（新课标）广西高考生物二轮复习 专题六 生物工程与技术（选考）第15讲 基因工程与细胞工程课件-人教版高三全册生物课件.ppt

第十五讲基因工程与细胞工程第十五讲基因工程与细胞工程 (选修选修3)3)-2-高考必背记一记易混易错判一判网络梳理填一填1.限制酶具有特异性,即一种限制酶只能识别特定的碱基序列,并在特定的位点上进行切割。2.质粒是常用的目的基因的载体,它是一种小型的环状DNA分子,具有一个至多个限制酶切割位点及标记基因。3.目的基因的获取有从基因文库中获取和人工合成两类方法。4.基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。5.目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;导入动物细胞常用显微注射技术;导入微生物细胞常用感受态细胞法。6.植物组织培养需要各种营养成分和植物激素,动物细胞培养需要各种营养成分及血清、血浆等一些天然成分。7.植物体细胞杂交可用于作物育种,动物细胞融合可用于单克隆抗体的制备。8.产生单克隆抗体的细胞是杂交瘤细胞,它既能产生单克隆抗体又能无限增殖。-3-高考必背记一记易混易错判一判网络梳理填一填1.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。()2.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列。()3.每个重组质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点。()4.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上,属于基因工程。()5.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加。()6.动物的生长激素基因转入植物后不能表达。()7.产生抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测。()8.培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。()-4-高考必背记一记易混易错判一判网络梳理填一填9.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。()10.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养。()11.动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性。()12.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行。()-5-高考必背记一记易混易错判一判网络梳理填一填DNA连接酶基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞药物基因自然界中没有全能性体细胞杂交细胞增殖动物细胞核化学法抗原-6-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结基因工程及转基因技术的安全性1.(2018全国理综,38)回答下列问题。(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了(答出两点即可)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞。在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂。-7-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶-8-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结解析(1)该实例可以说明很多问题,比如,体外重组的质粒可以进入受体细胞,真核细胞的基因也可以在原核细胞中表达,真核生物和原核生物共用同一套密码子,质粒的化学本质是DNA等。(2)目的基因导入细菌时可以用Ca2+处理细菌,从而使目的基因进入受体细胞。噬菌体由DNA和蛋白质外壳组成,噬菌体属于细菌病毒,即其宿主细胞为细菌,所以需要将重组噬菌体导入细菌中。(3)为了防止目的基因所表达的蛋白质被细菌内的蛋白酶所降解,所以要选择蛋白酶缺陷型大肠杆菌,即不能产生蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞。同时,在纯化蛋白质的过程中可以加入蛋白酶抑制剂,以降低蛋白酶的活性。-9-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结2.(2017全国理综,38)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题。(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用作为载体,其原因是。(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有(答出两点即可)等优点。-10-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是。答案(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体-11-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结3.(2017全国理综,38)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题。(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是。-12-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常-13-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结1.有关基因工程概念及其工具的8个易错易混点(1)限制酶是一类酶,而不是一种酶。(2)限制酶的成分为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使之变性失活。(3)在切割目的基因和载体时尽量使用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。(4)将一个基因从DNA分子上切割下来,需要切两处,同时产生4个黏性末端。(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同,同一个DNA分子用不同的限制酶切割,产生的黏性末端一般不相同。-14-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便进行检测。(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子,能将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质,与细胞膜的通透性有关。(8)基因工程中有3种工具,但工具酶只有2种。-15-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结2.有关基因工程操作过程的4个易错易混点(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的基因组中。(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。-16-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(4)受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养培养成新个体)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)细胞等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素等则必须用真核生物,如酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌);一般不用支原体,因为它营寄生生活;一定不能用哺乳动物成熟的红细胞,因为它无细胞核,不能合成蛋白质。-17-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结3.有关基因工程应用与蛋白质工程的2个易错易混点(1)基因治疗后,缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中,以表达正常产物从而治疗疾病,原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。(2)对蛋白质分子进行改造,其本质是改变其基因组成。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造的蛋白质分子也无法遗传。-18-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结题组题组1考查基因工程操作的基本工具和流程考查基因工程操作的基本工具和流程1.(2018全国理综,38)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达,某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。-19-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结回答下列问题。(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是,使用这两种酶进行酶切是为了保证,也是为了保证。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。-20-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA-21-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结解析(1)由题意可知,E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同,将甲(L1-GFP)插入质粒时,使用E1和E4两种限制酶进行酶切,既保证了甲的完整,又防止了甲的自身环化,保证了甲与载体的正确连接。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明该细胞中合成了荧光蛋白,即L1基因在牛皮肤细胞中完成了遗传信息的转录和翻译。(3)为了获得含有甲的牛,可通过体细胞核移植技术、体外培养和胚胎移植来实现。(4)克隆牛的不同组织细胞中的基因选择性表达,转录出的mRNA不同,总RNA也不同,但不同组织细胞中的核DNA相同,因此检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,用PCR方法进行鉴定时,应以核DNA作为模板。-22-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结题组题组2考查基因工程在生产、科技中的应用考查基因工程在生产、科技中的应用2.在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题。(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是,合成胰高血糖素的细胞是。(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的序列,用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成的基因工程菌。-23-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵时,应从中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。答案(1)胰岛B细胞胰岛A细胞(2)DNA胰岛素原(3)菌体-24-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结克隆技术及其伦理道德问题1.(2018全国理综,38)2018年细胞期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴“中中”和“华华”。回答下列问题。(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度(填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是。(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目(填“相同”或“不同”),性染色体组合(填“相同”或“不同”)。-25-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中不变(2)小于胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易(3)相同不同解析(1)克隆动物过程中涉及的动物细胞工程技术有核移植技术、胚胎移植技术等,其中核移植技术是指将供体细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中,构建重组细胞,使其发育成一个胚胎,将来发育成一个动物个体。在整个过程中,细胞只进行有丝分裂,细胞中染色体数目不变。(2)胚胎细胞比体细胞分化程度低,故胚胎细胞核移植比体细胞核移植成功的难度小。(3)通过核移植获得克隆动物的过程中,细胞中染色体数目不变。雌、雄动物的常染色体数目相同,而性染色体组合不同。-26-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结2.(2016全国理综,40)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。-27-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结回答下列问题。(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为。过程表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用的方法。代表的过程是。(2)经过多次传代后,供体细胞中的稳定性会降低。因此,选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是。(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了。-28-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)XX或XY显微操作胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响(4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性-29-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结1.辨析有关植物细胞工程的3个易错易混点(1)植物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。(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,从愈伤组织中获取产物。(3)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。-30-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结2.辨析有关动物细胞培养与体细胞核移植的3个易错易混点(1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程,但植物细胞可以先分裂再分化,而动物细胞不分化只分裂。(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。细胞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,开始了传代培养。(3)核移植过程中,理论上供体只提供细胞核,但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去,原因是体细胞体积相对较小,取核难度较大,另外细胞膜对核融合的障碍性较小。-31-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结3.辨析有关动物细胞融合与单克隆抗体制备的2个易错易混点(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。-32-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结题组题组1考查植物细胞工程考查植物细胞工程-33-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(1)甲方案中,-胡萝卜素基因在玉米和水稻细胞内表达的结果相同的原因是。过程中可用技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了-胡萝卜素基因。转化植物细胞除了基因枪法、花粉管通道法外,最常用的方法是。(2)乙方案中,在体细胞杂交前需要用酶除去细胞壁获得原生质体,常用的诱导其融合的化学试剂是,原生质体的融合体现了细胞膜具有。(3)与传统杂交育种相比,甲、乙两套方案共同的优点是。-34-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结答案(1)所有生物共用一套密码子DNA分子杂交农杆菌转化法(2)纤维素酶和果胶聚乙二醇(PEG)一定的流动性(3)克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了自然界的种间隔离解析(1)由于所有生物共用一套遗传密码子,故-胡萝卜素基因在玉米和水稻细胞内表达的结果相同。常用DNA分子杂交技术检测目的基因是否成功导入宿主细胞。常用农杆菌转化法转化植物细胞。(2)植物体细胞融合之前,需用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞以除去细胞壁获得原生质体,常用聚乙二醇(PEG)诱导原生质体融合。原生质体的融合体现了细胞膜具有一定的流动性。(3)与传统杂交育种相比,甲、乙两套方案克服了远缘杂交不亲和的障碍,打破了自然界的种间隔离。-35-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结题组题组2考查动物细胞工程及应用考查动物细胞工程及应用2.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。其技术流程如下图:-36-考点1考点2高考真题回访 必清错混辨析 必做题组集结(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。答案(1)细胞核(2)囊胚(3)核苷酸序列Hind和Pst(4)蛋白质