高三生物二轮复习 专题七 现代生物科技专题

1、专题七现代生物科技专题,考情纵览,考情纵览,知识串联导思,重点提炼透析,知识串联导思,重点提炼透析,考点一基因工程及转基因技术的安全性问题,典例引领,回答下列有关基因工程的问题: (1)构建基因表达载体时,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。 【解题思路】 (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;欲使质粒与目的基因连接,只有切割的末端相同才可,因此一般用同一种限制酶切割,以便获得相同黏性末端。 答案: (1)平

2、相同,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,解题思路】 (2)启动子是RNA聚合酶识别和结合位点,驱动基因转录过程。将目的基因导入大肠杆菌时,常

3、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是否转录;或采用抗原抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。(3)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T-DNA中,再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DNA上,答案: (2)RNA聚合酶识别和结合的位点,并驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质Ca2+分子杂交技术人胰岛素(3)T-DNA染色体的DNA,4)近几年转基因生物进入我们的生活。下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是() A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度 B.国际上大多数国家都

4、在转基因食品标签上警示性注明可能的危害 C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提 D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食物安全、生物安全和环境安全上,解题思路】 (4)我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法,要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注,但国际上并非大多数国家都这样,A项正确,B项错误;目前对转基因生物安全性的争论主要集中在转基因食物安全、生物安全和环境安全上,但这些通过风险评估、预警跟踪和风险管理等可以解决,C、D正确,答案:(4)B,归纳拓展,1.区分一个至多个限制酶切点与每种酶一个切点 (1)一个至多个限制酶切点:作为运载体必须具有1个至多个限制

5、酶切点,以便与外源基因连接。 (2)每种酶一个切点:每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若载体上有一个至多个的该酶切点,则切割后可能会丢失某些片段。 2.从“基因表达”层面理解基因表达载体的必需元件 (1)表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点。 (2)启动子和终止子:启动子是RNA聚合酶结合位点,启动转录;终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前需要有启动子,后需要有终止子,3.目的基因的检测与鉴定方法的比较,4.基因工程与蛋白质工程的比较,易错提醒 (1)误认为只能用同一种限制酶切

6、割质粒和含有目的基因的片段。其实可以用不同限制酶切割,只要二者切割后产生相同黏性末端即可。 (2)误将目的基因导入受体细胞当作基因工程成功的标志。基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达。 (3)误认为启动子就是起始密码子,终止子就是终止密码子。启动子和终止子位于DNA分子上,其作用和转录有关,起始密码子和终止密码子位于RNA上,其作用与翻译有关,热点考向,考向一,以图为载体,考查基因工程的工具与操作程序,1.(2014重庆理综)如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( ) A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到的染色

7、体上 C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状 D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异,解析:构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶,不需要DNA聚合酶,A项错误;含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后,重组Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体上,而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上,B项错误;导入受体细胞的目的基因表达后,转基因植株方能表现出相应性状,若目的基因在受体细胞中不表达,转基因植株不能表现出相应性状,C项错误;表现出抗虫性状则表明抗虫基因成功导入了该植株并进行了表达,即该植株发生了基因重组,基因重组是可遗传变异,D项正确,D,以新情境获取信息考

8、查蛋白质工程,2.(2015新课标全国理综)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题: (1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进 行改造,考向二,解析:(1)蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定,而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关,因此,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。 答案:(1)氨基酸序列(或结构,2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰基因或合成

9、 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括的复制,以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:_ 。 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定,解析: (2)P基因与P1基因的根本区别是碱基序列不同,因此可以通过对P基因进行修饰获得P1基因,也可以直接合成P1基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序

10、列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。 答案: (2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译) (3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能,以基因工程为核心进行综合考查,3.(2015新课标全国理综)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题: (1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的,以其作为模板,在的作用下合成,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞,考向三,解析:(1)HIV属于逆转录病毒,要获取目的蛋白的基因,可先从HIV中提取其RNA,再以其作为模板,在逆转录

11、酶的作用下合成cDNA,此cDNA即含有该目的蛋白的基因 答案:(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA,2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是 。 (3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。 (4)人的免疫系统有癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤,解析:(2)目的蛋白作为抗原注入机体后,可启动机体的体液免疫,通过浆细胞产生抗体,而

12、此抗体可与目的蛋白(抗原)特异性结合。利用上述原理可检测受试者血清中是否含有HIV。(3)HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞,降低了患者的体液免疫和细胞免疫。(4)免疫系统可监控并清除体内已经衰老或被破坏的细胞以及癌变的细胞。 答案: (2)抗体抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴) (4)监控和清除,考点二克隆技术与伦理道德问题,典例引领,模型是对研究对象进行的概括性描述,下图为表示细胞融合的过程模型,请据图回答,1)若该图表示植物细胞融合的过程,丁细胞称为。欲将丁细胞培育成植株,可选用技术,这一过程的核心就是和两个阶段,解题思路】 依据模型,针对不同问题分析解答。

13、(1)植物细胞融合获得的细胞称为杂种细胞。需要利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株,这一培养过程的核心步骤就是脱分化和再分化。 答案: (1)杂种细胞植物组织培养脱分化再分化,2)若该图表示动物细胞融合的过程,丁细胞称为。过程区别于植物细胞常用的诱导因素是。动物细胞培养时,合成培养基中除必要的营养外,通常需要加入等一些天然成分。 (3)若该图表示制备单克隆抗体的部分过程,经过选择性培养的丁细胞称为。丁细胞的特点是,解题思路】 (2)动物细胞融合获得的细胞称为杂交细胞。过程诱导融合区别于植物细胞常用的诱导因素是灭活的病毒。动物细胞培养时,合成培养基中除必要的营养外,通常需要加入血清、血浆等一

14、些天然成分。(3)制备单克隆抗体的过程中,经过选择性培养的丁细胞称为杂交瘤细胞,丁细胞的特点是既能迅速大量繁殖,又能产生专一的抗体。 答案: (2)杂交细胞灭活的病毒血清、血浆 (3)杂交瘤细胞既能迅速大量繁殖,又能产生专一的抗体,4)若甲、乙细胞为动物细胞,甲、乙融合为丙的过程说明了细胞膜具有 的特点。若甲、乙到丙的过程是体外受精过程,则精子必须进行 处理,卵子发育到(时期),才能受精。 (5)当今社会普遍观点是禁止克隆人的实验,我国政府对治疗性克隆的观点是(填“反对”或“不反对”,解题思路】 (4)动物细胞融合体现了细胞膜的结构特点:具有一定的流动性;若表示体外受精过程,则精子需进行获能处

15、理,卵子必须发育到减数第二次分裂中期时,才能与精子完成受精。(5)当今社会不反对治疗性克隆,但禁止克隆人的实验,一是防止滥用此技术,二是会出现伦理道德问题。 答案: (4)流动性获能减数第二次分裂中期 (5)不反对,归纳拓展,1.植物组织培养与动物细胞培养的主要区别,2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,3.比较动物细胞培养、核移植与动物细胞融合,4.生产单克隆抗体的两种方法 (1)利用动物细胞融合技术形成的杂交瘤细胞生产单克隆抗体。 (2)将目的基因导入浆细胞,利用基因工程生产单克隆抗体,易错提醒 (1)误认为原生质体的制备是原生质体融合。原生质体制备是用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞,使植

16、物细胞壁去掉,而获得原生质体;而原生质体融合是指去壁的植物细胞融合。 (2)误认为单克隆抗体制备中每次筛选目的相同。第一次筛选的目的是为了得到既能分泌抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞,之后的筛选是为了筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 (3)不能正确区分杂种细胞、重组细胞和杂交细胞。 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。 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。 杂交细胞:动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞,热点考向,考向一,以图示信息为情境综合性考查植物细胞工程,1.(201

17、5江西赣州高三摸底)植物组织培养技术被广泛应用于无病毒植株培育、育种、人工种子的制备及获得植物次生代谢产物等生产生活实际。结合下图中番茄植株的培育过程,回答相关问题,1)过程中通常使用酶来获得植物细胞原生质体,此处使用的外界溶液浓度不宜过小,以防止细胞原生质体。 (2)铺平板类似于微生物接种,平板培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外,还有的作用。 (3)图中属于再分化的过程是(填序号,解析:(1)植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,因此可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体,去壁的原生质体所处的外界溶液浓度不宜过小,以防止细胞原生质体吸水涨破。 (2)铺平板中的植物细胞不能进行光合作

18、用,平板培养基中的蔗糖可为其提供营养。 (3)植物组织细胞脱分化形成愈伤组织,再分化形成幼苗,即和过程。 答案:(1)纤维素酶和果胶(或纤维素)吸水涨破(或破裂) (2)提供营养 (3)(答或均可,4)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高,若想培育多倍体番茄,可选择在图中的过程中添加(物质)进行处理,也可以选择在过程中添加一定浓度的(物质)进行处理。 (5)植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。 (6)“人工种子”大体由胚状体、包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成。包埋胚状体的胶质中富含有机营养,这是因为胚状体在萌发初期不能进行。为了满足胚状体代

19、谢的需求,“人造种皮”则必须具有良好的透水、的性能,解析: (4)多倍体植物可用植物体细胞杂交原理,即用聚乙二醇促融剂处理,使植物原生质体融合后获得,也可用秋水仙素处理分裂的细胞,通过抑制纺锤体的形成而获得。 (5)植物组织培养技术属于无性繁殖,可保持优良品种的遗传特性。 (6)胚状体时期细胞不能进行光合作用,所以包埋胚状体的胶质中富含有机营养,同时由于胚状体进行有氧呼吸,故“人造种皮”必须具有良好的透水、透气的性能。 答案: (4)聚乙二醇秋水仙素 (5)遗传 (6)光合作用透气,考向二,以柱形图等形式考查动物细胞工程,2.(2014新课标全国理综)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(

20、X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示,若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。 回答下列问题,1)制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上,则小鼠最少需要经过次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是小鼠,理由是 。 (2)细胞融

21、合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有 ,体系中出现多种类型细胞的原因是,解析: (1)据图分析可知,第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价有达到16 000以上的,小鼠Y的B淋巴细胞产生抗体效价最高,最适用于制备单克隆抗体。 (2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外,还有骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的自身融合产物,由于细胞膜具有流动性,且诱导之后的细胞融合不具有特异性,故体系中会出现多种类型的细胞。 答案:(1)四YY小鼠的抗体效价最高 (2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的,且融合率达不到100,3)杂交瘤细胞中有个

22、细胞核,染色体数目最多条。 (4)未融合的B淋巴细胞多次传代培养后都不能存活,原因是,解析: (3)杂交瘤细胞形成后,小鼠的免疫B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核。小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)和骨髓瘤细胞(染色体数目60条)融合后,染色体可达100条。 (4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后,仍然是正常细胞,正常细胞不能无限增殖。 答案:(3)1100(4)不能无限增殖,考点三 胚胎工程相关问题,2015河北邯郸一模)人的血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,通常从人血中提取。如果应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,那么利用牛的乳汁生产人的血清

23、白蛋白就成为可能。其大致过程如下: .采集良种供体奶牛的卵母细胞,通过体外受精,形成受精卵; .将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵,形成重组细胞; .电脉冲刺激重组细胞促使其形成早期胚胎; .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)一般情况下,良种奶牛所排出的卵子往往数量不足,通过处理可以使其排出更多的卵子。 【解题思路】 哺乳动物的胚胎工程常与基因工程和克隆技术联系在一起考查。(1)欲实现排出更多的卵子需在供体牛的发情期用促性腺激素进行超数排卵处理。 答案: (1)促性腺激素(或超数排卵,典例引领,2)步骤中,体外受精前,需要对精子进行处理。受精过程中防止

24、多精入卵的生理反应包括反应和卵细胞膜反应。 (3)步骤中,将目的基因导入受精卵最为有效的方法是。导入前,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,这一步骤属于基因工程操作“四步曲”中的,解析:(2)体外受精前,对精子需进行获能处理,受精过程中卵子有防止多精入卵的生理反应,它包括透明带反应和卵细胞膜反应形成的屏障。(3)与基因工程相联系,若受体细胞为受精卵时最有效的方法是显微注射法,将目的基因与载体的启动子等重组称为基因表达载体的构建。 答案:(2)获能透明带 (3)显微注射基因表达载体的构建,4)实验步骤中,进行早期胚胎的体外培养时,培养液中除了含有各种无机盐、有机盐

25、类等营养成分外,还要添加激素、维生素、氨基酸、核苷酸 和。 (5)若需迅速得到大量转基因奶牛,可采用下列处理方法:在步骤中将早期胚胎分割成若干个胚胎。进行上述操作时,应选择发育至阶段或桑椹胚阶段的胚胎进行操作,如果选择前者,分割时必须注意要将早期胚胎中的均等分割。 (6)将胚胎移入受体牛体内属于技术,在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是,解析: (4)早期胚胎培养与动物细胞培养一样需加动物血清。(5)牛胚胎移植时的最佳时期一般为桑椹胚或囊胚期,进行胚胎分割移植时要求均等分割早期胚胎的内细胞团。(6)胚胎移植技术可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 答案: (4)动物血清 (5)囊胚内细胞团 (

26、6)胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,归纳拓展,1.胚胎工程的操作流程图,2.胚胎工程中常考的6个“两” (1)两种标志 受精的标志:卵细胞膜和透明带之间看到两个极体。 受精完成的标志:雌雄原核融合完成。 (2)胚胎移植过程中两次使用激素 第一次是对供受体进行同期发情处理。 第二次用于供体的超数排卵。 (3)胚胎移植过程中两次检查 第一次对收集的胚胎进行检查。 第二次对受体是否妊娠进行检查。 (4)两次冲卵 胚胎移植过程冲出的是早期胚胎。 体外受精过程冲出的是卵子。 (5)可胚胎移植或分割的两个时期:桑椹胚和囊胚。 (6)胚胎干细胞两个来源:早期胚胎和原始性腺,易错提醒 (1)误认为

27、桑椹胚是由受精卵分裂分化形成的;误认为囊胚已进行细胞分化,其细胞均无全能性。桑椹胚是由受精卵分裂形成的,没有分化;而囊胚期虽然已进行细胞分化,但囊胚的内细胞团仍具有全能性。 (2)误将克隆动物与试管动物都当作无性繁殖。克隆动物的产生是无性繁殖,而试管动物则是在体外受精形成受精卵,由受精卵发育成的个体,因此属于有性繁殖。 (3)误认为胚胎移植的胚胎只来源于体内受精的胚胎。胚胎移植的胚胎有三个来源,体内正常受精的胚胎,核移植的胚胎和体外受精产生的早期胚胎,热点考向,考向一,胚胎工程的操作与应用综合考查,1.(2015安徽理综)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊,以便通过乳腺生物反应器生

28、产人凝血因子医用蛋白,其技术路线如图,1)由过程获得的A为。 (2)在核移植之前,必须先去掉受体卵母细胞的核,目的是。受体应选用期卵母细胞,解析:(1)在基因工程中,构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞。(2)核移植技术选用的成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期(M中期),需去掉细胞核以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。 答案:(1)含目的基因的表达载体 (2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞减数第二次分裂中(或M中,3)进行胚胎移植时,代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生,这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。 (4)采用胎儿成纤维细胞进行转基

29、因体细胞克隆,理论上可获得无限个转基因绵羊,这是因为_,解析:(3)胚胎移植时受体动物对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应,这为胚胎的存活提供了可能。(4)由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力,可进行传代培养,所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术,获得无限个转基因绵羊。 答案: (3)免疫排斥反应 (4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养,考向二,联系实际应用考查胚胎干细胞技术,2.(2015东北三校联考)在治疗人类某些疾病时,人的体细胞核移植技术得到的胚胎干细胞经诱导分化,形成相应的组织器官后,可用于组织器官的移植,操作流程如图所示。请回答,1)进行图中过程时,需将体内取出的卵母细胞在体外培养至 期,该期卵母细胞核的位置靠近,可用微型吸管将之与细胞核一并吸出。 (2)图中过程表示将用物理或化学方法激活重组细胞,使其在发育培养液中完成,最终形成囊胚的过程,解析:(1)图中过程是运用体细胞核移植技术得到重组细胞的过程,在该过程中采集到的卵母细胞,需要在体外培养至M中期才能去核。该期卵母细胞核的位置靠近第一极体(或极体),可用微型吸管将之与细胞核一并吸出。 (2)图中过程是重组细胞发育成囊胚的过程,需用物理或化学方法激活重组细胞,使其完成细胞分裂和分化过程,才能发育成囊胚。 答案:(1)M中第一极体(或极体)(2)分裂和分化,3)图