高三二轮复习微专题：高考试题中的6种现代生物技术课件

二轮微专题——高考试题中的6种现代生物技术二轮微专题参考文献：甘耀平.例析高考试题中的现代生物技术[J].教学考试,2023,(51):36-40.6种现代生物技术1.凝胶色谱法和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳2.荧光蛋白标记技术3.放射自显影技术4.miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术5.逆转录PCR技术和原位杂交技术6.CRISPR/Cas9基因编辑技术00重要的现代生物技术仪器和设备及用途DNA(自动)测序仪：(自动)测定核酸的核苷酸序列蛋白质/多肽自动测序仪：测定蛋白质、多肽的氨基酸序列 DNA自动合成仪：合成已知寡核苷酸序列蛋白质/多肽自动合成仪：合成已知氨基酸序列的蛋白质或多肽 生物反应器：细胞的连续培养 发酵罐：微生物细胞培养聚合酶链反应仪(PCR仪)：DNA快速扩增基因转移设备：将外源DNA引进靶细胞膜分离设备：大批量物质的分离 高效液相色谱仪：物质的分离与纯化及纯度鉴定电泳设备：物质的分离与纯化及纯度鉴定 凝胶电泳系统：蛋白质和核酸的分离与分析毛细管电泳仪：质量控制、组分分析 超速、高速离心机：分离生物大分子物质 电子显微镜：观察细胞及组织的超微结构 生物质谱仪：蛋白质及多肽的研究 流式细胞仪：细胞的计数、分离和收集 冷冻干燥仪：样品的低温冷冻干燥液氮罐/超低温冰箱：样品或细胞的冻存核磁共振仪：生物分子的结构解析 X光衍射仪：蛋白质三维结构分析00重要的现代生物技术仪器和设备及用途1．某兴趣小组用凝胶色谱法从猪的红细胞中提取了血红蛋白，然后用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行了鉴定，得到如下图所示结果。回答下列问题。01凝胶色谱法和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(1)提取和分离血红蛋白的步骤是：样品处理→粗分离→

→纯度鉴定；将分离得到的血红蛋白溶液装入透析袋中进行透析，可以

，或用于更换样品的缓冲液。(2)进行SDS一聚丙烯酰胺凝胶电泳时，点样处应该接电压仪的

极，由图示结果可知，提取样品中

的相对分子质量最小，

的含量最多。(3)与标准样品相比，提取样品多出现了三条肽链条带，原因是

。全国卷参考使用α和β是由3条肽链构成纯化去除样品中分子量较小的杂质负肽链3肽链2凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。它是根据多孔介质对不同大小(体积)和不同形状的分子的排阻能力不同来分离蛋白质混合物的。所用的凝胶珠(凝胶颗粒)其内部是多孔的网状结构。凝胶色谱法分离的原理是当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶柱时，比凝胶孔径大的分子不能进入凝胶珠内的网状结构，只能在凝胶外部移动，随着溶剂在凝胶珠之间的孔隙向下移动，其移动距离较短，移动速度也较快，就最先流出柱外；比凝胶珠孔径小的分子则不同程度地出入凝胶珠内外。01凝胶色谱法和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳全国卷参考使用01凝胶色谱法和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳全国卷参考使用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳是在聚丙烯酰胺凝胶中加入阴离子去垢剂十二烷基硫酸钠(SDS)的电泳方式。SDS是一种变性剂，它能破坏蛋白质分子中的氢键和疏水键相互作用，能使蛋白质的多肽链处于展开状态。由几条肽链组成的蛋白质复合体在SDS的作用下会解聚成单条肽链，因此测定的结果只是单条肽链的分子量。SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳几乎是完全根据蛋白质相对分子质量分离蛋白质的，蛋白质相对分子质量越小，迁移越快。荧光蛋白标记是指利用不同颜色荧光质粒通过某种方式结合其他生物，最终携带有颜色荧光且不影响生物正常生理生长的一种方法。因其高灵敏度备受研究者关注，成为目前生物大分子检测的主要方法。02荧光蛋白标记技术最早从水母分离得到的发光蛋白，由238个氨基酸组成，在多种生物中广谱表达而发出绿色荧光。下村修、马丁·查尔菲和钱永健三位科学家因首次发现绿色荧光蛋白并在其应用上做出了突出贡献而获得了2008年诺贝尔化学奖。荧光蛋白绿色荧光蛋白(GFP)黄色荧光蛋白(YFP)红色荧光蛋白(RFP)黄色荧光蛋白(YFP)最初来自维多利亚多管水母,是GFP的突变体,其第203位由苏氨酸变为酪氨酸。最初从珊瑚虫中分离,是GFP的同源荧光蛋白。荧光蛋白标记技术可充分利用不同颜色的荧光稳定性特点,能快速标记且检测简单,能稳定遗传且有最佳的示踪结果。2.(2023年全国乙卷38题节选)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(3)科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是

(答出1点即可)。(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是02荧光蛋白标记技术(3)GFP基因虽然发生了突变，但由于存在密码的简并现象，突变基因所编码的氨基酸序列并未改变(4)将YFP基因插入表达载体，再将构建成功的重组载体导入不能发黄色荧光的真核细胞中，观察黄色荧光是否出现放射自显影技术是利用放射性同位素的电离射线对乳胶(含AgBr或AgCl)的感光作用，对细胞内生物大分子进行定性、定位与半定量研究的一种细胞化学技术。对细胞或生物体内生物大分子进行动态研究和追踪是这一技术独具的特征。03放射自显影技术3.(2023年1月浙江省选考第23题节选)

研究光合产物从源分配到库时，给叶片供应13CO2，13CO2先与叶绿体内的

结合而被固定，形成的产物还原为糖需接受光反应合成

的中的化学能。合成的糖分子运输到果实等库中。在本实验中，选用13CO2的原因有

(答出2点即可)。03放射自显影技术参考答案：五碳糖(C5)

ATP和NADPH

CO2是光合作用的原料；13C可被仪器检测;13C在自然界中含量极少且稳定。4.(2023年广东卷17题节选)放射性心脏损伤是由电离辐射诱导的大量心肌细胞凋亡产生的心脏疾病。一项新的研究表明，circRNA可以通过miRNA调控P基因表达进而影响细胞凋亡，调控机制见图。miRNA是细胞内一种单链小分子RNA，可与mRNA靶向结合并使其降解。circRNA是细胞内一种闭合环状RNA,可靶向结合miRNA使其不能与mRNA结合，从而提高mRNA的翻译水平。04miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术(2)前体mRNA是通过

酶以DNA的一条链为模板合成的，可被剪切成circRNA等多种RNA。circRNA和mRNA在细胞质中通过对

的竞争性结合，调节基因表达。(3)据图分析，miRNA表达量升高可影响细胞凋亡,其可能的原因是

。04miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术参考答案：(2)RNA聚合miRNA(3)miRNA表达量升高会阻断P基因的mRNA合成P蛋白，降低P蛋白对细胞凋亡的抑制作用，促进细胞凋亡。5.(2023年湖南卷7题)基因Bax和Bcl2分别促进和抑制细胞凋亡。研究人员利用siRNA干扰技术降低TRPM7基因表达,研究其对细胞凋亡的影响,结果如图所示。下列叙述错误的是(

)A.细胞衰老和细胞凋亡都受遗传信息的调控B.TRPM7基因可能通过抑制Bax基因的表达来抑制细胞凋亡C.TRPM7基因可能通过促进Bcl2基因的表达来抑制细胞凋亡D.可通过特异性促进癌细胞中TRPM7基因的表达来治疗相关癌症04miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术04miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术04miRNA和siRNA介导的RNA干扰技术RNA干扰(RNAi)是指通过形成特定双链RNA使目标mRNA发生降解或者翻译受到阻遏，从而特异性地抑制目标基因在翻译水平上表达的现象。RNA干扰有两种类型，即miRNA和siRNA。这两类干扰RNA来源不同，作用机制和作用效果基本相同：成熟的形式都是短的双链RNA；在发挥作用时,与蛋白质结合形成沉默复合物；在ATP供能的作用下，双链RNA解开，并促使其与mRNA配对，结果使mRNA降解或使其翻译受阻。6.

(2022年1月浙江选考第29题节选)我国在新冠疫情防控方面取得了显著的成绩，但全球疫情形势仍然非常严峻，尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎，更是威胁着全人类的生命健康。(1)新冠病毒核酸定性检测原理是：以新冠病毒的单链RNA为模板，利用

酶合成DNA，经PCR扩增，然后在扩增产物中加入特异的

，如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。05逆转录PCR技术和原位杂交技术参考答案：逆转录 核酸 探针逆转录PCR技术(RT-PCR)是聚合酶链式反应(PCR)的一种变式应用，其基本原理是在逆转录酶的作用下以RNA为模板合成cDNA，然后利用DNA聚合酶，以DNA为模板合成双链DNA，再用常规PCR技术扩增出大量DNA。05逆转录PCR技术和原位杂交技术逆转录PCR技术可用于获取目的基因、合成cDNA探针、构建RNA高效转录系统等，还可以用来分析不同组织细胞或是相同组织细胞在不同发育阶段中mRNA的表达情况。原位杂交技术是细胞内特异核酸(DNA或RNA)定性与定位的重要方法，其原理是利用报告分子(如荧光素、生物素等)标记核酸探针，然后将探针与染色体或DNA显微切片上的靶DNA杂交，若两者同源互补，即可形成靶DNA与核酸探针的杂交体。原位杂交技术在显微与亚显微水平上基因定位、特异mRNA表达等问题的研究中具有重要作用05逆转录PCR技术和原位杂交技术7.(2021年6月浙江省选考第20题)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上，获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配，通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是(

)A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时，不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期，须将其植入同期发情小鼠的子宫，才可获得表达EGFP的小鼠C.分离能表达EGFP的胚胎干细胞，通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠D.通过观察早期胚胎的荧光，能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎06CRISPR/Cas9基因编辑技术1.CRISPR/Cas9技术敲除掉部分基因原理(1)CRISPR/Cas9是细菌的一种后天免疫防御机制——CRISPR序列示意图如下(其中，菱形框表示高度可变的间隔序列，正方形表示相对保守的重复序列)，其中的“间隔序列”来源于病毒或外源质粒的一小段DNA，是细菌对这些外来入侵者的“记录”。06CRISPR/Cas9基因编辑技术(2)病毒或外源质粒上存在“原间隔序列”，“间隔序列”正是与它们互相对应。“原间隔序列”的选取并不是随机的，这些原间隔序列的两端向外延伸的几个碱基往往都很保守，我们称为PAM(原间隔序列临近基序)。06CRISPR/Cas9基因编辑技术(3)当病毒或外源质粒DNA首次入侵到细菌体内时，细菌会对外源DNA潜在的PAM序列进行扫描识别，将临近PAM的序列作为候选的“原间隔序列”，将其整合到细菌基因组上CRISPR序