高考生物二轮复习 专题讲练突破 专题8 第1讲 现代生物科技专题课件.ppt

基因工程的工具及操作过程 限制酶 dna连接酶 及载体 质粒 显微注射法 农杆菌转化法 花粉管通道法 ca2 处理法 启动子 终止子 构建 基因表达载体 逆转录法 cdna文库 抗原 抗体杂交 无限增殖 产生特异性抗体 动物细胞培养 单克隆抗体制备 细胞工程 聚乙二醇 植物细胞的全能性 植物组织培养技术 脱分化 再分化 基因选择性表达 三 杂交瘤 克隆化 抗体 胰蛋白酶 动物血清 贴壁生长 接触抑制 m 中期 使克隆牛的遗传物质几乎 全部来自供体细胞 生物法 灭活的病毒 基因工程 动物细胞培养 动物细胞融合 体细胞核移植 基因工程的原理及蛋白质工程 1 基因工程的原理 1 基本工具 限制性核酸内切酶 识别双链dna的某种特定核苷酸序列 并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 形成平末端或黏性末端 dna连接酶 连接两个dna片段的磷酸二酯键 不能连接rna 包括e colidna连接酶和t4dna连接酶 载体 将目的基因导入受体细胞 能在宿主细胞中稳定存在并复制 具有遗传标记基因 具有多个限制性核酸内切酶的酶切位点 常使用的载体有质粒 噬菌体的衍生物和动植物病毒等 2 基本操作步骤 目的基因的获取a 从基因文库中获取 b 利用pcr技术扩增 c 用化学方法直接人工合成 基因表达载体的构建a 基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定a 目的基因插入检测 dna分子杂交技术 b 目的基因转录检测 核酸 分子杂交技术 c 目的基因翻译检测 抗原 抗体杂交技术 d 个体生物学水平检测 根据目的基因表达出的性状判断 1 注意切割的序列是否会连接成环 切割图1中的目的基因时 最好不要只用bamh 因为只用bamh 切割时 目的基因的两端具有相同的黏性末端 易自行连接成环 因此最好同时用bamh 和hind 切割 2 限制酶的切割序列具有包含关系 图2中bamh 和mbo 识别的碱基序列和酶切位点分别是g gatcc gatc 这两个限制酶都可切割同一碱基序列ggatcc 3 切割时注意是否破坏所有抗性基因 导致缺乏标记基因 1 2013 原创题 转基因抗病香蕉的培育过程如下图所示 图中pst sma ecor apa 等为限制酶 质粒和抗病基因上的箭头表示限制酶的切割位点 下图表示四种限制酶的识别序列及酶切位点 下列有关叙述错误的是 a 获得含抗病基因的重组质粒不可用pst apa 限制酶切割质粒b 由 阶段均涉及细胞的分裂与分化c 阶段可用不添加植物激素的培养基d 上述培育过程涉及的生物技术有基因工程 植物组织培养等 解析 由 为脱分化过程 细胞只分裂形成愈伤组织 而由 为再分化过程 细胞既分裂又分化 答案 b 1 动物细胞培养与植物组织培养的比较 据图回答下列问题 1 过程 所需的酶是 2 过程 后 在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的 存在 这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志 3 原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压 其作用是 原生质体经过 再生 进而分裂和脱分化形成愈伤组织 4 若分析再生植株的染色体变异类型 应剪取再生植株和 植株的根尖 通过 染色和制片等过程制成装片 然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目 解析 熟记植物体细胞杂交过程 准确解读信息是解题关键 1 获取植物细胞的原生质体可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞 2 根据题干信息可知 供体使用的是叶肉细胞的原生质体 所以可将融合的细胞是否含叶绿体作为初步筛选杂种细胞的标志 3 原生质体因没有了细胞壁 在低渗溶液中容易吸水涨破 加入甘露醇可保持一定的渗透压 以保持原生质体的完整性 原生质体需再生出细胞壁形成杂种细胞 然后经分裂 脱分化形成愈伤组织 4 若要分析再生植株的染色体变异类型 需对再生植株细胞和双亲细胞的染色体形态与数目进行比较 植物细胞有丝分裂装片的制作包括解离 漂洗 染色和制片四个步骤 5 由图可知 植株1 2 4的条带中除了具有花椰菜的dna片段外 还有来自黑芥的dna片段 所以是杂种植株 6 对杂种植株进行病原体 黑腐病菌 接种实验 若不患黑腐病 即为高抗性杂种植株 答案 1 纤维素酶和果胶酶 2 叶绿体 3 保持原生质体完整性细胞壁 4 双亲 或花椰菜和黑芥 解离漂洗 5 1 2 4 6 黑腐病菌 1 2012 广东高考t2 b 培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交 提示 主要技术应为组织培养 2 2013 大纲全国卷t2 b 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶 提示 植物组织培养不需要用胰蛋白酶 3 2013 重庆高考t2 a改编 与鼠骨髓瘤细胞融合的淋巴细胞是效应t细胞 提示 用到的淋巴细胞应为已免疫的b细胞 4 2013 重庆高考t5 c 愈伤组织培养后的出芽是细胞再分化的结果 受基因选择性表达的调控 5 2013 江苏高考t22 b 用pcr方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 典例 图1表示含有目的基因d的dna片段长度 bp即碱基对 和部分碱基序列 图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列 现有msp bamh mbo sma 4种限制性核酸内切酶 它们识别的碱基序列和酶切位点分别为c cgg g gatcc gatc ccc ggg 请回答下列问题 3 若图1中虚线方框内的碱基对被t a碱基对替换 那么基因d就突变为基因d 从杂合子中分离出图1及其对应的dna片段 用限制酶sma 完全切割 产物中共有 种不同长度的dna片段 4 若将图2中质粒和目的基因d通过同种限制酶处理后进行连接 形成重组质粒 那么应选用的限制酶是 在导入重组质粒后 为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌 一般需要用添加 的培养基进行培养 经检测 部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因d不能正确表达 其最可能的原因是 研析 答案 1 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 2 平537bp 790bp 661bp 3 4 4 bamh 抗生素b同种限制酶切割形成的末端相同 部分目的基因d与质粒反向连接 方法总结 1 熟练掌握基因工程的原理 工具及操作程序 是解答有关基因工程题目的关键 限制酶和dna连接酶作用部位为磷酸二酯键 基本程序可概括为 切 接 增 转 检 2 依据受体细胞的种类确定导入方法 依据对表达产物的要求确定不同水平上的检测方法 考情分析 近几年来 对于动物细胞工程中的单克隆抗体制备的考查尤为突出 多考查制备的原理 过程及材料的选择 二次筛选的目的等知识 试题多以选择题形式呈现 如2013 重庆高考t2 2012 上海高考t13 2011 江苏高考t14等 a 是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应t淋巴细胞b 中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成c 同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性d 是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 解析 明确单克隆抗体制备过程的几个关键环节是准确解答本题的关键 是从小鼠脾脏中获得的能产生抗体的浆细胞 a项错误 中应该使用能促进细胞融合的促融剂 如聚乙二醇等 b项错误 同时具有从脾脏中分离出的浆细胞和骨髓瘤细胞的特性 c项错误 是经筛选培养获得的能产生特异性抗体的细胞群 d项正确 答案 d 单克隆抗体制备中的两次筛选1 第一次筛选是将未融合的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞以及b b融合的细胞 瘤 瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰 筛选出b 瘤融合的细胞 2 第二次筛选是将能产生特定抗体的b 瘤融合的细胞通过细胞培养 用相应抗原检测的办法筛选出来 因为从体内获取的免疫过的b淋巴细胞有很多种 形成的杂交瘤细胞就有很多种 所以需筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞 基因工程 c pcr体系中一定要添加从受体细胞中提取的dna聚合酶d 一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞 解析 设计引物时应当考虑需扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对 a项错误 利用pcr技术扩增目的基因只需要知道基因两端的序列 据此设计合适的引物即可 不必知道基因的全部序列 b项正确 pcr体系中应该用耐高温的dna聚合酶 而不是从受体细胞中提取的普通dna聚合酶 c项错误 需根据目的基因的编码产物的特性来选择合适的受体细胞 如果是分泌蛋白 则最好选用真核细胞作为受体细胞 d项正确 答案 bd 1 2013 惠州二模 下面是将乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因hbsag导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料 请分析回答下列问题 资料1巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌 能将甲醇作为其唯一碳源 此时aox1基因受到诱导而表达 5 aox1和3 aox1 tt 分别是基因aox1的启动子和终止子 资料2巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒 所以科学家改造出了图1所示的ppic9k质粒用作载体 其与目的基因形成的重组质粒经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组 将目的基因整合于染色体中以实现表达 1 如果要将hbsag基因和ppic9k质粒重组 应该在hbsag基因两侧的a和b位置接上 限制酶识别序列 这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化 2 酶切获取hbsag基因后 需用 将其连接到ppic9k质粒上 形成重组质粒 并将其导入大肠杆菌以获取 3 步骤3中应选用限制酶 来切割重组质粒获得重组dna 然后将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞 4 为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功 在培养基中应该加入卡拉霉素以便筛选 转化后的细胞中是否含有hbsag基因 可以用 方法进行检测 5 转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后 需要向其中加入 以维持其生活 同时诱导hbsag基因表达 6 与大肠杆菌等细菌相比 用巴斯德毕赤酵母菌细胞作为基因工程的受体细胞 其优点是在蛋白质合成后 细胞可以对其进行 并分泌到细胞外 便于提取 解析 1 重组质粒上的目的基因若要表达 需要目的基因的首尾含有启动子和终止子 而snab avr 识别的序列在启动子与终止子之间 只要在目的基因两侧的a和b位置分别接上这两种序列 并用snab avr 这两种限制酶对质粒和目的基因同时进行切割 便会各自出现相同的黏性末端 便于重组与表达 同时可防止自身环化 因此在hbsag基因两侧的a和b位置应接上snab 和avr 限制酶的识别序列 2 用dna连接酶可将切割后的hbsag基因和ppic9k质粒连接成重组质粒 将重组质粒导入大肠杆菌体内 目的是利用大肠杆菌的无性繁殖 短时间内获取大量的重组质粒 3 重组dna的两侧分别是启动子和终止子 除bgl 外 其他限制酶均会破坏含有启动子 终止子的目的基因 4 可用dna分子杂交技术检测巴斯德毕赤酵母菌内是否导入了目的基因 5 资料1显示 甲醇为该酵母菌的唯一碳源 同时可诱导hbsag基因表达 6 酵母菌为真核生物 细胞内具有能对分泌蛋白进行加工的内质网和高尔基体等细胞器 细菌等原核生物不具有内质网和高尔基体等细胞器 答案 1 snab avr 2 dna连接酶大量重组质粒 3 bgl 4 dna分子杂交 5 甲醇 6 加工 修饰 细胞工程 解析 培育草莓脱毒苗是利用草莓的茎尖分生组织细胞几乎不带病毒的特点 进行植物组织培养形成无毒种苗的过程 a正确 植物体细胞杂交是将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞 培育成新的植物体的技术 显微注射是将目的基因导入动物细胞的方法 细胞核移植用于获得克隆动物 b c d错误 答案 a 1 图甲和图乙所示的过程中 都必须用到的动物细胞工程技术手段是 2 图甲中 过程获得的b淋巴细胞必须经过 处理 过程区别于植物原生质体的融合方法是可在 诱导下完成 过程筛选后获得的杂交瘤细胞的特点是 3 单克隆抗体能定向攻击癌细胞 主要是利用其 的特点 4 图乙中克隆羊的产生体现了 而该克隆羊的性别由 绵羊决定 5 若不考虑环境因素影响 克隆羊的性状不完全像白面绵羊 原因是 解析 1 图甲和图乙分别表示单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图 二者都必须用到的动物细胞工程技术手段是动物细胞培养 2 图甲中 过程获得的b淋巴细胞必须经过相应抗原的免疫处理 过程表示动物细胞的融合 区别于植物