高中生物選修專題和第一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二一、基因工程的概念理解1.供體:提供_________;2.操作環(huán)境:_____;3.操作水平:_________;4.原理:_________;5.受體:表達目的基因;6.本質:性狀在_____體內表達;7.優(yōu)點(1)與雜交育種相比:克服了_______________的障礙。(2)與誘變育種相比:_____改造生物遺傳性狀。目的基因體外分子水平基因重組受體遠緣雜交不親和定向第三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二二、DNA重組技術的基本工具1.限制性核酸內切酶(簡稱:_______)(1)來源:主要是從_____生物中分離純化出來的。(2)作用:識別特定的___________并切開相應兩個核苷酸之間的___________。(3)結果:產(chǎn)生_________或平末端。2.DNA連接酶(1)種類:按來源可分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。(2)作用:在兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵以連接_____________。限制酶原核核苷酸序列磷酸二酯鍵黏性末端兩段DNA片段第四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二3.載體(1)種類:_____、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。能自我復制(2)質粒特點有一個至多個_______________

有特殊的_________質粒限制酶切割位點標記基因第五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二三、基因工程的基本操作程序1.目的基因的獲取(1)目的基因:主要是指編碼蛋白質的_____。(2)獲取方法:

從_________中獲取目的基因利用________擴增目的基因通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成基因基因文庫PCR技術第六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.基因表達載體的構建——基因工程的核心(1)基因表達載體的組成:_________、啟動子、終止子、__________。①啟動子:a.位置:位于___________。b.作用:是RNA聚合酶識別和結合的部位,驅動基因___________,最終獲得所需要的蛋白質。②終止子:a.位置:位于基因的尾端。b.作用:使_____在所需要的地方停止下來。目的基因標記基因基因的首端轉錄出mRNA轉錄第七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(2)構建目的:①使目的基因在_________中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代;②使_________能夠表達和發(fā)揮作用。受體細胞目的基因第八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二3.將目的基因導入受體細胞(1)轉化:目的基因進入受體細胞內,并且在受體細胞內維持____________的過程。(2)常用方法(連線):穩(wěn)定和表達第九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二4.目的基因的檢測與鑒定方法檢測或鑒定目的水平DNA分子雜交技術檢測目的基因的有無_____水平分子雜交技術___________________________________目的基因是否翻譯生物性狀的表達與否_________________個體水平目的基因是否轉錄抗原-抗體雜交技術目的基因是否表達分子第十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二四、基因工程的應用1.轉基因植物植物基因工程技術主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲、抗病、_______和抗鹽堿等),以及改良______________和利用植物_________等方面。2.轉基因動物動物基因工程在動物品種改良、建立___________、器官移植等方面顯示了廣闊的應用前景。抗干旱農(nóng)作物的品質生產(chǎn)藥物生物反應器除利用乳腺、膀胱等生物反應器外,人們還可以利用、

等方法來生產(chǎn)藥品,而傳統(tǒng)生產(chǎn)藥品是_____中提取的,存在的缺點是

。由于受操作條件相對較苛刻等的限制,價格十分昂貴工程菌培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)直接從生物組織、細胞或血液第十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二3.基因工程藥物(1)來源:轉基因的_______。(2)成果:細胞因子、抗體、疫苗、激素等。(3)作用:用來預防和治療人類腫瘤、心血管疾病、_______、各種傳染病、糖尿病、類風濕等疾病。4.基因治療(1)方法:把_________導入病人體內,使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能。(2)效果:治療_______的最有效的手段。(3)分類:_____________和體外基因治療。工程菌遺傳病正常基因遺傳病體內基因治療第十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二五、蛋白質工程1.概念理解(1)基礎:蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系。(2)操作:_________或基因合成。(3)結果:改造了現(xiàn)有蛋白質或制造出___________。(4)目的:滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。2.操作過程從預期的___________出發(fā)→設計預期的___________→推測應有的___________→找到相對應的_______________(基因)→基因表達→產(chǎn)生需要的蛋白質。基因修飾新的蛋白質蛋白質功能蛋白質結構氨基酸序列脫氧核苷酸序列第十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二1.限制酶只能用于切割目的基因。()【分析】限制酶既能用于切割目的基因,也能用于切割載體。2.DNA連接酶能將兩堿基間通過形成氫鍵連接起來。()【分析】DNA連接酶連接的是兩個雙鏈DNA片段之間的磷酸二酯鍵。××第十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二3.E·coliDNA連接酶既可以連接平末端,又可以連接黏性末端。()【分析】E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段的黏性末端連接起來,不能將雙鏈DNA片段的平末端進行連接。4.質粒是小型環(huán)狀DNA分子,是基因工程常用的載體。()【分析】質粒是具有復制能力的很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子,是基因工程常用的載體。×√第十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二5.載體的作用是攜帶目的基因導入受體細胞中,使之穩(wěn)定存在并表達。()【分析】基因工程中利用載體將目的基因導入受體細胞中并使之穩(wěn)定存在并表達。6.蛋白質工程可按照人的意愿生產(chǎn)出自然界中不存在的蛋白質。()【分析】蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生理功能的關系作為基礎,通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。√√第十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二7.蛋白質工程是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程。()【分析】蛋白質工程包含多學科的綜合科技工程領域,但它是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程。√第十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二考點一

基因工程的工具

1.限制酶和DNA連接酶的關系第十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)限制酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵。(2)限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。(3)限制酶是一類酶,而不是一種酶。(4)DNA連接酶起作用時,不需要模板。第十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.作為載體的條件條件適應性穩(wěn)定并能復制目的基因穩(wěn)定存在且數(shù)量可擴大有一個至多個限制酶切割位點可攜帶多個或多種外源基因具有特殊的標記基因便于重組DNA的鑒定和選擇第二十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【拓展延伸】與DNA有關的五種酶的比較作用底物作用部位形成產(chǎn)物限制酶DNA分子磷酸二酯鍵黏性末端或平末端DNA連接酶DNA片段磷酸二酯鍵重組DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸磷酸二酯鍵子代DNA解旋酶DNA分子堿基對間的氫鍵形成脫氧核苷酸單鏈DNA(水解)酶DNA分子磷酸二酯鍵游離的脫氧核苷酸第二十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【典例1】(2012·江蘇高考)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列,圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列。現(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內切酶,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請回答下列問題:第二十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由

連接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段,產(chǎn)生的末端是___末端,其產(chǎn)物長度為

。(3)若圖1中虛線方框內的堿基對被T-A堿基對替換,那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,產(chǎn)物中共有

種不同長度的DNA片段。第二十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接,形成重組質粒,那么應選用的限制酶是

。在導入重組質粒后,為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌,一般需要用添加

________的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測,部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達,其最可能的原因是

。第二十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)兩條脫氧核苷酸鏈之間的堿基通過氫鍵相連,一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的堿基通過脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖連接。(2)根據(jù)限制酶SmaⅠ識別的堿基序列可知,限制酶SmaⅠ切割產(chǎn)生的末端為平末端。在圖1序列中共有2個SmaⅠ的切割位點,切割后形成3種不同長度的產(chǎn)物,分別為537bp、790bp、661bp。(3)圖1中有SmaⅠ的兩個識別序列,完全切割后產(chǎn)生3個不同長度的DNA片段,若虛框中的堿基被T-A替換,則產(chǎn)生2個DNA片段,其中1個DNA片段與上次切割的相同,因此經(jīng)完全切割后共產(chǎn)生4種不同長度的DNA片段。第二十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)切割目的基因可選用限制酶BamHⅠ和限制酶MboⅠ,但限制酶MboⅠ可將質粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都破壞,而限制酶BamHⅠ只破壞抗生素A抗性基因,因此只能選用限制酶BamHⅠ;重組質粒中含有抗生素B抗性基因,因此可在含抗生素B的培養(yǎng)基上培養(yǎng)。答案:(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D與質粒反向連接第二十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二考點二基因工程的基本操作程序和應用

1.基因工程的基本操作程序(1)目的基因的獲取:①直接分離②人工化學合成:適用于分子較小的基因。從基因文庫中獲取利用PCR技術擴增第二十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)將目的基因導入受體細胞:生物種類植物動物微生物常用方法農(nóng)桿菌轉化法顯微注射技術感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉化過程將目的基因插入到Ti質粒的T-DNA上→轉入農(nóng)桿菌→導入植物細胞→整合到受體細胞的染色體DNA上→表達將含有目的基因的表達載體提純→取卵(受精卵)→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子第二十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.基因工程的應用(1)乳腺生物反應器與工程菌生產(chǎn)藥物的比較:比較項目乳腺生物反應器工程菌基因結構動物基因的結構與人類基因的結構基本相同細菌或酵母菌等生物基因的結構與人類基因的結構有較大差異基因表達合成的藥物蛋白與天然蛋白質相同細菌細胞內沒有內質網(wǎng)、高爾基體等細胞器,產(chǎn)生的藥物蛋白可能沒有活性受體細胞動物的受精卵微生物細胞第二十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二比較項目乳腺生物反應器工程菌導入目的基因的方式顯微注射法感受態(tài)細胞法生產(chǎn)條件不需嚴格滅菌,溫度等外界條件對其影響不大需嚴格滅菌,嚴格控制工程菌所需的溫度、pH、營養(yǎng)物質濃度等外界條件藥物提取從動物乳汁中提取從微生物細胞中提取第三十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(2)基因治療與基因診斷:原理操作過程進展基因治療基因表達利用正常基因導入有基因缺陷的細胞中,以表達出正常性狀來治療臨床實驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合分析雜交帶情況臨床應用第三十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【特別提示】(1)限制酶剪切目的基因與質粒的次數(shù)不同:獲取一個目的基因需限制酶剪切2次,共產(chǎn)生4個黏性末端或平末端,切割質粒則只需要限制酶剪切1次,因為質粒是環(huán)狀DNA分子,而目的基因在DNA分子鏈上。(2)目的基因的插入位點不是隨意的:基因表達需要啟動子與終止子的調控,所以目的基因應插入到啟動子與終止子之間的部位。第三十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因導入受體細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象:第一步存在逆轉錄法獲得DNA,第二步存在黏性末端連接現(xiàn)象,第四步存在檢測分子水平雜交。(4)并非所有個體都可作為乳腺生物反應器:操作成功的應該是雌性個體,個體本身的繁殖速度較高,泌乳量、蛋白含量等都是應該考慮的因素。第三十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【典例2】(2013·靖江模擬)許多大腸桿菌的質粒上含有l(wèi)acZ基因,其編碼的產(chǎn)物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在下,可以產(chǎn)生藍色沉淀,使菌落呈現(xiàn)藍色,否則菌落呈現(xiàn)白色。基因工程中常利用該原理從導入質粒的受體細胞中篩選出真正導入重組質粒的細胞,過程如圖所示。請據(jù)圖回答:第三十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)基因工程中,構建基因表達載體的目的是

。(2)限制酶EcoRⅠ的識別序列和切割位點是-G↓AATTC-,SmaⅠ的識別序列和切割位點是-CCC↓GGG-。圖中目的基因被切割下來和質粒連接之前,需在目的基因的右側連接相應的末端,連接的末端序列是

,連接過程中需要的基本工具是

。(3)轉化過程中,大腸桿菌應先用

處理,使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)。(4)菌落顏色為白色的是

,原因是

。(5)菌落③中的目的基因是否表達,可采用的檢測辦法是

。使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,能遺傳給后代,并表達和發(fā)揮作用-TTAADNA連接酶Ca2+菌落③lacZ標記基因區(qū)插入外源基因后被破壞,不能表達出β-半乳糖苷酶,故菌落為白色抗原-抗體雜交第三十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)考查目的基因的檢測和表達:用DNA分子雜交技術檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因;用分子雜交技術檢測目的基因是否轉錄出了mRNA,即用標記的目的基因作探針與mRNA雜交;用抗原-抗體雜交技術檢測目的基因是否翻譯成蛋白質,即從轉基因生物中提取蛋白質,用相應的抗體進行抗原-抗體雜交,有時還需進行個體生物學水平的鑒定,通過生物性狀表達與否來檢測基因工程的成功與否。第三十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)乳腺生物反應器和膀胱生物反應器是轉基因動物生產(chǎn)藥物的新方法,傳統(tǒng)生產(chǎn)多以微生物發(fā)酵工程或動物細胞工程為主要方法,但由于受操作條件相對較苛刻等的限制,所以價格較高。答案:(1)啟動子標記基因終止子(2)受精卵發(fā)育的全能性最容易表達(3)分子雜交個體生物學水平鑒定DNA分子雜交抗原—抗體雜交(答對任意兩種即可)(4)工程菌培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)直接從生物組織、細胞或血液由于受操作條件相對較苛刻等的限制,價格十分昂貴第三十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【拓展延伸】蛋白質組計劃和人類基因組計劃的比較項目蛋白質組計劃人類基因組計劃啟動時間2003年正式啟動1990年正式啟動主要內容“肝臟蛋白質”和“血漿蛋白質”的研究測定人類基因組24條染色體上全部DNA序列參加國家16個國家,80多個實驗室6個國家,中國是惟一的發(fā)展中國家第三十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二項目蛋白質組計劃人類基因組計劃我國承擔任務牽頭執(zhí)行“人類肝臟蛋白質組計劃”承擔1%的測序工作意義揭示并確認肝臟(血漿)蛋白質,為重大疾病預防、診斷、治療以及新藥研發(fā)提供科學基礎;推動支持蛋白質工程遺傳病的診斷和治療,揭示基因表達的機理第三十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【典例3】現(xiàn)代生物技術并不是各自獨立的,而是相互聯(lián)系、相互滲透的。如圖表示利用乳腺生物反應器生產(chǎn)某種動物蛋白的流程示意圖,請分析回答:第四十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)該生產(chǎn)流程中應用到的現(xiàn)代生物技術有

、

。(寫出其中兩種)(2)圖中A、B分別表示

、

。(3)為提高培育成功率,進行②過程之前,對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行

檢測,對受體動物的處理是用

進行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質工程中,要對蛋白質結構進行設計改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,而不直接改造蛋白質,原因是

。第四十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)由圖分析知該生產(chǎn)流程中應用到的現(xiàn)代生物技術有蛋白質工程、基因工程、胚胎移植技術等。(2)圖中A、B分別表示推測應有的氨基酸序列、基因表達載體。(3)為提高培育成功率,進行②過程之前,對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行DNA分子雜交,對受體動物的處理是用促性腺激素進行同期發(fā)情處理。第四十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)由于改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作),因此蛋白質工程中,要對蛋白質結構進行設計改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,而不直接改造蛋白質。答案:(1)蛋白質工程基因工程胚胎移植技術(任寫兩種)(2)推測應有的氨基酸序列基因表達載體(3)DNA(核酸)分子雜交促性腺激素(4)改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作)第四十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【變式訓練】胰島素可以用于治療糖尿病,但是胰島素被注射到人體后,會堆積在皮下,要經(jīng)過較長的時間才能進入血液,而進入血液的胰島素又容易分解,因此,治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效胰島素的生產(chǎn)過程,請據(jù)圖回答有關問題:第四十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵,圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是

。(2)通過DNA合成形成的新基因應與

結合后轉移到____

中才能得到準確表達。(3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素,需用到的生物工程有

、

和發(fā)酵工程。(4)圖中從新胰島素模型到新的胰島素基因合成的基本思路是什么?

。第四十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)蛋白質工程首先要根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求,對蛋白質的結構進行分子設計,因此,圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是預期胰島素的功能,即速效胰島素的功能。(2)合成的目的基因應與載體結合,構建基因表達載體后導入受體細胞中才能表達。(3)利用蛋白質工程生產(chǎn)速效胰島素,需合成新的胰島素基因,改造好的目的基因需要通過基因工程轉入受體細胞,并在生產(chǎn)中要借助工程菌,所以還需要發(fā)酵過程,因此,此過程涉及蛋白質工程、基因工程和發(fā)酵工程。第四十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)由新的蛋白質模型到構建新的基因,其基本思路是:根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。答案:(1)預期胰島素的功能(2)載體受體細胞(3)蛋白質工程基因工程(4)根據(jù)新的胰島素模型中氨基酸的序列,推測出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因第四十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二1.(2012·新課標全國卷)根據(jù)基因工程的有關知識,回答下列問題:(1)限制性核酸內切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有

和

。第四十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(2)質粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTC……G

G……CTTAA為使載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,還可用另一種限制性核酸內切酶切割,該酶必須具有的特點是

。(3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即

DNA連接酶和

DNA連接酶。第四十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)反轉錄作用的模板是

,產(chǎn)物是

。若要在體外獲得大量反轉錄產(chǎn)物,常采用

技術。(5)基因工程中除質粒外,

和

也可作為載體。(6)若用重組質粒轉化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞,原因是

。第五十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解題指南】解答本題需掌握以下關鍵點:(1)限制性核酸內切酶的作用和特點。(2)DNA連接酶的種類。(3)載體的類型。(4)受體細胞的選擇原理。第五十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)當限制性核酸內切酶在它識別序列的中心軸線兩側將DNA的兩條鏈分別切開時,產(chǎn)生的是黏性末端,而當限制性核酸內切酶在它識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的是平末端。(2)為使載體與目的基因相連,不同的限制性核酸內切酶應該切出相同的黏性末端。(3)DNA連接酶根據(jù)其來源的不同可分為兩類,一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為E·coliDNA連接酶,另一類是從T4噬菌體中分離出來的,稱為T4DNA連接酶。第五十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)反轉錄是指以RNA為模板在逆轉錄酶的作用下合成DNA的過程,可以在體外短時間內大量擴增DNA的技術叫PCR(聚合酶鏈式反應)。(5)基因工程中可以作為載體的除質粒外,還有λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(6)大腸桿菌細胞有細胞壁和細胞膜,能阻止質粒(外源DNA)等物質的進入,只能通過Ca2+處理細胞,使細胞處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)(這種細胞稱為感受態(tài)細胞)才能作為受體細胞。第五十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二答案:(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(3)E·coli

T4(4)mRNA(或RNA)

cDNA(或DNA)

PCR(5)λ噬菌體的衍生物動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質粒(外源DNA)的能力極弱第五十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.(2012·福建高考)肺細胞中的let-7基因表達減弱,癌基因RAS表達增強,會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術將let-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術基本流程如圖1所示。第五十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二請回答:(1)進行過程①時,需用

酶切開載體以插入let-7基因。載體應有RNA聚合酶識別和結合的部位,以驅動let-7基因轉錄,該部位稱為

。第五十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(2)進行過程②時,需用

酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞,以利于傳代培養(yǎng)。(3)研究發(fā)現(xiàn),let-7基因能影響癌基因RAS的表達,其影響機理如圖2所示。據(jù)圖分析,可從細胞中提取

進行分子雜交,以直接檢測let-7基因是否轉錄。肺癌細胞增殖受到抑制,可能是由于細胞中

_____(RASmRNA/RAS蛋白)含量減少引起的。第五十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解題指南】解答本題的關鍵是:(1)目的基因和載體需用同一種限制性核酸內切酶切割。(2)題干信息“l(fā)et-7基因導入肺癌細胞實現(xiàn)表達,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制”,由此推出肺癌細胞增殖受到抑制的原因是let-7基因翻譯抑制。第五十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)基因工程中目的基因和載體需要同一種限制性核酸內切酶切割產(chǎn)生相同的黏性末端,使目的基因與載體結合,載體中與RNA聚合酶識別和結合的部位是啟動子。(2)原代培養(yǎng)產(chǎn)生的細胞需用胰蛋白酶處理,分散成單個細胞,以利于傳代培養(yǎng)。(3)檢測目的基因是否轉錄需提取受體細胞中的RNA進行分子雜交;由圖2可知let-7基因翻譯抑制則不能產(chǎn)生RAS蛋白,因此RAS蛋白減少,肺癌細胞的增殖就受到抑制。答案:(1)限制性核酸內切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNA

RAS蛋白第五十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二3.(2013·西安模擬)某質粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三種限制酶切割位點,同時還含有抗四環(huán)素基因和抗氨芐青霉素基因。利用此質粒獲得轉基因抗鹽煙草的過程如圖所示,請回答下列問題:第六十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)從基因文庫中獲得的抗鹽基因可用

技術進行擴增。將抗鹽基因導入煙草細胞內,使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀,這種新性狀的產(chǎn)生所依據(jù)的原理是

。(2)如果將抗鹽基因直接導入煙草細胞,一般情況下,煙草不會具有抗鹽特性,原因是抗鹽基因在煙草細胞中不能

,也不能

。(3)在構建重組質粒時,應選用

兩種酶對

進行切割,以保證重組DNA序列的惟一性。(4)為了確定抗鹽煙草培育成功,既要用放射性同位素標記的

作探針進行分子雜交檢測,又要用

的方法從個體水平鑒定煙草植株的耐鹽性。第六十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)從基因文庫中獲得的抗鹽基因可用PCR技術進行擴增。依據(jù)基因重組的原理將抗鹽基因導入煙草細胞內,使煙草植株產(chǎn)生抗鹽性狀。(2)由于單獨的抗鹽基因在煙草細胞中不能復制,也不能合成抗鹽基因的mRNA,因此如果將抗鹽基因直接導入煙草細胞,一般情況下,煙草不會具有抗鹽特性。第六十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)在構建重組質粒時,為了保證重組DNA序列的惟一性,據(jù)圖分析知應選用SalⅠ和HindⅢ兩種酶對質粒和抗鹽基因的DNA進行切割,因為質粒和抗鹽基因的DNA均含有這兩種酶的切割位點,可以形成相同的黏性末端。(4)為了確定抗鹽煙草培育成功,既要用放射性同位素標記的抗鹽基因作探針進行分子雜交檢測,又要用一定濃度的鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)的方法從個體水平鑒定煙草植株的耐鹽性。第六十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二答案:(1)PCR基因重組(2)復制合成抗鹽基因的mRNA(3)SalⅠ和HindⅢ質粒和抗鹽基因的DNA(4)抗鹽基因一定濃度的鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)第六十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二4.凝乳酶能將牛奶凝固成奶酪,傳統(tǒng)上凝乳酶只能從小牛的胃中提取,價格昂貴。1990年,某公司生產(chǎn)出了食品產(chǎn)業(yè)所需的第一個基因工程產(chǎn)品CHY-MAX牌凝乳酶,其化學組成與從小牛體內提取的完全相同,但其更加物美價廉。生產(chǎn)過程如圖,據(jù)圖回答問題:第六十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)基因工程的操作程序主要包括四個步驟,其核心是圖中過程

(填序號),在該過程中主要使用的工具酶是________。(2)過程④中理想的受體細胞是大腸桿菌,該類生物具有的特點是

,要想把重組質粒導入大腸桿菌,首先必須用

處理大腸桿菌,使其轉化為

細胞,然后將重組質粒和大腸桿菌在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉化過程。(3)過程⑤將小牛凝乳酶基因轉入大腸桿菌后,能夠準確表達的主要原因是

。第六十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)基因工程操作程序的核心是基因表達載體的構建,即圖中的過程③,在該過程中使用的工具酶是限制性核酸內切酶(或限制酶)和DNA連接酶。(2)大腸桿菌具有繁殖快、遺傳物質相對較少、單細胞等特點,要想把重組質粒導入大腸桿菌,首先必須用Ca2+處理大腸桿菌,使其轉化為感受態(tài)細胞,然后完成轉化過程。(3)由于所有生物共用一套遺傳密碼,所以過程⑤將小牛凝乳酶基因轉入大腸桿菌后,能夠準確表達。第六十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二答案:(1)③限制性核酸內切酶(或限制酶)和DNA連接酶(2)繁殖快、遺傳物質相對較少、單細胞Ca2+感受態(tài)(3)所有生物共用一套遺傳密碼第六十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二5.(能力挑戰(zhàn)題)(2013·鹽城模擬)我國基因工程藥物的研制和生產(chǎn)發(fā)展迅猛,如圖是利用基因工程方法生產(chǎn)重組人生長激素的示意圖。圖中質粒表示基因工程中經(jīng)常選用的載體——pBR322質粒,Ampr表示青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因。據(jù)圖回答下列問題(限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ切割形成的末端均不相同):第六十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二第七十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)過程②所必需的酶是

,過程④所必需的酶是

。⑤過程中為提高成功率,常用

溶液處理大腸桿菌。(2)如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ對質粒pBR322進行切割,用1種酶、2種酶和3種酶分別切割時,則形成的DNA片段共

種,其中含有完整四環(huán)素抗性基因的DNA片段的比例是

。第七十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)如果只用限制酶PstⅠ切割目的基因和質粒pBR322,完成過程④⑤后,將三角瓶內的大腸桿菌(不含Ampr、Tetr抗性質粒)先接種到甲培養(yǎng)基上,形成菌落后用無菌牙簽挑取甲上的單個菌落,分別接種到乙和丙兩個培養(yǎng)基的相同位置上,一段時間后,菌落的生長狀況如圖所示。接種到甲培養(yǎng)基上的目的是篩選

的大腸桿菌,含有目的基因的大腸桿菌在乙、丙培養(yǎng)基上的存活狀態(tài)是

。第七十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)過程②是以RNA為模板合成DNA,此過程是逆轉錄,需要逆轉錄酶。過程④是形成重組質粒的過程,需要DNA連接酶。過程⑤是將目的基因導入受體細胞,要提高成功率常用CaCl2溶液處理大腸桿菌。(2)用1種酶切割時會各形成1種DNA片段;用2種酶切割時會有3種組合方式,各形成2種DNA片段;用3種酶同時切割時,會形成3種DNA片段,但與前面重復,因此形成的DNA片段共9種。其中含有完整四環(huán)素抗性基因的DNA片段的比例是1/3。第七十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(3)篩選的目的是獲取含四環(huán)素抗性基因的大腸桿菌,含有目的基因的大腸桿菌在乙、丙培養(yǎng)基上的存活狀態(tài)是在丙中存活,在乙中不能存活。答案:(1)逆轉錄酶DNA連接酶CaCl2(2)9

1/3(3)含四環(huán)素抗性基因在丙中存活,在乙中不能存活第七十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.細胞工程第七十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二一、動物細胞培養(yǎng)——動物細胞工程技術的基礎1.動物細胞的培養(yǎng)過程第七十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.培養(yǎng)條件(1)無菌、無毒的環(huán)境:對_______和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理,添加_______,定期更換培養(yǎng)液以清除_________。(2)營養(yǎng):除正常的有機和無機營養(yǎng)外,加入___________等一些天然成分。(3)適宜的溫度和pH:溫度為____________(哺乳動物),pH為_________。(4)氣體環(huán)境:含95%空氣加_____的混合氣體,其中后者的作用是_______________。3.應用生物制品的生產(chǎn)、檢測_________、醫(yī)學研究。培養(yǎng)液抗生素代謝產(chǎn)物血清、血漿36.5±0.5℃7.2～7.45%CO2維持培養(yǎng)液的pH有毒物質第七十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二二、動物體細胞核移植技術和克隆動物1.動物體細胞核移植技術的過程胚胎移植細胞培養(yǎng)去核重組細胞供體第七十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.原理:_______________________3.結果:___________4.應用(1)加速家畜_________進程,促進優(yōu)良畜群繁育。(2)保護_________。(3)生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(4)作為異種移植的_____。(5)用于組織器官的_____。動物體細胞核具有全能性產(chǎn)生新個體遺傳改良瀕危物種供體移植第七十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二三、動物細胞融合與單克隆抗體1.動物細胞融合(1)原理:_______________。(2)融合方法:聚乙二醇(PEG)、___________、電激等。(3)意義:突破了_____________的局限,使_________成為可能,也為制造___________開辟了新途徑。細胞膜的流動性滅活的病毒有性雜交方法遠緣雜交單克隆抗體第八十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.單克隆抗體(1)制備過程:能產(chǎn)生所需雜交瘤細胞抗體第八十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(2)優(yōu)點:特異性強、_________,可大量制備。(3)用途:作為_________;用于治療疾病和_________。靈敏度高診斷試劑運載藥物第八十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二1.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。

()【分析】由于接觸抑制,動物細胞培養(yǎng)時只能形成單層細胞。2.二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是無限的。()【分析】二倍體細胞的傳代培養(yǎng)次數(shù)通常是有限的,只有少數(shù)細胞遺傳物質發(fā)生改變,才能無限增殖。3.動物細胞培養(yǎng)技術可用于轉基因動物的培育。()【分析】目的基因導入受體細胞后需通過動物細胞培養(yǎng)技術獲得早期胚胎,才能進一步培育成轉基因動物。××√第八十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二4.哺乳動物細胞體外培養(yǎng)時乳腺癌細胞易于乳腺細胞;胚胎細胞易于脂肪細胞。()【分析】哺乳動物的乳腺細胞和脂肪細胞都是高度分化的細胞,體外培養(yǎng)難度大。乳腺癌細胞能夠無限增殖,容易進行體外培養(yǎng);胚胎細胞具有很強的分裂增殖能力,容易進行體外培養(yǎng)。5.動物細胞核移植的受體細胞是卵細胞。()【分析】動物細胞核移植的受體細胞是去核的卵母細胞。6.克隆動物的性狀與供體動物完全相同。()【分析】克隆動物的性狀主要由提供細胞核的供體動物決定,但由細胞質基因決定的性狀則由受體細胞決定。√××第八十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二考點一

植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)和細胞核移植比較

項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)細胞核移植結果與外植體相同的個體相同分化程度的細胞群獲得克隆動物關鍵環(huán)節(jié)細胞的脫分化和再分化細胞增殖和癌變細胞核融合、細胞分化第八十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)細胞核移植應用①植株快速繁殖②脫毒作物的培養(yǎng)③人工種子④工廠化生產(chǎn)⑤轉基因植物的培養(yǎng)①生產(chǎn)生物制品②基因工程③檢測有毒物質①加速良種繁育②保護瀕危物種③生產(chǎn)醫(yī)用蛋白④提供克隆器官、組織等第八十六頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【特別提示】(1)植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)過程都存在細胞的培養(yǎng)過程,但植物細胞可以先分裂再分化,而動物細胞不分化只分裂。(2)克隆動物的起點是經(jīng)過核移植后形成的重組細胞,其遺傳物質主要來自供體,因此形成的個體性狀主要同供體,但也有部分性狀同受體。第八十七頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【典例1】科學家通過轉基因技術獲得了含有人生長激素基因的奶牛,如果要加速轉基因奶牛的繁育,可以對此轉基因奶牛進行克隆(如圖所示)。請結合圖示回答下列問題:第八十八頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(1)在進行細胞培養(yǎng)時,要對取自轉基因奶牛的組織細胞進行分散處理,形成單個細胞,這個過程中需要利用_______________

酶處理。(2)用于核移植的供體細胞,一般都選用傳代10代以內的細胞,原因是

。(3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞增殖的方式是

,此外,細胞增殖還表現(xiàn)出

和接觸抑制等特點。第八十九頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(4)將進行培養(yǎng)的供體細胞注入去核的卵母細胞中,去除卵母細胞細胞核的目的是

。(5)將重組細胞在培養(yǎng)液中培養(yǎng)成的重組胚胎移入受體母牛后,該母牛就會生出與供體奶牛遺傳物質相同的牛犢,但也不是100%地復制,原因最可能是

。(6)上述動物細胞工程中涉及的技術有

。轉基因奶牛的克隆成功,說明了動物的

具有全能性。第九十頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二【解析】(1)實踐中常用胰蛋白酶處理動物組織細胞使其分離開來。(2)傳代10代以內的細胞代謝旺盛、分裂能力強,遺傳物質沒有發(fā)生改變,適于作為核移植的供體細胞。(3)在進行原代培養(yǎng)時,細胞以有絲分裂的方式進行增殖,同時表現(xiàn)出貼壁生長和接觸抑制的現(xiàn)象。(4)去除卵母細胞細胞核的目的是使克隆出的動物個體的遺傳物質幾乎全部來自供體細胞。第九十一頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二(5)生物的性狀是細胞核基因和細胞質基因共同作用的結果,同時,生物的性狀還受環(huán)境因素的影響,因此,克隆動物不可能是供體奶牛100%的復制品。(6)該克隆動物的培育過程中涉及核移植、細胞培養(yǎng)和胚胎移植等技術,說明了高度分化的哺乳動物體細胞的細胞核仍具有全能性。第九十二頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二答案:(1)胰蛋白(2)該種細胞代謝旺盛、分裂能力強,且遺傳物質沒有發(fā)生改變(3)有絲分裂貼壁生長(4)使克隆出的動物個體的遺傳物質幾乎全部來自供體細胞(5)①生物的性狀受細胞核基因和細胞質基因共同控制;②生物的性狀還受環(huán)境因素的影響(6)核移植、細胞培養(yǎng)、胚胎移植技術體細胞的細胞核第九十三頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二考點二動物細胞融合與單克隆抗體

1.植物體細胞雜交與動物細胞融合的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞膜的流動性、細胞的增殖融合前處理先除去細胞壁先使細胞分散開使用的酶纖維素酶和果膠酶胰蛋白酶第九十四頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合誘導手段物理法:離心、電激、振動化學法:聚乙二醇等試劑誘導除物理法和化學法外,也可用滅活的病毒誘導結果雜種植株雜交細胞應用培育植物新品種主要用于制備單克隆抗體意義突破遠緣雜交不親和的障礙,打破了生殖隔離,擴展了雜交的親本組合相同點原生質體融合原理相同;原生質體融合的方法相似第九十五頁，共一百零六頁，編輯于2023年，星期二2.單克隆抗體的制備(1)取相應B淋巴細胞前必須先注射相應抗原蛋白,否則不能獲得單克隆抗體。(2)細胞融合后需經(jīng)二次篩選:①第一次:在特定的選擇性培養(yǎng)基上,未融合的親本細胞(B淋巴細胞和骨髓瘤細胞