專題九現(xiàn)代生物科技專題 第1講基因工程和細(xì)胞工程 限制 載體 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 目的基因的檢測(cè)與鑒定 基因治療 植物細(xì)胞全能性 脫分化和再分化 細(xì)胞的全能性 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 植物體細(xì)胞融合 植物組織培養(yǎng) 培育作物新品種 細(xì)胞增殖 動(dòng)物細(xì)胞核的全能性 物理法 化學(xué)法 生物法 給小鼠注射抗原 產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細(xì)胞 基因 可產(chǎn)生自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì) 走進(jìn)高考1 PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) 2014江蘇 23B 2 當(dāng)今社會(huì)的普遍觀點(diǎn)是禁止克隆人的實(shí)驗(yàn) 但不反對(duì)治療性克隆 2014重慶 2B 3 抗蟲(chóng)基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá) 2014江蘇 23D 4 重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA分子脫氧核糖和磷酸交替連接 2013安徽 6C 5 質(zhì)粒運(yùn)載體的復(fù)制和表達(dá)也遵循中心法則 2013上海 58D 6 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同 2013全國(guó) 2A 7 在愈傷組織培養(yǎng)基中加入細(xì)胞融合的誘導(dǎo)劑 可獲得染色體加倍的細(xì)胞 2013重慶 5B 8 動(dòng)物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性 2012江蘇 22C 9 每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn) 2011浙江 6B 10 轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因的植物 不會(huì)導(dǎo)致昆蟲(chóng)群體抗性基因頻率增加 2010江蘇 18B 自我校對(duì) 1 PCR中耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用 2 3 抗蟲(chóng)基因即使成功插入植物細(xì)胞內(nèi) 也可能由于基因選擇性表達(dá)或者細(xì)胞內(nèi)基因的互作等其他原因而不能正常表達(dá) 4 DNA分子雜交原理是相對(duì)應(yīng)堿基序列的互補(bǔ)配對(duì) 5 6 7 植物細(xì)胞融合是指經(jīng)纖維素酶和果膠酶處理后得到的原生質(zhì)體的誘導(dǎo)融合 帶有細(xì)胞壁的愈傷組織細(xì)胞不能誘導(dǎo)融合形成染色體加倍的細(xì)胞 8 體現(xiàn)細(xì)胞全能性的依據(jù)是能否發(fā)育成新個(gè)體 9 載體的特點(diǎn)之一是至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn) 10 在轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因植物的選擇作用下 抗性強(qiáng)的昆蟲(chóng)得以保留下來(lái) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 基因文庫(kù) PCR 化學(xué)方法 目的基因 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因 限制酶和DNA連接 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 顯微注射法 感受態(tài)細(xì)胞法 用Ca2 處理 受精卵 體細(xì)胞 受精卵 原核細(xì)胞 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 DNA分子雜交 13 DNA RNA分子雜交 抗原 抗體雜交 是否出現(xiàn)了雜交帶 抗性實(shí)驗(yàn) 抗性是否存在 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 基因表達(dá)載體 檢測(cè)與鑒定 預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 氨基酸 脫氧核苷酸 生物的遺傳特性 蛋白質(zhì) 已有 沒(méi)有 基因修飾或基因合成 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 例1 2015江蘇 32 胰島素A B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一 圖1是該方法所用的基因表達(dá)載體 圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程 融合蛋白A B分別表示 半乳糖苷酶與胰島素A B鏈融合的蛋白 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 1 圖1基因表達(dá)載體中沒(méi)有標(biāo)注出來(lái)的基本結(jié)構(gòu)是 2 圖1中啟動(dòng)子是酶識(shí)別和結(jié)合的部位 有了它才能啟動(dòng)目的基因的表達(dá) 氨芐青霉素抗性基因的作用是 3 構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)必需的工具酶有 4 半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá) 可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部 其意義在于 5 溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵 用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈 且 半乳糖苷酶被切成多個(gè)肽段 這是因?yàn)?6 根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu) 請(qǐng)推測(cè)每個(gè)胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量 你的推測(cè)結(jié)果是 理由是 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 本題考查基因工程及蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 1 一個(gè)完整的基因表達(dá)載體主要包括目的基因 復(fù)制原點(diǎn) 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因等 圖1中沒(méi)有標(biāo)注的基本結(jié)構(gòu)是終止子 2 啟動(dòng)子是基因中的一段DNA序列 是RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn) 它啟動(dòng)目的基因的表達(dá) 氨芐青霉素抗性基因是標(biāo)記基因 其作用是篩選含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌 3 構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)要將目的基因連接在運(yùn)載體上 所以必需的工具酶有限制酶和DNA連接酶 4 胰島素是在大腸桿菌內(nèi)生產(chǎn)的 將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部 可以防止胰島素的A B鏈被大腸桿菌體內(nèi)的蛋白酶降解 5 溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵 用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈 說(shuō)明胰島素A B鏈中不含甲硫氨酸 半乳糖苷酶被切成多個(gè)肽段 說(shuō)明其中含多個(gè)甲硫氨酸 6 從圖2可以看出胰島素分子由兩條肽鏈組成 所以每個(gè)胰島素分子至少含有兩個(gè)游離氨基 因?yàn)閮蓷l肽鏈的一端各有一個(gè)游離的氨基 氨基酸的R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 答案 1 終止子 2 RNA聚合作為標(biāo)記基因 將含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來(lái) 3 限制酶和DNA連接酶 4 防止胰島素的A B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解 5 半乳糖苷酶中含多個(gè)甲硫氨酸 而胰島素A B鏈中不含甲硫氨酸 6 至少2個(gè)兩條肽鏈的一端各有一個(gè)游離的氨基 氨基酸R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練11 2015廣東揭陽(yáng)一模 金茶花是中國(guó)特有的觀賞品種 但易得枯萎病 科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因 通過(guò)下圖所示的方法培育出了抗枯萎病的新品種 下列敘述正確的是 A 圖中 分別是基因表達(dá)載體 目的基因B 形成 的操作中使用的酶有限制酶 DNA聚合酶和DNA連接酶C 在 幼苗中檢測(cè)到抗枯萎病基因標(biāo)志著成功培育新品種D 由 培育至 過(guò)程中 經(jīng)歷了脫分化和再分化過(guò)程 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 圖中 分別是質(zhì)粒和目的基因 A項(xiàng)錯(cuò)誤 形成 的過(guò)程是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程 操作中使用的酶有限制酶和DNA連接酶 B項(xiàng)錯(cuò)誤 在 幼苗中檢測(cè)到抗枯萎病基因 說(shuō)明目的基因已經(jīng)成功插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上 C項(xiàng)錯(cuò)誤 由 培育至 過(guò)程中 運(yùn)用了植物組織培養(yǎng)技術(shù) 經(jīng)歷了脫分化和再分化過(guò)程 D項(xiàng)正確 答案 D 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 2 2015湖南懷化三模 請(qǐng)依據(jù)相關(guān)材料回答問(wèn)題 材料一 人類可利用轉(zhuǎn)基因番茄作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)人胰島素 所用的人胰島素基因是依據(jù)植物 偏愛(ài) 的密碼子來(lái)設(shè)計(jì)所含的密碼子 通過(guò)人工合成若干DNA片段 拼接而成 并且在胰島素 COOH端加上KDEL內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留序列 避免胰島素在植物細(xì)胞中的降解 將該基因置于果實(shí)專一性啟動(dòng)子的驅(qū)動(dòng)之下通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的方法轉(zhuǎn)入番茄中 在番茄的果實(shí)中表達(dá)人胰島素 材料二 T4溶菌酶在溫度較高時(shí)易失去活性 科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造 使其表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個(gè)二硫鍵 提高了T4溶菌酶的耐熱性 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 1 材料一中基因工程操作是采用的方法獲得目的基因的 獲得的人胰島素基因與人體細(xì)胞中胰島素基因中編碼氨基酸的堿基序列不同 但兩者所編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列相同 這是因?yàn)?要想在體外獲得大量該目的基因的片段 可以采用技術(shù) 2 根據(jù)上述描述 轉(zhuǎn)基因操作時(shí)所用的載體是 載體上的可以轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞 并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上 3 材料二屬于工程范疇 該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ) 通過(guò)基因修飾或基因合成 對(duì)進(jìn)行改造 或制造一種的技術(shù) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 1 由題意 所用的人胰島素基因是依據(jù)植物 偏愛(ài) 的密碼子來(lái)設(shè)計(jì)所含的密碼子 通過(guò)人工合成若干DNA片段 拼接而成 可知 材料一中基因工程操作是采用人工合成的方法來(lái)獲得目的基因 由于密碼子具有簡(jiǎn)并性 或一種氨基酸有多個(gè)密碼子 堿基序列不同的基因可以編碼出相同的蛋白質(zhì) 所以獲得的人胰島素基因與人體細(xì)胞中胰島素基因中編碼氨基酸的堿基序列不同 但兩者所編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸序列相同 欲在體外擴(kuò)增目的基因 可以采用PCR技術(shù) 2 依題意可知 轉(zhuǎn)基因操作時(shí)所用的載體是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒 載體上的T DNA可以轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞 并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上 3 由題意 科學(xué)家對(duì)編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行改造 使其表達(dá)的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?可知 材料二屬于蛋白質(zhì)工程范疇 該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ) 通過(guò)基因修飾或基因合成 對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造 或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 答案 1 人工合成密碼子具有簡(jiǎn)并性 或一種氨基酸有多個(gè)密碼子 基因序列不同 蛋白質(zhì)可以相同PCR 2 農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒T DNA 3 蛋白質(zhì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 全能性 增殖 胰蛋白酶 蔗糖 葡萄糖 動(dòng)物血清 動(dòng)物血清 液體 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 原代 傳代 不能 無(wú)病毒 有毒物質(zhì)的毒性 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 細(xì)胞增殖 從注射特定抗原的免疫小鼠脾臟中分離B淋巴細(xì)胞 聚乙二醇 PEG 滅活的病毒 篩選與培養(yǎng) 免疫 篩選與培養(yǎng) 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和 生物導(dǎo)彈 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 例2 2015天津理綜 7 DHA對(duì)腦神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要 以A B兩種單細(xì)胞真核藻為親本 利用細(xì)胞融合技術(shù)選育高產(chǎn)DHA融合藻 兩種藻特性如下表 據(jù)表回答 1 選育的融合藻應(yīng)具有A藻與B藻的優(yōu)點(diǎn) 2 誘導(dǎo)融合前需用纖維素酶處理兩種藻 其目的是獲得 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 3 通過(guò)以下三步篩選融合藻 步驟可淘汰B藻 步驟可淘汰生長(zhǎng)速率較慢的藻落 再通過(guò)步驟獲取生產(chǎn)所需的融合藻 步驟a 觀察藻落的大小步驟b 用不含有機(jī)碳源 碳源 生物生長(zhǎng)的碳素來(lái)源 的培養(yǎng)基進(jìn)行光照培養(yǎng)步驟c 測(cè)定DHA含量 4 以獲得的融合藻為材料進(jìn)行甲 乙 丙三組實(shí)驗(yàn) 結(jié)果如下圖 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 甲組條件下 融合藻產(chǎn)生 H 的細(xì)胞器是 丙組條件下產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是 與甲 丙兩組相比 乙組融合藻生長(zhǎng)速率較快 原因是在該培養(yǎng)條件下 甲 乙兩組DHA產(chǎn)量均較高 但實(shí)際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件 其原因是 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 本題主要考查植物細(xì)胞融合技術(shù)的原理及雜交植株的培養(yǎng)和篩選 1 分析表格可知 要以A B兩種藻為親本培育高產(chǎn)DHA融合藻 則選育的融合藻不僅要具有A藻能產(chǎn)生DHA和自養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn) 還要具有B藻能快速生長(zhǎng)的特點(diǎn) 2 誘導(dǎo)融合前要用纖維素酶處理 去掉兩種藻細(xì)胞的細(xì)胞壁 其目的是獲得原生質(zhì)體 3 B藻是異養(yǎng)的 只能利用有機(jī)碳源 所以步驟b可淘汰B藻 菌落的大小可衡量生長(zhǎng)速率的快慢 所以步驟a可淘汰生長(zhǎng)速率較慢的菌落 在a b步驟的基礎(chǔ)上再通過(guò)步驟c就可以獲取生產(chǎn)所用的融合藻 4 甲組條件是光照 無(wú)機(jī)物 所以融合藻產(chǎn)生 H 的生理過(guò)程有光合作用和細(xì)胞呼吸 因此其產(chǎn)生 H 的細(xì)胞器是葉綠體和線粒體 丙組條件是黑暗 葡萄糖 產(chǎn)生ATP的生理過(guò)程只有細(xì)胞呼吸 所以丙組產(chǎn)生ATP的細(xì)胞器是線粒體 由于融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng) 而乙組的條件是光照和葡萄糖 所以與甲 丙兩組相比 乙組融合藻生長(zhǎng)速率較快 盡管甲 乙兩組DHA產(chǎn)量都較高 但甲組的培養(yǎng)條件是光照和無(wú)機(jī)物 無(wú)需添加葡萄糖 這樣既可降低成本 也可防止一些雜菌生長(zhǎng) 所以實(shí)際生產(chǎn)中往往采用甲組的培養(yǎng)條件 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 答案 1 產(chǎn)生DHA 自養(yǎng)特性快速生長(zhǎng) 2 原生質(zhì)體 3 bac 4 線粒體 葉綠體線粒體 融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)融合藻利用光能和簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物即能生長(zhǎng) 不需添加葡萄糖 可降低成本 也可防止雜菌生長(zhǎng) 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 3 克隆的三個(gè)層次克隆有分子克隆 細(xì)胞克隆和個(gè)體克隆三個(gè)層次 分子克隆是指將某一特定的DNA分子片段通過(guò)重組DNA技術(shù)插入一個(gè)載體中 并在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制 得到的大量完全相同的該DNA片段 如基因工程中目的基因通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增獲得的大量的目的基因 細(xì)胞克隆是指由一個(gè)單一的共同祖先細(xì)胞分裂所形成的純細(xì)胞系 其中每個(gè)細(xì)胞的基因都相同 如雜交瘤細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得大量的雜交瘤細(xì)胞 就是細(xì)胞水平上的克隆 個(gè)體克隆是指基因型完全相同的兩個(gè)或更多個(gè)個(gè)體組成的群體 如通過(guò)細(xì)胞核移植技術(shù)或胚胎分割移植技術(shù)獲得的個(gè)體 克隆羊和通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得的植株等 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練21 2015北京東城區(qū)期末 細(xì)胞工程中 選擇合適的生物材料是成功的關(guān)鍵 下列敘述不正確的是 A 選擇高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)有利于獲得大量的細(xì)胞B 選擇去核的卵 母 細(xì)胞作為核受體進(jìn)行核移植可提高克隆動(dòng)物的成功率C 選擇植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理可獲得有用的突變體D 選擇一定大小的植物莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)可獲得脫毒苗 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 高度分化的細(xì)胞分裂能力弱 應(yīng)選用胚胎細(xì)胞或幼齡動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng) A項(xiàng)不正確 卵 母 細(xì)胞中含有促進(jìn)全能性表達(dá)的物質(zhì) 所以選擇去核的卵 母 細(xì)胞作為核受體進(jìn)行核移植可提高克隆動(dòng)物的成功率 B項(xiàng)正確 愈傷組織細(xì)胞處于分生狀態(tài) 易受外界環(huán)境因素影響而發(fā)生突變 因此選擇植物的愈傷組織進(jìn)行誘變處理 再進(jìn)行人工選擇 可獲得有用的突變體 C項(xiàng)正確 植物的莖尖等分生組織的病毒極少甚至無(wú)病毒 由其培養(yǎng)成的植株可能不帶病毒 從而獲得脫毒苗 D項(xiàng)正確 答案 A 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 2 2015山東濟(jì)寧一模 下列是生物學(xué)技術(shù)制備抗體的兩個(gè)途徑模式簡(jiǎn)圖 請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題 1 過(guò)程 至 抗體的獲取稱為 其中 是過(guò)程 2 過(guò)程需要酶 過(guò)程需要的工具酶為 3 處需要篩選 其目的是 4 結(jié)構(gòu)甲的組成必須包括及目的基因等 5 如果想用棉花產(chǎn)生該種抗體 則 過(guò)程的受體細(xì)胞通常選用 經(jīng)過(guò)篩選后再侵染棉花體細(xì)胞 轉(zhuǎn)化成功后通過(guò)技術(shù)獲得能產(chǎn)抗體的轉(zhuǎn)基因棉花植株 考點(diǎn)一 考點(diǎn)二 解析 1 分析圖中細(xì)胞A是B淋巴細(xì)胞 Y細(xì)胞是骨髓瘤細(xì)胞 所以 是細(xì)胞融合過(guò)程 是篩選 培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞分泌獲得單克隆抗體的過(guò)程 2 圖中 過(guò)程是利用mRNA為模板 反轉(zhuǎn)錄合成目的基因的過(guò)程 該過(guò)程需要逆轉(zhuǎn)錄酶 過(guò)程是構(gòu)建基因表達(dá)載體 需要對(duì)目的基因與質(zhì)粒進(jìn)行切割和連接 所以需要工具酶 限制酶和DNA連接酶 3 處篩選目的是淘汰不能增殖的細(xì)胞和不能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞 獲得能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞 4 構(gòu)建的基因表達(dá)載體必須包含的結(jié)構(gòu)組成有目的基因 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因等 5 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法必須先把基因表達(dá)載體轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞 土壤農(nóng)桿菌中 再通過(guò)土壤農(nóng)桿菌去侵染棉花體細(xì)胞 最后經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)得到能產(chǎn)生抗體的棉花植株 答案 1 單克隆抗體細(xì)胞融合 或B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合 2 逆轉(zhuǎn)錄限制酶和DNA連接酶 3 篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞 4 啟動(dòng)子 終止子 標(biāo)記基因 5 土壤農(nóng)桿菌植物組織培養(yǎng)