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选修三,考能提升(九)生物工程,易错清零,易错点1误认为目的基因的插入是“随机”的点拨：目的基因的插入位点不是随意的：基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位，若目的基因插入到启动子内部，启动子将失去原功能。易错点2混淆启动子与起始密码子，终止子与终止密码子，不明确标记基因的作用点拨：启动子起始密码子，终止子终止密码子,(1)启动子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端。它是RNA聚合酶识别、结合的部位。(2)终止子：一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。(3)起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。(4)标记基因：一般为抗生素抗性基因或荧光基因等，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因(目的基因是否导入成功)，从而将含目的基因的细胞筛选出来。,易错点3误认为切取目的基因与切取载体时“只能”使用“同一种酶”点拨：(1)在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶，以获得相同的黏性末端。但如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时，在DNA连接酶的作用下目的基因与载体也可以连接起来。(2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接即所谓“环化”可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体，使目的基因两侧及载体上具有两个不同的黏性末端。,易错点4不清楚动物细胞培养时，为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶点拨：进行动物细胞培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。分散细胞时不能用胃蛋白酶，因为胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.8。胰蛋白酶作用的适宜pH为7.27.8，而多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4。易错点5混淆原代培养与传代培养点拨：(1)原代培养：细胞悬液第一次在瓶中培养，没有分瓶培养之前的细胞培养。(2)传代培养：原代培养的细胞生长、繁殖一定时间后，由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长，因此需要重新用胰蛋白酶等处理，进行分瓶扩大培养，即传代培养。,易错点6误认为动物细胞培养液中加入5%CO2的目的是维持气体平衡或用于呼吸点拨：动物的细胞培养时，需向培养液中加入5%CO2(95%空气)，加入CO2的目的是“维持培养液的pH”。易错点7不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞，而“瘤细胞”却为“50代以后”点拨：取供体动物的体细胞培养，一般选用传至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。然而欲获得“无限增殖”的“瘤细胞”则往往在“50代以后”，其遗传物质已发生变化，具“癌变”特性。,易错点8不清楚植物脱毒苗培养时选择要求及原理点拨：由于植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，所以常采用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。易错点9误认为植物组织培养均需“再分化至幼苗”，误认为“人工种子”即平常所说的“种子”点拨：(1)组织培养的目的不同，培养的阶段不同。如：生产细胞代谢产物，只需培养至愈伤组织时期；生产人工种子，则需要培养至胚状体时期；获得植株就需培养至幼苗时期。(2)人工种子是通过无性生殖(植物体细胞的组织培养技术)形成的，只有一个亲本的性状；自然种子是有性生殖的产物，具有两个亲本的性状。,易错点10误认为克隆动物的产生体现了“动物细胞全能性”不能解释克隆动物性状“变异”的成因点拨：核移植形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同，主要源于如下三方面：克隆动物绝大部分DNA主要来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA主要来自于受体卵细胞；性状是基因与环境共同作用的结果；在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。,易错点11误认为精子“获能”就是获得能量并认为排卵就是排出卵子点拨：关注受精过程的3个易混点(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)受精的标志受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌雄原核的融合。,易错点12对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清点拨：(1)卵裂阶段的细胞分裂方式为有丝分裂；(2)受细胞膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；(4)该过程中有机物总量减少，因为细胞一直进行呼吸作用消耗有机物但不从外界吸收营养物质。,易错点13误认为胚胎移植的胚胎只能来自“体外受精”,易错点14混淆“人工授精”与“体外受精”点拨：界定“人工授精”与“体外受精”人工授精是用人工的方法将公畜的精子注入母畜生殖道内，使精卵细胞结合；体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外完成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合，只不过前者是在体内完成的，后者是在体外完成的。,易错点15混淆克隆动物、试管动物与转基因动物点拨：三类动物的比较如下,易错点16混淆“传统经济”与“生态经济”点拨：界定传统经济与生态经济：(1)传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(2)生态经济实现了“原料产品原料产品”的生产体系，是实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多效益、可持续的特点。,易错点17混淆生态工程的“整体性原理”与“系统整体性原理”点拨：生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较(1)整体性原理整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入，粮食、燃料等问题，如图所示：,(2)系统整体性原理系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“112”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。,易错点18不能准确把握教材列举的六大生态工程实例中的“关键点”点拨：六大生态工程实例中的“关键点”归纳(1)农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。(2)小流域综合治理生态工程：“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。(3)大区域生态系统恢复工程：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性。,(4)湿地生态恢复工程：主要措施：退耕还湖；主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。(5)矿区废弃地的生态恢复工程：种植耐旱的灌木、草和树；确定合理载牧量；改良表土。(6)城市环境生态工程；解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油；水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化。,核心强化,1基因工程操作程序中的“三、三、四、一”(1)目的基因“三种获取方法”从基因文库中获取(基因组文库、cDNA文库如反转录形成的DNA)利用PCR技术扩增：其实质是在体外对目的基因进行大量复制。用PCR仪控制温度：变性(95)复性(55)延伸(72)通过DNA合成仪用化学方法人工合成(用于序列已知，且核苷酸数目较少者),(2)将目的基因导入受体细胞的“三种类型”导入植物细胞农杆菌转化法(花粉管通道法、基因枪法)；导入动物细胞显微注射法(导入受精卵)；导入微生物细胞使用Ca2处理细胞。(3)目的基因检测与鉴定的“四个层面”,(4)基因工程操作的“一个核心”基因表达载体的构建基因表达载体的组成：,构建过程：2植物细胞工程的知识归纳(1)植物组织培养的关键条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。培养基状态：固体培养基(需脱分化生根培养基及生芽培养基)体内细胞未表现全能性的原因：基因的表达具有选择性。,(2)植物激素在植物组织培养中的作用(3)光照的使用脱分化阶段不需要给予光照，再分化阶段需要给予光照，以利于叶绿素的形成。,(4)植物体细胞杂交后的遗传物质分析遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。染色体组数A染色体组数两种植物体细胞内染色体组数之和。B植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。3动物细胞培养的知识归纳(1)动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因：幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低，增殖能力很强，更易于培养。,(2)正常动物细胞培养的特点贴壁生长和接触抑制。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为贴壁生长。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。而癌细胞丧失了以上特性。(3)培养过程,4动物细胞融合与单克隆抗体制备的归纳(1)制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生杂交瘤细胞，杂交瘤细胞兼有两个亲本细胞的特性在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出某种特异性的抗体。(2)进行动物细胞的诱导融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型。只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。,(3)单克隆抗体制备过程中的两次筛选。第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为浆细胞，B为骨髓瘤细胞)，筛选掉A、B、AA、BB型细胞。第二次筛选：利用多孔板法和抗原抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。,5受精过程中的“三大反应”与防止多精入卵受精的“两道屏障”(1)顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。(2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。,6胚胎发育过程,7胚胎分割3个易错点(1)将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(2)同一胚胎经分割移植形成的后代具有相同的遗传物质，该过程中没有减数分裂、有性生殖细胞的形成、有性生殖细胞的结合，属于无性繁殖或克隆。(3)胚胎分割应选取桑椹胚或囊胚时期的胚胎。,8干细胞种类及胚胎干细胞的培养(1)干细胞的种类,胚胎干细胞的培养流程,9巧记六类生态工程实例中所遵循的原理(1)在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及“整体性”原理。(2)除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及“协调与平衡”原理。(3)只有“农村综合发展型生态工程”涉及“物质循环再生”原理。(4)只有“农村综合发展型生态工程”及“大流域生态系统恢复工程”涉及“物种多样性”原理。(5)只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及“工程学”原理。,状元笔记,批阅答卷判断对错，查找误区(2016山东威海一模)科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如下图)。请据图分析回答：,案例生物工程规范审答案例,(1)过程所示获取目的基因的方法是逆转录法(反转录法)。(2)细菌是理想的受体细胞，这是因为它结构简单。(3)质粒A与目的基因重组时，首先要用限制性核酸内切酶将质粒切开“缺口”，然后用DNA连接酶将质粒与目的基因“缝合”起来。(4)若将细菌B先接种在含有四环素的培养基上能生长，说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；若将细菌B再重新接种在含有氨苄青霉素的培养基上不能生长，则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组质粒。,评析矫正辨析误区，规范审答,单纯疱疹病毒I型(HSV1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV1的单克隆抗体可快速检测HSV1。回答下列问题：(1)在制备抗HSV1的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗_的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了_反应，再从小鼠的_中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的_细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是_。,HSV1蛋白,体液免疫(其他合理答案也可),脾脏(其他合理答案也可),骨髓瘤,无限增殖且产生专一抗体(其他合理答案也可),(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖，再从_中提取、纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV1蛋白，其原因是该抗体具有_和_等特性。,腹腔,腹水,纯度高,特异性强(其他合理答案也可),(2)欲大量培养小鼠的杂交瘤细胞，可将其注射到小鼠的腹腔中，不断地增殖，产生所需抗体。(3)利用杂交瘤细胞产生的单克隆抗体能准确地识别特定的抗原，因为该抗体具有纯度高、特异性强、灵敏度高等特点。单克隆抗体的特点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。易错点：对单克隆抗体制备过程理解不清错因分析：对杂交瘤细胞与单克隆抗体特点混淆不清。,(1)繁殖E牛时，获能的精子和成熟卵子相遇后首先发生_反应，之后精子接触卵细胞膜，并进一步与卵结合，在该过程中，_和_可以防止多精入卵。(2)培育克隆牛F时使用的不同于试管牛E的生物技术是_，试管牛E的生殖方式属于_。(3)对重构卵发育成囊胚采用_技术，可获得更多基因型完全相同的F牛，该技术具体操作时的注意要点是_。(4)用来促进B牛多排卵的激素可能是_分泌的促性腺激素。,顶体,透明带反应,卵细胞膜反应,核移植,有性生殖,胚胎分割,将内细胞团均等分割,垂体,解析(1)精子和卵子相遇后首先发生顶体反应，其内含有顶体酶能协助精子穿过放射冠和透明带，而后发生透明带反应防止多精子入卵；精子进入卵后发生卵细胞膜反应，防止多精入卵。(2)克隆牛F是由核移植得到的，而试管牛E是由受精卵发育而来的，故后者的生殖方式为有性生殖。(3)通过胚胎分割处理可以获得多个遗传物质完全相同的个体，但具体操作时注意将内细胞团均等分割。(4)促性腺激素是由垂体分泌的。,(1)生物质炭孔隙结构发达，能改善土壤的通气状况，使根系细胞_加强，_合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。(2)由表可知，施用含生物质炭污泥_，从而促进黑麦草生长；污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量_，但生物质炭的输入_，从而降低PAHs污染的风险。由此可见，生物质炭有望用作污泥改良剂，促进污泥的推广应用。污泥的应用符合生态工程的_原理。,有氧呼吸,ATP,无机营养物质含量丰富,升高,能够吸附污泥中的PAHs,物质循环再生,解析(1)根据题目的信息，生物质炭孔隙结构发达，能够改善土壤的通气状况，所以促进根细胞有氧呼吸，导致ATP合成增多，根细胞主要以主动运输吸收无机盐，需要消耗能量，ATP供应增多从而促进根系对土壤养分的吸收。(2)根据题目及表格中的信息，盆栽试验表明，污泥、含7%生物质炭的污泥盆栽黑麦草比单纯红壤叶绿素含量及干重都高，表明含生物炭的污泥富含无机成分能促进作物生长。由表格中的数据信息可知，单纯红壤PAHs含量527，红壤污泥PAHs含量是1079，红壤7%生物炭污泥PAHs含量是765，黑麦草的PAHs含量分别是401、651、428，都有所升高，仅对比红壤污泥PAHs数据和红壤7%生物炭污泥PAHs数据可以发现生物炭能够吸附污泥中的PAHs，从而降低PAHs污染的风险，污水处理后的无机物被植物重新吸收利用，符合生态工程的物质循环再生原理。,训练3囊性纤维病患者的CFTR基因缺失3个碱基，导致CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸，进而影响了CFTR蛋白的结构，使CFTR转运氯离子的功能异常。一对表现正常的夫妇，其家族中都有囊性纤维病患者。医生对他们进行了遗传咨询后，决定运用设计试管婴儿的方法实现他们的优生愿望。,(1)从囊性纤维病可以看出基因可通过控制_直接控制生物体的性状。(2)医生首先为女性注射_，刺激卵泡成长，实现控制性_，然后在局部麻醉下从卵巢中吸取_，并在显微镜下将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37培养箱中培养，再从男性体内采集精子进行获能处理，获能处理的方法通常采用_和_。,蛋白质的结构,促性腺激素,超数排卵,卵母细胞,培养法,化学诱导法,(3)上图中A、B、C流程的名称分别是_、_、_。(4)有些科学家认为：“基因领域方面的进步为消灭像囊性纤维病之类的遗传疾病提供了绝佳机会，不去发展它将是不道德的。”你的看法是_。,体外受精,基因检测,妊娠检查,反对：人不应该以任何方式操纵基因，而是应该只去决定哪些不带有疾病基因,的胚胎可以被安全地植入母体(或赞成：这是消灭一些可怕疾病的绝佳机会，能,够阻止某些人受苦，如果不去把握这个机会，那就是错的，是不道德的),解析(1)囊性纤维病产生的原因是CFTR蛋白的结构异常，使CFTR转运氯离子的功能异常。因此，从囊性纤维病可以看出基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)对女性注射促性腺激素可促使其超数排卵，然后从卵巢中吸取卵母细胞，并将其移到含特殊培养液的培养皿中，置于37培养箱中培养。精子获能的方法有培养法和化学诱导法。(3)由分析可知，图中A、B、C流程的名称分别是体外受精、基因检测、妊娠检查。,
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