高考生物二轮课件：专题81基因工程和细胞工程.ppt

专题八 现代生物科技专题,1.基因工程的诞生()。 2.基因工程的原理及技术()。 3.基因工程的应用()。 4.蛋白质工程()。 5.植物的组织培养()。 6.动物的细胞培养与体细胞克隆()。 7.细胞融合与单克隆抗体()。,考纲要求,基因工程和细胞工程,构建网络,栏目索引,考点一 基因工程,考点二 细胞工程,考点一 基因工程,重点提炼,命题视角,题组 对基因工程的操作工具与操作步骤综合考查,重点提炼,1.基因工程的基本工具,2.基因工程的操作程序 (1)目的基因的获取 从基因文库中获取。 利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。 用化学方法人工合成 a.对于核苷酸序列已知的直接人工合成。 b.可通过反转录法获取，即mRNA逆转录酶单链DNADNA聚合酶双链DNA。,(2)基因表达载体的构建 基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因复制原点。 基因表达载体的构建方法,(3)将目的基因导入受体细胞,(4)目的基因的检测与鉴定,1.携带链霉素抗性基因受体菌的筛选必须通过分子检测(2014天津，4A)( ) 2.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测(2014天津，4C)( ) 3.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列(2007全国，4A)( ) 4.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸(2010 浙江，2A)( ),错混诊断,5.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点(2011浙江，6B)( ) 6.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上，属于基因工程(2010大纲全国，5D)( ) 7.转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加(2010江苏，18B)( ) 8.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接(2013安徽，6C)( ),9.应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达(2011四川，5D)( ) 10.动物的生长激素基因转入植物后不能表达(2010江苏，18C)( ),命题视角,题组 对基因工程的操作工具与操作步骤综合考查,1.(2014重庆，4)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( ),A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到的染色体上 C.的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状 D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异,解析 A项，为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞()的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到的染色体上。 C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。,D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。 答案 D,2.(2014海南，31)下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。,(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 (3)由A和载体B拼接形成的C通常称为_。 (4)在基因工程中，常用Ca2处理D，其目的是_ _。,解析 (1)利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。,(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。 (3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。 (4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。 答案 (1)逆转录酶 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(A基因) (3)基因表达载体 (4)使其成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子,总结提升,比较限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和解旋酶,考点二 细胞工程,重点提炼,命题视角,题组一 从植物细胞工程进行命题,题组二 从动物细胞工程展开命题,重点提炼,1.细胞工程的几个流程图比较,2.容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细胞和杂交细胞 (1)杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体出现细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。 (2)重组细胞：体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。 (3)杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。,3.从结果来分析原理 (1)植物体细胞杂交：植物体细胞杂交包含两个过程，一是植物细胞融合，二是杂种细胞的植物组织培养。其最终结果是形成杂种植株，产生了一个生物体，因此其原理是：细胞膜的流动性和细胞的全能性。 (2)动物细胞融合：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体，因此动物细胞融合的原理是细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。,4.对细胞核移植技术的分析 (1)细胞核移植技术形成重组细胞并发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。 (2)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。 (3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其线粒体中的DNA来自于去核卵细胞。性状受基因与环境共同影响。在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。,1.产生抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞的筛选必须通过分子检测(2014天津，4B)( ) 2.21三体综合征的诊断必须通过分子检测(2014天津，4D)( ) 3.培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养(2012广东，2A)( ) 4.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理(2008全国，5B)( ),错混诊断,5.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞(2010浙江，4A)( ) 6.动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体体现了细胞的全能性(2012江苏，22C)( ) 7.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体(2011江苏，14B)( ) 8.单克隆抗体技术可以用于治疗老年痴呆症(2010江苏，17C)( ),命题视角,题组一 从植物细胞工程进行命题,(1)培育胚状体利用了_这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了_。培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有_等植物激素，还需要对培养基进行严格的_。 (2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需要培养到_；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到_。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是_法。,(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过_。 无丝分裂 有丝分裂 减数分裂 原代培养 传代培养 植物体细胞杂交 细胞融合 脱分化 再分化,解析 (1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术称为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分为水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等；培养基要求进行严格的灭菌。,(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。 (3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。 答案 (1)植物组织培养 植物细胞的全能性 细胞分裂素、生长素 灭菌 (2)愈伤组织 胚状体 农杆菌转化 (3),2.下图是细胞融合示意图，请据图回答下列问题：,(1)过程应使用_处理细胞，以去除植物细胞壁。 (2)如果将已去除细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞呈现什么形状？_。,(3)过程的诱导方法有_和_两大类。 (4)过程是细胞壁的再生过程，与此过程密切相关的细胞器是_。 (5)过程中进行的细胞分裂方式是_，该过程先诱导细胞分裂形成_，再由它分化形成杂种植物幼苗。 (6)融合的细胞需要在培养基上进行培养。人工合成的培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物、无机物质外，_是植物细胞培养成杂种植物幼苗不能缺少的调节物质。,解析 (1)过程应使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体。 (2)去除细胞壁的原生质体是球形的，在等渗溶液中，细胞形态不变。 (3)用物理法和化学法可诱导过程完成原生质体融合。 (4)高尔基体与植物细胞壁的形成有关。 (5)杂种植株形成杂种幼苗的过程中进行的是有丝分裂，该过程先经过脱分化形成愈伤组织，再由它分化形成杂种植物幼苗。,(6)植物组织培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物、无机物质外，还需要加入植物激素(或生长调节物质)，诱导愈伤组织完成再分化过程，形成杂种植物幼苗。 答案 (1)纤维素酶、果胶酶 (2)球形 (3)物理法 化学法 (4)高尔基体 (5)有丝分裂 愈伤组织 (6)植物激素(或生长调节物质),易错警示,1.杂种细胞形成的标志：新的细胞壁的生成。 2.杂种植株遗传物质的变化：杂种植株的变异类型属于染色体变异，杂种植株的染色体数目通常是两亲本细胞染色体数目之和，杂种植株属于异源多倍体。,命题视角,题组二 从动物细胞工程展开命题,3.动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养的影响的实验结果。据图回答下列问题：,(1)与体细胞的增殖相比，癌细胞的细胞周期_(填“较长”“较短”或“不变”)。 (2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_。 (3)细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_。 (4)在两种细胞生长过程中，正常细胞铺满瓶壁时，其生长_。药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，癌细胞比正常细胞可以传代的次数更_。 (5)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的_。,解析 (1)与体细胞相比较，癌细胞分裂速度更快，细胞周期较短。 (2)动物细胞培养时通常要在培养基中加入血清等物质，血清含有多种未知的促细胞生长因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖。 (3)向培养基中通入一定浓度的CO2以维持培养液的pH。 (4)正常细胞铺满瓶壁时，会出现接触抑制现象，使其生长停止；因为癌细胞的遗传物质发生改变，能无限增殖，因此传代次数更多。,(5)动物细胞培养过程中，应向培养液中加入适量的抗生素以防止细胞培养过程中细菌的污染。 答案 (1)较短 (2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 (3)维持培养液的pH (4)停止 多 (5)抗生素,4.(2014新课标，40)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。,若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。,回答下列问题： (1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_小鼠，理由是_。 (2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有_ _，体系中出现多种类型细胞的原因是_。,(3)杂交瘤细胞中有_个细胞核，染色体数目最多是_条。 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是_。,解析 (1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。 (2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。,(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目最多为4060100(条)。 (4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。 答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100% (3)1 100 (4)不能无限增殖,总结提升,1.动物细胞培养的特殊条件归纳 (1)胰蛋白酶的使用：首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样需要用胰蛋白酶使细胞分散开。 (2)避免杂菌污染的措施：培养液及培养用具灭菌处理；加入一定量的抗生素；定期更换培养液。,(3)特殊的营养条件 液体培养基。 加入动物血