基因工程是當前生命科學研究的熱點和前沿之一 基因診斷 基因治療 基因產品在人們生活中的出現日漸頻繁 基因工程的原理 技術與應用是選修3的重要考點 且經常與胚胎工程 微生物的培養 克隆技術 組織培養等知識進行綜合考查 動物細胞培養及應用 植物組織培養與植物體細胞雜交在農業生產中的應用也是重要的考點 1 縱向聯系 系統復習 結合基因的結構與功能 細胞結構 生態系統等內容 全面系統地復習基因工程 細胞工程及生態工程等內容 2 運用比較法 避免認識誤區 選修3中易混的基本概念較多 建議用比較法區分兩種有關聯或具有某方面的相似特征以及容易混淆的概念和原理 這樣有助于使基本概念 原理清晰化 突出專有名詞和術語的合理使用 避免張冠李戴 生搬硬套 第1講基因工程與細胞工程1 2011 四川 北極比目魚中有抗凍基因 其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列 該序列重復次數越多 抗凍能力越強 下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖 有關敘述正確的是 基因工程 a 過程 獲取的目的基因 可用于基因工程和比目魚基因組測序b 將多個抗凍基因編碼區依次相連成能表達的新基因 不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白c 過程 構成的重組質粒缺乏標記基因 需要轉入農桿菌才能進行篩選d 應用dna探針技術 可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達 解析因為一種氨基酸可能對應多種密碼子 真核生物體內的基因復雜等因素 導致逆轉錄合成的目的基因與原基因有較大的差異 所以人工合成的目的基因不能用于比目魚基因組測序 a選項錯誤 抗凍蛋白的11個氨基酸的重復序列重復次數越多 抗凍能力越強 并不是抗凍基因的編碼區重復次數越多抗凍能力越強 抗凍基因編碼區依次相連形成的新基因已不是原來的抗凍基因 因此不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 b選項正確 農桿菌轉化法是將目的基因導入植物細胞的最常用方法 不是為了篩選含有標記基因的質粒 c選項錯誤 應用dna探針技術 可以檢測轉基因植物中目的基因的存在 但不能完成對目的基因表達的檢測 d選項錯誤 答案b 1 基本工具 2 基因工程的基本操作程序 1 獲取目的基因的方法 從基因文庫中獲取 利用pcr 聚合酶鏈式反應 技術擴增目的基因 人工合成 2 基因表達載體的構建 基因工程的核心 構建目的 使目的基因在受體細胞中穩定存在 并且可以遺傳給下一代 同時 使目的基因能夠表達和發揮作用 一個基因表達載體的組成 目的基因 啟動子 終止子 標記基因等 構建方法 3 將目的基因導入受體細胞 轉化 受體種類不同 所用的受體細胞種類也不相同 植物 一般為體細胞 可經組織培養成為完整個體 動物 受精卵 因為體細胞的全能性受到嚴格限制 轉化實質 目的基因整合到受體細胞染色體基因組中 4 目的基因的檢測與鑒定 2 2011 北京東城區模擬 對下面制備單克隆抗體的過程示意圖的敘述不正確的是a 表示b淋巴細胞和骨髓瘤細胞均是從小鼠的脾臟中提取的b 中的篩選是通過抗原 抗體反應進行的 細胞工程 c 促進細胞融合的過程可以利用聚乙二醇作介導d 可以無限增殖解析 表示提取過程 指的是從小鼠的脾臟內提取b淋巴細胞 從骨髓中提取骨髓瘤細胞 故a項錯誤 答案a1 植物組織培養和動物細胞培養的比較 2 植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較 特點提示 在誘導劑的作用下進行細胞融合 形成的雜種細胞有三種 aa型 bb型和ab型 只有ab型才是我們所需的雜種細胞 因此需要用選擇培養基進行篩選 基因工程的相關問題 2011 海南 回答有關基因工程的問題 1 構建基因工程表達載體時 用不同類型的限制酶切割dna后 可能產生黏性末端 也可能產生 末端 若要在限制酶切割目的基因和質粒后使其直接進行連接 則應選擇能使二者產生 相同 不同 黏性末端的限制酶 2 利用大腸桿菌生產人胰島素時 構建的表達載體含有人胰島素基因及其啟動子等 其中啟動子的作用是 在用表達載體轉化大腸桿菌時 常用 處理大腸桿菌 以利于表達載體進入 為了檢測胰島素基因是否轉錄出了mrna 可用標記的胰島素基因片段作探針與mrna雜交 該雜交技術稱為 為了檢測胰島素基因轉錄的mrna是否翻譯成 常用抗原 抗體雜交技術 3 如果要將某目的基因通過農桿菌轉化法導入植物細胞 先要將目的基因插入農桿菌ti質粒的 中 然后用該農桿菌感染植物細胞 通過dna重組將目的基因插入植物細胞的 上 課堂筆記 解析 1 限制酶能識別特定的dna序列 并在特定位點上切割dna 形成黏性末端或平末端 要使目的基因和質粒直接進行連接 應使用同一種限制酶進行切割 使二者產生相同的黏性末端 2 啟動子為dna序列 其具有rna聚合酶結合位點 能啟動轉錄 合成rna 將基因表達載體導入大腸桿菌時 常用ca2 處 理 檢測目的基因時 常用分子雜交技術檢測目的基因或相應的mrna 或采用抗原 抗體雜交技術鑒定相應的蛋白質 3 用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞時 首先將目的基因導入農桿菌ti質粒的t dna中 再利用農桿菌侵染植物細胞 通過dna重組將目的基因插入植物細胞的染色體的dna上 答案 1 平相同 2 rna聚合酶識別和結合的位點 有了它才能驅動基因轉錄出mrna 最終獲得所需要的蛋白質ca2 dna分子雜交技術人胰島素 3 t dna染色體的dna 1 一般使用同一種限制酶切割目的基因和載體 載體上帶有標記基因 特殊情況下 只要切下的末端相同 也可使用不同的限制酶 2 dna連接酶連接兩個dna片段 而dna聚合酶只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上 3 限制酶是切割某種特定的脫氧核苷酸序列 并使兩條鏈中特定的位置斷開 而解旋酶是將dna的兩條鏈間的氫鍵打開形成兩條單鏈 4 目的基因導入受體細胞不是基因工程成功的標志 基因工程是否成功表現在目的基因是否成功表達 2011 天津卷 絮凝性細菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物 能與石油污水中的懸浮顆粒和有機物等形成絮狀沉淀 起到凈化污水的作用 為進一步提高對石油污水的凈化效果 將絮凝性細菌和石油降解菌融合 構建目的菌株 其流程圖如下 細胞融合的原理及應用 據圖回答 1 溶菌酶的作用是 2 peg的作用是 3 經處理后 在再生培養基上 未融合的a b難以生長 圖中ab融合菌能生長和繁殖的原因是 4 目的菌株的篩選 篩選既能分泌具有絮凝活性的化合物 又能在含有 的培養基上生長的ab融合菌 選擇效果最好的作為目的菌株 5 為探究目的菌株不同發酵時間發酵液的絮凝效果 將目的菌株進行發酵培養 定時取發酵液 加入石油污水中 同時設置 為對照組 經攪拌 靜置各3分鐘后 分別測定上層水樣的石油濃度和cod值 cod值越高表示有機物污染程度越高 計算石油去除率和cod去除率 結果如下圖 6 目的菌的種群增長曲線呈 型 在40 44小時 發酵液對石油污水的凈化效果最好 其原因是 課堂筆記 解析 1 細胞融合是兩個細胞原生質體的融合 細菌細胞膜外具有細胞壁 需要用溶菌酶除去細胞壁后才能進行融合 2 peg為聚乙二醇 其作用是誘導原生質體融合 3 未融合的a b失活部位不同 即活性部位不同 不能在培養基上生存 而融合后細菌的活性部位可互補 因而能夠存活 4 由題意可知 目的菌株是將絮凝性細菌和石油降解菌融合后建立的 因此該菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物 又能在含有石油的培養基上生存 5 該實驗的目的是探究目的菌株不同發酵時間發酵液的絮凝效果 故需要設置不加發酵液的石油污水作為對照 從而確定目的菌株的絮凝效果 6 非理想條件下的種群數量增長曲線大多數呈s型 由圖可知 cod去除率及石油去除率隨目的菌相對數量的增加而增加 而去污效果取決于絮凝活性物質 故可判定40 44小時 發酵液凈化效果最好的原因是目的菌及其產生的絮凝活性高分子化合物的含量高 答案 1 分解細胞壁 2 誘導原生質體融