高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題9 現(xiàn)代生物科技專題 1 基因工程和細(xì)胞工程課件.ppt

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專題九現(xiàn)代生物科技專題,第1講基因工程和細(xì)胞工程,限制,載體,基因表達(dá)載體的構(gòu)建,目的基因的檢測與鑒定,基因治療,植物細(xì)胞全能性,脫分化和再分化,細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動性,植物體細(xì)胞融合、植物組織培養(yǎng),培育作物新品種,細(xì)胞增殖,動物細(xì)胞核的全能性,物理法、化學(xué)法、生物法,給小鼠注射抗原,產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞,基因,可產(chǎn)生自然界沒有的蛋白質(zhì),走進(jìn)高考1.PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng)(2014江蘇,23B)()2.當(dāng)今社會的普遍觀點(diǎn)是禁止克隆人的實(shí)驗(yàn),但不反對治療性克隆(2014重慶,2B)()3.抗蟲基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)(2014江蘇,23D)()4.重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA分子脫氧核糖和磷酸交替連接(2013安徽,6C)()5.質(zhì)粒運(yùn)載體的復(fù)制和表達(dá)也遵循中心法則(2013上海,58D)()6.動物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同(2013全國,2A)()7.在愈傷組織培養(yǎng)基中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑,可獲得染色體加倍的細(xì)胞(2013重慶,5B)(),8.動物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性(2012江蘇,22C)()9.每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)(2011浙江,6B)()10.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物,不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加(2010江蘇,18B)(),【自我校對】1.PCR中耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用。2.√3.√抗蟲基因即使成功插入植物細(xì)胞內(nèi),也可能由于基因選擇性表達(dá)或者細(xì)胞內(nèi)基因的互作等其他原因而不能正常表達(dá)。4.DNA分子雜交原理是相對應(yīng)堿基序列的互補(bǔ)配對。5.√6.√7.植物細(xì)胞融合是指經(jīng)纖維素酶和果膠酶處理后得到的原生質(zhì)體的誘導(dǎo)融合,帶有細(xì)胞壁的愈傷組織細(xì)胞不能誘導(dǎo)融合形成染色體加倍的細(xì)胞。8.體現(xiàn)細(xì)胞全能性的依據(jù)是能否發(fā)育成新個體。9.√載體的特點(diǎn)之一是至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)。10.在轉(zhuǎn)抗蟲基因植物的選擇作用下,抗性強(qiáng)的昆蟲得以保留下來。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,基因文庫,PCR,化學(xué)方法,目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因,限制酶和DNA連接,⑥農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法,顯微注射法,感受態(tài)細(xì)胞法(用Ca2+處理),⑨受精卵、體細(xì)胞,受精卵,原核細(xì)胞,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,DNA分子雜交,13.DNA—RNA分子雜交,抗原—抗體雜交,是否出現(xiàn)了雜交帶,抗性實(shí)驗(yàn),抗性是否存在,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,基因表達(dá)載體,檢測與鑒定,預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),氨基酸,脫氧核苷酸,生物的遺傳特性,蛋白質(zhì),已有,沒有,基因修飾或基因合成,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,例1：(2015江蘇,32)胰島素A、B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達(dá)載體,圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,(1)圖1基因表達(dá)載體中沒有標(biāo)注出來的基本結(jié)構(gòu)是。(2)圖1中啟動子是酶識別和結(jié)合的部位,有了它才能啟動目的基因的表達(dá);氨芐青霉素抗性基因的作用是。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時必需的工具酶有。(4)β-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá),可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部,其意義在于。(5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,且β-半乳糖苷酶被切成多個肽段,這是因?yàn)?6)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu),請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結(jié)果是,理由是,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:本題考查基因工程及蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)。(1)一個完整的基因表達(dá)載體主要包括目的基因、復(fù)制原點(diǎn)、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等。圖1中沒有標(biāo)注的基本結(jié)構(gòu)是終止子。(2)啟動子是基因中的一段DNA序列,是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn),它啟動目的基因的表達(dá)。氨芐青霉素抗性基因是標(biāo)記基因,其作用是篩選含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時要將目的基因連接在運(yùn)載體上,所以必需的工具酶有限制酶和DNA連接酶。(4)胰島素是在大腸桿菌內(nèi)生產(chǎn)的,將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部,可以防止胰島素的A、B鏈被大腸桿菌體內(nèi)的蛋白酶降解。(5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,說明胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸。β-半乳糖苷酶被切成多個肽段,說明其中含多個甲硫氨酸。(6)從圖2可以看出胰島素分子由兩條肽鏈組成,所以每個胰島素分子至少含有兩個游離氨基,因?yàn)閮蓷l肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸的R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,答案:(1)終止子(2)RNA聚合作為標(biāo)記基因,將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來(3)限制酶和DNA連接酶(4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解(5)β-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸,而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸(6)至少2個兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,對點(diǎn)訓(xùn)練11.(2015廣東揭陽一模)金茶花是中國特有的觀賞品種,但易得枯萎病?？茖W(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因,通過下圖所示的方法培育出了抗枯萎病的新品種。下列敘述正確的是()A.圖中①②分別是基因表達(dá)載體、目的基因B.形成③的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA連接酶C.在⑤幼苗中檢測到抗枯萎病基因標(biāo)志著成功培育新品種D.由④培育至⑤過程中,經(jīng)歷了脫分化和再分化過程,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:圖中①②分別是質(zhì)粒和目的基因,A項(xiàng)錯誤;形成③的過程是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程,操作中使用的酶有限制酶和DNA連接酶,B項(xiàng)錯誤;在⑤幼苗中檢測到抗枯萎病基因,說明目的基因已經(jīng)成功插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上,C項(xiàng)錯誤;由④培育至⑤過程中,運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),經(jīng)歷了脫分化和再分化過程,D項(xiàng)正確。答案:D,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,2.(2015湖南懷化三模)請依據(jù)相關(guān)材料回答問題。材料一:人類可利用轉(zhuǎn)基因番茄作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素。所用的人胰島素基因是依據(jù)植物“偏愛”的密碼子來設(shè)計(jì)所含的密碼子,通過人工合成若干DNA片段,拼接而成,并且在胰島素—COOH端加上KDEL內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留序列,避免胰島素在植物細(xì)胞中的降解。將該基因置于果實(shí)專一性啟動子的驅(qū)動之下通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)入番茄中,在番茄的果實(shí)中表達(dá)人胰島素。材料二:T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性,科學(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造,使其表達(dá)的T4溶菌酶的第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。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,(1)材料一中基因工程操作是采用的方法獲得目的基因的。獲得的人胰島素基因與人體細(xì)胞中胰島素基因中編碼氨基酸的堿基序列不同,但兩者所編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列相同,這是因?yàn)?。要想在體外獲得大量該目的基因的片段,可以采用技術(shù)。(2)根據(jù)上述描述,轉(zhuǎn)基因操作時所用的載體是,載體上的可以轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(3)材料二屬于工程范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對進(jìn)行改造,或制造一種的技術(shù)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:(1)由題意“所用的人胰島素基因是依據(jù)植物‘偏愛’的密碼子來設(shè)計(jì)所含的密碼子,通過人工合成若干DNA片段,拼接而成”可知,材料一中基因工程操作是采用人工合成的方法來獲得目的基因。由于密碼子具有簡并性(或一種氨基酸有多個密碼子),堿基序列不同的基因可以編碼出相同的蛋白質(zhì),所以獲得的人胰島素基因與人體細(xì)胞中胰島素基因中編碼氨基酸的堿基序列不同,但兩者所編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列相同。欲在體外擴(kuò)增目的基因,可以采用PCR技術(shù)。(2)依題意可知,轉(zhuǎn)基因操作時所用的載體是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒,載體上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(3)由題意“科學(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造,使其表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼帷笨芍?材料二屬于蛋白質(zhì)工程范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,答案:(1)人工合成密碼子具有簡并性(或一種氨基酸有多個密碼子),基因序列不同,蛋白質(zhì)可以相同PCR(2)農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒T-DNA(3)蛋白質(zhì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,全能性,增殖,胰蛋白酶,蔗糖,葡萄糖,動物血清,動物血清,液體,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,原代,傳代,不能,無病毒,有毒物質(zhì)的毒性,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,細(xì)胞膜的流動性、細(xì)胞增殖,從注射特定抗原的免疫小鼠脾臟中分離B淋巴細(xì)胞,聚乙二醇(PEG),滅活的病毒,篩選與培養(yǎng),免疫,篩選與培養(yǎng),克服遠(yuǎn)緣雜交不親和,“生物導(dǎo)彈”,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,例2：(2015天津理綜,7)DHA對腦神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要。以A、B兩種單細(xì)胞真核藻為親本,利用細(xì)胞融合技術(shù)選育高產(chǎn)DHA融合藻。兩種藻特性如下表。,據(jù)表回答:(1)選育的融合藻應(yīng)具有A藻與B藻的優(yōu)點(diǎn)。(2)誘導(dǎo)融合前需用纖維素酶處理兩種藻,其目的是獲得。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,(3)通過以下三步篩選融合藻,步驟可淘汰B藻,步驟可淘汰生長速率較慢的藻落,再通過步驟獲取生產(chǎn)所需的融合藻。步驟a:觀察藻落的大小步驟b:用不含有機(jī)碳源(碳源——生物生長的碳素來源)的培養(yǎng)基進(jìn)行光照培養(yǎng)步驟c:測定DHA含量(4)以獲得的融合藻為材料進(jìn)行甲、乙、丙三組實(shí)驗(yàn),結(jié)果如下圖。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,①甲組條件下,融合藻產(chǎn)生[H]的細(xì)胞器是;丙組條件下產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是。②與甲、丙兩組相比,乙組融合藻生長速率較快,原因是在該培養(yǎng)條件下。甲、乙兩組DHA產(chǎn)量均較高,但實(shí)際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件,其原因是,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:本題主要考查植物細(xì)胞融合技術(shù)的原理及雜交植株的培養(yǎng)和篩選。(1)分析表格可知,要以A、B兩種藻為親本培育高產(chǎn)DHA融合藻,則選育的融合藻不僅要具有A藻能產(chǎn)生DHA和自養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn),還要具有B藻能快速生長的特點(diǎn)。(2)誘導(dǎo)融合前要用纖維素酶處理,去掉兩種藻細(xì)胞的細(xì)胞壁,其目的是獲得原生質(zhì)體。(3)B藻是異養(yǎng)的,只能利用有機(jī)碳源,所以步驟b可淘汰B藻;菌落的大小可衡量生長速率的快慢,所以步驟a可淘汰生長速率較慢的菌落;在a、b步驟的基礎(chǔ)上再通過步驟c就可以獲取生產(chǎn)所用的融合藻。(4)①甲組條件是光照、無機(jī)物,所以融合藻產(chǎn)生[H]的生理過程有光合作用和細(xì)胞呼吸,因此其產(chǎn)生[H]的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體。丙組條件是黑暗、葡萄糖,產(chǎn)生ATP的生理過程只有細(xì)胞呼吸,所以丙組產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體。②由于融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng),而乙組的條件是光照和葡萄糖,所以與甲、丙兩組相比,乙組融合藻生長速率較快。盡管甲、乙兩組DHA產(chǎn)量都較高,但甲組的培養(yǎng)條件是光照和無機(jī)物,無需添加葡萄糖,這樣既可降低成本,也可防止一些雜菌生長,所以實(shí)際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,答案:(1)產(chǎn)生DHA,自養(yǎng)特性快速生長(2)原生質(zhì)體(3)bac(4)①線粒體、葉綠體線粒體②融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)融合藻利用光能和簡單的無機(jī)物即能生長,不需添加葡萄糖,可降低成本,也可防止雜菌生長,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,3.克隆的三個層次克隆有分子克隆、細(xì)胞克隆和個體克隆三個層次。分子克隆是指將某一特定的DNA分子片段通過重組DNA技術(shù)插入一個載體中,并在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制,得到的大量完全相同的該DNA片段,如基因工程中目的基因通過PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得的大量的目的基因;細(xì)胞克隆是指由一個單一的共同祖先細(xì)胞分裂所形成的純細(xì)胞系,其中每個細(xì)胞的基因都相同,如雜交瘤細(xì)胞通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得大量的雜交瘤細(xì)胞,就是細(xì)胞水平上的克隆;個體克隆是指基因型完全相同的兩個或更多個個體組成的群體,如通過細(xì)胞核移植技術(shù)或胚胎分割移植技術(shù)獲得的個體、克隆羊和通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的植株等。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,對點(diǎn)訓(xùn)練21.(2015北京東城區(qū)期末)細(xì)胞工程中,選擇合適的生物材料是成功的關(guān)鍵。下列敘述不正確的是()A.選擇高度分化的動物體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)有利于獲得大量的細(xì)胞B.選擇去核的卵(母)細(xì)胞作為核受體進(jìn)行核移植可提高克隆動物的成功率C.選擇植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理可獲得有用的突變體D.選擇一定大小的植物莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)可獲得脫毒苗,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:高度分化的細(xì)胞分裂能力弱,應(yīng)選用胚胎細(xì)胞或幼齡動物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),A項(xiàng)不正確;卵(母)細(xì)胞中含有促進(jìn)全能性表達(dá)的物質(zhì),所以選擇去核的卵(母)細(xì)胞作為核受體進(jìn)行核移植可提高克隆動物的成功率,B項(xiàng)正確;愈傷組織細(xì)胞處于分生狀態(tài),易受外界環(huán)境因素影響而發(fā)生突變,因此選擇植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理,再進(jìn)行人工選擇,可獲得有用的突變體,C項(xiàng)正確;植物的莖尖等分生組織的病毒極少甚至無病毒,由其培養(yǎng)成的植株可能不帶病毒,從而獲得脫毒苗,D項(xiàng)正確。答案:A,,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,2.(2015山東濟(jì)寧一模)下列是生物學(xué)技術(shù)制備抗體的兩個途徑模式簡圖,請據(jù)圖回答下列問題。(1)過程①至②抗體的獲取稱為,其中①是過程。(2)④過程需要酶,⑤過程需要的工具酶為。(3)②處需要篩選,其目的是。(4)結(jié)構(gòu)甲的組成必須包括及目的基因等。(5)如果想用棉花產(chǎn)生該種抗體,則⑥過程的受體細(xì)胞通常選用,經(jīng)過篩選后再侵染棉花體細(xì)胞,轉(zhuǎn)化成功后通過技術(shù)獲得能產(chǎn)抗體的轉(zhuǎn)基因棉花植株。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,解析:(1)分析圖中細(xì)胞A是B淋巴細(xì)胞,Y細(xì)胞是骨髓瘤細(xì)胞,所以①是細(xì)胞融合過程,②是篩選、培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞分泌獲得單克隆抗體的過程。(2)圖中④過程是利用mRNA為模板,反轉(zhuǎn)錄合成目的基因的過程,該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶。⑤過程是構(gòu)建基因表達(dá)載體,需要對目的基因與質(zhì)粒進(jìn)行切割和連接,所以需要工具酶:限制酶和DNA連接酶。(3)②處篩選目的是淘汰不能增殖的細(xì)胞和不能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞,獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。(4)構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包含的結(jié)構(gòu)組成有目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等。(5)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法必須先把基因表達(dá)載體轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞——土壤農(nóng)桿菌中,再通過土壤農(nóng)桿菌去侵染棉花體細(xì)胞,最后經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到能產(chǎn)生抗體的棉花植株。答案:(1)單克隆抗體細(xì)胞融合(或B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合)(2)逆轉(zhuǎn)錄限制酶和DNA連接酶(3)篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞(4)啟動子、終止子、標(biāo)記基因(5)土壤農(nóng)桿菌植物組織培養(yǎng),,