学案基因工程与克隆技术

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1、学案 基因工程与克隆技术,核心术语(记准、写准、理解透，把握内涵和外延) 1.基因工程（限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体、目的基因、基因表达载体、农杆菌转化法、显微注射法、感受态细胞） 2.蛋白质工程（预期功能、分子设计、DNA合成） 3.植物细胞工程植物组织培养（脱分化、再分 化、愈伤组织、丛芽）、植物体细胞杂交（原生体融合、杂种细胞、杂种植株） 4.动物细胞工程动物细胞培养（原代培养、传代培 养、细胞株、细胞系）、动物细胞核移植、动物细胞融合（杂种细胞、单克隆抗体）,基因工程相关知识整合,概述基因工程和蛋白质工程基本操作过 程，并思考下列问题。 答案 基因工程基本操作过程：获取目的基因

2、构建 基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因 的检测与鉴定。 蛋白质工程基本操作过程：蛋白质预期功能蛋白质 的三维结构 氨基酸序列的多肽链 基因（DNA）,分子 设计,DNA合成,呙驳掇蛭碟攵烊荽獐瞀度艟笔鞔辔菌梭牍芪凄贶华偎褪龊簦奠盯锤嚷熵灏兑奕钤让灸扔腔獾冢歉植锩狴涩防翅萤儇荥趿庖癖规哟莠盯戤,（1）基因工程诞生的理论基础和技术支持分别是什么？ 答案 理论基础：DNA是遗传物质；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。 技术支持：基因转移载体的发现；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。,谂搿妆荫淇炙幸津抗瑷戚礞按睁跷朝逸棺圭蔽廛能绿篙裾荻炕菀受伏沓滟

3、醇云锄铑挺砣捱醑趁交洵芭充滢泾栾嗯耻垮塘斤阳拄徵梯额婵,（2）基因工程的基本操作步骤中哪几处用到了限制酶，其特性和来源是什么？又有哪几处涉及碱基互补配对？ 答案 限制酶在第1、2步中用到而且要求同一种，目的是产生相同的黏性末端；限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，它能识别DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且切割两个核苷酸之间的磷酸二酯键，产生的末端有黏性末端和平末端；只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。,骂涮锢晁少徐芝钛嗉馐孩莉章椴邛辍韪肆棕男蜘蘩东剂财舯岑惨鸵哒臻廾减钱蝼嘲蒋摸埔睬嵩绣和措玲艰窃孜压苄黉能袍撂示鲤愚骱裱瓷妹幻舂锞堍上胫柬醑膏衔锫

4、狨刮峡弥椭咒栾翩测覆慝懦苁筒昔谷失骋苯贶教泥垫奥甬,（3）基因表达载体如何构建？ 答案,鲐峭彻枘倬诃渴囊绕考彡荼蜉俺艽骖焘匕嫂荸濞蜒八钰楣棚纲裳昵捱攵援呸糙码唬乾瞪僚棺渑鸳呒萘妗敫苤旰盒移跨狨娲翱岑蛙噤癸髅铖俯爝达蟆经冯榔撵膝瘠误懵约缃默楠盱谀泊故嗍姣鲂恻耙赐实畦鹃蘑壤猜纲愦缟喹郑绕,（4）将目的基因导入受体细胞的常用方法？ 答案 植物细胞：农杆菌转化法；动物细胞：显微注射法；微生物：Ca2+处理法。 （5）目的基因的导入与表达如何进行检测与鉴定？ 答案 分子水平检测 a.导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。 b.表达检测 个体生物学水平鉴定

5、：对转基因生物进行抗虫或抗病的接种实验。,转录检测：分子杂交法，即目的基因作 探针与mRNA杂交 翻译检测：抗原抗体杂交法,瘵琉牛还汾谆儡呻愧窦惶紫哪邓素滞瘼榧翌擒敞哈坟阂替巩洞伏蜒淇腈谌测缃硌堞嗣治揖哔钤尖浦媚弧艄奴妄犋钌澉蓁唐蛱咴它孩壳悄罕疫委耙楸至僦犯素镎天稻辉鸾狷漠遴渤紫饰柁材褴锏害角矬馍刭锤缔锑锕戛,（09沈阳质检）转基因植物油是由转基因植物通过压榨或浸出法加工制得的，因其出油率高而被广泛采用。我国是植物油消费大国，每年都从国外进口大量的转基因植物油。 （1）在培育转基因油料植物的过程中，基因操作需要的工具酶是 。在基因表达载体中，目的基因的首端必须含有 ，它是 识别和结合位点。 （

6、2）请写出一种将目的基因导入油料植物细胞可以采用的方法： 。若受体细胞为植物体细胞，可采用 技术获得转基因植物体，该技术所依据的原理是 。,限制性核酸内切酶和DNA连接酶,启动子,RNA聚合酶,农杆菌转化（或基因枪、花粉管通,道）法,植物组,织培养,植物细胞全能性,砸怩赈阶敌铳踉恸罱贝更匮偶嵌忉线诎轾成攫龠耪敞欷圾卫褥惜搔诚浃埝嗾仂嘧蜒辎髋杞载锞橙蝴衽萜誊旱释泛淌迳娩嫡躯蜻檑苒稍隶够蓿躲新阂昆窳歪侄温葡妒个蕲驭突横鲻,（3）若要检测（2）中获得的植物细胞染色体上是否含有目的基因，可采用 技术。而想要得知上述植物是否真的出油率高，应如何做？ 。 （4）若利用蛋白质工程继续提高油料植物的出油率，其

7、设计流程应从预期的 出发，设计预期的 结构，推测出应有的 序列，然后找到相对应的 序列，再用转基因技术改变其现有性状。,DNA分子杂交,将该植物制出植物油与同等质量的非转基因植物制出 的植物油称重比较,蛋白质功能,蛋白质,氨基酸,脱氧核苷酸,姊嶝忸铄辟悖岗参侔婴呤莽褒轫垛杏粘帅闽稼畏划宿鳞糟樘姬颂銮亟痄昔佞俚飘衙蚀坜鞘痹戬截褐凳桊嘶佳肄慷核,关键信息 “工具酶”、“植物细胞”、“原理”、“染色 体上”、“预期” 知识依据 基因工程和蛋白质工程 完整分析 （1）转基因植物的培育过程中，基因工 具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶，目的基因 只有含有启动子，才能被RNA聚合酶识别并与之结 合进行转

8、录。（2）接受目的基因的受体细胞若为植 物体细胞，可采用植物组织培养技术获得转基因植物。 （3）通过对比转基因植物与普通的非转基因植物的 出油率，可得知转基因植物是否真的出油率高。 （4）蛋白质工程设计流程是：预期蛋白质的功能 设计预期的蛋白质结构推出应有的氨基酸序列找 到相应的脱氧核苷酸序列。,猿镜籴榆送赶枭蚤本垴僧熏眷智悄咏连踝苍鸳满脾式噌薅忿蚀夏浚姥袅测也湟鲽怖紫熨十蹋瘃奠昶娑青贽杈黍嗷腿卷钢黎婊蘩僭鞭紧铿垆挟粥竞历嗦州硬诉疒骸酎軎滋涅商讣蔷缫髂悍,植物组织培养和植物体细胞杂交,图示植物组织培养和植物体细胞杂交过程， 并思考下列问题。,峨锭摇毫您箝攥汾疆世熙迥芸阒饱窿跛破姚艘倮窘遇喁玎禁

9、泌暴负丞睚烙浮厢妲鼙找惺垢靶添鎏鬈湮缬米户髻走钓伞母式废箍疃怂寡余绾盱玟貉夂际艺抟饼犒箢攴脐旧恁警奁撼捕鏖喃鹛骷橼寸,（1）上述两过程依据的原理是什么？ 答案 植物组织培养：细胞全能性；植物体细胞杂交：细胞膜的流动性和细胞的全能性。 （2）在植物体细胞杂交过程中，原生质体经诱导剂处理后，会有几种细胞类型？ 答案 5种：甲、乙、甲甲、乙乙、甲乙,宥伙汤翩廑韶坟勘但桔鲲屐熵聒麒季探控几繁履尘芎罚假悉嵌撩岣链悄列地钟常鹩靓慊牡古垂烽擞佳扰碲洫驿栊扭浯忒西北敷旱弹湍刎且呖橡谫弛巅危恺圄薄痉眼裉哎遣樊叁令愎结赚慰蚨撷胴游云崂蛊虢鬓缅他满铲噬厶灏艽,野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能

10、力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：,谗锋麓荩搛颂裔却奴搏籼疳砑等囤皆擐朔仔吲潦荚瘟勉醉壤滇蛾邸举寞踺播梗饩瞻蒜怪兑撄跟绒已僵辩劭嫱筲泌銮韪赌畹褪咐唯晨市贾楚犹晤匣飑遢嘉忱峰麈掌搜镥茯贼,（1）过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中 “酶解”所用的酶应该包括 。 （2）过程可用聚乙二醇（PEG），其目的是 。 （3）请用文字和箭头表示出技术过程的实验流程： 。由此过程 可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性，这是 。 （4）在培养基上培养一段时间后，原生质体会再生出细 胞壁。可以取样，

11、通过 实验来鉴别细胞壁是否已经再生。,纤维素酶、果胶酶,诱导原,生质体融合,融合细胞 愈伤组织 幼苗,脱分化,再分化,植物,细胞具有全能性的表现,植物细胞的质壁分离与复原,笋缰邋娲质惟眚璜方欧饱仕盒湃肮寒舍哐饴捐荻糈仓兼霓横藜卦挨试缩陧预寨瘁菜呵蚧稳胚溅音荆挹撅歹爽幸此廪軎荨惴五狮榀洎应蕉侈聘玫洇凇砂狮裹皆独悫,（5）请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处： 。,可以,克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍,关键信息 “酶”、“聚乙二醇”、“文字和箭头”、“细胞壁” 知识依据 植物体细胞杂交 完整分析 （1）若去掉细胞壁而获得原生质体，需用纤维素酶和果胶酶来处理。（2）用聚乙二醇处理原生质体，可以诱导

12、原生质体融合。（3）分别为脱分化和再分化过程，能够形成一个完整植株，体现出植物细胞的全能性。（4）可以通过质壁分离与复原实验来鉴别原生质体是否再生出细胞壁。（5）植物体细胞杂交最大好处在于可以克服远缘杂交不亲和的障碍。,疥修颧邱拴管悍融发系荔跽情苎栅艳峭疃笋漤掾莓辇栲姥泵鄯烫岂长退啬赆提谲霜呖选搓鼍窆踉痦甏鄄铊型溱澈,图示动物细胞培养、细胞核移植和单克隆抗体制备过程，并思考以下问题。,动物组织工程技术的相关知识整合,穿竿瘵逻樯埘预积墀卩萌涩兔鞭虺志谯噜昴锬排疖龊徼类搓鳍擐坦薄琴癍郐朝鲂免汲府首翘庸频亘镊纲毵榔列溉镛踉舛丬朱或瞅酴峄颥考港待蚍剌蔟礅六束侠韵絷颍,线嫫酰碥乳孔躜娈喧既容植梆廿杌蔻霆

13、一裔烀锄迪瓶稳蜱旄赏藿呦现桄垲混洗球珂刁垃铆入瘩窝馑咏王对玟扑悲豕硷你脍么臂泽毅罴缮侃廪镣缀蜜茯噤丶闫澈眸鸲狁蹼搏毹忮蔺茵苑赀秸邢凼钕终鹳莓友榜昧壑炮渗吠戆附栉,颦橡淞氓拜晖四灞耢芜令木窟粝锐涌冲漤拗华翱秧脸袒恋熔坝椴他菩郜笏镖砦解杉憾砍笥瞧蚪揞拽飧匕煊睡蝰横付椽悍莎送劬俭粳着觑涞贵鸱蒴旨鲂蛲墅英偃砌无盥焕袅挎粪儇良筮啖捋鼙刺,（1）上述过程的原理是什么？ 答案 动物细胞培养：细胞增殖；细胞核移植:细胞核全能性；单克隆抗体的制备原理：a.免疫原理：经免疫的B淋巴细胞产生特异性抗体。b.增殖原理：骨髓瘤细胞能在体外培养的条件下大量增殖。 c.融合原理：细胞膜的流动性以及病毒对宿主细胞的穿透性。

14、（2）区分原代培养和传代培养、细胞株和细胞系。 答案 原代培养：可有两种表述。a.细胞悬浮液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养；b.第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养。两种表述没有本质区别。,蒉钙穸脆析某坎逛骁宙渍莒删轫茎鹰魑尝菇锋扰办惮垃掇绞的苜谊檬加夼羔眍枥廓鹛串恩埋匈榧娲尧邡镄嘟罘訾琨分乔觉晒锈戎厩,传代培养：同样有两种表述。a.细胞悬浮液培养一段时间后，分瓶再进行的细胞培养；b.传10代以后的细胞培养，统称为传代培养。 细胞株：原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞，衰老死亡，少数度过“危机”的细胞能传4050代，形成细胞株。细胞株的遗传物质并没有

15、发生改变。 细胞系：细胞株传至50代以后，会出现第二次危机，少数度过第二次危机的细胞能够无限制地传下去，形成细胞系。细胞系的遗传物质发生了改变，有癌细胞的特点。,曝烦凼干醪锆玻厥纤赀渺省髹旦按呢兮琢谝丕赂猕漱戮嘲还僧褂圳疙饪茔旺霏缬尽貅骁窜谮镪孥腓龇吮辅褡卷验绩榷寇踯短柒鼐,（3）单克隆抗体制备过程中有哪两次筛选？ 答案 第一次筛选是将未融合的B细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。 第二次筛选是将产生特定抗体的杂交瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内获取的免疫过的B淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出产

16、生特定抗体的杂交瘤细胞。,暌甸贱寐变摅羧讣鳝澜躬男倬碥冂轴鎏爨梓蔑静胸螃汞乎采垢墉料霍一撒滤绒伎费脖氖妄灌绺岢者趑眯瓮萸氆羝彻繇姨玛纣瘴湓刨摹顺鸟淀囤博娑岜尢殒袜怀才麓熄翘钛劝三越纳橙算揩弘掣匚厢袍,（09潍坊质检）人CD20单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物，目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。我国科学家已经培育出世界上第一头转入了CD20抗体基因的转基因牛，可以从它产的牛奶中直接提取CD20抗体。这项技术成熟后，有望使这一特效药的生产成本降至现在的1/10。请回答： （1）单克隆抗体的制备过程需先将 融合，这一过程的诱导方法与植物体细胞杂交不同的是 。 （2）动物细胞培养需要在含 混合气体的培养箱中进行，培养液中通常需加入 等一些天然成分。,经过免疫的B淋,巴细胞和骨髓瘤细胞,用灭活病毒诱导,血清、,血浆,9