2019高考生物 核心考点特色突破 专题18 现代生物科技专题.doc

专题18现代生物科技专题考点概述本专题知识是历年高考的必考内容，其中基因工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，基因诊断、基因治疗、基因产品在人们生活中的出现日渐频繁。基因工程的原理、技术与应用是选修三的重要考点，且经常与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识进行综合考查。动物细胞培养及应用、植物组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用也是重要的考点。基因工程要考查基因工程所用到的工具、基因工程的操作过程、及基因工程的应用分析；从考查形式上看，这部分因为是选考，所以一般以非选择题形式出现，从命题趋势上看，可以与基因诊断、基因治疗、基因产品等生命科学的热点和研究前沿结合，还可以与胚胎工程、微生物培养、克隆技术、组织培养等知识综合考查。细胞工程主要集中在植物细胞的全能性、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、单克隆抗体的制备及应用等内容上。从考查形式上看，多以非选择题形式出现，注重与工农业生产和医学实践的应用及科技发展联系在一起考查。克隆技术、细胞工程、胚胎干细胞在生产、生活及医疗上的应用等问题频频出现在近年的高考试题中。从考查形式看经常以流程图为载体，考查对各种生物技术及过程中相关概念的表达，试题考查内容较浅，记忆性知识点较多。考点精讲【要点梳理】1基因工程的概念（1）供体：提供目的基因。（2）操作环境：体外。（3）操作水平：分子水平。（4）原理：基因重组。（5）受体：表达目的基因。（6）本质：性状在受体体内的表达。（7）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。2DNA重组技术的基本工具（1）限制性核酸内切酶（简称：限制酶）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。结果：产生黏性末端或平末端。（2）DNA连接酶种类：按来源可分为Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶和限制酶的关系 （3）载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点：能自我复制；有一个至多个限制酶切割位点；有特殊的标记基因。3基因工程的操作过程（1）基因工程的操作步骤获取目的基因a从基因文库中获取；b利用PCR技术扩增c通过化学方法人工合成。基因表达载体的构建a目的基因；b启动子；c终止子；d标记基因。将目的基因导入受体细胞a植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法；b动物：显微注射技术；c微生物：感受态细胞法。目的基因的检测与鉴定a利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无；b利用分子杂交技术检测目的基因的转录；c利用抗原抗体杂交技术检测目的基因的翻译；d利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达。 （3）受精过程精子穿越放射冠和透明带：顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞之间的物质，透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障。精子进入卵细胞膜：卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障。原核的形成：雄原核形成和雌原核形成。合子形成：雌雄原核融合形成合子，即受精卵形成。16早期胚胎发育（1）卵裂期细胞分裂方式：有丝分裂；细胞数量增多，胚胎总体积不增加或略有缩小。（2）桑椹胚细胞数目为32个左右；细胞都具有全能性。（3）囊胚内细胞团：发育为胎儿的各种组织；滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘。（4）原肠胚外胚层：内细胞团表层的细胞；内胚层：内细胞团下方的细胞。17体外受精（1）卵母细胞的采集和培养超数排卵法：用促性腺激素处理后冲卵；直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接从活体动物的卵巢中吸取。（2）精子的采集和获能采集：假阴道法、手握法、电刺激法；获能：培养法、化学诱导法。（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。18胚胎的早期培养（1）目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。（2）培养液成分巧记两“盐”：无机盐和有机盐；两“素”：维生素和激素；两“酸”：氨基酸和核苷酸另有水和血清等。（3）胚胎处理：向受体移植或冷冻保存。19胚胎工程的应用及前景（1）胚胎移植地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。过程 意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。（2）胚胎分割材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性生殖即克隆。分割要求：对囊胚分割时，要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。（3）胚胎干细胞来源：早期胚胎或原始性腺。特点：形态上，体积小、核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性；体外培养条件下可以增殖而不分化。20生态工程的基本原理（1）物质循环再生原理：物质在生态系统中循环往复、分层分级利用。（2）物种多样性原理：物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。（3）协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。（4）整体性原理：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。（5）系统学和工程学原理：包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。【方法突破】1基因表达载体中启动子、终止子的来源（1）如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子，因为目的基因中已含有启动子、终止子。（2）如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中，目的基因没有启动子、终止子，是无法转录的，因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。2载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞。3植物体细胞杂交过程中杂种细胞类型及检测方法（1）诱导产物（假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B）：未融合的细胞：A和B。两两融合的细胞：AA、BB和AB。多细胞融合体。（2）检测方法：对诱导产物中的细胞进行植物组织培养，然后根据得到的植物性状进行判断。若只表现出一种植物的性状，说明是未融合细胞。若得到的是具有两种亲本性状的植物，说明是杂种植株。若得到的是具有两种亲本性状的植物，且一种植物的性状得到加强，则是多细胞融合体。若只表现出一种植物的性状且效果得到加强，则是同种细胞融合的结果。4制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的（1）第一次筛选是因为诱导融合后得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞。用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞（“BB”细胞、“瘤瘤”细胞）都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞（“B瘤”细胞）才能生长。（2）第二次筛选是由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞。筛选的方法是用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群。5卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律（1）有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。（2）细胞体积：胚胎总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。（3）细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。6关于生态工程的几个问题（1）生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，使经济效益和生态效益同步发展。（2）生态工程的特点：具有少消耗、多效益、可持续的特点。（3）生态工程的理解：涉及的学科知识包括生态学和系统学；运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。（4）生态工程的主要任务：对已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。7农业生态系统的设计原则（1）应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则。（2）应当能够构成一个合理的生产结构。（3）应当体现充分利用自然界的物质和能量资源的原则。（4）应当体现减少环境污染的原则。（5）应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益。（6）所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。考点精练1（天津市静海区2019届高三上学期三校联考生物试题）基因工程操作的核心步骤是（）A获取目的基因 B构建基因表达载体C将目的基因导入受体细胞 D目的基因的检测和鉴定【答案】B【解析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：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；目的基因的检测与表达。其中，构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，综上分析，B正确，ACD错误。2（广西壮族自治区河池市高级中学2019届高三上学期第二次月考生物试题）质粒是细菌中的有机分子，下列对其描述，正确的是（）A质粒完全水解后最多可产生4种化合物B质粒能够自主复制C质粒中含有两个游离的磷酸基团D质粒是基因工程的工具酶【答案】B【解析】质粒是一种具有自主复制能力的很小的双链环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，完全水解后最多可产生6种化合物：脱氧核糖、磷酸、4种含氮的碱基，A、C错误，B正确；质粒是基因工程的工具载体，不是工具酶，D错误。3（福建省三明市第一中学2019届高三上学期第一次月考生物试题）下图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是（） A图中将发育为胎膜和胎盘等结构B图中可发育成胎儿的各种组织C高等哺乳动物细胞分化开始于桑椹期，终止于生命结束D胚胎从中伸展出来的过程发生于囊胚期【答案】C【解析】图示为胚胎发育过程中的囊胚阶段，其中所示的滋养层细胞将发育为胎膜和胎盘等结构，A正确；所示的内细胞团细胞将来发育成胎儿的各种组织，B正确；高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束，C错误；胚胎从所示的透明带中伸展出来的过程发生于囊胚期，D正确。4（天津市第一中学2019届高三上学期第一次月考生物试题）下图示为人体抗胃癌单克隆抗体的制备过程。下列有关叙述错误的是（） A甲是能与人体抗胃癌抗体特异性结合的抗原B细胞融合获得乙的原理和植物原生质体融合的原理都是细胞膜的流动性C用特定选择培养基对乙筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长D丙需进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选后可获得能分泌所需抗体的丁【答案】C5（天津市静海县第一中学2019届高三9月学生学业能力调研生物试题）下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（）A精子获能方法有培养法和化学诱导法B防止多精入卵受精的两道屏障有透明带反应和顶体反应C精卵发生中包含有丝分裂D卵子只有到了减数第二次分裂中期才能受精【答案】B【解析】精子获能处理的方法有培养法和化学诱导法两种，A正确；防止多精入卵受精的两道屏障是透明带反应和卵黄膜封闭作用，B错误；精子和卵子的发生过程中性原细胞都进行了有丝分裂和减数分裂，C正确；卵子只有到了减数第二次分裂中期才能与获能的精子完成受精，D正确。6（天津市静海县第一中学2019届高三9月学生学业能力调研生物试题）有关生物技术的叙述不正确的是（）A植物组织培养过程发生基因选择性表达B显微注射目的基因表达载体利用了细胞膜流动性原理CPCR技术可以扩增目的基因D体内、体外培养杂交瘤细胞均可获得单克隆抗体【答案】B【解析】植物组织培养过程发生基因选择性表达，A正确；显微注射目的基因表达载体利用了基因重组原理，B错误；PCR技术可以扩增目的基因，C正确；体内、体外培养杂交瘤细胞均可获得单克隆抗体，D正确。7（天津市第一中学2019届高三上学期第一次月考生物试题）从基因型为 Aa 的绿色植物某器官中获取组织，显微观察如下图。下列对该图所示细胞的叙述正确的是（ ） A若将 X 细胞离体培养成完整植株，此过程要涉及纤维素酶和果胶酶B若将 Y 细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理，目的是使其发生染色体结构变异CX 与 Y 两个细胞融合后，发育成基因型为 AAaa 的植株是不可育的D如果 X 与 Y 细胞所含蛋白质种类有明显差异，其根本原因是信使 RNA 的不同【答案】D【解析】植物细胞经离体培养成完整植株，此过程不需要纤维素酶和果胶酶，进行植物细胞融合时则需要纤维素酶和果胶酶处理植物细胞，去除细胞壁，A错误；将幼苗用秋水仙素处理的主要目的是诱导染色体数目加倍，B错误；X与Y两个细胞进行杂交，形成杂种细胞，发育成基因型为AAaa的杂种植株为四倍体是可育的，C错误；如果X与Y细胞所含蛋白质种类有明显差异，其根本原因是基因的选择性表达形成不同的信使RNA，从而指导合成了不同的蛋白质，D正确。8（福建省三明市第一中学2019届高三上学期第一次月考生物试题）2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”。有研究表明，该病是由于突变的基因使神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动；也有最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞（IPS细胞）制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。下列相关描述错误的是（）A将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到一定的治疗作用B植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，也可以起到一定的治疗作用C诱导多功能干细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞种类增多D诱导多功能干细胞分化成的多种细胞中的核遗传物质不完全相同【答案】D9（天津市静海县第一中学2019届高三9月学生学业能力调研生物试题）下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是（）A乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行C灭活病毒可使细胞相互凝聚并使细胞融合D培养动物细胞的培养液中含维生素、激素等多种能源物质【答案】C【解析】癌细胞具有无限增殖的能力，因此乳腺癌细胞比乳腺细胞更容易进行离体培养，A错误；细胞核移植可以在不同动物的不同组织间进行，B错误；灭活病毒可诱导动物细胞融合，C正确；维生素、激素等不是能源物质，D错误。10（湖北省沙市中学2019届高三上学期能力测试（一）理综生物试题）L病毒侵染小鼠的脑膜细胞，引起脑膜炎，L蛋白是L病毒的抗原蛋白。科研人员将两只转基因小鼠进行杂交，让能表达L蛋白和L蛋白受体的子代小鼠感染L病毒，会引起严重的糖尿病，如图所示。据此作出的分析，不正确的是（） A作为亲本的两只转基因小鼠均为杂合子B转入基因的遗传一定不遵循自由组合定律CL病毒侵染的细胞可被效应T细胞裂解D小鼠患糖尿病的原因是胰岛B细胞被杀伤【答案】B【解析】分析图解可知，导入目的基因的个体均相当于杂合子，L蛋白基因用A表示，L蛋白受体基因用B表示，则转L蛋白基因小鼠基因型可以表示为Aabb，转L蛋白受体基因小鼠可表示为aaBb。这两个个体杂交结果为25%AaBb（L蛋白、L蛋白受体）、25%Aabb（L蛋白）、25%aaBb（L蛋白受体）、25%aabb（无）相当于每对基因进行测交，在遵循基因自由组合定律的前提下，杂交子代比例方为1:1:1:1。由分析可知，两个亲本小鼠均导入了一个目的基因，均可以表示为杂合子，A正确。两个亲本杂交，若两对基因分别分析得出的比例相乘，结果和实际情况相符，则两对基因一定遵循基因的自由组合定律。根据杂交结果分析可知B错误。L病毒侵染的细胞可被效应T细胞识别为靶细胞，通过接触使之裂解，释放病原体，C正确。患糖尿病的原因是胰岛B细胞表面有病毒抗原基因表达的L蛋白，因此被抗体攻击杀伤，D正确。11（江西省上饶中学2019届高三上学期开学检测生物试题）如图所示为农杆菌转化法示意图。请回答以下问题： （1）图中过程用到的工具酶的特点是_。下列所示的黏性末端是由_种限制性核酸内切酶作用产生的。 （2）图中过程用到的工具酶是_，该过程是基因工程最核心的步骤，即_。（3）图中过程的原理是_。（4）检验基因工程是否成功。首先应检测_，这是外源基因能否在真核细胞内_的关键；其次，利用_法检测目的基因是否转录出相应的mRNA；最后，利用抗原抗体杂交法检测目的基因是否翻译成蛋白质。【答案】（1）能识别特定的脱氧核苷酸序列并且在特定位点切割DNA分子4（2）DNA连接酶基因表达载体的构建（3）植物细胞的全能性（4）转基因生物的染色体上是否插入外源基因稳定遗传分子杂交【解析】（1）图中过程所用的酶为限制酶，其特点是能识别特定的脱氧核苷酸序列并且在特定位点切割DNA分子。图中四个黏性末端各不相同，根据限制酶的特异性可知，这四种黏性末端是由四种不同的限制酶切割形成的。（2）图中过程是将黏性末端连接，形成重组质粒，需要DNA连接酶，基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。（3）图中过程是利用植物组织培养将外植体培养成植株的过程，原理是植物细胞具有全能性。 （4）该生态农业园建设主要依据的生态工程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、系统学和工程学原理等。（5）生态工程的主要任务是对受损的生态系统（生态环境）进行修复和重建，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。