《高考生物二轮复习 专题18 基因工程和细胞工程课件》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考生物二轮复习 专题18 基因工程和细胞工程课件(86页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、专题18基因工程和细胞工程,【高考这样考】 (2015全国卷T4015分)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,而且具有了酶的催化活性。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。,氨基酸序列(或结构),(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。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:_
2、_。 (3)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。,P,P1,DNA和RNA(或遗传物质),DNARNA、RNADNA、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,【考纲考频】 1.基因工程的诞生 (5年2考) 2.基因工程的原理及技术 (5年15考) 3.基因工程的应用 (5年10考) 4.蛋白质工程 (5年7考) 5.植物的组织培养 (5年9考) 6.动物细胞培养与核移植技术 (5年6考) 7.动物细
3、胞融合与单克隆抗体 (5年8考),【考查特点】 1.基因工程:基因工程一直是生命科学研究和争论的焦点,围绕其基本工具和操作步骤而展开的高考命题更是考查的热点。多与蛋白质工程、细胞工程结合命题。以非选择题形式考查。 2.细胞工程:考查重点是植物组织培养技术和制备单克隆抗体,主要涉及二者的基本概念及原理、培养过程及条件等。以非选择题形式考查。,一、基因工程 1.基本工具: (1)限制性核酸内切酶(限制酶)。 作用:获取_和切割_,断开两个核苷酸 之间的_。 特点:_特定的核苷酸序列,并在特定的位点进行 _。 结果:形成_末端或平末端。,目的基因,载体,磷酸二酯键,识别,切割,黏性,(2)DNA连接
4、酶。 种类: a.EcoliDNA连接酶:来源于大肠杆菌,连接黏性末端。 b.T4DNA连接酶:来源于T4噬菌体,连接黏性末端或平末端。 作用:恢复被限制酶切开的磷酸二酯键,用于构建_。,基因表达载体,(3)载体的特点和作用。 能够在细胞内自我复制:稳定保存。 具有一个至多个限制酶切割位点:_。 具有特定的标记基因:_。,供外源DNA片段插入其中,供重组DNA的鉴定和选择,2.基本操作程序: (1)目的基因的获取。 (2)_。 (3)将目的基因导入受体细胞。 (4)目的基因的_。,基因表达载体的构建,检测与鉴定,二、蛋白质工程 1.步骤: (1)预期蛋白质_;(2)设计蛋白质_; (3)推测_
5、;(4)确定_; (5)鉴定蛋白质的_。 2.产物:产生自然界中从来没有的_。,功能,结构,氨基酸序列,脱氧核苷酸序列,生物功能,新的蛋白质,三、细胞工程 1.植物细胞工程: (1)理论基础:_。 (2)植物组织培养的重要步骤:_和_。 2.动物细胞工程: (1)常用技术手段:动物细胞培养、_、 动物细胞融合、制备单克隆抗体等。,细胞的全能性,脱分化,再分化,动物体细胞核移植,(2)动物细胞培养。 常用的酶:_。 培养基:_。 (3)动物细胞融合。 原理:_。 诱导因素:_、灭活的病毒、电激等。,胰蛋白酶,液体培养基,细胞膜的流动性,聚乙二醇,考点一 基因工程 【典例1】(2015全国卷T40
6、)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。,RNA,逆转录酶,cDNA(或DNA),(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_ _。 (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
7、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。,抗体,抗原抗体特异,性结合(其他合理答案也可),T(或T淋巴),监控和清除,【解题技法】 (1)关键词1:目的蛋白。 合成途径:RNA_ 受体细胞目的蛋白。 作为抗原:可刺激机体产生抗体,抗体可与目的蛋白(抗原) _结合。,cDNA(或DNA),构建基因表达载体,特异性,(2)关键词2:免疫系统的功能。 防卫功能:体液免疫和细胞免疫,主要借助于T细胞_ 会大大降低防卫功能。 监控和清除功能:艾滋病患者免疫功能缺陷监控和清除癌细胞能 力降低恶性肿瘤。,破坏T细胞,【知识方法误区】 1.获取
8、目的基因的3种途径: (1)从基因文库中获取。 (2)PCR技术扩增。 (3)化学方法人工合成。 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。,3.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)。 4.使用限制酶的注意点: (1)一般用同一种限制酶切割载体和获取目的基因。 (2)不同的限制酶也能切割出相同的黏性末端。,5.目的基因导入受体细胞的方法: (1)导入植物细胞。 农杆菌转化法;基因枪法;花粉管通道法。 (2)导入动物细胞:显微注射法。 (3)导入微生物细胞:Ca2+处理法(感受态细胞法)。
9、,6.目的基因的检测与鉴定的方法: (1)检测目的基因是否导入受体细胞:DNA分子杂交法。 (2)检测目的基因是否转录出mRNA:分子杂交技术。 (3)检测目的基因是否翻译出蛋白质:抗原抗体杂交技术。 (4)个体生物学水平鉴定:根据表达性状判断。,7.基因工程的常考点: (1)目的基因插入位置:启动子与终止子之间。 (2)将目的基因导入受体细胞没有碱基互补配对现象。 (3)常用的受体细胞。 植物:受精卵、体细胞。 动物:受精卵。 微生物:大肠杆菌、酵母菌等。 (4)原核生物作为受体细胞的优点:多为单细胞、繁殖快、遗传物质相对较少。,【题组过关】 1.(2014新课标全国卷)植物甲具有极强的耐旱
10、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
11、旱 植株的数量比为31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”),【解题指导】解答本题的关键点: (1)题干关键词:“自交”“子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31”。 (2)关键知识:基因文库类型、基因工程操作流程。,【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
12、因)是否表达应该用抗原抗体杂交法检测目的基因(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试验,观察检测其耐旱情况。 (4)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AAA_ _=121,所以耐旱不耐旱=31,与题意相符;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。,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,2.(2015海南高考)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽
13、链,此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题:,(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是 ,合成胰高血糖素 的细胞是 。 (2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的 序列,用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重 组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成 的基因工程菌。 (3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反 应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵
14、时,应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变 为胰岛素。,【解题指导】解答本题的关键点: (1)题干关键信息:“基因工程技术可大量生产胰岛素”。 (2)关键知识:基因工程的操作流程和目的基因产物的分离、纯化。,【解析】(1)由题干信息可知,前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素,人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞,所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞;而胰岛A细胞合成的激素是胰高血糖素。 (2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成,可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因);合成的DNA序列经过修饰与质粒构建胰岛素原基因表达载体,导入细菌体内,经转化后筛选鉴定,最终得到能稳定合成胰岛素原的基因工程菌。,(3)由题目信息可知,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,所合成的胰岛素原存在于菌体内,所以用该工程菌进行工业发酵时,应从菌体中分离、纯化胰岛素