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专题八 现代生物科技专题,第16讲 基因工程、细胞工程,-3-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点一基因工程及转基因技术的安全性 1.基因工程的主干知识图解,-4-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.基因工程的基本工具,-5-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,3.基因工程的操作程序 (1)目的基因的获取 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 a.对于核苷酸序列已知的直接人工合成。,-6-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)基因表达载体的构建 基因表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因。 基因表达载体的构建方法,-7-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(3)将目的基因导入受体细胞,-8-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(4)目的基因的检测和鉴定,-9-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,思维拓展 从“基因表达”层面理解启动子和终止子 启动子是RNA聚合酶结合位点,启动转录;终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前面需要有启动子,后面需要有终止子。,-10-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,透彻理解基因工程的原理解答相关题目 (2015福建龙岩质检)大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白),生产过程大致如下,请回答问题。,-11-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(1)图中的是指 。 (2)过程中应用的酶是 。此过程中,先要在大豆花叶病毒的基因文库中查找 的核苷酸序列,以便合成特异性引物。 (3)在上述生产流程中, (填序号)是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分,在可使用 进行检测。,答案,-12-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2015江苏生物)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表示以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。,-13-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(1)图1所示的基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。 (2)图1中启动子是 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨芐青霉素抗性基因的作用是 。 (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 。 (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 。 (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 。 (6)请根据图2中胰岛素的结构,推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是 ,理由是 。,答案,-14-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,命题点二克隆技术及其伦理道德问题 1.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。,-15-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,2.从结果分析克隆技术的原理 (1)植物体细胞杂交 植物体细胞杂交包含两个过程,一是植物细胞融合,二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株,产生一个生物体。因此,其原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性。 (2)动物细胞融合 动物细胞融合形成杂交细胞,杂交细胞进行细胞培养,获得大量的克隆细胞,但没有形成生物体。因此,动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性,不包含细胞全能性。,-16-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,3.细胞工程的几个流程图的比较(见下图) (1)植物组织培养,-17-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2)植物体细胞杂交,-18-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(3)核移植 (4)动物细胞培养,-19-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(5)动物细胞融合,-20-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(6)单克隆抗体的制备,-21-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,把握实验流程,解答与动物细胞融合和单克隆抗体相关的题 (2015北京重点中学月考)下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。,-22-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(1)单克隆抗体技术是 技术的重要应用。 (2)B淋巴细胞是由动物体 中的 细胞增殖、分化、发育而来的。 (3)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外,还可以采用 。 (4)单克隆抗体技术的两次筛选过程,分别筛选 。 (5)单克隆抗体与常规的血清抗体相比,最大的优越性体现,答案,-23-,命题点一,命题点二,整合提升,题型突破,题组训练,(2015河北邢台四模)下面是以小鼠为对象进行的各项研究工作,请分析回答问题。 (1)在小鼠细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面 时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的 。此时,瓶壁上形成细胞层数是 。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是 。 (2)如果体外受精后,在精核与卵核融合之前,用微型吸管除雄核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞),处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。 (3)为使外源基因在后代中长期保持,可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体,该技术称为 。 (4)在细胞培养过程中,通常在 条件下保存细胞,因为在这种条件下,细胞中 的活性降低,细胞的代谢速率降低。,答案,-24-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对基因工程操作过程明辨不清 防范策略 (1)基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。 (2)目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程,称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。 (3)标记基因的作用筛选、检测目的基因是否导入受体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。,-25-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(4)受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素,则必须用真核生物酵母菌作受体(需内质网、高尔基体的加工、分泌)。一般不用支原体作受体,因为它营寄生生活。一定不能用哺乳动物成熟的红细胞作受体,因为它无细胞核,不能合成蛋白质。,-26-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练1 (2015福建宁德期末)P5CS是植物合成脯氨酸的关键酶,脯氨酸有助于植物抵御干旱。下图是将P5CS基因转入烟草细胞获得耐旱烟草植株过程的示意图。,-27-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,请回答下列问题。 (1)要将P5CS基因成功插入Ti质粒中,Ti质粒的 中应含有Hind、Sal限制酶切割位点。过程需在农杆菌的培养基中添加 才能筛选出含P5CS基因的Ti质粒的农杆菌。 (2)检测P5CS基因是否整合到烟草细胞染色体DNA上,采用 技术,判断转基因是否成功,可以直接在个体水平上对转基因植物与非转基因植物的 性进行比较。 (3)将转入P5CS基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用 技术,愈伤组织通过 发育成完整植株,在此过程中,除营养物质外,还必须向培养基中添加 。 我的失分点:,答案,-28-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对植物体细胞杂交理解不透 防范策略 (1)植物体细胞杂交和有性杂交的区别 植物体细胞杂交:若两个不同品种的植物细胞(设为甲、乙)进行融合,甲含有2x条染色体,2个染色体组,基因型为Aabb,乙含有2y条染色体,2个染色体组,其基因型为ccDd,则新植株应为四倍体,其体细胞中染色体数为2x+2y,基因型为AabbccDd。不难看出,体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。 植物有性杂交的结果:假设上述两种植物能杂交产生后代,则子代细胞中染色体数、基因型分别为“x+y”“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”,即先减半再相加。 有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律,而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律。,-29-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(2)利用植物组织培养生产细胞产物时,有时只需将外植体培养到愈伤组织阶段,从愈伤组织中获取产物。,-30-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练2 (2015北京重点中学月考)下图是植物体细胞杂交过程示意图,如果A、B植物均为二倍体,请据图分析回答下列问题。,-31-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(1)图中所示过程的原理有: 。 (2)图中的过程是 。 (3)植物体细胞融合成功的标志是 ,其产生与细胞内的 (细胞器)有关。 (4)和过程分别是 和 的过程。该杂交植物有 个染色体组。 (5)该技术最显著的优势: 。 我的失分点:,答案,-32-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,对单克隆抗体制备过程理解不清 防范策略 (1)灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力,但是并不破坏这些病原体的抗原结构。 (2)除了受到注射的抗原的刺激,小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激,因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体,所以进行第二次筛选是非常必要的。 (3)单克隆抗体制备过程中,进行了多次动物细胞培养的操作,说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。,-33-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,防范演练3 下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。,-34-,失分误区1,失分误区2,失分误区3,(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。 (2)根据培养基的用途分类,图中培养基属于 培养基。 (3)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞 的特点,又具备淋巴细胞 的特点。 (4)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。 我的失分点:,答案,
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