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第一讲基因工程、克隆技术专题九现代生物科技题组1基因工程1．(2010·全国Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是()A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株D．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B解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使目的基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不属于基因工程。2．(2010·浙江理综，2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C．将重组DNA分子导入烟草原生质体D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞A解析：限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。题组2克隆技术6．(2010·广东理综，24)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术(或仪器)与应用匹配正确的是(双选)()A．PCR技术——扩增蛋白质B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒D．花粉离体培养——培育单倍体植物BD7．(2010·浙江理综，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养解析：由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞，A项错误；克隆培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同，B项错误；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖，C项错误；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养，D项正确。答案：D考点1基因工程相关知识考查1．基因工程的基本工具的比较限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段，形成重组DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点(条件)(1)识别特定的核苷酸序列(2)在特定位点上切割(1)E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端(2)T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端(1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制(2)有多个限制酶切割位点(3)具有特殊的标记基因常用类型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒2.将目的基因导入受体细胞中的方法的比较生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2＋处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的染色体DNA→表达目的基因表达载体提纯提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子3.PCR技术与DNA复制的比较DNA复制PCR技术区别场所细胞内(主要在细胞核内)细胞外(主要在PCR扩增仪内)酶DNA解旋酶、普通的DNA聚合酶等耐热的DNA聚合酶(Taq酶)温度条件细胞内温和条件需控制温度，在较高温度下进行合成的对象DNA分子DNA片段或基因联系①模板：均需要脱氧核苷酸链作为模板进行物质合成②原料：均为四种脱氧核苷酸(即dCTP、dATP、dGTP和dTTP)③酶：均需要DNA聚合酶进行催化④引物：均需要引物，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸4.目的基因的检测内容和方法的比较类型步骤检测内容方法结果显示分子水平检测第一步目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否成功显示出杂交带第二步目的基因是否转录出mRNA核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上第三步目的基因是否翻译出蛋白质蛋白质分子杂交(抗原—抗体之间)同上个体水平鉴定包括抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品进行活性比较，以确定功能是否相同等5.两种基因治疗途径及其特点途径方法特点不同点体外基因治疗从患者体内获得某种、细胞扩增→输入体内(实例中第一个)操作复杂，但效果较为可靠体内基因治疗直接向患者体内组织中转移基因(实例中第二个)方法简便，但效果难以控制相同点都属于基因治疗，都是将正常的外源基因导入靶细胞，以代替、修复、纠正缺陷基因。目前两种方法都处于临床实验阶段6.基因工程的应用表现方面具体内容植物基因工程①抗虫转基因植物②抗病转基因植物③抗逆转基因植物④利用转基因改良植物品质动物基因工程①提高动物生长速度②用转基因动物生产药物(如乳腺生物反应器)③用转基因动物作器官移植的供体④用于改善畜产品的品质基因工程药物控制药品合成的相应基因基因治疗①体外基因治疗②体内基因治疗7.基因工程与蛋白质工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程设计预期的蛋白质结构→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的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中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现1．对DNA连接酶、DNA聚合酶等的理解名称作用参与的生理过程及应用DNA连接酶连接两个DNA片段限制性核酸内切酶切割某种特定的脱氧核苷酸序列基因工程DNA聚合酶在脱氧核苷酸链上添加单个脱氧核苷酸DNA复制RNA聚合酶在核糖核苷酸链上添加单个核糖核苷酸转录解旋酶使碱基间氢键断裂形成脱氧核苷酸链DNA复制及转录逆转录酶以RNA为模板合成DNA逆转录、基因工程2.基因工程与蛋白质工程的比较基因工程蛋白质工程操作环境生物体外生物体外操作核心基因基因操作起点目的基因预期的蛋白质功能结果人类需要的基因产物自然界不存在的蛋白质【例1】(沈阳质检)转基因植物油是由转基因植物通过压榨或浸出法加工制得的，因其出油率高而被广泛采用。我国是植物油消费大国，每年都从国外进口大量的转基因植物油。(1)在培育转基因油料植物的过程中，基因操作需要的工具酶是______________________________。在基因表达载体中，目的基因的首端必须含有_________，它是_____________识别和结合位点。(2)请写出一种将目的基因导入油料植物细胞可以采用的方法：____________________________________。若受体细胞为植物体细胞，可采用______________技术获得转基因植物体，该技术所依据的原理是______________________。限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子RNA聚合酶农杆菌转化(或基因枪、花粉管通道)法植物组织培养植物细胞的全能性(3)若要检测(2)中获得的植物细胞染色体上是否含有目的基因，可采用________________技术。而想要得知上述植物是否真的出油率高，应如何做？________________________________________________________________________。(4)若利用蛋白质工程继续提高油料植物的出油率，其设计流程应从预期的______________出发，设计预期的________结构，推测出应有的_________序列，然后找到相对应的_____________序列，再用转基因技术改变其现有性状。DNA分子杂交将该植物制出的植物油与同等质量的非转基因植物制出的植物油称重比较蛋白质功能蛋白质氨基酸脱氧核苷酸考点2克隆技术相关知识整合1．细胞工程的几个过程流程图比较细胞工程技术技术过程图示植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞的融合核移植单克隆抗体的制备2.植物组织培养与动物细胞培养的比较植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基的物理性质固体液体(合成培养基)培养基的成分水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果新的植株或组织新的细胞系或细胞株应用①微型繁殖②作物脱毒③生产人工种子④单倍体育种⑤突变体的利用⑥细胞产物的工厂化生产①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究条件均需无毒环境无菌操作，适宜的营养、温度、pH、O2等3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合实质内容改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品(使后代具有双亲的特性)理论基础植物细胞具有全能性细胞增殖诱导手段物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇生物法：灭活的病毒诱导过程去细胞壁(纤维素酶、果胶酶)↓原生质体融合(获得杂种原生质体)↓植物细胞培养(获得植株)获得分离的单个动物细胞(胰蛋白酶处理)↓诱导融合↓动物细胞培养(细胞产品)应用白菜甘蓝等杂种植物单克隆抗体的制备(杂交瘤细胞)受精作用、原生质体融合、动物细胞融合受精作用原生质体融合动物细胞融合不同点细胞类型不同精子与卵细胞体细胞体细胞细胞来源不同来自同种生物个体一般来自不同种的生物个体般来自不同种的生物个体染色体数目变化不同2N2N＋2N，不一定是2N×22N＋2N，不一定是2N×2融合条件不同不需人工诱导需人工诱导需人工诱导相同点都有两个细胞融合成一个细胞，并且融合成这个细胞的遗传物质都是由原来的两个细胞决定的【例2】野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题：(1)①过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中“酶解”所用的酶应该包括________________。(2)②过程可用聚乙二醇(PEG)，其目的是______________________。(3)请用文字和箭头表示出④⑤技术过程的实验流程：_____________________________________________________________。由此过程可以看出植物细胞有形成完整个体的可能性，这是__________________的表现。(4)在培养基上培养一段时间后，原生质体会再生出细胞壁。可以取样，通过__________________________实验来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)请说明运用植物体细胞杂交法的最大好处：_____________________________________________________________。纤维素酶、果胶酶诱导原生质体融合融合细胞愈伤组织幼苗――→脱分化――→再分化植物细胞具有全能性植物细胞的质壁分离与复原可以克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍【例3】(潍坊质检)人CD20单克隆抗体是治疗一些恶性肿瘤的特效药物，目前主要是通过培养哺乳动物细胞的方式生产。我国科学家已经培育出世界上第一头转入了CD20抗体基因的转基因牛，可以从它产的