高三生物二轮复习 2.15.1 基因工程（含PCR技术）和细胞工程课件

1、专题15现代生物科技专题第1讲基因工程(含PCR技术)和细胞工程答案速填答案速填: :DNADNA连接酶连接酶目的基因的获取目的基因的获取检测与鉴定检测与鉴定基因基因全能性全能性作物脱毒作物脱毒 细胞增殖细胞增殖流动性流动性动物动物细胞融合和动物细胞培养细胞融合和动物细胞培养骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞【知识【知识方法】方法】一、基因工程和蛋白质工程一、基因工程和蛋白质工程1.1.基因工程的基因工程的3 3种工具种工具: :(1)(1)限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶: :断开磷酸二酯键断开磷酸二酯键, ,产生黏性末端产生黏性末端或平末端或平末端; ;(2)DNA(2)DNA连接酶连接酶: :连接两个

2、连接两个DNADNA片段形成磷酸二酯键片段形成磷酸二酯键; ;(3)(3)载体载体: :常用的有质粒、常用的有质粒、噬菌体的衍生物、动植物噬菌体的衍生物、动植物病毒等。病毒等。2.2.基因工程的操作程序基因工程的操作程序: :3.PCR3.PCR技术技术: :(1)(1)原理原理:DNA:DNA双链复制。双链复制。(2)(2)条件条件: :引物、引物、DNADNA模板、模板、TaqDNATaqDNA聚合酶、四种脱氧核聚合酶、四种脱氧核苷酸。苷酸。(3)(3)过程过程:90:90以上时以上时, ,双链双链DNADNA受热解聚为单链受热解聚为单链( (变变性性)50)50左右左右, ,引物与单链相

3、应互补序列结合引物与单链相应互补序列结合( (复复性性)72)72左右左右, ,在在TaqDNATaqDNA聚合酶作用下进行互补链的聚合酶作用下进行互补链的合成合成( (延伸延伸) )。(4)(4)结果结果: :每一次循环后每一次循环后, ,目的基因的量增加一倍目的基因的量增加一倍, ,即呈即呈指数形式扩增指数形式扩增( (约为约为2 2n n,n,n为扩增循环次数为扩增循环次数) )。(5)(5)与体内与体内DNADNA复制不同复制不同: :不需要解旋酶不需要解旋酶, ,需耐高温的需耐高温的DNADNA聚合酶。聚合酶。 4.4.蛋白质工程蛋白质工程: :(1)(1)原理原理: :中心法则的逆

4、推。中心法则的逆推。(2)(2)实质实质: :改造基因。改造基因。(3)(3)步骤。步骤。预期的蛋白质功能预期的蛋白质功能; ;设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构; ;推推测应有的氨基酸序列测应有的氨基酸序列; ;找到相对应的脱氧核苷酸序找到相对应的脱氧核苷酸序列列; ;鉴定蛋白质的生物功能。鉴定蛋白质的生物功能。(4)(4)产物产物: :产生自然界中没有的新蛋白质。产生自然界中没有的新蛋白质。 二、细胞工程二、细胞工程1.1.植物组织培养植物组织培养: :(1)(1)过程图解过程图解: :(2)(2)说明。说明。生长素与细胞分裂素的比值高时生长素与细胞分裂素的比值高时: :利于根的分化

5、利于根的分化, ,抑抑制芽的形成。制芽的形成。生长素与细胞分裂素的比值低时生长素与细胞分裂素的比值低时: :利于芽的分化利于芽的分化, ,抑抑制根的形成。制根的形成。生长素与细胞分裂素的比值相当时生长素与细胞分裂素的比值相当时: :促进愈伤组织的促进愈伤组织的生长生长, ,不分化。不分化。2.2.植物体细胞杂交植物体细胞杂交: :(1)(1)过程图解过程图解: :去壁去壁( (纤维素酶和果胶酶处理纤维素酶和果胶酶处理) )。诱导原生质体融合诱导原生质体融合( (物理法、化学法物理法、化学法) )。再生出新的细胞壁再生出新的细胞壁( (原生质体融合成功的标志原生质体融合成功的标志) )。(2)(

6、2)说明。说明。原理原理: :细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。细胞膜的流动性、植物细胞的全能性。植物体细胞杂交属于无性生殖植物体细胞杂交属于无性生殖, ,最终的结果是得到完最终的结果是得到完整的杂种植株。整的杂种植株。 3.3.动物细胞培养动物细胞培养: :(1)(1)过程图解。过程图解。(2)(2)两次用到胰蛋白酶的目的。两次用到胰蛋白酶的目的。第一次第一次: :是将剪碎后的动物胚胎或器官分解成单个细胞。是将剪碎后的动物胚胎或器官分解成单个细胞。第二次第二次: :是使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱离下来是使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱离下来, ,进行进行传代培养。传代培养。 4.4.核移植与克隆动物

7、核移植与克隆动物: :(1)(1)过程图解过程图解: :(2)(2)说明。说明。原理原理: :动物细胞核的全能性。动物细胞核的全能性。卵母细胞去核的方法卵母细胞去核的方法: :显微操作法。显微操作法。供体细胞供体细胞: :传代传代1010代以内的细胞。因为代以内的细胞。因为1010代以内的细代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。胞能保持正常的二倍体核型。细胞核移植技术中也可将供体细胞直接注入去核卵细胞核移植技术中也可将供体细胞直接注入去核卵母细胞中。母细胞中。5.5.动物细胞融合动物细胞融合: :(1)(1)过程图解过程图解: :(2)(2)说明。说明。原理原理: :细胞膜的流动性、细胞增殖。细

8、胞膜的流动性、细胞增殖。诱导方法诱导方法: :物理法、化学法和生物法物理法、化学法和生物法( (灭活的病毒灭活的病毒) )。6.6.单克隆抗体单克隆抗体: :(1)(1)过程图解过程图解: :(2)(2)两次筛选的目的。两次筛选的目的。第一次筛选第一次筛选: :通过选择培养基筛选出杂交瘤细胞。通过选择培养基筛选出杂交瘤细胞。第二次筛选第二次筛选: :通过克隆化培养、抗体检测通过克隆化培养、抗体检测, ,筛选出能产筛选出能产生特异性抗体的细胞群。生特异性抗体的细胞群。【易错【易错易混】易混】一、有关基因工程的提醒一、有关基因工程的提醒1.1.限制酶使磷酸二酯键断开限制酶使磷酸二酯键断开, ,解旋

9、酶使氢键断开。解旋酶使氢键断开。2.2.通过通过PCRPCR技术扩增技术扩增DNADNA时时, ,利用高温使氢键断裂。利用高温使氢键断裂。3.3.使用限制酶的注意点使用限制酶的注意点: :(1)(1)一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因。一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因。(2)(2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。(3)(3)使用不同限制酶切割目的基因和质粒使用不同限制酶切割目的基因和质粒, ,可以避免目可以避免目的基因与质粒的自身环化。的基因与质粒的自身环化。(4)(4)用限制酶切割运载体时用限制酶切割运载体时, ,至少要保证一个标记基

10、因至少要保证一个标记基因的完整性的完整性, ,以便于检测目的基因是否导入受体细胞。以便于检测目的基因是否导入受体细胞。4.4.基因组文库包含了某种生物的全部基因基因组文库包含了某种生物的全部基因,cDNA,cDNA文库只文库只包含某种生物的部分基因。包含某种生物的部分基因。 5.5.基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。6.6.启动子、终止子启动子、终止子: :(1)(1)启动子启动子(DNA(DNA片段片段)起始密码子起始密码子( (位于位于RNARNA上上) )。(2)(2)终止子终止子(DNA(DNA片段片段)终止密码子终止密码子( (位于位于RNA

11、RNA上上) )。7.7.目的基因的插入位置是在启动子和终止子之间。目的基因的插入位置是在启动子和终止子之间。8.8.目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物。目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物。9.9.目的基因插入质粒后目的基因插入质粒后, ,不会影响质粒的复制。不会影响质粒的复制。10.10.转基因抗虫作物与非转基因作物混合播种转基因抗虫作物与非转基因作物混合播种, ,会降低会降低害虫种群中的抗性基因频率的增长速率。害虫种群中的抗性基因频率的增长速率。11.11.选择选择PCRPCR中引物的注意事项中引物的注意事项: :(1)(1)依据目的基因两端的部分核苷酸序列设计。依据目的基因两

12、端的部分核苷酸序列设计。(2)(2)两种引物之间以及每种引物内部不能发生碱基互补两种引物之间以及每种引物内部不能发生碱基互补配对。配对。二、有关细胞工程的提醒二、有关细胞工程的提醒1.1.制备人工种子需要植物组织培养到丛芽或胚状体阶制备人工种子需要植物组织培养到丛芽或胚状体阶段。段。2.2.正确认识正确认识3 3类细胞的来源类细胞的来源: :(1)(1)杂种细胞杂种细胞: :植物体细胞杂交。植物体细胞杂交。(2)(2)重组细胞重组细胞: :核移植。核移植。(3)(3)杂交细胞杂交细胞: :动物细胞融合。动物细胞融合。3.3.原代培养与传代培养的区别原代培养与传代培养的区别: :是否进行了分瓶培

13、养。是否进行了分瓶培养。4.4.核移植技术获得的动物与供核动物的性状并不完全核移植技术获得的动物与供核动物的性状并不完全相同。相同。5.5.动植物的体细胞进行离体培养都需要在无菌条件下动植物的体细胞进行离体培养都需要在无菌条件下进行。进行。6.6.植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。渗透压。7.7.动物细胞培养的动物细胞培养的2 2点提醒点提醒: :(1)(1)只能获得大量细胞只能获得大量细胞, ,不能得到生物个体。不能得到生物个体。(2)(2)培养液通常要添加血清培养液通常要添加血清, ,以补充合成培养基中不足以补充合成培养基中不足

14、的成分。的成分。8.8.制备单克隆抗体的制备单克隆抗体的2 2点提醒点提醒: :(1)(1)需要先注射特定抗原免疫处理正常小鼠。需要先注射特定抗原免疫处理正常小鼠。(2)(2)杂交瘤细胞兼有两个亲本细胞的特性杂交瘤细胞兼有两个亲本细胞的特性: :能不断增殖能不断增殖并能产生特异性抗体。并能产生特异性抗体。题型一基因工程题型一基因工程【典例【典例1 1】(2016(2016江苏高考江苏高考T33)T33)下表是几种限制酶下表是几种限制酶识别序列及其切割位点识别序列及其切割位点, ,图图1 1、图、图2 2中标注了相关限制酶中标注了相关限制酶的酶切位点的酶切位点, ,其中切割位点相同的酶不重复标注

15、。请回其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题答下列问题: :世纪金榜导学号世纪金榜导学号7341409673414096(1)(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒用图中质粒和目的基因构建重组质粒, ,应选用应选用_两种限制酶切割两种限制酶切割, ,酶切后的载体酶切后的载体和目的基因片段和目的基因片段, ,通过通过_酶作用后获酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒得重组质粒。为了扩增重组质粒, ,需将其转入处于需将其转入处于_态的大肠杆菌。态的大肠杆菌。(2)(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌, ,应在筛选应在筛选平板培养基中添加平板培养基中添加

16、_,_,平平板上长出的菌落板上长出的菌落, ,常用常用PCRPCR鉴定鉴定, ,所用的引物组成为图所用的引物组成为图2 2中中_。(3)(3)若若BamHBamH酶切的酶切的DNADNA末端与末端与BclBcl酶切的酶切的DNADNA末端连末端连接接, ,连接部位的连接部位的6 6个碱基对序列为个碱基对序列为_,_,对于该部位对于该部位, ,这两种酶这两种酶_(_(填填“都都能能”“”“都不能都不能”或或“只有一种能只有一种能”) )切开。切开。(4)(4)若用若用Sau3ASau3A酶切图酶切图1 1质粒最多可能获得质粒最多可能获得_种大小不同的种大小不同的DNADNA片段。片段。 【解题技

17、法】【解题技法】分析推理法分析推理法1.1.关键信息关键信息: :限制酶、识别序列、重组质粒、限制酶、识别序列、重组质粒、PCRPCR、引、引物。物。2.2.思考路线图思考路线图: :答案答案: :(1)Bcl(1)Bcl和和HindHind(DNA)(DNA)连接感受连接感受(2)(2)四环素引物甲和引物丙四环素引物甲和引物丙 都不能都不能(4)7(4)7【借题发挥】【借题发挥】高考大题长句表达专项练高考大题长句表达专项练利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中, ,需添加酚类物需添加酚类物质质, ,其目的是其目的是_。答案答案: :吸引农杆菌移向水稻受体细胞吸引

18、农杆菌移向水稻受体细胞, ,有利于目的基因有利于目的基因成功转化成功转化题型二动物细胞工程题型二动物细胞工程【典例【典例2 2】(2016(2016全国卷全国卷T40)T40)下图表示通过核移下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物植等技术获得某种克隆哺乳动物( (二倍体二倍体) )的流程。的流程。世纪金榜导学号世纪金榜导学号7341409773414097回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)图中图中A A表示正常细胞核表示正常细胞核, ,染色体数为染色体数为2n,2n,则其性染色则其性染色体的组成可为体的组成可为_。过程。过程表示去除表示去除细胞核细胞核, ,该过程一般要在卵母细胞

19、培养至适当时期再进该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行行, ,去核时常采用去核时常采用_的方法。的方法。代表代表的过程是的过程是_。(2)(2)经过多次传代后经过多次传代后, ,供体细胞中供体细胞中_的稳的稳定性会降低。因此定性会降低。因此, ,选材时必须关注传代次数。选材时必须关注传代次数。(3)(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同, ,从从遗传物质的角度分析其原因是遗传物质的角度分析其原因是_。 (4)(4)与克隆羊与克隆羊“多莉多莉”培育成功一样培育成功一样, ,其他克隆动物的其他克隆动物的成功获得也证明了成功获得也证明了_。【解题

20、技法】【解题技法】信息联系法信息联系法1.1.关键信息关键信息: :核移植、克隆、二倍体。核移植、克隆、二倍体。2.2.思考路线图思考路线图: :(1)(1)体细胞核移植过程体细胞核移植过程: :答案答案: :(1)XX(1)XX或或XYXY显微操作胚胎移植显微操作胚胎移植(2)(2)遗传物质遗传物质(3)(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响对克隆动物的性状产生影响(4)(4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性【借题发挥】【借题发挥】高考大题长句表达专项练高考大题长句表达专项练已免疫的已免疫的B B细胞

21、和骨髓瘤细胞融合实验完成后细胞和骨髓瘤细胞融合实验完成后, ,融合体融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外, ,可能还有可能还有_,_,体系中出现多种类型细胞的原因是体系中出现多种类型细胞的原因是_。答案答案: :B B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相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互融合形成的细胞细胞融合是随机的, ,且融合率达不且融合率达不到到100%100%高考新动向高考新动向 植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用【典例】【典例】随着科学的发展随着科学的发展, ,现代生物技术已经广泛应用现代生物技术已经广泛应用于社会生产的方方面面。请回答下列相关问题于社会生产的方方面面。请回答下列相关问题: :世纪金榜导学号世纪金榜导学号7341409873414098(1)(1)植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的_,_,还可以高效快速地实现种苗还可以高