广东省高考生物二轮总复习 第14课时 基因工程和细胞工程精品课件.ppt

基因工程和细胞工程 一 基因工程的工具及操作程序 1 几种酶的区别 特别注意 1 限制性核酸内切酶的来源 多数来自原核生物 作用特点 主要切割外源dna 对自身的dna不起作用从而达到保护自身的目的 作用结果 形成dna片断末端 2 各种酶都具有专一性 特别是限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列 并在特定的碱基之间切开 2 基因工程的操作程序中目的基因的获取 基因文库 是将含有某种生物不同基因的许多dna片段 导入受体菌的群体中通过克隆而储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 基因组文库 基因文库中含有一种生物所有的基因就叫做基因组文库 部分基因文库 含有一种生物的部分基因 就叫做部分基因文库 如cdna文库 3 基因工程的基本操作程序 1 获取目的基因方法 从基因文库中获取 利用pcr 聚合酶链式反应 技术扩增目的基因 人工合成 2 基因表达载体的构建 基因工程的核心 构建目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传给下一代 同时 使目的基因能够表达和发挥作用 一个基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因等 构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 转化 转化方法不同 植物 农杆菌转化法 基因枪法 动物 显微注射法 微生物 感受态细胞法 转化方法不同 所用的受体细胞的种类也不同 植物 体细胞 可经过组织培养成为完整的植物体 动物 受精卵 因体细胞的全能性受到限制 4 目的基因的检测与鉴定 二 基因工程和蛋白质工程比较 请回答下列问题 例1 下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点 图l 图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点 1 一个图1所示的质粒分子经sma 切割前后 分别含有 个游离的磷酸基团 2 若对图中质粒进行改造 插入的sma 酶切位点越多 质粒的热稳定性越 3 用图中的质粒和外源dna构建重组质粒 不能使用sma 切割 原因是 4 与只使用ecor 相比较 使用bamh 和hind 两种限制酶同时处理质粒 外源dna的优点在于可以防止 0 2 质粒和含目的基因的外源dna片段自身环化 sma 会破坏质粒的抗性基因 外源dna中的目的基因 高 5 为了获取重组质粒 将切割后的质粒与目的基因片段混合 并加入 酶 6 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 7 为了从cdna文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因 将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体 然后在 的培养基中培养 以完成目的基因表达的初步检测 dna连接 鉴别和筛选含有目的基因的细胞 蔗糖为唯一含碳营养物质 解析 质粒是双链环状dna分子 不含游离的磷酸基团 质粒上含有一个sma 的切点 被酶切割后 质粒变为线性双链dna分子 每条链上含有一个游离的磷酸基团 因此切割后含有两个游离的磷酸基团 sma 识别的dna序列只有g和c 而g和c之间可以形成三个氢键 所以sma 酶切位点越多 热稳定性就越高 标记基因和外源dna目的基因中均含有sma 酶切位点 故不能使用该酶剪切含有目的基因的dna 只使用ecor 则质粒和目的基因两端的黏性末端相同 用连接酶连接时 会产生质粒和目的基因自身连接物 而利用bamh 和hind 剪切时 质粒和目的基因两端的黏性末端不同 用dna连接酶连接时 不会产生自身连接产物 将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后 含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖 利用蔗糖作为唯一碳源的培养基培养受体细胞 含有重组质粒的细胞才能存活 不含有重组质粒的因不能获得碳源而死亡 从而达到筛选目的 三 植物组织培养和动物细胞融合的比较 特别注意 在诱导剂的作用下进行细胞融合 形成的杂种细胞有三种 aa型 bb型和ab型 只有ab型才是我们所需的杂种细胞 因此需要用选择培养基进行筛选 例2 红细胞生成素 epo 是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白 可用于治疗肾衰性贫血等疾病 由于天然epo来源极为有限 目前临床使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素 rhepo 其简要生产流程如下图 1 图中 所指的是 技术 2 图中 所指的物质是 所指的物质是 3 培养重组cho细胞时 为便于清除代谢产物 防止细胞产物积累对细胞自身造成危害 应定期更换 pcr mrna rhepo 培养液 4 检测rhepo的体外活性需用抗rhepo单克隆抗体 分泌该单克隆抗体的 细胞 可由rhepo免疫过的小鼠b淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成 杂交瘤 解析 获取目的基因的方法有四种 从基因文库中获取 用pcr扩增技术 用反转录法 用化学合成法 由图以核dna为模板获得目的基因的方法可知 为pcr技术 进行反转录的模板是mrna 由题意可知重组cho细胞适用于生产重组人红细胞生成素 rhepo 所以重组cho细胞能过表达出重组人红细胞生成素 rhepo 或者红细胞生成素 培养动物细胞是用液体培养基 培养液 细胞从培养液中吸收营养 并同时向培养液中排放代谢废物 当代谢废物积累时会危害细胞 因此要不断更新培养液 制备单克隆抗体是让淋巴b细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞 然后由杂交瘤细胞来分泌抗体 四 植物体细胞杂交和动物细胞融合比较 例3 以下为植物体细胞杂交技术流程图 其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞 所含有的染色体组分别是aa和bb 据图分析回答 1 过程发生的化学变化是 将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养 再经过 和 c的细胞类型有 在采用化学法进行过程 时 一般是用 作为诱导剂 植物体细胞杂交与自然状况下的生殖细胞杂交相比 前者的主要意义是 纤维素和果胶发生水解 或者纤维素分解为葡萄糖 果胶分解为半乳糖醛酸 aabb aaaa bbbb aa bb 聚乙二醇 peg 克服了不同生物远缘杂交的障碍 或扩大了可用于杂交的亲本基因组合的范围 2 某同学在植物细胞工程的实验中 因污染导致失败 为探究被污染的微生物中是否有分解纤维素的细菌 并试图将它分离出来 在配制培养基时必须加入 分离纯化细菌的常用接种方法有 刚果红 纤维素 平板划线法 稀释涂布平板法 解析 过程表示去除细胞壁 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 发生水解时被破坏 c细胞代表原生质体融合后重新长出细胞壁的细胞 有可能为四倍体aabb aaaa bbbb 也有可能没有发生融合 细胞为aa bb 与自然状况下的生殖细胞杂交相比 植物体细胞杂交主要意义在于其可以克服不同生物远缘杂交的障碍 刚果红与纤维素可以形成红色复合物 如果被细菌分解 则失去红色 形成透明圈 1 2011 广东卷 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管动物技术进行人工繁殖 该技术包括的环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植a b c d d 解析 试管动物是人工将供体的精子和卵子在体外进行受精 体外培养成胚胎 然后将发育到一定程度的胚胎移植入受体 从而生产出各种动物 主要包括卵母细胞的采集和培养 精子的采集与获能 体外受精和胚胎移植 2 2011 浙江卷 将ada 腺苷酸脱氨酶基因 通过质粒pet28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶 下列叙述错误的是 a 每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒b 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点c 每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adad 每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 c 解析 每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个外源基因 选项c错误 重组质粒导入受体细胞时 一个细胞可以接受多个质粒 选项a正确 作为一个合格的表达载体 重组质粒可以有一个或多个限制性核酸内切酶识别位点 选项b正确 外源基因可以多次表达 合成多个产物 选项d正确 3 2011 安徽卷 家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力 将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养 可以提取干扰素用于制药 1 进行转基因操作前 需用 酶短时处理幼蚕组织 以便获得单个细胞 2 为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达 需要把来自cdna文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的 和 之间 胰蛋白 或胶原蛋白 启动子 终止子 3 采用pcr技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞 该pcr反应体系的主要成分应包含 扩增缓冲液 含mg2 水 4种脱氧核糖核苷酸 模板dna 和 4 利用生物反应器培养家蚕细胞时 贴壁生长的细胞会产生接触抑制 通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中 这样可以 增加培养的细胞数量 也有利于空