高考生物二轮专题复习 第一篇 第七单元 专题三 基因工程与克隆技术课件.ppt

专题三基因工程与克隆技术 考点一基因工程 2014 全国课标 40 植物甲具有极强的耐旱性 其耐旱性与某个基因有关 若从该植物中获得该耐旱基因 并将其转移到耐旱性低的植物乙中 有可能提高后者的耐旱性 回答下列问题 1 理论上 基因组文库含有生物的 基因 而cdna文库中含有生物的 基因 2 若要从植物甲中获得耐旱基因 可首先建立该植物的基因组文库 再从中 出所需的耐旱基因 3 将耐旱基因导入农杆菌 并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中 经过一系列的过程得到再生植株 要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达 应检测此再生植株中该基因的 如果检测结果呈阳性 再在田间试验中检测植株的 是否得到提高 4 假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3 1时 则可推测该耐旱基因整合到了 填 同源染色体的一条上 或 同源染色体的两条上 解析 1 基因文库有两种 基因组文库和部分基因文库 基因组文库含有生物的全部基因 cdna是以mrna为模板逆转录得到的 而细胞中只有部分基因表达 所以cdna文库含有生物的部分基因 2 建立基因文库后要根据目的基因的特性从中筛选出目的基因 3 目的基因与载体构建基因表达载体后 导入乙植物细胞 受体细胞 需要进行表达产物 蛋白质 和生物个体水平 耐旱性 等的检测 4 若是整合到同源染色体的两条上 则此耐旱二倍体植株为纯合子 自交后代不会发生性状分离 所以根据实验结果可推测 该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上 答案 1 全部部分 2 筛选 3 乙表达产物耐旱性 4 同源染色体的一条上 高考必记的关键1 基因工程常考的3种基本工具限制性核酸内切酶 dna连接酶和载体 2 基因表达载体的组成目的基因 启动子 终止子 标记基因 复制原点等 3 基因工程的四大操作程序 1 目的基因的获取 三大方法 从基因文库中获取 利用pcr技术扩增 其实质是在体外对目的基因进行大量复制 用化学方法人工合成 2 基因表达载体的构建 3 将目的基因导入受体细胞的 三大方法 导入植物细胞 农杆菌转化法 导入动物细胞 显微注射法 导入微生物细胞 使用ca2 处理细胞 4 目的基因的检测与鉴定 1 2014 江苏卷 23 多选 下列关于基因工程技术的叙述 错误的是 a 切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列b pcr反应中温度的周期性改变是为了dna聚合酶催化不同的反应c 载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因d 抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 再悟高考 解析限制酶大多是特异性识别6个核苷酸序列 也有的识别4 5或8个核苷酸组成的序列 a错误 dna聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用 b错误 质粒上一般带有的抗生素抗性基因可作为标记基因 供鉴定和选择 不是抗生素合成基因 c错误 目的基因导入受体细胞后不一定都能正常表达 d正确 答案abc 2 2014 广东卷 25 多选 利用基因工程技术生产羧酸酯酶 care 制剂的流程如图所示 下列叙述正确的是 a 过程 需使用逆转录酶b 过程 需使用解旋酶和pcr获取目的基因c 过程 使用的感受态细胞可用nacl溶液制备d 过程 可利用dna分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析过程 是逆转录过程 需要逆转录酶的催化 a正确 过程 表示利用pcr技术扩增目的基因 在pcr过程中不需要解旋酶催化 是通过控制温度达到解旋的目的 b错误 利用氯化钙处理大肠杆菌 使之成为感受态细胞 c错误 检测目的基因是否成功导入受体细胞可采用dna分子杂交 或者是标记基因检测 d正确 答案ad 3 2014 海南卷 31 下面是将某细菌的基因a导入大肠杆菌内 制备 工程菌 的示意图 请据图回答 1 获得a有两条途径 一是以a的mrna为模板 在 酶的催化下 合成互补的单链dna 然后在 作用下合成双链dna 从而获得所需基因 二是根据目标蛋白质的 序列 推测出相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测其dna的 序列 再通过化学方法合成所需基因 2 利用pcr技术扩增dna时 需要在反应体系中添加的有机物质有 4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的dna聚合酶 扩增过程可以在pcr扩增仪中完成 3 由a和载体b拼接形成的c通常称为 4 在基因工程中 常用ca2 处理d 其目的是 解析 1 利用逆转录法合成目的基因的过程是 以mrna为模板 在逆转录酶的催化作用下合成单链dna 然后在dna聚合酶作用下 合成双链dna分子 根据蛋白质工程合成目的基因的过程是 根据目标蛋白质的氨基酸序列 推测相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测dna中脱氧核苷酸的排列顺序 通过化学方法合成 2 pcr过程中需要酶 底物 模板 引物和能量等条件 3 目的基因和运载体结合 形成基因表达载体 4 在利用大肠杆菌做受体细胞时 需要先用ca2 处理 使之成为感受态细胞 有利于其吸收重组dna分子 答案 1 逆转录dna聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 2 引物模板dna 3 重组dna 4 提高受体细胞的转化率 4 土壤农杆菌是一种在土壤中生活的微生物 能侵染双子叶植物和裸子植物 其细胞中含有一种特殊质粒叫ti质粒 图甲表示ti质粒的结构 图乙表示ti质粒的转化过程 请据图回答相关问题 创新预测 图甲 图乙 1 利用图甲所示ti质粒构建的基因表达载体 需要具有复制起始位点 启动子 标记基因 和 其中 是rna聚合酶的识别位点 而ti质粒中t dna的作用是 2 要检测目的基因是否成功表达 可以直接在 水平上对转基因植物与非转基因植物进行比较 3 将图乙中的外植体置于一个选择培养基中进行筛选 筛选的过程利用了基因表达载体中的 由图可知 筛选是在外植体经 过程 培养成 之后进行的 筛选之后经过再分化培育成新的植株 最后再对植株进行分子特性鉴定 该鉴定过程需要用到dna分子杂交技术 技术和 技术 解析 1 基因表达载体包括 启动子 终止子 目的基因和标记基因 其中启动子是转录的起点 即rna聚合酶的识别和结合位点 根据教材中的知识可知 t dna可将目的基因转移到受体细胞的染色体dna上 2 基因工程的最后一步是对转基因生物进行鉴定 鉴定过程包括分子水平和个体生物学水平 其中可直接进行比较的是个体生物学水平鉴定 3 利用基因表达载体中的标记基因可进行筛选 外植体需要先经过脱分化形成愈伤组织 再经过再分化形成新植株 最后进行分子特性鉴定时 需要从dna rna和蛋白质三个层次进行鉴定 这三个层次需要的技术分别是dna分子杂交技术 分子杂交技术和抗原 抗体杂交技术 答案 1 终止子目的基因启动子将目的基因转移到受体细胞中 并整合到受体细胞染色体的dna上 2 个体生物学 3 标记基因脱分化愈伤组织分子杂交抗原 抗体杂交 1 区分dna连接酶和dna聚合酶 限制性核酸内切酶和解旋酶 1 dna连接酶连接两个dna片段 而dna聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 2 限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列 并使两条链在特定的位置断开 而解旋酶是将dna的两条链间的氢键打开形成两条单链 2 启动子 起始密码 终止子 终止密码3 根据受体种类确定基因工程的受体细胞 1 植物 植物体细胞或受精卵 2 动物 受精卵或体细胞 3 微生物 细菌 注 目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志 基因工程是否成功表现在于目的基因是否成功表达 考点二克隆技术 2014 全国课标 40 某研究者用抗原 a 分别免疫3只同种小鼠 x y和z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如下图所示 若要制备杂交瘤细胞 需取免疫后小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的b淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的x y z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备b淋巴细胞的是 小鼠 理由是 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有 个细胞核 染色体数目最多是 条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 解析 1 据图分析 第4次免疫后x y z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 小鼠y的b淋巴细胞产生抗体效价最高 最适合用于制备单克隆抗体 2 融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外 还有骨髓瘤细胞和b淋巴细胞的自身融合产物 由于细胞膜具有流动性 且诱导之后的细胞融合不具有特异性 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 小鼠的b淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核 小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 和骨髓瘤细胞 染色体数目60条 融合后 染色体数目为100条 有丝分裂后期染色体数目最多为200条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能无限增殖的细胞 同时正常细胞的分裂次数是有限的 答案 1 4yy小鼠的抗体效价最高 2 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的 且融合率达不到100 3 1200 4 b淋巴细胞高度分化 不能无限增殖 1 高考必记关键点 1 植物组织培养的关键 条件 离体 一定营养物质 激素 生长素 细胞分裂素 等 培养基状态 固体培养基 需脱分化生根培养基及生芽培养基 体内细胞未表现全能性的原因 基因的表达具有选择性 2 植物激素的使用脱分化阶段细胞分裂素比例较高 以促进细胞的分裂 再分化阶段生长素比例较高 以促进芽与根的形成 3 光照的使用脱分化阶段不需要给予光照 再分化阶段需要给予光照 以利于叶绿素的形成 2 植物体细胞杂交的关键 1 酶解法 用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 2 促融剂 聚乙二醇 3 杂种细胞的形成标志 新细胞壁的形成 4 培养为杂种植株的技术 植物组织培养 5 培养成功的原理 细胞全能性 3 动物细胞培养的特殊条件 1 胰蛋白酶的使用 首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织 以制备单细胞悬液 培养过程中发生接触抑制时 同样要用胰蛋白酶使细胞分散开 2 避免杂菌污染的措施 培养液及培养用具灭菌处理 加入一定量的抗生素 定期更换培养液 3 特殊的营养条件 液体培养基 加入动物血清 血浆等 通入氧气以满足代谢的需要 通入二氧化碳以维持培养液的ph 4 克隆动物的技术手段动物细胞培养 核移植 早期胚胎培养和胚胎移植 1 判断正误 1 组织培养 细胞杂交 显微注射 核移植均为培育草莓脱毒苗所采用的技术 2012 广东 2改编 提示只有组织培养为培育脱毒苗采用的技术 2 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性 2012 江苏 22c 提示判断是否体现细胞全能性的依据是能否发育成新个体 再悟高考 3 去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理 2008 全国 5b 提示前者用纤维素酶和果胶酶处理 后者用胰蛋白酶处理 2 2013 重庆卷 2 如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图 下列有关叙述正确的是 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 是获得的已经免疫的b淋巴细胞 a项错误 胰蛋白酶使得组织块分散为单个细胞 b项错误 同时具有b淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性 c项错误 是经筛选后获得的能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 d项正确 答案d 3 2014 福建卷 33 rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞 科研人员利用胚胎干细胞 es细胞 对rag2基因缺失小鼠进行基因治疗 其技术流程如图 1 步骤 中 在核移植前应去除卵母细胞的 2 步骤 中 重组胚胎培养到 期时 可从其内细胞团分离出es细胞 3 步骤 中 需要构建含有rag2基因的表达载体 可以根据rag2基因的 设计引物 利用pcr技术扩增rag2基因片段 用hind 和pst 限制酶分别在片段两侧进行酶切获得rag2基因片段 为将该片段直接连接到表达载体 所选择的表达载体上应具有 酶的酶切位点 4 为检测rag2基因的表达情况 可提取治疗后小鼠骨髓细胞的 用抗rag2蛋白的抗体进行杂交实验 解析 1 核移植过程中 体细胞核移植前要除去受体卵母细胞的细胞核 若不去掉卵母细胞的细胞核 细胞里面就有两个细胞核 造成遗传物质不能稳定表达 2 囊胚期细胞开始出现分化 分化为滋养层细胞和内细胞团细胞 其中后者具有发育的全能性 属于es细胞 3 步骤 过程是将目的基因导入受体细胞 es细胞 中 导入之前应构建基因表达载体 在生物体外可通过pcr技术扩增目的基因 其条件是模板dna 根据rag2基因的核苷酸序列设计的引物 四种脱氧核苷酸 热稳定dna聚合酶等 另据题干可知 获得rag2目的基因需要用hind 和pst 两种限制酶 所选择的载体上应具有hind 和pst 酶的酶切位点 以便目的基因和载体能够连接在一起 4 检测目的基因是否翻译出相应蛋白质时 应采用抗原 抗体杂交技术 即提取蛋白质 用相应的抗体进行抗原 抗体杂交 看是否有杂交带 答案 1 细胞核 2 囊胚 3 核苷酸序列hind 和pst 4 蛋白质 4 2014 山东 考试大纲 调研卷 模型是对研究对象进行的概括性描述 下图为表示细胞融合的过程模型 请据图回答 创新预测 1 若该图表示植物细胞融合的过程 丁细胞称为 欲将丁细胞培育成植株 可选用 技术 这一过程的核心就是 和 两个阶段 2 若该图表示动物细胞融合的过程 丁细胞称为 过程 区别于植物细胞常用的诱导因素是 动物细胞培养时 合成培养基中除必要的营养外 通常需要加入 等一些天然成分 3 若该图表示制备单克隆抗体的部分过程 经过选择性培养的丁细胞称为 丁细胞的特点是 解析 1 植物细胞融合获得的细胞称为杂种细胞 需要利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株 这一培养过程的核心步骤就是脱分化和再分化 2 动物细胞融合获得的细胞称为杂交细胞 过程 诱导融合区别于植物细胞常用的诱导因素是灭活的病毒 动物细胞培养时 合成培养基中除必要的营养外 通常需要加入血清和血浆等一些天然成分 3 制备单克隆抗体的过程中 经过选择性培养的丁细胞称为杂交瘤细胞 丁细胞的特点是既能迅速大量繁殖 又能产生专一的抗体 答案 1 杂种细胞植物组织培养脱分化再分化 2 杂交细胞灭活的病毒血清和血浆 3 杂交瘤细胞既能迅速大量繁殖 又能产生专一的抗体 5 利用现代生物工程技术可以使哺乳动物本身变成 批量生产药物的工厂 如图是利用奶牛乳腺生产人血清白蛋白的图解 请回答下列问题 1 在上述过程中 常用 酶将奶牛组织分散成单个细胞 在体外培养分散的动物细胞时 所需气体主要有 2 在上述过程中 常借助基因表达载体将人血清白蛋白基因