資源簡介

(共18張PPT)
專題七　細(xì)胞工程和基因工程
每日一默（細(xì)胞工程）
(限時(shí)20分鐘)
一、植物細(xì)胞工程
1.理論基礎(chǔ)——植物細(xì)胞具有　　　　　　
2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)
(1)概念
植物組織培養(yǎng):將　　　　　的植物器官、組織或細(xì)胞等,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。
全能性
離體
(2)過程
主要包括　　　　　　 和　　　　　　　　　　
　　　　　　和　　　　　　　是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素。
脫分化 再分化
生長素 細(xì)胞分裂素
3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
(1)概念:將不同來源的植物體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新植物體的技術(shù)。
(2)過程
①去壁:用　　　 　　去除植物細(xì)胞壁,獲得原生質(zhì)體。
②誘導(dǎo)融合的方法:物理法:　　　　　法、　　　　　法等;化學(xué)法:　　 　　　融合法、　 　　　　融合法等。
③融合的標(biāo)志:　 。
④意義:克服了 的障礙,獲得雜種植株。
纖維素酶和果膠酶
電融合
離心
聚乙二醇(PEG)
高Ca2+-高pH
再生出新的細(xì)胞壁
遠(yuǎn)緣雜交不親和
二、 動(dòng)物細(xì)胞工程
1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)——?jiǎng)游锛?xì)胞工程的基礎(chǔ)
(1)條件:充足營養(yǎng):需加　　　　　;無菌、無毒環(huán)境;適宜溫度、pH和滲透壓;適宜的氣體環(huán)境:主要有O2和CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的,CO2的主要作用是　　　　　　　　　　。
(2)過程
取動(dòng)物組織剪碎→用　　　　　或　　　　　　處理→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行　　　　　 →用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理→分瓶進(jìn)行　　　　　　　→收集。
血清
維持培養(yǎng)液的pH
胰蛋白酶
膠原蛋白酶
原代培養(yǎng)
傳代培養(yǎng)
　　　　　　:細(xì)胞貼附在瓶壁上生長增殖的現(xiàn)象。
　　　　　　:當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時(shí),細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖的現(xiàn)象。
(3)干細(xì)胞培養(yǎng)
干細(xì)胞包括　　 　　　(簡稱 ES細(xì)胞)和　　　　　　。
　　　　　　　　　　(簡稱iPS細(xì)胞):通過體外誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞,獲得類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞。
細(xì)胞貼壁
接觸抑制
胚胎干細(xì)胞
成體干細(xì)胞
誘導(dǎo)多能干細(xì)胞
2.動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體
(1)動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)的概念:使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)。
意義:主要用來制備　　　　　　　　。
(2)誘導(dǎo)融合方法:PEG融合法、電融合法和　　　　　　法等。
(3)單克隆抗體的制備——雜交瘤技術(shù)
第一次篩選用的是　　　　　培養(yǎng)基;第二次篩選的方法是:　 。
雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn):　 。
單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn):　 。
單克隆抗體
滅活病毒誘導(dǎo)
選擇
抗體檢測(cè)
既能大量繁殖,又能產(chǎn)生抗體
特異性強(qiáng),靈敏度高,并能大量制備
(4)單克隆抗體的應(yīng)用
①作為　　　　　　　——單克隆抗體最廣泛的用途
②用于治療疾病和運(yùn)載藥物
3.核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
(1)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù):將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的　　　　　　中,使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。
(2)克隆動(dòng)物:用核移植的方法得到的動(dòng)物。
(3)原理:　 。
診斷試劑
卵母細(xì)胞
動(dòng)物細(xì)胞核的全能性
三、胚胎工程
1.理論基礎(chǔ)
(1)受精
①包括　　　　　階段(精子獲能、卵子準(zhǔn)備)和受精階段。
②完成受精的標(biāo)志:　 。
(2)胚胎早期發(fā)育
受精卵→2細(xì)胞→4細(xì)胞→8細(xì)胞→　　　　　→　　　　　
囊胚出現(xiàn)了內(nèi)細(xì)胞團(tuán)、滋養(yǎng)層和囊胚腔。　　　　　將來發(fā)育成胎兒各種組織;　　　　　將來發(fā)育成胎膜和胎盤。
　　　　:囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大,導(dǎo)致透明帶破裂,胚胎從其中伸展出來的過程。
準(zhǔn)備
卵細(xì)胞膜和透明帶之間出現(xiàn)2個(gè)極體
桑椹胚
囊胚
內(nèi)細(xì)胞團(tuán)
滋養(yǎng)層
孵化
2.胚胎工程技術(shù)及其應(yīng)用
(1)體外受精
(2)胚胎移植
①概念:通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到 的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。　　　　:提供胚胎的個(gè)體;　　　　　:接受胚胎的個(gè)體。
同種的、生理狀態(tài)相同
供體
受體
②過程
③實(shí)質(zhì):早期胚胎在　　 　　　條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。
(3)胚胎分割:選擇發(fā)育良好的,形態(tài)正常的　　　　　或　
　　　　進(jìn)行分割。分割囊胚要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。
相同生理環(huán)境
桑椹胚
囊胚
每日一默（基因工程）
(限時(shí)20分鐘)
一、基因工程的基本工具
1.限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)——“分子手術(shù)刀”
(1)作用:　　　　　　　　　　。
(2)特點(diǎn):識(shí)別雙鏈DNA的特定核苷酸序列(識(shí)別序列,大多數(shù)由6個(gè)核苷酸組成),并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開。
切開磷酸二酯鍵
(3)種類:EcoRI限制酶和SmaⅠ限制酶
EcoRI限制酶:中軸線兩側(cè)切開,產(chǎn)生　　　　　　　。
SmaⅠ限制酶:中軸線出切開,產(chǎn)生　　　　　　　。
同一種限制酶產(chǎn)生的粘性末端能進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì)。
2.DNA連接酶——“分子縫合針”
(1)作用:　　　　　　　　　　。
(2)結(jié)果:將兩個(gè)　　　　　　　連接起來。
(3)種類:E.coliDNA連接酶和T4 DNA連接酶
E.coliDNA連接酶:連接　　　　　　　。
T4 DNA連接酶:連接黏性末端和平末端,但連接平末端效率較低。
黏性末端
平末端
恢復(fù)磷酸二酯鍵
DNA片段
黏性末端
3.基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”
(1)種類:　　　　　、噬菌體、動(dòng)植物病毒等。
質(zhì)粒:裸露的、結(jié)構(gòu)簡單、獨(dú)立于真核細(xì)　　　　　或原核細(xì)胞　　　　DNA之外,并具有自我復(fù)制能力的環(huán)狀DNA分子。
用作載體的質(zhì)粒都是在天熱質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造的。
(2)條件:結(jié)構(gòu)小、能自我復(fù)制、具多個(gè)限制酶切位點(diǎn)、具標(biāo)記基因(抗性基因)等。
質(zhì)粒
胞細(xì)胞核
擬核
二、基因工程的基本操作程序
1.目的基因的篩選與獲取
(1)目的基因:用于改變性狀的基因。
(2)篩選合適目的基因的方法:從相關(guān)的已知結(jié)構(gòu)和功能清晰的基因中進(jìn)行篩選。
(3)利用　　　　　獲取和擴(kuò)增目的基因。
原理:　　　　　　　　　　。
條件:　　 　　　　　　　　。
過程:　　　　　→復(fù)性→延伸。
儀器:　　　　　　　　　　。
鑒定:　　　　　　　　　　。
PCR
DNA半保留復(fù)制
DNA模板、四種脫氧核苷酸、耐熱的DNA聚合酶、2種引物
變性
PCR擴(kuò)增儀
瓊脂糖凝膠電泳
2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建
啟動(dòng)子:緊挨轉(zhuǎn)錄起點(diǎn),　　　　　　識(shí)別和結(jié)合的部位。
限制酶切割位點(diǎn):插入目的基因的位置。
終止子:　　　　　　　 。
復(fù)制原點(diǎn):　　　　　　　　。
標(biāo)記基因:可用抗性基因標(biāo)記,便于重組DNA分子的篩選。
用同種限制酶或能產(chǎn)生相同末端的限制酶切割目的基因和載體。
用　　　　　　　將目的基因和載體連接起來。
RNA聚合酶
轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)
DNA復(fù)制起點(diǎn)
DNA連接酶
受體細(xì)胞 導(dǎo)入方法 注意事項(xiàng)
植物 　 　　　　;農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于雙子葉植物和裸子植物
動(dòng)物 顯微注射
微生物 Ca2+處理 常用大腸桿菌
3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
花粉管通道法
4.目的基因的檢測(cè)與鑒定
(1)分子水平檢測(cè):檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入、轉(zhuǎn)錄、翻譯
用　　　　　　　　　　技術(shù)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入和轉(zhuǎn)錄出mRNA。
用　　　　　　　　　　技術(shù)檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)。
(2)個(gè)體水平的鑒定(抗蟲、抗病、活性鑒定等)
PCR、分子雜交
抗原—抗體雜交(共34張PPT)
專題八　細(xì)胞工程和基因工程
每日一練(細(xì)胞工程)
(限時(shí)30分鐘)
非選擇題
1.野生黑芥(染色體數(shù)為2A)具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜(染色體數(shù)為2B)易感染黑腐病菌而患病,用生物工程技術(shù)獲得抗黑腐病雜種黑芥—花椰菜植株,操作流程如圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題:
(1)圖中涉及到的生物工程技術(shù)是植物體細(xì)胞雜交、　　　　。獲得原生質(zhì)體時(shí)培養(yǎng)液需要保持較　　　(低/高)的滲透壓,使細(xì)胞處于微弱的　　　　　狀態(tài)。過程①PEG的作用是
　　　　 　。
(2)經(jīng)過①操作后,融合的原生質(zhì)體只有重新形成　　　　后,才可進(jìn)行有絲分裂,篩選出融合的雜種細(xì)胞,多次分裂形成的小細(xì)胞團(tuán)經(jīng)過　　　　　形成愈傷組織,可通過體細(xì)胞胚發(fā)生途徑或
再生植株。
植物組織培養(yǎng)
高
質(zhì)壁分離
誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合
細(xì)胞壁
脫分化
器官發(fā)生途徑
(3)若要分析雜種植株的染色體變異類型,應(yīng)剪取該植株根尖和雙親植株的根尖,制作臨時(shí)裝片,然后在顯微鏡下觀察比較有絲分裂　　　期染色體的形態(tài)和數(shù)目。用上述方法培養(yǎng)的該雜種植株含有的染色體數(shù)目是　　　　　;用黑腐病菌感染雜種植株,篩選出具有　　　　　的雜種黑芥—花椰菜植株。
中
2A+2B
抗黑腐病
【詳解】　
(1)圖中涉及到的生物工程技術(shù)有植物體細(xì)胞雜交、植物組織培養(yǎng)。獲得原生質(zhì)體時(shí),培養(yǎng)液需要保持較高的滲透壓,使細(xì)胞處于微弱的質(zhì)壁分離狀態(tài)。過程①PEG的作用是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。
(2)融合的原生質(zhì)體只有重新形成新的細(xì)胞壁后,才表示完成體細(xì)胞雜交,雜種細(xì)胞才可進(jìn)行有絲分裂,多次分裂形成的小細(xì)胞團(tuán)經(jīng)過脫分化形成愈傷組織,可通過體細(xì)胞胚發(fā)生或器官發(fā)生的途徑再生植株。
(3)觀察染色體的形態(tài)最好是觀察分生組織有絲分裂中期的臨時(shí)裝片,此時(shí)期染色體的形態(tài)和數(shù)目最清晰,因此要分析雜種植株的染色體變異類型,應(yīng)剪取該植株根尖和雙親植株的根尖,制成臨時(shí)裝片,然后在顯微鏡下觀察比較有絲分裂中期染色體的形態(tài)和數(shù)目。用上述方法培養(yǎng)的該雜種植株含有的染色體數(shù)目是2A+2B,染色體組有4組,用黑腐病菌感染雜種植株,篩選出具有抗黑腐病雜種黑芥-花椰菜的雜種植株。
2.下圖示“番茄—馬鈴薯”雜種植株的培育過程,其中①~⑤表示過程,字母表示細(xì)胞、組織或植株。回答下列問題:
(1)①表示　　　(高、低、等)滲溶液中用　 　　　　酶處理植物細(xì)胞獲得　　　　　。
(2)②過程利用了細(xì)胞膜的　　　特點(diǎn),即　 　　　　性。
(3)③過程表示雜種細(xì)胞　　　　　　　　　　,這是雜交技術(shù)是否成功的標(biāo)志。
(4)雜種植株的培育過程利用的原理是　　　　　　　　。
等
纖維素酶和果膠
原生質(zhì)體
結(jié)構(gòu)
(一定的)流動(dòng)
再生出新的細(xì)胞壁
植物細(xì)胞的全能性
【詳解】　
(1)①表示原生質(zhì)體的制備,用纖維素酶和果膠酶處理植物細(xì)胞,去掉細(xì)胞壁后,類似于動(dòng)物細(xì)胞,易吸水漲破,失水皺縮,必須在等滲溶液中獲得。
(2)②是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,利用了細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),即(一定的)流動(dòng)性。
(3)③過程表示雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁,這是雜交技術(shù)是否成功的標(biāo)志。
(4)雜種植株的培育過程將雜種細(xì)胞培育成植株個(gè)體,利用的原理是植物細(xì)胞的全能性。
3.近年來,我國死于狂犬病的人數(shù)有上升趨勢(shì)。狂犬病病毒的核酸是RNA,機(jī)體感染病毒后產(chǎn)生的特異性IgG抗體,能消除狂犬病病毒,這是接觸狂犬病病毒后及時(shí)注射疫苗和特異抗體的重要依據(jù)。下圖是單克隆坑體制備過程示意:
(1)從已免疫的小鼠脾臟細(xì)胞中可以獲得　　 　　　的抗體,這說明在小鼠脾臟細(xì)胞中形成了相應(yīng)的　　　　　細(xì)胞,可用于過程B。
(2)圖中B過程是細(xì)胞融合,該過程可以用生物方法__________　　　　　誘導(dǎo)。
(3)用特定的　　　　　培養(yǎng)基篩選出融合的雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行
　　　　　 和　　　　　,經(jīng)多次篩選,就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細(xì)胞。
(4)特異性抗體獲取的方法也可以采用向動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原,使動(dòng)物產(chǎn)生抗體,然后從動(dòng)物　　　　中分離所需抗體。與這種方法制備的抗體相比,單克隆抗體具有 等優(yōu)點(diǎn)。
(5)單克隆抗體有 用途。由單克隆抗體制成的靶向藥物比普通的化療藥物療效高、毒副作用小是因?yàn)? 。
抗狂犬病病毒
效應(yīng)B
滅活的病毒
選擇
克隆化培養(yǎng)
抗體檢測(cè)
血清
特異性強(qiáng)、靈敏度高,可大量制備
作為診斷試劑、用于運(yùn)載藥物等用于診斷和治療疾病
靶向藥物能夠定向作用與癌細(xì)胞,因此不損傷正常細(xì)胞,同時(shí)又減少了用藥劑量
【詳解】　
(1)圖中小鼠經(jīng)過了(狂犬病病毒的)抗原刺激,因此可以從已免疫的小鼠脾臟細(xì)胞中獲得抗狂犬病病毒的抗體,這說明在小鼠脾臟細(xì)胞中形成了相應(yīng)的效應(yīng)B細(xì)胞,可用于過程B。
(2)圖中B過程是誘導(dǎo)細(xì)胞融合的過程,該過程通常需要用促融技術(shù),誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法有滅活的病毒(生物方法)、聚乙二醇或電激等方法。
(3)用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出融合的雜交瘤細(xì)胞,然后進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(cè),經(jīng)多次篩選,就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細(xì)胞,然后對(duì)該細(xì)胞進(jìn)行體內(nèi)或體外培養(yǎng)獲得大量的抗體。
(4)特異性抗體獲取的方法也可以采用向動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原,使動(dòng)物產(chǎn)生抗體,然后從動(dòng)物血清中分離所需抗體,由于每一種效應(yīng)B細(xì)胞只能產(chǎn)生一種抗體,因此,該方法獲取的抗體純度較低,即與這種方法制備的抗體相比,單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高,可大量制備等優(yōu)點(diǎn)。
(5)單克隆抗體可以作為診斷試劑、用于運(yùn)載藥物診斷和治療疾病等。也可以根據(jù)抗原與抗體發(fā)生特異性結(jié)合的特性,將藥物與單克隆抗體結(jié)合起來制成生物導(dǎo)彈,即靶向藥物用于定向治療疾病,由于靶向藥物能夠定向作用與癌細(xì)胞,因此不損傷正常細(xì)胞,同時(shí)又減少了用藥劑量,所以其比普通的化療藥物療效高、毒副作用小。
4.現(xiàn)有A和B兩個(gè)肉牛品種,A品種牛的細(xì)胞組成可表示為A細(xì)胞核、A細(xì)胞質(zhì),B品種牛則為B細(xì)胞核、B細(xì)胞質(zhì)。
(1)如果要獲得一頭克隆牛,使其細(xì)胞由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成,基本步驟是:從A品種牛體內(nèi)取出體細(xì)胞,進(jìn)行體外培養(yǎng),然后再從培養(yǎng)細(xì)胞中取出　　　　　注入B品種牛的　　　　　卵母細(xì)胞,形成　　　　　,經(jīng)過某種刺激和培養(yǎng)后,將該胚胎移入代孕母牛的子宮中,通過培育可達(dá)到目的。
(2)上述過程中運(yùn)用的動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)有:
　 。
細(xì)胞核 去核
重組胚胎
細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植
(3)克隆牛的產(chǎn)生說明　　 　　　具有全能性。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比,雜交牛細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)來自　　 個(gè)親本,細(xì)胞質(zhì)來自　　　　　性親本,克隆牛和雜交牛的遺傳物質(zhì)組成　　　　　(填“相同”或“不同”)。
(4)請(qǐng)舉一例,說明克隆牛培育成功的實(shí)際意義: 。
動(dòng)物體細(xì)胞核
兩
雌
不同
保護(hù)瀕危物種,繁育優(yōu)良品種等
【詳解】　
(1)動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性,將A細(xì)胞核注入B處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞。形成的胚胎稱為重組胚胎,將該胚胎移入代孕母牛的子宮中可發(fā)育成克隆動(dòng)物。
(2)上述過程中運(yùn)用的動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)有胞融合、細(xì)胞核移植技術(shù)。
(3)克隆動(dòng)物利用的是動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核全能性,得到的新個(gè)體的性狀主要由細(xì)胞核決定,與供核母牛的性狀基本一致,雜交牛是精子和卵細(xì)胞的融合受精得到受精卵,細(xì)胞核來自兩個(gè)親本,不過由于精子含有很少的細(xì)胞質(zhì),受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要來自卵細(xì)胞,所以雜交牛和克隆牛的遺傳物質(zhì)是不同的。
(4)克隆牛培育成功的實(shí)際意義保護(hù)瀕危物種,繁育優(yōu)良品種。
5.下圖表示畜牧業(yè)生產(chǎn)上培育某種優(yōu)良種牛的兩種方法,請(qǐng)分析回答下列有關(guān)問題:
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育優(yōu)良種牛的本質(zhì)區(qū)別是 。
(2)過程①技術(shù)為　 。
(3)自然條件下,A牛的精子必須在B牛的生殖道中經(jīng)過相應(yīng)的生理變化后,才能與B牛的卵子結(jié)合,完成受精作用,這個(gè)過程叫　 。
(4)如果體外受精后,在精核與卵核融合之前,用微型吸管吸除精核,再用細(xì)胞松弛素B處理(作用類似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞),處理后的受精卵可發(fā)育成小牛。這種方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是 　 。
方法Ⅰ為有性生殖過程,方法Ⅱ?yàn)闊o性生殖過程
動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)
精子獲能
后代是純合子
(5)胚胎在受體內(nèi)能夠存活的生理學(xué)基礎(chǔ)是 。
(6)胚胎分割技術(shù)也逐漸發(fā)展成熟,胚胎分割時(shí)應(yīng)該選擇
　　　　 　桑椹胚或囊胚。
受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)
發(fā)育良好、形態(tài)正常的
【詳解】　
(1)方法Ⅰ是采用體外受精技術(shù)獲得試管牛E的過程,方法Ⅱ是采用核移植技術(shù)獲得克隆牛F的過程,方法Ⅰ和方法Ⅱ培育優(yōu)良種牛的本質(zhì)區(qū)別是方法Ⅰ的培育為有性生殖過程,方法Ⅱ的培育為無性生殖過程。
(2)據(jù)圖可知,①過程為將去核卵母細(xì)胞和良種奶牛的細(xì)胞核融合為一個(gè)細(xì)胞的過程,屬于動(dòng)物體細(xì)胞核移植。
(3)A牛的精子必須在B牛的生殖道中經(jīng)過相應(yīng)的生理變化后,才能與B牛的卵子結(jié)合,完成受精作用,這個(gè)過程叫精子獲能。
(4)據(jù)題意可知,細(xì)胞松弛素B的作用類似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞,可染色體數(shù)目加倍,則該方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是容易獲得純合子并縮短育種時(shí)間。
(5)受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生排斥反應(yīng)是移入子宮的胚胎能在受體內(nèi)存活的基礎(chǔ)。
(6)為提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技術(shù),應(yīng)該選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進(jìn)行分割。
每日一練(基因工程)
(限時(shí)30分鐘)
非選擇題
1.為了提高菊花抗凍能力,研究者從其他生物中克隆出抗凍基因C(圖1),擬將其導(dǎo)入菊花中。回答下列問題:
圖1　　　　　　　　　　　圖2
(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)需要用到的工具酶為 。為使抗凍基因C在菊花細(xì)胞中高效表達(dá),需要把目的基因片段插入表達(dá)載體的　　　　　　　之間。
(2)若想了解 C基因是否整合到菊花染色體上,檢測(cè)方法是采用　 　　　　技術(shù)。
(3)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(抗凍基因C已經(jīng)整合到菊花的基因組中)抗凍能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是　 。
(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞還常采用的方法有 。(寫出兩種)
限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶
啟動(dòng)子和終止子
DNA分子雜交
目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常
基因槍法、花粉管通道法
【詳解】　
(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)需要用到的工具酶有限制酶和DNA連接酶,限制酶將目的基因和載體進(jìn)行切割使其含有相同黏性末端,再用DNA連接酶將目的基因和載體連接形成基因表達(dá)載體。為了使抗凍基因C(目的基因)在菊花細(xì)胞中高效表達(dá),需要把目的基因片段插入表達(dá)載體的啟動(dòng)子、終止子之間,其中啟動(dòng)子的功能是啟動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄過程,終止子的功能是終止目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。
(2)檢測(cè)目的基因是否整合到受體細(xì)胞的染色體上,可采用DNA分子雜交技術(shù),若出現(xiàn)雜交帶,則說明目的基因已經(jīng)整合到受體細(xì)胞的染色體上。
(3)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(抗凍基因C已經(jīng)整合到菊花的基因組中)而抗凍能力沒有提高,說明其雖含目的基因,但沒有合成相關(guān)的蛋白質(zhì),即基因的表達(dá)過程異常,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。
(4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常采用的方法包括農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法、基因槍法。
2.下圖為采用基因工程技術(shù)生產(chǎn)海參溶菌酶(SL)的流程。請(qǐng)據(jù)圖回答問題:
(1)過程Ⅰ中首先在　　　　　作用下合成海參溶菌酶cDNA,再以cDNA為模板擴(kuò)增合成SL目的基因,擴(kuò)增過程中要用到具有熱穩(wěn)定性的　　　　　　　　。
(2)過程Ⅱ中要用相同的　　 　　　切割目的基因與　　　　　,再用　　　 　　將二者連接起來,再導(dǎo)入大腸桿菌中,形成大腸桿菌工程菌。
逆轉(zhuǎn)錄酶
限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)
DNA聚合酶
質(zhì)粒
DNA連接酶
(3)若要檢驗(yàn)SL目的基因是否成功表達(dá),可以用 技術(shù),若沒有出現(xiàn)相應(yīng)的雜交帶。則需要用　 　做探針來檢驗(yàn)是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。
(4)已知海參溶菌酶中含145個(gè)氨基酸,則控制其合成的基因中至少含有　　　個(gè)脫氧核苷酸。
(5)溶菌酶廣泛存在于動(dòng)物的組織、體液及分泌物中,可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁,促進(jìn)細(xì)菌細(xì)胞的裂解,在動(dòng)物的免疫調(diào)節(jié)中
　　　　　　　　　　的過程發(fā)揮重要作用。
抗原—抗體雜交
帶標(biāo)記的目的基因
870
非特異性免疫
【詳解】　
(1)分析題意可知,過程Ⅰ是以RNA為模板合成DNA過程,以RNA為模板合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄,該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。擴(kuò)增目的基因采用的方法是PCR技術(shù),該過程需要耐高溫的DNA聚合酶。
(2)Ⅱ表示構(gòu)建基因表達(dá)載體并將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,該過程中,切割目的基因和切割質(zhì)粒最好使用同種限制酶(限制性核酸內(nèi)切酶),然后用DNA連接酶將產(chǎn)生的末端連接,再導(dǎo)入大腸桿菌中,形成大腸桿菌工程菌。
(3)若要檢驗(yàn)SL目的基因是否成功表達(dá),可以用抗原—抗體雜交技術(shù),若沒有出現(xiàn)相應(yīng)的雜交帶。則需要用帶標(biāo)記的目的基因做探針來檢驗(yàn)是否轉(zhuǎn)錄出mRNA。
(4)基因中的堿基個(gè)數(shù):蛋白質(zhì)中氨基酸個(gè)數(shù)=6∶1,因此基因中至少含有145×6=870個(gè)脫氧核苷酸。
(5)體液中的殺菌物質(zhì)(如溶菌酶)和吞噬細(xì)胞是保衛(wèi)人體的第二道防線。第二道防線和第一道防線人人生來就有,也不針對(duì)某一類特定病原體, 而是對(duì)多種病原體都有防御作用,因此叫作非特異性免疫。
3.如圖是利用基因工程方法培育抗蟲棉的過程。請(qǐng)據(jù)圖回答相關(guān)問題:
(1)從蘇云金芽孢桿菌的DNA上獲取抗蟲基因,需要用到的工具是　　　　　,此工具主要是從原核生物中分離純化出來的,它能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列。并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)脫氧核苷酸之間的　 。
(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),常用Ti質(zhì)粒作為載體。是因?yàn)門i質(zhì)粒上具有　　　　,它能把目的基因整合到受體細(xì)胞的　　　　 　上。
限制酶
磷酸二酯鍵斷開
T-DNA
染色體DNA
(3)E過程是利用　　　 　　技術(shù)完成。要確定抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞后,是否賦予了棉花抗蟲特性,在個(gè)體水平上還需要做抗蟲接種實(shí)驗(yàn);若要檢測(cè)具有抗蟲基因的棉花是否產(chǎn)生了相應(yīng)毒蛋白,在分子水平上可利用　　 　　　方法進(jìn)行檢測(cè)。
(4)在轉(zhuǎn)基因綿羊培育過程中,可利用　　　　　法將目的基因?qū)氲皆摲N生物的受精卵中。
植物組織培養(yǎng)
抗原—抗體雜交
顯微注射
【詳解】　
(1)從蘇云金芽孢桿菌的DNA上獲取抗蟲基因,需要用到的工具是限制性內(nèi)切酶,此工具主要是從原核生物中分離純化出來的,它能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)脫氧梭苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。
(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),常用Ti質(zhì)粒作為載體,是因?yàn)門i質(zhì)粒上具有T-DNA,它能把目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA。
(3)E過程是根據(jù)植物細(xì)胞的全能性,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)完成的,要確定抗蟲基因?qū)朊藁?xì)胞后,是否賦予了棉花抗蟲特性,在分子水平上需要做抗原—抗體雜交技術(shù)實(shí)驗(yàn)。
(4)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法有顯微注射法,最好的受體細(xì)胞是受精卵。
4.如圖表示利用細(xì)菌中抗蟲基因培育抗蟲玉米的過程,其中
①~⑧表示操作步驟,a、b表示相關(guān)分子,c~e表示培養(yǎng)過程,其中d過程表示細(xì)菌與玉米細(xì)胞混合培養(yǎng)。回答下列問題:
(1)圖中目的基因的“運(yùn)輸車”是　　　　　(填字母),作為載體需要具備的條件有 (答出2條即可)。目的基因必須與該“運(yùn)輸車”上的　　　　　結(jié)合。
(2)將b通過過程④導(dǎo)入的細(xì)菌是　　　　　　,將目的基因?qū)胗衩准?xì)胞的方法是　　 　　　　。
(3)將抗蟲基因?qū)胗衩左w細(xì)胞后,可以通過　　　　　 技術(shù)培養(yǎng)成植株,這體現(xiàn)了植物細(xì)胞有　　 　。個(gè)體水平檢測(cè)抗蟲玉米培育是否成功的方法是 。
a
有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);有特殊的標(biāo)記基因,便于篩選;在宿主細(xì)胞中能保存下來并大量復(fù)制等
T-DNA
農(nóng)桿菌
植物組織培養(yǎng)
農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法
全能性
給植株投放害蟲,觀察植株的生長狀況
【詳解】　(1)圖中目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體——“分子運(yùn)輸車”是質(zhì)粒,對(duì)應(yīng)圖中的a;作為載體,需要具備的條件是:有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);有特殊的標(biāo)記基因,便于篩選;在宿主細(xì)胞中能保存下來并大量復(fù)制等。目的基因必須與質(zhì)粒上的T-DNA結(jié)合,因?yàn)門-DNA可以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。
(2)由圖可知,將目的基因?qū)胗衩准?xì)胞的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,其中將b通過過程④導(dǎo)入的細(xì)菌是農(nóng)桿菌。
(3)可以通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)將玉米體細(xì)胞培養(yǎng)成植株,該過程形成了完整個(gè)體,這體現(xiàn)了植物細(xì)胞具有全能性。個(gè)體水平檢測(cè)抗蟲玉米培育是否成功的方法是給植株投放害蟲,觀察植株的生長狀況,若植株正常生長,說明目的基因成功導(dǎo)入并表達(dá)了。
5.α1-抗胰蛋白缺乏癥是一種在北美較為常見的單基因遺傳病,患者成年后會(huì)出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病,嚴(yán)重者甚至死亡。對(duì)于該致病患者常可采用注射入α1-抗胰蛋白酶來緩解癥狀。據(jù)此回答:
圖1
　　　　　　　　　　　　　
圖2
(1)圖1表示獲取α1-抗胰蛋白酶基因的兩種方法,請(qǐng)回答下列問題:
①a過程是在　　　　　酶的作用下完成的,該酶的作用特點(diǎn)是　 。
②c過程需要的原料是　 。
(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將控制該酶合成的基因?qū)胙虻氖芫?最終培育出能在乳腺細(xì)胞表達(dá)人α1-抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因羊,從而更易獲得這種酶,簡要過程如圖2所示。
限制酶
識(shí)別特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子
4種游離的脫氧核苷酸
①獲得目的基因后,常利用PCR技術(shù)在體外將其大量擴(kuò)增,其過程是高溫變性解旋,低溫復(fù)性　 , 然后中溫延伸,在Taq酶的作用下從引物開始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。
②載體上綠色熒光蛋白(GEP)基因的作用是便于 基因表達(dá)載體d,除圖中的標(biāo)示部分外,還必須含有　　　　　　　　　　。
(3)人類遺傳病一般很難用藥物治療,基因治療是指把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)進(jìn)行治療。目前基因治療分為_______________
　　　　　　　兩種方法。
引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上
篩選含有目的基因的受體細(xì)胞
啟動(dòng)子、終止子
體內(nèi)基因治療、體外基因治療
【詳解】　
(1)①a過程表示直接獲得目的基因的方法,該方法是在限制酶的作用下完成的,該酶的作用特點(diǎn)是識(shí)別特定的核苷酸序列,并在特定的切點(diǎn)上切割DNA分子。②c過程表示逆轉(zhuǎn)錄,該過程的產(chǎn)物是DNA,需要的原料是4種游離的脫氧核苷酸。
(2)①獲得目的基因后,常利用PCR技術(shù)在體外將其大量擴(kuò)增,其過程是高溫使模板DNA 變性解旋為單鏈DNA,低溫復(fù)性過程為引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上,然后在中溫條件子鏈延伸,即在Taq酶的作用下從引物開始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。②載體上綠色熒光蛋白(GEP)基因是作為標(biāo)記基因用的,用于篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。基因表達(dá)載體d,除圖中的標(biāo)示部分外,還必須含有啟動(dòng)子、終止子,以便目的基因在受體細(xì)胞中正常表達(dá)。
(3)基因治療是指把正常基因?qū)氩∪梭w內(nèi)有缺陷的細(xì)胞中,使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。基因治療分為體內(nèi)基因治療、體外基因治療。

展開更多......

收起↑