【高中生物】專題十三 | 基因工程和細胞工程

2021-02-15 小萌哥

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【高中生物】專題一 | 細胞的分子組成



【考綱要求】


  ①限制性核酸內切酶:識別特定核苷酸序列,並在特定位點上切割DNA分子。  ③載體:需具備的條件包括:a.能在宿主細胞內穩定存在並大量複製;b.有一個至多個限制酶切割位點;c.具有特殊的標記基因,以便對含目的基因的受體細胞進行篩選。(3)基因表達載體的組成:啟動子、目的基因、終止子及標記基因等。

  ①植物:體細胞或受精卵——常用農桿菌轉化法(雙子葉植物和裸子植物)、花粉管通道法、基因槍法(單子葉植物)。  ③微生物:細菌(常用大腸桿菌)——感受態細胞法(鈣離子處理法)。  ①檢測目的基因是否插入轉基因生物的DNA上:DNA分子雜交技術。  ③檢測目的基因是否翻譯成蛋白質:抗原—抗體雜交技術。  ④個體生物學水平鑑定:根據表達性狀判斷或抗性實驗。

2.易混辨析

①限制酶≠DNA酶≠解旋酶

限制酶的作用是識別雙鏈DNA分子上某種特定的核苷酸序列,並使兩條鏈在特定的位置斷開;DNA酶的作用是將DNA水解為基本組成單位;解旋酶的作用是將DNA兩條鏈間的氫鍵打開形成兩條單鏈。

②DNA連接酶≠DNA聚合酶

DNA連接酶能連接兩個DNA片段,而DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上。

③啟動子(DNA片段)≠起始密碼子(位於mRNA上);

   終止子(DNA片段)≠終止密碼子(位於mRNA上)。

3.細胞工程

①培養基的組成:大量元素、微量元素、有機物、蔗糖及植物激素、瓊脂等。添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓。②若生產人工種子,則培養到胚狀體階段;若提取細胞產物,則一般培養到愈傷組織階段;若培育新個體,則應培養到試管苗階段。⑤雜種植株培育成功的原理——離體的植物細胞具有全能性。區分原代培養和傳代培養的關鍵是是否分瓶培養。細胞貼壁生長到一定程度需要用胰蛋白酶處理,然後再分瓶培養,讓細胞繼續增殖,這樣的培養過程通常稱為傳代培養。

4.PCR技術擴增

(2)條件:模板DNA、引物、游離的dNTP(dCTP、dATP、dGTP、dTTP)、熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)。復性(退火):55~60 ℃,引物與單鏈DNA結合延伸:70~75 ℃,在熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)作用下合成子鏈

5.細胞工程技術的原理

(2)植物體細胞雜交:細胞的全能性、細胞膜的流動性。(4)動物體細胞核移植及克隆:動物細胞核的全能性。(6)單克隆抗細胞融合體的製備:細胞膜的流動性、細胞的增殖。

6.植物細胞工程兩大技術

7.植物體細胞雜交

①植物細胞A和植物細胞B雜交獲得的雜種細胞的類型有三種(只考慮細胞的兩兩融合):AA型、BB型、AB型,符合要求的只有AB型,需要進行篩選。②雜種植株遺傳物質的變化:雜種植株的染色體數通常是兩親本細胞染色體數目之和,屬於異源多倍體。雜種植株的變異類型屬於染色體變異。


8.克隆動物的培育

(1)所需技術手段:動物細胞培養、動物細胞融合、早期胚胎培養和胚胎移植等。(2)克隆動物遺傳物質的來源:絕大部分來自供體細胞核,少部分來自卵母細胞的細胞質。

9.單克隆抗體的製備

  ①經免疫處理的B淋巴細胞:能分泌抗體,不能大量增殖。  ①第1次篩選:利用特定選擇培養基篩選,獲得雜交瘤細胞,即AB型細胞(A為經免疫處理的B淋巴細胞,B為骨髓瘤細胞)。  ②第2次篩選:利用多孔板法和抗原—抗體雜交法篩選,獲得產生特定抗體的雜交瘤細胞。

【常用句式】

1.基因表達載體的構建過程中,使用兩種識別序列不同的限制酶切割目的基因和質粒的目的是 避免目的基因和質粒的自身環化和隨意連接。2.核移植獲得的克隆動物與提供細胞核的親本性狀可能不同的三個原因:卵母細胞的細胞質中含有少量的遺傳物質;發育過程中可能發生基因突變或染色體變異;外界環境可能引起不遺傳的變異。

【2019年全國Ⅰ卷】

38.[生物——選修3:現代生物科技專題](15分)基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因。回答下列問題。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以從基因文庫中獲得。基因文庫包括________和________。(2)生物體細胞內的DNA複製開始時,解開DNA雙鏈的酶是________。在體外利用PCR技術擴增目的基因時,使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是________。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的________。(3)目前在PCR反應中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是________。(2)解旋酶    加熱至90~95℃    氫鍵(3)Taq酶熱穩定性高,而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活

【2019年全國Ⅱ卷】

38.[生物——選修3:現代生物科技專題](15分)植物組織培養技術在科學研究和生產實踐中得到了廣泛的應用。回答下列問題。

(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規的種子繁殖方法相比,這種微型繁殖技術的特點有_________________(答出2點即可)。(2)通過組織培養技術,可把植物組織細胞培養成胚狀體,再通過人工種皮(人工薄膜)包裝得到人工種子(如圖所示),這種人工種子在適宜條件下可萌發生長。人工種皮具備透氣性的作用是____________________。人工胚乳能夠為胚狀體生長提供所需的物質,因此應含有植物激素、___________和___________等幾類物質(3)用脫毒苗進行繁殖,可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗,可以選取植物的___________進行組織培養。(4)植物組織培養技術可與基因工程技術相結合獲得轉基因植株。將含有目的基因的細胞培養成一個完整植株的基本程序是_____________________________(用流程圖表示)。

38.(1)能保持植物原有的遺傳特性,繁殖速度快

(2)有利於胚狀體進行呼吸作用   礦質元素   糖

(3)莖尖

(4)含目的基因的細胞→愈傷組織→小植株

【2019年全國Ⅲ卷】

38.[生物——選修3:現代生物科技專題](15分)培養胡蘿蔔根組織可獲得試管苗,獲得試管苗的過程如圖所示。

(1)利用胡蘿蔔根段進行組織培養可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養成完整的植株,這是因為植物細胞具有__________。(2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層,原因是____________。(3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養基,其原因是____________。在新的培養基上愈傷組織通過細胞的____________過程,最終可形成試管苗。(4)步驟⑥要進行照光培養,其作用是____________。(5)經組織培養得到的植株,一般可保持原品種的__________,這種繁殖方式屬於____________繁殖。

  38.(1)全能性(或答:形成完整植株所需的全部基因)

(2)形成層容易誘導形成愈傷組織

(3)誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同    分化(或答:再分化)

(4)誘導葉綠素的形成,使試管苗能夠進行光合作用

(5)遺傳特性    無性

【2019年海南卷】

人的T細胞可以產生某種具有臨床價值的蛋白質(Y).該蛋白質由一條多肽鏈組成。目前可以利用現代生物技術生產Y。回答下列問題。(1)若要獲得Y的基因,可從人的T細胞中提取___________作為模板,在____________催化下合成cDNA.再利用_______________技術在體外擴增獲得大量Y的基因。(2)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法。若將上述所得Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的____________中.得到含目的基因的重組Ti質粒,則可用農桿菌轉化法將該基因導入某種植物的葉肉細胞中。若該葉肉細胞經培養、篩選等得到了能穩定表達Y的愈傷組織,則說明Y的基因已經_______________。(3)天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設將Y的第6位胺基酸甲改變為胺基酸乙可提高其熱穩定性,若要根據蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩定性,具體思路是____________________________________________.

31.(1)mRNA逆轉錄酶PCR

(2)T-DNA整合到葉肉細胞染色體DNA上

(3)找到第6位胺基酸中的鹼基所在的基因位置,參照密碼子表,將第6位胺基酸甲的鹼基替換為胺基酸乙的鹼基

【小萌哥生物課堂】往期回顧

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