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專題八 現(xiàn)代生物科技專題,第16講 基因工程、細(xì)胞工程,-3-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,命題點(diǎn)一基因工程及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性 1.基因工程的主干知識(shí)圖解,-4-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,2.基因工程的基本工具,-5-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,3.基因工程的操作程序 (1)目的基因的獲取 ①?gòu)幕蛭膸?kù)中獲取。 ②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增:其實(shí)質(zhì)是在體外對(duì)目的基因進(jìn)行大量復(fù)制。 ③用化學(xué)方法人工合成 a.對(duì)于核苷酸序列已知的直接人工合成。,-6-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建 ①基因表達(dá)載體的組成:目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因。 ②基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法,-7-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,-8-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(4)目的基因的檢測(cè)和鑒定,-9-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,思維拓展 從“基因表達(dá)”層面理解啟動(dòng)子和終止子 啟動(dòng)子是RNA聚合酶結(jié)合位點(diǎn),啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄;終止子是終止轉(zhuǎn)錄的位點(diǎn)。插入的目的基因只是結(jié)構(gòu)基因部分,其表達(dá)需要調(diào)控序列,因而用作載體的質(zhì)粒的插入部位前面需要有啟動(dòng)子,后面需要有終止子。,-10-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,透徹理解基因工程的原理解答相關(guān)題目 (2015福建龍巖質(zhì)檢)大豆花葉病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆減產(chǎn)的重要原因。某科研小組制備了大豆花葉病毒的空衣殼蛋白(CP蛋白),生產(chǎn)過(guò)程大致如下,請(qǐng)回答問(wèn)題。,-11-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(1)圖中的①是指 。 (2)過(guò)程Ⅱ中應(yīng)用的酶是 。此過(guò)程中,先要在大豆花葉病毒的基因文庫(kù)中查找 的核苷酸序列,以便合成特異性引物。 (3)在上述生產(chǎn)流程中, (填序號(hào))是基因工程生產(chǎn)CP衣殼蛋白的核心步驟。為檢測(cè)樣液中是否含有有效成分,在Ⅶ可使用 進(jìn)行檢測(cè)。,答案,-12-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(2015江蘇生物)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表示以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(qǐng)回答下列問(wèn)題。,-13-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(1)圖1所示的基因表達(dá)載體中沒有標(biāo)注出來(lái)的基本結(jié)構(gòu)是 。 (2)圖1中啟動(dòng)子是 酶識(shí)別和結(jié)合的部位,有了它才能啟動(dòng)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(shí)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(gè)肽段,這是因?yàn)?。 (6)請(qǐng)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu),推測(cè)每個(gè)胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測(cè)結(jié)果是 ,理由是 。,答案,-14-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,命題點(diǎn)二克隆技術(shù)及其倫理道德問(wèn)題 1.容易混淆的三種細(xì)胞——雜種細(xì)胞、重組細(xì)胞和雜交細(xì)胞 (1)雜種細(xì)胞:植物體細(xì)胞雜交過(guò)程中,兩種細(xì)胞去掉細(xì)胞壁之后形成的原生質(zhì)體融合,融合的原生質(zhì)體出現(xiàn)細(xì)胞壁之后形成的細(xì)胞叫雜種細(xì)胞。 (2)重組細(xì)胞:體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞之后形成的細(xì)胞叫重組細(xì)胞。 (3)雜交細(xì)胞:動(dòng)物細(xì)胞融合形成的細(xì)胞常稱為雜交細(xì)胞。,-15-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,2.從結(jié)果分析克隆技術(shù)的原理 (1)植物體細(xì)胞雜交 植物體細(xì)胞雜交包含兩個(gè)過(guò)程,一是植物細(xì)胞融合,二是雜種細(xì)胞的植物組織培養(yǎng)。其最終結(jié)果是形成雜種植株,產(chǎn)生一個(gè)生物體。因此,其原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞的全能性。 (2)動(dòng)物細(xì)胞融合 動(dòng)物細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞,雜交細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),獲得大量的克隆細(xì)胞,但沒有形成生物體。因此,動(dòng)物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞增殖和細(xì)胞膜的流動(dòng)性,不包含細(xì)胞全能性。,-16-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,3.細(xì)胞工程的幾個(gè)流程圖的比較(見下圖) (1)植物組織培養(yǎng),-17-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(2)植物體細(xì)胞雜交,-18-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(3)核移植 (4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng),-19-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(5)動(dòng)物細(xì)胞融合,-20-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(6)單克隆抗體的制備,-21-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,把握實(shí)驗(yàn)流程,解答與動(dòng)物細(xì)胞融合和單克隆抗體相關(guān)的題 (2015北京重點(diǎn)中學(xué)月考)下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。,-22-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(1)單克隆抗體技術(shù)是 技術(shù)的重要應(yīng)用。 (2)B淋巴細(xì)胞是由動(dòng)物體 中的 細(xì)胞增殖、分化、發(fā)育而來(lái)的。 (3)動(dòng)物細(xì)胞融合除了采用植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合常用的誘導(dǎo)劑外,還可以采用 。 (4)單克隆抗體技術(shù)的兩次篩選過(guò)程,分別篩選 。 (5)單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比,最大的優(yōu)越性體現(xiàn),答案,-23-,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,整合提升,題型突破,題組訓(xùn)練,(2015河北邢臺(tái)四模)下面是以小鼠為對(duì)象進(jìn)行的各項(xiàng)研究工作,請(qǐng)分析回答問(wèn)題。 (1)在小鼠細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到細(xì)胞表面 時(shí),細(xì)胞會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的 。此時(shí),瓶壁上形成細(xì)胞層數(shù)是 。要使貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來(lái),需要用酶處理,可用的酶是 。 (2)如果體外受精后,在精核與卵核融合之前,用微型吸管除雄核,再用細(xì)胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞),處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是 。 (3)為使外源基因在后代中長(zhǎng)期保持,可將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞的 轉(zhuǎn)入 細(xì)胞中構(gòu)成重組細(xì)胞,使其發(fā)育成與供體具有相同性狀的個(gè)體,該技術(shù)稱為 。 (4)在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,通常在 條件下保存細(xì)胞,因?yàn)樵谶@種條件下,細(xì)胞中 的活性降低,細(xì)胞的代謝速率降低。,答案,-24-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,對(duì)基因工程操作過(guò)程明辨不清 防范策略 (1)基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控,所以目的基因應(yīng)插入到啟動(dòng)子與終止子之間的部位。 (2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程,稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是目的基因整合到受體細(xì)胞染色體基因組中。 (3)標(biāo)記基因的作用——篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞,常見的有抗生素抗性基因、發(fā)光基因(表達(dá)產(chǎn)物為帶顏色的物質(zhì))等。,-25-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,(4)受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰島素,則必須用真核生物酵母菌作受體(需內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的加工、分泌)。一般不用支原體作受體,因?yàn)樗鼱I(yíng)寄生生活。一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞作受體,因?yàn)樗鼰o(wú)細(xì)胞核,不能合成蛋白質(zhì)。,-26-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,防范演練1 (2015福建寧德期末)P5CS是植物合成脯氨酸的關(guān)鍵酶,脯氨酸有助于植物抵御干旱。下圖是將P5CS基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞獲得耐旱煙草植株過(guò)程的示意圖。,-27-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。 (1)要將P5CS基因成功插入Ti質(zhì)粒中,Ti質(zhì)粒的 中應(yīng)含有HindⅢ、SalⅠ限制酶切割位點(diǎn)。③過(guò)程需在農(nóng)桿菌的培養(yǎng)基中添加 才能篩選出含P5CS基因的Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌。 (2)檢測(cè)P5CS基因是否整合到煙草細(xì)胞染色體DNA上,采用 技術(shù),判斷轉(zhuǎn)基因是否成功,可以直接在個(gè)體水平上對(duì)轉(zhuǎn)基因植物與非轉(zhuǎn)基因植物的 性進(jìn)行比較。 (3)將轉(zhuǎn)入P5CS基因的煙草細(xì)胞培育成完整的植株需要用 技術(shù),愈傷組織通過(guò) 發(fā)育成完整植株,在此過(guò)程中,除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外,還必須向培養(yǎng)基中添加 。 我的失分點(diǎn):,答案,-28-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,對(duì)植物體細(xì)胞雜交理解不透 防范策略 (1)植物體細(xì)胞雜交和有性雜交的區(qū)別 ①植物體細(xì)胞雜交:若兩個(gè)不同品種的植物細(xì)胞(設(shè)為甲、乙)進(jìn)行融合,甲含有2x條染色體,2個(gè)染色體組,基因型為Aabb,乙含有2y條染色體,2個(gè)染色體組,其基因型為ccDd,則新植株應(yīng)為四倍體,其體細(xì)胞中染色體數(shù)為2x+2y,基因型為AabbccDd。不難看出,體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì)胞融合成一個(gè)細(xì)胞,不管是染色體數(shù)、基因型還是染色體組都采用直接相加的方法。 ②植物有性雜交的結(jié)果:假設(shè)上述兩種植物能雜交產(chǎn)生后代,則子代細(xì)胞中染色體數(shù)、基因型分別為“x+y”“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”,即先減半再相加。 ③有性生殖過(guò)程中符合孟德爾遺傳規(guī)律,而植物體細(xì)胞雜交不符合孟德爾遺傳規(guī)律。,-29-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,(2)利用植物組織培養(yǎng)生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物時(shí),有時(shí)只需將外植體培養(yǎng)到愈傷組織階段,從愈傷組織中獲取產(chǎn)物。,-30-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,防范演練2 (2015北京重點(diǎn)中學(xué)月考)下圖是植物體細(xì)胞雜交過(guò)程示意圖,如果A、B植物均為二倍體,請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。,-31-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,(1)圖中所示過(guò)程的原理有: 。 (2)圖中的①過(guò)程是 。 (3)植物體細(xì)胞融合成功的標(biāo)志是 ,其產(chǎn)生與細(xì)胞內(nèi)的 (細(xì)胞器)有關(guān)。 (4)③和④過(guò)程分別是 和 的過(guò)程。該雜交植物有 個(gè)染色體組。 (5)該技術(shù)最顯著的優(yōu)勢(shì): 。 我的失分點(diǎn):,答案,-32-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,對(duì)單克隆抗體制備過(guò)程理解不清 防范策略 (1)滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細(xì)菌失去感染能力,但是并不破壞這些病原體的抗原結(jié)構(gòu)。 (2)除了受到注射的抗原的刺激,小鼠在生活過(guò)程中還可能受到其他抗原的刺激,因此從小鼠體內(nèi)取出的多個(gè)B淋巴細(xì)胞可能產(chǎn)生多種不同抗體,所以進(jìn)行第二次篩選是非常必要的。 (3)單克隆抗體制備過(guò)程中,進(jìn)行了多次動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的操作,說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)。,-33-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,防范演練3 下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。,-34-,失分誤區(qū)1,失分誤區(qū)2,失分誤區(qū)3,(1) 技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)。 (2)根據(jù)培養(yǎng)基的用途分類,圖中培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基。 (3)選出的雜交瘤細(xì)胞既具備骨髓瘤細(xì)胞 的特點(diǎn),又具備淋巴細(xì)胞 的特點(diǎn)。 (4)雜交瘤細(xì)胞從培養(yǎng)基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。 我的失分點(diǎn):,答案,