高考第二轮复习生物专题10 现代生物科技专题.docx

1、高考第二轮复习生物专题10 现代生物科技专题专题十现代生物科技专题考纲点击知识内容要求6-1基因工程（1）基因工程的诞生（2）基因工程的原理及技术（3）基因工程的应用（4）蛋白质工程6-2克隆技术（1）植物的组织培养（2）动物的细胞培养与体细胞克隆（3）细胞融合与单克隆抗体6-3胚胎工程（1）动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（2）胚胎干细胞的移植（3）胚胎工程的应用6-4生物技术的安全性和伦理问题（1）转基因生物的安全性（2）生物武器对人类的威胁（3）生物技术中的伦理问题6-5生态工程（1）简述生态工程的原理（2）生态工程的实例7-1基因工程DNA的粗提取与鉴定实验与探究能力考场传真

2、1（2012课标全国理综，40）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（1）限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。（2）质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCG GCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。（4）反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。（5）基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不

3、能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。2（2012福建理综，32）肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。图1图2请回答问题。（1）进行过程时，需用_酶切开载体以插入let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为_。（2）进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。（3）研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂交，以直接检

4、测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_（RASmRNA/RAS蛋白）含量减少引起的。3（2012山东理综，35）毛角蛋白型中间丝（KIF）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。（1）过程中最常用的运载工具是_，所需要的酶是限制酶和_。（2）在过程中，用_处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是_。（3）在过程中，用_处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行_处理。（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_。在胚胎移植前，通过_

5、技术可获得较多胚胎。4（2012江苏，32）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4 种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题：（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_连接。（2）若用限制酶Sma 完全切割图1中DNA片段，产生的末端是_末端，其产物长度为_。（3）若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma 完

6、全切割，产物中共有_种不同长度的DNA片段。（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌， 一般需要用添加_的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_。考向分析从近几年高考题看，本专题以选择题形式考查很少，大部分出现在简答题中，试题难度较低，记忆性知识较多。考查内容主要是基因工程的原理、工具、操作技术及其应用；植物组织培养与植物体细胞杂交原理及其在农业生产上的应用；动物细胞的培养及其应用、单克隆抗体的特点与制备过程及其应用；胚胎发育的

7、基本过程、胚胎工程的基本技术、胚胎移植的过程及其应用。试题的考查形式多是通过新材料、新情境、新进展等新颖的知识作为背景，综合考查多种生物工程与生物工程的安全性等知识，进而考查考生解决实际问题的能力。知识网络热点例析热点一基因工程和蛋白质工程1基因工程基本工具的比较限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段，形成重组DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键作用特点（条件）（1）识别特定的核苷酸序列（2）在特定位点上切割（1）Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端（2）T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端（1）能在宿主细胞内稳定存在并大

8、量复制（2）有一个至多个限制酶切割位点（3）具有特殊的标记基因常用类型EcoR 限制酶Sma 限制酶Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒2基因工程的基本操作程序（1）目的基因的获取。从基因文库中获取：基因文库包括基因组文库和部分基因文库。利用PCR技术扩增目的基因。实质：生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理：DNA双链复制。前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。用化学方法人工合成。基因特点：基因比较小，核苷酸序列已知。（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）。目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代

9、，同时使目的基因能够表达和发挥作用。组成：启动子、终止子、目的基因、标记基因。（3）将目的基因导入受体细胞转化。将目的基因导入受体细胞中的方法的比较）（见下表）。生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法基因枪法、花粉管通道法、农杆菌转化法显微注射技术Ca2处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞的染色体DNA表达目的基因表达载体提纯取卵（受精卵）显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子转化实质：使目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达。（4）

10、目的基因的检测和鉴定。类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交技术（DNA和DNA之间）是否成功显示出杂交带表达检测目的基因是否转录出mRNA分子杂交技术（DNA和mRNA之间）同上目的基因是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交同上个体生物学水平的鉴定确定是否具有抗性及抗性程度基因工程产品与天然产品的活性是否相同抗虫或抗病的接种实验基因工程产品与天然产品活性的比较是否赋予了预期抗性或蛋白质活性3基因工程的应用表现方面具体内容植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度用转基因动物生产药物

11、（如乳腺生物反应器）用转基因动物作器官移植的供体用于改善畜产品的品质基因工程药物控制药品合成的相应基因基因治疗体外基因治疗体内基因治疗4基因工程与蛋白质工程的比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因基因表达载体构建导入受体细胞目的基因的检测与鉴定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操作环境生物体外生物体外操作核心基因基因表达载体操作起点目的基因预期的蛋白质功能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

12、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【例1】回答有关基因工程的问题。（1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生_末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_（填“相同”或“不同”）黏性末端的限制酶。（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用_处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂

13、交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗体杂交技术。（3）如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的_上。解析：（1）限制酶能识别特定的DNA序列，并在特定位点上切割DNA，形成黏性末端或平末端；要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同一种限制酶进行切割，使二者产生相同的黏性末端。（2）启动子为DNA序列，其具有RNA聚合酶结合位点，能启动转录，合成RNA；将基因表达载体导入大肠杆菌时，常用Ca2处理；检测目的基因时，常用分子杂交技术检测目的基因

14、或相应的mRNA，或采用抗原抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。（3）用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的TDNA中，再利用农杆菌侵染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体的DNA上。答案：（1）平相同（2）RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质Ca2DNA分子杂交技术人胰岛素（3）TDNA染色体的DNA思维深化（1）目的基因是指基因工程操作中的外源基因，它主要是指编码蛋白质的结构基因，也可以是一些具有调控作用的基因。（2）在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对

15、，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。（3）植物细胞全能性较高，因此在植物细胞工程中，受体细胞一般用体细胞；动物体细胞的全能性受到严格限制，因此动物基因工程中的受体细胞多是受精卵。如果动物基因工程的受体细胞是体细胞，则需要利用核移植技术。触类旁通1抗旱植物体内的抗旱基因为R，其等位基因为r。研究表明，多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞内很难找到。请根据上述材料回答下列问题。（1）抗旱性农作物的叶肉细胞内难以找到与抗旱有关的代谢产物的原因是_。（2）现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。据图分析回答。图中扩增基因

16、常用的方法是_，此方法用到的DNA聚合酶具有_的特点。若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，_（填“能”或“不能”）以DNA为模板直接扩增抗旱基因，扩增过程中寻找抗旱基因的位置依靠_。图中处理基因获取单链DNA常用的方法有_。制备的探针需要用_等标记。图中DNA杂交发生在_两者之间。若被检测的植物发生A现象，未发生C现象，则被检测植物的基因型为_。热点二细胞工程1植物组织培养和动物细胞培养的区别项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞全能性细胞增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动

17、物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织过程动物胚胎或幼龄动物的组织器官单个细胞培养液细胞悬浮液细胞贴壁生长增殖传代培养1140或50代后细胞获得不死性（遗传物质发生改变）结果新的组织或植株个体，可以体现全能性新的细胞，不形成个体，不体现全能性目的植株快速繁殖；脱毒植株的培养；人工种子；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；检测有毒物质；生理、病理、药理学研究相同点两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件2植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程的

18、比较步骤植物体细胞杂交过程单克隆抗体制备过程第一步原生质体的制备（酶解法）正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合（物、化法）动物细胞融合（物、化、生物法）第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞筛选与培养第四步杂种植株的筛选与培养单克隆抗体的提纯3细胞工程的几个过程流程图的比较细胞工程技术技术过程图示植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养动物细胞融合用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图核移植单克隆抗体的制备【例2】请回答下列问题。（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的_，繁殖种苗的速度_。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的

19、全部_。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免_的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_，而与_配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促使愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是_（填“脱落酸”或“2,4D”）。（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如下图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是_，单株鲜重的变化趋势是_。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量_（填“能”或“不能”）满足自身最佳生长的需要。（5）据图推测，若

20、要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应_（填“降低”或“增加”）培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。解析：（1）植物组织培养技术是利用植物细胞全能性原理进行的，是植物细胞工程的基础。（2）在操作过程中应注意无菌操作，避免微生物（杂菌）的污染。（3）生长素用于诱导愈伤组织的生根，并能与细胞分裂素协同调控脱分化和再分化等过程。2,4D常用于植物愈伤组织的诱导和生长，但它趋向于抑制植物组织分化的发生，所以在分化培养基上很少利用。（4）对曲线图中两条曲线的起点和变化规律分析可知，最高光合作用强度时，植物生长速度较低，没有处于最佳生长状态，只有补充一些蔗糖后才可以。（5）随蔗糖浓度升高

21、，植物光合作用强度降低，因此，想提高试管苗的自养能力就必须降低蔗糖浓度。答案：（1）遗传特性（其他合理答案也可）快遗传信息（2）微生物（其他合理答案也可）（3）生根细胞分裂素2,4D（4）逐渐减小先增加后下降不能（5）降低特别提示（1）植物组织培养的目的不同，所培养到的阶段不同；若培育人工种子，则培养到胚状体阶段；若提取细胞产品，则一般培养到愈伤组织阶段；若培育新个体，则应培养到试管苗阶段。（2）核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。（3）植物细胞培养中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体细胞原生质体融合；动

22、物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使组织分散成单个细胞。触类旁通2下图表示通过二倍体植株甲（自花受粉植物）和植株乙培育植株A、B、C、D、E的过程，其中植株甲的基因型为AaBb，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。请据图回答下面的问题。（1）植株A是_倍体，经秋水仙素处理后获得的植株B的基因型为_。（2）植株C与植株甲表现型相同的概率为_。（3）培养植株D的过程中，由离体细胞形成愈伤组织的过程称为_，若要制备人工种子，则需诱导愈伤组织形成_结构，再包裹上人工种皮。（4）获得植株E的过程称为_，其过程中两个原生质体融合时常用的诱导剂是_。（5）植株A、D、E的培育过程中都需要采用的生物

23、技术是_，其理论基础是_，其培养过程一定要保证_条件，防止培养失败。植株A、B、C、D、E中可能与植株甲的基因型相同的是植株_。热点三胚胎工程1受精过程（1）准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。（2）受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。（3）防止多个精子入卵受精的屏障：透明带反应；卵黄膜封闭作用。（4）受精的标志和受精完成的标志。卵子受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。2早期胚胎发育过程（1）胚胎发育过程。受精卵桑椹胚囊胚原肠胚幼体。（2）各时期的特点。卵裂期：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞

24、的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。桑椹胚：每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。囊胚：细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，开始出现囊胚腔。原肠胚：出现了内、中、外三个胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。3试管动物生产流程4克隆动物的培育流程（1）根据发育成D新个体的卵细胞核由B动物提供，而性别及大多数遗传性状是由核内遗传物质决定的，故B、D两者的性别及大多数遗传性状相同。（2）克隆动物的起点是经过核移植形成的一个细胞，其遗传物质主要来自供核一方。5胚胎移植的培育过程（以牛胚胎移植为例）6胚胎干细胞（1）来源：早期胚胎或

25、原始性腺。（2）特点：在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显。在功能上，具有发育的全能性。在体外培养条件下：胚胎干细胞可以增殖而不发生分化。（3）应用价值：用于治疗人类的某些顽症，通过诱导ES细胞定向分化来修补细胞坏死或退化细胞。研究体外细胞分化的理想材料。【例3】人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠_中获取。（2）图中的高血压相关基因作为_，质粒作为_，二者需用_切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有_有关。（3）子代大鼠如果_和_，即可分别在分

26、子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是_、早期胚胎培养和胚胎移植。解析：（1）获取卵母细胞的途径：从活体输卵管中采集，从已处死的雌鼠卵巢中获取。（2）题干中论述：利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠，所以推测目的基因为与高血压相关的基因，质粒为载体，两者必须用相同的限制性核酸内切酶切割，有相同的黏性末端才能连接，能被限制性核酸内切酶切割是因为具有限制性核酸内切酶的切割位点。（3）如果检测到相应蛋白质，即可在分子水平上检测目的基因表达，如果检测已患有高血压，即可在个体水平上检测目的基

27、因已表达。（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。答案：（1）卵巢（2）目的基因载体同一种限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶的切割位点（3）检测到相应蛋白质患有高血压（4）体外受精归纳提升胚胎移植中几个重要环节归纳（1）供体选择的条件是具有优良遗传性能和生产性能的个体；受体选择的条件是健康体质，正常繁殖能力的同种个体。对供体多用促性腺激素处理，使之产生更多的卵细胞。（2）冲卵本质是冲出早期胚胎。（3）对早期胚胎在体外培养到桑椹胚或囊胚阶段进行移植。（4）胚胎移植后一定要对母牛进行是否妊娠的检查。触类旁通3下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题。（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至_期的内细胞团或胎儿的_中分离得到的一类细胞。