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1、专题九现代生物科技专题第1讲基因工程 细胞工程 一 基因工程1 基因工程的工具 1 选择下面符合要求的填空 a 限制酶b DNA连接酶c DNA聚合酶d 质粒e 噬菌体的衍生物f 动植物病毒 能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列 并能将特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开的是 能将双链DNA片段连接起来的是 基因工程中的载体包括 a b d e f 2 载体的特点及作用 判断正误 载体能够在细胞内自我复制并稳定保存 载体具有一个限制酶切割位点 便于外源DNA片段插入其中 载体具有特殊的标记基因 供重组DNA的鉴定和选择 2 基因工程的基本操作程序 1 目的基因的获取 人工合成目的基因
2、 常用的方法为 扩增目的基因可利用 2 基因工程的核心 基因表达载体的组成 化学合成法 多聚酶链式反应 PCR 基因表达载体的构建 目的基因 启动子 终止子 标记 基因 复制原点 3 目的基因导入受体细胞 从以下选项中选出恰当方法填空 a 农杆菌转化法b 基因枪法c 花粉管通道法d 显微注射法e 感受态细胞法 将目的基因导入植物细胞 将目的基因导入动物细胞 将目的基因导入微生物细胞 a b c d e 4 目的基因的检测与鉴定 检测目的基因是否进入受体细胞可采用 技术 检测目的基因是否转录出mRNA 可采用 技术 检测目的基因是否翻译出蛋白质 可采用 技术 个体生物学水平鉴定 根据目的基因表达
3、出的性状判断 DNA分子杂交 分子杂交 抗原 抗体杂交 二 蛋白质工程1 蛋白质工程的步骤 预期蛋白质功能 找到相对应的脱氧核苷酸序列 推测应有的氨基酸序列 设计预期蛋白质结构2 蛋白质工程的实质 3 蛋白质工程的产物 产生新的 改造控制某蛋白质合成的基因 蛋白质 三 细胞工程1 植物细胞工程 1 植物细胞工程理论基础 2 植物组织培养过程中 细胞发生 3 植物体细胞杂交克服的障碍 细胞全能性 脱分化 再分化 远缘杂交不亲和 2 动物细胞工程 1 动物细胞工程常用的技术手段有 生产单克隆抗体等 2 动物细胞培养过程中 使组织细胞分散开使用的酶是 3 动物细胞培养过程中使用的培养基是 4 动物细
4、胞融合原理 融合方法 电激等 5 单克隆抗体优点 可大量制备 灵敏度高 动物细胞培养 动物体 细胞核移植 动物细胞融合 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 液体培养基 细胞膜的流动性 聚乙二醇 灭活的病毒 特异性强 6 辨析单克隆抗体制备中的两次筛选 第一次筛选要得到的是融合的杂种细胞 第二次筛选出的是能产生特定抗体的杂交瘤细胞 高频考点一基因工程1 2014 景德镇二模 下图是 万能细胞 的诞生过程 图中来自胚胎干细胞的OCT4 SOX2 NANOG和LIN28等基因决定细胞 全能性 请据图回答下列问题 1 该研究过程用到了 等现代生物技术手段 2 图中由皮肤细胞到 万能细胞 的 改造 类似于植物组织培养
5、技术中的过程 3 图中病毒的作用是 为方便筛选 在重组病毒中除了插入的目的基因外 还应有基因 审题 解题 答题 1 关键 皮肤细胞到 万能细胞 的 改造 重点在于细胞的变化 由高度分化细胞成为 万能细胞 相当于胚胎干细胞 即类似植物组织培养的 脱分化 2 必备 1 基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因等 2 常用目的基因的载体 动物病毒 植物病毒 细菌病毒 质粒 解析 1 图示过程利用了基因工程 DNA重组技术 动物细胞培养等现代生物技术手段 2 皮肤细胞是高度分化的细胞 失去分裂能力 由皮肤细胞到 万能细胞 的 改造 类似于植物组织培养的脱分化过程 3 利用病毒将目的基因导
6、入受体细胞 是作为基因工程的载体 在重组病毒中除了插入的目的基因外 还应有标记基因 便于筛选出含有目的基因的细胞 答案 1 基因工程 DNA重组技术 动物细胞培养 2 脱分化 3 作为载体标记 2 2013 新课标全国卷 T40节选 阅读如下资料 资料甲 科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中 得到了体型巨大的 超级小鼠 科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草 资料乙 T4溶菌酶在温度较高时易失去活性 科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造 使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键 提高了T4溶菌酶的耐热性 回答下列问题 1 资料甲
7、属于基因工程的范畴 将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法 构建基因表达载体常用的工具酶是和 在培育有些转基因植物时 常用农杆菌转化法 农杆菌的作用是 2 资料乙中的技术属于工程的范畴 该工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对进行改造 或制造一种的技术 在该实例中 引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变 审题 解题 答题 1 必备 1 基因表达载体构建过程中使用的工具酶是 限制性核酸内切酶和DNA连接酶 2 蛋白质工程结果 改造现有蛋白质或制造出新的蛋白质 2 方法 目的基因导入植物细胞的方法 1 农杆菌转化法 2 基因枪法 3 花粉管通道法 解
8、题指导 解答本题需要注意以下两点 1 动 植物基因工程中目的基因导入的方法不同 前者一般用显微注射法 后者常用农杆菌转化法 2 蛋白质工程应先研究蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 然后再进行基因修饰或基因合成 解析 1 将基因表达载体导入动物受精卵常用的方法是显微注射法 构建基因表达载体常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶 在培育转基因植物时常用农杆菌转化法 因为农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物 2 蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质的技术 该实例中 T4溶菌酶空间结构改
9、变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变 答案 1 显微注射限制性核酸内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物 将目的基因转移到受体细胞中 2 蛋白质现有蛋白质新的蛋白质氨基酸 知识 方法 误区 基因工程易错点 1 目的基因应插入启动子与终止子之间的部位 2 将目的基因导入受体细胞没有碱基互补配对现象 3 原核生物作为受体细胞的优点 繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对较少 4 一般情况下 用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段 但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因 以避免质粒和质粒之间 目的基因和目的基因之间的连接 5 标记基因的作用 筛选 检测目的基因是否导入受体细胞 6 受体细胞常用
10、植物受精卵或体细胞 经组织培养 动物受精卵 一般不用体细胞 微生物 大肠杆菌 酵母菌 等 7 启动子 DNA片段 起始密码子 RNA 终止子 DNA片段 终止密码子 RNA 高频考点二细胞工程1 2014 新课标全国卷 T40 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 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
11、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 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 审题 解题 答题 1 题眼 注意题中关键信息 血清抗体效价需达到16000以上 2 必备 1 细胞两两融合后形成的细胞类型 AA型 BB型
12、AB型 2 正常细胞不能无限增殖 3 突破 结合题意 特别关注图中横纵坐标含义及数值 解析 本题考查制备单克隆抗体的相关知识 1 据图中数据分析 第四次免疫后Y Z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 免疫后小鼠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 B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合在一起时 可能发生B淋巴细胞之间的融合 骨髓瘤细胞之间的融合和B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 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B淋巴细胞核与骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核 染色体可达100条 有丝分裂后期染色体数目最多为200条 4 未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不
13、是能无限增殖的细胞 分裂次数是有限的 答案 1 四YY小鼠的抗体效价最高 2 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 没有特异性且融合率达不到100 3 1200 4 不能无限增殖 2 2014 武汉四调 在ABO血型系统中 A型血和B型血人红细胞膜表面分别含有凝集原A B AB型血人红细胞膜表面同时含有凝集原A和B O型血人红细胞膜表面没有凝集原 下图是利用动物细胞杂交方法制备人抗A凝集原抗体的过程 请回答下列问题 1 要制备人抗A凝集原抗体 应向小鼠体内注射细胞 使小鼠产生免疫 从小鼠体内分离的细胞 为细胞 2 为诱导细胞 与骨髓瘤细胞融合 常选用作为诱
14、导剂 融合后 培养液中存在多种杂交细胞和未融合细胞 需要进行培养 克隆化培养和 才能获得需要的杂交瘤细胞 3 制备的人抗A凝集原抗体能与发生特异性结合 若该抗体与待测血液样本呈阳性反应 则待测样本的血型是 审题 解题 答题 1 方法 动物细胞融合方法 聚乙二醇 PEG 灭活的病毒 电激等 2 易错 人抗A凝集原抗体与待测血液样本反应呈阳性 如果不理解阳性 则会答成B型或O型 解析 1 凝集原A存在于A型血和AB型血人的红细胞膜上 要制备人抗A凝集原抗体 应向小鼠体内注射A型血或AB型血人的红细胞 使小鼠产生特异性 或体液 免疫 再从小鼠体内分离出能产生抗A凝集原抗体的B淋巴细胞 2 诱导B淋巴
15、细胞与骨髓瘤细胞融合 常选用聚乙二醇或灭活的病毒作为诱导剂 融合后 培养液中存在多种杂交细胞和未融合细胞 需要进行选择培养 克隆化培养和抗体检测 最终获得需要的杂交瘤细胞 3 人抗A凝集原抗体能与凝集原A发生特异性结合 A型或AB型血的人红细胞膜表面含有凝集原A 该抗体会与其待测血液样本呈阳性反应 答案 1 A型 或AB型 血人的红特异性 或体液 B淋巴 浆 2 聚乙二醇或灭活的病毒选择抗体检测 3 凝集原AA型或AB型 知识 方法 误区 1 动物细胞培养的操作流程 2 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒 对培养液和所有培养用具进行无菌处理 添加抗生素 定期更换培养液以清除代谢产物 2 营养
16、除正常的有机和无机营养外 通常需加入血清 血浆等 3 适宜的温度和pH 一般温度为36 5 0 5 哺乳动物 pH为7 2 7 4 4 气体环境 含95 的空气加5 CO2的混合气体 15分 解决器官移植的免疫排斥反应和器官供应不足是治疗白血病面临的问题 某科研所运用现代生物技术培育出转基因克隆猪 请据图回答 1 将供体基因组 以抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因 降低免疫排斥反应 2 基因表达载体导入受体细胞的方法是 通过DNA分子杂交技术来检测 是目的基因稳定遗传的关键 3 E过程中若要获得大量的卵母细胞需用激素处理成年母猪 受体卵母细胞去核及选用M 中期的原因是 4 上述过程涉及的现代生物工程技术 属于细胞水平的是 5 经过培养得到早期胚胎后可以用技术以获得更多基因型相同的转基因克隆猪 由于 这为胚胎在受体内的存活提供了可能 押题理由 1 考情分析 纵观近五年新课标全国卷 基因工程与细胞工程 每年必考 如2014年卷 T40 卷 T40 2013年卷 T40 2012年T40等 所占分值一般为15分 主要为非选择题 2 命题角度 基因工程的步骤 原理 应用 体细胞核移植的流
