高考生物二轮专题复习15现代生物技术专题附解析.docx

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高考生物二轮专题复习15现代生物技术专题附解析

2020年高考生物二轮专题复习15：

现代生物技术专题（附解析）

考纲指导

1．近五年的全国卷高考试题中对于基因工程的考查频度较高，侧重考查基因工程的工具，操作程序与应用等。

植物细胞工程的应用以及动物细胞工程技术中的核移植技术、单克隆抗体的制备也有所考查。

胚胎移植的概念及移植胚胎的来源也会涉及。

2．本专题以非选择题的形式考查。

题目常借助简洁的文字材料或流程图、结构图等考查有关基因工程、动物细胞工程的原理、技术手段等，尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述等

。

3．2020年备考时应注意：

（1）限制酶、DNA连接酶和载体的作用及PCR技术。

（2）动物的细胞培养与体细胞克隆。

（3）单克隆抗体制备过程。

（4）图解分析法理解胚胎发育的过程和胚胎移植的程序。

思维导图

知识梳理

考点1　基因工程

1．几种获取目的基因方法的比较

2．比较DNA复制和PCR技术

3．与DNA有关的酶的归纳与比较

4．将目的基因导入受体细胞的方法比较

5．DNA的粗提取与鉴定的方法步骤

技巧方法

（1）限制酶是一类酶，而不是一种酶。

（2）限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。

（3）在切割目的基因和运载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。

（4）将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。

（5）不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。

（6）限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。

（7）基因工程中的运载体与细胞膜上物质运输的载体不同。

基因工程中的运载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。

（8）基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。

考点2　细胞工程

6．植物组织培养的关键点

（1）植物组织培养的关键

①条件：

离体、一定的营养物质、激素（生长素、细胞分裂素）等。

②培养基状态：

固体培养基（脱分化培养基、生根培养基及生芽培养基）。

③体内细胞未表现全能性的原因：

基因的表达具有选择性。

（2）植物激素的使用

生长素/细胞分裂素的比值适中时，促进愈伤组织形成；比值高时，促进根分化、抑制芽形成；比值低时，促进芽分化、抑制根形成。

（3）光照的使用

脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。

7．植物体细胞杂交的关键点

（1）酶解法——用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。

（2）促融剂——聚乙二醇。

（3）杂种细胞的形成标志——新细胞壁的形成。

（4）培养为杂种植株的技术——植物组织培养。

（5）培养成功的原理——细胞全能性。

8．动物细胞培养的特殊条件

（1）胰蛋白酶的使用：

首先用胰蛋白酶处理动物的器官或组织，以制备单细胞悬液；培养过程中发生接触抑制时，同样要用胰蛋白酶使细胞分散开。

（2）避免杂菌污染的措施：

培养液及培养用具灭菌处理，加入一定量的抗生素，定期更换培养液。

（3）特殊的营养条件

①液体培养基。

②加入动物血清、血浆等。

③通入氧气以满足代谢的需要。

④通入二氧化碳以维持培养液的pH。

9．克隆动物的技术手段

动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。

10．突破体细胞克隆

（1）在细胞核移植技术中，注入去核卵母细胞中的不是供体细胞的细胞核，而是整个细胞，同时伴随有两细胞融合现象，这体现了细胞膜的结构特点——具有一定的流动性。

（2）该技术中形成的重组细胞最终发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。

（3）克隆属于无性繁殖，产生的新个体的绝大多数性状与供核亲本相同。

（4）利用核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：

①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞的细胞核，但其细胞质中的DNA主要来自去核的卵母细胞。

②性状是基因型与环境共同作用的结果，供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不完全相同，其性状可能和供核动物也不完全相同。

③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。

技巧方法

第一次筛选：

利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞A为B细胞，B为骨髓瘤细胞，不需要A、B、AA、BB型细胞。

第二次筛选：

利用多孔板法和抗原——抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。

考点3胚胎工程及生物技术的安全性与伦理问题

11．胚胎工程的操作流程分析

12．生物技术中的伦理问题

（1）克隆人

①分类

a．生殖性克隆是指以繁殖个体为目的，即用于产生人类个体。

b．治疗性克隆是指利用核移植技术获得克隆人胚胎，然后从胚胎中提取干细胞进行医学研究，是利用克隆技术产生特定细胞和组织（皮肤、神经或肌肉等）用于治疗性移植。

②中国政府态度：

禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。

（2）试管婴儿与设计试管婴儿

①试管婴儿：

运用体外受精和胚胎移植技术繁殖个体，目的是解决不孕夫妇的生育问题。

②设计试管婴儿：

体外受精获得的胚胎在移植前进行遗传学诊断，以便筛选出符合特定要求的胚胎。

技巧方法

1胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序”，移植的胚胎必须在原肠胚之前，但不能直接移植受精卵。

2移植胚胎的来源及生殖方式：

①核移植后进行早期胚胎培养，其为无性生殖；②体外受精后进行早期胚胎培养，其为有性生殖；③体内受精→冲卵→胚胎移植，其为有性生殖。

3两次应用激素处理：

①同期发情处理；②超数排卵处理。

4两次检查：

①对收集胚胎的检查；②移植后是否妊娠检查。

5对囊胚进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

考点4生态工程

13．生态工程中的有关实例，相关的生态工程原理

14．生态工程中的有关实例，相关的生态工程原理

（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。

（2）应当能够构成一个合理的生产结构。

（3）应当体现充分利用自然界的物质和能量资源。

（4）应当体现减少环境污染的原则。

（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。

（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现物质的良性循环。

经典例题

1．（2019新课标I卷．38）基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。

回答下列问题。

（1）基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。

基因文库包括________和________。

（2）生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是________。

在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是________。

上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。

（3）目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是

。

2．（2019新课标II卷．38）植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛

应用。

回答下列问题。

（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。

与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有______________________（答出2点即可）。

（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。

人工种皮具备透气性

作用是___________________________________。

人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、___________和___________等几类物质。

（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。

为了获得脱毒苗，可以选取植物的___________进行组织培养。

（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。

将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是______________________________________________（用流程图表示）。

3．（2019新课标III卷．38）培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。

回答下列问题。

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。

用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有__________。

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是。

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是。

在新的培养基上愈伤组织通过细胞的____________过程，最终可形成试管苗。

（4）步骤⑥要进行照光培养，其作用

。

（5）经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的__________，这种繁殖方式属于____________繁殖。

易错题

1．用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示。

回答下列问题：

（1）①过程所需的酶是________。

从cDNA文库中获取的目的基因________（填“有”或“无”）启动子。

实现②过程常用________技术，运用该技术的前提是要有________________________，以便合成引物。

（2）过程③将重组表达载体导入大肠杆菌时，首先用Ca2+处理大肠杆菌，目的是_________________。

然后将________________溶于缓冲液中与该大肠杆菌混合，在一定温度下完成转化。

（3）过程④可利用________技术鉴定CarE基因是否已导入大肠杆菌。

2．细胞工程是在细胞水平或细胞器水平上，按照人们的意愿改变细胞内的遗传物质进而获得对人类有益的生物或生物产品的一门技术。

回答下列问题：

（1）植物组织培养过程中，将离体植物细胞培育成完整个体包括________________________两个基本过程，这种技术证明了已经发生分化的细胞，仍然具有______________________。

（2）植物体细胞杂交过程中，若要将两细胞融合，需要先用________________________处理，然后诱导细胞融合。

诱导融合的方法中常用的物理方法是________________________（写两点即可）。

（3）在利用动物细胞工程制备单克隆抗体的过程中，B淋巴细胞与骨髓瘤细胞用PEG处理后两两融合的细胞有________种，要从中筛选出______________功能的细胞。

单克隆抗体具有的优点是______________________，因此广泛用于疾病的诊断等方面。

3．为了预防线粒体缺陷可能导致的先天性心脏病、失明、肝衰竭等多种疾病，医生利用基因工程技术对受精卵实施基因改造，在实施这些新技术时，医生将捐献者卵子的细胞核DNA移走，再将母亲卵子的细胞核DNA移入捐献者的卵子中。

从基因角度看，以新技术孕育的试管婴儿将有一位父亲和两位母亲，即所谓的“三亲试管婴儿”。

如图为某男婴孕育过程，回答下列问题：

（1）图示过程中代表该男婴母亲卵母细胞的是____________，由于女性的自然周期产生的卵子太少，故卵母细胞捐献者在取卵前通常要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。

（2）重组卵母细胞需培养到____________________时才具备与精子受精的能力；在进行体外受精前要对精子进行________处理；重组卵母细胞体外培养所需的气体主要是氧气和二氧化碳，二氧化碳的作用是________________。

（3）该男婴的孕育过程中依次使用了________、体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术。

（4）三亲试管婴儿的培育技术能避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，为避免生出患有其他遗传病的孩子，孕妇应在孕期进行_____________。

4．请回答下列与生态工程有关的问题：

（1）生态经济主要是通过实行“________”的原则，而相关的最重要手段之一是生态工程。

如人们对已被破坏的生态环境进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，促进了人和自然的和谐发展。

（2）“全面节约资源有效推进，能源资源消耗强度大幅下降”，其手段之一是实现废弃物的资源化，这在很大程度上与生态工程所遵循的“________原理”有关。

（3）早期建设“三北防护林”过程中，辽宁某地区的樟子松林由于生物种类过于单一，使得松毛虫肆虐，原本茂密葱绿的森林甚至成为鸟兽了无踪影的“不毛之地”。

这与生态工程所遵循的“________原理”不符，与该基本原理相应的生态学理论基础是________。

（4）珊瑚虫与某些藻类共生组成的珊瑚礁区，众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高了系统生产力。

珊瑚礁之所以能够保持如此高的生产力，得益于实现了“1+1>2”的“________原理”。

（5）人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统之中，在植被贫瘠地区号召农民植树造林的同时，还应关注他们的生活问题，才能避免发生“前面造林，后面砍林”的现象，从根本上达到造林护林的目的。

这遵循的是生态工程的“________原理”。

（6）我国南方地区的“桑基鱼塘”模式，把森、蚕、鱼、稻等单个生产系统通过优化组合，有机地整合到一起，成为高效生态系统。

此与生态工程建设所遵循的“________原理”有关。

（7）生态工程对恢复和重建受损的生态环境有重要作用，但为什么不能走“先污染、破坏，后治理”的老路？

_______________________________。

精准预测题

1．干扰素具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。

质粒中的LacZ基因可表达出β半乳糖苷酶，当培养基中含有IPIG和Xgal时，Xgal便会被β半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌形成蓝色菌落，反之则形成白色菌落。

如图是将人干扰素基因导入大肠杆菌，培养后生产干扰素的过程。

（1）在获得干扰素基因后，常采用PCR技术大量扩增。

该技术的基本过程是：

目的基因DNA受热变性后解链为单链，________与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行____________________，如此重复循环多次。

（2）过程①最好选用的限制酶是________________。

为了筛选含有重组质粒的大肠杆菌，需要在培养大肠杆菌的培养基中额外加入____________________，培养一段时间后挑选出________（填“蓝色”或“白色”）的菌落进一步培养获得大量目的菌。

（3）某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成，通过减缓细胞________分裂过程抑制肿瘤。

还有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给________________的能力，从而在免疫调节中发挥作用。

2．内皮抑素是从血管内皮细胞瘤中分离出的一种内源性血管生成抑制因子，能特异性地抑制内皮细胞增殖和迁移。

某小组为获得内皮抑素，构建分泌型内皮抑素基因表达载体，并在C6细胞（大鼠源性胶质瘤细胞）中表达。

具体操作如下：

（1）构建分泌型内皮抑素基因表达载体

①采用相关技术提取1日龄SD大鼠大脑半球组织中的总RNA，检测RNA质量和浓度。

②内皮抑素cDNA的获得：

以上述提取的RNA为模板，通过________过程获得cDNA，并利用PCR技术体外扩增cDNA。

PCR技术中除需目的基因作为模板外，还需要的条件有_____________和控制温度等。

③为避免目的基因和载体自身环化，酶切目的基因和载体时，可用_______________酶切割，以保证目的基因和载体两侧具有_______________。

（2）目的基因在C6细胞中表达（将目的基因导入C6细胞中，并表达）

①培养C6细胞时，为防止杂菌污染，可在培养基中加入一定量的________。

②若要检测目的基因是否成功整合到受体细胞的DNA上，可采用________________技术。

③导入C6细胞中的目的基因成功表达后，可能会使C6细胞在大鼠体内的________________受到抑制。

3．A病毒是一种DNA病毒，外壳蛋白具有抗原性，能引起人类患病。

生物制药厂针对该病毒所致疾病，提出下列相应药物的生产思路。

据此回答下列问题：

（1）思路一：

利用细胞工程制备单克隆抗体

①对小鼠注射________________，可在小鼠体内获得相应的B淋巴细胞。

该B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合时，常用灭活的病毒来诱导。

起诱导融合作用的是灭活病毒的________（填“糖蛋白”“DNA”或“RNA”）。

②诱导细胞融合后，需要用特定的选择培养基进行筛选，目的是去除________________________。

③而后，还需进行_________________操作，多次重复。

该操作的目的是_________________________。

④常用________培养基在小鼠体外培养所需杂交瘤细胞。

该培养基还需添加的物质是________________，原因是__________________________________。

（2）思路二：

利用基因工程制备疫苗

①获得A病毒外壳蛋白基因m：

用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理A病毒的DNA，酶切位点及完全酶切产物分离结果如图。

完整的基因m位于泳道________（填“甲”或“乙”）中。

②将A病毒外壳蛋白基因m与在人体中不能复制但能有效表达外源基因的牛痘病毒重组，制备出新型疫苗（用牛痘病毒感染鸡胚细胞，将鸡胚细胞转入相应液体培养基中培养，在培养基中加入含基因m的重组质粒，并使基因m与牛痘病毒DNA在鸡胚细胞内发生DNA重组，分离得到重组病毒疫苗）。

与一般单纯A病毒疫苗相比，预测该疫苗可能存在的优势是__________________________________。

4．人的血清白蛋白（HAS）在临床上需求量很大，目前通常将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白，基本步骤如下：

Ⅰ．采集良种供体奶牛的卵母细胞和精子，通过体外受精，形成受精卵；

Ⅱ．将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；

Ⅲ．电脉冲刺激重组细胞，促使其形成早期胚胎；

Ⅳ．将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。

请回答下列问题：

（1）步骤Ⅰ中，卵母细胞与精子结合过程中防止多精入卵的生理反应包括____________________。

自然条件下，受精是在雌性动物的________内完成的。

（2）步骤Ⅱ中，将人的血清白蛋白基因导入奶牛受精卵最为有效的方法是________________。

导入基因前，需要将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，这一步骤称为____________________。

（3）步骤Ⅲ中，进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐和有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还需要添加________和动物血清。

一般情况下，通常在合成培养基中加入一定量的抗生素，其目的是____________。

（4）步骤Ⅳ中，应选择性别为__________的奶牛胚胎进行移植。

5．下图是一个农业生态系统的模式图，请据图回答下列问题：

（1）实验证明，该生态系统较为理想，调整了能量流动关系，提高了经济效益。

该生态系统所运用的生态学原理是生态系统中的________和________。

（2）该生态系统中，起决定作用的是________。

沼气池中的微生物和食用菌的作用是_______________。

（3）要使它更长期稳定发展，除了要有稳定的能量来源，各类生物要_____________。

（4）一般来说，适当增加生物的种类，可以提高该农业生态系统的抵抗力稳定性，这应用了生态工程的________原理。

参考答案

经典例题

1.【答案】

（1）基因组文库cDNA文库

（2）解旋酶加热至90-95℃氢键

（3）Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌的DNA聚合酶在高温下会失活

【解题思路】基因工程的操作步骤：

目的基因的获取（基因文库获取、PCR、人工合成）；构建基因表达载体（含目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点）；把目的基因导入受体细胞（显微注射法、农杆菌转化法、钙离子处理法）；目的基因的检测和鉴定（分子水平—DNA分子杂交法、分子杂交法、抗原抗体杂交法和个体水平—抗虫、抗病接种实验等）。

（1）基因文库包括基因组文库和部分基因文库，前者包括一种生物的全部基因，后者只包括一种生物的部分基因。

（2）体内进行DNA复制时，需要解旋酶和DNA聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢键，DNA聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。

在体外进行PCR扩增时，利用高温即加热至90-95度变性破坏双链之间的氢键，解旋酶和高温处理都破坏了DNA双链中碱基对之间的氢键。

（3）由于在PCR过程中，需要不断的改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，细胞内的DNA聚合酶在高温处理下会变性失活，PCR过程中需要用耐高温的DNA聚合酶催化。

2.【答案】

（1）能保持植物原有的遗传特性，繁殖速度快

（2）有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖

（3）茎尖

（4）含目的基因的细胞

愈伤组织

小植株

【解题思路】植物组织培养的流程是：

离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，经再分化形成芽、根或胚状体，进而形成完整植株。

植物组织培养技术在微型繁殖、制造人工种子、作物脱毒等方面具有广泛的应用。

微型繁殖属于无性生殖的范畴，能够保持亲本的优良特性，实现种苗的快速大量繁殖。

人工种子是以通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，其中的如果胚乳可为“种子”的萌发提所需的供营养物质。

以无病毒或病毒极少的茎尖为材料进行组织培养可获得高产优质的无病毒植株。

（1）植物微型繁殖是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点有：

保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（2）人工种子的胚状体在进行细胞呼吸时，需要从外界环境吸收O2，并将产生的CO2释放到外界环境中，因此人工种皮具备透气性的作用是：

有利于胚状体进行呼吸作用，以保持胚状体的活力。

人工胚乳的作用是为胚状体的发育提供营养，因此应含有植物激素、矿质元素、糖等物质。

（3）植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，因此为了获得脱毒苗，可以选取植物的茎尖进行组织培养。

（4）将含有目的基因的植物细胞培养为一个完整的转基因植物，需借助植物组织培养技术才能实现，其基本程序是：

。

3.【答案】

（1）全能性

（2）形成层容易诱导形成愈伤组织

（3）诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同分化（或答：

再分化）

（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用

（5）遗传特性无性

【解题思路】根据题干信息分析，培养胡萝卜组织获得试管苗的过程利用了植物组织培养技术，该技术的原理是植物细胞的全能性；该过程中离体的组织块脱分化形成愈伤组织，愈伤组织再分化形成胚状体，最终培育成试管苗。

（1）根据题意分析，用胡萝卜的组织细胞可以培育成完整的植株，其原理是植物细胞的全能性。

（2）形成层细胞具有分裂能力，分化程度低，易形成愈伤组织，因此步骤③中切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层的部分。

（3）步骤⑤为脱分化过程，步骤⑥为再分化过程，由于营养物质的消耗以及两个过程需要激素的比例要求等有所不同，因此由步骤⑤到步骤⑥的过程需要更换新的培养基；愈伤组织形成试管苗的过程为再分化。

（4）步骤⑥为再分化过程，需要进行光照，以利于叶绿素的