2019高考生物大二輪復(fù)習(xí) 專題十六 基因工程和細(xì)胞工程課件.ppt

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模塊六 選考 專題十六基因工程和細(xì)胞工程 重溫考綱考點(diǎn) 構(gòu)建思維腦圖 1 質(zhì)粒是一種裸露的 結(jié)構(gòu)簡單 獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外 并且具有自我復(fù)制能力的很小的環(huán)狀DNA分子 2 DNA分子經(jīng)限制酶切割后產(chǎn)生的DNA片段末端一定是黏性末端 3 基因表達(dá)載體組成除了目的基因外 還必須有啟動(dòng)子 終止子以及標(biāo)記基因等 4 啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 位于基因的首端 是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位 5 基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 而蛋白質(zhì)工程則可對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì) 6 微型繁殖技術(shù)既能保持優(yōu)良品種的遺傳特性 還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖 7 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中需用胃蛋白酶或膠原蛋白酶將組織細(xì)胞分散成單個(gè)細(xì)胞 8 原代培養(yǎng)的細(xì)胞遺傳物質(zhì)沒有改變 而傳代培養(yǎng)的細(xì)胞有的已經(jīng)發(fā)生突變 獲得了不死性 9 動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得的克隆動(dòng)物在遺傳性狀上與供核母體完全一致 10 動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)和植物體細(xì)胞雜交技術(shù)類似 也可獲得雜種動(dòng)物 考向梳理 1 2018 全國卷 回答下列問題 1 博耶 H Boyer 和科恩 S Cohen 將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá) 該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外 還證明了 答出兩點(diǎn)即可 考向一基因工程 體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞 真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá) 2 體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2 參與的 方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞 而體外重組的噬菌體DNA通常需與 組裝成完整噬菌體后 才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞 在細(xì)菌 心肌細(xì)胞 葉肉細(xì)胞中 可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是 3 真核生物基因 目的基因 在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí) 表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解 為防止蛋白質(zhì)被降解 在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用 的大腸桿菌作為受體細(xì)胞 在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加 的抑制劑 轉(zhuǎn)化 外殼蛋白 或答噬菌體蛋白 細(xì)菌 蛋白酶缺陷型 蛋白酶 解析 1 將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌中 該過程利用的技術(shù)是基因工程 該研究除了證明質(zhì)?？勺鳛檩d體外 還證明了體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞 真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)等 2 重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞可采用Ca2 參與的轉(zhuǎn)化方法 體外重組噬菌體要通過將體外重組的噬菌體DNA和外殼蛋白 或噬菌體蛋白 進(jìn)行組裝獲得 因?yàn)槭删w是專門寄生在細(xì)菌中的病毒 所以宿主細(xì)胞選用細(xì)菌 3 為防止蛋白質(zhì)被降解 在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞 在蛋白質(zhì)純化過程中 為防止目的蛋白質(zhì)被降解 需要添加蛋白酶的抑制劑 2 2017 全國卷 真核生物基因中通常有內(nèi)含子 而原核生物基因中沒有 原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制 已知在人體中基因A 有內(nèi)含子 可以表達(dá)出某種特定蛋白 簡稱蛋白A 回答下列問題 1 某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A 以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A 其原因是 2 若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體 在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中 不選用 作為載體 其原因是 基因A有內(nèi)含子 在大腸桿菌中 其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中 與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除 無法表達(dá)出蛋白A 噬菌體 噬菌體的宿主是細(xì)菌 而不是家蠶 3 若要高效地獲得蛋白A 可選用大腸桿菌作為受體 因?yàn)榕c家蠶相比 大腸桿菌具有 答出兩點(diǎn)即可 等優(yōu)點(diǎn) 4 若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A 可用的檢測物質(zhì)是 填 蛋白A的基因 或 蛋白A的抗體 5 艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn) 也可以說是基因工程的先導(dǎo) 如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示 那么 這一啟示是 繁殖快 容易培養(yǎng) 蛋白A的抗體 DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 解析 1 人為真核生物 從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內(nèi)含子 基因A轉(zhuǎn)錄出的產(chǎn)物中有與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列 大腸桿菌為原核生物 沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制 因此以大腸桿菌作為受體細(xì)胞 不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列 無法表達(dá)出蛋白A 2 噬菌體和動(dòng)物病毒均可作為基因工程的載體 但它們的宿主細(xì)胞不同 題中受體為家蠶 是一種昆蟲 因此 選擇昆蟲病毒作為載體 噬菌體的宿主是細(xì)菌 不適合作為該實(shí)驗(yàn)的載體 3 大腸桿菌具有繁殖快 容易培養(yǎng) 單細(xì)胞 遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn) 因此 常作為基因工程的受體細(xì)胞 4 常用抗原 抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達(dá) 故能用于檢測蛋白A的物質(zhì)為蛋白A的抗體 5 艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中 S型菌的DNA轉(zhuǎn)移到了R型菌體內(nèi) 其對(duì)基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 3 2017 全國卷 幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分 幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解 通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi) 可增強(qiáng)其抗真菌病的能力 回答下列問題 1 在進(jìn)行基因工程操作時(shí) 若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA 常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料 原因是 提取RNA時(shí) 提取液中需添加RNA酶抑制劑 其目的是 2 以mRNA為材料可以獲得cDNA 其原理是 嫩葉組織細(xì)胞易破碎 防止RNA降解 在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA 3 若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá) 需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 原因是 答出兩點(diǎn)即可 4 當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí) DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是 5 若獲得的轉(zhuǎn)基因植株 幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中 抗真菌病的能力沒有提高 根據(jù)中心法則分析 其可能的原因是 目的基因無復(fù)制原點(diǎn) 目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子 磷酸二酯鍵 目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 解析 1 在進(jìn)行基因工程操作時(shí) 若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA 常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料 原因是相對(duì)于老葉而言嫩葉組織細(xì)胞更容易被破碎 提取RNA時(shí) 提取液中需添加RNA酶抑制劑 其目的是防止RNA降解 2 以mRNA為材料獲得cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下 以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA 3 若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá) 需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 原因是目的基因無復(fù)制原點(diǎn)且目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子 4 DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是磷酸二酯鍵 5 若獲得的轉(zhuǎn)基因植株不具備所期望的性狀表現(xiàn) 根據(jù)中心法則分析 其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 4 2017 全國卷 編碼蛋白甲的DNA序列 序列甲 由A B C D E五個(gè)片段組成 編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成 如圖1所示 回答下列問題 1 先要通過基因工程的方法獲得蛋白乙 若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列 TTCGCTTCT CAGGAAGGA 則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙 原因是 2 某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中 在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶 引物等 還加入了序列甲作為 加入了 作為合成DNA的原料 編碼乙的DNA序列起始端無ATG 轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子 模板 dNTP 3 現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲 乙 丙三種蛋白 要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用 某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn) 將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組 其中三組分別加入等量的蛋白甲 乙 丙 另一組作為對(duì)照 培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度 結(jié)果如圖2 由圖2可知 當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí) 添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加 此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖 可采用的方法是 細(xì)胞培養(yǎng)過程中 培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度 CO2的作用是 僅根據(jù)圖1 圖2可知 上述甲 乙 丙三種蛋白中 若缺少 填 A B C D 或 E 片段所編碼的肽段 則會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果 進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng) 維持培養(yǎng)液的pH C 解析 1 若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列 TTCGCTTCT CAGGAAGGA 則轉(zhuǎn)錄出的mRNA上缺少起始密碼子 故不能翻譯出蛋白乙 2 使用PCR技術(shù)獲取DNA片段時(shí) 應(yīng)在PCR反應(yīng)體系中添加引物 耐高溫的DNA聚合酶 模板 dNTP作為原料 3 T淋巴細(xì)胞濃度之所以不再增加 是因?yàn)榧?xì)胞間出現(xiàn)接觸抑制 因此若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖 需要對(duì)貼滿瓶壁的細(xì)胞使用胰蛋白酶處理 然后分瓶培養(yǎng) 即細(xì)胞傳代培養(yǎng) 細(xì)胞培養(yǎng)過程中 培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度 以維持培養(yǎng)液的pH 據(jù)圖分析 蛋白丙與對(duì)照接近說明B D片段對(duì)于T淋巴細(xì)胞增殖不是非常重要 蛋白甲和乙對(duì)T淋巴細(xì)胞的增殖都有較大影響 甲 乙兩種蛋白中共同的片段是C 所以缺少C片段會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果 1 理清基因工程3種操作工具的作用與特點(diǎn) 目的基因和 運(yùn)載體 重組DNA分子 受體細(xì)胞 E coliDNA T4DNA 復(fù)制 限制酶切割位點(diǎn) 標(biāo)記基因 2 掌握獲取目的基因的3種途徑 1 直接分離 從自然界已有的物種中分離 如從 中獲取 2 人工合成目的基因 常用方法如下 化學(xué)合成法 已知核苷酸序列的較小基因 直接利用 用化學(xué)方法合成 不需要模板 人工合成法 以 為模板 在 的作用下人工合成 3 利用 技術(shù)擴(kuò)增 基因文庫 DNA合成儀 RNA 逆轉(zhuǎn)錄酶 PCR 3 牢記基因表達(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 復(fù)制原點(diǎn) 2 啟動(dòng)子和終止子 啟動(dòng)子是 識(shí)別和結(jié)合的部位 啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄 終止子是 的位點(diǎn) 3 基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程 標(biāo)記基因 RNA聚合酶 終止轉(zhuǎn)錄 4 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 顯微注射 感受態(tài)細(xì)胞 DNA分子 分子雜交 抗原 抗體 題型1基因工程的操作工具和流程1 2016 全國卷 某一質(zhì)粒載體如圖所示 外源DNA插入到Ampr或Tett中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活 Ampr表示氨芐青霉素抗性基因 Tett表示四環(huán)素抗性基因 有人將此質(zhì)粒載體用BamHI酶切后 與用BamHI酶切獲得的目的基因混合 加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng) 用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌 結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化 有的被轉(zhuǎn)化 被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種 分別是含有環(huán)狀目的基因 含有質(zhì)粒載體 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌 回答下列問題 1 質(zhì)粒載體作為基因工程的工具 應(yīng)具備的基本條件有 答出兩點(diǎn)即可 而作為基因表達(dá)載體 除滿足上述基本條件外 還需具有啟動(dòng)子和終止子 能自我復(fù)制 具有標(biāo)記基因 2 如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選 在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中 未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的 其原因是 并且 和 的細(xì)胞也是不能區(qū)分的 其原因是 在上述篩選的基礎(chǔ)上 若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落 還需使用含有 的固體培養(yǎng)基 3 基因工程中 某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為運(yùn)載體 其DNA復(fù)制所需的原料來自于 二者均不含有氨芐青霉素抗性基因 在該培養(yǎng)基上均不生長 含有質(zhì)粒載體 含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒 或答含有重組質(zhì)粒 二者均含有氨芐青霉素抗性基因 在該 培養(yǎng)基上均能生長 四環(huán)素 受體細(xì)胞 解析 1 作為運(yùn)載體的質(zhì)粒上應(yīng)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 在細(xì)胞中能夠自我復(fù)制 并含有特殊的標(biāo)記基因 2 未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導(dǎo)入質(zhì)粒載體 而質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因 因此這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不能生長 含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中都含有氨芐青霉素抗性基因 二者在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中都能生長 因此無法區(qū)分二者 由題圖可知 用BamHI切割質(zhì)粒后將四環(huán)素抗性基因破壞 因此可將經(jīng)氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出的菌落置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上再次篩選 能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生存的是含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌 不能生存的是含有插入目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌 3 噬菌體為病毒 經(jīng)改造后作為載體時(shí) 其DNA復(fù)制所需原料來自受體細(xì)胞 2 2018 河北省衡水中學(xué)一模 轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育過程如圖1所示 圖2表示Pst Sma EcoR 和Apa 四種限制酶的識(shí)別序列及酶切位點(diǎn) 請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題 1 質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是 2 利用基因工程培育轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的核心步驟是形成重組質(zhì)粒 即 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方式是 3 將抗病基因從含抗病基因的DNA中切割下來 使用的限制酶是 一個(gè)質(zhì)粒被限制酶Pst Sma EcoR 同時(shí)切割后得到的DNA片段和黏性末端分別為 個(gè) 單獨(dú)用Apa 切割質(zhì)粒后的片段是 4 轉(zhuǎn)基因抗病香蕉的培育發(fā)生了 變異類型 卡那霉素會(huì)抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長 根據(jù)這一原理可利用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入重組質(zhì)粒的香蕉細(xì)胞 由此推斷 重組質(zhì)粒中應(yīng)含有 基因作為標(biāo)記基因 DNA 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 Pst 和EcoR 3 3 基因重組 卡那霉素抗性 易錯(cuò)警示有關(guān)基因工程概念及其工具的8個(gè)錯(cuò)混點(diǎn) 1 限制酶是一類酶 而不是一種酶 2 限制酶的成分為蛋白質(zhì) 其作用的發(fā)揮需要適宜的理化條件 高溫 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿均易使之變性失活 3 在切割目的基因和運(yùn)載體時(shí)要求用同一種限制酶 目的是產(chǎn)生相同的黏性末端 4 將一個(gè)基因從DNA分子上切割下來 需要切兩處 同時(shí)產(chǎn)生4個(gè)黏性末端 5 不同DNA分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同 同一個(gè)DNA分子用不同的限制酶切割 產(chǎn)生的黏性末端一般不相同 6 限制酶切割位點(diǎn)應(yīng)位于標(biāo)記基因之外 不能破壞標(biāo)記基因 以便于進(jìn)行檢測 7 基因工程中的運(yùn)載體與細(xì)胞膜上物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體不同 基因工程中的運(yùn)載體是DNA分子 能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞內(nèi) 膜載體是蛋白質(zhì) 與細(xì)胞膜的通透性有關(guān) 8 基因工程中有3種工具 但工具酶只有2種 題型2基因工程在生產(chǎn)科技中的應(yīng)用3 2018 河北衡水中學(xué)一模 科學(xué)家從某細(xì)菌中提取抗鹽基因 轉(zhuǎn)入煙草并培育成轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草 下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過程 含目的基因的DNA和質(zhì)粒上的箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn) 請(qǐng)分析回答下列問題 1 在該過程中 研究人員首先獲取了抗鹽基因 目的基因 并采用 技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增 該技術(shù)需要的條件是 酶 原料 模板 該技術(shù)必須用 酶 然后構(gòu)建基因表達(dá)載體 基因表達(dá)載體中除了具有目的基因 啟動(dòng)子和終止子之外 還需具有 2 用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒 不能使用Sma 酶切割 原因是 圖中 過程為防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化 應(yīng)選用 酶對(duì)外源DNA 質(zhì)粒進(jìn)行切割 PCR 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 引物 耐高溫的DNA聚合或熱穩(wěn)定DNA聚合 標(biāo)記基因 Sma 會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因 BamH 和Hind 3 為確定轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草是否培育成功 既要用放射性同位素標(biāo)記的 作探針進(jìn)行分子雜交檢測 又要在個(gè)體水平上鑒定 后者具體過程是 抗鹽基因 或目的基因 將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中 觀察該煙草植株的生長狀態(tài) 4 2018 東北三省三校高考生物一模 馬鈴薯是重要的經(jīng)濟(jì)作物 在基因育種方面取得豐碩成果 1 馬鈴薯是雙子葉植物 常用 方法將目的基因?qū)腭R鈴薯體細(xì)胞中 構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)有 目的基因 復(fù)制原點(diǎn)五部分 2 馬鈴薯易患多種疾病 導(dǎo)致產(chǎn)量下降 基因工程中常用的抗病基因?yàn)?寫一種即可 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因 病毒外殼蛋白基因 病毒復(fù)制酶基因 抗毒素合成基因 幾丁質(zhì)酶基因 3 科學(xué)家還培育出抗除草劑的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯 主要從兩個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì) 修飾除草劑作用的靶蛋白 使其對(duì)除草劑 或使靶蛋白過量表達(dá) 植物吸收除草劑后仍能正常代謝 引入酶或酶系統(tǒng) 在除草劑發(fā)生作用前 4 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后 還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行 不敏感 抵抗 被降解 分解 不敏感 抵抗 檢測和鑒定 解析 1 馬鈴薯是雙子葉植物 常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)腚p子葉植物體細(xì)胞中 構(gòu)建好的基因表達(dá)載體基本結(jié)構(gòu)有目的基因 標(biāo)記基因 啟動(dòng)子 終止子 復(fù)制原點(diǎn)五部分 2 基因工程中常用的抗病基因?yàn)椴《就鈿さ鞍谆?病毒復(fù)制酶基因 抗毒素合成基因 幾丁質(zhì)酶基因 3 除草劑只能作用于雜草 不能作用于馬鈴薯 因此需要修飾除草劑作用的靶蛋白 使其對(duì)除草劑不敏感 抵抗 或使靶蛋白過量表達(dá) 植物吸收除草劑后仍能正常代謝 也可以引入酶或酶系統(tǒng) 在除草劑發(fā)生作用前被降解 分解 4 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后 還需對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行檢測和鑒定 易錯(cuò)警示有關(guān)基因工程操作過程的4個(gè)錯(cuò)混點(diǎn) 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 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)培養(yǎng)成新個(gè)體 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 需內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體的加工 分泌 一般不用支原體 原因是它營寄生生活 一定不能用哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞 原因是它無細(xì)胞核 不能合成蛋白質(zhì) 1 2018 全國卷 2018年 細(xì)胞 期刊報(bào)道 中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長類動(dòng)物進(jìn)行克隆 獲得兩只克隆猴 中中 和 華華 回答下列問題 1 中中 和 華華 的獲得涉及核移植過程 核移植是指 通過核移植方法獲得的克隆猴 與核供體相比 克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目 填 減半 加倍 或 不變 考向二細(xì)胞工程 將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核 移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中 不變 2 哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植 胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度 填 大于 或 小于 體細(xì)胞核移植 其原因是 3 在哺乳動(dòng)物核移植的過程中 若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體 通常 所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目 填 相同 或 不同 性染色體組合 填 相同 或 不同 小于 胚胎細(xì)胞分化程度低 恢復(fù)全能性相對(duì)容易 相同 不同 解析 1 核移植是指將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞核 移入一個(gè)已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中 形成重組細(xì)胞 重組細(xì)胞形成的早期胚胎可移植到受體子宮內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育 最終分娩得到克隆動(dòng)物 因?yàn)槿旧w在細(xì)胞核中 所以克隆動(dòng)物體細(xì)胞的染色體數(shù)目與提供細(xì)胞核的個(gè)體的體細(xì)胞相同 2 由于動(dòng)物的胚胎細(xì)胞分化程度低 恢復(fù)全能性相對(duì)容易 而動(dòng)物的體細(xì)胞分化程度高 恢復(fù)全能性十分困難 因此 動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植 3 哺乳動(dòng)物雌雄個(gè)體的體細(xì)胞中 細(xì)胞核內(nèi)常染色體的數(shù)目是相同的 性染色體組合是不同的 若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體 則得到的克隆動(dòng)物的體細(xì)胞中常染色體的數(shù)目相同 性染色體組合不同 2 2014 全國卷 某研究者用抗原 A 分別免疫3只同種小鼠 X Y和Z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(jià) 能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù) 結(jié)果如下圖所示 若要制備雜交瘤細(xì)胞 需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞 染色體數(shù)目40條 并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞 染色體數(shù)目60條 按一定比例加入試管中 再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合 經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測 得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞 回答下列問題 1 制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時(shí) 所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16000以上 則小鼠最少需要經(jīng)過 次免疫后才能有符合要求的 達(dá)到要求后的X Y Z這3只免疫小鼠中 最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是 小鼠 理由是 4 Y Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高 2 細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后 融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外 可能還有 體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是 3 雜交瘤細(xì)胞中有 個(gè)細(xì)胞核 染色體數(shù)目最多是 條 4 未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活 原因是 B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 細(xì)胞融合是隨機(jī)的 且融合率達(dá)不到100 1 100 不能無限增殖 解析 本題考查雜交瘤細(xì)胞的制備過程和特性 1 據(jù)圖分析 第四次注射后X Y Z小鼠的血清抗體效價(jià)均達(dá)到16000以上 小鼠Y的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體效價(jià)最高 最適用于制備單克隆抗體 2 融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外 還有骨髓瘤細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合產(chǎn)物 由于細(xì)胞融合具有隨機(jī)性 故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞 3 雜交瘤細(xì)胞形成后 由于核膜具有流動(dòng)性 小鼠的免疫B淋巴細(xì)胞核與其骨髓瘤細(xì)胞核會(huì)融合形成一個(gè)雜交的細(xì)胞核 正常情況下融合后的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目為100條 4 未融合的B淋巴細(xì)胞在不發(fā)生突變的情況下經(jīng)過多次分裂后會(huì)衰老死亡 不能無限增殖 1 理清3種細(xì)胞的區(qū)別 1 雜種細(xì)胞 植物體細(xì)胞雜交過程中 兩種細(xì)胞去掉細(xì)胞壁之后形成的 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 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 原生質(zhì)體 體 2 關(guān)注植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的4個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) 1 植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合中酶的作用對(duì)象不同 和果膠酶作用于細(xì)胞壁 而 等作用于細(xì)胞間的蛋白質(zhì) 2 滅活的病毒保持了其抗原性 但毒性消失 3 植物雜交細(xì)胞在激素誘導(dǎo)下能表達(dá)出全能性 但動(dòng)物雜交細(xì)胞的全能性不能表達(dá) 4 克隆動(dòng)物的起點(diǎn)是經(jīng)過核 后形成的 細(xì)胞 其遺傳物質(zhì)主要來自供體 因此形成的個(gè)體性狀主要同供體 但也有部分性狀同受體 纖維素酶 胰蛋白酶 移植 重組 3 規(guī)避克隆動(dòng)物與試管動(dòng)物的3個(gè)誤區(qū) 1 誤區(qū)一 試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的產(chǎn)生都是無性生殖 糾正 試管動(dòng)物的產(chǎn)生是 生殖 克隆動(dòng)物的產(chǎn)生是 生殖 2 誤區(qū)二 試管動(dòng)物 哺乳類 的產(chǎn)生是在 進(jìn)行的 克隆動(dòng)物 哺乳類 的產(chǎn)生是在 進(jìn)行的 糾正 試管動(dòng)物 哺乳類 和克隆動(dòng)物 哺乳類 早期胚胎之前都是在體外進(jìn)行的 早期胚胎經(jīng)過 之后是在體內(nèi)進(jìn)行的 3 誤區(qū)三 胚胎移植的優(yōu)勢是充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力 因此胚胎移植的胚胎只能來自體內(nèi)受精的胚胎 糾正 胚胎移植的胚胎有三個(gè)來源 體內(nèi)正常 產(chǎn)生的胚胎 核移植產(chǎn)生的重組細(xì)胞培養(yǎng)而來的胚胎 體外受精產(chǎn)生的早期胚胎 有性 無性 體外 體內(nèi) 胚胎移植 受精 4 易錯(cuò)警示 1 制備人工種子需要植物組織培養(yǎng)到叢芽或胚狀體階段 2 正確認(rèn)識(shí)3類細(xì)胞的來源 雜種細(xì)胞 植物體細(xì)胞雜交 重組細(xì)胞 核移植 雜交細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞融合 3 原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的區(qū)別 是否進(jìn)行了分瓶培養(yǎng) 4 核移植技術(shù)獲得的動(dòng)物與供核動(dòng)物的性狀并不完全相同 5 動(dòng)植物的體細(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)都需要在無菌條件下進(jìn)行 6 植物組織培養(yǎng)中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 題型1植物細(xì)胞工程1 2018 陜西省西安市高考生物一模 白菜 甘藍(lán)均為二倍體 體細(xì)胞染色體數(shù)目分別為20 18 白菜 甘藍(lán) 是用細(xì)胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種 它具有生長期短 耐熱性強(qiáng)和易于儲(chǔ)藏等優(yōu)點(diǎn) 如圖是 白菜 甘藍(lán) 的雜交過程示意圖 回答以下問題 1 為了得到原生質(zhì)體需先用 和 來處理白菜細(xì)胞和甘藍(lán)細(xì)胞 2 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法有多種 常用的物理方法是 融合完成的標(biāo)志是 由雜種細(xì)胞得到白菜 甘藍(lán)還需要經(jīng)過組織培養(yǎng)技術(shù) 其中需要避光培養(yǎng)的步驟是 3 如圖通過植物體細(xì)胞雜交技術(shù)獲得的 白菜 甘藍(lán) 體細(xì)胞染色體數(shù)為 通常情況下 白菜和甘藍(lán)有性雜交是不能成功的 原因是 若對(duì)白菜和甘藍(lán)采用雜交育種方法能成功的話 得到的后代應(yīng)含 條染色體 纖維素酶 果膠酶 離心 振動(dòng) 電激 再生出新的細(xì)胞壁 脫分化 38 存在生殖隔離 19 4 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和傳統(tǒng)雜交技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是 解析 1 植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠 根據(jù)酶的專一性原理 可采用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁 2 誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法包括 物理方法 離心 振動(dòng) 電激 和化學(xué)方法 聚乙二醇 融合完成的標(biāo)志是再生出新的細(xì)胞壁 將雜種細(xì)胞培育成雜種植株還需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù) 包括脫分化和再分化兩個(gè)階段 其中脫分化過程要避光 再分化過程需光 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 培育作物新品種 2 2018 河北邯鄲一中二模 我國菊花主要有杭菊 亳菊 懷菊 貢菊等8種 是藥食兼優(yōu)的代表性植物 研究發(fā)現(xiàn)杭菊具有明顯的抗炎作用 懷菊具有良好的抗病毒作用 但是抗炎作用很弱 結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問題 1 欲培育兼有明顯抗炎 抗病毒療效的菊花新品種 用杭菊和懷菊雜交的方法是做不到的 原因是 2 基因工程方法為培育上述新品種提供了可能性 在實(shí)施基因工程過程中 最關(guān)鍵的步驟是 受體細(xì)胞的選擇直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)的成功與否以及新生植株的品質(zhì) 我們一般選取未開花的幼枝的芽尖 理由有 寫出兩個(gè) 若想確定杭菊的受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了懷菊的抗病毒基因 常用的檢測方法是 二者存在生殖隔離 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 不帶病毒或帶病毒極少 分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和 再分化 答案必須是兩個(gè)方面 DNA分子雜交技術(shù) 3 如果利用植物體細(xì)胞雜交的方法培育 杭菊懷菊 雜種植株 首先要獲得這兩種植物細(xì)胞的 用聚乙二醇誘導(dǎo)處理后 誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料再生出 再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株 4 理論上利用植物體細(xì)胞雜交和基因工程的方法均可以培育出抗炎 抗病毒的優(yōu)良菊花 這兩項(xiàng)技術(shù)的共同特點(diǎn)有 原生質(zhì)體 細(xì)胞壁 定向改造生物 或克服了遠(yuǎn)緣雜交不 親和障礙 解析 1 杭菊和懷菊屬于兩個(gè)不同的物種 二者之間存在生殖隔離 所以二者之間不能進(jìn)行有性雜交 2 基因工程的關(guān)鍵步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建 由于幼枝的芽尖具有不帶病毒或帶病毒極少 分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和再分化的特點(diǎn) 所以通常選取未開花的幼枝的芽尖做受體細(xì)胞 可用DNA分子雜交技術(shù)檢測懷菊的抗病毒基因 目的基因 是否導(dǎo)入了杭菊受體細(xì)胞 3 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)首先要獲得這兩種植物細(xì)胞的原生質(zhì)體 用聚乙二醇誘導(dǎo)處理后 誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)材料再生出細(xì)胞壁 再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株 4 植物體細(xì)胞雜交技術(shù)和基因工程的共同特點(diǎn)是定向改造生物 或克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙 易錯(cuò)警示辨析有關(guān)植物細(xì)胞工程的3個(gè)錯(cuò)混點(diǎn) 1 植物體細(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 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 從愈傷組織中獲取產(chǎn)物 3 人工種子發(fā)育初期需要的營養(yǎng)物質(zhì)由人工胚乳提供 題型2動(dòng)物細(xì)胞工程3 2018 遼寧大連二模 白細(xì)胞介素4 IL 4 是具有多種免疫學(xué)調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子 臨床及研究中需要大量高純度的IL 4 以及其高效檢測試劑 下圖是利用單克隆抗體技術(shù)制備抗IL 4特異性抗體的過程 回答相關(guān)問題 1 在免疫系統(tǒng)組成中 IL 4屬于 物質(zhì) 研究人員從外周血中提取到IL 4蛋白分子的mRNA 將其反轉(zhuǎn)錄成 構(gòu)建特定表達(dá)載體 利用工程菌獲得用于臨床及研究需要的高純度的IL 4蛋白 2 圖中所示的a培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的是 細(xì)胞 其與M細(xì)胞融合產(chǎn)生雙核或多核細(xì)胞 再經(jīng) 進(jìn)一步形成兩個(gè)新的單核雜交細(xì)胞 3 b培養(yǎng)瓶所示過程中 要用特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞篩選 得到的 細(xì)胞能在體外培養(yǎng)增殖生長 經(jīng)b獲得的細(xì)胞 還需要進(jìn)行 免疫活性 cDNA 骨髓瘤 有絲分裂 融合的雜種 雜交瘤 克隆化培養(yǎng)和抗體檢測 或答 克隆化培養(yǎng)和專一抗體陽性檢測 4 c培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的細(xì)胞是 的雜交瘤細(xì)胞 制備IL 4單克隆抗體的過程中 細(xì)胞培養(yǎng)瓶通常置于特定培養(yǎng)箱中進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng) 要求培養(yǎng)瓶松蓋 主要目的是 分泌抗IL 4抗體 答出此意即可 讓O2進(jìn)入培養(yǎng)瓶以供細(xì)胞 代謝 使CO2進(jìn)入培養(yǎng)瓶維持培養(yǎng)液的pH 4 回答下列與動(dòng)物細(xì)胞工程有關(guān)的問題 1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中 在細(xì)胞發(fā)生貼壁生長過程中會(huì)出現(xiàn) 抑制 貼滿瓶壁的細(xì)胞一般用 酶處理后分瓶繼續(xù)培養(yǎng) 這種培養(yǎng)過程稱為 培養(yǎng) 接觸 胰蛋白酶或膠原蛋白 傳代 2 在細(xì)胞核移植過程中常用到卵母細(xì)胞 通常情況下 采集到的卵母細(xì)胞在體外培養(yǎng)到 期 在核移植之前 應(yīng)去除卵母細(xì)胞的 原因是 3 如圖表示制備單克隆抗體的過程 在獲得B淋巴細(xì)胞之前 小鼠已被多次注射 填 相同 或 不同 抗原 注射后小鼠體內(nèi)發(fā)生 填 細(xì)胞 或 體液 免疫反應(yīng) 生成能產(chǎn)生抗體的B淋巴細(xì)胞 漿細(xì)胞 過程中 如果細(xì)胞發(fā)生兩兩融合 融合后出現(xiàn) 種不同的融合細(xì)胞 過程需在特定的 培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選 從而得到 細(xì)胞 過程培養(yǎng)細(xì)胞需要的氣體環(huán)境為 減數(shù)第二次分裂中 細(xì)胞核 若不去掉卵母細(xì)胞的細(xì)胞核 就會(huì)造成核移植后的卵母細(xì)胞中 有兩個(gè)細(xì)胞核 使得遺傳物質(zhì)不穩(wěn)定 相同 體液 三 選擇 雜交瘤 95 的空氣 5 的CO2 解析 1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中會(huì)發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象 貼滿瓶壁的細(xì)胞一般用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理后繼續(xù)培養(yǎng) 分瓶后的培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng) 2 體細(xì)胞核移植過程中 卵母細(xì)胞一般培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期 并去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核 否則核移植后有兩個(gè)細(xì)胞核 遺傳物質(zhì)表達(dá)發(fā)生混亂 3 制備單克隆抗體前 對(duì)小鼠先要多次用同種抗原刺激 從而能產(chǎn)生足夠的相應(yīng)的漿細(xì)胞 B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合是隨機(jī)的 可能是兩個(gè)淋巴細(xì)胞之間融合或兩個(gè)骨髓瘤細(xì)胞之間融合 也可能是B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合 因此有三種融合結(jié)果 為了得到雜交瘤細(xì)胞 需在特定的選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的氣體環(huán)境是95 的空氣 5 的CO2混合氣體 易錯(cuò)警示辨析有關(guān)動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體的3個(gè)錯(cuò)混點(diǎn) 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 單克隆抗體制備過程中 進(jìn)行了多次動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的操作 說明動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)