專題(zhuāntí)九現(xiàn)代生物科技專題(zhuāntí)第1講基因工程、細(xì)胞工程第一頁(yè)，共48頁(yè)。第二頁(yè)，共48頁(yè)。一、基因工程1.基因工程的工具：(1)選擇下面符合要求的填空：a.限制酶b.DNA連接酶c.DNA聚合酶d.質(zhì)粒e.λ噬菌體的衍生物f.動(dòng)植物病毒(bìngdú)①能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并能將特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)的是：__________。②能將雙鏈DNA片段連接起來(lái)的是：__________。③基因工程中的載體包括：________________。abd、e、f第三頁(yè)，共48頁(yè)。(2)載體的特點(diǎn)及作用(判斷正誤)。①載體能夠在細(xì)胞內(nèi)自我復(fù)制并穩(wěn)定保存。()②載體具有一個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，便于外源DNA片段插入(chārù)其中。()③載體具有特殊的標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。()√×√第四頁(yè)，共48頁(yè)。2.基因工程的基本操作程序：(1)目的(mùdì)基因的獲?。孩偃斯ず铣赡康?mùdì)基因：常用的方法為_(kāi)__________。②擴(kuò)增目的(mùdì)基因可利用：____________________。(2)基因工程的核心：___________________?；虮磉_(dá)載體的組成：______________________________________________?；瘜W(xué)合成法多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(liànshìfǎnyìng)(PCR)基因表達(dá)(biǎodá)載體的構(gòu)建目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)第五頁(yè)，共48頁(yè)。(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：從以下選項(xiàng)中選出恰當(dāng)方法填空(tiánkòng)：a.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法b.基因槍法c.花粉管通道法d.顯微注射法e.感受態(tài)細(xì)胞法①將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：________________。②將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：__________。③將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：__________。a、b、cde第六頁(yè)，共48頁(yè)。(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定：①檢測(cè)目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞可采用____________技術(shù)。②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，可采用_________技術(shù)。③檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，可采用_______________技術(shù)。④個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：根據(jù)目的基因表達(dá)(biǎodá)出的性狀判斷。DNA分子(fēnzǐ)雜交分子(fēnzǐ)雜交抗原—抗體雜交第七頁(yè)，共48頁(yè)。二、蛋白質(zhì)工程1.蛋白質(zhì)工程的步驟(bùzhòu)：_________。①預(yù)期蛋白質(zhì)功能；②找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列；③推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列；④設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)2.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：___________________________。3.蛋白質(zhì)工程的產(chǎn)物：產(chǎn)生新的_______。①④③②改造(gǎizào)控制某蛋白質(zhì)合成的基因蛋白質(zhì)第八頁(yè)，共48頁(yè)。三、細(xì)胞工程1.植物細(xì)胞工程：(1)植物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)：___________。(2)植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，細(xì)胞發(fā)生：_______________。(3)植物體細(xì)胞雜交克服(kèfú)的障礙：_______________。細(xì)胞(xìbāo)全能性脫分化(fēnhuà)、再分化(fēnhuà)遠(yuǎn)緣雜交不親和第九頁(yè)，共48頁(yè)。2.動(dòng)物細(xì)胞工程：(1)動(dòng)物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有_____________、__________________、_____________、生產(chǎn)單克隆抗體等。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，使組織細(xì)胞分散開(kāi)使用的酶是_____________________。(3)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中使用的培養(yǎng)基是___________。(4)動(dòng)物細(xì)胞融合原理：_______________。融合方法(fāngfǎ)：_____________________、電激等。(5)單克隆抗體優(yōu)點(diǎn)：可大量制備、_________、靈敏度高。動(dòng)物(dòngwù)細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物體細(xì)胞核移植(yízhí)動(dòng)物細(xì)胞融合胰蛋白酶或膠原蛋白酶液體培養(yǎng)基細(xì)胞膜的流動(dòng)性聚乙二醇、滅活的病毒特異性強(qiáng)第十頁(yè)，共48頁(yè)。(6)辨析單克隆抗體制備中的兩次篩選。①第一次篩選要得到的是融合(rónghé)的雜種細(xì)胞。()②第二次篩選出的是能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。()√√第十一頁(yè)，共48頁(yè)。高頻考點(diǎn)一基因工程1.(2014·景德鎮(zhèn)二模)下圖是“萬(wàn)能細(xì)胞”的誕生過(guò)程(guòchéng)(圖中來(lái)自胚胎干細(xì)胞的OCT4、SOX2、NANOG和LIN28等基因決定細(xì)胞“全能性”)。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題：第十二頁(yè)，共48頁(yè)。(1)該研究過(guò)程用到了、

等現(xiàn)代生物技術(shù)手段。(2)圖中由皮膚細(xì)胞到“萬(wàn)能細(xì)胞”的“改造”類似于植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的過(guò)程。(3)圖中病毒的作用是。為方便篩選(shāixuǎn)，在重組病毒中除了插入的目的基因外，還應(yīng)有基因。第十三頁(yè)，共48頁(yè)?！緦忣}·解題·答題】1.(關(guān)鍵)皮膚細(xì)胞到“萬(wàn)能細(xì)胞”的“改造”重點(diǎn)在于(zàiyú)細(xì)胞的變化，由高度分化細(xì)胞成為“萬(wàn)能細(xì)胞”(相當(dāng)于胚胎干細(xì)胞)，即類似植物組織培養(yǎng)的“脫分化”。2.(必備)(1)基因表達(dá)載體的組成：目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因等。(2)常用目的基因的載體：動(dòng)物病毒、植物病毒、細(xì)菌病毒、質(zhì)粒。第十四頁(yè)，共48頁(yè)。【解析】(1)圖示過(guò)程利用了基因工程(DNA重組技術(shù))、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)等現(xiàn)代生物技術(shù)手段。(2)皮膚細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞，失去分裂能力，由皮膚細(xì)胞到“萬(wàn)能細(xì)胞”的“改造”類似于植物組織培養(yǎng)的脫分化過(guò)程。(3)利用病毒將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，是作為基因工程的載體。在重組病毒中除了插入的目的基因外，還應(yīng)有標(biāo)記基因，便于篩選(shāixuǎn)出含有目的基因的細(xì)胞。答案：(1)基因工程(DNA重組技術(shù))動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(2)脫分化(3)作為載體標(biāo)記第十五頁(yè)，共48頁(yè)。2.(2013·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ·T40節(jié)選)閱讀如下資料：資料甲：科學(xué)家將牛生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫阎?，得到了體型巨大的“超級(jí)小鼠”；科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙：T4溶菌酶在溫度(wēndù)較高時(shí)易失去活性?？茖W(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造，使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。第十六頁(yè)，共48頁(yè)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是和。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時(shí)，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，農(nóng)桿菌的作用是

。(2)資料乙中的技術(shù)屬于工程的范疇，該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)進(jìn)行改造，或制造一種

的技術(shù)。在該實(shí)例(shílì)中，引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。第十七頁(yè)，共48頁(yè)。【審題·解題·答題】1.(必備)(1)基因(jīyīn)表達(dá)載體構(gòu)建過(guò)程中使用的工具酶是：限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。(2)蛋白質(zhì)工程結(jié)果：改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造出新的蛋白質(zhì)。2.(方法)目的基因(jīyīn)導(dǎo)入植物細(xì)胞的方法：(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)基因(jīyīn)槍法。(3)花粉管通道法。第十八頁(yè)，共48頁(yè)。【解題指導(dǎo)】解答本題需要注意以下兩點(diǎn)：(1)動(dòng)、植物(zhíwù)基因工程中目的基因?qū)氲姆椒ú煌呵罢咭话阌蔑@微注射法，后者常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)蛋白質(zhì)工程應(yīng)先研究蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系，然后再進(jìn)行基因修飾或基因合成。第十九頁(yè)，共48頁(yè)。【解析】(1)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入動(dòng)物受精卵常用的方法是顯微注射法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。在培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因?yàn)檗r(nóng)桿菌能在自然條件下感染雙子葉植物和裸子植物。(2)蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造(zhìzào)一種新的蛋白質(zhì)的技術(shù)。該實(shí)例中，T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的氨基酸序列發(fā)生了改變。第二十頁(yè)，共48頁(yè)。答案：(1)顯微注射限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌(gǎnjūn)可感染植物，將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中(2)蛋白質(zhì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)新的蛋白質(zhì)氨基酸第二十一頁(yè)，共48頁(yè)?！局R(shí)·方法·誤區(qū)】基因工程易錯(cuò)點(diǎn)：(1)目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位。(2)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。(3)原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。(4)一般情況下，用同一種限制酶切割質(zhì)粒和含有目的基因的片段(piànduàn)，但有時(shí)可用兩種限制酶分別切割質(zhì)粒和目的基因，以避免質(zhì)粒和質(zhì)粒之間、目的基因和目的基因之間的連接。第二十二頁(yè)，共48頁(yè)。(5)標(biāo)記(biāojì)基因的作用——篩選、檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞。(6)受體細(xì)胞常用植物受精卵或體細(xì)胞(經(jīng)組織培養(yǎng))、動(dòng)物受精卵(一般不用體細(xì)胞)、微生物(大腸桿菌、酵母菌)等。(7)啟動(dòng)子(DNA片段)≠起始密碼子(RNA)；終止子(DNA片段)≠終止密碼子(RNA)。第二十三頁(yè)，共48頁(yè)。高頻(ɡāopín)考點(diǎn)二細(xì)胞工程1.(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ·T40)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(cè)定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測(cè)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。第二十四頁(yè)，共48頁(yè)。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60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)(yòudǎo)細(xì)胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測(cè)，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。第二十五頁(yè)，共48頁(yè)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞(xìbāo)時(shí)，所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過(guò)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(xìbāo)的是小鼠，理由是。(2)細(xì)胞(xìbāo)融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞(xìbāo)和雜交瘤細(xì)胞(xìbāo)外，可能還有

，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞(xìbāo)的原因是

。第二十六頁(yè)，共48頁(yè)。(3)雜交瘤細(xì)胞中有個(gè)細(xì)胞核，染色體數(shù)目最多是條。(4)未融合(rónghé)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。第二十七頁(yè)，共48頁(yè)?！緦忣}·解題·答題】1.(題眼)注意題中關(guān)鍵信息：血清抗體(kàngtǐ)效價(jià)需達(dá)到16000以上。2.(必備)(1)細(xì)胞兩兩融合后形成的細(xì)胞類型：AA型、BB型、AB型。(2)正常細(xì)胞不能無(wú)限增殖。3.(突破)結(jié)合題意，特別關(guān)注圖中橫縱坐標(biāo)含義及數(shù)值。第二十八頁(yè)，共48頁(yè)?！窘馕觥勘绢}考查制備單克隆抗體的相關(guān)知識(shí)。(1)據(jù)圖中數(shù)據(jù)分析，第四次免疫后Y、Z小鼠的血清抗體效價(jià)均達(dá)到16000以上，免疫后小鼠Y的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體效價(jià)最高，最適用于制備單克隆抗體。(2)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞混合(hùnhé)在一起時(shí)，可能發(fā)生B淋巴細(xì)胞之間的融合、骨髓瘤細(xì)胞之間的融合和B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，故體系中會(huì)出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。第二十九頁(yè)，共48頁(yè)。(3)雜交瘤細(xì)胞形成后，小鼠的B淋巴細(xì)胞核與骨髓瘤細(xì)胞核會(huì)融合形成一個(gè)(yīɡè)細(xì)胞核。染色體可達(dá)100條，有絲分裂后期染色體數(shù)目最多為200條。(4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后，仍然不是能無(wú)限增殖的細(xì)胞，分裂次數(shù)是有限的。第三十頁(yè)，共48頁(yè)。答案：(1)四YY小鼠的抗體效價(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，沒(méi)有(méiyǒu)特異性且融合率達(dá)不到100%(3)1200(4)不能無(wú)限增殖第三十一頁(yè)，共48頁(yè)。2.(2014·武漢四調(diào))在ABO血型(xuèxíng)系統(tǒng)中，A型血和B型血人紅細(xì)胞膜表面分別含有凝集原A、B，AB型血人紅細(xì)胞膜表面同時(shí)含有凝集原A和B，O型血人紅細(xì)胞膜表面沒(méi)有凝集原。下圖是利用動(dòng)物細(xì)胞雜交方法制備人抗A凝集原抗體的過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：第三十二頁(yè)，共48頁(yè)。(1)要制備人抗A凝集原抗體，應(yīng)向小鼠體內(nèi)注射

細(xì)胞，使小鼠產(chǎn)生免疫。從小鼠體內(nèi)分離的細(xì)胞①為細(xì)胞。(2)為誘導(dǎo)細(xì)胞①與骨髓瘤細(xì)胞融合，常選用

作為誘導(dǎo)劑。融合后，培養(yǎng)液中存在(cúnzài)多種雜交細(xì)胞和未融合細(xì)胞，需要進(jìn)行培養(yǎng)、克隆化培養(yǎng)和，才能獲得需要的雜交瘤細(xì)胞。(3)制備的人抗A凝集原抗體能與發(fā)生特異性結(jié)合，若該抗體與待測(cè)血液樣本呈陽(yáng)性反應(yīng)，則待測(cè)樣本的血型是。第三十三頁(yè)，共48頁(yè)。【審題·解題·答題】1.(方法)動(dòng)物細(xì)胞融合方法：聚乙二醇(PEG)、滅活的病毒、電激等。2.(易錯(cuò))人抗A凝集原抗體(kàngtǐ)與待測(cè)血液樣本反應(yīng)呈陽(yáng)性，如果不理解陽(yáng)性，則會(huì)答成B型或O型。第三十四頁(yè)，共48頁(yè)?！窘馕觥?1)凝集原A存在于A型血和AB型血人的紅細(xì)胞膜上，要制備人抗A凝集原抗體，應(yīng)向小鼠體內(nèi)注射A型血或AB型血人的紅細(xì)胞，使小鼠產(chǎn)生特異性(或體液)免疫，再?gòu)男∈篌w內(nèi)分離出能產(chǎn)生抗A凝集原抗體的B淋巴細(xì)胞。(2)誘導(dǎo)B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，常選用聚乙二醇或滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑。融合后，培養(yǎng)液中存在多種雜交細(xì)胞和未融合細(xì)胞，需要進(jìn)行選擇培養(yǎng)、克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè)，最終(zuìzhōnɡ)獲得需要的雜交瘤細(xì)胞。(3)人抗A凝集原抗體能與凝集原A發(fā)生特異性結(jié)合，A型或AB型血的人紅細(xì)胞膜表面含有凝集原A，該抗體會(huì)與其待測(cè)血液樣本呈陽(yáng)性反應(yīng)。第三十五頁(yè)，共48頁(yè)。答案：(1)A型(或AB型)血人的紅特異性(或體液)B淋巴(漿)(2)聚乙二醇或滅活的病毒選擇(xuǎnzé)抗體檢測(cè)(3)凝集原AA型或AB型第三十六頁(yè)，共48頁(yè)?！局R(shí)·方法·誤區(qū)】1.動(dòng)物(dòngwù)細(xì)胞培養(yǎng)的操作流程：第三十七頁(yè)，共48頁(yè)。2.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件：(1)無(wú)菌、無(wú)毒：對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無(wú)菌處理，添加抗生素，定期更換培養(yǎng)液以清除代謝產(chǎn)物。(2)營(yíng)養(yǎng)：除正常的有機(jī)和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)外，通常需加入血清、血漿等。(3)適宜(shìyí)的溫度和pH：一般溫度為36.5±0.5℃(哺乳動(dòng)物)，pH為7.2～7.4。(4)氣體環(huán)境：含95%的空氣加5%CO2的混合氣體。第三十八頁(yè)，共48頁(yè)。(15分)解決(jiějué)器官移植的免疫排斥反應(yīng)和器官供應(yīng)不足是治療白血病面臨的問(wèn)題。某科研所運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因克隆豬。第三十九頁(yè)，共48頁(yè)。請(qǐng)據(jù)圖回答：(1)將供體基因組，以抑制抗原決定基因的表達(dá)或除去抗原決定基因，降低免疫排斥反應(yīng)。(2)基因表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法是。通過(guò)DNA分子雜交技術(shù)來(lái)檢測(cè)

，是目的基因穩(wěn)定(wěndìng)遺傳的關(guān)鍵。第四十頁(yè)，共48頁(yè)。(3)E過(guò)程中若要獲得大量的卵母細(xì)胞需用激素處理成年母豬。受體卵母細(xì)胞去核及選用MⅡ中期(zhōngqī)的原因是。(4)上述過(guò)程涉及的現(xiàn)代生物工程技術(shù)，屬于細(xì)胞水平的是。(5)經(jīng)過(guò)培養(yǎng)得到早期胚胎后可以用技術(shù)以獲得更多基因型相同的轉(zhuǎn)基因克隆豬，由于

，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。第四十一頁(yè)，共48頁(yè)?！狙侯}理由】1.考情分析：縱觀近五年新課標(biāo)全國(guó)卷，“基因工程與細(xì)胞工程”每年(měinián)必考，如2014年卷ⅠT40、卷ⅡT40，2013年卷ⅠT40，2012年T40等。所占分值一般為15分，主要為非選擇題。2.命題角度：基因工程的步驟、原理、應(yīng)用，體細(xì)胞核移植的流程、原理、優(yōu)點(diǎn)，轉(zhuǎn)基因克隆豬培育的技術(shù)手段等。3.難度：中等偏上。4.押題指數(shù)：★★★★★第四十二頁(yè)，共48頁(yè)?！敬痤}必備】1.降低轉(zhuǎn)基因動(dòng)物(dòngwù)免疫排斥反應(yīng)的關(guān)鍵：抑制或除去抗原決定基因。2.細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞培養(yǎng)的理由：(1)營(yíng)養(yǎng)豐富。(2)體積大，易操作。(3)含有刺激細(xì)胞核恢復(fù)