高中-高考生物专题复习-基因工程与细胞工程课件.pptx

1、专题十六基因工程与细胞工程知识体系构建核心考点1 基因工程与蛋白质工程核心考点2 细胞工程知识体系构建DNA连接酶基因表达载体的构建基因细胞的全能性、细胞膜的流动性细胞增殖动物细胞核的全能性给小鼠注射抗原产生专一抗体的杂交瘤细胞基因工程与蛋白质工程核心考点11.掌握基因工程的掌握基因工程的3种基本工具种基本工具(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。(2)DNA连接酶：Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端；T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端。(3)载体：能在宿主细胞内稳定存在并大量复制；有一个至多个限制酶切割位点；具有特殊的标记基因以便对含目的基因的

2、受体细胞进行筛选。要点整合1提醒提醒(1)限制酶DNA酶解旋酶限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开；DNA酶是将DNA水解为基本组成单位；解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。(2)使用限制酶的注意点一般用同种限制酶切割载体和目的基因。不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。(3)DNA连接酶DNA聚合酶DNA连接酶连接两个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。2.理清基因工程的操作流程理清基因工程的操作流程(1)获取目的基因的3种途径从基因文库中获取。利用PCR技术扩增。化学方法人工合成。提醒提醒(1)PCR技术扩增原理：D

3、NA双链复制。条件：模板DNA、引物、脱氧核苷酸、热稳定性DNA聚合酶。(2)化学方法人工合成已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。(2)基因表达载体的构建重组质粒的构建基因表达载体的组成构建过程提醒提醒(1)基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。(2)启动子、终止子启动子(DNA片段)起始密码子(位于mRNA上)。终止子(DNA片段)终止密码子(位于mRNA上)。(3)目的基因插入位置：启动子与终止子之间。(3)根据受体种类确定基因工程的受体细胞植物：植物体细胞或受精卵导入方法常用农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法(本法针对单子叶植物)动物：受精卵或体细

4、胞导入方法为“显微注射法”微生物：细菌导入方法为“感受态法”(4)目的基因的检测与鉴定的方法检测目的基因是否导入受体细胞：DNA分子杂交技术。检测目的基因是否转录出mRNA：分子杂交技术。检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原抗体杂交技术。个体生物学水平鉴定：根据表达性状判断。3.理清蛋白质工程理清蛋白质工程基因合成新的蛋白质蛋白质结构脱氧核苷酸序列 考向设计21.(2014江苏，23)下列关于基因工程技术的叙述，错误的是(多选)A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6 个核苷酸序列B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记

5、基因D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达答案解析12345解析解析A项，限制性核酸内切酶大多特异性地识别6个核苷酸序列，但也有少数限制性核酸内切酶能识别4个、5个或8个核苷酸序列。B项，PCR反应中温度周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外，耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，变性和复性过程不需要酶的催化。C项，载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，而不是抗生素合成基因。D项，目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达。123452.(2017南通二模)科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高

6、。在培养转基因番茄的过程中，下列操作不合理的是A.可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因B.利用选择性培养基对构建的基因表达载体直接筛选C.利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞D.在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株答案解析12345解析解析利用逆转录法可获得cDNA；构建的基因表达载体不可直接在选择培养基上进行筛选，需要先导入受体细胞中再进行筛选；农杆菌转化法是将目的基因导入受体细胞的常用方法；可利用低温条件对耐寒番茄进行个体性状水平的检测，筛选成功转基因的耐寒番茄植株。123453.(2017江苏，33)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多

7、聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。PCR 扩增过程示意图如右，请回答下列问题：(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过_获得_用于PCR扩增。答案解析cDNA解析解析由mRNA获得目的基因片段需通过逆转录，获得的片段为cDNA。12345逆转录(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1 和引物2)，为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的_位点。设计引物时需要避免引物之间形成_，而造成引物自连。答案解析解析解析为方便构建重组质粒，宜在引物中增加适当的限制酶位点，以便使复制出的目的基因两端含限制酶切点；设计引物时，需避免

8、引物之间碱基互补配对，以防引物间自连。限制性核酸内切酶12345碱基互补配对(3)图中步骤1代表_，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。答案解析解析解析图中步骤1为高温下实现DNA变性解链。变性12345(4)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏_的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但_的引物需要设定更高的退火温度。解析解析PCR扩增时，若退火温度过高会破坏引物与模板间的碱基互补配对。DNA片段中G与C间可形成三个氢键，GC碱基含量越高时，DNA分子越稳定，其退火温度应越高。引物与模板GC含量高答案解析12345(5)如果PC

9、R反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有_(填序号：升高退火温度降低退火温度重新设计引物)。答案解析解析解析若PCR反应得不到任何扩增产物，则可通过降低退火温度及重新设计引物等措施，以便使引物与模板结合，从而进行后序扩增过程。123454.(2015江苏，32)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。答案解析12345终止子12345解析解析基因表达载体包含启动子、

10、终止子、目的基因和标记基因等。启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA 连接酶。胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被蛋白酶所识别，防止被水解。溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，若经溴化氰处理相应融合蛋白能获得完整的A链和B链，表明胰岛素A链、B链上并无溴化氰作用位点，不能将其切断；同理，半乳糖苷酶能被切成“多个肽段”，表明其具有多个切点(即“甲硫氨酸”)。胰岛素分子含有两条链，至少有2个游离氨基分别位于2条肽链的一端，并且R基团中可能也含有游离的氨基。(2)图1中启动子是_酶识别和结合的部位，有了它才能启动目

11、的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是_。答案12345作为标记基因，将含有重组RNA聚合质粒的大肠杆菌筛选出来(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有_。答案限制酶和DNA连接酶12345(4)半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于_。防止胰岛素的A、B 链被菌体内蛋白酶降解(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_。答案半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B 链中不含甲硫氨酸12345(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游

12、离氨基的数量。你的推测结果是_，理由是_。答案至少2个12345的氨基，氨基酸R 基团中可能还含有游离的氨基两条肽链的一端各有一个游离5.(2017苏州二模)研究人员欲对拟芥兰叶片中某种蛋白质进行改造，使其能结合空气中微量的黄色炸药挥发分子，导致叶片产生特定颜色变化，从而有助于检测公共场所是否存在爆炸物。请回答下列问题：(1)科研人员从上述预期蛋白质的功能出发，设计_结构，然后推测相应目的基因的_序列，最终人工合成目的基因。解析解析科研人员从预期蛋白质的功能出发，设计蛋白质的结构，然后推测相应目的基因的脱氧核苷酸(或碱基)序列，最终人工合成出目的基因。答案解析脱氧核苷酸(或碱基)12345蛋白

13、质(2)将目的基因导入拟芥兰细胞通常采用_的方法。首先将目的基因插入到Ti质粒的_上，并最终整合到拟芥兰细胞染色体的DNA上。解析解析农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。答案解析TDNA12345农杆菌转化(3)在_和人工控制的条件下，将上述拟芥兰细胞培养在人工配制的培养基上，诱导其产生_，最终形成转基因植株。该过程的原理是_。解析解析在无菌条件下，将上述拟芥兰细胞培养在人工配制的培养基上，诱导其产生愈伤组织，最

14、终形成转基因植株，该方法为植物组织培养，原理是植物细胞的全能性。答案解析细胞的全能性12345无菌愈伤组织植物(4)在转基因植株附近放置_，从个体生物学水平鉴定出目的基因成功表达的转基因植株。解析解析根据题干信息可知，在转基因植株附近放置黄色爆炸物，从个体生物学水平鉴定出目的基因成功表达的转基因植株。答案解析黄色炸药12345细胞工程核心考点21.明确细胞工程技术的原理明确细胞工程技术的原理(1)植物组织培养：。(2)植物体细胞杂交：细胞的全能性、细胞膜的流动性。(3)动物细胞培养：细胞的增殖。(4)体细胞核移植：。(5)单克隆抗体的制备：细胞膜的流动性，细胞的增殖。(6)动物细胞融合：细胞膜

15、的 。要点整合1动物细胞核的全能性细胞的全能性流动性2.理清植物组织培养的流程理清植物组织培养的流程提醒提醒(1)条件：无菌、离体。(2)培养基组成：无机营养、有机营养、激素、琼脂。(3)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。(4)植物组织培养的目的不同，培养阶段也就不同：若生产人工种子，则培养到胚状体阶段。若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段。若培育新个体，则应培养到试管苗阶段。3.理清植物体细胞杂交技术理清植物体细胞杂交技术(1)酶解方法：用 处理。(2)促融方法：物理法：离心、振动、电激等；化学法：聚乙二醇(PEG)。(3)植物体细胞杂交即将不同种的植物体细胞，在一定条

16、件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程，不管是染色体数、基因型还是染色体组数都采用直接相加的方法。纤维素酶和果胶酶4.理清动物细胞培养理清动物细胞培养流程流程提醒提醒(1)动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同：第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞。第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。(2)传代细胞的特点传代培养到10代以内的细胞核型稳定，1050代时部分细胞核型发生变化，50代以后遗传物质可能发生变化。(3)原代培养与传代培养的区别区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始传代培养。(4)

17、动物细胞培养的条件无菌、无毒的环境；特殊营养：血清、血浆；适宜的温度和pH；气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体。5.理清动物体细胞核移植理清动物体细胞核移植提醒提醒(1)选择受体细胞为去核卵母细胞的原因营养丰富；体积大，易操作；含有激发细胞核全能性表达的物质。(2)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因克隆动物遗传物质来自两个亲本。发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。外界环境可能引起不遗传的变异。6.关注制备单克隆抗体常考点关注制备单克隆抗体常考点(1)3种细胞特点不同免疫后的B淋巴细胞：能分泌抗体，不能大量增殖。骨髓瘤细胞：能大量增殖，不能分泌抗体。杂交瘤

18、细胞：既能分泌抗体，又能大量增殖。(2)2次筛选目的不同第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为B淋巴细胞，B为骨髓瘤细胞)，该细胞既能分泌抗体又能大量增殖，筛选掉A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原抗体杂交法筛选，获得产生特异性抗体的杂交瘤细胞。1.(2015江苏，20)下图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是A.胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B.该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂C.可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源D.包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏 考向设计

19、21234答案解析5解析解析A项错，胚状体是愈伤组织再分化得到的；B项错，海藻酸钠是凝固剂；C项对，在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，不仅为胚状体提供能量，而且是培养物渗透压的主要调节物；D项错，凝胶珠具有空间网状结构，不隔绝空气。123452.(2016江苏，9)下列有关细胞工程的叙述，正确的是A.PEG是促细胞融合剂，可直接诱导植物细胞融合B.用原生质体制备人工种子，要防止细胞破裂C.骨髓瘤细胞经免疫处理，可直接获得单克隆抗体D.核移植克隆的动物，其线粒体DNA来自供卵母体答案解析12345解析解析PEG是促细胞融合剂，但植物细胞不能直接融合，需先去壁形成原生质体才能融合，A错误；制备人工种子应用

20、完整的植物细胞，不需制备原生质体，B错误；骨髓瘤细胞不能产生抗体，C错误；核移植克隆的动物，其线粒体只来自卵细胞即线粒体DNA来自供卵母体，D正确。123453.(2017南通二模)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。下图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，下列相关叙述错误的是(多选)A.过程的促融剂常用聚乙二醇(PEG)，也可用灭活的病毒诱导B.过程以抗HCG单克隆抗体为抗原，利用抗原抗体杂交的原理进行检测C.给小鼠多次注射HCG的目的是获得较多的记忆细胞D.过程需要添加抗生素等物质，目的是防止病毒污染答案解析123

21、45解析解析与植物细胞融合相比，动物细胞融合还可以用灭活的病毒诱导处理；过程以抗HCG单克隆抗体为抗原，利用抗原抗体杂交的原理进行检测；给小鼠多次注射HCG的目的是获得较多能产生抗HCG抗体的B淋巴细胞而不是记忆细胞；过程需要添加抗生素等物质，目的是防止杂菌污染，而不是病毒污染。123454.(2016江苏，28)海带中含有植物生长素(IAA)和脱落酸(ABA)等激素，为研究激素对海带生长的影响，某研究组开展了系列实验。请回答下列问题：12345(1)为开展海带的组织培养，取海带的叶状体基部切块作为_，转到含激素_的培养基上，经_形成愈伤组织，再生成苗。答案解析脱分化解析解析离体的植物器官、组

22、织称为外植体。组织培养过程中需经过脱分化和再分化两个过程。培养基中应含有生长素和细胞分裂素。1234外植体生长素和细胞分裂素5(2)下图为海带中的IAA和ABA与海带生长变化的关系。海带增长率与IAA含量呈_(填“正相关”“负相关”或“不相关”)，海带在后期生长缓慢，原因是_。答案解析解析解析图中生长素含量减少，海带生长减慢，海带增长率与IAA含量呈正相关。ABA含量的增加，抑制了后期海带的生长。IAA降低，ABA增高1234正相关5(3)已知海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，则其在成熟区段中的运输方式_(填“是”或“不是”)极性运输。某研究组参照11月和5月海带样品的数据，配制了两份

23、IAAABA的混合液，研究了在增加紫外光照射条件下，混合液对单细胞绿藻生长的影响，结果如图，分析可知IAA和ABA对绿藻的生理作用分别是_。1234IAA促进生长，ABA有提高抗紫外光的不是能力答案解析5解析解析海带成熟区段各部位ABA的分布无显著差异，说明其在成熟区段中的运输方式不是极性运输。参照11月和5月海带样品的数据，并结合本小题藻细胞数量变化图分析可知，与正常培养组相比，增加紫外光的实验组中缓冲液组、11月处理组藻类细胞数量明显减少，而5月处理组藻类下降不明显，再对照海带样品生长曲线图可知，11月份时，生长素含量较高，脱落酸含量较低，而5月份时则相反，由此推测，正常培养时生长主要与生

24、长素有关，增加紫外光时，脱落酸含量较高的5月份组藻类数量多，应缘于脱落酸提高抗紫外光能力。123455.(2017徐州二模)回答下列关于现代生物科技的问题：(1)动物细胞培养时为了将组织分散成单个细胞，常用_处理剪碎的组织块，并用培养液将细胞稀释制成_。白酶)答案解析12345胰蛋白酶(或胶原蛋细胞悬液解析解析动物细胞培养的过程：取动物组织块剪碎组织用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养液中(原代培养)放入二氧化碳培养箱培养贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液转入培养液(传代培养)放入二氧化碳培养箱培养。动物细胞培养需要满足以下条件：无菌、无毒的环境；营养；温度和pH；气体

25、环境：95%空气5%CO2。动物细胞培养过程中，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理剪碎的组织块，可以将组织分散成单个细胞，并用培养液将细胞稀释制成细胞悬液。12345(2)动物细胞培养时需要通入5%的CO2，其目的是_，为了防止杂菌污染，通常要在培养基中添加_。答案解析解析解析动物细胞培养时需要通入5%的CO2，其目的是为了维持培养基的pH；培养基中加入抗生素的目的是防止杂菌污染。维持培养基的pH1234抗生素5(3)动物细胞核移植时普遍使用的去核方法是_；常选用处于_(时期)的卵母细胞作为受体细胞，主要是因为卵细胞大，易操作，含有促进_表达的相关物质。答案解析解析解析动物细胞核移植时常用显微操作去核法去除细胞核，并选用处于M中期的卵母细胞作为受体细胞，主要是因为卵细胞大，易操作，且含有促进细胞核全能性表达的相关物质。细胞核全能性1234显微操作去核法M中期(减数第二次分裂中期)5