轮复习生物课时课件：第41课时基因工程的基本工具和基本操作程序.ppt

第十单元 现代生物科技专题 第41课时 基因工程的基本工具和基本操作程序,1.转基因抗病香蕉的培育过程 如图所示。质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa 等四种限制酶切割位点。请回答: (1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶 ,对 进行切割。 (2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞 的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香 蕉细胞,应使基因表达载体A中含有 , 作为标记基因。,(3)香蕉组织细胞具有 ,因此, 可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组 织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培 养过程中香蕉组织细胞的 。 解析 本题考查基因工程的有关知识。(1)从图可 看出,只有Pst、EcoR两种酶能保持抗病基因结 构的完整性,所以构建含抗病基因的表达载体A时, 应选用限制酶Pst、EcoR两种酶,对抗病基因的 DNA和质粒进行切割。 (2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲 利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应,使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因,以此作 为标记基因。 (3)香蕉组织细胞具有全能性,因此,可以利用组织 培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成 植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉 组织细胞的脱分化和再分化。 答案 (1)Pst、EcoR 含抗病基因的DNA、 质粒 (2)抗卡那霉素基因 (3)全能性 脱分化、再分化,2.将动物致病菌的抗原基因导入 马铃薯制成植物疫苗,饲喂转基因马铃薯可使动物 获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的 图和表。,表1 引物对序列表,请根据以上图表回答下列问题: (1)在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中,使 用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶, 其最主要的特点是 。 (2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱 基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对 引物序列,图2为引物对与模板结合示意图。请判 断哪一对引物可采用较高的退火温度？ 。,(3)图1步骤所用的DNA连接酶对所连接的DNA两 端的碱基序列是否有专一性要求？ 。 (4)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤转基因 所用的细菌B通常为 。 (5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设 所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中 标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶 切结果作出判断。 采用EcoR I和Pst I酶切,得到 种DNA片断。 采用EcoR I和Sma I酶切,得到 种DNA片断。,解析 (1)PCR技术中需通过高温使DNA解旋,故所 用DNA聚合酶的耐热性必须要好。(2)退火温度与 时间,取决于引物的长度、碱基组成及其浓度,还 有靶基因序列的长度。含有(G+C)多的引物,可采 用相对较高的退火温度。(3)DNA聚合酶与限制酶 不同,从将DNA由5端点开始复制到3端的酶,不具 有特异性。(4)农杆菌的细胞中有一段T-DNA,农杆 菌通过侵染植物伤口进入细胞后,可将T-DNA插入 到植物基因中,因此,农杆菌是一种天然的植物遗 传转化体系,常用作植物转基因工程中的载体。,(5)对于重组质粒,EcoRI能切开M和X连接处,PstI能 在M和N之间专一切点处切开,将DNA分为两个片段; EcoRI仍能切开M处,SmaI则不能识别N和Y重新结合 形成的连接点,只能得到1个DNA片段。 答案 (1)耐高温 (2)引物对B (3)否 (4)农杆菌 (5)2 1,3.基因工程中,需使用的限制酶切割目的基因和质粒, 便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切 点是GGATCC,限制酶的识别序列和切点 是GATC。,(1)根据已知条件和图回答： 上述质粒用限制酶 切割,目的基因 用限制酶 切割。 将切下的目的基因片段插入质粒的切口处,还要 加入适量的 。 请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由： 。 (2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是 。 (3)大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌, 但不能表达结构复杂的蛋白质,哺乳类细胞、昆虫,细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞 蛋白,但操作复杂,表达水平低,不易推广使用。基 因工程中常选用酵母菌作为受体细胞,请从细胞结 构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不 足的理由： 。 答案 (1) DNA连接酶 检测重组质 粒(或目的基因)是否导入受体细胞 (2)DNA结构 基本相同(其他合理答案均可) (3)单细胞真核 生物,含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体; 繁殖速度快,能很快得到大量的目的基因;培养 成本低;容易培养,4.在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因 (kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因 的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获 得抗虫棉的技术流程。,请据图回答： (1)A过程需要的酶有 。 (2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备 的两个条件是 。 (3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和 激素外,还必须加入 。 (4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检 测,D过程应该用 作为探针。 (5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的 传递符合孟德尔遗传规律。,将转基因植株与 杂交, 其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量 比为11。 若该转基因植株自交,则其后代中抗卡那霉素型 与卡那霉素敏感型的数量比为 。 若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上 作离体培养,则获得的再生植株群体中抗卡那霉素 型植株占 %。 解析 重组质粒的获得需要限制酶和DNA连接酶; 作为载体必须具备以下几个条件：一是能够在宿 主细胞中复制并稳定保存;二是具有多个限制酶切,点,以便与外源基因连接;三是具有某些标记基因, 便于进行筛选等。B过程体现出了其中的一、三两 条。转基因植株与非转基因植株杂交后,后代表现 型比例为11,说明转基因植株为杂合子,该杂交 过程相当于测交;如果自交,则后代比例应为31; 卡那霉素对花粉进行了选择,保留下了抗卡那霉素 的植株。 答案 (1)限制酶和DNA连接酶 (2)具有标记基因; 能在宿主细胞中复制并稳定保存 (3)卡那霉素 (4)放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因 (5)非转基因植株 31 100,5.如图为利用生物技术获得生物新品种的过程,据图 回答： (1)在基因工程中,AB为 技术,利用 的原理是 ,其中为 过程。 (2)加热至94的目的是使DNA中的 键 断裂,这一过程在细胞内是通过 的 作用来完成的。,(3)当温度降低时,引物与模板末端结合,在DNA聚 合酶的作用下,引物沿模板链延伸,最终合成两条 DNA分子,此过程中的原料是 , 遵循的原则是 。 (4)目的基因导入绵羊受体细胞常用 技术。 (5)BD为抗虫棉的培育过程,其中过程常用的 方法是 , 要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后是否 能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作,请写 出在个体生物学水平上的鉴定过程： 。,解析 (1)AB为体外DNA复制即PCR技术,与体内 DNA复制原理相同,解旋方式不同,PCR技术是用高 温变性使其解旋。 (2)94时DNA双链解旋,破坏的是两条链之间的氢 键,而在细胞内DNA复制解旋时解旋酶起相同作用。(3)PCR技术与DNA复制过程原理是相同的,即碱基 互补配对,原料均为4种脱氧核苷酸。 (4)转基因动物培育中目的基因的导入常用显微注 射技术。 (5)将目的基因导入植物细胞常用的方法为农杆菌,转化法,其优点是能将外源基因导入到受体细胞的 染色体DNA分子上;在个体水平上鉴定,即通过生物 体所体现的性状来判断,抗虫棉应具有的性状为害 虫吞食后使其死亡。 答案 (1)PCR DNA复制 DNA解旋 (2)氢 解旋酶 (3)4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (4)显微注射 (5)农杆菌转化法 让害虫吞食转基因棉花的叶子, 观察害虫的存活情况,以确定性状,6.下图a表示基因工程中经常选用的载体pBR322 质粒,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环 素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中,将 使该基因失活,而不再具有相应的抗性。为了检查 载体是否导入原本没有Ampr和Tetr的大肠杆菌,将 大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上。得到 如图b的结果(黑点表示菌落)。再次灭菌的绒布按 到图b的培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布 平移按到含四环素的培养基上培养,得到如图c的 结果(空圈表示与b对照无菌落的位置)。据此分析 并回答：,(1)pBR322质粒的基本组成单位是 。 该基因工程中,质粒上的Ampr、Tetr称为 基因。 (2)与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是 ,由此说明目的基因插入 了 中。 (3)质粒作为基因表达载体除了具有Ampr或Tetr及 目的基因外,还必须具有 。,(4)若用pBR322质粒作为载体,通过基因工程生产 的食品,存在着食品安全性问题,试说明理由。 。 解析 质粒是独立于细菌拟核DNA之外,一种裸露 的、结构简单并能自我复制的双链环状DNA分子, 其基本组成单位是4种脱氧核苷酸。在基因工程中, 质粒上特殊的遗传基因如Ampr和Tetr可以作标记基 因,用于检测基因表达载体是否导入受体细胞。图 b培养基上的大肠杆菌能抗氨苄青霉素,平移到图c 培养基上,能长出菌落,说明还能抗四环素,长不出,菌落,说明不能抗四环素,即Tetr基因被破坏。基因 表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记 基因。 答案 (1)脱氧核苷核 标记 (2)能抗氨苄青霉 素,但不能抗四环素 Tetr (3)启动子和终止子 (4)Ampr、Tetr控制合成的物质在人体内发挥作用, 使人体内的细菌抗药性增强,服用的药物药效减弱,7.人体细胞内含有抑制癌症发生 的p53基因,生物技术可对此类基因的变化进行 检测。,(1)目的基因的获取方法通常包括 和 。 (2)上图表示从正常人和患者体内获取的p53基因 的部分区域。与正常人相比,患者在该区域的碱基 发生了改变,在上图中用方框圈出发生改变的碱基 对。这种变异被称为 。 (3)已知限制酶E的识别序列为CCGG,若用限制酶E 分别完全切割正常人和患者的p53基因部分区域 (见上图),那么正常人的会被切成 个 片段;而患者的则被切割成长度为 对 碱基和 对碱基的两种片段。,(4)如果某人的p53基因部分区域经限制酶E完全切 割后,共出现170、220、290和4