高考生物二輪專題復習 第一篇 第七單元 專題三 基因工程與克隆技術課件

專題三基因工程與克隆技術專題三基因工程與克隆技術 考點一基因工程 (2014全國課標，40)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題： (1)理論上，基因組文庫含有生物的_基因；而cDNA文庫中含有生物的_基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中_出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因導入農桿菌，并通過農桿菌轉化法將其導入植物_的體細胞中，經過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應檢測此再生植株中該基因的_，如果檢測結果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的_是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數量比為3 1時，則可推測該耐旱基因整合到了_(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。 解析(1)基因文庫有兩種：基因組文庫和部分基因文庫，基因組文庫含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA為模板逆轉錄得到的，而細胞中只有部分基因表達，所以cDNA文庫含有生物的部分基因。(2)建立基因文庫后要根據目的基因的特性從中篩選出目的基因。(3)目的基因與載體構建基因表達載體后，導入乙植物細胞(受體細胞)，需要進行表達產物(蛋白質)和生物個體水平(耐旱性)等的檢測。(4)若是整合到同源染色體的兩條上，則此耐旱二倍體植株為純合子，自交后代不會發(fā)生性狀分離，所以根據實驗結果可推測：該耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 答案(1)全部部分 (2)篩選 (3)乙表達產物 耐旱性 (4)同源染色體的一條上高考必記的關鍵1基因工程?？嫉?種基本工具限制性核酸內切酶、DNA連接酶和載體。2基因表達載體的組成目的基因啟動子終止子標記基因復制原點等。3基因工程的四大操作程序(1)目的基因的獲取(三大方法)從基因文庫中獲取。 利用PCR技術擴增：其實質是在體外對目的基因進行大量復制。 用化學方法人工合成 (2)基因表達載體的構建。 (3)將目的基因導入受體細胞的“三大方法”： 導入植物細胞農桿菌轉化法。 導入動物細胞顯微注射法。 導入微生物細胞使用Ca2處理細胞。 (4)目的基因的檢測與鑒定1(2014江蘇卷，23)(多選)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再悟高考再悟高考 解析限制酶大多是特異性識別6個核苷酸序列，也有的識別4、5或8個核苷酸組成的序列，A錯誤；DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用，B錯誤；質粒上一般帶有的抗生素抗性基因可作為標記基因，供鑒定和選擇，不是抗生素合成基因，C錯誤；目的基因導入受體細胞后不一定都能正常表達，D正確。 答案ABC2(2014廣東卷，25)(多選)利用基因工程技術生產羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如圖所示，下列敘述正確的是 ()。A過程需使用逆轉錄酶B過程需使用解旋酶和PCR獲取目的基因C過程使用的感受態(tài)細胞可用NaCl溶液制備D過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導入受體細胞 解析過程是逆轉錄過程，需要逆轉錄酶的催化，A正確；過程表示利用PCR技術擴增目的基因，在PCR過程中不需要解旋酶催化，是通過控制溫度達到解旋的目的，B錯誤；利用氯化鈣處理大腸桿菌，使之成為感受態(tài)細胞，C錯誤；檢測目的基因是否成功導入受體細胞可采用DNA分子雜交，或者是標記基因檢測，D正確。 答案AD3(2014海南卷，31)下面是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內，制備“工程菌”的示意圖。請據圖回答：(1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在_酶的催化下，合成互補的單鏈DNA，然后在_作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據目標蛋白質的_序列，推測出相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其DNA的_序列，再通過化學方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術擴增DNA時，需要在反應體系中添加的有機物質有_、_、4種脫氧核苷酸三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為_。 (4)在基因工程中，常用Ca2處理D，其目的是_。 解析(1)利用逆轉錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成雙鏈DNA分子；根據蛋白質工程合成目的基因的過程是：根據目標蛋白質的氨基酸序列，推測相應的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運載體結合，形成基因表達載體。(4)在利用大腸桿菌做受體細胞時，需要先用Ca2處理，使之成為感受態(tài)細胞，有利于其吸收重組DNA分子。 答案(1)逆轉錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸 (2)引物模板DNA (3)重組DNA (4)提高受體細胞的轉化率4土壤農桿菌是一種在土壤中生活的微生物，能侵染雙子葉植物和裸子植物，其細胞中含有一種特殊質粒叫Ti質粒，圖甲表示Ti質粒的結構，圖乙表示Ti質粒的轉化過程，請據圖回答相關問題：創(chuàng)新預測創(chuàng)新預測 圖甲圖甲圖乙圖乙 (1)利用圖甲所示Ti質粒構建的基因表達載體，需要具有復制起始位點、啟動子、標記基因、_和_，其中_是RNA聚合酶的識別位點；而Ti質粒中TDNA的作用是_。 (2)要檢測目的基因是否成功表達，可以直接在_水平上對轉基因植物與非轉基因植物進行比較。 (3)將圖乙中的外植體置于一個選擇培養(yǎng)基中進行篩選，篩選的過程利用了基因表達載體中的_；由圖可知，篩選是在外植體經_(過程)培養(yǎng)成_之后進行的，篩選之后經過再分化培育成新的植株，最后再對植株進行分子特性鑒定，該鑒定過程需要用到DNA分子雜交技術、_技術和_技術。 解析(1)基因表達載體包括：啟動子、終止子、目的基因和標記基因，其中啟動子是轉錄的起點，即RNA聚合酶的識別和結合位點；根據教材中的知識可知，TDNA可將目的基因轉移到受體細胞的染色體DNA上。 (2)基因工程的最后一步是對轉基因生物進行鑒定，鑒定過程包括分子水平和個體生物學水平，其中可直接進行比較的是個體生物學水平鑒定。 (3)利用基因表達載體中的標記基因可進行篩選；外植體需要先經過脫分化形成愈傷組織，再經過再分化形成新植株，最后進行分子特性鑒定時，需要從DNA、RNA和蛋白質三個層次進行鑒定，這三個層次需要的技術分別是DNA分子雜交技術、分子雜交技術和抗原抗體雜交技術。 答案(1)終止子目的基因啟動子將目的基因轉移到受體細胞中，并整合到受體細胞染色體的DNA上 (2)個體生物學 (3)標記基因脫分化愈傷組織分子雜交抗原抗體雜交1區(qū)分DNA連接酶和DNA聚合酶、限制性核酸內切酶和解旋酶(1)DNA連接酶連接兩個DNA片段，而DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上。(2)限制性核酸內切酶是切割某種特定的脫氧核苷酸序列，并使兩條鏈在特定的位置斷開，而解旋酶是將DNA的兩條鏈間的氫鍵打開形成兩條單鏈。2啟動子起始密碼；終止子終止密碼3根據受體種類確定基因工程的受體細胞：(1)植物：植物體細胞或受精卵(2)動物：受精卵或體細胞(3)微生物：細菌。注：目的基因導入受體細胞不是基因工程成功的標志，基因工程是否成功表現在于目的基因是否成功表達。 考點二克隆技術 (2014全國課標，40)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應的血清最大稀釋倍數)，結果如下圖所示。 若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數目40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(染色體數目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導細胞融合，經篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞。 回答下列問題。 (1)制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上，則小鼠最少需要經過_次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細胞的是_小鼠，理由是_。 (2)細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有_， 體系中出現多種類型細胞的原因是_。 (3)雜交瘤細胞中有_個細胞核，染色體數目最多是_條。 (4)未融合的B淋巴細胞經多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_。 解析(1)據圖分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價均達到16000以上，小鼠Y的B淋巴細胞產生抗體效價最高，最適合用于制備單克隆抗體。 (2)融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞和B淋巴細胞的自身融合產物，由于細胞膜具有流動性，且誘導之后的細胞融合不具有特異性，故體系中會出現多種類型的細胞。 (3)雜交瘤細胞形成后，小鼠的B淋巴細胞核與其骨髓瘤細胞核會融合形成一個細胞核。小鼠的B淋巴細胞(染色體數目40條)和骨髓瘤細胞(染色體數目60條)融合后，染色體數目為100條，有絲分裂后期染色體數目最多為200條。 (4)未融合的B淋巴細胞經多次傳代培養(yǎng)后，仍然不是能無限增殖的細胞，同時正常細胞的分裂次數是有限的。 答案(1)4YY小鼠的抗體效價最高 (2)B淋巴細胞相互融合形成的細胞，骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%(3)1200(4)B淋巴細胞高度分化，不能無限增殖1高考必記關鍵點(1)植物組織培養(yǎng)的關鍵條件：離體，一定營養(yǎng)物質，激素(生長素、細胞分裂素)等。培養(yǎng)基狀態(tài)：固體培養(yǎng)基(需脫分化生根培養(yǎng)基及生芽培養(yǎng)基)體內細胞未表現全能性的原因：基因的表達具有選擇性。 (2)植物激素的使用 脫分化階段細胞分裂素比例較高，以促進細胞的分裂；再分化階段生長素比例較高，以促進芽與根的形成。 (3)光照的使用 脫分化階段不需要給予光照，再分化階段需要給予光照，以利于葉綠素的形成。2植物體細胞雜交的關鍵(1)酶解法用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。(2)促融劑聚乙二醇。(3)雜種細胞的形成標志新細胞壁的形成。(4)培養(yǎng)為雜種植株的技術植物組織培養(yǎng)。(5)培養(yǎng)成功的原理細胞全能性。3動物細胞培養(yǎng)的特殊條件(1)胰蛋白酶的使用：首先用胰蛋白酶處理動物的器官或組織，以制備單細胞懸液；培養(yǎng)過程中發(fā)生接觸抑制時，同樣要用胰蛋白酶使細胞分散開。(2)避免雜菌污染的措施：培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理，加入一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液。(3)特殊的營養(yǎng)條件。液體培養(yǎng)基。加入動物血清、血漿等。通入氧氣以滿足代謝的需要。通入二氧化碳以維持培養(yǎng)液的pH。4克隆動物的技術手段動物細胞培養(yǎng)、核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。1判斷正誤(1)組織培養(yǎng)、細胞雜交、顯微注射、核移植均為培育草莓脫毒苗所采用的技術 (2012廣東，2改編)()提示只有組織培養(yǎng)為培育脫毒苗采用的技術。(2)動物雜交瘤細胞產生單克隆抗體體現了細胞的全能性(2012江蘇，22C)()提示判斷是否體現細胞全能性的依據是能否發(fā)育成新個體。再悟高考再悟高考 (3)去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理 (2008全國，5B)() 提示前者用纖維素酶和果膠酶處理；后者用胰蛋白酶處理。2(2013重慶卷，2)如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關敘述正確的是 ()。 A是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應T淋巴細胞 B中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細胞的形成 C同時具有脾臟細胞和鼠骨髓瘤細胞的特性 D是經篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群 解析是獲得的已經免疫的B淋巴細胞，A項錯誤；胰蛋白酶使得組織塊分散為單個細胞，B項錯誤；同時具有B淋巴細胞和骨髓瘤細胞的特性，C項錯誤；是經篩選后獲得的能夠分泌特異性抗體的雜交瘤細胞，D項正確。 答案D 3(2014福建卷，33)Rag2基因缺失小鼠不能產生成熟的淋巴細胞?？蒲腥藛T利用胚胎干細胞(ES細胞)對Rag2基因缺失小鼠進行基因治療。其技術流程如圖： (1)步驟中，在核移植前應去除卵母細胞的_。 (2)步驟中，重組胚胎培養(yǎng)到_期時，可從其內細胞團分離出ES細胞。 (3)步驟中，需要構建含有Rag2基因的表達載體?？梢愿鶕ag2基因的_設計引物，利用PCR技術擴增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分別在片段兩側進行酶切獲得Rag2基因片段。為將該片段直接連接到表達載體，所選擇的表達載體上應具有_酶的酶切位點。 (4)為檢測Rag2基因的表達情況，可提取治療后小鼠骨髓細胞的_，用抗Rag2蛋白的抗體進行雜交實驗。 解析(1)核移植過程中，體細胞核移植前要除去受體卵母細胞的細胞核，若不去掉卵母細胞的細胞核，細胞里面就有兩個細胞核，造成遺傳物質不能穩(wěn)定表達。 (2)囊胚期細胞開始出現分化，分化為滋養(yǎng)層細胞和內細胞團細胞，其中后者具有發(fā)育的全能性，屬于ES細胞。 (3)步驟過程是將目的基因導入受體細胞(ES細胞)中，導入之前應構建基因表達載體。在生物體外可通過PCR技術擴增目的基因，其條件是模板DNA、根據Rag2基因的核苷酸序列設計的引物、四種脫氧核苷酸、熱穩(wěn)定DNA聚合酶等，另據題干可知，獲得Rag2目的基因需要用Hind和Pst兩種限制酶，所選擇的載體上應具有Hind和Pst酶的酶切位點，以便目的基因和載體能夠連接在一起。 (4)檢測目的基因是否翻譯出相應蛋白質時，應采用抗原抗體雜交技術，即提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原抗體雜交，看是否有雜交帶。 答案(1)細胞核 (2)囊胚 (3)核苷酸序列Hind和Pst (4)蛋白質4(2014山東考試大綱調研卷)模型是對研究對象進行的概括性描述，下圖為表示細胞融合的過程模型，請據圖回答：創(chuàng)新預測創(chuàng)新預測 (1)若該圖表示植物細胞融合的過程，丁細胞稱為_。欲將丁細胞培育成植株，可選用_技術，這一過程的核心就是_和_兩個階段。 (2)若該圖表示動物細胞融合的過程，丁細胞稱為_。過程區(qū)別于植物細胞常用的誘導因素是_。動物細胞培養(yǎng)時，合成培養(yǎng)基中除必要的營養(yǎng)外，通常需要加入_等一些天然成分。 (3)若該圖表示制備單克隆抗體的部分過程，經過選擇性培養(yǎng)的丁細胞稱為_。丁細胞的特點是_。 解析(1)植物細胞融合獲得的細胞稱為雜種細胞。需要利用植物組織培養(yǎng)技術將雜種細胞培育成植株，這一培養(yǎng)過程的核心步驟就是脫分化和再分化。 (2)動物細胞融合獲得的細胞稱為雜交細胞。過程誘導融合區(qū)別于植物細胞常用的誘導因素是滅活的病毒。動物細胞培養(yǎng)時，合成培養(yǎng)基中除必要的營養(yǎng)外，通常需要加入血清和血漿等一些天然成分。 (3)制備單克隆抗體的過程中，經過選擇性培養(yǎng)的丁細胞稱為雜交瘤細胞，丁細胞的特點是既能迅速大量繁殖，又能產生專一的抗體。 答案(1)雜種細胞植物組織培養(yǎng)脫分化再分化 (2)雜交細胞滅活的病毒血清和血漿 (3)雜交瘤細胞既能迅速大量繁殖，又能產生專一的抗體5利用現代生物工程技術可以使哺乳動物本身變成“批量生產藥物的工廠”。如圖是利用奶牛乳腺生產人血清白蛋白的圖解，請回答下列問題：(1)在上述過程中，常用_酶將奶牛組織分散成單個細胞。在體外培養(yǎng)分散的動物細胞時，所需氣體主要有_。 (2)在上述過程中，常借助基因表達載體將人血清白蛋白基因導入奶牛受體細胞中，構建基因表達載體需要的酶有_；將人血清白蛋白基因導入奶牛受體細胞最常用的方法是_。 (3)在上述過程中，用于核移植的去核卵細胞一般處于_期。動物體細胞經核移植可獲得完整動物個體體現了_具有全能性。 (4)圖中M應該包括早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等過程。在培養(yǎng)奶牛早期胚胎的過程中，所用培養(yǎng)液成分除一些無機鹽和有機鹽類外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分以及_等物質。胚胎移植在胚胎工程中的意義在于_。 解析(1)在動物細胞工程中，常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將動物組織分散成單個細胞。在培養(yǎng)動物細胞過程中，O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。 (2)在基因工程中，構建基因表達載體常用的兩種工具酶是限制酶和DNA連接酶。將目的基因導入動物細胞最常用的方法是顯微注射法。 (3)在核移植過程中，作為受體細胞的去核卵細胞一般處于減數第二次分裂中期。動物體細胞經核移植可獲得完整動物個體體現了動物體細胞核具有全能性。 (4)哺乳動物胚胎培養(yǎng)需要“兩鹽”(無機鹽和有機鹽)、“兩素”(激素和維生素)、“兩酸”(核苷酸和氨基酸)和動物血清等。 答案(1)胰蛋白酶(膠原蛋白)O2和CO2 (2)限制酶和DNA連接酶顯微注射法 (3)M中(減數第二次分裂中)動物體細胞核 (4)動物血清提高優(yōu)良母畜的繁殖率 容易混淆的三種細胞雜種細胞、重組細胞和雜交細胞 (1)雜種細胞：植物體細胞雜交過程中，兩種細胞去掉細胞壁之后形成的原生質體融合，融合的原生質體出現細胞壁之后形成的細胞叫雜種細胞。 (2)重組細胞：體細胞的細胞核移植到去核卵母細胞之后形成的細胞叫重組細胞。 (3)雜交細胞：動物細胞融合形成的細胞常稱為雜交細胞。