高中生物总复习-基因工程和细胞工程

1、第 页共24页基因工程和细胞工程适用学科生物适用年级、：K局二适用区域人教版课时时长（分钟）120知识点基因工程的诞生基因工程的原理、技术及应用蛋白质工程植物的组织培养动物细胞培养与体细胞克隆细胞融合与单克隆抗体教学目标.使学生掌握基因工程的相关知识.使学生掌握细胞工程的相关技术.使学生掌握基因工程和细胞工程在生活中的应用.基因工程操作工具的作用及特点教学重点教学难点.基因工程的操作流程分析.植物组织培养的原理、过程及应用.动物细胞培养的原理、过程及应用.单克隆抗体制备的过程.基因工程操作工具的作用及特点.基因工程的操作流程分析.植物组织培养的原理、过程及应用.动物细胞培养的原理、过程及应用.

2、单克隆抗体制备的过程教学过程一、课堂导入(1)用比较、归纳法来掌握基因工程操作工具的种类、作用以及基因工程操作流程中各步骤的原理、 方法。(2)以流程图的形式复习植物组织培养、 体细胞杂交、动物细胞培养、单克隆抗体制备的原理和操作 步骤。、复习预习操作工具NR建接施口的基因的获取 I .祥目的基因导入受体期胞操作程序-*技术植物细胞工程转其因植物基因工程药物%用白质.工狎肥 结动物细胞工程 .11产人* I 植物组织培养 技术-植物繁殖的新途径M 细胞产物的工厂化生产勖物细胞培养| 一 果获得细胞群.细胞系就辑体哪r 1核律植I结果豌动物细崖瞰合-手段-物理法,化学法，生物法单克网抗体制基更迎

3、照已免疫的B淋巴钿胞和骨憾麻细胞最后的公箭选 3答案：限制酶 载体 基因表达载体的构建 目的基因的检测和鉴定 转基因动物 基因治疗基因可产生自然界没有的蛋白质细胞的全能性、细胞膜的流动性植物体细胞杂交？培育作物新品种？细胞增殖 ？动物细胞核的全能性？获得克隆动物个体？细胞膜流动性？给小鼠注射抗原？产生专一抗体的杂交瘤细胞三、知识讲解考点1基因工程及蛋白质工程1.基因工程的基本工具和基本方法的比较基本工具的比较限制酶识别目的基因和载体上特定的核甘酸序列，在特定位点上切割DN蛭接酶JODN砧段，形O组DNA载体携带目的基因进入受体细胞；能在宿主细胞内稳 定存在并大品复制，并有一个至多个限制酶切割

4、位点，具有特殊的标记基因目的基因农杆菌转化法将目的基因整合到植物体细胞的染色体 DNAt导入受体显微注射法.将目的基因注入动物受精卵中细胞方法使处于感受态的原核生物细胞吸收基因表达载的比较CaT处理法体目的基DNAb子杂交技术检测目的基因是否插入受体细胞染色体的 DNA1因的检分子杂交技术检测目的基因是否转录出mRNA测与鉴抗原一抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出蛋白质定方法的比较抗虫或抗病的接种实验等个体水平鉴定2.蛋白质工程(1)蛋白质工程流程图蛋白质三维结构m- I折叠氨基酸序列多肽链DNA合血翻译mRNA转录箕因(DNA)(2)蛋白质工程与基因工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别原埋中

5、心法则的逆推基因重组过程预期蛋白质功能一设计预期的蛋白质结构一 推测应由的氨基酸呼列一找到相对应的脱氧 核甘酸序列-合成DNA表达出蛋白质获取目的基因-构建基因表达载体一 将目的基因导入受体细胞一目的基因 的检测与鉴定区别实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第一代基因工程，因为是对现有的蛋白质的改造或制造新的蛋白质，所以必须通过基因修饰或基因合成实现易错点分析：.基因工程属于基因重组，是使基因异体表达的技术；.基因工程属于DN砌子水平的操作，其本质是转基

6、因，而蛋白质工程的才做水平还是 DN粉子水平,其本质为改（造）基因。考点2细胞工程1.植物组织（细胞）培养和动物细胞培养项目植物组织培养动物细胞培养取材植物幼嫩部位（芽尖、根尖等）动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程外植体懵体的根.茎、叶等）脱分化（半）固体培养基愈伤组织一胚状体真培养基试管幼苗植株*人工胚乳和种皮人工种子动物胚胎或幼龄动物的组织、器官剪碎胰蛋白“酶处理单个细胞培养液细胞悬浮液W兼拓中原代培养 塔乔利0（ TO代）细胞贴壁生长增殖传代珞养（11-50 代左右）4P细胞获得不死性（遗传物质发生改变）结果获得植株个体，可以体现全能性新的细胞，不形成个体，不体现全能性目的植株

7、快速繁殖；脱毒植株的培养；人工种子；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；检测后毒物质；生理、病理、药理学的研究相同占八、两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆，都不涉及减数分裂；均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合（单克隆抗体制备）理论基础（原理）细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性融合前处理先用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁先用胰蛋白酶使细胞分散开促融方法电激、振动、离心、聚乙二醇电激、聚乙一醇、灭活的y际雀等结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用

8、于制备单克隆抗体意义突破远缘杂交不亲和的障碍，打破了生殖隔离，扩展了杂交的亲本组合植物体细胞杂交动物细胞融合（单克隆抗体制备）过程第f原生质体的制 备（酶解法）B 巾口 伤织 种株 甲窣甲幺A广，注射抗原骨髓痛淋巴细胞细胞 杂交T瘤细胞筛选单克隆抗体正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合（物理、化学法）动物细胞融合（物 理、化学、生物法）第三步杂种植株的筛选与培养杂交瘤细胞筛选与培养第四步杂种植株诱导与鉴定单克隆抗体的提纯3.动物体细胞核移植的过程（流程图）体细胞幽重组培养重组移植代孕母卵母细胞型细胞胚胎一牛子宫易错点分析:第 页 共 24 页细胞工程 5 大技术的原理和操作过程；在植物组织培养中

9、各种植物激素的利用；单克隆抗体的制作过程。我们在学习细胞工程时要知道，细胞工程和基因工程是两个独立的工程，但是二者存在一定的联系，细胞工程可以为基因工程提供后续操作，毕竟基因工程仅是在分子水平改造细胞，而培养出个体就得交给细胞工程或胚胎工程了。第 页共24页四、例题精析【例题U【题干】普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏 细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家们通过基因工程技术，培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄 新品种，操作流程如下图。请据图回答：醒醒晶基因.目的基因）上廉农朴蹶质触迎送纸质粒瓣缈 抗多聚我糖的土壤表杆匿聚精酿 多乳楷因 抗牛群基并通番

10、茄切袍(1)在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是 , 一筛选出含重组 DNA勺土壤农杆菌时通常依据质粒上的 的表达。(2)为促使图中、过程的顺利完成，需要在 条件下进行。要快速繁殖转基因抗软化番茄植 株，目前常用的科技方法是 。为获得这种番茄的脱毒苗，应用其 进行培养。(3)除了图示培育方法外，还可通过蛋白质工程技术，对 的结构进行特定的改变，从而获得抗软化的番茄品种，关键的操作是对 进行定向改造。(4)为防止转基因番茄通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其他植物而造成基因污染，可将抗多 聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄植物细胞的 (结构)中。【答案】（1）农杆菌转化法

11、 标记基因（2）无菌和人工控制 植物组织培养（微型繁殖）茎尖（3）多聚半乳糖醛酸酶多聚半乳糖醛酸酶基因（4）线粒体或叶绿体【解析】（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，因此筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上标记基因的表达。（2）和过程是植物组织培养，该过程只有在无菌和人工控 制条件下才能顺利完成。运用植物组织培养技术可以快速繁殖优良品种，该技术又称植物的微型繁殖技 术。植物分生区附近如茎尖的病毒极少，可以切取一定大小的茎尖进行组织培养，从而获得脱毒苗。【例题2】【题干】下图是培

12、育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中 tet R表示四环素抗性基因, am6表示氨节青霉素抗性基因，BamH、Hindin、Sma1直线所示为三种限制酶的酶切位点。-BamH I复制原点供体牛早期 受精卵胚二Hind inn夕重组BamH I Sm I Hind.UII II*载体代孕牛雌性转一含人乳铁基因牛蛋白乳汁人乳铁蛋白基因 (1)图中将人乳铁蛋.白基因插入载体，需用 限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有 重组载体的大肠杆菌首先需要在含 的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是 (填字母代号)。D. ampRA.启动子B. tetRC

13、.复制原点(3)过程可采用的操作方法是(填字母代号)技术。A.农杆菌转化B.大肠杆菌转化C.显微注射D.细胞融合(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用 (填字母代号)技术。A.核酸分子杂交B.基因序列分析C.抗原抗体杂交D.PCR【答案】(1)Hind mffi BamH 氨节青霉素(2)A(3)C (4)C【解析】构建目的基因表达载体必须使目的基因和载体被限制性核酸内切酶同时酶切后露出相同的黏性末端。从图中可以看出，载体无Smal酶的切割位点，若要将人乳铁蛋白基因插入载体，就只能选择Hind 田和BamH;要选出含有目的基因的大肠杆菌可以通过检测标记基因是否表达来确定，四环素抗性基因中插

14、入了目的基因而失活，故标记基因是氨节青霉素抗性基因；启动子位于基因首端，是RN膘合酶识别和结合的部位，具有调控转录的功能；要使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达就必须在重组 载体中插入乳腺蛋白基因的启动子；检测蛋白质一般使用抗原抗体杂交技术。【例题3】【题干】科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合， 成功地培育出了“番茄-马铃薯”杂种植株(如图所示)，其中表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题:马臂嘴细胞 b(1)在实现过程的技术之前使用 酶处理细胞以去除细胞壁(2)在将杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是 ,其中过程相当于 过程，过程

15、涉及的分裂方式为(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则“番茄一马铃薯”细胞内含条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄一马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于倍体植株第 页 共 24 页【答案】 (1) 纤维素酶和果胶(2) 细胞的全能性脱分化 有丝分裂(3)m n 单【解析】 (1) 植物体细胞杂交过程中应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 (2) 杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是细胞的全能性， 杂种细胞的组织培养过程要经过脱分化和再分化过程， 在植物组织培养过程中只涉及有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则产生的“番茄马铃薯”细胞所含的染色体为m n 条，属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株无论含几个染色体组，均为单倍体。第 页共24页课程小结限制酶操作工具DNA连接邮载体目的茶因的获取目的基因的检测与鉴定基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞转基因植物转基因动物基因工程药物里因治疔应用操作程序植物细