高考生物二輪課件：專題81基因工程和細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆()。 7.細(xì)胞融合與單克隆抗體()。,考綱要求,基因工程和細(xì)胞工程,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),欄目索引,考點(diǎn)一 基因工程,考點(diǎn)二 細(xì)胞工程,考點(diǎn)一 基因工程,重點(diǎn)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(diǎn)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(kuò)增：其實(shí)質(zhì)是在體外對目的基因進(jìn)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(dá)載體的構(gòu)建 基因表達(dá)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(diǎn)。 基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法,(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)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(diǎn)(2011浙江，6B)( ) 6.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細(xì)菌后其DNA整合到細(xì)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(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA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(dá)(2011四川，5D)( ) 10.動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá)(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(xì)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(xiàng)，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(xiàng)，含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒上的目的基因整合到受體細(xì)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(xiàng)，目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定能進(jìn)行表達(dá)，所以抗蟲基因?qū)胫参锛?xì)胞后，培育成的植株也不一定具有抗蟲性狀。,D項(xiàng)，轉(zhuǎn)基因抗蟲植株是否培育成功，可以從個體水平上進(jìn)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(xì)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(kuò)增DNA時，需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)有_、_、4種脫氧核苷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴(kuò)增過程可以在PCR擴(kuò)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(bǔ)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(dá)載體。 (4)在利用大腸桿菌做受體細(xì)胞時，需要先用Ca2處理，使之成為感受態(tài)細(xì)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(dá)載體 (4)使其成為感受態(tài)細(xì)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(diǎn)二 細(xì)胞工程,重點(diǎn)提煉,命題視角,題組一 從植物細(xì)胞工程進(jìn)行命題,題組二 從動物細(xì)胞工程展開命題,重點(diǎn)提煉,1.細(xì)胞工程的幾個流程圖比較,2.容易混淆的三種細(xì)胞雜種細(xì)胞、重組細(xì)胞和雜交細(xì)胞 (1)雜種細(xì)胞：植物體細(xì)胞雜交過程中，兩種細(xì)胞去掉細(xì)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(xì)胞壁之后形成的細(xì)胞叫雜種細(xì)胞。 (2)重組細(xì)胞：體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核卵母細(xì)胞之后形成的細(xì)胞叫重組細(xì)胞。 (3)雜交細(xì)胞：動物細(xì)胞融合形成的細(xì)胞常稱為雜交細(xì)胞。,3.從結(jié)果來分析原理 (1)植物體細(xì)胞雜交：植物體細(xì)胞雜交包含兩個過程，一是植物細(xì)胞融合，二是雜種細(xì)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(xì)胞膜的流動性和細(xì)胞的全能性。 (2)動物細(xì)胞融合：動物細(xì)胞融合形成雜交細(xì)胞，雜交細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，獲得大量的克隆細(xì)胞，但沒有形成生物體，因此動物細(xì)胞融合的原理是細(xì)胞增殖和細(xì)胞膜的流動性，不包含細(xì)胞全能性。,4.對細(xì)胞核移植技術(shù)的分析 (1)細(xì)胞核移植技術(shù)形成重組細(xì)胞并發(fā)育成一個新個體，體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性而非動物細(xì)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(xì)胞核，但其線粒體中的DNA來自于去核卵細(xì)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(xì)胞介素8抗體的雜交瘤細(xì)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(xì)胞的細(xì)胞壁和將動物組織分散成單個細(xì)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(xì)胞在培養(yǎng)瓶壁上可形成多層細(xì)胞(2010浙江，4A)( ) 6.動物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性(2012江蘇，22C)( ) 7.體細(xì)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(xì)胞工程進(jìn)行命題,(1)培育胚狀體利用了_這一項(xiàng)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(jìn)行嚴(yán)格的_。 (2)如果愈傷組織是三七葉肉細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生的，若為了獲得三七的細(xì)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(xì)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(xì)胞常用的方法是_法。,(3)從葉片的葉肉細(xì)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(xì)胞雜交 細(xì)胞融合 脫分化 再分化,解析 (1)離體植物細(xì)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(xì)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(xì)胞的全能性。培養(yǎng)基的成分為水、無機(jī)鹽、維生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生長素和細(xì)胞分裂素等)等；培養(yǎng)基要求進(jìn)行嚴(yán)格的滅菌。,(2)三七的細(xì)胞產(chǎn)物為細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，將三七葉肉細(xì)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(xì)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(xì)胞的全能性 細(xì)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(xì)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(xì)胞，以去除植物細(xì)胞壁。 (2)如果將已去除細(xì)胞壁的植物細(xì)胞放入等滲溶液中，細(xì)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(xì)胞壁的再生過程，與此過程密切相關(guān)的細(xì)胞器是_。 (5)過程中進(jìn)行的細(xì)胞分裂方式是_，該過程先誘導(dǎo)細(xì)胞分裂形成_，再由它分化形成雜種植物幼苗。 (6)融合的細(xì)胞需要在培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。人工合成的培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機(jī)添加物、無機(jī)物質(zhì)外，_是植物細(xì)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(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體。 (2)去除細(xì)胞壁的原生質(zhì)體是球形的，在等滲溶液中，細(xì)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(xì)胞壁的形成有關(guān)。 (5)雜種植株形成雜種幼苗的過程中進(jìn)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(jī)添加物、無機(jī)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(xì)胞形成的標(biāo)志：新的細(xì)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(xì)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(xì)胞工程展開命題,3.動物細(xì)胞體外培養(yǎng)時，通常要在培養(yǎng)基中補(bǔ)充一定濃度的某些物質(zhì)。如圖是血清對正常細(xì)胞和癌細(xì)胞培養(yǎng)的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。據(jù)圖回答下列問題：,(1)與體細(xì)胞的增殖相比，癌細(xì)胞的細(xì)胞周期_(填“較長”“較短”或“不變”)。 (2)在動物細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行，CO2的作用是_。 (4)在兩種細(xì)胞生長過程中，正常細(xì)胞鋪滿瓶壁時，其生長_。藥物實(shí)驗(yàn)需要大量細(xì)胞，兩種細(xì)胞頻繁傳代，癌細(xì)胞比正常細(xì)胞可以傳代的次數(shù)更_。 (5)為了防止細(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染，可向培養(yǎng)液中加入適量的_。,解析 (1)與體細(xì)胞相比較，癌細(xì)胞分裂速度更快，細(xì)胞周期較短。 (2)動物細(xì)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(xì)胞生長因子及其他活性物質(zhì)，能促進(jìn)細(xì)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(xì)胞鋪滿瓶壁時，會出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象，使其生長停止；因?yàn)榘┘?xì)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(xì)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(xì)胞培養(yǎng)過程中細(xì)菌的污染。 答案 (1)較短 (2)血清可以補(bǔ)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(jià)(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(xì)胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目為40條)，并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)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(xì)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(xì)胞。,回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)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(dá)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(xì)胞的是_小鼠，理由是_。 (2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有_ _，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是_。,(3)雜交瘤細(xì)胞中有_個細(xì)胞核，染色體數(shù)目最多是_條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)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(jià)幾乎都達(dá)到16 000以上，小鼠Y的血清抗體效價(jià)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(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外，還有骨髓瘤細(xì)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的融合是隨機(jī)的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。,(3)動物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目最多為4060100(條)。 (4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)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(jià)最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞 細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100% (3)1 100 (4)不能無限增殖,總結(jié)提升,1.動物細(xì)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(xì)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(xì)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