(共18张PPT)
专题七 细胞工程和基因工程
每日一默（细胞工程）
(限时20分钟)
一、植物细胞工程
1.理论基础——植物细胞具有
2.植物组织培养技术
(1)概念
植物组织培养:将 的植物器官、组织或细胞等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成完整植株的技术。
全能性
离体
(2)过程
主要包括 和
和 是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。
脱分化 再分化
生长素 细胞分裂素
3.植物体细胞杂交技术
(1)概念:将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
(2)过程
①去壁:用 去除植物细胞壁,获得原生质体。
②诱导融合的方法:物理法: 法、 法等;化学法: 融合法、 融合法等。
③融合的标志: 。
④意义:克服了 的障碍,获得杂种植株。
纤维素酶和果胶酶
电融合
离心
聚乙二醇(PEG)
高Ca2+-高pH
再生出新的细胞壁
远缘杂交不亲和
二、 动物细胞工程
1.动物细胞培养——动物细胞工程的基础
(1)条件:充足营养:需加 ;无菌、无毒环境;适宜温度、pH和渗透压;适宜的气体环境:主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是 。
(2)过程
取动物组织剪碎→用 或 处理→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行 →用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理→分瓶进行 →收集。
血清
维持培养液的pH
胰蛋白酶
胶原蛋白酶
原代培养
传代培养
:细胞贴附在瓶壁上生长增殖的现象。
:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。
(3)干细胞培养
干细胞包括 (简称 ES细胞)和 。
(简称iPS细胞):通过体外诱导成纤维细胞,获得类似胚胎干细胞的一种细胞。
细胞贴壁
接触抑制
胚胎干细胞
成体干细胞
诱导多能干细胞
2.动物细胞融合技术与单克隆抗体
(1)动物细胞融合技术的概念:使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
意义:主要用来制备 。
(2)诱导融合方法:PEG融合法、电融合法和 法等。
(3)单克隆抗体的制备——杂交瘤技术
第一次筛选用的是 培养基;第二次筛选的方法是: 。
杂交瘤细胞的特点: 。
单克隆抗体的优点: 。
单克隆抗体
灭活病毒诱导
选择
抗体检测
既能大量繁殖,又能产生抗体
特异性强,灵敏度高,并能大量制备
(4)单克隆抗体的应用
①作为 ——单克隆抗体最广泛的用途
②用于治疗疾病和运载药物
3.核移植技术和克隆动物
(1)动物细胞核移植技术:将动物一个细胞的细胞核移入去核的 中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。
(2)克隆动物:用核移植的方法得到的动物。
(3)原理: 。
诊断试剂
卵母细胞
动物细胞核的全能性
三、胚胎工程
1.理论基础
(1)受精
①包括 阶段(精子获能、卵子准备)和受精阶段。
②完成受精的标志: 。
(2)胚胎早期发育
受精卵→2细胞→4细胞→8细胞→ →
囊胚出现了内细胞团、滋养层和囊胚腔。 将来发育成胎儿各种组织; 将来发育成胎膜和胎盘。
:囊胚进一步扩大,导致透明带破裂,胚胎从其中伸展出来的过程。
准备
卵细胞膜和透明带之间出现2个极体
桑椹胚
囊胚
内细胞团
滋养层
孵化
2.胚胎工程技术及其应用
(1)体外受精
(2)胚胎移植
①概念:通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到 的其他雌性动物的体内,使之发育为新个体的技术。 :提供胚胎的个体; :接受胚胎的个体。
同种的、生理状态相同
供体
受体
②过程
③实质:早期胚胎在 条件下空间位置的转移。
(3)胚胎分割:选择发育良好的,形态正常的 或
进行分割。分割囊胚要将内细胞团均等分割。
相同生理环境
桑椹胚
囊胚
每日一默（基因工程）
(限时20分钟)
一、基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀”
(1)作用: 。
(2)特点:识别双链DNA的特定核苷酸序列(识别序列,大多数由6个核苷酸组成),并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。
切开磷酸二酯键
(3)种类:EcoRI限制酶和SmaⅠ限制酶
EcoRI限制酶:中轴线两侧切开,产生 。
SmaⅠ限制酶:中轴线出切开,产生 。
同一种限制酶产生的粘性末端能进行碱基互补配对。
2.DNA连接酶——“分子缝合针”
(1)作用: 。
(2)结果:将两个 连接起来。
(3)种类:E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶
E.coliDNA连接酶:连接 。
T4 DNA连接酶:连接黏性末端和平末端,但连接平末端效率较低。
黏性末端
平末端
恢复磷酸二酯键
DNA片段
黏性末端
3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)种类: 、噬菌体、动植物病毒等。
质粒:裸露的、结构简单、独立于真核细 或原核细胞 DNA之外,并具有自我复制能力的环状DNA分子。
用作载体的质粒都是在天热质粒的基础上进行人工改造的。
(2)条件:结构小、能自我复制、具多个限制酶切位点、具标记基因(抗性基因)等。
质粒
胞细胞核
拟核
二、基因工程的基本操作程序
1.目的基因的筛选与获取
(1)目的基因:用于改变性状的基因。
(2)筛选合适目的基因的方法:从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选。
(3)利用 获取和扩增目的基因。
原理: 。
条件: 。
过程: →复性→延伸。
仪器: 。
鉴定: 。
PCR
DNA半保留复制
DNA模板、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶、2种引物
变性
PCR扩增仪
琼脂糖凝胶电泳
2.基因表达载体的构建
启动子:紧挨转录起点, 识别和结合的部位。
限制酶切割位点:插入目的基因的位置。
终止子: 。
复制原点: 。
标记基因:可用抗性基因标记,便于重组DNA分子的筛选。
用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因和载体。
用 将目的基因和载体连接起来。
RNA聚合酶
转录终点
DNA复制起点
DNA连接酶
受体细胞 导入方法 注意事项
植物 ;农杆菌转化法 农杆菌转化法适用于双子叶植物和裸子植物
动物 显微注射
微生物 Ca2+处理 常用大肠杆菌
3.将目的基因导入受体细胞
农杆菌转化法
花粉管通道法
4.目的基因的检测与鉴定
(1)分子水平检测:检测目的基因是否导入、转录、翻译
用 技术检测目的基因是否导入和转录出mRNA。
用 技术检测目的基因是否翻译出蛋白质。
(2)个体水平的鉴定(抗虫、抗病、活性鉴定等)
PCR、分子杂交
抗原—抗体杂交(共34张PPT)
专题八 细胞工程和基因工程
每日一练(细胞工程)
(限时30分钟)
非选择题
1.野生黑芥(染色体数为2A)具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜(染色体数为2B)易感染黑腐病菌而患病,用生物工程技术获得抗黑腐病杂种黑芥—花椰菜植株,操作流程如图。请据图回答下列问题:
(1)图中涉及到的生物工程技术是植物体细胞杂交、 。获得原生质体时培养液需要保持较 (低/高)的渗透压,使细胞处于微弱的 状态。过程①PEG的作用是
。
(2)经过①操作后,融合的原生质体只有重新形成 后,才可进行有丝分裂,筛选出融合的杂种细胞,多次分裂形成的小细胞团经过 形成愈伤组织,可通过体细胞胚发生途径或
再生植株。
植物组织培养
高
质壁分离
诱导原生质体融合
细胞壁
脱分化
器官发生途径
(3)若要分析杂种植株的染色体变异类型,应剪取该植株根尖和双亲植株的根尖,制作临时装片,然后在显微镜下观察比较有丝分裂 期染色体的形态和数目。用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是 ;用黑腐病菌感染杂种植株,筛选出具有 的杂种黑芥—花椰菜植株。
中
2A+2B
抗黑腐病
【详解】
(1)图中涉及到的生物工程技术有植物体细胞杂交、植物组织培养。获得原生质体时,培养液需要保持较高的渗透压,使细胞处于微弱的质壁分离状态。过程①PEG的作用是诱导原生质体融合。
(2)融合的原生质体只有重新形成新的细胞壁后,才表示完成体细胞杂交,杂种细胞才可进行有丝分裂,多次分裂形成的小细胞团经过脱分化形成愈伤组织,可通过体细胞胚发生或器官发生的途径再生植株。
(3)观察染色体的形态最好是观察分生组织有丝分裂中期的临时装片,此时期染色体的形态和数目最清晰,因此要分析杂种植株的染色体变异类型,应剪取该植株根尖和双亲植株的根尖,制成临时装片,然后在显微镜下观察比较有丝分裂中期染色体的形态和数目。用上述方法培养的该杂种植株含有的染色体数目是2A+2B,染色体组有4组,用黑腐病菌感染杂种植株,筛选出具有抗黑腐病杂种黑芥-花椰菜的杂种植株。
2.下图示“番茄—马铃薯”杂种植株的培育过程,其中①~⑤表示过程,字母表示细胞、组织或植株。回答下列问题:
(1)①表示 (高、低、等)渗溶液中用 酶处理植物细胞获得 。
(2)②过程利用了细胞膜的 特点,即 性。
(3)③过程表示杂种细胞 ,这是杂交技术是否成功的标志。
(4)杂种植株的培育过程利用的原理是 。
等
纤维素酶和果胶
原生质体
结构
(一定的)流动
再生出新的细胞壁
植物细胞的全能性
【详解】
(1)①表示原生质体的制备,用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞,去掉细胞壁后,类似于动物细胞,易吸水涨破,失水皱缩,必须在等渗溶液中获得。
(2)②是诱导原生质体融合,利用了细胞膜的结构特点,即(一定的)流动性。
(3)③过程表示杂种细胞再生出新的细胞壁,这是杂交技术是否成功的标志。
(4)杂种植株的培育过程将杂种细胞培育成植株个体,利用的原理是植物细胞的全能性。
3.近年来,我国死于狂犬病的人数有上升趋势。狂犬病病毒的核酸是RNA,机体感染病毒后产生的特异性IgG抗体,能消除狂犬病病毒,这是接触狂犬病病毒后及时注射疫苗和特异抗体的重要依据。下图是单克隆坑体制备过程示意:
(1)从已免疫的小鼠脾脏细胞中可以获得 的抗体,这说明在小鼠脾脏细胞中形成了相应的 细胞,可用于过程B。
(2)图中B过程是细胞融合,该过程可以用生物方法__________ 诱导。
(3)用特定的 培养基筛选出融合的杂交瘤细胞进行
和 ,经多次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(4)特异性抗体获取的方法也可以采用向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后从动物 中分离所需抗体。与这种方法制备的抗体相比,单克隆抗体具有 等优点。
(5)单克隆抗体有 用途。由单克隆抗体制成的靶向药物比普通的化疗药物疗效高、毒副作用小是因为 。
抗狂犬病病毒
效应B
灭活的病毒
选择
克隆化培养
抗体检测
血清
特异性强、灵敏度高,可大量制备
作为诊断试剂、用于运载药物等用于诊断和治疗疾病
靶向药物能够定向作用与癌细胞,因此不损伤正常细胞,同时又减少了用药剂量
【详解】
(1)图中小鼠经过了(狂犬病病毒的)抗原刺激,因此可以从已免疫的小鼠脾脏细胞中获得抗狂犬病病毒的抗体,这说明在小鼠脾脏细胞中形成了相应的效应B细胞,可用于过程B。
(2)图中B过程是诱导细胞融合的过程,该过程通常需要用促融技术,诱导动物细胞融合的方法有灭活的病毒(生物方法)、聚乙二醇或电激等方法。
(3)用特定的选择培养基筛选出融合的杂交瘤细胞,然后进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞,然后对该细胞进行体内或体外培养获得大量的抗体。
(4)特异性抗体获取的方法也可以采用向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体,然后从动物血清中分离所需抗体,由于每一种效应B细胞只能产生一种抗体,因此,该方法获取的抗体纯度较低,即与这种方法制备的抗体相比,单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高,可大量制备等优点。
(5)单克隆抗体可以作为诊断试剂、用于运载药物诊断和治疗疾病等。也可以根据抗原与抗体发生特异性结合的特性,将药物与单克隆抗体结合起来制成生物导弹,即靶向药物用于定向治疗疾病,由于靶向药物能够定向作用与癌细胞,因此不损伤正常细胞,同时又减少了用药剂量,所以其比普通的化疗药物疗效高、毒副作用小。
4.现有A和B两个肉牛品种,A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质,B品种牛则为B细胞核、B细胞质。
(1)如果要获得一头克隆牛,使其细胞由A细胞核和B细胞质组成,基本步骤是:从A品种牛体内取出体细胞,进行体外培养,然后再从培养细胞中取出 注入B品种牛的 卵母细胞,形成 ,经过某种刺激和培养后,将该胚胎移入代孕母牛的子宫中,通过培育可达到目的。
(2)上述过程中运用的动物细胞工程技术有:
。
细胞核 去核
重组胚胎
细胞融合、细胞核移植
(3)克隆牛的产生说明 具有全能性。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比,杂交牛细胞核的遗传物质来自 个亲本,细胞质来自 性亲本,克隆牛和杂交牛的遗传物质组成 (填“相同”或“不同”)。
(4)请举一例,说明克隆牛培育成功的实际意义: 。
动物体细胞核
两
雌
不同
保护濒危物种,繁育优良品种等
【详解】
(1)动物细胞核具有全能性,将A细胞核注入B处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。形成的胚胎称为重组胚胎,将该胚胎移入代孕母牛的子宫中可发育成克隆动物。
(2)上述过程中运用的动物细胞工程技术有胞融合、细胞核移植技术。
(3)克隆动物利用的是动物细胞的细胞核全能性,得到的新个体的性状主要由细胞核决定,与供核母牛的性状基本一致,杂交牛是精子和卵细胞的融合受精得到受精卵,细胞核来自两个亲本,不过由于精子含有很少的细胞质,受精卵的细胞质主要来自卵细胞,所以杂交牛和克隆牛的遗传物质是不同的。
(4)克隆牛培育成功的实际意义保护濒危物种,繁育优良品种。
5.下图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法,请分析回答下列有关问题:
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育优良种牛的本质区别是 。
(2)过程①技术为 。
(3)自然条件下,A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后,才能与B牛的卵子结合,完成受精作用,这个过程叫 。
(4)如果体外受精后,在精核与卵核融合之前,用微型吸管吸除精核,再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞),处理后的受精卵可发育成小牛。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。
方法Ⅰ为有性生殖过程,方法Ⅱ为无性生殖过程
动物体细胞核移植技术
精子获能
后代是纯合子
(5)胚胎在受体内能够存活的生理学基础是 。
(6)胚胎分割技术也逐渐发展成熟,胚胎分割时应该选择
桑椹胚或囊胚。
受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
发育良好、形态正常的
【详解】
(1)方法Ⅰ是采用体外受精技术获得试管牛E的过程,方法Ⅱ是采用核移植技术获得克隆牛F的过程,方法Ⅰ和方法Ⅱ培育优良种牛的本质区别是方法Ⅰ的培育为有性生殖过程,方法Ⅱ的培育为无性生殖过程。
(2)据图可知,①过程为将去核卵母细胞和良种奶牛的细胞核融合为一个细胞的过程,属于动物体细胞核移植。
(3)A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后,才能与B牛的卵子结合,完成受精作用,这个过程叫精子获能。
(4)据题意可知,细胞松弛素B的作用类似于用秋水仙素处理植物细胞,可染色体数目加倍,则该方法在动物新品种选育中的显著优点是容易获得纯合子并缩短育种时间。
(5)受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生排斥反应是移入子宫的胚胎能在受体内存活的基础。
(6)为提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技术,应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割。
每日一练(基因工程)
(限时30分钟)
非选择题
1.为了提高菊花抗冻能力,研究者从其他生物中克隆出抗冻基因C(图1),拟将其导入菊花中。回答下列问题:
图1 图2
(1)构建重组质粒时需要用到的工具酶为 。为使抗冻基因C在菊花细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的 之间。
(2)若想了解 C基因是否整合到菊花染色体上,检测方法是采用 技术。
(3)若获得的转基因植株(抗冻基因C已经整合到菊花的基因组中)抗冻能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是 。
(4)将目的基因导入植物细胞还常采用的方法有 。(写出两种)
限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶
启动子和终止子
DNA分子杂交
目的基因的转录或翻译异常
基因枪法、花粉管通道法
【详解】
(1)构建基因表达载体(重组质粒)需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶,限制酶将目的基因和载体进行切割使其含有相同黏性末端,再用DNA连接酶将目的基因和载体连接形成基因表达载体。为了使抗冻基因C(目的基因)在菊花细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的启动子、终止子之间,其中启动子的功能是启动目的基因的转录过程,终止子的功能是终止目的基因的转录过程。
(2)检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上,可采用DNA分子杂交技术,若出现杂交带,则说明目的基因已经整合到受体细胞的染色体上。
(3)若获得的转基因植株(抗冻基因C已经整合到菊花的基因组中)而抗冻能力没有提高,说明其虽含目的基因,但没有合成相关的蛋白质,即基因的表达过程异常,根据中心法则分析,其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。
(4)将目的基因导入植物细胞常采用的方法包括农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法。
2.下图为采用基因工程技术生产海参溶菌酶(SL)的流程。请据图回答问题:
(1)过程Ⅰ中首先在 作用下合成海参溶菌酶cDNA,再以cDNA为模板扩增合成SL目的基因,扩增过程中要用到具有热稳定性的 。
(2)过程Ⅱ中要用相同的 切割目的基因与 ,再用 将二者连接起来,再导入大肠杆菌中,形成大肠杆菌工程菌。
逆转录酶
限制性核酸内切酶(限制酶)
DNA聚合酶
质粒
DNA连接酶
(3)若要检验SL目的基因是否成功表达,可以用 技术,若没有出现相应的杂交带。则需要用 做探针来检验是否转录出mRNA。
(4)已知海参溶菌酶中含145个氨基酸,则控制其合成的基因中至少含有 个脱氧核苷酸。
(5)溶菌酶广泛存在于动物的组织、体液及分泌物中,可以破坏细菌的细胞壁,促进细菌细胞的裂解,在动物的免疫调节中
的过程发挥重要作用。
抗原—抗体杂交
带标记的目的基因
870
非特异性免疫
【详解】
(1)分析题意可知,过程Ⅰ是以RNA为模板合成DNA过程,以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录,该过程需要逆转录酶的催化。扩增目的基因采用的方法是PCR技术,该过程需要耐高温的DNA聚合酶。
(2)Ⅱ表示构建基因表达载体并将目的基因导入受体细胞,该过程中,切割目的基因和切割质粒最好使用同种限制酶(限制性核酸内切酶),然后用DNA连接酶将产生的末端连接,再导入大肠杆菌中,形成大肠杆菌工程菌。
(3)若要检验SL目的基因是否成功表达,可以用抗原—抗体杂交技术,若没有出现相应的杂交带。则需要用带标记的目的基因做探针来检验是否转录出mRNA。
(4)基因中的碱基个数:蛋白质中氨基酸个数=6∶1,因此基因中至少含有145×6=870个脱氧核苷酸。
(5)体液中的杀菌物质(如溶菌酶)和吞噬细胞是保卫人体的第二道防线。第二道防线和第一道防线人人生来就有,也不针对某一类特定病原体, 而是对多种病原体都有防御作用,因此叫作非特异性免疫。
3.如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 ,此工具主要是从原核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 。
(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的 上。
限制酶
磷酸二酯键断开
T-DNA
染色体DNA
(3)E过程是利用 技术完成。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抗虫接种实验;若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应毒蛋白,在分子水平上可利用 方法进行检测。
(4)在转基因绵羊培育过程中,可利用 法将目的基因导入到该种生物的受精卵中。
植物组织培养
抗原—抗体杂交
显微注射
【详解】
(1)从苏云金芽孢杆菌的DNA上获取抗虫基因,需要用到的工具是限制性内切酶,此工具主要是从原核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梭苷酸之间的磷酸二酯键断开。
(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T-DNA,它能把目的基因整合到受体细胞染色体DNA。
(3)E过程是根据植物细胞的全能性,利用植物组织培养技术完成的,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,在分子水平上需要做抗原—抗体杂交技术实验。
(4)将目的基因导入动物细胞的方法有显微注射法,最好的受体细胞是受精卵。
4.如图表示利用细菌中抗虫基因培育抗虫玉米的过程,其中
①~⑧表示操作步骤,a、b表示相关分子,c~e表示培养过程,其中d过程表示细菌与玉米细胞混合培养。回答下列问题:
(1)图中目的基因的“运输车”是 (填字母),作为载体需要具备的条件有 (答出2条即可)。目的基因必须与该“运输车”上的 结合。
(2)将b通过过程④导入的细菌是 ,将目的基因导入玉米细胞的方法是 。
(3)将抗虫基因导入玉米体细胞后,可以通过 技术培养成植株,这体现了植物细胞有 。个体水平检测抗虫玉米培育是否成功的方法是 。
a
有一个至多个限制酶切割位点;有特殊的标记基因,便于筛选;在宿主细胞中能保存下来并大量复制等
T-DNA
农杆菌
植物组织培养
农杆菌转化法
全能性
给植株投放害虫,观察植株的生长状况
【详解】 (1)图中目的基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”是质粒,对应图中的a;作为载体,需要具备的条件是:有一个至多个限制酶切割位点;有特殊的标记基因,便于筛选;在宿主细胞中能保存下来并大量复制等。目的基因必须与质粒上的T-DNA结合,因为T-DNA可以整合到受体细胞的染色体DNA上。
(2)由图可知,将目的基因导入玉米细胞的方法是农杆菌转化法,其中将b通过过程④导入的细菌是农杆菌。
(3)可以通过植物组织培养技术将玉米体细胞培养成植株,该过程形成了完整个体,这体现了植物细胞具有全能性。个体水平检测抗虫玉米培育是否成功的方法是给植株投放害虫,观察植株的生长状况,若植株正常生长,说明目的基因成功导入并表达了。
5.α1-抗胰蛋白缺乏症是一种在北美较为常见的单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。对于该致病患者常可采用注射入α1-抗胰蛋白酶来缓解症状。据此回答:
图1
图2
(1)图1表示获取α1-抗胰蛋白酶基因的两种方法,请回答下列问题:
①a过程是在 酶的作用下完成的,该酶的作用特点是 。
②c过程需要的原料是 。
(2)利用转基因技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更易获得这种酶,简要过程如图2所示。
限制酶
识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子
4种游离的脱氧核苷酸
①获得目的基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,其过程是高温变性解旋,低温复性 , 然后中温延伸,在Taq酶的作用下从引物开始进行互补链的合成。
②载体上绿色荧光蛋白(GEP)基因的作用是便于 基因表达载体d,除图中的标示部分外,还必须含有 。
(3)人类遗传病一般很难用药物治疗,基因治疗是指把正常基因导入病人体内进行治疗。目前基因治疗分为_______________
两种方法。
引物结合到互补DNA链上
筛选含有目的基因的受体细胞
启动子、终止子
体内基因治疗、体外基因治疗
【详解】
(1)①a过程表示直接获得目的基因的方法,该方法是在限制酶的作用下完成的,该酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子。②c过程表示逆转录,该过程的产物是DNA,需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸。
(2)①获得目的基因后,常利用PCR技术在体外将其大量扩增,其过程是高温使模板DNA 变性解旋为单链DNA,低温复性过程为引物结合到互补DNA链上,然后在中温条件子链延伸,即在Taq酶的作用下从引物开始进行互补链的合成。②载体上绿色荧光蛋白(GEP)基因是作为标记基因用的,用于筛选含有目的基因的受体细胞。基因表达载体d,除图中的标示部分外,还必须含有启动子、终止子,以便目的基因在受体细胞中正常表达。
(3)基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。基因治疗分为体内基因治疗、体外基因治疗。
