《金牌学案》2012届高考生物二轮专题复习课件：知识专题8学案16 基因工程和细胞工程

专题八现代生物科技专题模块备考复习建议命题研究作为选修模块，本热点考试要求相对降低，一般不需深入挖掘与拓展。考点多数集中于对现代科学技术与生物工程的原理、基本操作程序及实例的识记与分析层面上，如对基因工程、细胞工程、胚胎工程的考查，同时应关注生物技术的安全性问题。阅卷报告失分点：(1)不清楚基因工程的基本工具与步骤；(2)由于具体生物技术比较多，导致知识的混淆性比较大。备考策略对本模块的备考，应注意以下几点：(1)借助专题知识框架，突出基本概念和基本原理复习基因工程是该专题的核心概念，由基因工程可以辐射出本专题的主要内容，突出基本概念和原理以及细化各部分内容。(2)借助基本步骤流程图、过程示意图，突破重点和难点本专题的核心内容和主干知识是基因工程的基本操作程序、蛋白质工程的原理。利用教材中相应的流程图、示意图进行复习，简明形象地理解和记忆相应的知识，突破重点和难点。高考试题中经常以简述或填图的形式考查理解和应用原理、过程解决实际问题的能力，复习时可以以默写或填写流程图、示意图，看图讲述过程的形式训练学生的图文转换能力。(3)结合创设问题串，全面掌握相关知识在复习过程中，列出主干流程，以问题串的形式引导学生细化复习每个环节涉及的概念、原理、药品、试剂及注意事项等内容，有利于建立知识之间的联系，形成知识网络。学案16基因工程和细胞工程网络构建[关键处填充]（1）点击此处（2）点击此处限制酶载体基因表达载体的构建目的基因的检测和鉴定转基因动物基因治疗基因可产生自然界没有的蛋白质返回细胞的全能性、细胞膜的流动性植物体细胞杂交作物新品种细胞增殖动物细胞核的全能性获得克隆动物个体细胞膜流动性给小鼠注射抗原产生专一抗体的杂交瘤细胞答案(1)基因工程的酶工具是限制酶和DNA连接酶，细胞工程的酶工具是纤维素酶、果胶酶、胰蛋白酶。(2)基因工程所依据的原理是基因重组；细胞工程所依据的原理是细胞的全能性或细胞核的全能性、细胞膜的流动性。[连接处思考](1)基因工程和细胞工程操作的酶工具有什么不同？(2)基因工程和细胞工程所依据的原理有什么不同？要点突破一、基因工程的相关问题1．思考与操作工具有关的问题(1)三种操作工具化学本质都一样吗？答案不一样，限制酶和DNA连接酶的化学本质是蛋白质，载体的化学本质是核酸。(2)限制酶和解旋酶有怎样的区别？答案限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链中特定的位置断开，而解旋酶是将DNA的两条链间的氢键断开，从而形成两条单链。答案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。(3)DNA连接酶和DNA聚合酶有怎样的区别？答案不一定，只要切下的末端相同，也可使用不同的限制酶。答案第一步和第二步；第一、二、四步。2．思考与操作程序有关的问题(1)基因工程的基本操作步骤中哪几步用到了限制酶，又有哪几步涉及碱基互补配对？(2)基因表达载体的构建必须用到同一种限制酶吗？(3)将目的基因导入受体细胞植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法受体细胞农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法（用Ca2+处理）受精卵、体细胞受精卵原核细胞(4)目的基因的检测与鉴定①目的基因插入检测：杂交。②目的基因转录检测：杂交。③目的基因翻译检测：杂交。④个体生物学水平检测：根据判断。DNA分子（核酸）分子抗原—抗体目的基因表达出的性状应用突破1干扰素常用于治疗病毒感染引起的疾病，现在可以通过基因工程大量获得。请回答相关问题：(1)已知干扰素的氨基酸序列，则获取目的基因的较简单方法是____________。(2)基因表达载体除含有干扰素基因外，还必须有______、________和______________等。(3)转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先是检测受体细胞上是否插入目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键，检测的方法是。最后还要检测目的基因是否翻译成了相应蛋白质，利用的技术是_________________。答案(1)化学合成法(2)启动子终止子标记基因(3)染色体的DNADNA分子杂交抗原—抗体杂交二、克隆技术1．比较下表中植物组织培养与动物细胞培养植物组织培养动物细胞培养原理细胞细胞培养基的物理性质培养基的成分结果条件全能性增殖固体液体（合成培养基）水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等新的植株或组织新的细胞系或细胞株均需无毒环境，无菌操作，适宜的营养、温度、pH、O2等2．植物体细胞杂交与动物细胞融合依据的理论基础相同吗？答案不同，前者是植物细胞的全能性，后者是细胞膜的流动性。3．用流程图的形式写出动物体细胞核移植的过程。答案4．用流程图的形式写出单克隆抗体的制备过程。答案应用突破2(2011·天津理综，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。据图回答：(1)溶菌酶的作用是________________________________。(2)PEG的作用是__________________________________。(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_________________________________________________________________。(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。(6)目的菌的种群增长曲线呈________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_______________________________________________________。思路分析(1)细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。(2)PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。(3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。(4)由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。(5)该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想条件下的种群数量增长曲线大多数呈S型。由图可知，COD去除率及石油去除率随目的菌相对数量的增加而增加，而去污效果取决于絮凝活性物质，故可判定40～44小时，发酵液净化效果最好的原因是目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高。答案(1)分解细胞壁(2)诱导原生质体融合(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补(4)石油(5)不加发酵液的石油污水(6)S此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高真题演练1．(2011·浙江理综，6)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子解析大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。答案C2．(2011·江苏生物，14)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是()A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C．植物细胞培养技术可用于植物茎尖脱毒D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育解析蛋白质工程与基因工程不同，基因工程产生的是自然界中原有的蛋白质，而蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质，A项正确。体细胞杂交技术是植物细胞工程中培养杂种植株的一项技术，动物细胞工程中克隆动物常利用细胞核移植技术，而制备单克隆抗体常利用动物细胞融合技术，B项错误。用茎尖进行植物组织培养可获得脱毒苗，因为茎尖的细胞刚分裂产生还未被病毒感染，C项正确。动物细胞培养技术可为动物的转基因技术提供受体细胞等，D项正确。B3．(2011·安徽理综，31Ⅱ)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_______和__________之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、_________和____________。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以__________________，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。解析(1)为了将动物组织分散并得到单个细胞，可以用胰蛋白酶处理动物细胞。(2)在基因工程中，构建表达载体时，需要将目的基因插入启动子和终止子之间，以使目的基因得到高效表达。(3)PCR过程模拟的是细胞内DNA分子的复制过程，需要模板、原料、能量、酶(DNA聚合酶)、适宜的温度和酸碱度等，同时需要加入设计好的引物。(4)为了防止发生接触抑制现象而放入小玻璃珠可以增加细胞贴壁生长的附着面积，同时珠内中空，有利于空气交换。答案(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物对TaqDNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积返回