基因工程与克隆技术讲义答案
2018年高考生物:试卷(二十八) “基因工程与克隆技术‘(含答案和解析)
检测(二十八)“基因工程与克隆技术”课前诊断卷1.(2018届高三·MPT64基因(能控制合成MPT64蛋白)成功导入胡萝卜细胞,最终表达出肺结核疫苗。
请回答下列问题:(1)为获取MPT64基因,可从结核杆菌的细胞中提取对应mRNA,在________________的作用下合成双链cDNA片段,获得的cDNA片段与结核杆菌中该基因碱基序列______________(填“相同”或“不同”)。
(2)通常采用PCR技术扩增MPT64基因,前提是要有一段已知MPT64基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成______________,在操作步骤中需要加热至90~95 ℃的目的是________________________________________________________________________。
(3)根据农杆菌的特点,如果将MPT64基因插入到_______________上,通过农杆菌的转化作用,就可以使目的基因进入胡萝卜细胞,并将其插入到植物细胞中的______________上。
要确认MPT64基因是否在胡萝卜植株中表达,应检测胡萝卜植株中是否含有________________________________________________________________________。
(4)研究发现,如果将MPT64蛋白20位和24位的氨基酸改变为半胱氨酸,其保存时间将大大延长,科学家可以生产上述耐储存的MPT64蛋白的现代生物工程技术是________________________________。
解析:(1)以mRNA为模板合成cDNA的过程是逆转录,需要逆转录酶的催化。
由于DNA转录形成的mRNA过程中非编码序列不转录,所以形成的cDNA与结核杆菌中该基因碱基序列不同。
(2)在PCR技术中,以已知一段MPT64基因的核苷酸序列为模板,合成引物。
基因工程课后习题答案
基因工程课后习题答案基因工程课后习题答案基因工程是一门涉及生物学、遗传学和生物技术的综合学科,它的发展和应用在医学、农业、环境保护等领域具有重要意义。
在学习基因工程的过程中,我们常常会遇到一些习题,下面是一些常见的基因工程课后习题及其答案,希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是基因工程?基因工程是利用生物技术手段对生物体的基因进行操作和改变的过程。
它包括了基因的克隆、重组、转染和编辑等技术,旨在实现对基因组的精确控制和改造。
2. 请简要介绍基因克隆的步骤。
基因克隆是指将感兴趣的基因从一个生物体中复制并插入到另一个生物体中的过程。
其步骤主要包括:DNA提取、DNA片段的切割、载体DNA的准备、DNA片段的连接、转化和筛选等。
3. 什么是重组DNA技术?重组DNA技术是指将来自不同生物体的DNA片段进行切割,然后通过连接酶将其重新组合成新的DNA分子的过程。
重组DNA技术的应用广泛,可以用于基因克隆、基因表达、基因治疗等领域。
4. 请简要介绍PCR技术。
PCR(聚合酶链反应)是一种体外扩增DNA的技术。
它通过不断重复DNA的变性、退火和延伸等步骤,可以在短时间内大量复制目标DNA序列。
PCR技术在基因工程中被广泛应用于基因克隆、基因检测和DNA测序等方面。
5. 什么是基因编辑技术?基因编辑技术是指通过直接对基因组进行修改,实现对目标基因的精确编辑和改造的技术。
目前最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统,它可以实现高效、精确和经济的基因编辑,对于研究基因功能和治疗基因相关疾病具有重要意义。
6. 基因工程在医学领域有哪些应用?基因工程在医学领域的应用非常广泛,包括基因治疗、药物生产、疫苗研发等方面。
例如,通过基因工程可以将治疗性基因导入患者体内,用于治疗遗传性疾病和癌症等疾病;还可以利用基因工程技术生产重组蛋白药物,如胰岛素和生长激素等。
7. 基因工程在农业领域有哪些应用?基因工程在农业领域的应用主要包括转基因作物的培育和农业有害生物的控制。
基因工程、克隆技术
控制药品合成的相应基因
①体外基因治疗 ②体内基因治疗
5.两种基因治疗途径及其特点
途径
方法
特点
体外基因 不 治疗 同 点
体内基因 治疗
从患者体内获得某种、 细胞扩增→输入体内(实 例中第一个)
状。
蛋白质功能
蛋白质
氨基酸
脱氧核苷酸
听课心得
审题关键:“工具酶”、“植物细胞”、“原理”、“染 色体上”、“预期”
命题来源:基因工程和蛋白质工程。
思路分析:(1)转基因植物的培育过程中,基因工程的工具酶是限 制制性核酸内切酶的DNA连接酶,目的基因只有含有启动子,才 能被RNA聚合酶识别并与之结合进行转录。(2)接受目的基因的受 体细胞若 植物体细胞,可采用植物组织培养技术获得转基因植物 。(3)通过对比转基因植物是否普通的非转基因植物的出油率高。 (4)蛋白质工程设计流程是:预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白 质结构→推测出应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列。
获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
区别
实质
定向改造或生产人类所需的蛋白质
定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果
生产自然界没有的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通过基因修饰或基因合成实现
动物细胞
显微注射法 受精卵
微生物细胞
Ca2+处理法 原核细胞
转化过程
目的基因插入Ti 质粒的T-DNA上 →农杆菌→导入 植物细胞→整合 到受体细胞的染 色体DNA→表达
人教版生物选修三讲义专题11.3 基因工程的应用Word版含答案
1.3基因工程的应用学习目标:1.举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。
(重点) 2.了解基因工程的进展。
3.了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。
(难点) 4.掌握基因治疗和基因检测。
(重、难点)一、植物基因工程硕果累累1.植物基因工程的应用领域(1)提高农作物的抗逆能力。
(2)改良农作物的品质。
(3)利用植物生产药物等。
2.抗虫转基因植物(1)方法:从某些生物中分离出具有杀虫活性的基因,将其导入作物中。
(2)目的基因:Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。
(3)成果:转基因抗虫棉、转基因抗虫水稻等。
(4)意义:减少化学农药的使用,降低生产成本,减少环境污染,降低对人体健康的危害。
3.抗病转基因植物(1)方法:将抗病基因导入植物中。
(2)目的基因①抗病毒基因:病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。
②抗真菌基因:几丁质酶基因和抗毒素合成基因。
(3)成果:抗烟草花叶病毒的转基因烟草,抗病毒的转基因小麦、甜椒、番茄等。
(4)意义:能获得用常规育种的方法很难培育出抗病毒的新品种。
4.抗逆转基因植物(1)抗逆基因:调节细胞渗透压的基因使农作物抗盐碱、抗干旱;鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒;抗除草剂基因使作物抗除草剂。
(2)成果:烟草、大豆、番茄、玉米等。
5.利用转基因改良植物的品质(1)优良基因:必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、控制番茄果实成熟的基因和与植物花青素代谢有关的基因。
(2)成果:成果一:成果二:成果三:二、动物基因工程前景广阔1.工程菌:用基因工程的方法,使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系一般称为“工程菌”。
2.来源:利用基因工程培育“工程菌”来生产的药品。
3.种类:细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
4.干扰素:是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。
由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染,因此它是一种抗病毒的特效药。
四、基因治疗曙光初照1.概念:把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,达到治疗疾病的目的。
基因工程课后习题答案
基因工程课后习题答案基因工程,也称为遗传工程,是一种通过直接操作生物体的基因来改变其遗传特性的技术。
这项技术在医学、农业、工业和环境科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些基因工程课后习题的答案:1. 基因工程的定义:基因工程是利用分子生物学技术,将外源基因插入到宿主生物体的基因组中,使其表达出新的或改变的遗传特性。
2. 基因工程的基本步骤:- 目标基因的获取:通过PCR扩增、基因克隆等方法获得目标基因。
- 基因载体的构建:将目标基因插入到合适的载体中,如质粒、病毒等。
- 转化:将构建好的载体导入到宿主细胞中。
- 筛选:通过抗生素抗性标记等方法筛选成功转化的细胞。
- 表达:在宿主细胞中表达目标基因,产生所需的蛋白质或性状。
3. 基因工程在农业中的应用:基因工程可以用于培育抗虫、抗病、抗旱、耐盐碱等性状的作物品种,提高作物的产量和质量。
4. 基因工程在医学中的应用:- 生产药物:利用基因工程技术生产胰岛素、干扰素等生物药物。
- 基因治疗:通过修复或替换缺陷基因来治疗遗传性疾病。
5. 基因工程可能带来的伦理问题:基因工程可能引发生物安全、生物多样性丧失、基因歧视等伦理问题,需要在实施过程中进行严格的伦理审查和监管。
6. 基因工程的安全性问题:基因工程产品可能存在潜在的食品安全和环境安全问题,如转基因作物可能对非目标生物产生影响,需要进行长期的环境影响评估。
7. 基因工程的未来发展趋势:随着基因编辑技术如CRISPR-Cas9的发展,基因工程将更加精准和高效,有望在治疗遗传病、提高作物产量等方面发挥更大的作用。
8. 基因工程的法律和政策:不同国家和地区对基因工程的法律和政策不同,需要遵守当地的法律法规,确保基因工程的安全和合法性。
通过这些习题答案,学生可以更好地理解基因工程的基本概念、技术流程、应用领域以及面临的挑战和未来发展。
第18讲 基因工程(讲义)原卷版
第18讲 基因工程考点01 基因工程★ 考向1 基因工程的理论基础1、基因工程的理论基础2、基因工程的基本操作程序(1)目的基因的获取:方法有从基因文库中获取、利用PCR 技术扩增和人工合成。
(2)基因表达载体的构建:是基因工程的核心步骤,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等,启动子在基因的首段,它是RNA 聚合酶的结合位点,能控制着转录的外源基因在受体细胞内表达理论 基础 ①基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能的基本单位。
②遗传信息的传递都遵循中心法则。
③生物界共用一套遗传密码。
重组DNA : 载体+目的基因 复制转录 RNA 翻译 蛋白质基因拼接 ①DNA 的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸。
②DNA 分子都遵循碱基互补配对原则。
③双链DNA 分子的空间结构都是双螺旋结构。
开始;终止子在基因的尾端,它控制着转录的结束;标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
(3)将目的基因导入受体细胞:根据受体细胞不同,导入的方法也不一样,将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法;将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法;将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
(4)目的基因的检测与鉴定。
分子水平上的检测:①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术;②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术;③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术,个体水平上的鉴定:抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
易错警示:辨析农杆菌转化法中的两次拼接与两次导入(1)两次拼接:第一次拼接是将目的基因拼接到Ti质粒的T-DNA中;第二次拼接指被插入目的基因的T-DNA被拼接到受体细胞染色体的DNA上。
(2)两次导入:第一次导入是将含目的基因的Ti质粒导入农杆菌;第二次导入是将含目的基因的T-DNA导入受体细胞。
3、DNA的粗提取与鉴定(1)原理:利用DNA、RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。
基因工程 课后习题答案
基因工程课后习题答案基因工程是一门前沿而又引人入胜的科学领域,它涉及到对生物体基因的操作和改造,以达到人类所需的目的。
对于学习基因工程的学生来说,课后习题是巩固知识和提高能力的重要途径。
在这篇文章中,我将为大家提供一些基因工程课后习题的答案,并探讨一些相关的思考。
1. 解释基因工程的定义和目的。
基因工程是指通过技术手段对生物体的基因进行操作和改造的过程。
其目的是为了改变生物体的性状、功能或产物,以满足人类的需求。
2. 什么是重组DNA技术?它在基因工程中的应用有哪些?重组DNA技术是指将不同来源的DNA片段在体外重新组合的技术。
它在基因工程中有广泛的应用,包括基因克隆、基因表达、基因敲除等。
通过重组DNA 技术,科学家可以将感兴趣的基因从一个生物体中提取出来,并将其插入到另一个生物体中,从而实现对目标基因的研究和利用。
3. 请解释CRISPR-Cas9技术是如何实现基因编辑的。
CRISPR-Cas9技术是一种基因编辑技术,它利用一种特殊的酶Cas9和一段RNA序列来实现对基因的编辑。
首先,科学家设计一段特定的RNA序列,这段RNA序列可以与目标基因的DNA序列配对。
然后,将这段RNA序列与Cas9酶结合,形成一个复合物。
这个复合物可以识别并结合到目标基因的DNA 上,并通过Cas9酶的切割作用,实现对目标基因的编辑。
4. 基因工程在农业领域有哪些应用?基因工程在农业领域有许多应用,其中包括抗虫、抗病、抗逆性的作物培育,提高作物产量和品质,改善作物的营养价值等。
例如,科学家通过基因工程技术,将一些抗虫基因导入到作物中,使其具有抗虫能力,减少对农药的依赖。
此外,基因工程还可以用于改良作物的耐旱、耐寒、耐盐等性状,提高作物的适应性和生存能力。
5. 基因工程在医学领域有哪些应用?基因工程在医学领域有许多应用,其中包括基因治疗、药物生产、疾病诊断等。
例如,科学家可以通过基因工程技术,将正常的基因导入到患有遗传病的患者体内,以修复或替代有缺陷的基因,从而治疗遗传病。
《基因工程》各章内容及参考答案(42页).docx
复习题1 (包括分子生物学基础知识)(请各位同学将所有题目翻译成英文后再做!)一、解释下列名词1.Gene manipulation2.Promotor3.Cloning:4.Subcloning二、填空题:将下列各题空缺部分的答案填在后面的方框内,两者用“;”隔开。
1.基因操作(Gene manipulation)的核心部分是基因克隆(gene cloning), gene cloning的基本要点有(),()和()。
2.()是遗传物质的基木单位,也是作为遗传物质的核酸分子上的一段片段。
它可以是连续的,也可以是();可以是(),也可以是RNA;可以存在于染色体上,也可以()3.基因操作并不是一个法律概念,除了包括基因克隆外,还包括基因的()、()、()和()等与基因研究相关的内容。
4.启动子(Promo(or)是指()。
通常一个Gene是否表达,()是关键的一步,是起决定作用的。
在转录过程屮,Promoter还是()的结合位点。
5.原核生物的RNApolymerase主要由两部分组成:()和(),其屮。
■因子并不参与RNA 的合成,它的作用主要是()。
6.从()到()的这一段距离称为一个转录单位,或者一个转录产物,其屮可包括一个或者多个Gene。
7.转录终止子主要有两种,一种是(),另一种是()。
8.重叠基因(Overlapping gene)是指(),间隔基因(Interrupted gene)是指()三、选择题:从备选答案中选出正确的结果,正确答案是唯一的。
四、简答题:1.简述基因克隆的两个基本特征?参考答案:基因克隆的两个基本特征是一是强调外源核酸分子(一般情况下都是DNA)在不同宿主屮的繁殖,打破自然种的界限将来自于不相关物种的基因放入一个宿主中是基因操作的一个重要特征,基因操作的另一个重要特征是繁殖。
2.什么是gene cloning ?什么是亚克隆(subcloning) ?参考答案:基因克降:一定程度上等同于基因的分离,即从复杂的生物体基因组中,经过酶切,消化等步骤,分离带有目的基因的DNA片段。
基因工程原理习题参考答案资料
基因工程原理习题参考答案资料基因工程原理习题集参考答案一、名词解释 1 、 DNA 分子克隆技术:克隆,指含有单一的组体引入宿主细胞建立无性繁殖系的过程。
外将DNA 分子片段与载体DNA 片段连接,括:制备目的基因7将目的基因与载体用限制性内切酶切割和连接,制成 DNA 重组7导入宿主细胞7筛选、鉴定7扩增和表达。
载体在细胞内自我复制,并带动重组的分子片段共同增殖,从而产生大量的 DNA 分子片段。
主要目的是获得某一基因或 DNA 片段的大量拷贝,有了这些与亲本分子完全相同的分子克隆,就可以深入分析基因的结构与功能,随着引入的 DNA 片段不同,有两种 DNA 库,一种是基因组文库,另一种是 DNA 重组体的无性繁殖系,或指将DNA 重 DNA 分子克隆技术也称基因克隆技术,是在体转入细胞获得大量拷贝的过程。
其基本步骤包cDNA 库。
2、分子杂交:两条不同来源的 DNA (或RNA )链或DNA 与RNA 之间存在互补顺序时, 在一定条件下可以发生互补配对形成双螺旋分子,过程称为分子杂交。
这种分子称为杂交分子。
形成杂交分子的DNA ,使用同一种限制性内切酶酶切,切得通常是3、限制性片段长度多态性:从不同个体制备的的片段长度各不相同。
酶切片段的长度可以作为物理图谱或者连接图谱中的标记子。
在酶切位点处发生突变而引发的。
4、报告基因:一种编码可被检测的蛋白质或酶的基因,也就是说,是一个表达产物非常容易被鉴定的基因、5、多聚酶链式反应(PCR ): 一种体外扩增DNA 的方法。
PCR 使用一种耐热的多聚酶,以及两个单链引物。
以过高温变性将模板 DNA 分离成两条链。
低温退火使得引物和一条模板单链结合,然后是中温延伸,反应液的游离核苷酸紧接着引物从 5/端到 3/端合成一条互补的新链。
而新合成的DNA 又可以继续进行上述循环,因此 DNA 的数目不断倍增。
6、核酸的凝胶电泳:将某种分子放到特定的电场中,它就会以一定的速度向适当的电极移动。
生物的基因工程与克隆技术练习题
生物的基因工程与克隆技术练习题一、选择题1、下列关于基因工程的叙述,错误的是()A 基因工程的原理是基因重组B 常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等C 基因工程能够定向地改造生物的遗传性状D 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列2、下列哪项不是基因工程中经常使用的用来运载目的基因的载体()A 细菌质粒B 噬菌体C 动植物病毒D 细菌核区的 DNA3、以下有关基因工程的叙述,正确的是()A 基因工程是细胞水平上的生物工程B 基因工程的产物对人类都是有益的C 基因工程产生的变异属于人工诱变D 基因工程育种的优点之一是目的性强4、科学家们经过多年的努力,创立了一种新兴的生物技术——基因工程,实施该工程的最终目的是()A 定向提取生物体的 DNA 分子B 定向地对 DNA 分子进行人工“剪切”C 在生物体外对 DNA 分子进行改造D 定向地改造生物的遗传性状5、下列关于基因工程的叙述,正确的是()A 基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因B 细菌质粒是基因工程常用的运载体C 通常用一种限制酶处理含目的基因的 DNA,用另一种限制酶处理运载体 DNAD 为育成抗除草剂的作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体6、下列不属于克隆技术的是()A 一小块胡萝卜经组织培养,发育成完整的胡萝卜植株B 将人的 DNA 片段植入细菌体内后获得大量人的 DNA 片段C 农业生产上利用马铃薯的芽繁殖马铃薯D 小羊多利的诞生7、利用克隆技术培育良种牛时,如果多个供体细胞来自同一头牛,培育出的多个牛犊个体在性状上也不完全相同,分析其原因,下列叙述不正确的是()A 性状变异可由环境条件引起B 基因可能会发生突变C 受体细胞的细胞质基因不同D 细胞核基因发生了重组8、下列关于克隆技术的叙述中,错误的是()A 20 世纪末克隆技术已经成熟B 克隆技术具有广阔的应用前景C 克隆技术可能会带给人类许多负面影响D 克隆实际上是一种无性生殖方式9、下列关于克隆羊多利的叙述,错误的是()A 多利的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性B 多利的诞生运用了细胞核移植技术C 提供细胞核的母羊对多利的性状起主要作用D 多利的诞生说明动物细胞的细胞核具有全能性10、下列有关克隆人的说法错误的是()A 克隆人是一种无性生殖方式B 克隆人违反了人类伦理道德C 克隆人会导致人类基因库的单一性D 克隆人有利于保持人类的优良基因二、填空题1、基因工程是在________水平上进行的遗传操作。
【创新设计】(浙江专版)2014届高三生物二轮冲刺专题查补 专题8第1讲 基因工程和克隆技术课件
必考点一 基因工程
【典例1】
浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现,一种植物激
素 —— 油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用
油菜素内酯处理后,许多参与农药降解的基因 ( 如 P450基因 和红霉素抗性基因 ) 表达和酶活性都得到提高,在这些基因 “指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或 低毒甚至无毒物质,有的则被直接排出体外。某课题组进一
第1讲 基因工程和克隆技术
考纲点击 1. 基因工程的诞生 (Ⅰ) 。 2. 基因工程的原理和技术
(Ⅱ ) 。
隆 (Ⅰ )。
3.基因工程的应用(Ⅰ)。4.植物的克隆(Ⅰ)。5.动物的克
限制性核酸内切酶 细胞的全能性 载体 植物体细胞杂交 培育作物新品种
重组DNA分子
细胞增殖
动物细胞核 克隆动物个体 基因工程药物 细胞膜流动性
解析
进行基因工程操作时,首先要获
在构建基因表达载体的过程中,用到的工具酶有限制酶和DNA 连接酶。图中的受体细胞是细菌,故用转化法导入表达载体, 导入后,需检验和筛选。从图中可以看出,最终是通过对照实 验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。
基因治疗
思维激活
1.基因工程和克隆技术涉及哪些工具酶?
提示: 基因工程的工具酶是限制性核酸内切酶和 DNA 连接 酶,克隆技术的工具酶是纤维素酶、果胶酶、胰蛋白酶。 2 . 限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶、载体的化学本质一样 吗?DNA连接酶和DNA聚合酶有怎样的区别?
提示:不一样。限制性核酸内切酶和DNA连接酶的化学本质
常用方法有:①化学合成法:已知核苷酸序列的 较小 基因,
直接利用 DNA合成仪 用化学方法合成, 不需要 (需要,不 需要)模板。②人工合成法:以 RNA为模板,在 逆转录酶 作 用下人工合成。③利用 PCR 技术获得。
大学基因工程题库及答案
大学基因工程题库及答案基因工程是一种利用分子生物学技术对生物体的基因进行操作和改造的科学。
以下是一些大学基因工程的题目和答案示例:1. 题目:简述基因工程的基本步骤。
答案:基因工程的基本步骤包括:(1) 目的基因的获取;(2) 载体的选择与构建;(3) 目的基因与载体的连接;(4) 转化受体细胞;(5) 筛选含有重组DNA的细胞;(6) 目的基因的表达与检测。
2. 题目:什么是基因克隆?请说明其在基因工程中的重要性。
答案:基因克隆是指将特定的DNA片段插入到载体中,然后在宿主细胞内进行复制和表达的过程。
基因克隆在基因工程中的重要性体现在:(1) 允许科学家研究和分析特定基因的功能;(2) 可用于生产药物和疫苗等生物制品;(3) 有助于理解基因表达的调控机制。
3. 题目:PCR技术在基因工程中的应用是什么?答案:聚合酶链式反应(PCR)技术在基因工程中的应用主要包括:(1) 快速扩增目的基因,为基因克隆和表达提供足够的DNA模板;(2) 用于基因突变的检测和分析;(3) 制备单链DNA模板,用于DNA测序;(4) 用于基因表达分析,如定量PCR。
4. 题目:转基因生物的安全性问题主要包括哪些方面?答案:转基因生物的安全性问题主要包括:(1) 环境安全性,即转基因生物可能对生态系统产生的影响;(2) 食品安全性,即转基因食品对人体健康的潜在影响;(3) 生物安全性,即转基因生物可能对非目标生物产生的影响。
5. 题目:基因编辑技术CRISPR-Cas9的原理是什么?答案:CRISPR-Cas9基因编辑技术的原理是利用一种来自细菌的RNA导向的核酸酶系统。
该系统由两部分组成:(1) 一段小RNA (sgRNA),它能够特异性地识别目标DNA序列;(2) Cas9蛋白,一种核酸酶,能够在sgRNA的引导下精确地切割目标DNA。
通过这种机制,科学家可以在特定的基因位点进行切割,实现基因的敲除、插入或替换。
6. 题目:基因治疗的基本原理是什么?答案:基因治疗的基本原理是将正常或修正后的基因导入到患者的细胞中,以补偿或修复缺陷基因的功能。
课时训练1 基因工程与克隆技术
课时训练1 基因工程与克隆技术1.高温胁迫是影响植物生长发育的重要因素之一,高温逆境会使番茄的生长发育受到限制,转入codA基因的番茄对高温的耐受性大于野生型番茄。
(1)如图为质粒限制性核酸内切酶酶切图谱。
codA基因不含图中限制性核酸内切酶识别序列。
为使PCR技术扩增的codA基因能重组进该质粒,扩增的codA基因两端需分别引入和不同限制性核酸内切酶的识别序列。
(2)制备番茄的原生质体时,在环境下用酶解法处理番茄的根尖、叶片等细胞。
(3)导入目的基因的番茄细胞经形成愈伤组织,通过调节 ,可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织,由此再生出新的植株。
(4)番茄的培养细胞在长期培养中,其胚胎发生和器官形成能力下降,可能原因有(写出2点即可)。
解析:(1)图中看出,两者之间存在三种限制酶切点,但是由于XbaⅠ在质粒上不止一个酶切位点,因此为使PCR扩增的cod A基因重组进该质粒,扩增的cod A基因两端需分别引入NdeⅠ和Bam HⅠ限制酶的识别序列。
(2)根据渗透原理,制备番茄的原生质体时,在0.5~0.6 mol/L 甘露醇溶液环境下用酶解法处理番茄的根尖、叶片等细胞。
(3)导入目的基因的番茄细胞经脱分化形成愈伤组织,通过调节营养物质和生长调节剂的适当配比可以从这种愈伤组织诱导出芽和根的顶端分生组织,由此再生出新的植株。
(4)番茄的培养细胞在长期培养中,其胚胎发生和器官形成能力下降,可能原因有染色体畸变、细胞核变异、非整倍体产生;细胞或组织中激素平衡被打破、细胞对外源生长物质的敏感性改变;缺乏成胚性的细胞系等。
答案:(1)NdeⅠBam HⅠ(2)0.5~0.6 mol/L甘露醇溶液(3)脱分化营养物质和生长调节剂的适当配比(4)染色体畸变、细胞核变异、非整倍体产生;细胞或组织中激素平衡被打破、细胞对外源生长物质的敏感性改变;缺乏成胚性的细胞系2.人血清蛋白(HSA)具有重要的医用价值。
如图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
2020版生物高考新素养总复习中图版讲义:第30讲基因工程Word版含答案
选修三现代生物科技专题第30讲基因工程|考克自主梳理|夯基同本捋精华1•基因工程的基本工具 (1) 限制酶佩 卢虬丰:要从麻枚牛.物中分离纯化而来[舶|布用识別特定的核昔酸序列井切开•特定部位的网牛 計] ,按廿酸之间的磷酸二喈键 W 画盯产生黏性末瑞或半未喘⑵DNA 连接酶① 作用:将限制酶切割下来的 DNA 片段拼接成DNA 分子< ② 类型■化学本质:双链环状DNA 分子①质粒•能自我复制(常用)特点有一个至多个限制酶切割位点 I I 有特殊的标记基因② 其他载体:入噬菌体衍生物、动植物病毒等。
③ 载体的作用:携带外源DNA 片段进入受体细胞。
2.基因工程的基本操作程序 从垄1业屋屮获取 人工(利用TB RXA 反转笊書庞合成(通过DNA 合成仪用此学方法人工合感 利用巩:尺技术扩增因达体勵 施老鞍的建[-日的基凶RNA 聚汴酶识别棚结件的部忧,驱动萃闵 S 子;更屋 一终止子’ KNA ^合酶脱离廉位.终止转录_标记践1町作用曲鉴別受库細胞中是否含有口的 '基闪—缸制原点:载体口找较制的起点将目的 基因导 入受体 细胞[-植物初胞:农杆苗转化法-莊因枪苗..花粉怦通道法 —动物细融;驰微注轴法(注対到受精珊內〕 -曲生物细腕:感萤态细胞法农沪,处理】利川DMA 分于朵交社术检測U 的堪肉是再 整合捌受林细胞染色f^DNA I'.目的 莫因的 枪测与 鉴定厂耒一一利用分干杂先技术检测目的总凶址否转录 平 L 利川抗原一抗林朵交检测D 的睾园是否翻话—亍体水平:鉴宦嗝纽性狀是習表达(■病感休感染法)I 应试对接高割 感悟高考找规律1.(2018全国卷I, 38)回答下列问题: (1)博耶(H.Boyer )和科恩(S.Cohen 将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大 肠杆菌细胞中进行了表达。
该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了 答出两点即可)。
(2) __________________________________ 体外重组的质粒可通过Ca 2+参与的 法导入大肠杆菌细胞;而体外重 组的噬菌体DNA 通常需与 _____________ 装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将 重组的噬菌体DNA 导入宿主细胞。
基因工程和克隆技术
高频考点·命题示例
第1讲
答案
(1)纤维素酶和果胶
脱分化 有丝分裂
(2)细胞的全能性
(3)m+n 单
(4)
高频考点·命题示例
第1讲
纠错锦囊
(1)容易混淆的三种细胞辨析——杂种细胞、重组
细胞和杂交细胞 ①杂种细胞:植物体细胞杂交过程中,两种细胞去除细胞壁之 后形成的原生质体融合, 融合的原生质体形成细胞壁之后形成 的细胞叫杂种细胞。 ②重组细胞: 体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的 细胞叫重组细胞。 ③杂交细胞:动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。
血清 等
激素 等 固体 培养基
液体 培养基
高频考点·命题示例
第1讲
动物胚胎或出生不久的幼 离体的植物器官、组 过程
本 讲 栏 目 开 关
龄动物的器官或组织→
织或细胞
愈伤 根、芽
原代 培养→ 传代 培养→ 组织 细胞群 →植物体 不能
大规模生产有重要价值的
能否培养 成个体
能
快速 繁殖 、培育 无
应用 举例
(4)将目的基因导入受体细胞 植物细胞 动物细胞
第1讲
微生物细胞
常用 农杆菌转化法、基因 显微注射 方法 枪法、花粉管通道法 技术 受体 细胞
感受态细胞法 (用Ca2+处理) 原核细胞
受精卵、体细胞
受精卵
(5)目的基因的检测与鉴定 ①目的基因插入检测: DNA分子 杂交。 ②目的基因转录检测: (核酸)分子 杂交。 ③目的基因翻译检测: 抗原—抗体 杂交。 ④个体生物学水平检测:根据 目的基因表达出的性状 判断。
高频考点·命题示例
第1讲
(3)根据受体种类确定基因工程的受体细胞 受体种类不同,所用的受体细胞种类也不相同。 ①植物:由于植物细胞有全能性,植物体细胞经过植物组织培 养能够形成生物体,所以植物的受体细胞一般是体细胞。 ②动物:由于动物细胞没有全能性,不能由一个体细胞培养成 一个个体,所以动物基因工程的受体细胞不是体细胞,而是受 精卵。 ③微生物:多用原核生物细胞,因为原核生物繁殖快,多为单 细胞,遗传物质相对较少。
动物生物技术学中的基因工程和克隆技术
动物生物技术学中的基因工程和克隆技术动物生物技术学涵盖了许多前沿的研究领域,其中基因工程和克隆技术是引人注目的重要方向。
这些技术的发展已经对医学、农业和生态环境等领域带来了深远的影响。
本文将重点探讨基因工程和克隆技术在动物生物技术学中的应用和发展。
I. 基因工程技术在动物生物技术学中的应用基因工程技术是通过修改或操纵生物体的基因组来实现对其遗传特征的控制和改良。
在动物生物技术学中,基因工程技术已经被广泛应用于以下几个方面:1. 基因治疗:基因工程技术为疾病的治疗提供了新的途径。
通过将正常的基因导入患者的细胞中,可以纠正一些遗传性疾病的表达异常,如囊性纤维化和遗传性免疫缺陷病等。
此外,基因工程技术还可用于治疗某些癌症和心血管疾病。
2. 动物模型的建立:基因工程技术也被用于构建动物模型,以便研究人类疾病的发病机制和药物的疗效。
通过人工操纵动物的基因组,可以使其表达与人类遗传疾病相关的突变基因,从而模拟疾病的特征和进程。
3. 遗传改良:基因工程技术在农业领域得到广泛应用,如改良农作物的抗性、提高农作物的产量和改善食品的品质等。
通过基因工程技术,动物的基因组可以被操纵,以提高耐热性、抗病性和生殖能力等特征。
II. 克隆技术在动物生物技术学中的应用克隆技术是指利用体细胞核移植或胚胎分裂等方法,复制和重现生物个体的过程。
在动物生物技术学中,克隆技术已经发展出多种应用,包括以下几个方面:1. 动物繁殖:克隆技术可以用于提高育种效率和繁殖速度。
通过体细胞核移植等方法,可以复制出高质量的种公牛、种猪等优良个体,为畜牧业的发展提供技术支持。
2. 物种保护:克隆技术为濒临灭绝物种的保护和繁殖提供了新的途径。
通过克隆技术,濒临灭绝物种可以得到有效的繁殖和保护,以确保其未来的存活。
3. 组织和器官移植:克隆技术可以用于获得与患者自身组织相匹配的异种器官。
通过将患者的细胞核移植到捐助者动物的卵母细胞中,可以培养出患者自身的器官,避免了移植排斥的问题。
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基因工程与克隆技术考点1 基因工程1.(2015·10月选考,节选)答案:限制性核酸切酶2.(2016·4月选考,节选)答案:(1)逆转录重组DNA分子农杆菌 B (2)摇床维持渗透压3.(2018·4月选考,节选)回答与基因工程和植物克隆有关的问题:(1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸切酶EcoRⅠ酶切,在切口处形成。
选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成,获得重组质粒。
(2)已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态。
取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管进行混合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成实验。
在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,其目的是,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。
解析:(1)EcoRⅠ酶切目的基因和载体,在切口处形成粘性末端;DNA连接酶使具有相同粘性末端的两个片段形成磷酸二酯键,能获得重组质粒。
(2)目的基因进入受体细胞并在受体细胞维持稳定和表达的过程,称为转化。
经转化的农杆菌,在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,以使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态。
答案:(1)粘性末端磷酸二酯键(2)转化使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态1.基因工程的工具2.基因工程的原理与操作步骤(1)基因工程的原理①基本原理:让人们感兴趣的基因(即目的基因)在宿主细胞中稳定和高效地表达。
②基本要素:多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞等。
(2)基因工程的基本操作步骤3.形成重组DNA分子(1)单酶切法将同一种限制性核酸切酶切割的质粒与目的基因片段混合,加入DNA连接酶,两两连接的产物(重组DNA分子)有以下3种:目的基因与目的基因的连接物;质粒与质粒的连接物;目的基因与质粒的连接物。
其中,只有目的基因与质粒的连接物才是真正需要的。
(2)双酶切法双酶切法的优点主要在于防止质粒和目的基因自身环化以及保证目的基因单向插入质粒。
【自我诊断】1.转入外源基因的动物称为转基因动物。
( √)2.从猪血液中提取的胰岛素属于基因工程药物。
( ×)3.限制性核酸切酶作用于DNA分子的氢键,使DNA双链断开。
( ×)4.限制性核酸切酶能够特异性识别并切割烟草花叶病毒遗传物质。
( ×)5.基因工程的工具酶包括限制性核酸切酶、DNA连接酶及质粒。
( ×)6.质粒中的抗生素合成基因等标记基因通常会用于含有目的基因受体细胞的筛选。
( ×)7.质粒是一种直链DNA分子,可作为基因工程中的载体。
( ×)8.DNA聚合酶和限制性核酸切酶是基因工程中常用的两种工具酶。
( ×)9.土壤农杆菌转化法是将目的基因与农杆菌质粒重组,然后将重组DNA分子导入植物受体细胞。
( ×)10.基因工程的原理是让人们感兴趣的基因在宿主细胞中稳定的保存和表达。
( √)11.多种工具酶、目的基因、载体和宿主细胞是进行基因工程操作的基本要素。
( √)12.目的基因序列未知,可采用PCR扩增获得目的基因。
( ×)13.构建基因文库时需包含目的基因。
( √)14.将目的基因导入动物细胞和植物细胞最常用的方法分别是农杆菌转化法和显微注射法。
( ×)15.利用氯化钙处理农杆菌细胞,可以增加其细胞膜的通透性。
( ×)16.在宿主细胞中检测到目的基因存在,说明转基因技术操作成功。
( ×)17.限制性核酸切酶和DNA连接酶为基因的分离和重组提供了必要手段。
( √)18.基因治疗是向目的细胞中导入正常基因以替换细胞中不正常的基因。
( ×)考向1 基因工程的工具【例1】下列关于基因工程的有关叙述,正确的是( )A.基因工程常用的工具酶是限制性核酸切酶、DNA连接酶、载体B.一种限制性核酸切酶能识别几种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNAC.质粒是一种常用载体,是拟核外能自主复制的很小的环状DNA分子D.DNA连接酶可代替DNA聚合酶用于DNA的复制解析:基因工程常用的工具酶是限制性核酸切酶、DNA连接酶,载体是工具;一种限制性核酸切酶能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA;质粒是独立于拟核区之外的特殊环状DNA分子,具有自主复制能力;DNA聚合酶以DNA的一条链为模板进行复制,DNA连接酶不需要模板,将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起,形成重组DNA分子。
答案:C基因工程操作中的6点易错(1)在切割目的基因时要求用同一种限制性核酸切酶,目的是产生相同的粘性末端。
(2)将目的基因从DNA分子中切割出来需要消耗4分子水,形成4个粘性末端,目的基因上含有2个粘性末端。
(3)不同DNA分子用相同限制性核酸切酶切割产生相同的粘性末端,同一种DNA分子用不同的限制性核酸切酶切割,产生的粘性末端一般不同。
(4)基因工程中用到的载体并非只有质粒,还有λ噬菌体、植物病毒和动物病毒,其中质粒和λ噬菌体可将外源基因载入到大肠杆菌等宿主细胞中,而植物病毒和动物病毒能够将外源基因分别载入到植物细胞和动物细胞。
(5)基因工程中载体与细胞膜上载体本质不同,前者化学本质为DNA,后者为蛋白质。
(6)标记基因与目的基因的表达无关,其作用为筛选含有目的基因的受体细胞。
考向2 基因工程中形成重组DNA分子的形成方式【例2】如表所示列出了几种限制性核酸切酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制性核酸切酶的酶切位点。
下列说法错误的是( )限制酶BamHⅠHindⅢEcoRⅠSmaⅠ识别序列及切割位点A.基团B.用图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割C.图2中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状,不能使用EcoRⅠD.为了获取重组质粒,最好用BamHⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA解析:质粒切割前是双链环状DNA分子,所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键,故不含游离的磷酸基团。
从图1可以看出,质粒上只含有一个SmaⅠ的切点,因此被该酶切割后,质粒变为线性双链DNA分子,因每条链上含有一个游离的磷酸基团,因此切割后含有两个游离的磷酸基团;重组DNA分子中应具备目的基因、标记基因等,图中质粒的标记基因为抗生素抗性基因,而SmaⅠ的切割位点就在该基因上,因此用质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割;由于同种限制性核酸切酶切割形成的粘性末端相同,图2中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状,不能使用EcoRⅠ;使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA,各自会有不同粘性末端,能防止自身环化。
答案:A考向3 基因工程的应用【例3】(2018·全能生9月联考)重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值,但自然状态下几乎高度不育。
为解决重瓣紫堇的繁殖难题,科学家利用另一种植物的可育基因M,完成了对重瓣紫堇的改造,流程如图:(图中箭头指的是不同限制性核酸切酶识别的位点)请回答:(1)在本例中,应选用的限制性核酸切酶是,以避免质粒自身环化、错向连接等问题。
连接目的基因和质粒时,关键需要催化键的形成。
(2)导入受体细胞时,应先用CaCl2处理,使其,从而有利于重组质粒的导入。
(3)利用紫堇根尖细胞培养成完整植株,依据的原理是,理论上, (填“能”或“不能”)用紫堇的叶肉细胞代替根尖细胞完成上述改造工作。
(4)若图中所得的转基因紫堇植株自交一代,子代中能稳定遗传的个体所占的比例为。
解析:(1)根据质粒和目的基因所在DNA均存在三个限制性核酸切酶切位点,且BalⅠ酶切位点处于目的基因M的中间,不适宜选用,因此应该选择HindⅢ和XhoⅠ进行酶切,且符合题中“避免质粒自身环化、错向连接”等问题;目的基因与质粒的连接需要DNA连接酶,具体催化的化学键是磷酸二酯键。
(2)本题采用的是农杆菌转化法,其中重组质粒首先导入的受体细胞为农杆菌,再借助农杆菌侵染植物细胞的特性,将农杆菌细胞的目的基因转移至最终的植物细胞中,因此CaCl2处理的对象是农杆菌,其具体机理是使得细菌处于感受态。
(3)植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性,由于叶肉细胞同样具有本物种生长、发育、繁殖的全部遗传信息,所以也可作为受体细胞进行培养。
(4)该转基因植物可写作“MO”型,在自交时,相当于杂合体,会导致后代性状分离,具体为MM∶MO∶OO=1/4∶1/2∶1/4,因此可稳定遗传的植株基因型为MM,占1/4。
答案:(1)HindⅢ和XhoⅠ磷酸二酯(2)农杆菌处于感受态(3)植物细胞的全能性能基因工程中分子或个体水平的检测方法(1)如果HSA基因序列未知,可以采用的方法获取该目的基因,为了使目的基因能够在宿主细胞中复制和稳定保存,通常要先构建后才能导入宿主细胞。
(2)方框中的“?”一般选用的生物是,为了提高Ⅱ过程的导入成功率,通常用处理大肠杆菌。
(3)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性,所以,选择(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)途径获取rHSA更有优势。
(4)为了鉴定宿主细胞中是否产生rHSA,可以用方法来进行检验。
A.检验HSA基因是否导入B.检验细胞中是否产生相应的mRNAC.抗原—抗体杂交D.检测是否有标记基因解析:(1)获取目的基因的方法有:从基因文库中获取、采用PCR技术扩增(适用于目的基因的核苷酸序列已知的情况下)、人工化学合成(适用于目的基因较小且序列已知的情况下)。
因此如果HSA基因序列未知,可以采用从基因文库中提取的方法获取该目的基因;为了使目的基因能够在宿主细胞中复制和稳定保存,通常要先构建基因表达载体(重组DNA)后才能导入宿主细胞。
(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,因此方框中的“?”一般选用的生物是农杆菌;将目的基因导入微生物细胞时常用感受态细胞法,即用氯化钙处理微生物细胞,使之成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态。
(3)由于大肠杆菌是原核生物,其细胞中不含质网和高尔基体,而人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性,所以,选择Ⅰ途径获取rHSA更有优势。
(4)检测目的基因是否表达形成蛋白质可以采用抗原-抗体杂交法。
答案:(1)从基因文库中提取重组DNA分子(2)农杆菌氯化钙(3)Ⅰ(4)C考点2 克隆技术1.(2018·4月选考,节选)取田间不同品种水稻的幼胚,先进行,然后接种到培养基中培养,幼胚发生形成愈伤组织,并进行继代培养。
用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得抗虫的转基因水稻。