基因工程、克隆技术高考生物复习第1部分知识落实专题9第1讲

第一讲 基因工程、克隆技术专题九 现代生物科技题组 1 基因工程1 (2010全国 ， 5)下列叙述符合基因工程概念的是 ( )A B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有 B淋巴细胞中的抗体基因B将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C用紫外线照射青霉菌，使其 DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D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B解析 ： 基因工程是在生物体外，通过对 DNA分子进行人工 “剪切 ”和 “拼接 ”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以 B为基因工程，而 A为动物细胞工程， C为诱变育种， D无人为因素不属于基因工程。2 (2010浙江理综， 2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是 ( )A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用 DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C将重组 DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞A解析 ： 限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，不能用限制性核酸内切酶切割， A项错误； DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体， B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体， C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞， D项正确。题组 2 克隆技术6 (2010广东理综， 24)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术 (或仪器 )与应用匹配正确的是 (双选 ) ( )A PCR技术 扩增蛋白质B杂交瘤技术 制备单克隆抗体C光学显微镜 观察叶绿体的基粒D花粉离体培养 培育单倍体植物BD7 (2010浙江理综， 4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是 ( )A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养解析 ： 由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞， A项错误；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同， B项错误；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖， C项错误；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养， D项正确。答案 ： D考点 1 基因工程相关知识考查1基因工程的基本工具的比较限制 酶 DNA连 接 酶 载 体作用 切割目的基因和 载 体 拼接 DNA片段，形成重 组 DNA 携 带 目的基因进 入受体 细 胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸 间 形成的磷酸二酯键作用特点(条件 )(1)识别 特定的核苷酸序列(2)在特定位点上切割(1)EcoliDNA连 接 酶只能 连 接黏性末端(2)T4DNA连 接 酶 能 连接黏性末端和平末端(1)能在宿主 细 胞内稳 定存在并大量复制(2)有多个限制 酶 切割位点(3)具有特殊的 标记基因常用类 型EcoR 限制 酶Sma 限制 酶EcoliDNA连 接 酶T4DNA连 接 酶质 粒、 噬菌体的衍生物、 动 植物病毒2.将目的基因导入受体细胞中的方法的比较生物种 类 植物 细 胞 动 物 细 胞 微生物 细 胞常用方法 农 杆菌 转 化法 显 微注射法 Ca2 处 理法受体 细 胞 体 细 胞 受精卵 原核 细 胞转 化 过 程 目的基因插入 Ti质粒的 T-DNA上 农 杆菌 导 入植物 细 胞 整合到受体 细 胞的染色体 DNA 表达目的基因表达 载体提 纯 提 纯 取卵 (受精卵 ) 显 微注射 受精卵 发育 获 得具有新性状的 动 物Ca2 处 理 细 胞 感受 态细 胞 重组 表达 载 体与感受 态细 胞混合 感受 态细 胞吸收DNA分子3.PCR技术与 DNA复制的比较DNA复制 PCR技 术区别场 所 细 胞内 (主要在 细 胞核内) 细 胞外 (主要在 PCR扩 增 仪 内 )酶 DNA解旋 酶 、普通的DNA聚合 酶 等 耐 热 的 DNA聚合 酶 (Taq酶 )温度条件 细 胞内温和条件需控制温度，在 较 高温度下进 行合成的对 象 DNA分子 DNA片段或基因联 系 模板：均需要脱氧核苷酸 链 作 为 模板 进 行物 质 合成 原料：均 为 四种脱氧核苷酸 (即 dCTP、 dATP、 dGTP和 dTTP) 酶 ：均需要 DNA聚合 酶 进 行催化 引物：均需要引物，使 DNA聚合 酶 从引物的 3 端开始 连 接脱氧核苷酸4.目的基因的检测内容和方法的比较类 型 步 骤 检测 内容 方法 结 果 显 示分子水平检测 第一步目的基因是否插入受体 细 胞染色体的 DNA上DNA分子 杂 交技 术 (DNA和DNA之 间 )是否成功 显示出 杂 交 带 第二步 目的基因是否 转录 出 mRNA核酸分子 杂 交技 术 (DNA和mRNA之 间 )同上第三步 目的基因是否翻译 出蛋白 质蛋白 质 分子 杂交 (抗原 抗体之 间 )同上个体水平鉴 定包括抗虫或抗病的接种 实验 ，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程 产 品与天然 产 品 进 行活性比 较 ，以确定功能是否相同等5.两种基因治疗途径及其特点途径 方法 特点不同点 体外基因治 疗从患者体内 获 得某种、 细 胞 扩增 输 入体内 (实 例中第一个 )操作复 杂 ，但效果 较为 可靠体内基因治 疗直接向患者体内 组织 中 转 移基因 (实 例中第二个 )方法 简 便，但效果 难 以控制相同点 都属于基因治 疗 ，都是将正常的外源基因 导 入靶 细 胞，以代替、修复、 纠 正缺陷基因。目前两种方法都 处 于 临 床 实验阶 段6.基因工程的应用表 现 方面 具体内容植物基因工程 抗虫 转 基因植物 抗病 转 基因植物 抗逆 转 基因植物 利用 转 基因改良植物品 质动 物基因工程 提高 动 物生 长 速度 用 转 基因 动 物生 产药 物 (如乳腺生物反 应 器 ) 用 转 基因 动 物作器官移植的供体 用于改善畜 产 品的品 质基因工程 药 物 控制 药 品合成的相 应 基因基因治 疗 体外基因治 疗 体内基因治 疗7.基因工程与蛋白质工程的比较项 目 蛋白 质 工程 基因工程区别过 程 设计预 期的蛋白 质结 构 设计预 期的蛋白 质结 构 推 测 氨基酸序列 找到 对应的脱氧核苷酸序列 合成DNA 表达出蛋白 质获 取目的基因 构建表达 载体 导 入受体 细 胞 目的基因的 检测 与 鉴 定实质定向改造或生 产 人 类 所需的蛋白 质定向改造生物的 遗传 特性，以 获 得人 类 所需的生物 类 型或生物 产 品结 果 生 产 自然界没有的蛋白 质 生 产 自然界中已有的蛋白 质联 系 蛋白 质 工程是在基因工程的基 础 上，延伸出来的第二代基因工程，因 为对现 有蛋白 质 的改造或制造新的蛋白 质 ，必 须通 过 基因修 饰 或基因合成 实现1对 DNA连接酶、 DNA聚合酶等的理解名称 作用 参与的生理 过 程及 应 用DNA连 接 酶 连 接两个 DNA片段限制性核酸内切 酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列 基因工程DNA聚合 酶 在脱氧核苷酸 链 上添加 单个脱氧核苷酸 DNA复制RNA聚合 酶 在核糖核苷酸 链 上添加 单个核糖核苷酸 转录解旋 酶 使碱基 间氢键 断裂形成脱氧核苷酸 链 DNA复制及 转录逆 转录 酶 以 RNA为 模板合成 DNA 逆 转录 、基因工程2.基因工程与蛋白质工程的比较基因工程 蛋白 质 工程操作 环 境 生物体外 生物体外操作核心 基因 基因操作起点 目的基因 预 期的蛋白 质 功能结 果 人 类 需要的基因 产 物 自然界不存在的蛋白 质【 例 1】 (沈阳质检 )转基因植物油是由转基因植物通过压榨或浸出法加 工制得的，因其出油率高而被广泛采用。我国是植物油消费大国，每年都从国外进口大量的转基因植物油。(1)在培育转基因油料植物的过程中，基因操作需要的工具酶是 _。在基因表达载体中，目的基因的首端必须含有 _，它是 _识别和结合位点。(2)请写出一种将目的基因导入油料植物细胞可以采用的方法： _。若受体细胞为植物体细胞，可采用 _技术获得转基因植物体，该技术所依据的原理是 _。限制性核酸内切酶和 DNA连接酶启动子 RNA聚合酶农杆菌转化 (或基因枪、花粉管通道 )法植物组织培养植物细胞的全能性(3)若要检测 (2)中获得的植物细胞染色体上是否含有目的基因，可采用_技术。而想要得知上述植物是否真的出油率高，应如何做？_。(4)若利用蛋白质工程继续提高油料植物的出油率，其设计流程应从预期的 _出发，设计预期的 _结构，推测出应有的_序列，然后找到相对应的 _序列，再用转基因技术改变其现有性状。DNA分子杂交将该植物制出的植物油与同等质量的非转基因植物制出的植物油称重比较蛋白质功能 蛋白质氨基酸 脱氧核苷酸考点 2 克隆技术相关知识整合1细胞工程的几个过程流程图比较细 胞工程技 术 技 术过 程 图 示植物 组织 培养植物体 细 胞 杂 交动 物 细 胞培养动 物 细 胞的融合核移植单 克隆抗体的制 备2.植物组织培养与动物细胞培养的比较植物 组织 培养 动 物 细 胞培养原理 细 胞的全能性 细 胞增殖培养基的物理性 质 固体 液体 (合成培养基 )培养基的成分 水、无机 盐 、 维 生素、蔗糖、氨基酸、 琼 脂等葡萄糖、氨基酸、无机 盐、 维 生素、 动 物血清等结 果 新的植株或 组织 新的 细 胞系或 细 胞株应 用 微型繁殖 作物脱毒 生 产 人工种子 单 倍体育种 突 变 体的利用 细 胞 产 物的工厂化生产 蛋白 质 生物制品的生 产 皮肤移植材料的培育 检测 有毒物 质 生理、病理、 药 理学研究条件 均需无毒 环 境无菌操作，适宜的 营 养、温度、 pH、O2等3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较细 胞工程 植物体 细 胞 杂 交 动 物 细 胞融合实质 内容改 变遗传 物 质 、 产 生新的性状， 获 得 细 胞 产 品 (使后代具有双 亲 的特性 )理 论 基础 植物 细 胞具有全能性 细 胞增殖诱导 手段物理法：离心、振 动 、 电 激化学法：聚乙二醇物理法：离心、振 动 、 电 激化学法：聚乙二醇生物法： 灭 活的病毒诱导过程去 细 胞壁(纤维 素 酶 、果胶 酶 )原生 质 体融合(获 得 杂 种原生 质 体 )植物 细 胞培养(获 得植株 )获 得分离的 单 个 动 物 细 胞(胰蛋白 酶 处 理 )诱导 融合动 物 细 胞培养(细 胞 产 品 )应 用 白菜 甘 蓝 等 杂 种植物 单 克隆抗体的制 备 (杂 交瘤细 胞 )受精作用、原生质体融合、动物细胞融合受精作用 原生 质 体融合 动 物 细 胞融合不同点细 胞 类 型不同 精子与卵 细 胞 体 细 胞 体 细 胞细 胞来源不同 来自同种生物 个体 一般来自不同种的生物个体 般来自不同种 的生物个体染色体数目 变化不同 2N2N 2N，不一定是 2N 22N 2N，不一定是 2N 2融合条件不同 不需人工 诱导 需人工 诱导 需人工 诱导相同点都有两个 细 胞融合成一个 细 胞，并且融合成 这 个 细 胞的 遗传物 质 都是由原来的两个 细 胞决定的【 例 2】 野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究， 用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：(1) 过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中 “酶解 ”所用的酶应 该包括 _。(2) 过程可用聚乙二醇 (PEG)，其目的是 _。(3)请用文字和箭头表示出 技术过程的实验流程：_。由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性，这是_的表现。(4)在培养基上培养一段时间后，原生质体会再生出细胞壁。可以取样， 通过 _实验来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：_。纤维素酶、果胶酶诱导原生质体融合融合细胞 愈伤组织 幼苗植物细胞具有全能性植物细胞的质壁分离与复原可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍【 例 3】 (潍坊质检 )人 CD20单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物，目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。我国科学家已经培育出世界上第一头转入了 CD20抗体基因的转基因牛，可以从它产的牛奶中直接提取 CD20抗体。这项技术成熟后，有望使这一特效药的生产成本降至现在的 1/10。请回答：(1)单克隆抗体的制备过程需先将 _和_融合，这一过程的诱导方法与植物体细胞杂交不同的是 _。(2)动物细胞培养需要在含 _混合气体的培养箱中进行，培养液中通常需加入 _等一些天然成分。(3)转基因技术的核心是 _。该过程用到的工 具酶有 _和 _。经过免疫的 B淋巴细胞骨髓瘤细胞用灭活的病毒诱导95% 空气加 5%CO 2血清、血浆基因表达载体的构建限制性核酸内切酶 (限制酶 ) DNA连接酶听课心得审题关键： “ 单克隆抗体 ” 、 “ 植物体细胞杂交 ” 、 “ 混合气体 ”、 “ 天然成分 ” 、 “ 核心 ” 、 “ 工