第一部分 專題九 現(xiàn)代生物科技專題

1、專題九 現(xiàn)代生物科技專題考綱內(nèi)容要求基因工程(1)基因工程的誕生(2)基因工程的原理及技術(shù)(3)基因工程的應(yīng)用(4)蛋白質(zhì)工程克隆技術(shù)(5)植物的組織培養(yǎng)(6)動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆(7)細(xì)胞融合與單克隆抗體(8)動(dòng)物胚胎發(fā)育基本過(guò)程與胚胎工程的理論基礎(chǔ)(9)胚胎干細(xì)胞的移植(10)胚胎工程的應(yīng)用考綱內(nèi)容要求轉(zhuǎn)基因生物安全(11)轉(zhuǎn)基因生物的安全性(12)生物武器對(duì)人類的威脅(13)生物技術(shù)中的倫理問題生態(tài)工程(14)簡(jiǎn)述生態(tài)工程的原理(15)生態(tài)工程的實(shí)例運(yùn)載體基因重組提取目的基因全能性單克隆抗體制備受精早期胚胎培養(yǎng)卵裂期囊胚期限制酶DNA 連接酶載體作用切割目的基因和載體拼接 DNA

2、片段，形成重組 DNA攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞作用部位兩核苷酸的脫氧核糖與磷酸之間形成的磷酸二酯鍵基因工程1實(shí)質(zhì)：在分子水平上利用特殊工具將特定基因轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，使其產(chǎn)生所需性狀。2基本工具：限制酶DNA 連接酶載體作用特點(diǎn)(條件)識(shí)別特定的核苷酸序列在特定位點(diǎn)上切割EcoliDNA 連接酶只能連接黏性末端T4DNA 連接酶能連接黏性末端和平末端能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)具有特殊的標(biāo)記基因常用類型EcoR限制酶Sma限制酶EcoliDNA 連接酶、T4DNA 連接酶質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒3.操作程序：(1)目的基因的獲?。耗康幕颍褐妇幋a蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。

3、途徑：a從基因文庫(kù)中獲取。b人工合成：化學(xué)合成法、反轉(zhuǎn)錄法。c利用 PCR 技術(shù)擴(kuò)增。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建：目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，遺傳給下一代；使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因(常用抗生素基因)。(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞：生物種類植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞微生物細(xì)胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射法Ca2處理法受體細(xì)胞體細(xì)胞受精卵原核細(xì)胞轉(zhuǎn)化過(guò)程目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA上農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞整合到受體細(xì)胞的染色體DNA表達(dá)目的基因表達(dá)載體提純?nèi)÷?受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動(dòng)物Ca2處理細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞重組表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合感受

4、態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子(4)目的基因的檢測(cè)和鑒定：類型檢測(cè)內(nèi)容方法結(jié)果顯示分子水平檢測(cè)目的基因是否插入受體細(xì)胞染色體的DNA上DNA分子雜交技術(shù)(DNA和DNA之間)是否顯示出雜交帶是否轉(zhuǎn)錄出mRNA分子雜交技術(shù)(DNA和mRNA之間)同上是否翻譯出蛋白質(zhì)抗原抗體雜交同上個(gè)體水平鑒定包括抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)，以確定是否有抗性以及抗性程度；基因工程產(chǎn)品與天然產(chǎn)品進(jìn)行活性比較，以確定功能是否相同等【典例 1】(2012 年浙江高考)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因 B，而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因 B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是()A 提取矮牽牛藍(lán)

5、色花的 mRNA ，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因 BB利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫(kù)中獲取基因 BC利用 DNA 聚合酶將基因 B 與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D將基因 B 直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞名師點(diǎn)撥提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，逆轉(zhuǎn)錄得到DNA，然后擴(kuò)增，可獲得大量的基因 B，A 正確；從基因文庫(kù)中獲取目的基因，只要根據(jù)目的基因的相關(guān)信息和基因文庫(kù)中的信息進(jìn)行篩選對(duì)比即可，不需要用限制酶進(jìn)行切割，B 錯(cuò)誤；目的基因與質(zhì)粒的連接需要用 DNA 連接酶，而不是 DNA 聚合酶，C 錯(cuò)誤；目的基因需要和運(yùn)載體連接形成重組質(zhì)粒后再導(dǎo)入，而且應(yīng)該用農(nóng)桿菌進(jìn)行感染

6、玫瑰細(xì)胞，而不是大腸桿菌，D 錯(cuò)誤。答案A【典例 2】(2012 年全國(guó)新課標(biāo))根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí)，回答下列問題。(1)限制性內(nèi)切酶切割 DNA 分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質(zhì)粒運(yùn)載體用 EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTCG GCTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoR切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是_。(3)按其來(lái)源不同，基因工程中所使用的 DNA 連接酶有兩類，即_DNA 連接酶和_DNA 連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄過(guò)程的模板是_，產(chǎn)物是_。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_技術(shù)。(5) 基因工程中除質(zhì)粒外

7、，_ 和_等也可作為運(yùn)載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_。 名師點(diǎn)撥(1) 當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA 的兩條鏈分別切開時(shí)，產(chǎn)生的是黏性末端，而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線處切開時(shí)，產(chǎn)生的則是平末端。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連，不同的限制酶應(yīng)切割出相同的黏性末端，它們必須要能識(shí)別相同的核苷酸序列，并且使每條鏈中相同的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)根據(jù) DNA 連接酶的來(lái)源不同，可以將這些酶分為兩類：一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為 Ecoli DNA 連接酶；另一類是從 T4 噬菌體中分離出來(lái)的，稱

8、為 T4DNA 連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄是以 RNA 為模版來(lái)合成 DNA 的過(guò)程?？梢栽隗w外短時(shí)間內(nèi)大量擴(kuò)增 DNA 的技術(shù)叫 PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))。(5)基因工程中除質(zhì)?？勺鬟\(yùn)載體外，還有噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。(6)大腸桿菌細(xì)胞外有細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，能阻止其他物質(zhì)的進(jìn)入，通過(guò) Ca2處理細(xì)胞，可使細(xì)胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA 分子的生理狀態(tài)，這種細(xì)胞稱為感受態(tài)細(xì)胞。答案(1)黏性末端 平末端(2)能識(shí)別 EcoR I 識(shí)別的核苷酸序列，并且斷開與 EcoR 斷開相同的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵(3)Ecoli T4(4)RNADNAPCR(5)噬菌體的衍生物 動(dòng)植物病毒(6)需要用

9、 Ca2處理，使大腸桿菌處于感受態(tài)才能吸收周圍環(huán)境中的 DNA細(xì)胞工程1植物組織培養(yǎng)與動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較：植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖培養(yǎng)基的物理性質(zhì)固體液體(合成培養(yǎng)基)培養(yǎng)基的成分水、無(wú)機(jī)鹽、維生素、蔗糖、氨基酸、瓊脂葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽、維生素、動(dòng)物血清等結(jié)果新的植株或組織新的細(xì)胞系或細(xì)胞株應(yīng)用微型繁殖；作物脫毒；生產(chǎn)人工種子；生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)；檢測(cè)有毒物質(zhì)等條件均需無(wú)菌操作、需適宜的溫度、pH、氧氣等條件2.植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合的比較：植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合實(shí)質(zhì)改變遺傳物質(zhì)、產(chǎn)生新的性狀、獲得細(xì)胞產(chǎn)品，使后代具有雙親的特性理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞

10、的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動(dòng)性誘導(dǎo)手段物理法：離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法：聚乙二醇物理法：離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法：聚乙二醇生物法：滅活病毒植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合過(guò)程應(yīng)用白菜甘藍(lán)等雜種植物單克隆抗體的制備3.單克隆抗體的制備：(1)抗體：一個(gè) B 淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。(2)單克隆抗體的制備過(guò)程：(3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。(4)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備?！镜淅?1】(2012 年湛江一模)下圖是利用三倍體香蕉的莖尖培養(yǎng)脫毒香蕉植株的過(guò)程示意圖。下列敘述正確的是()A過(guò)

11、程中發(fā)生了有絲分裂和減數(shù)分裂B對(duì)香蕉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)可獲得單倍體C階段為脫分化過(guò)程DX 代表愈傷組織名師點(diǎn)撥此題考查植物組織培養(yǎng)技術(shù)。莖尖組織經(jīng)過(guò)脫分化形成愈傷組織，再分化形成胚狀體，并通過(guò)有絲分裂、分化長(zhǎng)成幼苗。香蕉是三倍體，無(wú)法通過(guò)減數(shù)分裂形成正常配子。答案D【典例 2】(2012 年珠海聯(lián)考雙選)植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞工程中所用技術(shù)與原理不相符的是()A纖維素酶、果膠酶處理和胰蛋白酶處理酶的高效性B植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞的全能性C原生質(zhì)體融合和動(dòng)物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性D紫草細(xì)胞培養(yǎng)和雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)細(xì)胞分裂名師點(diǎn)撥植物細(xì)胞壁的主要成分為纖維素和果膠，用纖維素酶、果膠酶處理，利

12、用酶的專一性。胰蛋白酶處理動(dòng)物組織細(xì)胞，也是利用酶的專一性。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理是細(xì)胞增殖。雜交瘤細(xì)胞的培養(yǎng)原理是細(xì)胞增殖，原生質(zhì)體融合和動(dòng)物細(xì)胞融合體現(xiàn)細(xì)胞膜具有流動(dòng)性。答案AB胚胎工程1動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原腸胚。2胚胎干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞是從早期胚胎(囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán))或原始性腺中分離出來(lái)的，其功能特點(diǎn)是具有發(fā)育的全能性，可誘導(dǎo)分化出各種組織器官。3胚胎工程的應(yīng)用：(1)體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)。(2)胚胎移植：胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過(guò)體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。胚胎移植

13、的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力?；境绦颍篴對(duì)供、受體的選擇和處理。b配種或人工授精。c對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。d對(duì)胚胎進(jìn)行移植。e移植后的檢查(對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查)。(3)胚胎分割：概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割 2 等份、4 等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。意義：來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無(wú)性繁殖。材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚(桑椹胚至囊胚的發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割)。操作過(guò)程：對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)

14、育?！镜淅?1】(2012 年深圳三校聯(lián)考)下列有關(guān)胚胎工程的敘述中，正確的是()A囊胚期細(xì)胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的B采集的卵母細(xì)胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液才能形成受精卵C成熟卵子與收集來(lái)的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段才可移植D哺乳動(dòng)物早期胚胎在囊胚期之前形成了胎盤，與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，便于胚胎的存活名師點(diǎn)撥囊胚期細(xì)胞的分化是基因進(jìn)行選擇性表達(dá)的結(jié)果，遺傳物質(zhì)并沒有改變。采集的卵母細(xì)胞要經(jīng)過(guò)人工培養(yǎng)成熟，而精子則需要進(jìn)行獲能處理。成熟卵子與收集來(lái)的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段才可移植。胚胎移植的時(shí)機(jī)應(yīng)在受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段(即早期胚胎)，此時(shí)，胚胎未

15、著床，仍處于游離狀態(tài)。答案C【典例 2】(2012 年江蘇高考)通過(guò)胚胎移植技術(shù)，可以實(shí))現(xiàn)良種牛的快速繁殖。下列相關(guān)敘述正確的是(A對(duì)供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理B受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行C對(duì)沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植D胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同卵多胎的成功率較低名師點(diǎn)撥對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，所用的激素相同，但對(duì)供體母牛進(jìn)行超數(shù)排卵要用促性腺激素，受體母牛則不需要，A 錯(cuò)；受精可在體內(nèi)進(jìn)行，B 錯(cuò)；沖卵得到的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚，方可成功移植，C 錯(cuò)；到目前為止，最常見的是分割產(chǎn)生的同卵雙胎，而同卵多胎成功的比例很小，D 正確。答案D【典例 3】(2012 年深圳聯(lián)考)培育“試管山羊”的基本過(guò)程如下圖所示，若要培育成功，下列敘述正確的是()A甲過(guò)程中可通過(guò)給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵B乙過(guò)程的目的之一是促進(jìn)卵母細(xì)胞和精子的成熟C丙過(guò)