高考第二轮复习生物广东版专题十 现代生物科技专题.docx
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高考第二轮复习生物广东版专题十现代生物科技专题
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
Ⅰ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
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
Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ
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
Ⅰ
Ⅰ
Ⅱ
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
Ⅰ
Ⅰ
Ⅰ
6－5生态工程
（1）简述生态工程的原理
（2）生态工程的实例
Ⅱ
Ⅰ
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
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EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ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let－7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let－7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①时，需用________酶切开载体以插入let－7基因。
载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let－7基因转录，该部位称为________。
（2）进行过程②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，let－7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，以直接检测let－7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Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。
获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
（1）过程①中最常用的运载工具是______，所需要的酶是限制酶和______。
（2）在过程②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③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______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MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4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C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。
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SmaⅠ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T—A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SmaⅠ完全切割，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[来源:
学_科_网]
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）E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端
（2）T4DNA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
SmaⅠ限制酶EcoRⅠ限制酶
E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶
质粒、λ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
①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。
②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。
③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）
①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，同时使目的基因能够表达和发挥作用。
②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
①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
②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）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
①确定是否具有抗性及抗性程度
②基因工程产品与天然产品的活性是否相同
①抗虫或抗病的接种实验
②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
①抗虫转基因植物
②抗病转基因植物
③抗逆转基因植物
④利用转基因改良植物品质
动物基因工程
①提高动物生长速度
②用转基因动物生产药物（如乳腺生物反应器）
③用转基因动物作器官移植的供体
④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
①体外基因治疗
②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
预期的蛋白质功能
目的基因
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T－DNA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 Ca2＋ DNA分子杂交技术 人胰岛素
（3）T－DNA 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涉及碱基互补配对，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。
据图分析回答问题。
①图中扩增基因常用的方法是________________，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________。
②图中处理基因获取单链DNA常用的方法有____________________________。
③制备的探针需要用________________等标记。
图中DNA杂交发生在__________________两者之间。
④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
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
①植株快速繁殖；
②脱毒植株的培养；
③人工种子；
④生产药物、杀虫剂等；
⑤转基因植物的培育
①蛋白质生物制品的生产；
②皮肤移植材料的培育；
③检测有毒物质；
④生理、病理、药理学研究
相同点
①两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；
②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“2,4－D”）。
（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。
2,4－D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，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 2,4－D （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________。
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