高考生物大二轮复习 第01部分 专题07 现代生物科技专题 整合考点21 基因工程和细胞工程课件.ppt

整合考点 点点全突破 谋定高考 第一部分 专题七现代生物科技专题 整合考点21基因工程和细胞工程 栏 目 导 航 1 理清基因工程3种操作工具的作用与特点 2 掌握基因工程的操作步骤 1 目的基因的获取途径 基因文库 较小基因 逆转录酶 dna聚合酶 2 基因表达载体的构建 重组质粒的构建 表达载体的组成 目的基因 标记基因 复制原点 启动子和终止子 启动子是 结合位点 启动转录 终止子是 的位点 基因表达载体的构建过程 启动子 终止子 rna聚合酶 终止转录 3 将目的基因导入受体细胞 农杆菌转化 花粉管通道 显微注射 受精卵 感受态细胞 4 目的基因的检测与鉴定 3 理清植物细胞工程两大技术 4 比较并把握细胞工程的几个流程图 5 动物细胞培养的特殊条件归纳 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 同样需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 6 澄清容易混淆的三种细胞 杂种细胞 重组细胞和杂交细胞 1 杂种细胞 植物体细胞杂交过程中 两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合 融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞 2 重组细胞 体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞 3 杂交细胞 动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞 1 2016 全国卷 图 a 中的三个dna片段上依次表示出了ecori bamhi和sau3ai三种限制性内切酶的识别序列与切割位点 图 b 为某种表达载体的示意图 载体上的ecori sau3ai的切点是唯一的 聚焦基因工程 图 a 图 b 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 经bamhi酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 酶切后的产物连接 理由是 2 若某人利用图 b 所示的表达载体获得了甲 乙 丙三种含有目的基因的重组子 如图 c 所示 这三种重组子中 不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 不能表达的原因是 sau3ai 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游 丙中目的基因插入在终止子的下游 两者目的基因均不能转录 3 dna连接酶是将两个dna片段连接起来的酶 常见的有 和 其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 解析 1 由于限制酶sau3ai与bamhi切割后形成的黏性末端相同 所以经bamhi酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被sau3a 酶切后的产物连接 2 在基因表达载体中 启动子应位于目的基因的首端 终止子应位于目的基因的尾端 这样目的基因才能表达 图中甲 丙均不符合 所以不能表达目的基因的产物 3 常见dna连接酶的有e colidna连接酶和t4dna连接酶 其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是t4dna连接酶 e colidna连接酶 t4dna连接酶 t4dna连接酶 2 2015 全国卷 hiv属于逆转录病毒 是艾滋病的病原体 回答下列问题 1 用基因工程方法制备hiv的某蛋白 目的蛋白 时 可先提取hiv中的 以其作为模板 在 的作用下合成 获取该目的蛋白的基因 构建重组表达载体 随后导入受体细胞 2 从受体细胞中分离纯化出目的蛋白 该蛋白作为抗原注入机体后 刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的hiv 检测的原理是 rna 逆转录酶 cdna 或dna 抗体 抗原抗体特异性结合 3 已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见 但是在艾滋病患者中却多发 引起这种现象的根本原因是hiv主要感染和破坏了患者的部分 细胞 降低了患者免疫系统的防卫功能 4 人的免疫系统有 癌细胞的功能 艾滋病患者由于免疫功能缺陷 易发生恶性肿瘤 t 或t淋巴 监控和清除 解析 1 hiv属于逆转录病毒 其遗传物质是rna 若用基因工程方法制备hiv的某蛋白时 需要在逆转录酶作用下形成dna 然后再通过转录和翻译获得目的蛋白 2 抗原注入机体后 刺激机体产生的可与之结合的相应分泌蛋白被称为抗体 抗体能识别抗原上的抗原决定簇 所以抗原抗体发生特异性结合 3 hiv进入人体后 最终进入t淋巴细胞大量繁殖 破坏t淋巴细胞 最终使免疫细胞遭到完全破坏 体液免疫减弱 4 人体免疫系统除了保护机体不受损害 帮助机体消灭外来的细菌 病毒以及避免发生疾病的防御功能 还具有监控和清除功能 监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞 以及癌变细胞 3 2015 全国卷 已知生物体内有一种蛋白质 p 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 p1 不但保留p的功能 而且具有酶的催化活性 回答下列问题 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的 进行改造 2 以p基因序列为基础 获得p1基因的途径有修饰 基因或合成 基因 氨基酸序列 或结构 p p1 3 所获得的基因表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括 的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 4 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过 和 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定 dna和rna 或遗传物质 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 解析 1 对蛋白质的氨基酸序列 或结构 进行改造 可达到改变蛋白质的功能的目的 2 以p基因序列为基础 获得p1基因 可以对p基因进行修饰改造 也可以用人工方法合成p1基因 3 中心法则的全部内容包括dna的复制 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 4 蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列 推测相应的核苷酸序列 并获取基因 经表达的蛋白质 要对其进行生物功能鉴定 4 2014 全国卷 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 全部 部分 筛选 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 乙 表达产物 耐旱性 同源染色体的一条上 解析 1 基因文库包括基因组文库和cdna文库 基因组文库包含生物基因组的全部基因 cdna文库是以mrna反转录后构建的 只含有已经表达的基因 并不是所有基因都会表达 即部分基因 2 从基因文库中获取目的基因需要进行筛选 3 要提高植物乙的耐旱性 需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中 要检测目的基因 耐旱基因 是否表达应该用抗原抗体杂交检测目的基因 耐旱基因 的表达产物 即耐旱的相关蛋白质 个体水平检测可以通过田间实验 观察检测其耐旱性情况 4 如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上 则子代将全部表现耐旱 不会出现性状分离 或如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上 则转基因植株的基因型可以用a 表示 a表示耐旱基因 表示另一条染色体上没有相应的基因 a 自交后代基因型为aa a 1 2 1 所以耐旱 不耐旱 3 1 与题意相符 5 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 1 图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接 2 若用限制酶sma 完全切割图1中dna片段 产生的末端是 末端 其产物长度为 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 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 平 537bp 790bp 661bp 4 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 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 解析 1 一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 相连的 要注意与两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分 2 从sma 的识别序列和酶切点可见 其切割后产生的是平末端 图1中dna片段有两个sma 的识别序列 故切割后产生的产物长度为537 534 3 bp 790 796 3 3 bp和661 658 3 bp三种 3 图示方框内发生碱基对的替换后 形成的d基因失去了1个sma 的识别序列 故d基因 d基因用sma 完全切割后产物中除原有的3种长度的dna片段外 还增加一种长度为1327bp的dna片段 4 目的基因的两端都有bamh 的识别序列 质粒的启动子后的抗生素a抗性基因上也有bamh 的识别序列 故应选用的限制酶是bamh 此时将抗生素b抗性基因作为标记基因 故筛选时培养基中要添加抗生素b 若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达 很可能是因为用同种限制酶切割后 目的基因和质粒有两种连接方式 导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的 1 使用限制酶的注意点 1 一般用同种限制酶切割载体和目的基因 2 不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端 2 dna连接酶 dna聚合酶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 3 限制酶 dna酶 解旋酶限制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 dna酶是将dna水解为组成单位 解旋酶是将dna的两条链间的氢键打开形成两条单链 4 启动子 终止子 1 启动子 dna片段 起始密码子 rna 2 终止子 dna片段 终止密码子 rna 1 2014 全国卷 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 聚焦细胞工程 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 四 y y小鼠的抗体效价最高 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 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 1 100 不能无限增殖 解析 1 据图分析 第四次注射后x y z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16000以上 小鼠y的b淋巴细胞产生抗体效价最高 最适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 小鼠的免疫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 染色体可达100条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能恶性增殖的细胞 同时正常细胞的分裂次数是有限的 2 2013 全国卷 甲 乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物 甲含有效成分a 乙含有效成分b 某研究小组拟培育同时含有a和b的新型药用植物 回答下列问题 1 为了培育该新型药用植物 可取甲和乙的叶片 先用 酶和 酶去除细胞壁 获得具有活力的 再用化学诱导剂诱导二者融合 形成的融合细胞进一步培养形成 组织 然后经过 形成完整的杂种植株 这种培育技术称为 纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化 分化 植物体细胞杂交技术 2 上述杂种植株属于多倍体 多倍体是指 假设甲与乙有性杂交的后代是不育的 而上述杂种植株是可育的 造成这种差异的原因是 3 这种杂交植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖 经植物组织培养得到的 等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中 前者染色体联会异常 而后者染色体联会正常 胚状芽 不定芽 顶芽 腋芽 解析 该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的 要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交 因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁 然后用peg化学诱导剂 物理方法 离心 振动等 诱导二者的原生质体整合 然后采用植物组织培养技术获得杂种植株 植物组织培养的主要过程是 先脱分化形成愈伤组织 然后再分化形成植物体 利用了植物细胞的全能性 2 如果植物甲 乙是两个物种 二者不能通过有性杂交产生可育后代 原因是甲 乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常 也就是存在着生殖隔离 但植物甲 乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的 因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会 产生正常的配子 由于甲 乙都是二倍体 因此 植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体 四倍体 3 人工种子生产不受气候 季节和地域等因素限制 而且可以避免后代不发生性状分离等优点 因此 植物细胞工程重要的应用之一是制备人工种子 用到的核心技术是植物组织培养技术 将植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽 腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子 3 科学家从某无限增殖的细胞中分离出无限增殖调控基因 prg 该基因能激发细胞分裂 这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景 请回答下列问题 1 利用 技术制备单克隆抗体 常用聚乙二醇 电激等诱导因素诱导细胞融合 再经多次筛选和细胞培养获得足够数量的能分泌所需抗体的 细胞 2 有人提出用核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体 请完成设计方案 取 细胞的细胞核 移植到去核的能够 的细胞中 构成重组细胞 假定移植后细胞核中基因的表达状态不受影响 将重组细胞在 条件下做大规模培养或注射到小鼠 内增殖 以获得大量单克隆抗体 动物细胞融合 灭活的病毒 杂交瘤 特定抗原刺激的b淋巴 无限增殖 体外 腹腔 3 也有人提出 可以直接通过基因工程导入该调控基因 prg 来制备单克隆抗体 其思路如图所示 酶a是指 酶b是指 图中 表示 对 进行检测与鉴定的目的是 所指细胞具有的特点是 限制性核酸内切酶 dna连接酶 目的基因 无限增殖调控基因或prg 检测目的基因是否导入和表达 既能无限增殖 又能产生特定抗体 解析 1 在利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程中 常用聚乙二醇 灭活的病毒 电激等方法诱导细胞融合 融合后的细胞经多次筛选和细胞培养 最终获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 2 产生单克隆抗体的细胞应具有两个特点 能无限增殖和产生特定抗体 若用核移植技术构建重组细胞首先取特定抗原刺激的b淋巴细胞的细胞核 移植到去核的能够无限增殖的细胞中 构成重组细胞 然后将重组细胞进行动物细