选修三第1讲基因工程.docx
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选修三第1讲基因工程
选修三第1讲 基因工程
一、判断下列有关基因工程的叙述
(1)生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
(2)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
(3)每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
(4)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
(5)用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
(6)自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后DNA整合到细菌DNA上,属于基因工程
(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
(8)限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
二、复习回顾
1.基本流程
(1)目的基因的获取
(2)基因表达载体的构建(目的基因+++基因)
(3)将目的基因导入受体细胞
导入植物:
法、基因枪法、法
导入动物:
;导入微生物:
感受态细胞法(用处理)
(4)目的基因的检测与鉴定
插入检测:
;转录检测:
DNA—RNA分子杂交
翻译检测:
杂交));个体水平检测——如抗性接种实验
2.基本工具
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
两个核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的键
作用特点(条件)
识别特定的核苷酸序列;在特定位点上切割
E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端;
T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端
能在宿主细胞内稳定存在并大量复制;
有多个限制酶切割位点;具有特殊的标记基因
3.基因表达载体的构建过程
三、技能点拨
1.区分DNA连接酶和DNA聚合酶、限制性核酸内切酶和解旋酶
(1)DNA连接酶连接两个DNA片段,而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(2)限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列,并使两条链在特定的位置断开,而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键打开形成两条单链。
2.启动子和终止子:
启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,启动转录;终止子是终止转录的位点。
插入的目的基因只是结构基因部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前需要有启动子,后需要有终止子。
3.根据受体种类确定基因工程的受体细胞。
受体种类不同,所用的受体细胞种类也不相同。
(1)植物:
由于植物细胞具有全能性,植物体细胞经过植物组织培养能够形成植物体,所以植物的受体细胞一般是体细胞。
(2)动物:
由于动物细胞没有全能性,不能由一个体细胞培养成一个个体,所以动物基因工程的受体细胞不是体细胞,而是受精卵。
(3)微生物:
多用原核生物细胞,因为原核生物繁殖快,多为单细胞,遗传物质相对较少。
四、对位训练
1.下列关于质粒的叙述,正确的是
A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B.质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子
C.质粒只有在导入宿主细胞后才能在宿主细胞内复制
D.细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行的
2.基因工程又叫DNA重组技术,该技术是在生物体外,通过对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞,使重组基因在受体细胞内进行表达。
下列关于基因工程的说法正确的是
A.一种限制性内切酶能识别多种特定的核苷酸序列
B.质粒是基因工程中唯一的载体
C.基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复
D.载体必须具备的条件之一是:
具有多个限制性内切酶切点,以便与外源基因连接
3.下列有关基因工程的叙述,正确的是
A.DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来
B.目的基因导入受体细胞后,受体细胞即发生基因突变
C.目的基因与载体结合的过程发生在细胞外
D.常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等
4.以下关于蛋白质工程的说法正确的是
A.蛋白质工程以基因工程为基础B.蛋白质工程就是酶工程的延伸
C.蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造
D.蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
5.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心
A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰
B.运载体的标记基因可能指导合成有利于抗性进化的产物
C.目的基因本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,从而可能打破生态平衡
6.(多选)欧美一些国家开始限制基因食物的生产或不接纳转基因产品,是由于随着转基因技术的发展,人们开始认识到“基因污染”的严重性,下列关于基因污染的说法,正确的是
A.转基因作物可通过花粉扩散到它的近亲作物上,从而污染生物基因库
B.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因,可能破坏生态系统的稳定性
C.基因污染是一种不可能增殖的污染D.基因污染难以清除
7.下图是利用基因工程方法培育抗虫棉的过程。
请据图回答相关问题:
(1)从苏云金芽孢杆菌的DNA上获取抗虫基因,需要用到的工具是____________,此工具主要是从____________生物中分离纯化出来的,它能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的________键断开。
(2)构建重组质粒时,常用Ti质粒作为载体,是因为Ti质粒上具有________________,它能把目的基因整合到受体细胞________________。
(3)E过程是利用____________________技术完成的,要确定抗虫基因导入棉花细胞后,是否赋予了棉花抗虫特性,在个体水平上还需要做________________实验。
(4)将目的基因导入植物细胞,除采用上图中的方法外,还可采用________法和花粉管通道法。
8.下图为制备抗旱转基因烟草流程示意图,请回答下列问题。
(1)图中①表示的基因工程的操作步骤是_________________________;过程②表示________________________。
(2)过程③表示有关的植物组织培养过程,培养基中除添加营养物质外,还需要添加____________________,其目的是诱导植物组织____________________。
与该培养过程所用培养基相比,用于动物细胞培养的合成培养基中,通常需要加入____________等一些天然成分。
(3)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上进行,其原因是避免________________的污染。
(4)过程④检测抗旱基因是否插入到烟草细胞中的方法是________________________;从个体水平检测该转基因烟草是否培育成功的方法是______________________________。
第2讲 细胞工程
一、判断下列有关细胞工程的叙述
(1)培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
(2)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
(3)不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
(4)利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育远缘杂种
(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
(6)克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
(7)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
(8)恶性细胞系的细胞可进行传代培养
二、复习回顾
1.植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程比较
步骤
植物体细胞杂交过程
单克隆抗体制备过程
第一步
原生质体的制备(法)
正常小鼠免疫处理
第二步
原生质体融合(物、化法)
动物细胞融合(物、化、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
杂种植株的诱导与鉴定
单克隆抗体的提纯
(1)诱导融合的方法分别有哪些?
融合的细胞类型有哪几种?
(2)各自的原理分别有哪些?
2.植物组织培养和动物细胞培养的比较
3.完善如下克隆动物培育流程图
三、技能点拨
1.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。
2.克隆动物与试管动物认识的误区
(1)误区一:
试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。
纠正:
试管动物的产生是有性生殖,克隆动物的产生是无性生殖。
(2)误区二:
试管动物(哺乳类)的产生是在体外进行的,克隆动物(哺乳类)的产生是在体内进行的。
纠正:
试管动物(哺乳类)和克隆动物(哺乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的,早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。
(3)误区三:
胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。
纠正:
胚胎移植的胚胎有三个来源:
体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。
四、对位训练
1.植物组织培养可以形成愈伤组织,下列有关愈伤组织的叙述错误的是
A.愈伤组之织是离体细胞经过脱分化形成的
B.形成愈伤组织的培养基不需含有机分子
C.愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构
D.愈伤组织细胞的线粒体和核糖体可能发生碱基互补配对
2.植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是
A.纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性
B.植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性
C.原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性
D.紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂
3.生产单克隆抗体时,在培养液中加入某种试剂能筛选出杂交瘤细胞,因为该试剂
A.能抑制淋巴细胞和杂交瘤细胞的DNA复制
B.能阻止淋巴细胞的原癌基因被激活
C.选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制
D.能阻止杂交瘤细胞核糖体上所有蛋白质的合成
4.(多选)如图为某二倍体植株花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。
下列有关叙述错误的是
A.过程①②表示脱分化,过程③表示再分化
B.过程①②需要避光,过程③需要照光
C.过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D.过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
5.(2013·海南卷,31)单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。
利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。
回答下列问题:
(1)在制备抗HSV-1的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗________________的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了________________反应,再从小鼠的____________中获取B淋巴细胞。
将该B淋巴细胞与小鼠的________________细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是________________________________________________________。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的____________中使其增殖,再从__________中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-1蛋白,其原因是该抗体具有________和__________等特性。
6.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①~⑤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:
(1)在实现过程②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④相当于______________过程,过程⑤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—马铃薯”细胞内含________条染色体;若杂种细胞培育成的“番茄—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。
7.2006年,我国培育出首例含绿色荧光蛋白基因(GFP)的克隆猪,它标志着我国在转基因克隆猪技术领域已达到世界领先水平。
如图为该绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程示意图,请据图回答下列问题:
(1)过程①将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是_____
_____。
然后,还要通过__________技术来检测绿色荧光蛋白基因是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上。
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,细胞贴壁生长,数量不断增多,往往会发生____________现象,此时,需要用________等处理分散成细胞悬液。
为了防止培养过程中的污染,通常还要在细胞培养液中添加一定量的________。
(3)过程②实现的关键是对母猪进行____
_________处理。
除此方法之外,还可从已处死的雌猪________中获取卵母细胞,采集到的卵母细胞需培养到________________期才可以进行过程③。
(4)过程③表示____________,过程⑤表示____________。
第1讲习题
7.答案
(1)限制酶 原核 磷酸二酯
(2)TDNA 染色体DNA上 (3)植物组织培养 抗虫接种 (4)基因枪
解析
(1)限制酶用于切割DNA分子,获取目的基因。
限制酶主要从原核生物细胞中获取。
限制酶可断裂磷酸二酯键,将DNA分子切开。
(2)Ti质粒是可转移DNA,其上的TDNA可以整合到植物细胞的染色体DNA上,故将目的基因借助Ti质粒导入植物细胞中。
(3)E过程利用了植物组织培养技术。
可把害虫接种到转基因植株上,以检测转基因植株的抗虫基因是否正常表达。
8.答案
(1)构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞
(2)植物激素 脱分化和再分化 血清、血浆 (3)微生物 (4)采用DNA分子杂交技术 把该转基因烟草种植在干旱环境中,观察其生活状况
解析 图中①表示构建基因表达载体,过程②表示将目的基因导入受体细胞,过程③表示有关的植物组织培养过程,过程④检测抗旱基因是否插入到烟草细胞。
第2讲习题
5.答案
(1)HSV—1蛋白 体液免疫 脾脏 骨髓瘤 无限增殖且产生专一性抗体
(2)腹腔 腹水 (3)纯度高 特异性强
解析
(1)单克隆抗体制备的第一步是获得免疫动物。
先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白,这就得到了免疫小鼠。
一段时间后,若小鼠血清中抗HSV-1蛋白的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了体液免疫反应,小鼠体内已经有了该抗体,而抗体就是通过体液免疫产生的。
第二步是制备杂交瘤细胞。
从小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃体、胸腺等)获取B淋巴细胞,与小鼠的骨髓瘤细胞融合,再经过筛选检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞(只产生抗HSV-1蛋白抗体的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合细胞),杂交瘤细胞具有两个亲本细胞的特性(既能无限增殖,又能产生专一性抗体)。
(2)要想获得大量单克隆抗体,通常有两种方法:
一是将杂交瘤细胞培养在动物细胞培养液中,然后从动物细胞培养液中分离出单克隆抗体;二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,然后从小鼠的腹水中提取纯化获得。
(3)单克隆抗体具有:
特异性强,灵敏度高的特点(特异性强:
因为它只针对一种蛋白质如HSV-1蛋白;灵敏度高:
因为抗体的纯度高,浓度高,能迅速和抗原结合,发生抗原—抗体反应)。
6.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”细胞所含的染色体数为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。
7.答案
(1)显微注射法 DNA分子杂交
(2)接触抑制 胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 抗生素 (3)注射促性腺激素 卵巢 减数第二次分裂中(MⅡ中) (4)核移植 胚胎移植
解析
(1)过程①将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是显微注射法;要检测绿色荧光蛋白基因是否已经重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上,可以采用DNA分子杂交技术。
(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中,细胞贴壁生长,数量不断增多,往往会发生接触抑制现象,此时,需要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理使之分散成细胞悬液;为了防止培养过程中的污染,通常还需要在细胞培养液中添加一定量的抗生素。
(3)过程②是超数排卵过程,其实现的关键是对母猪注射促性腺激素;除此方法之外,还可以从已处死的雌猪卵巢中获取卵母细胞,采集到的卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期(MⅡ中期)才可以进行过程③(核移植)。
(4)过程③表示核移植,过程⑤表示胚胎移植。
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- 选修 基因工程