二轮复习专题19现代生物科技专题(1)课件（20张）

专题十九

现代生物科技专题（1）考情分析明确考向直击高考知识网络联系纵横整体把握1.基因工程和细胞工程2．胚胎工程与生态工程1.(2021·湖南卷)M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验，将外源DNA片段F插入M基因的特定位置，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A，流程如图所示。回答下列问题：(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是_________________________，这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的________________断开。(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是____________________________________________________。(3)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是______________________________________________________________________________________________。从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞，在形态上表现为____________________________________(答出两点即可)，在功能上具有___________________。磷酸二酯键限制性核酸内切酶(限制酶)

清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难细胞体积小、细胞核大、核仁明显发育的全能性(4)鉴定转基因动物：以免疫小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，筛选融合杂种细胞，制备M蛋白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。用特定抗原刺激小鼠，然后取出已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，看筛选出的杂交瘤细胞能否产生M蛋白的单克隆抗体，如果不能产生，说明M基因在克隆动物A中已失活解析：(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)，故在构建含有片段F的重组质粒过程中，切割质粒DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)。限制性核酸内切酶作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。利用不同的限制酶切割，可以获得不同的末端，主要分为黏性末端和平末端。

(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时，需要定期更换培养液，目的是清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小、细胞核大、核仁明显；在功能上具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。解析：(4)先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞；诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，制备M蛋白的单克隆抗体；利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活，若M基因已经失活，则克隆动物A中无法产生M蛋白的单克隆抗体，可利用抗原—抗体杂交技术进行检测。2．(2021·全国Ⅱ卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。

选择培养基

只有杂交瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性(1)常用的DNA连接酶有E·coli

DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中________________酶切割后的DNA片段可以用E·coli

DNA连接酶连接。上图中_______________________________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是________________。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能__________；质粒DNA分子上有_________________________，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是_______________________________________________________________________________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指_____________________________________________________________________________________。EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ磷酸二酯键

自我复制一至多个限制酶切位点用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞

位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程解析：(1)限制酶EcoRⅠ和PstⅠ切割形成的是黏性末端，限制酶SmaⅠ和EcoRV切割形成的是平末端，E·coliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但连接平末端之间的效率较低。因此图中EcoRⅠ和PstⅠ切割后的DNA片段(黏性末端)可以用E·coli

DNA连接酶连接，除了这两种限制酶切割的DNA片段，限制酶SmaⅠ和EcoRV切割后的DNA片段(平末端)也可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶将两个DNA片段连接形成磷酸二酯键。解析：(3)质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点，能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酶切位点，便于目的基因的插入。可利用质粒上的标记基因来鉴定受体细胞中是否含有目的基因，具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。(4)启动子是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得需要的蛋白质。3.(2021·全国Ⅰ卷)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是____________(用数字序号表示)。(2)操作③中使用的酶是______________________，PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、_______三步，其中复性的结果是____________________________________。④②③①Taq酶(热稳定DNA聚合酶)延伸Taq酶从引物起始进行互补链的合成(3)为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与________________特异性结合。(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指_______________________________________________。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。两条单链DNA

一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术解析：(1)PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本→②从病人组织样本中提取DNA→③利用PCR扩增DNA片段→①分析PCR扩增结果。(2)在用PCR技术扩增DNA时，DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似，操作③中使用的酶是Taq酶(热稳定DNA聚合酶)，PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步，其中复性的结果是Taq酶从引物起始进行互补链的合成。(3)DNA复制需要引物，为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与两条单链DNA特异性结合。(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。4．(2020·全国卷Ⅱ)植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：(1)在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性____。抵抗力稳定性的含义是________________________________________________________________________________。低

生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力(2)“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质。包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是___________________、___________________、_______________________