新课标高考生物二轮复习专题十《现代生物科技专题》.docx
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新课标高考生物二轮复习专题十《现代生物科技专题》
【专题十】现代生物科技专题
【考情分析】
本专题内容包括选修三《现代生物科技专题》全部内容，具体有：
基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程及生物安全等。
本考点主要和当前生物前沿科技热点相结合，“高起点、低落点”是本专题考点命题的最大特点，分析近3年新课标地区生物试题看，高考命题在本专题有以下特点：
1．主要考点：
基因工程的原理及应用；植物组织培养的生物学理论、主要操作过程及应用；动物细胞克隆的生物学理论基础和操作过程；单克隆抗体制备；胚胎工程的应用等。
2．命题形式：
由于不同地区的考纳要求不同，所以山东、宁夏、广东和海南都是以选做简答题的形式出现，江苏、安徽则是选择题和简答题都有出现。
由此对2010年高考的命题趋势预测如下：
1．基因产品、基因诊断、基因治疗。
2．植物组织培养的操作及应用。
3．单克隆抗体制备。
4．胚胎移植的应用。
【知识交汇】
考点一：
基因工程
1．实质：
在分子水平上利用特殊工具将特定基因转入受体细胞，使其产生所需性状。
2．操作程序
（1）目的基因的获取途径有：
从基因文库中获取、PCR技术扩增、化学法人工合成。
（2）基因表达载体的构建：
是基因工程的关键步骤，需要用同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接，完整的基因表达载体包括标记基因、启动子、终止子和目的基因。
（3）将目的基因导入受体细胞：
见表
（一）
（4）目的基因的检测和鉴定：
见表
（二）
受体细胞
常用方法
植物细胞
农杆菌转化法
动物细胞
显微注射法
大肠杆菌细胞
Ca2＋处理法
检测对象
检测方法
是否插入目的基因
利用DNA分子杂交技术
是否转录出了mRNA
利用分子杂交技术
是否翻译成蛋白质
抗原－抗体杂交
性状
如进行抗虫、抗病鉴定
表
（一）表
（二）
考点二：
克隆技术
1．植物组织培养与动物细胞培养的比较
植物组织培养
动物细胞培养
原理
细胞全能性
细胞增殖
培养基的物理性质
固体
液体（合成培养基）
培养基的成分
水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂
葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等
结果
新的植株或组织
新的细胞系或细胞株
应用
微型繁殖；作物脱毒；生产人工种子；生产细胞产物
蛋白质生物制品的生产；检测有毒物质等
条件
均需无菌操作、需适宜的温度、pH、氧气等条件
2．植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
植物体细胞杂交
动物细胞融合
实质
改变遗传物质、产生新的性状、获得细胞产品，使后代具有双亲的特性
理论基础
植物细胞的全能性
细胞增殖
诱导手段
物理法：
离心、振动、电激
化学法：
聚乙二醇
物理法：
离心、振动、电激
化学法：
聚乙二醇
生物法：
灭活病毒
3．单克隆抗体制备
原理：
B淋巴细胞能够产生单一抗体，骨髓瘤细胞能够无限增殖，所以人工诱导两种细胞融合后筛选出的杂交瘤细胞具备两者的特性，从而产生了特异性强、灵敏度高的单克隆抗体。
考点三：
胚胎工程
1．动物胚胎发育的基本过程：
受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。
2．胚胎干细胞的移植：
胚胎干细胞是从早期胚胎（囊胚期的内细胞团）或原始性腺中分离出来的，其功能特点是具有发育的全能性，可诱导分化出各种组织器官。
3．胚胎移植的培育流程
对供、受体雌性个体进行选择并用激素进行同期发情处理
↓
用激素对供体雌性做超数排卵处理
↓
超数排卵的雌性发情后，选择同种优秀雌性进行配种或人工授精
↓
胚胎收集（冲卵）
↓
胚胎质量检查，此时胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段
↓
胚胎移植
↓
对受体进行是否妊娠的检查
↓
产下胚胎移植的幼体
提示：
①胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境下进行的空间转移。
②胚胎移植成功的基础有：
超数排卵以产生较多的后代；同期发情处理以保证供受体具有相同的生理环境；选择特定的胚胎发育时期进行移植；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应；供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性。
【典例导析】
【例1】（2009年浙江卷）用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是（）
A．都需用CO2培养箱B．都须用液体培养基
C．都要在无菌条件下进行D．都可体现细胞的全能性
【答案】C
【分析】该题主要考查动物细胞和植物细胞培养的条件和特点。
植物组织培养中不需要CO2培养箱，一般用固体培养基，所以A、B错误；动物细胞培养获得的是细胞株或细胞系，没有获得新的个体，所以没有体现细胞全能性，D错误。
【例2】（2009年江苏卷）下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是（）
A．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
B．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割
C．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点
D．胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取
【答案】D
【分析】本题考查胚胎干细胞的知识。
A选项卵裂期细胞不断分裂但胚胎体积不变，故细胞数目增多但有机物逐渐消耗而减少；B选项中内细胞团是囊胚时期的，不是原肠胚时期的；C选项胚胎干细胞具有细胞核大、核仁比较大而明显的特点。
D选项，胚胎干细胞是全能干细胞，是未分化细胞，故选D。
【例3】（2009年江苏卷）
（1）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。
利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的，然后改变植酸酶的，从而得到新的植酸酶。
（2）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。
将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是。
请简述获得转基因植株的完整过程。
（3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过转入猪的受精卵中。
该受精卵培养至一定时期可通过方法，从而一次得到多个转基因猪个体。
（4）若这些转基因因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？
【答案】
（1）空间结构氨基酸序列
（2）农杆菌介导的转化法外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生→鉴定（3）显微注射法胚胎分割移植（4）减少环境中磷的污染，但该基因可能扩散到环境中。
【分析】
（1）蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结构，从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进行改造从而得到新的蛋白质。
不能直接改造蛋白质，因为它不能遗传。
（2）基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。
转基因植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即基因工程的四个步骤。
（3）导入动物细胞的方法叫显微注射法，想得到多个具有相同遗传物质个体的方法是胚胎分割移植。
（4）转基因生物进入生态环境，对生态环境的影响应从正反两方面评价，只要答案合理即可。
【备战策略】
从近年高考来看，选修部分的题型主要以信息为材料，考查生物技术的基本原理、技术及应用，在考查学生对基础知识的掌握情况的同时，渗透对学生“获取信息的能力”的考查。
所以复习选修内容时，要牢固掌握相关的基础知识，在此基础上注重培养获取信息的能力、综合运用知识的能力，以应对新课标高考对综合素质能力考查的要求。
【专题演练】
1．（2010年广东湛江模拟）下列有关基因工程的叙述，正确的是（多选）（）
A．基因工程是唯一能冲破远缘杂交不亲和障碍，培养生物新类型的方法
B．基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿定向改造生物，培育新品种
C．转基因动物是指基因组中增加外源基因的动物
D．DNA连接酶可将单个核苷酸加到某个DNA片段末端，形成磷酸二酯键
2．下图中a、b、c、d代表的结构不正确的是（）
A．a—质粒B．b—限制酶
C．c—DNA聚合酶D．d—外源基因
3．（2010年广东海门模拟）下列关于细胞工程的叙述，错误的是（多选）（）
A．某种植物甲、乙两品种的体细胞杂交后的杂种细胞与甲、乙两品种杂交后代的细胞染色体数目相同
B．克隆动物需要经过核移植、动物细胞培养、胚胎移植等技术，该技术可加速家畜遗传改良进程
C．小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合得到的细胞都能制备单克隆抗体
D．动物细胞培养一般需要经过脱分化过程，动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础
4．下面为番茄植物组织培养过程的流程图解，以下相关叙述不正确的是（）
A．脱分化发生在b步骤，形成愈伤组织，在此过程中植物激素发挥了重要作用
B．再分化发生在d步骤，是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C．从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性
D．人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
5．科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时，首先用激素促进良种母牛多排卵，然后进行体外受精和培育，最后把胚胎送入母牛子宫内，孕育成小牛产出。
下列分析错误的是（）
A．供体与受体在胚胎移植前后的生理环境须保持一致
B．胚胎移植前可采用胚胎分割技术实现快速繁殖良种牛
C．运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴
D．须配制系列不同成分的培养液以培养不同发育时期的胚胎
6．卵细胞作为生殖细胞，在生物技术中一般不用于（）
A．植物组织培养形成试管苗B．进行体外受精培育试管动物
C．克隆动物时细胞核的受体D．形成受精卵培育转基因动物
7．（2010年江苏南京模拟）下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是（）
A．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
B．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割
C．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点
D．胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取
8．下列动植物克隆所用技术与原理不相符的是（）
A．胰蛋白酶处理——酶的专一性
B．离体植物体细胞培养成愈伤组织——脱分化
C．动物细胞培养——细胞的全能性
D．克隆羊的诞生——细胞核的全能性
9．乳腺生物反应器、人工种子和克隆动物均属于生物工程的成果，下列叙述正确的是（）
A．三者都涉及基因工程技术
B．三者都是在细胞或细胞器水平操作的
C．克隆动物属于无性生殖范畴
D．人工种子的胚状体是由受精卵发育而成
10．（2010年广东海门模拟）进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
这说明建设生态工程时应遵循的原理是（）
A．整体性原理 B．协调与平衡原理
C．系统整体性原理 D．系统的结构决定功能的原理
11．（2010年山东烟台模拟）玉米的光合效率较水稻的高，这与玉米中磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）有很大的关系。
如何将玉米的这一种酶转移到水稻等植物上一直是植物生物学家的研究课题之一。
但实践证明，常规杂交育种手段很难如愿以偿。
最近，有人利用土壤农杆菌介导法，将完整的玉米PEPC基因导入到了水稻的基因组中，为快速改良水稻的光合作用效率，提高粮食作物产量开辟了新途径。
（1）玉米和水稻很难利用常规杂交手段杂交的原因是。
（2）获得PEPC基因后，将其导入土壤农杆菌的质粒中，以获得重组质粒，请在下框中补充某DNA片段并画出切割形成黏性末端的过程示意图。
（3）导入完成后得到的土壤农杆菌，实际上只有少数导入了重组质粒，可根据质粒中含有的筛选出成功导入了重组质粒的土壤农杆菌。
（4）用含有重组质粒的土壤农杆菌感染水稻细胞，即使感染成功，PEPC基因通过一定途径整合到水稻的基因组中，但不一定会表达，原因最可能是_________。
A．玉米和水稻不共用一套密码子
B．水稻中缺乏合成PEPC的氨基酸
C．PEPC基因受到水稻基因组中相邻基因的影响
D．整合到水稻基因组中的PEPC基因被水稻的某种酶破坏了
（5）PEPC基因在水稻细胞中成功表达的标志是。
（6）得到PEPC基因成功表达的水稻细胞后，科研人员常采用方法获得转基因水稻植株。
（7）如果转基因水稻植物的花粉中含有毒蛋白，将引起的安全性问题包括_________。
A．生物安全B．环境安全C．食品安全D．伦理道德问题
12．2007年12月16日《北京晨报》报道，上海诞生世界首例携绿色荧光蛋白基因的转基因克隆兔，为研究某些疑难杂症奠定了基础。
专家介绍，从外表看去，克隆兔并没什么与众不同的地方，但通过设备检测会发现它的体内可发出明亮的绿色荧光。
由于兔子克隆胚胎发育率低，出生后死亡率高，导致了科学家较难培育出转基因克隆兔，下面是我国胎兔（妊娠20天左右的兔胚胎）背部皮肤成纤维细胞克隆试验的基本过程：
（1）为便于在①过程中与绿色荧光蛋白基因连接，质粒应该具有的一个明显特点是。
（2）在②过程进行转基因细胞的筛选时，采取的选择措施是
。
（3）在③过程培养重组细胞时，培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、和等。
（4）对于上述过程叙述合理的一项是__________。
A．该培养过程采用了转基因技术、核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等
B．在③过程进行重组细胞培养时，要不断地用胰蛋白酶将其制成单细胞悬浮液
C．甲兔实际为妊娠20天的兔胚胎，原因是此时的细胞还没有分化，分裂能力很强
D．该荧光兔的性别应该与乙兔相同
（5）研究小组的工作人员还指出，转基因克隆兔由于基因（除荧光蛋白基因外）与原来兔子一样，同样具有生殖能力，它可以与家兔交配产下后代，因此大家期待这只转基因克隆兔能够长大，并进一步繁衍后代，从而为人们研究“发光基因”是否具有遗传性提供可靠依据。
假设该克隆兔为雌性个体，请写出判断“发光基因”是否具有遗传性的实验思路及预测结果结论。
实验思路：
。
预测结果结论：
①；
②。
13．下图是某种动物蛋白工程的示意图，请分析回答：
（1）目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号所示的过程，实现③过程的依据有、。
（2）若相关蛋白质的核酸片段是从细胞质中获取的mRNA，则④过程包括和诱导突变，以获得所需的目的基因。
（3）⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是，基因表达载体中除了目的基因外，还应有__________、__________、__________等。
（4）为获得较多的受精卵用于研究，⑥过程的处理方案是用进行。
若⑥过程所得的卵母细胞是从卵巢中获得的，则体外受精前的卵母细胞在体外人工培养至，如果从雌性动物的__________________获取的卵母细胞，则不需要培养成熟。
（5）为提高培育成功率，进行⑩过程之前，对受体动物的处理是__________________。
14．生物技术在农业生产、新类型生物培育、疾病征服等方面展现出诱人的前景。
请根据以下材料回答相关问题：
材料一：
经过一个世纪的发展，植物细胞工程技术参与解决了人类生存的关键问题（粮食问题），为人类创造了巨大的财富。
（1）植物组织培养的原理是______________________，目前兰花、香蕉等植物的生产都是通过微型繁殖技术来提供试管苗，其优点有___________________________、____________________________（写两点）。
（2）采用微型繁殖所用的材料最好是该植物的芽尖细胞，可以提高产量，主要原因是_____________________________________________________。
材料二：
绿色荧光蛋白（GFP）能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：
（3）①过程需要限制酶切断________________，使DNA分子断裂，其结果形成_____________。
图中过程②常用的方法是；过程③利用的生物技术主要是；在进行过程④前，利用技术可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。
（4）GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能,且对细胞无毒性作用，因此GFP基因可以作为基因表达载体上。
（5）目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白，黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造GFP基因？
。
请写出该工程的基本流程：
。
材料三：
[HTK]运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞。
（6）动物细胞培养技术的原理是_____________________。
（7）在培养过程中，必须用__________________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。
（8）体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？
__________，为什么？
___________________________________________________________________。
15．（2010年北京宣武区模拟）科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁殖速度，可以对此转基因奶牛进行克隆（如下图所示）
（1）在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织进行分离，形成单个细胞，这一过程中需要利用酶处理，
（2）上述动物细胞工程中涉及的技术有。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物的具有全能性。
（3）将进行细胞培养的供体细胞核注入去核的卵母细胞中，去掉卵母细胞核的目的是
。
（4）重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛体内就会生出与供体奶牛遗传性状相同的牛犊，但也有可能出现性状上的某些差异，原因可能是。
16．土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有一个大的质粒叫Ti质粒，它是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，只有T—DNA片段才转入植物细胞的基因组。
结构及转化过程如图所示，回答相关问题：
（1）从细胞结构的特点与复杂程度看，土壤农杆菌属于 细胞，其质粒是能够自主的环状分子，Ti质粒作为转基因技术的基因表达载体，除了标记基因和目的基因外，还必须具有______________、______________。
（2）为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即祛除瘤基因，将抗旱基因转移至，然后在一定条件下将外植体在含的稀释培养基上培养，此时修饰的T—DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。
（3）将上述外植体置于一个含有某种抗生素的合适培养基中进行筛选，该培养基从功能上看应属于_________培养基，发生转化的外植体开始增殖，经_____________过程形成愈伤组织，愈伤组织的特点，再通过_________________过程产生不定芽和体细胞胚，最终长出整个植物。
（4）基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，在性状水平上鉴定的方法是_________
___________________________________________________________。
在蛋白质水平进行检测的方法是从转基因植株提取蛋白质，进行_____________________，判断是否产生杂交带。
（5）为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的。
17．国家863计划项目“利用崂山奶山羊乳腺生物反应器制备药用蛋白”取得重大进展。
目前，已经成功获得经纯化的抗凝血酶III蛋白，达到国际先进水平。
下面是制作崂山奶山羊乳腺生物反应器的流程图：
（1）根据流程图分析，动物乳腺生物反应器主要利用了技术、胚胎工程技术和细胞培养技术。
（2）要实现①超数排卵，应在崂山奶山羊A发情周期的某一阶段用处理，然后在恰当时期进行——收集卵子。
通过②采集的精子不能直接使成熟的卵子受精，原因是。
（3）过程④需将抗凝血酶III基因注入受精卵的雄原核内，在显微镜下判断是否完成受精作用的标志是。
（4）要使人的抗凝血酶III基因在山羊乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、、标记基因等部分。
在⑤之前要检测早期胚胎细胞是否已经导人抗凝血酶III基因，宜采用技术。
（5）若要一次获得多只完全相同的转基因崂山奶山羊D，⑤应采用技术。
18．科学家通过杂交瘤细胞培养生产单克隆抗体的过程如图所示。
请回答：
（1）生产单克隆抗体一般不直接培养B淋巴细胞，主要原因是__________________________。
（2）图①中将______________注入小鼠体内，而后从小鼠脾脏
中获得B淋巴细胞。
（3）在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤
细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有___________
_________________________________的特性。
（4）单克隆抗体制备过程运用了___________和____________
的动物细胞工程技术手段。
（5）细胞培养过程中，培养液需添加一定量的，
以防止杂菌污染；在含5%CO2的培养箱中进行培养时CO2的主要作用是。
（6）除上述过程获得抗体外，再写出一种目前应用动物组织和
细胞培养技术生产的生物制品：
_________________。
19．山东省干细胞工程技术研究中心主任、烟台毓璜顶医院中心实验室主任李建远教授对媒体宣布，中国科学家已成功获得人类体细胞克隆胚胎。
据介绍，此次研究者选择了健康卵细胞志愿捐献者12人，经促排卵获得135枚卵细胞，经试验最终成功获取囊胚5枚，其中，4枚囊胚的供体细胞来源于正常人皮肤纤维细胞，1枚来源于帕金森病患者外周血淋巴细胞。
李教授介绍说，他们掌握的这一先进技术不是为了制造克隆人，而是进行人类治疗性克隆研究，造福人类。
请根据以上材料回答下列问题：
（1）人类体细胞克隆胚胎获得的原理是________________，利用的细胞工程技术手段有_________________、____________（写出两种）。
（2）为获得较多的卵细胞，“促排卵”的方法是使用_____________处理，获得的卵细胞需要培养到_______________________期。
（3）从帕金森病患者提供的外周血淋巴细胞获得的囊胚的_________________中分离出__________________，可诱导分化出特定的神经细胞，然后移植到该帕金森病患者体内，该方法即为治疗性克隆。
（4）如果将获得囊胚进行________________，可在母体子宫中发育成胎儿，出生后即为克隆人，该过程称为生殖性克隆，克隆人的生殖方式属于_______________。
20．“四位一体”（人居—种植—养殖—沼气）生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。
下图是该系统物质循环的示意图，请分析回答下列问题：
（1）图中有______条食物链。
沼气的产生依赖该生态系统中的成分是_____________。
（2）该生态系统中能量能否循环利用？
___________。
（3）“四位一体”应用于________________________________________________________等原理，与自然生态系统相比，它的抵抗力稳定性_________（高/低）。
（4）举例说明“四位一体”农业有哪些生态效益？
___________________________________
_____________________
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