高考生物二輪課件：專題81基因工程和細胞工程.ppt

專題八 現(xiàn)代生物科技專題,1.基因工程的誕生()。 2.基因工程的原理及技術(shù)()。 3.基因工程的應(yīng)用()。 4.蛋白質(zhì)工程()。 5.植物的組織培養(yǎng)()。 6.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆()。 7.細胞融合與單克隆抗體()。,考綱要求,基因工程和細胞工程,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),欄目索引,考點一 基因工程,考點二 細胞工程,考點一 基因工程,重點提煉,命題視角,題組 對基因工程的操作工具與操作步驟綜合考查,重點提煉,1.基因工程的基本工具,2.基因工程的操作程序 (1)目的基因的獲取 從基因文庫中獲取。 利用PCR技術(shù)擴增：其實質(zhì)是在體外對目的基因進行大量復(fù)制。 用化學(xué)方法人工合成 a.對于核苷酸序列已知的直接人工合成。 b.可通過反轉(zhuǎn)錄法獲取，即mRNA逆轉(zhuǎn)錄酶單鏈DNADNA聚合酶雙鏈DNA。,(2)基因表達載體的構(gòu)建 基因表達載體的組成：目的基因啟動子終止子標(biāo)記基因復(fù)制原點。 基因表達載體的構(gòu)建方法,(3)將目的基因?qū)胧荏w細胞,(4)目的基因的檢測與鑒定,1.攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選必須通過分子檢測(2014天津，4A)( ) 2.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定必須通過分子檢測(2014天津，4C)( ) 3.一種限制性核酸內(nèi)切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列(2007全國，4A)( ) 4.用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸(2010 浙江，2A)( ),錯混診斷,5.每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(2011浙江，6B)( ) 6.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上，屬于基因工程(2010大綱全國，5D)( ) 7.轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加(2010江蘇，18B)( ) 8.重組質(zhì)粒與探針能進行分子雜交是因為DNA分子脫氧核糖和磷酸交替連接(2013安徽，6C)( ),9.應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(2011四川，5D)( ) 10.動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(2010江蘇，18C)( ),命題視角,題組 對基因工程的操作工具與操作步驟綜合考查,1.(2014重慶，4)下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是( ),A.的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B.侵染植物細胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到的染色體上 C.的染色體上若含抗蟲基因，則就表現(xiàn)出抗蟲性狀 D.只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異,解析 A項，為重組Ti質(zhì)粒，其構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。 B項，含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細胞后，重組Ti質(zhì)粒上的目的基因整合到受體細胞()的染色體上，而并非整個重組Ti質(zhì)粒整合到的染色體上。 C項，目的基因?qū)胧荏w細胞后不一定能進行表達，所以抗蟲基因?qū)胫参锛毎?，培育成的植株也不一定具有抗蟲性狀。,D項，轉(zhuǎn)基因抗蟲植株是否培育成功，可以從個體水平上進行檢測，即觀察植株是否具有抗蟲性狀，如果具有抗蟲性狀則說明發(fā)生了可遺傳變異(基因重組)。 答案 D,2.(2014海南，31)下面是將某細菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。,(2)利用PCR技術(shù)擴增DNA時，需要在反應(yīng)體系中添加的有機物質(zhì)有_、_、4種脫氧核苷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為_。 (4)在基因工程中，常用Ca2處理D，其目的是_ _。,解析 (1)利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成雙鏈DNA分子；根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是：根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學(xué)方法合成。,(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。 (3)目的基因和載體結(jié)合，形成基因表達載體。 (4)在利用大腸桿菌做受體細胞時，需要先用Ca2處理，使之成為感受態(tài)細胞，有利于其吸收重組DNA分子。 答案 (1)逆轉(zhuǎn)錄酶 DNA聚合酶 氨基酸 脫氧核苷酸 (2)引物 模板(A基因) (3)基因表達載體 (4)使其成為感受態(tài)細胞，有利于吸收重組DNA分子,總結(jié)提升,比較限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶和解旋酶,考點二 細胞工程,重點提煉,命題視角,題組一 從植物細胞工程進行命題,題組二 從動物細胞工程展開命題,重點提煉,1.細胞工程的幾個流程圖比較,2.容易混淆的三種細胞雜種細胞、重組細胞和雜交細胞 (1)雜種細胞：植物體細胞雜交過程中，兩種細胞去掉細胞壁之后形成的原生質(zhì)體融合，融合的原生質(zhì)體出現(xiàn)細胞壁之后形成的細胞叫雜種細胞。 (2)重組細胞：體細胞的細胞核移植到去核卵母細胞之后形成的細胞叫重組細胞。 (3)雜交細胞：動物細胞融合形成的細胞常稱為雜交細胞。,3.從結(jié)果來分析原理 (1)植物體細胞雜交：植物體細胞雜交包含兩個過程，一是植物細胞融合，二是雜種細胞的植物組織培養(yǎng)。其最終結(jié)果是形成雜種植株，產(chǎn)生了一個生物體，因此其原理是：細胞膜的流動性和細胞的全能性。 (2)動物細胞融合：動物細胞融合形成雜交細胞，雜交細胞進行細胞培養(yǎng)，獲得大量的克隆細胞，但沒有形成生物體，因此動物細胞融合的原理是細胞增殖和細胞膜的流動性，不包含細胞全能性。,4.對細胞核移植技術(shù)的分析 (1)細胞核移植技術(shù)形成重組細胞并發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。 (2)克隆屬于無性繁殖，產(chǎn)生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。 (3)核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同的原因：克隆動物絕大部分DNA來自于供體細胞核，但其線粒體中的DNA來自于去核卵細胞。性狀受基因與環(huán)境共同影響。在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。,1.產(chǎn)生抗人白細胞介素8抗體的雜交瘤細胞的篩選必須通過分子檢測(2014天津，4B)( ) 2.21三體綜合征的診斷必須通過分子檢測(2014天津，4D)( ) 3.培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是組織培養(yǎng)(2012廣東，2A)( ) 4.去除植物細胞的細胞壁和將動物組織分散成單個細胞均需酶處理(2008全國，5B)( ),錯混診斷,5.培養(yǎng)保留接觸抑制的細胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細胞(2010浙江，4A)( ) 6.動物雜交瘤細胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細胞的全能性(2012江蘇，22C)( ) 7.體細胞雜交技術(shù)可用于克隆動物和制備單克隆抗體(2011江蘇，14B)( ) 8.單克隆抗體技術(shù)可以用于治療老年癡呆癥(2010江蘇，17C)( ),命題視角,題組一 從植物細胞工程進行命題,(1)培育胚狀體利用了_這一項生物技術(shù)，胚狀體再繼續(xù)培養(yǎng)，則可培育出完整的植株，這體現(xiàn)了_。培養(yǎng)基中除了含有一定的營養(yǎng)外，還必須含有_等植物激素，還需要對培養(yǎng)基進行嚴(yán)格的_。 (2)如果愈傷組織是三七葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的，若為了獲得三七的細胞產(chǎn)物，則只需要培養(yǎng)到_；若為了獲得三七的人工種子，則需要培養(yǎng)到_。如果愈傷組織是棉花葉肉細胞培養(yǎng)產(chǎn)生的，通過基因工程要獲取抗蟲棉，目的基因?qū)朊藁ㄓ鷤M織細胞常用的方法是_法。,(3)從葉片的葉肉細胞到獲得胚狀體的過程中，必須要經(jīng)過_。 無絲分裂 有絲分裂 減數(shù)分裂 原代培養(yǎng) 傳代培養(yǎng) 植物體細胞雜交 細胞融合 脫分化 再分化,解析 (1)離體植物細胞通過脫分化形成愈傷組織，通過再分化形成具有根和芽的胚狀體，再通過細胞分裂、分化發(fā)育成一個完整的植株。該技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng)，其原理為植物細胞的全能性。培養(yǎng)基的成分為水、無機鹽、維生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生長素和細胞分裂素等)等；培養(yǎng)基要求進行嚴(yán)格的滅菌。,(2)三七的細胞產(chǎn)物為細胞的代謝產(chǎn)物，將三七葉肉細胞培養(yǎng)到愈傷組織即可；獲得人工種子需培養(yǎng)至胚狀體；棉花為雙子葉植物，導(dǎo)入抗蟲基因常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 (3)離體葉肉細胞培養(yǎng)到胚狀體的過程中必須經(jīng)過脫分化和有絲分裂形成愈傷組織，再分化和有絲分裂形成具有根和芽的胚狀體。 答案 (1)植物組織培養(yǎng) 植物細胞的全能性 細胞分裂素、生長素 滅菌 (2)愈傷組織 胚狀體 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 (3),2.下圖是細胞融合示意圖，請據(jù)圖回答下列問題：,(1)過程應(yīng)使用_處理細胞，以去除植物細胞壁。 (2)如果將已去除細胞壁的植物細胞放入等滲溶液中，細胞呈現(xiàn)什么形狀？_。,(3)過程的誘導(dǎo)方法有_和_兩大類。 (4)過程是細胞壁的再生過程，與此過程密切相關(guān)的細胞器是_。 (5)過程中進行的細胞分裂方式是_，該過程先誘導(dǎo)細胞分裂形成_，再由它分化形成雜種植物幼苗。 (6)融合的細胞需要在培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。人工合成的培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物、無機物質(zhì)外，_是植物細胞培養(yǎng)成雜種植物幼苗不能缺少的調(diào)節(jié)物質(zhì)。,解析 (1)過程應(yīng)使用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁獲得原生質(zhì)體。 (2)去除細胞壁的原生質(zhì)體是球形的，在等滲溶液中，細胞形態(tài)不變。 (3)用物理法和化學(xué)法可誘導(dǎo)過程完成原生質(zhì)體融合。 (4)高爾基體與植物細胞壁的形成有關(guān)。 (5)雜種植株形成雜種幼苗的過程中進行的是有絲分裂，該過程先經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，再由它分化形成雜種植物幼苗。,(6)植物組織培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物、無機物質(zhì)外，還需要加入植物激素(或生長調(diào)節(jié)物質(zhì))，誘導(dǎo)愈傷組織完成再分化過程，形成雜種植物幼苗。 答案 (1)纖維素酶、果膠酶 (2)球形 (3)物理法 化學(xué)法 (4)高爾基體 (5)有絲分裂 愈傷組織 (6)植物激素(或生長調(diào)節(jié)物質(zhì)),易錯警示,1.雜種細胞形成的標(biāo)志：新的細胞壁的生成。 2.雜種植株遺傳物質(zhì)的變化：雜種植株的變異類型屬于染色體變異，雜種植株的染色體數(shù)目通常是兩親本細胞染色體數(shù)目之和，雜種植株屬于異源多倍體。,命題視角,題組二 從動物細胞工程展開命題,3.動物細胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質(zhì)。如圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)的影響的實驗結(jié)果。據(jù)圖回答下列問題：,(1)與體細胞的增殖相比，癌細胞的細胞周期_(填“較長”“較短”或“不變”)。 (2)在動物細胞培養(yǎng)時，通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清，其原因是_。 (3)細胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是_。 (4)在兩種細胞生長過程中，正常細胞鋪滿瓶壁時，其生長_。藥物實驗需要大量細胞，兩種細胞頻繁傳代，癌細胞比正常細胞可以傳代的次數(shù)更_。 (5)為了防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的_。,解析 (1)與體細胞相比較，癌細胞分裂速度更快，細胞周期較短。 (2)動物細胞培養(yǎng)時通常要在培養(yǎng)基中加入血清等物質(zhì)，血清含有多種未知的促細胞生長因子及其他活性物質(zhì)，能促進細胞的生長、增殖。 (3)向培養(yǎng)基中通入一定濃度的CO2以維持培養(yǎng)液的pH。 (4)正常細胞鋪滿瓶壁時，會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，使其生長停止；因為癌細胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變，能無限增殖，因此傳代次數(shù)更多。,(5)動物細胞培養(yǎng)過程中，應(yīng)向培養(yǎng)液中加入適量的抗生素以防止細胞培養(yǎng)過程中細菌的污染。 答案 (1)較短 (2)血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì) (3)維持培養(yǎng)液的pH (4)停止 多 (5)抗生素,4.(2014新課標(biāo)，40)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如下圖所示。,若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數(shù)目為40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(染色體數(shù)目為60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞。,回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過_次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細胞的是_小鼠，理由是_。 (2)細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有_ _，體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是_。,(3)雜交瘤細胞中有_個細胞核，染色體數(shù)目最多是_條。 (4)未融合的B淋巴細胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_。,解析 (1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達到16 000以上，小鼠Y的血清抗體效價最高，最適合用于制備單克隆抗體。 (2)融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞的自身融合細胞和B淋巴細胞的自身融合細胞。細胞的融合是隨機的，并且不可能所有細胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細胞。,(3)動物細胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞。雜交瘤細胞的細胞核中的染色體數(shù)目最多為4060100(條)。 (4)正常細胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗體效價最高 (2)B淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞 細胞融合是隨機的，且融合率達不到100% (3)1 100 (4)不能無限增殖,總結(jié)提升,1.動物細胞培養(yǎng)的特殊條件歸納 (1)胰蛋白酶的使用：首先用胰蛋白酶處理動物的器官或組織，以制備單細胞懸液；培養(yǎng)過程中發(fā)生接觸抑制時，同樣需要用胰蛋白酶使細胞分散開。 (2)避免雜菌污染的措施：培養(yǎng)液及培養(yǎng)用具滅菌處理；加入一定量的抗生素；定期更換培養(yǎng)液。,(3)特殊的營養(yǎng)條件 液體培養(yǎng)基。 加入動物血