2018高考生物大二轮复习 第03部分 现代生物科技专题学案

现代生物科技专题第1关：基础知识填一填1DNA重组技术的基本工具有限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。2限制性核酸内切酶主要从原核生物中提取，具有专一性，使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。3载体的种类有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。4基因工程的基本操作程序：目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定。5获取目的基因的方法有：从基因文库中获取，利用PCR技术和人工合成法获取。6基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。7目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。8目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法，常用的受体细胞是受精卵。9蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。10面对转基因技术的利弊，正确的做法是趋利避害，而不能因噎废食。11基因身份证是把个人的致病基因和易感基因检测出来，记录在磁卡上，做成个人基因身份证。12生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。13植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性，过程是：离体的植物组织、器官或细胞愈伤组织胚状体或丛芽试管苗。14植物体细胞杂交技术中用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体；诱导细胞融合的方法有离心、振动、电激等物理方法或聚乙二醇等化学方法。15动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞核移植技术、动物细胞融合等。16动物细胞培养过程：取动物组织块分散组织细胞(用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理)配制细胞悬液原代培养传代培养。17动物体细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。18动物细胞融合技术中涉及的促融方法有聚乙二醇(化学方法)、灭活的病毒(生物方法)或电激(物理方法)等。19杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生某种特异性抗体(单克隆抗体)。20胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。21卵裂期的特点是细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。22早期发育的胚胎分为桑椹胚、囊胚和原肠胚3个阶段。23哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能以及受精等主要步骤。24培养哺乳动物早期胚胎的培养液成分：无机盐类、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。25胚胎移植不属于生殖方式，仅属于一种技术，可用于有性和无性生殖产生的胚胎的移植。26胚胎移植的意义是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。27对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割。28哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性。29生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理。第2关：切入高考判一判1利用大肠杆菌在宿主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”。()2动物基因工程主要为了产生体型巨大的个体。()3DNA分子制作探针进行检测时需先将双链DNA分子打开。()4Bt毒蛋白基因产生的Bt毒蛋白有毒性。()5通过基因工程能制造生产出青霉素来。()6在对天然蛋白质进行改造时，是直接对蛋白质分子进行改造。()7细胞融合完成的标志是新的细胞壁的形成。()8形成杂种细胞是植物体细胞杂交的终点。()9动物细胞融合和植物体细胞杂交过程中对杂种细胞进行筛选的方法相同。()10对病原体灭活是指用物理或化学方法破坏病原体的抗原结构。()11诱导动物细胞融合与原生质体融合的方法不完全相同。()12体内受精过程中，精子在精液中即可获能。()13排卵指卵子从卵泡中排出，冲卵是从子宫中冲出胚胎。()14桑椹胚的细胞不具有全能性。()15胚胎移植成功率的高低决定于胚胎发育情况。()16对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将滋养层均等分割。()17ES细胞具有发育的全能性，体外培养可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。()18克隆产生的后代与亲代不一定完全相同。()第3关：对接高考做一做考点一基因工程1(2017全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是嫩叶组织细胞易破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cRNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常2(2016课标卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH 酶切后，与用BamH 酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有是_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。解析：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有：能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点等。(2)依题意可知，目的基因插入后，导致四环素抗性基因(Tetr)失活，而氨苄青霉素抗性基因(Ampr)仍能行使正常功能。如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞，因二者均不含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长，所以是不能区分的；含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞，因二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都能生长，因此也是不能区分的。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有四环素的固体培养基；因目的基因插入后，导致四环素抗性基因(Tetr)失活，含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌在该培养基中不能生长，而含有质粒载体的则能正常生长。(3)噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒，在侵染细菌时，噬菌体的DNA进入到细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用细菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分，据此可推知：基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点(答出两点即可)(2)二者均不含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞考点二细胞工程3(2016全国卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。回答下列问题：(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为_。过程表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用_的方法。代表的过程是_。(2)经过多次传代后，供体细胞中_的稳定性会降低，因此，选材时必须关注传代次数。(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是_。(4)与克隆羊“多莉(利)”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了_。解析：(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。答案：(1)XX或XY显微操作(去核法)胚胎移植(2)遗传物质(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响(4)已经分化的动物体细胞核具有全能性4(2015福建卷) GDNF是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是_。(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的_限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有三种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择HpaI酶和BamHI酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第_泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的_与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定的密度时，需进行_培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。解析：(1)动物细胞培养时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶作用，使细胞分散开。(2)质粒上有Xho识别位点，而且在启动子之后，所以选用Xho限制酶进行酶切。(3)泳道仅有一种条带，属于载体自连；泳道有两种条带，且长度分别与质粒和GDNF基因长度相同，为正向连接；泳道有两种条带，长度与BamH酶切后结果相同，为反向连接。(4)检测基因是否表达采用抗原抗体杂交法。培养动物细胞采用动物细胞培养法，当细胞密度达到一定程度，需要进行分瓶，进行传代培养。 答案：(1)使细胞分散开(2)Xho(3)(4)抗体传代考点三胚胎工程和生态工程5(2015重庆卷) 某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交： A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并不提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采取_技术。解析：(1)由于胚胎能在母体内进行正常的胚胎发育，所以可选择适宜当地生长的纯种牛做母本。用纯种高产奶牛与适宜当地生长的纯种牛杂交，获得了C牛，表现为适宜当地生长，但产奶量并没提高，这说明不适宜当地生长是隐性性状，适宜当地生长是显性性状，高产奶是隐性性状，低产奶是显性性状。由于控制奶牛的产奶量的基因和对本地的适应性的基因分别位于不同的染色体上，说明他们在遗传时遵循基因的自由组合定律，若控制奶牛的产奶量的等位基因为A和a，对本地的适应性的等位基因为B和b，可推知雄牛A的基因型为aabb，雌牛B为AABB，C为AaBb，可见要获得产奶量高且适宜当地生长的母牛(aaB_)，最佳的实验组合为 AC，此时后代出现所需牛(aaBb)的概率为1/41/21/8。(2)精子需获能后才具备受精的能力；由于排卵时排出的卵子只发育到减数M，而减数第二次分裂形成卵细胞是在受精过程中完成的，即卵子的成熟是在体外受精过程中完成；在胚胎培养过程中，培养基中的葡萄糖能为胚胎发育过程提供能量；为了筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植之前需对胚胎的性别、高产奶和适宜生长的基因进行鉴定；母牛在减数分裂过程中发生基因重组，产生具有优良性状基因的卵细胞，子代母牛的优良性状与此有关。(3)通过胚胎分割技术可产生遗传性状相同的多个胚胎，从而提高胚胎的利用率。答案：(1)生长发育或胚胎发育隐性 AC1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适宜生长的基因(3)胚胎分割7