专题九生物科技与技术实践解读.docx
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专题九生物科技与技术实践解读
专题九生物科技与技术实践考纲要求
内容要求
1.基因工程
基因工程的诞生Ⅰ基因工程的原理及技术Ⅱ基因工程的应用Ⅱ
蛋白质工程Ⅰ
2.克隆技术
植物的组织培养Ⅱ动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ细胞融合与单克隆抗体Ⅱ
3.胚胎工程
动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论
基础
Ⅰ胚胎干细胞的移植Ⅰ
胚胎工程的应用Ⅱ
4.生物技术的安全性和伦理问题
转基因生物的安全性Ⅰ
生物武器对人类的威胁Ⅰ
生物技术中的伦理问题Ⅰ
5.生态工程
阐述生态工程的原理Ⅱ生态工程的实例Ⅰ
6.酶的应用
酶的存在与简单的制作方法
酶活力测定的一般原理和方法酶在食品制造和洗涤等方面的应用
（1能独立完成“生物知识内容表”所列实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技
制备和应用固相化酶
能,并能将这些实验的方法和技能进
行综合运用
（2具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、
分析和处理
（3能对一些简单的实验方案作出恰
当的评价和修订
7.生物技术在食品加工及其他方面的应用（1从生物材料中提取某些特定的成分（2运用发酵加工食品的基本方法（3测定食品加工中可能产生的有害物质
（4植物的组织培养（5蛋白质的提取和分离（6PCR技术的基本操作和应用基因工程
★目的基因的获取:
分为直接分离基因、人工合成基因。
人工合成法
反转录法
mRNA−−
→−逆转录单链DNA−−→
−合成
双链DNA
专一性强,目的基因不含内含
子
操作麻烦,mRNA存在的时间短,技术要
求高
根据已知氨基酸序列合
成通过测出的核苷酸序列,通过化学方法合成
专一性最强,目的基因不含内含子,可以合成自然界中不存在的基因
目前,复杂的、尚不知核苷酸序列的基因不能合成
基因表达载体的构建方法
载体（质粒DNA分子（含目的基因同一种限制酶切割带有黏性带有相同黏性末端的
末端切口目的基因片段
DNA连接酶重组DNA（环状重组质粒
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
受体细胞
受精卵
体细胞（需经组织培
养
受精卵原核细胞
目的基因的检测与鉴定
导入检测:
DNA分子杂交技术,即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。
转录检测:
分子杂交法,即目的基因作探
表达检测针与mRNA杂交
翻译检测:
抗原—抗体杂交法
个体生物学水平鉴定:
转基因生物是否具有抗性或转基因产品的功能活性。
细胞工程
细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程。
植物组织培养
植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。
植物组织培养可培育繁殖速度快而且无病毒的植株,还可以通过大规模的植物、细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等,另外,还可用植物组织培养方法形成的胚状体,包裹上人工种皮,制成人工种子。
过程名称过程形成体特点条件
脱分化由外植体形成愈
伤组织排列疏松、高度
液泡化的薄壁细
胞团
①离体
②提供营养物质（有机
物、无机物
③提供激素（生长素和
细胞分裂素
④提供其他适宜条件
再分化
由愈伤组织成为
幼苗或胚状结构有根、芽或有生根发芽的能力
植物组织培养与动物细胞培养
项目原理培养基结果培养目的
植物组
织培养细胞的全能性
固体:
营养物
质、激素
培养成植株
快速繁殖,培
育无病毒植株
等
动物细
胞培养细胞的增殖
液体:
营养物
质、动物血清
等
培育成细胞系
或细胞株
获得细胞的产
物或细胞等
植物体细胞杂交和动物细胞融合
项目细胞融合原理细胞融合方法诱导手段用途
植物体
细胞杂交细胞膜的流
动性
去除细胞壁后
诱导原生质体
融合
离心、电刺
激、聚乙二醇
等试剂诱导
克服远缘杂交
不亲和,获得
杂
种植株
动物细胞融合细胞膜的流
动性
使细胞分散
后,诱导细胞
融合
离心、电刺
激、聚乙二
醇、灭活病毒
等试剂诱导
制备单克隆抗
体的技术
单克隆抗体制备过程中的两个核心问题
◎为何制备单克隆抗体要将单个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合?
体内的B淋巴细胞数目很多,可以产生多达百万种以上的特异性抗体,这些抗体主要存在于动物体血清中,也存在于组织液及外分泌液中。
如果从动物血清中分离出所需要的抗体,不仅获得的抗体产量低,而且抗体的特异性差,纯度低,反应不灵敏。
如果利用单个B淋巴细胞通过无性繁殖,就可产生大量单一抗体,但B淋巴细胞在体外不能无限增殖（从动物细胞培养的过程可以理解,单个细胞要度过两次“危机”几乎是不可能的,这就需要利用肿瘤细胞无限增殖的特点,将单个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,可以使杂种细胞具有两个亲本的遗传特性,也就是既具有无限增殖的特点,又能产生单一抗体。
◎制备过程中为何须经两次筛选?
第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后,因为有三种融合情况:
B淋巴细
胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。
而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞。
第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
胚胎移植
◎胚胎移植的供体和受体必须是同种生物,同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。
◎作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种,供体则为优良的品种。
◎胚胎移植的意义:
大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
“生物技术实践”知识网络建构
制作泡菜并检测亚硝酸盐
果酒和果醋制作腐乳的制作
含量
制
作原理果酒:
无氧呼吸
果醋:
有氧呼吸
多种微生物发
酵
泡菜制作:
乳酸菌无氧呼吸
亚硝酸盐检测:
在盐酸酸化条件下,
亚硝酸盐与对氨基磺酸发生重氮化
反应后,与N-1-萘基乙二胺盐酸盐
结合形成玫瑰红色染料
实验流程图
挑选葡萄→
冲洗→榨汁→
酒精发酵醋酸发
酵
果酒果醋
让豆腐上长
出毛霉→加盐
腌制→加卤汤
装瓶→密封腌
制
原料加工→修整、洗涤、晾晒
操
作提示
材料的选择与处
理;防止发酵被污
染;控制好发酵条件
控制好材料
的用量;防止
杂菌污染
泡菜坛的选择;腌制的条件;测定亚
硝酸盐含量的操作
植物芳香油三种提取方法
提取方法实验原理方法步骤适用范围
水蒸气蒸馏利用水蒸气将挥发
性较强的植物芳香
油携带出来
①水蒸气蒸馏
②分离油层
③除水过滤
适用于提取玫瑰油、
薄荷油等挥发性强
的芳香油
压榨法通过机械加压,压
榨出果皮中的芳香
油
①石灰水浸泡、
漂洗
②压榨、过滤、
静置
③再次过滤
适用于柑橘、柠檬等
易焦糊原料中芳香
油的提取
有机溶剂萃取使芳香油溶解在有
机溶剂中,蒸发溶
剂后就可获得芳香
油
①粉碎、干燥
②萃取、过滤
③浓缩
适用范围广,要求原
料的颗粒要尽可能
细小,能充分溶解在
有机溶剂中
直接使用酶与固定化酶
类型优点不足
直接使用酶
催化效率高,低耗
能,低污染对环境非常敏感,易失活;难回收,不能再次利用,与产物混在一起,可能影响产品质量
固定化酶
酶与产物分开,可
反复利用一种酶只能催化一种化学反应,生产实践中,很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的
例1制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括（
①细胞培养②细胞融合③胚胎移植④细胞核移植
A.①②
B.①③
C.②③
D.③④
答案:
A
例2下列关于细胞工程的叙述,错误的是（
A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合
B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理
C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体
D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同答案:
D
例3下列有关植物细胞与组织培养的叙述中,错误的是（
A.花药、胚不能作为组织培养的材料
B.植物细胞具有全能性
C.外植体是指用于培养的植物组织或器官
D.外植体可诱导出愈伤组织
答案:
A
例4不同的微生物对营养物质的需要各不相同。
下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养生物营养的描述中,不正确的是（
A.氮源物质为该微生物提供必要的氮素
B.碳源物质也是该微生物的能源物质
C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D.水是该微生物的营养要素之一
答案:
B
例5利用细胞工程方法,以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。
下列相关叙述正确的是（
A.用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内,产生的血清抗体为单克隆抗体
B.体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体
C.将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合,经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞
D.利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者
答案:
D
例6下列有关基因工程中限制性内切酶的描述,错误的是（
A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B.限制性内切酶的活性受温度影响
C.限制性内切酶能识别和切割RNA
D.限制性内切酶可从原核生物中提取
答案:
C
例7利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。
下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（
A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
答案:
D
例8单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。
下列关于单克隆抗体的叙述,错误的是（
A.特异性强,灵敏度高
B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹”
C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体
D.由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌
答案:
C
例9下列关于基因工程应用的叙述,正确的是（
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核基因不能用来进行真核生物的基因改良
答案:
B
例10在已知某小片段基因碱基序列的情况下,获得该基因的最佳方法是（
A.用mRNA为模板逆转录合成DNA
B.以4种脱氧核苷酸为原料人工合成
C.将供体DNA片段转入受体细胞中,再进一步筛选
D.由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA
答案:
B
例11【现代生物科技专题】
天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类,用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。
研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌,获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。
请回答下列问题:
（1将淀粉酶基因切割下来所用的工具是______________,用__________将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子,下一步将该DNA分子____________,以完成工程菌的构建。
解析:
基因工程的步骤是:
获取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。
用限制酶将目的基因切割下来,再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子,将重组DNA分子导入酿酒酵母菌细胞中。
答案:
限制性核酸内切酶DNA连接酶导入酿酒酵母菌
（2若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌,可采用的检测方法是_____________________;若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶,可采用_________________________检测;将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上,培养一
定时间后,加入碘液,工程菌周围出现透明圈,请解释该现象发生的原因。
解析:
目的基因的检测过程包括三个步骤:
用基因探针检测受体细胞中是否有目的基因、用基因探针检测目的基因是否转录出mRNA、用抗原—抗体杂交技术检测是否有相应蛋白质的合成。
该工程菌可分解淀粉,因此,在固体平板培养基上接种细菌的部位不具有淀粉,滴加碘液后没有蓝色反应出现,产生透明圈。
答案:
DNA分子杂交技术抗原—抗体杂交或淀粉酶活性该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基,水解淀粉后的区域,遇碘不再变蓝色,产生透明圈。
（3如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小?
解析:
该实验自变量为不同转基因工程菌,因变量为淀粉酶活性或酒精产量。
在相同条件下培养不同工程菌菌株,酒精产量较高的菌株利用淀粉的能力较强。
答案:
测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量。
（4微生物在基因工程领域中有哪些重要作用?
解析:
微生物具有繁殖周期短、多为单细胞、易培养、遗传物质相对较少等特点,因此,一般用微生物作为受体细胞和用于发酵的工程菌。
基因工程的工具酶有限制酶和DNA连接酶,其中限制酶主要来自微生物。
基因工程的常用运载体有:
质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物,其中质粒是微生物细胞染色体外能够自主复制的小型环状DNA分子。
答案:
①工具酶主要来自微生物;②最重要的目的基因供体库之一;③目的基因的载体之一;④作为受体细胞;⑤提供用于发酵的工程菌。
例12【生物技术实践】
科学家发现家蝇体内存在一种抗菌活性蛋白。
这种蛋白质具有极强的抗菌能力,受到研究者重视。
（1分离该抗菌蛋白可用电泳法,其原理是根据蛋白质分子的_________________、大小及形状不同,在电场中的________不同而实现分离。
（2可用金黄色葡萄球菌来检验该蛋白的体外抗菌特性。
抗菌实验所用培养基中的牛肉膏和蛋白胨主要为细菌生长提供___________和____________。
（3分别在加入和未加入该抗菌蛋白的培养基中接种等量菌液。
培养一定时间后,比较两种培养基中菌落的_____________,确定该蛋白质的抗菌效果。
（4细菌培养常用的接种方法有________________和___________________。
实验结束后,对使用过的培养基应进行__________处理。
解析:
本题考查《生物技术实践》中的基础知识,知识点覆盖面大,答案容易组织。
有
关物质的分离与提取方法，设计分离蛋白质的电泳法——电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
有关微生物培养基的成分、种类与作用，涉及牛肉膏蛋白胨培养基中的牛肉膏与蛋白胨分别为微生物提供碳源、氮源和维生素。
有关微生物的接种和培养方法，常采用平板画线法和稀释涂布平板法对细菌进行接种。
为防止细菌的污染，实验结束后要对用过的培养基作灭菌处理。
答案：
（1）电荷（带电情况）平板画线法迁移速度
（2）碳源灭菌氮源（3）数量（4）稀释涂布平板法（稀释混合平板法）例13【现代生物科技专题】为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。
我国科学家应用耐盐基因育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的_______处，DNA连接酶作用于_______。
（填“a”或“b”）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和__________________法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用________________技术，该技术的核心是_________________和__________。
（4）为了确定耐盐基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_________________________作探针进行分子杂交检测，又要用_______________________________________方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
解析：
本题以“科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系”为背景，考查了《现代生物技术专题》中的有关基因工程和植物细胞工程的基本内容。
基因工程中的工具酶——限制酶和DNA连接酶的作用是断开或连接两核苷酸间的磷酸二酯键。
将目的基因导入植物受体细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。
目的基因的检测和鉴定，常利
用DNA分子杂交技术（探针）等作分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定。
植物组织培养的基本过程是植物在离体状态下，进行脱分化与再分化。
答案：
（1）a（3）植物组织培养a
（2）基因枪、花粉管通道脱分化（去分化）再分化（4）耐盐基因（目的基因）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）例14【现代生物科技专题】回答下列有关动物细胞培养的问题：
（1）在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面__________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_____________。
此时，瓶壁上形成的细胞层数是_______________。
要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是_______________。
（2）随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现_________________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成____________细胞，该种细胞的黏着性____________，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量___________。
（3）现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是______________________________________________________________________。
（4）检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到_____期的细胞用显微镜进行观察。
（5）在细胞培养过程中，通常在________________________条件下保存细胞。
因为在这种条件下，细胞中______的活性降低，细胞___________的速率降低。
（6）给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作__________进行攻击。
解析：
本题考查《现代生物科技专题》中的有关动物细胞培养的基础知识。
在动物细胞的培养过程中，细胞因相互接触而出现接触抑制并具有贴壁现象，可用胰蛋白酶将贴壁细胞分离下来。
随着细胞培养传代次数的增多，大多数细胞失去了分裂能力而衰老死亡，只有少数细胞仍具有分裂能力，这少数的细胞具有癌细胞的特征，其细胞膜上的糖蛋白减少，细胞的黏着性下降。
细胞膜具有选择透过性，故染料分子不能使活细胞着色。
温度能影响细胞内酶的活性而影响细胞的新陈代谢，故可低温保存培养的细胞。
答案：
（1）相互接触亡不死性降低接触抑制减少单层（或一层）胰蛋白酶
（2）衰老甚至死（3）由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色（或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料
能够进入死细胞内而着色）（4）中抗原例15（5）（或超低温、冷冻液氮）酶新陈代谢（6）以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变着人类的生活。
请回答下列问题。
（1）获得目的基因的方法通常包括____________________和_______________________。
（2）切割和连接DNA分子所使用的酶分别是__________________________和___________________。
（3）运送目的基因进入受体细胞的载体一般选用病毒或_____，后者的形状呈______________。
（4）由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率_____，所以在转化后通常需要进行_________操作。
（5）将人胰岛素基因分别导入大肠杆菌与酵母菌，从两者中生产的胰岛素在功能和___________序列上是相同的。
解析：
考查基因工程的相关内容。
基因工程的基本步骤是：
目的基因的获得、将目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
目的基因的获得主要有两种：
直接从供体DNA中分离和根据已知蛋白质的氨基酸序列推测出DNA的序列，人工合成目的基因。
第二步用同种限制酶来切割目的基因和小型环状DNA分子——质粒，产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶将DNA片段连接形成重组DNA分子。
重组DNA分子导入完成后根据质粒中的标记基因进行检测，以确定导入是否成功。
同一目的基因导入不同的受体细胞，由目的基因控制合成的蛋白质在功能和构成蛋白质的氨基酸序列上是相同的。
答案：
（1）化学合成（人工合成）酶切获取（从染色体DNA分离/从生物细胞分离）小型环状（双链环
（2）限制性核酸内切酶（限制酶）DNA连接酶（连接酶）（3）质粒状、环状）（4）低筛选（5）氨基酸
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