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本文题目：高三生物教案：第二轮基因工程和细胞工程

专题15 基因工程和细胞工程

【考纲要求】

1. 基因工程的诞生 I 5. 植物组织培养 II

2. 基因工程的原理及技术 II 6. 动物细胞培养和体细胞克隆I

3. 基因工程的应用 I 7. 细胞融合和单克隆抗体 II

4. 蛋白质工程 I

【课前回顾区】

1. 利用关键词构建网络：基因工程、蛋白质工程、细胞工程、植物组织培养、植物体细胞杂交技术、动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、单克隆抗体的制备

2. 基因工程、蛋白质工程、细胞工程、胚胎工程的操作对象

3. 基因工程的工具、核心、表达载体所包含的构件、如何对目的基因进行检测和鉴定

4. 细胞工程都有哪些技术，分别利用什么原理

5. 细胞表现全能性的条件

6. 原生质体融合和动物细胞融合的原理和方法一样吗?

7.杂交瘤特点和单克隆抗体的特点

【课堂探究区】

探究一：完成基因工程操作的步骤

思考：蛋白质工程的操作和基因工程有何不同?

【典型例题1】下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ

识别序列

及切割位点

GGATCC

CCTAGG

AAGCTT

TTCGAA

GAATTC

CTTAAG

CCCGGG

GGGCCC

(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。

(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越______。

(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是__________________________________________________________。

(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止____________________________________________。

(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_________________酶。

(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了______________ _____________________。

(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在__________________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

探究二:画出植物组织培养技术的操作流程

【典型例题2】科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四种限制酶切割位点，下图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中①～④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。请据图作答：

(1)在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，在此实例中，应该选用限制酶________________分别对________________________进行切割，切割后产生的DNA片段分别为________种。

(2)培养基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要利用该培养基筛选已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体Ⅰ中含有________________作为标记基因。

(3)研究人员通常采用________________法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采用________________技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。

(4)利用组织培养技术将导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄组织细胞培育成植株。图中③、④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的________________过程。

探究三:动物体细胞核移植、单克隆抗体的制备流程

【典型例题3】有性生殖的生物产生后代需要进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需要进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：

(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时两种烟草都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是________________________________________。

(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_________________________，这种育种方法的优点是_______________________________________________

(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是___________________________________。

由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_______________________________的特点。生产上一般不能通过直接培养B淋巴细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是______________________________________________________________

(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是___________________________________________________________。

【课后检测】

1.人的血清白蛋白作为血浆容量扩充剂用途广泛，是当前的研究热点之一。图T14-3是利用奶牛生产人类血清白蛋白的图解，请回答：

图T14-3

(1)图中所涉及的生物技术中，属于细胞水平的是____________、____________。

(2)获取①基因的常用方法有________________(举一例)，基因工程的核心是____________________。

(3)②③一般需用________酶处理，为获取数量较多的未受精卵细胞，需用____________处理母牛。

(4)⑤⑦为____________技术，操作的时期是________________。

专题15 基因工程和细胞工程

【答案】

【典型例题1】

1.(1)0、2

(2)高

(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因

(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化

(5)DNA连接

(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞

(7)蔗糖为唯一含碳营养物质

【典型例题2】

2.答案： (1)PstⅠ、SmaⅠ 含鱼抗冻蛋白基因的DNA、质粒 4、2

(2)抗氨苄青霉素基因(ampr) (3)农杆菌转化(或基因枪法等，答案合理即给分) 抗原抗体杂交

(4)脱分化、再分化

【典型例题3】

3.(1)大于800 lx光照

(2)植物细胞的全能性

克服了远缘杂交不亲和的障碍

(3)既能无限繁殖，又能产生特定的抗体

特异性强、灵敏度高、化学性质单一

B淋巴细胞高度分化，不能增殖

(4)

【课后检测】

1.(1)核移植技术 动物细胞培养

(2)从基因文库中提取(或PCR技术扩增、人工化学合成) 基因表达载体的构建

(3)胰蛋白 促性腺激素

(4)胚胎分割移植 桑椹胚或囊胚