高考生物二轮专题复习 第一篇 第七单元 专题三 基因工程与克隆技术课件

专题三基因工程与克隆技术专题三基因工程与克隆技术 考点一基因工程 (2014全国课标，40)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列问题： (1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。 (2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。 (3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。 解析(1)基因文库有两种：基因组文库和部分基因文库，基因组文库含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的，而细胞中只有部分基因表达，所以cDNA文库含有生物的部分基因。(2)建立基因文库后要根据目的基因的特性从中筛选出目的基因。(3)目的基因与载体构建基因表达载体后，导入乙植物细胞(受体细胞)，需要进行表达产物(蛋白质)和生物个体水平(耐旱性)等的检测。(4)若是整合到同源染色体的两条上，则此耐旱二倍体植株为纯合子，自交后代不会发生性状分离，所以根据实验结果可推测：该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。 答案(1)全部部分 (2)筛选 (3)乙表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上高考必记的关键1基因工程常考的3种基本工具限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。2基因表达载体的组成目的基因启动子终止子标记基因复制原点等。3基因工程的四大操作程序(1)目的基因的获取(三大方法)从基因文库中获取。 利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。 用化学方法人工合成 (2)基因表达载体的构建。 (3)将目的基因导入受体细胞的“三大方法”： 导入植物细胞农杆菌转化法。 导入动物细胞显微注射法。 导入微生物细胞使用Ca2处理细胞。 (4)目的基因的检测与鉴定1(2014江苏卷，23)(多选)下列关于基因工程技术的叙述，错误的是 ()。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BPCR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再悟高考再悟高考 解析限制酶大多是特异性识别6个核苷酸序列，也有的识别4、5或8个核苷酸组成的序列，A错误；DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B错误；质粒上一般带有的抗生素抗性基因可作为标记基因，供鉴定和选择，不是抗生素合成基因，C错误；目的基因导入受体细胞后不一定都能正常表达，D正确。 答案ABC2(2014广东卷，25)(多选)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是 ()。A过程需使用逆转录酶B过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因C过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析过程是逆转录过程，需要逆转录酶的催化，A正确；过程表示利用PCR技术扩增目的基因，在PCR过程中不需要解旋酶催化，是通过控制温度达到解旋的目的，B错误；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，C错误；检测目的基因是否成功导入受体细胞可采用DNA分子杂交，或者是标记基因检测，D正确。 答案AD3(2014海南卷，31)下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的_序列，再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 (3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_。 (4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_。 解析(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。 答案(1)逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 (2)引物模板DNA (3)重组DNA (4)提高受体细胞的转化率4土壤农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能侵染双子叶植物和裸子植物，其细胞中含有一种特殊质粒叫Ti质粒，图甲表示Ti质粒的结构，图乙表示Ti质粒的转化过程，请据图回答相关问题：创新预测创新预测 图甲图甲图乙图乙 (1)利用图甲所示Ti质粒构建的基因表达载体，需要具有复制起始位点、启动子、标记基因、_和_，其中_是RNA聚合酶的识别位点；而Ti质粒中TDNA的作用是_。 (2)要检测目的基因是否成功表达，可以直接在_水平上对转基因植物与非转基因植物进行比较。 (3)将图乙中的外植体置于一个选择培养基中进行筛选，筛选的过程利用了基因表达载体中的_；由图可知，筛选是在外植体经_(过程)培养成_之后进行的，筛选之后经过再分化培育成新的植株，最后再对植株进行分子特性鉴定，该鉴定过程需要用到DNA分子杂交技术、_技术和_技术。 解析(1)基因表达载体包括：启动子、终止子、目的基因和标记基因，其中启动子是转录的起点，即RNA聚合酶的识别和结合位点；根据教材中的知识可知，TDNA可将目的基因转移到受体细胞的染色体DNA上。 (2)基因工程的最后一步是对转基因生物进行鉴定，鉴定过程包括分子水平和个体生物学水平，其中可直接进行比较的是个体生物学水平鉴定。 (3)利用基因表达载体中的标记基因可进行筛选；外植体需要先经过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化形成新植株，最后进行分子特性鉴定时，需要从DNA、RNA和蛋白质三个层次进行鉴定，这三个层次需要的技术分别是DNA分子杂交技术、分子杂交技术和抗原抗体杂交技术。 答案(1)终止子目的基因启动子将目的基因转移到受体细胞中，并整合到受体细胞染色体的DNA上 (2)个体生物学 (3)标记基因脱分化愈伤组织分子杂交抗原抗体杂交1区分DNA连接酶和DNA聚合酶、限制性核酸内切酶和解旋酶(1)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)限制性核酸内切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，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。2启动子起始密码；终止子终止密码3根据受体种类确定基因工程的受体细胞：(1)植物：植物体细胞或受精卵(2)动物：受精卵或体细胞(3)微生物：细菌。注：目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功表现在于目的基因是否成功表达。 考点二克隆技术 (2014全国课标，40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。 若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。 回答下列问题。 (1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_。 (2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有_， 体系中出现多种类型细胞的原因是_。 (3)杂交瘤细胞中有_个细胞核，染色体数目最多是_条。 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_。 解析(1)据图分析，第4次免疫后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上，小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。 (2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物，由于细胞膜具有流动性，且诱导之后的细胞融合不具有特异性，故体系中会出现多种类型的细胞。 (3)杂交瘤细胞形成后，小鼠的B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)和骨髓瘤细胞(染色体数目60条)融合后，染色体数目为100条，有丝分裂后期染色体数目最多为200条。 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后，仍然不是能无限增殖的细胞，同时正常细胞的分裂次数是有限的。 答案(1)4YY小鼠的抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞，骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1200(4)B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖1高考必记关键点(1)植物组织培养的关键条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。培养基状态：固体培养基(需脱分化生根培养基及生芽培养基)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。 (2)植物激素的使用 脱分化阶段细胞分裂素比例较高，以促进细胞的分裂；再分化阶段生长素比例较高，以促进芽与根的形成。 (3)光照的使用 脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。2植物体细胞杂交的关键(1)酶解法用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)促融剂聚乙二醇。(3)杂种细胞的形成标志新细胞壁的形成。(4)培养为杂种植株的技术植物组织培养。(5)培养成功的原理细胞全能性。3动物细胞培养的特殊条件(1)胰蛋白酶的使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。(2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。(3)特殊的营养条件。液体培养基。加入动物血清、血浆等。通入氧气以满足代谢的需要。通入二氧化碳以维持培养液的pH。4克隆动物的技术手段动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。1判断正误(1)组织培养、细胞杂交、显微注射、核移植均为培育草莓脱毒苗所采用的技术 (2012广东，2改编)()提示只有组织培养为培育脱毒苗采用的技术。(2)动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性(2012江苏，22C)()提示判断是否体现细胞全能性的依据是能否发育成新个体。再悟高考再悟高考 (3)去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 (2008全国，5B)() 提示前者用纤维素酶和果胶酶处理；后者用胰蛋白酶处理。2(2013重庆卷，2)如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述正确的是 ()。 A是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞 B中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 D是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 解析是获得的已经免疫的B淋巴细胞，A项错误；胰蛋白酶使得组织块分散为单个细胞，B项错误；同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性，C项错误；是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D项正确。 答案D 3(2014福建卷，33)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图： (1)步骤中，在核移植前应去除卵母细胞的_。 (2)步骤中，重组胚胎培养到_期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。 (3)步骤中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的_设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用Hind和Pst限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有_酶的酶切位点。 (4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的_，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。 解析(1)核移植过程中，体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核，若不去掉卵母细胞的细胞核，细胞里面就有两个细胞核，造成遗传物质不能稳定表达。 (2)囊胚期细胞开始出现分化，分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，其中后者具有发育的全能性，属于ES细胞。 (3)步骤过程是将目的基因导入受体细胞(ES细胞)中，导入之前应构建基因表达载体。在生物体外可通过PCR技术扩增目的基因，其条件是模板DNA、根据Rag2基因的核苷酸序列设计的引物、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶等，另据题干可知，获得Rag2目的基因需要用Hind和Pst两种限制酶，所选择的载体上应具有Hind和Pst酶的酶切位点，以便目的基因和载体能够连接在一起。 (4)检测目的基因是否翻译出相应蛋白质时，应采用抗原抗体杂交技术，即提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，看是否有杂交带。 答案(1)细胞核 (2)囊胚 (3)核苷酸序列Hind和Pst (4)蛋白质4(2014山东考试大纲调研卷)模型是对研究对象进行的概括性描述，下图为表示细胞融合的过程模型，请据图回答：创新预测创新预测 (1)若该图表示植物细胞融合的过程，丁细胞称为_。欲将丁细胞培育成植株，可选用_技术，这一过程的核心就是_和_两个阶段。 (2)若该图表示动物细胞融合的过程，丁细胞称为_。过程区别于植物细胞常用的诱导因素是_。动物细胞培养时，合成培养基中除必要的营养外，通常需要加入_等一些天然成分。 (3)若该图表示制备单克隆抗体的部分过程，经过选择性培养的丁细胞称为_。丁细胞的特点是_。 解析(1)植物细胞融合获得的细胞称为杂种细胞。需要利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株，这一培养过程的核心步骤就是脱分化和再分化。 (2)动物细胞融合获得的细胞称为杂交细胞。过程诱导融合区别于植物细胞常用的诱导因素是灭活的病毒。动物细胞培养时，合成培养基中除必要的营养外，通常需要加入血清和血浆等一些天然成分。 (3)制备单克隆抗体的过程中，经过选择性培养的丁细胞称为杂交瘤细胞，丁细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。 答案(1)杂种细胞植物组织培养脱分化再分化 (2)杂交细胞灭活的病毒血清和血浆 (3)杂交瘤细胞既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体5利用现代生物工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。如图是利用奶牛乳腺生产人血清白蛋白的图解，请回答下列问题：(1)在上述过程中，常用_酶将奶牛组织分散成单个细胞。在体外培养分散的动物细胞时，所需气体主要有_。 (2)在上述过程中，常借助基因表达载体将人血清白蛋白基因导入奶牛受体细胞中，构建基因表达载体需要的酶有_；将人血清白蛋白基因导入奶牛受体细胞最常用的方法是_。 (3)在上述过程中，用于核移植的去核卵细胞一般处于_期。动物体细胞经核移植可获得完整动物个体体现了_具有全能性。 (4)图中M应该包括早期胚胎培养、胚胎移植等过程。在培养奶牛早期胚胎的过程中，所用培养液成分除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及_等物质。胚胎移植在胚胎工程中的意义在于_。 解析(1)在动物细胞工程中，常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物组织分散成单个细胞。在培养动物细胞过程中，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 (2)在基因工程中，构建基因表达载体常用的两种工具酶是限制酶和DNA连接酶。将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。 (3)在核移植过程中，作为受体细胞的去核卵细胞一般处于减数第二次分裂中期。动物体细胞经核移植可获得完整动物个体体现了动物体细胞核具有全能性。 (4)哺乳动物胚胎培养需要“两盐”(无机盐和有机盐)、“两素”(激素和维生素)、“两酸”(核苷酸和氨基酸)和动物血清等。 答案(1)胰蛋白酶(胶原蛋白)O2和CO2 (2)限制酶和DNA连接酶显微注射法 (3)M中(减数第二次分裂中)动物体细胞核 (4)动物血清提高优良母畜的繁殖率 容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞 (1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。 (2)重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。 (3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。