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專題九現(xiàn)代生物科技專題 第1講基因工程和細胞工程 限制 載體 基因表達載體的構建 目的基因的檢測與鑒定 基因治療 植物細胞全能性 脫分化和再分化 細胞的全能性 細胞膜的流動性 植物體細胞融合 植物組織培養(yǎng) 培育作物新品種 細胞增殖 動物細胞核的全能性 物理法 化學法 生物法 給小鼠注射抗原 產生專一抗體的雜交瘤細胞 基因 可產生自然界沒有的蛋白質 走進高考1 PCR反應中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應 2014江蘇 23B 2 當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗 但不反對治療性克隆 2014重慶 2B 3 抗蟲基因即使成功地插入到植物細胞染色體上也未必能正常表達 2014江蘇 23D 4 重組質粒與探針能進行分子雜交是因為DNA分子脫氧核糖和磷酸交替連接 2013安徽 6C 5 質粒運載體的復制和表達也遵循中心法則 2013上海 58D 6 動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基不同 2013全國 2A 7 在愈傷組織培養(yǎng)基中加入細胞融合的誘導劑 可獲得染色體加倍的細胞 2013重慶 5B 8 動物雜交瘤細胞產生單克隆抗體體現(xiàn)了細胞的全能性 2012江蘇 22C 9 每個重組質粒至少含一個限制性核酸內切酶識別位點 2011浙江 6B 10 轉抗蟲基因的植物 不會導致昆蟲群體抗性基因頻率增加 2010江蘇 18B 自我校對 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 抗蟲基因即使成功插入植物細胞內 也可能由于基因選擇性表達或者細胞內基因的互作等其他原因而不能正常表達 4 DNA分子雜交原理是相對應堿基序列的互補配對 5 6 7 植物細胞融合是指經纖維素酶和果膠酶處理后得到的原生質體的誘導融合 帶有細胞壁的愈傷組織細胞不能誘導融合形成染色體加倍的細胞 8 體現(xiàn)細胞全能性的依據(jù)是能否發(fā)育成新個體 9 載體的特點之一是至少含一個限制性核酸內切酶識別位點 10 在轉抗蟲基因植物的選擇作用下 抗性強的昆蟲得以保留下來 考點一 考點二 基因文庫 PCR 化學方法 目的基因 啟動子 終止子 標記基因 限制酶和DNA連接 農桿菌轉化法 基因槍法 花粉管通道法 顯微注射法 感受態(tài)細胞法 用Ca2 處理 受精卵 體細胞 受精卵 原核細胞 考點一 考點二 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 抗性實驗 抗性是否存在 考點一 考點二 基因表達載體 檢測與鑒定 預期的蛋白質結構 氨基酸 脫氧核苷酸 生物的遺傳特性 蛋白質 已有 沒有 基因修飾或基因合成 考點一 考點二 例1 2015江蘇 32 胰島素A B鏈分別表達法是生產胰島素的方法之一 圖1是該方法所用的基因表達載體 圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產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 請回答下列問題 考點一 考點二 1 圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結構是 2 圖1中啟動子是酶識別和結合的部位 有了它才能啟動目的基因的表達 氨芐青霉素抗性基因的作用是 3 構建基因表達載體時必需的工具酶有 4 半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達 可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內部 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肽段 這是因為 6 根據(jù)圖2中胰島素的結構 請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量 你的推測結果是 理由是 考點一 考點二 解析 本題考查基因工程及蛋白質的分子結構 1 一個完整的基因表達載體主要包括目的基因 復制原點 啟動子 終止子 標記基因等 圖1中沒有標注的基本結構是終止子 2 啟動子是基因中的一段DNA序列 是RNA聚合酶的結合位點 它啟動目的基因的表達 氨芐青霉素抗性基因是標記基因 其作用是篩選含有重組質粒的大腸桿菌 3 構建基因表達載體時要將目的基因連接在運載體上 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生產的 將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內部 可以防止胰島素的A B鏈被大腸桿菌體內的蛋白酶降解 5 溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵 用溴化氰處理相應的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈 說明胰島素A B鏈中不含甲硫氨酸 半乳糖苷酶被切成多個肽段 說明其中含多個甲硫氨酸 6 從圖2可以看出胰島素分子由兩條肽鏈組成 所以每個胰島素分子至少含有兩個游離氨基 因為兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基 氨基酸的R基團中可能還含有游離的氨基 考點一 考點二 答案 1 終止子 2 RNA聚合作為標記基因 將含有重組質粒的大腸桿菌篩選出來 3 限制酶和DNA連接酶 4 防止胰島素的A B鏈被菌體內蛋白酶降解 5 半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸 而胰島素A B鏈中不含甲硫氨酸 6 至少2個兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基 氨基酸R基團中可能還含有游離的氨基 考點一 考點二 考點一 考點二 對點訓練11 2015廣東揭陽一模 金茶花是中國特有的觀賞品種 但易得枯萎病 科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因 通過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 幼苗中檢測到抗枯萎病基因標志著成功培育新品種D 由 培育至 過程中 經歷了脫分化和再分化過程 考點一 考點二 解析 圖中 分別是質粒和目的基因 A項錯誤 形成 的過程是基因表達載體的構建過程 操作中使用的酶有限制酶和DNA連接酶 B項錯誤 在 幼苗中檢測到抗枯萎病基因 說明目的基因已經成功插入轉基因生物染色體的DNA上 C項錯誤 由 培育至 過程中 運用了植物組織培養(yǎng)技術 經歷了脫分化和再分化過程 D項正確 答案 D 考點一 考點二 2 2015湖南懷化三模 請依據(jù)相關材料回答問題 材料一 人類可利用轉基因番茄作為生物反應器生產人胰島素 所用的人胰島素基因是依據(jù)植物 偏愛 的密碼子來設計所含的密碼子 通過人工合成若干DNA片段 拼接而成 并且在胰島素 COOH端加上KDEL內質網滯留序列 避免胰島素在植物細胞中的降解 將該基因置于果實專一性啟動子的驅動之下通過農桿菌介導的方法轉入番茄中 在番茄的果實中表達人胰島素 材料二 T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性 科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行改造 使其表達的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二硫鍵 提高了T4溶菌酶的耐熱性 考點一 考點二 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中氨基酸序列相同 這是因為 要想在體外獲得大量該目的基因的片段 可以采用技術 2 根據(jù)上述描述 轉基因操作時所用的載體是 載體上的可以轉移至受體細胞 并且整合到受體細胞染色體的DNA上 3 材料二屬于工程范疇 該工程是指以分子生物學相關理論為基礎 通過基因修飾或基因合成 對進行改造 或制造一種的技術 考點一 考點二 解析 1 由題意 所用的人胰島素基因是依據(jù)植物 偏愛 的密碼子來設計所含的密碼子 通過人工合成若干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獲得目的基因 由于密碼子具有簡并性 或一種氨基酸有多個密碼子 堿基序列不同的基因可以編碼出相同的蛋白質 所以獲得的人胰島素基因與人體細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中氨基酸序列相同 欲在體外擴增目的基因 可以采用PCR技術 2 依題意可知 轉基因操作時所用的載體是農桿菌的Ti質粒 載體上的T DNA可以轉移至受體細胞 并且整合到受體細胞染色體的DNA上 3 由題意 科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行改造 使其表達的T4溶菌酶的第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?可知 材料二屬于蛋白質工程范疇 該工程是指以分子生物學相關理論為基礎 通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質進行改造 或制造一種新蛋白質的技術 考點一 考點二 答案 1 人工合成密碼子具有簡并性 或一種氨基酸有多個密碼子 基因序列不同 蛋白質可以相同PCR 2 農桿菌的Ti質粒T DNA 3 蛋白質現(xiàn)有蛋白質新蛋白質 考點一 考點二 全能性 增殖 胰蛋白酶 蔗糖 葡萄糖 動物血清 動物血清 液體 考點一 考點二 原代 傳代 不能 無病毒 有毒物質的毒性 考點一 考點二 細胞膜的流動性 細胞增殖 從注射特定抗原的免疫小鼠脾臟中分離B淋巴細胞 聚乙二醇 PEG 滅活的病毒 篩選與培養(yǎng) 免疫 篩選與培養(yǎng) 克服遠緣雜交不親和 生物導彈 考點一 考點二 例2 2015天津理綜 7 DHA對腦神經發(fā)育至關重要 以A B兩種單細胞真核藻為親本 利用細胞融合技術選育高產DHA融合藻 兩種藻特性如下表 據(jù)表回答 1 選育的融合藻應具有A藻與B藻的優(yōu)點 2 誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻 其目的是獲得 考點一 考點二 3 通過以下三步篩選融合藻 步驟可淘汰B藻 步驟可淘汰生長速率較慢的藻落 再通過步驟獲取生產所需的融合藻 步驟a 觀察藻落的大小步驟b 用不含有機碳源 碳源 生物生長的碳素來源 的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)步驟c 測定DHA含量 4 以獲得的融合藻為材料進行甲 乙 丙三組實驗 結果如下圖 考點一 考點二 甲組條件下 融合藻產生 H 的細胞器是 丙組條件下產生ATP的細胞器是 與甲 丙兩組相比 乙組融合藻生長速率較快 原因是在該培養(yǎng)條件下 甲 乙兩組DHA產量均較高 但實際生產中往往采用甲組的培養(yǎng)條件 其原因是 考點一 考點二 解析 本題主要考查植物細胞融合技術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DHA融合藻 則選育的融合藻不僅要具有A藻能產生DHA和自養(yǎng)的優(yōu)點 還要具有B藻能快速生長的特點 2 誘導融合前要用纖維素酶處理 去掉兩種藻細胞的細胞壁 其目的是獲得原生質體 3 B藻是異養(yǎng)的 只能利用有機碳源 所以步驟b可淘汰B藻 菌落的大小可衡量生長速率的快慢 所以步驟a可淘汰生長速率較慢的菌落 在a b步驟的基礎上再通過步驟c就可以獲取生產所用的融合藻 4 甲組條件是光照 無機物 所以融合藻產生 H 的生理過程有光合作用和細胞呼吸 因此其產生 H 的細胞器是葉綠體和線粒體 丙組條件是黑暗 葡萄糖 產生ATP的生理過程只有細胞呼吸 所以丙組產生ATP的細胞器是線粒體 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 乙組融合藻生長速率較快 盡管甲 乙兩組DHA產量都較高 但甲組的培養(yǎng)條件是光照和無機物 無需添加葡萄糖 這樣既可降低成本 也可防止一些雜菌生長 所以實際生產中往往采用甲組的培養(yǎng)條件 考點一 考點二 答案 1 產生DHA 自養(yǎng)特性快速生長 2 原生質體 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單的無機物即能生長 不需添加葡萄糖 可降低成本 也可防止雜菌生長 考點一 考點二 考點一 考點二 考點一 考點二 3 克隆的三個層次克隆有分子克隆 細胞克隆和個體克隆三個層次 分子克隆是指將某一特定的DNA分子片段通過重組DNA技術插入一個載體中 并在宿主細胞中進行自我復制 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PCR技術擴增獲得的大量的目的基因 細胞克隆是指由一個單一的共同祖先細胞分裂所形成的純細胞系 其中每個細胞的基因都相同 如雜交瘤細胞通過細胞培養(yǎng)技術獲得大量的雜交瘤細胞 就是細胞水平上的克隆 個體克隆是指基因型完全相同的兩個或更多個個體組成的群體 如通過細胞核移植技術或胚胎分割移植技術獲得的個體 克隆羊和通過植物組織培養(yǎng)技術獲得的植株等 考點一 考點二 對點訓練21 2015北京東城區(qū)期末 細胞工程中 選擇合適的生物材料是成功的關鍵 下列敘述不正確的是 A 選擇高度分化的動物體細胞進行培養(yǎng)有利于獲得大量的細胞B 選擇去核的卵 母 細胞作為核受體進行核移植可提高克隆動物的成功率C 選擇植物的愈傷組織進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行組織培養(yǎng)可獲得脫毒苗 考點一 考點二 解析 高度分化的細胞分裂能力弱 應選用胚胎細胞或幼齡動物細胞進行培養(yǎng) A項不正確 卵 母 細胞中含有促進全能性表達的物質 所以選擇去核的卵 母 細胞作為核受體進行核移植可提高克隆動物的成功率 B項正確 愈傷組織細胞處于分生狀態(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行誘變處理 再進行人工選擇 可獲得有用的突變體 C項正確 植物的莖尖等分生組織的病毒極少甚至無病毒 由其培養(yǎng)成的植株可能不帶病毒 從而獲得脫毒苗 D項正確 答案 A 考點一 考點二 2 2015山東濟寧一模 下列是生物學技術制備抗體的兩個途徑模式簡圖 請據(jù)圖回答下列問題 1 過程 至 抗體的獲取稱為 其中 是過程 2 過程需要酶 過程需要的工具酶為 3 處需要篩選 其目的是 4 結構甲的組成必須包括及目的基因等 5 如果想用棉花產生該種抗體 則 過程的受體細胞通常選用 經過篩選后再侵染棉花體細胞 轉化成功后通過技術獲得能產抗體的轉基因棉花植株 考點一 考點二 解析 1 分析圖中細胞A是B淋巴細胞 Y細胞是骨髓瘤細胞 所以 是細胞融合過程 是篩選 培養(yǎng)雜交瘤細胞分泌獲得單克隆抗體的過程 2 圖中 過程是利用mRNA為模板 反轉錄合成目的基因的過程 該過程需要逆轉錄酶 過程是構建基因表達載體 需要對目的基因與質粒進行切割和連接 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胞和不能產生特異性抗體的雜交瘤細胞 獲得能產生特異性抗體的雜交瘤細胞 4 構建的基因表達載體必須包含的結構組成有目的基因 啟動子 終止子 標記基因等 5 農桿菌轉化法必須先把基因表達載體轉入受體細胞 土壤農桿菌中 再通過土壤農桿菌去侵染棉花體細胞 最后經植物組織培養(yǎng)技術得到能產生抗體的棉花植株 答案 1 單克隆抗體細胞融合 或B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合 2 逆轉錄限制酶和DNA連接酶 3 篩選出能產生特異性抗體的雜交瘤細胞 4 啟動子 終止子 標記基因 5 土壤農桿菌植物組織培養(yǎng)