解旋方式高溫下變性解旋解旋酶催化解旋場所PCR擴增儀中細胞內酶熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(Taq酶)細胞內含有的DNA聚合酶結果1個DNA片段2n個DNA片段(n為循環(huán)次數(shù))1個DNA分子2個DNA分子相同點原理DNA雙鏈復制(堿基互補配對)原料四種游離的脫氧核苷酸條件模板、能量、酶等2.基因表達載體的構建(1)基因表達載體各部分組成的作用。啟動子：一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉
30、錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的尾端，能使轉錄在所需要的地方停下來。標記基因：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，如抗生素抗性基因。 (2)基因表達載體的構建步驟。3基因導入受體細胞方法生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農(nóng)桿菌轉化法顯微注射法Ca2處理法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉化過程將目的基因插入到Ti質粒的TDNA上農(nóng)桿菌導入植物細胞整合到受體細胞的DNA表達將含有目的基因的表達載體提純取卵(受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體與感受態(tài)細胞
31、混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子4.目的基因的檢測與鑒定類型步驟檢測內容方法結果顯示分子水平檢測第一步目的基因是否插入受體細胞染色體的DNA上DNA分子雜交技術(DNA和DNA之間)是否成功顯示出雜交帶第二步目的基因是否轉錄出mRNA 核酸分子雜交技術(DNA和mRNA之間雜交)同上第三步目的基因是否翻譯出蛋白質蛋白質分子雜交(抗原抗體之間雜交)同上個體水平鑒定包括抗蟲或抗病的接種實驗，以確定是否有抗性以及抗性程度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品進行活性比較，以確定功能是否相同等特別提醒(1)原核生物作為受體細胞的優(yōu)點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少。(2)基因工程四步曲中，只有第3步“將目的基因導
32、入受體細胞”沒有發(fā)生堿基互補配對，其他三步中都涉及堿基互補配對，具體過程如下：第1步中發(fā)生在反轉錄法合成目的基因過程中；第2步中發(fā)生在黏性末端相互連接配對過程中；第4步中目的基因的導入檢測、轉錄檢測發(fā)生堿基互補配對。對位訓練1(2012年福建卷)肺細胞中的let7基因表達減弱，癌基因RAS表達增強，會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將let7基因導入肺癌細胞實驗表達，發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖1。請回答：(1)進行過程時，需用_酶切開載體以插入let7基因。載體應用RNA聚合酶識別和結合的部位，以驅動let7基因轉錄，該部位稱為_。(2)進行過程時，需用_酶處理貼
33、附在培養(yǎng)皿壁上的細胞，以利于傳代培養(yǎng)。 (3)研究發(fā)現(xiàn)，let7基因能影響RAS的表達，其影響機理如圖2。據(jù)圖分析，可從細胞提取_進行分子雜交，以直接檢測let7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。解析：(1)過程表示基因表達載體的構建，在該過程中需要用限制酶對載體進行切割以便于目的基因的插入(限制性核酸內切酶，簡稱限制酶，寫其他的不得分)；啟動子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶結合和識別的位點，RNA聚合酶結合到該位點，可驅動轉錄過程。(2)過程表示動物細胞培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制后可以用胰蛋白酶處理，使之分散成單個
34、的細胞，之后分裝到其他培養(yǎng)瓶里面進行傳代培養(yǎng)。(3)判斷目的基因是否在受體細胞中轉錄，可用分子雜交技術來進行，從細胞中提取mRNA和用放射性同位素或者熒光標記的目的基因單鏈DNA片段進行雜交。根據(jù)題中信息“肺組織細胞中的let7基因表達減弱，癌基因RAS表達就增強，引發(fā)肺癌”導入let7基因后，肺癌細胞受到抑制，說明RAS基因表達減弱，導致細胞中的RAS蛋白質含量減少進而導致癌細胞受抑制。 答案： (1)限制性核酸內切酶(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白整合二整合二基因工程的應用成果1乳腺生物反應器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較乳腺生物反應器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較(1)概念。乳腺生物反
35、應器是指將外源基因在哺乳動物的乳腺中特異表達，利用動物的乳腺組織生產(chǎn)藥物蛋白。工程菌是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系。 (2)兩者的區(qū)別。比較項目乳腺生物反應器工程菌基因結構動物基因的結構與人類基因的結構基本相同細菌或酵母菌等生物基因的結構與人類基因的結構有較大差異基因表達合成的藥物蛋白與天然蛋白質相同細菌細胞內沒有內質網(wǎng)、高爾基體等細胞器，產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性受體細胞動物的受精卵微生物細胞導入目的基因的方式顯微注射法感受態(tài)細胞法生產(chǎn)條件不需嚴格滅菌，溫度等外界條件對其影響不大需嚴格滅菌，嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質濃度等外界條件藥物提取從動物乳汁中
36、提取從微生物細胞中提取生產(chǎn)設備畜牧業(yè)生產(chǎn)，加提取設備工業(yè)生產(chǎn)，設備精良(續(xù)上表)2.基因治療的類型比較比較項目體外基因治療體內基因治療成果舉例用腺苷酸脫氨酶基因治療復合型免疫缺陷癥用正?；蛑委熯z傳性囊性纖維化病過程從患者體內獲得某種細胞體外完成基因轉移篩選、細胞擴增輸入體內(實例中第一個)直接向患者體內組織轉移基因(實例中第二個)特點操作復雜，但效果較為可靠方法簡便，但效果難以控制相同點都是屬于基因治療，都是正常的外源基因導入靶細胞，以代替、修復、糾正缺陷基因。目前兩種方法都處于臨床實驗階段特別提醒(1)乳腺生物反應器受生物性別的限制，若從動物的尿液中提取藥物蛋白，則不受性別限制。(2)注意
37、區(qū)分基因治療和基因診斷：基因治療是將正常基因導入病人體內，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的?；蛟\斷是用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記的DNA分子作探針，利用DNA分子雜交原理，檢測被測標本上的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。(3)經(jīng)過基因治療后，患者細胞內的缺陷基因并沒有改變。對位訓練2(2012年山東卷)毛角蛋白型中間絲(KIF)基因與絨山羊的羊絨質量密切相關。獲得轉KIF基因的高絨質絨山羊的簡單流程如圖。(1)過程中最常用的運載工具是_，所需要的酶是限制酶和_。(2)在過程中，用_處理將皮膚組織塊分散成單個成纖維細胞。在培養(yǎng)過程中，將成纖維細胞置于5%CO2的氣
38、體環(huán)境中，CO2的作用是_。(3)在過程中，用_處理以獲取更多的卵(母)細胞。成熟卵(母)細胞在核移植前需要進行_處理。(4)從重組細胞到早期胚胎過程中所用的胚胎工程技術是_。在胚胎移植前，通過_技術可獲得較多胚胎。解析：(1)基因工程所用的基本工具有限制性內切酶、DNA連接酶和運載體，其中，常用的運載體是質粒，也可用噬菌體衍生物和動植物病毒。(2)在動物細胞工程中，若將動物組織分散成單個細胞，常用胰蛋白酶和膠原蛋白酶來處理；若進行核移植，需先對卵母細胞培養(yǎng)到M中期并做去核處理；動物細胞的培養(yǎng)需要無菌無毒條件，一定的營養(yǎng)條件，血漿、血清和O2、CO2氣體條件，其中的氣體CO2主要用于維持培養(yǎng)液
39、的pH。(3)在動物胚胎工程中，常用促性腺激素處理雌性個體而使其超數(shù)排卵；常采用核移植和早期胚胎培養(yǎng)技術獲得重組胚胎，并進一步培育出克隆動物。(4)常采用胚胎分割和移植技術獲得更多的優(yōu)良個體。 答案：(1)質粒DNA 連接酶(2)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶 )維持培養(yǎng)基(液)的pH(3)促性腺激素去核(4)(早期)胚胎培養(yǎng)胚胎分割整合三整合三植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交名稱植物組織培養(yǎng)植物體細胞雜交原理細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性和細胞的全能性過程離體的植物器官、組織或細胞脫分化愈傷組織再分化 根、芽或胚狀體 發(fā)育 植物體選材選取根尖、莖尖、形成層等最容易誘導脫分化的部位不同植物細胞融合后形
40、成的雜種細胞技術操作脫分化、再分化除脫分化、再分化外，還要用酶解法去除細胞壁，用一定的方法誘導細胞融合關系植物組織培養(yǎng)是植物體細胞雜交的基礎，植物體細胞雜交所用的技術更復雜（續(xù)上表）特別提醒(1)細胞全能性表達的條件：離體、無菌；一定的營養(yǎng)物質，如水、無機鹽、蔗糖、維生素等；激素：生長素和細胞分裂素；適宜的溫度和光照。(2)注意原生質體和原生質層的區(qū)別。原生質體是除去細胞壁的植物細胞，而原生質層包括植物細胞的細胞膜、液泡膜以及兩層膜之間的細胞質，相當于植物細胞的半透膜。(3)植物細胞融合完成的標志是產(chǎn)生新的細胞壁，植物體細胞雜交的目的不僅是獲得雜種細胞，更重要的是為了獲得雜種植株。對位訓練3(
41、雙選)對右圖的分析，正確的是()A若該圖表示基因工程的操作流程圖，則C表示重組質粒，D是受體細胞B若該圖表示單克隆抗體的制備，則A是經(jīng)過免疫的T淋巴細胞，B是骨髓瘤細胞C若該圖表示動物體細胞核移植過程，用胚胎分割技術可獲得多個性別不同的克隆動物DD若該圖表示植物體細胞雜交過程，則從C到D需用的技術是植物組織培養(yǎng)解析：抗體由漿細胞產(chǎn)生，若圖中表示單克隆抗體的制備，則A是經(jīng)過免疫的B淋巴細胞，B是骨髓瘤細胞。胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或同卵多胎的技術。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，其性狀相同，因此，胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆
42、的方法之一。答案：AD動物細胞融合與單克隆抗體整合四整合四1動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性，細胞的全能性細胞膜有流動性，細胞的增殖融合方法去除細胞壁后誘導原生質體融合使細胞分散后誘導細胞融合使用的酶纖維素酶和果膠酶胰蛋白酶或膠原蛋白酶誘導手段物理法：離心、電激、振動；化學法：聚乙二醇等試劑誘導除物理法和化學法，也可用滅活的病毒誘導比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合結果雜種植株雜交細胞意義克服了遠緣雜交的不親和性，獲得雜種植株突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能（續(xù)上表）2.單克隆抗體的制備特別提醒(1)滅活是指用物理或化學手段使病
43、毒或細菌失去感染能力，但是并不破壞這些病原體的抗原結構。(2)除了受到注射的抗原刺激，小鼠在生活過程中還可能受到其他抗原的刺激，因此從小鼠體內取出的多個B淋巴細胞可能產(chǎn)生多種不同抗體，所以進行第二次篩選是非常必要的。(3)單克隆抗體制備過程中，多次進行了動物細胞培養(yǎng)的操作，說明動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎。4(2013年海南卷)單純皰疹病毒型(HSV)可引起水皰性口唇炎。利用雜交瘤技術制備出抗HSV的單克隆抗體可快速檢測HSV?；卮鹣铝袉栴}：(1)在制備抗HSV的單克隆抗體的過程中，先給小鼠注射一種純化的HSV蛋白，一段時間后，若小鼠血清中抗_的抗體檢測呈陽性，說明小鼠體內產(chǎn)生了_反應，再
44、從小鼠的_中獲取B淋巴細胞。將該B淋巴細胞與小鼠的_細胞融合，再經(jīng)過篩選、檢測，最終可獲得所需的雜交瘤細胞，該細胞具有的特點是_。對位訓練(2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體，可將該雜交瘤細胞注射到小鼠的_中使其增殖，再從_中提取、純化獲得。(3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準確地識別這種HSV蛋白，其原因是該抗體具有_和_等特性。解析：(1)由題意可知，單純皰疹病毒型可引起水皰性口唇炎，病毒蛋白HSV可以作為一種抗原刺激機體通過免疫反應產(chǎn)生特異性抗體。在單克隆抗體的制備過程中，首先應注射純化的HSV蛋白作為抗原，一段時間后對小鼠血清進行檢測，如果抗HSV蛋白的抗體檢測為陽性，說明小鼠體內
45、通過體液免疫產(chǎn)生了特異性抗體。此時可以從小鼠的免疫器官中，如脾臟、骨髓、淋巴結等部位獲取已免疫的B淋巴細胞，與小鼠的骨髓瘤細胞融合，經(jīng)過篩選檢測獲得能穩(wěn)定的產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞。已免疫的B淋巴細胞具有產(chǎn)生特異性抗體的特點，而骨髓瘤細胞能無限增殖，因此獲得的雜交瘤細胞具有既能無限增殖又能產(chǎn)生特異性抗體(抗HSV蛋白的抗體)的特點。(2)獲得大量單克隆抗體途徑有兩種：體外培養(yǎng)和體內培養(yǎng)。體外培養(yǎng)即通過動物細胞培養(yǎng)技術獲得大量的雜交瘤細胞，進而產(chǎn)生大量的單克隆抗體；體內培養(yǎng)即將雜交瘤細胞注射到小鼠的腹腔中增殖，最后從小鼠的腹水中提取、純化單克隆抗體。(3)單克隆抗體是通過細胞融合技術單一的B淋
46、巴細胞核雜交瘤細胞融合而獲得的，因此融合后的細胞只能產(chǎn)生一種特異性抗體，所制備的單克隆抗體具有特異性強，靈敏度高的特點。 答案：(1)HSV蛋白體液免疫脾臟骨髓瘤無限增值且產(chǎn)生專一抗體(2)腹腔腹水(3)純度高特異性強 (2012年上海卷)以綿羊紅細胞刺激小鼠脾臟B淋巴細胞，再將后者與小鼠骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞克隆群，由此篩選出的單克隆雜交瘤細胞所產(chǎn)生的抗體()A能識別綿羊整個紅細胞B只識別綿羊紅細胞表面的特定分子C能識別綿羊所有體細胞D只識別綿羊所有體細胞表面的特定分子解析：單克隆抗體具有特異性強的特點，只能針對特定的抗原。本題中的抗原是綿羊紅細胞表面的特定分子，并非整個紅細胞，也非其
47、他體細胞，故B選項正確。答案：B得分策略：本題考查單克隆抗體的定義及其特性，涉及到抗體和抗原的特異性問題。 (2012年上海卷改編)回答下列有關遺傳信息傳遞和表達的問題。(1)如圖1所示，若用兩種識別切割序列完全不同的限制酶E和F從基因組DNA上切下目的基因，并將之取代質粒pZHZ1(3.7 kb,1 kb1 000對堿基)上相應的EF區(qū)域 (0.2 kb)，那么所形成的重組質粒pZHZ2_。A既能被E也能被F切開B能被E但不能被F切開C既不能被E也不能被F切開D能被F但不能被E切開(2)已知在質粒pZHZ1中，限制酶G切割位點距限制酶E切割位點0.8 kb，限制酶H切割位點距限制酶F切割位點
48、0.5 kb。若分別用限制酶G和H酶切兩份重組質粒pZHZ2樣品，據(jù)表所列酶切結果判斷目的基因的大小為_ kb；并將目的基因內部的限制酶G和H切割位點標注在圖2中。(3)若想在山羊的乳汁中收獲上述目的基因的表達產(chǎn)物，則需將重組質粒pZHZ2導入至山羊的_細胞中。若pZHZ2進入細胞后插入在一條染色體DNA上，那么獲得轉基因純合子山羊的方式是_。(4)上述目的基因模板鏈中的TGA序列對應一個密碼子，翻譯時識別該密碼子的tRNA上相應的堿基序列是_。一般而言，一個核糖體可同時容納_分子的tRNA。(5)下列四幅圖中能正確反映目的基因轉錄產(chǎn)物內部結構的是_。TSS：轉錄起始位點，TTS：轉錄終止位點
49、，STC：起始密碼子，SPC：終止密碼子解析：(1)用限制酶從基因組DNA上切下目的基因，并取代質粒pZHZ1(3.7 kb,1 kb1 000對堿基)上相應的EF區(qū)域 (0.2 kb)，用DNA連接酶連接后形成重組質粒，則在重組質粒中仍然含有限制酶E和限制酶F的切割位點，形成的重組質粒pZHZ2既能被E也能被F切開，選A。(2)根據(jù)題中信息，原來質粒長度為3.7 kb切去EF之間的還有3.5 kb，插入目的基因后構成重組質粒，重組質粒長度為1.63.11.23.54.7 kb，可推導出目的基因長度為1.2 kb。重組質粒中G的切割位點距E的切割位點0.8 kb，單獨用限制酶G切割后產(chǎn)生1.6
50、 kb和3.1 kb的兩種片段，說明在重組質粒中除了圖中標示出來的G酶識別位點外，還有一個G酶識別位點；H的酶切位點距F 0.5 kb，用H單獨酶切產(chǎn)生1.2 kb和3.5 kb兩種片段，說明在重組質粒中含有另外一個H的酶切位點，根據(jù)題中信息提示“將目的基因內部的限制酶G和H的識別位點標注在圖2中”，可確定在EF之間分別含有G和H的一個識別位點?？蓴喽℅的識別位點，在舉例E點右側0.8 kb處，H的識別位點在距F左側0.7 kb處。(3)將目的基因導入動物細胞中，通常以受精卵作為受體細胞，當受精卵發(fā)育成山羊后，在雌性山羊的乳汁中可以提取到目的基因的表達產(chǎn)物。重組質粒插入在一條染色體DNA上，可
51、通過雌雄轉基因山羊雜交的方法來獲取轉基因純合子山羊。(4)目的基因的模板鏈中堿基為TGA，則mRNA中對應的密碼子為ACU，tRNA中的反密碼子為UGA，在翻譯的過程中，一個核糖體一般可以容納兩個tRNA攜帶氨基酸進入核糖體與mRNA進行互補配對，使得兩個氨基酸之間脫水縮合形成肽鍵，最多不會超過3個。(5)基因轉錄產(chǎn)物為mRNA，作為基因開始轉錄形成的在mRNA上的轉錄起始位點和終止位點應在mRNA兩端；作為起始密碼子應在轉錄起始位點之后，終止密碼子應在轉錄終止位點之前，這樣才能保證翻譯的正常開始和終止。答案：(1)A(2)1.2見下圖(3)受精卵轉基因山羊間相互交配(4)UGA 2(或3)(5)B 得分策略：本題綜合考查基因工程的相關內容，涉及到基因工程常用工具酶的切割位點的確定、根據(jù)限制酶切割結果推斷目的基因的長度、基因工程中常用的受體細胞、密碼子反密碼子的推導、起始密碼子和終止密碼子及轉錄起始位點和終止位點的位置等問題。
高考生物二輪專題復習“知識落實篇”專題九 第一講 基因工程和細胞工程課件
