2012届高考生物二轮专题 专题九现代生物科技专题基因工程和细胞工程复习课件

1、 基因工程是当前生命科学基因工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，基因研究的热点和前沿之一，基因诊断、基因治疗、基因产品在诊断、基因治疗、基因产品在人们生活中的出现日渐频繁。人们生活中的出现日渐频繁。基因工程的原理、技术与应用基因工程的原理、技术与应用是选修是选修3的重要考点，且经常与的重要考点，且经常与胚胎工程、微生物的培养、克胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识进行隆技术、组织培养等知识进行综合考查。动物细胞培养及应综合考查。动物细胞培养及应用、植物组织培养与植物体细用、植物组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用也胞杂交在农业生产中的应用也是重要的考点。是重要的考点。 (

2、1)纵向联系，系统复习。结合纵向联系，系统复习。结合基因的结构与功能、细胞结构基因的结构与功能、细胞结构、生态系统等内容，全面系统、生态系统等内容，全面系统地复习基因工程、细胞工程及地复习基因工程、细胞工程及生态工程等内容。生态工程等内容。(2)运用比较法，避免认识误区运用比较法，避免认识误区。选修。选修3中易混的基本概念较多中易混的基本概念较多，建议用比较法区分两种有关，建议用比较法区分两种有关联或具有某方面的相似特征以联或具有某方面的相似特征以及容易混淆的概念和原理，这及容易混淆的概念和原理，这样有助于使基本概念、原理清样有助于使基本概念、原理清晰化；突出专有名词和术语的晰化；突出专有名词

3、和术语的合理使用，避免张冠李戴，生合理使用，避免张冠李戴，生搬硬套。搬硬套。 第1讲 基因工程与细胞工程1(2011四川)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是 基因工程基因工程A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达解析因为一种氨基酸可能对应多种密码

4、子、真核生物体内的基因复杂等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错误，应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。答案B1基本工具限制酶限制酶DNA连接酶连接酶载体载体作

5、用作用切割目的基切割目的基因和载体因和载体拼接拼接DNA片段，片段，形成重组形成重组DNA携带目的基因携带目的基因进入受体细胞进入受体细胞作用作用部位部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键成的磷酸二酯键作用作用特点特点(条件条件)(1)识别特定识别特定的核苷酸序的核苷酸序列列(2)在特定位在特定位点上切割点上切割(1)EcoliDNA连连接酶只能连接黏接酶只能连接黏性末端性末端(2)T4DNA连接酶连接酶能连接黏性末端能连接黏性末端和平末端和平末端(1)能在宿主细能在宿主细胞内稳定存在胞内稳定存在并大量复制并大量复制(2)有多个限制有多个限制酶切割位点酶切割

6、位点(3)具有特殊的具有特殊的标记基因标记基因2.基因工程的基本操作程序(1)获取目的基因的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受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。植物一般为体细胞(可经组织培养成为完整个体)。动物受精卵(因为体细胞的全能性受到严格限制)。转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。(4

7、)目的基因的检测与鉴定 类型类型步骤步骤检测内容检测内容方法方法分子分子检测检测第一步第一步转基因生物染色体的转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的上是否插入了目的基因基因DNA分子杂交技术分子杂交技术(DNA和和DNA之间之间)第二步第二步目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术分子杂交技术(DNA和和mRNA之间之间)第三步第三步目的基因是否翻译成蛋目的基因是否翻译成蛋白质白质抗原抗体杂交技术抗原抗体杂交技术(抗原和抗体抗原和抗体之间之间)个体水平鉴定个体水平鉴定抗虫、抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性程度抗虫、抗病的接种实验，以确定是否具有抗性以及抗性程度；

8、基因工程产品与天然产品的功能活性比较，以确定功能活；基因工程产品与天然产品的功能活性比较，以确定功能活性是否相同等性是否相同等2(2011北京东城区模拟)对下面制备单克隆抗体的过程示意图的叙述不正确的是A表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的B中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的细胞工程细胞工程C促进细胞融合的过程可以利用聚乙二醇作介导D可以无限增殖解析表示提取过程，指的是从小鼠的脾脏内提取B淋巴细胞，从骨髓中提取骨髓瘤细胞，故A项错误。答案A1植物组织培养和动物细胞培养的比较 项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养理论基础理论基础植物细胞全能性植物细胞全能性细胞增

9、殖细胞增殖培培养养基基类型类型固体或半固体培养基固体或半固体培养基液体培养基液体培养基成分成分水、矿质元素、维生素、水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂蔗糖、氨基酸、琼脂葡萄糖、氨基酸、无机葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因盐、维生素、促生长因子、动物血清等子、动物血清等取材取材植物幼嫩部位或花药等植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织幼龄动物的器官或组织过程过程结果结果新的组织或植株个体，可新的组织或植株个体，可以体现全能性以体现全能性新的细胞系或细胞株，不形新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性成个体，不体现全能性目的目的植株快速繁

10、殖；植株快速繁殖；脱毒植株的培育；脱毒植株的培育；人工种子；人工种子；生产药物、杀虫剂等；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；皮肤移植材料的培育；检测有毒物质；检测有毒物质；生理、病理、药理学研究生理、病理、药理学研究相同点相同点(1)两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；(2)均为无菌操作，需要适宜的温度、均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件等条件2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物

11、体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合(单克隆抗体制备单克隆抗体制备)理论理论基础基础(原理原理)细胞膜的流动性、细细胞膜的流动性、细胞的全能性胞的全能性细胞膜的流动性、细细胞膜的流动性、细胞增殖胞增殖融合融合前处前处理理酶解法去除细胞壁酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原免疫处注射特定抗原免疫处理正常小鼠理正常小鼠促融促融方法方法物理法：离心、振物理法：离心、振动、电刺激等动、电刺激等化学法：聚乙二醇化学法：聚乙二醇(PEG)物化法：与植物细物化法：与植物细胞融合相同胞融合相同生物法：灭活的仙生物法：灭活的仙台病毒台病毒过过程程第一步第一步原生质体的原生

12、质体的制备制备(酶解法酶解法)正常小鼠免正常小鼠免疫处理疫处理第二步第二步原生质体融原生质体融合合(物、化法物、化法)动物细胞融动物细胞融合合(物、化、物、化、生物法生物法)第三步第三步杂种细胞的杂种细胞的筛选与培养筛选与培养杂交瘤细胞杂交瘤细胞筛选与培养筛选与培养第四步第四步杂种植株诱杂种植株诱导与鉴定导与鉴定单克隆抗体单克隆抗体的提纯的提纯意义和意义和用途用途克服远缘杂交不亲合的障碍克服远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展杂交的亲本组合，大大扩展杂交的亲本组合范围范围制备单克隆抗体制备单克隆抗体诊断、治疗、预防疾病。诊断、治疗、预防疾病。例如：单抗诊断盒、例如：单抗诊断盒、“生物生物导弹导弹”治

13、疗癌症治疗癌症【特点提示】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。基因工程的相关问题基因工程的相关问题热点指数热点指数命题点命题点基因工程的原理，基因工程基因工程的原理，基因工程的操作步骤，基因工程的应的操作步骤，基因工程的应用等。用等。命题角度命题角度高考以非选择题的形式考查高考以非选择题的形式考查上述相关问题。上述相关问题。 (2011海南)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒

14、后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人 胰 岛 素 基 因 及 其 启 动 子 等 ， 其 中 启 动 子 的 作 用 是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为_。 为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目

15、的基因插入植物细胞的_上。 【课堂笔记】【解析】(1)限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割DNA，形成黏性末端或平末端；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端。 (2)启动子为DNA序列，其具有RNA聚合酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因或相应的mRNA，或采用抗原抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。(3)用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的TDNA中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞

16、的染色体的DNA上。 【答案】(1)平相同(2)RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质Ca2DNA分子杂交技术人胰岛素(3)TDNA染色体的DNA(1)一般使用同一种限制酶切割目的基因和载体(载体上带有标记基因)。特殊情况下，只要切下的末端相同，也可使用不同的限制酶。(2)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)限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。(4)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

17、表现在目的基因是否成功表达。 (2011天津卷)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。 细胞融合的原理及应用细胞融合的原理及应用热点指数热点指数命题点命题点细胞融合的原理、方法和应用。动植物细胞细胞融合的原理、方法和应用。动植物细胞融合的区别。融合的区别。命题角度命题角度高考多以具体示例考查相应科技前沿背景问高考多以具体示例考查相应科技前沿背景问题，选择和非选择题均易出现。题，选择和非选择题均易出现。据图回答：(1)溶菌酶的作用是

18、_。(2)PEG的作用是_。(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_。(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有_的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置_为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。(6)目的菌的种群增长曲线呈_型。在4044小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_。【课堂笔记】【解析】(1)细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。(2)PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。(3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。(4)由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。(5)该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想条件下的种群数量增