《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
