专题十 现代生物科技专题doc.docx
- 文档编号:5425815
- 上传时间:2022-12-16
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:445.60KB
专题十 现代生物科技专题doc.docx
《专题十 现代生物科技专题doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《专题十 现代生物科技专题doc.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
专题十现代生物科技专题doc
专题十 现代生物科技专题
[考纲要求] 1.基因工程的诞生(Ⅰ)。
2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)。
3.基因工程的应用(Ⅱ)。
4.蛋白质工程(Ⅰ)。
5.植物的组织培养(Ⅱ)。
6.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)。
7.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
8.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。
9.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。
10.胚胎工程的应用(Ⅱ)。
11.转基因生物的安全性(Ⅰ)。
12.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。
13.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。
14.简述生态工程的原理(Ⅱ)。
15.生态工程的实例(Ⅰ)。
16.DNA的粗提取与鉴定。
知识主线 思维串联
微专题1 基因工程
1.基因工程的3种基本工具
2.基因工程的操作流程
(1)目的基因的获取
提醒:
①从cDNA文库获取的目的基因不含启动子和终止子。
②利用乳腺生物反应器生产药物时,应将目的基因与乳腺蛋白基因的启动子连接到一起。
(2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建
提醒:
①基因工程中的载体与细胞膜上的载体不同。
②启动子、终止子
a.启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)。
b.终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA上)。
③目的基因插入位置:
启动子与终止子之间。
(3)将目的基因导入受体细胞
(4)目的基因的检测与鉴定
3.转基因生物的三大安全性问题
(1)食物安全:
滞后效应、过敏原、营养成分改变等。
(2)生物安全:
对生物多样性的影响等。
(3)环境安全:
对生态系统稳定性的影响等。
4.蛋白质工程
1.(2019·天津卷,9)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。
为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。
据图回答:
(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中________(单选)。
A.含B基因的染色体缺失
B.DNA聚合酶失活
C.B基因发生基因突变
D.B基因的启动子无法启动转录
(2)从水稻体细胞或________中提取总RNA,构建________文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。
将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。
(3)在过程①、②转化筛选时,过程________中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程________在培养基中应加入卡那霉素。
(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是________(多选)。
A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交
B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交
C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交
D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光
(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明______________________________________________。
解析
(1)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA。
B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录,推测最可能的原因是卵细胞中B基因的启动子无法启动转录,D符合题意。
(2)B基因在体细胞和精子中正常表达,说明在水稻的体细胞和精子中有B基因转录而来的mRNA。
从水稻体细胞或精子中提取总RNA,反转录产生多种互补DNA片段,与载体连接后储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体就叫做水稻的cDNA文库。
(3)过程①是指含有目的基因的重组Ti质粒转入农杆菌,过程②是指将含有重组Ti质粒的农杆菌导入植物细胞,并且整合到受体细胞染色体DNA上。
为了检测含有目的基因的重组Ti质粒是否转入农杆菌,过程①需在培养基中加入卡那霉素。
(4)DNA分子杂交是将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,将探针与基因组DNA杂交,看是否出现杂交带。
将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交,不能用于筛选含目的基因的转基因植株,A错误;B-Luc融合基因中含有水稻B基因编码蛋白的序列和Luc基因,因此,以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交可达到实验目的,B正确;转基因植株卵细胞中的B基因能够转录出mRNA,因此以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交可达到实验目的,C正确;Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光,因此检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光,可以达到实验目的,D正确。
(5)一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,而在转基因植株中能发现由未受精的卵细胞发育形成的胚,说明B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。
答案
(1)D
(2)精子 cDNA (3)② ① (4)BCD (5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚
2.(2019·中原名校质量考评)科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组,得到的重组质粒导入牛的受精卵,使其发育为转基因牛,再通过细胞工程培育为转基因克隆牛。
pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点(如图2)。
将重组质粒导入大肠杆菌,并成功地在大肠杆菌中得以表达。
请据图回答问题:
(1)图1中显示的人的生长激素基因是通过人工合成的,图中①过程需要的酶是________;与②过程比较,①过程所特有的碱基配对方式是________(用字母和箭头表示)。
(2)图1中的mRNA是从人体的________细胞中获取。
(3)重组质粒形成与否需要鉴定和筛选,方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌,通过含抗生素的培养基进行培养,观察大肠杆菌的生长、繁殖情况进行判断,如图3所示:
①如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落,而不能在培养基B上生长、繁殖,则使用限制酶a的切点是图2中的____________,即目的基因插入了____________中。
②如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落,而在培养基B上能生长、繁殖,则使用限制酶a的切点是图2中的________,即目的基因插入了________中。
③如果受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落,则使用限制酶a的切点是图2中的________。
解析
(1)根据图1分析,目的基因是通过mRNA逆转录形成的,需要逆转录酶的催化。
RNA中的碱基是A、U、C、G,DNA中的碱基是A、T、C、G,所以①过程中碱基配对方式是A→T、U→A、G→C、C→G。
与②过程比较,①过程所特有的碱基配对方式是U→A。
(2)根据题意,人的生长激素基因是目的基因,该基因表达产物由垂体细胞分泌,所以需要从垂体细胞中提取相应的mRNA。
(3)①根据题意,受体菌能在含氨苄青霉素的培养基上生存,不能在含四环素的培养基上生存,所以限制酶切点位于四环素基因内部,由图可知,是切点3或切点4或切点5。
②根据题意,受体菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生存,能在含四环素的培养基上生存,所以限制酶切点位于抗氨苄青霉素基因内部,由图可知,是切点1。
③根据题意,受体菌在含氨苄青霉素和四环素的培养基上都能生存,所以限制酶切点不会位于抗氨苄青霉素基因及抗四环素基因内部,由图可知,是切点2。
答案
(1)逆转录酶 U→A
(2)垂体 (3)①切点3或切点4或切点5 抗四环素基因 ②切点1 抗氨苄青霉素基因 ③切点2
微专题2 PCR技术和DNA的粗提取与鉴定
1.PCR技术原理与条件
2.PCR的反应过程及结果
3.DNA的粗提取与鉴定
1.(2019·全国卷Ⅰ,38)[生物——选修3:
现代生物科技专题]
基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。
回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。
基因文库包括________和________。
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是________。
在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是________。
上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是
__________________________________________________________________。
解析
(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。
(2)生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的,而在体外利用PCR技术扩增目的基因时,则是通过加热至90~95℃进行解旋的,二者都破坏了碱基对之间的氢键。
(3)在PCR过程中,要加热至90~95℃,所以使用热稳定性高的Taq酶,而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。
答案
(1)基因组文库 cDNA文库
(2)解旋酶 加热至90~95℃ 氢键
(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
2.(2019·天一大联考)随着现代科技的发展,基因工程获得了广泛应用,请回答下列问题:
(1)从基因文库中提取的目的基因需要通过PCR技术进行扩增,利用PCR技术扩增目的基因的原理是________________。
PCR技术扩增目的基因的过程:
变性→________________,该过程中需使用一种特殊的酶是____________________。
(2)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代;同时,_________________________________________________。
(3)若将目的基因转入大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)我国科学家已培育出转基因抗虫棉,但由于抗虫基因插入宿主基因组的部位往往是随机的,有时候会出现一些意想不到的结果,因此,需检测抗虫棉的抗虫特性,可通过____________________(方法)在分子水平上进行检测,有时还需要进行个体生物学水平的检测,在个体水平的检测鉴定过程可简述为_________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
解析
(1)利用PCR技术扩增目的基因的原理是DNA分子的复制;PCR技术扩增目的基因的过程是:
变性→复性→延伸,该过程中需要热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)。
(2)构建基因表达载体的目的:
一是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代,二是有利于目的基因的表达和发挥作用。
(3)感受态的大肠杆菌能吸收周围环境中的DNA分子。
(4)抗虫特性的检测,在分子水平上可通过抗原—抗体杂交方法进行检测;在个体水平上,可让害虫吞食转基因抗虫棉的叶片,观察害虫的存活情况,以确定抗虫棉是否具有抗虫性状。
答案
(1)DNA分子的复制 复性(或引物结合到互补DNA链)→延伸 热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)
(2)使目的基因能够表达和发挥作用
(3)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力弱
(4)抗原—抗体杂交 让害虫吞食转基因抗虫棉的叶片,观察害虫的存活情况,以确定抗虫棉是否具有抗虫性状
微专题3 细胞工程
1.把握细胞工程六大技术原理
2.植物组织培养过程
(1)植物组织培养的2个关键
提醒:
①固体培养基组成:
无机营养、有机营养、激素、琼脂。
②植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。
(2)针对三类目标(试管苗、人工种子、细胞产物)的培养或生产流程
3.植物体细胞杂交技术
(1)细胞壁酶解方法:
用纤维素酶和果胶酶处理。
(2)促融方法:
①物理法:
离心、振动、电激等;
②化学法:
聚乙二醇(PEG)。
(3)概念:
植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
杂种细胞中不管是染色体数、基因型还是染色体组数都采用直接相加的方法
(4)杂种细胞的形成标志——新细胞壁的形成。
(5)培养杂种植株的技术——植物组织培养。
4.动物细胞培养
提醒:
①动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用不同:
第一次:
处理剪碎的组织,使其分散成单个细胞。
第二次:
使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来。
②传代细胞的特点
传代培养到10代以内的细胞核型稳定,10~50代时部分细胞核型可能发生变化,50代以后遗传物质可能发生变化。
③避免杂菌污染的措施:
培养液及培养用具灭菌处理,加入一定量的抗生素,定期更换培养液。
④区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。
5.理清动物体细胞核移植
提醒:
(1)选择受体细胞为去核卵母细胞的原因
①营养丰富;②体积大,易操作;③含有激发细胞核全能性表达的物质。
(2)核移植获得的克隆动物与提供细胞核的亲本性状可能不同的三个原因:
①克隆动物遗传物质来自两个亲本。
②发育过程中可能发生基因突变或染色体变异。
③外界环境可能引起不可遗传的变异。
6.单克隆抗体的制备
1.(2019·全国卷Ⅱ,38)[生物——选修3:
现代生物科技专题]
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。
回答下列问题。
(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。
与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点有________(答出2点即可)。
(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。
人工种皮具备透气性的作用是________________________。
人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、________和________等几类物质。
(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。
为了获得脱毒苗,可以选取植物的________进行组织培养。
(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。
将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是________________(用流程图表示)。
解析
(1)与常规的种子繁殖方法相比,植物微型繁殖技术具有能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快等特点。
(2)人工种皮具有透气性,有利于胚状体进行呼吸作用;人工胚乳能够为胚状体生长提供植物激素、矿质元素和糖等物质。
(3)植物分生区附近的病毒极少,甚至无病毒。
为获得脱毒苗,可以选取植物的茎尖进行组织培养。
(4)将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是含目的基因的细胞
愈伤组织
小植株。
答案
(1)能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快
(2)有利于胚状体进行呼吸作用 矿质元素 糖
(3)茎尖
(4)含目的基因的细胞
愈伤组织
小植株
2.(2019·豫南九校联考)如图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图,请据图回答下列问题:
(1)图甲和图乙所示的过程中,均用到的动物细胞工程技术是________________。
(2)图甲中②过程——动物细胞融合技术是指____________________,该过程中常用的诱导因素有聚乙二醇、________。
(3)克隆羊的性状与白面绵羊不完全相同,其主要原因是(不考虑环境因素影响):
___________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)图乙过程的技术具有多方面的用途。
在畜牧生产中,利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良的进程,促进优良畜群繁育;在保护濒危物种方面,可望利用体细胞核移植技术增加这些动物的存活数量。
请你列举一例说明该技术在医药卫生领域的应用:
__________________________________________________。
(5)在制备单克隆抗体的过程中,进行了两次筛选,其目的分别是_________________________________________________________________。
解析
(1)图甲和图乙所示的过程中,都会用到的动物细胞工程技术是动物细胞培养技术。
(2)图甲中②过程为动物细胞融合技术(或细胞杂交),是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
此过程中常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒和电激等。
(3)克隆羊的性状并不完全像白面绵羊,因为卵母细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状。
(4)体细胞核移植技术的应用:
在畜牧生产中,利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良的进程,促进优良畜群繁育;在保护濒危物种方面,可望利用体细胞核移植技术增加这些动物的存活数量。
在医药卫生领域,转基因克隆动物可以作为生物反应器,生产许多珍贵的医用蛋白;在治疗人类疾病时,转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可以用于组织、器官的移植。
理论方面:
研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程;用克隆动物做疾病模型,能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。
(5)在制备单克隆抗体的过程中,进行了两次筛选,其目的不同,第一次筛选是为了获得杂交瘤细胞;第二次筛选是为了获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
答案
(1)动物细胞培养技术
(2)两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 灭活的病毒、电激
(3)卵母细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状
(4)转基因克隆动物可以作为生物反应器,生产许多珍贵的医用蛋白;在治疗人类疾病时,转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,形成相应的组织、器官后,可以用于组织器官的移植。
(回答出其中一项即可)
(5)第一次筛选出的是杂交瘤细胞,第二次筛选出的是能产生所需抗体的杂交瘤细胞(合理即可)
微专题4 胚胎工程与生态工程
1.理清胚胎移植、胚胎分割和胚胎干细胞的内在联系
巧记胚胎工程操作的“4个两”
①精子的两种获能处理方法:
培养法和化学诱导法。
2.试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④,两种技术均属于有性生殖,其中属于解决不孕夫妇生育问题的是试管婴儿技术。
3.生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。
(2)体现物种多,营养关系复杂→物种多样性原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡,涉及环境承载力→协调与平衡原理。
(4)涉及自然、经济和社会;指整个系统,如林业生态工程建设→整体性原理。
(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。
(6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和;指系统内部,如互利共生→系统整体性原理(系统学和工程学原理)。
题型一 巧借胚胎干细胞的功能及应用,考查生命观念
1.(2019·天一大联考)日本明治大学和京都府立大学的科学家团队通过转基因技术,开发出一种在猪体内生长的可为人类提供移植器官的方法。
研究人员首先从胰腺病患者身上提取诱导性多能干细胞(iPSC),然后将干细胞注入猪胚胎中。
这种胚胎经过基因改造,不具备长出胰腺的能力,因而在猪身上腾出了一个空间,可供人体器官在猪胚胎内生长。
在母猪分娩之前,研究人员将子宫移走,带到无病原体房间将猪仔取出,并用无菌人造牛奶饲养1个月,之后这些猪仔就可以进行器官移植了。
请回答下列问题:
(1)诱导性多能干细胞(iPSC)具有与胚胎干细胞类似的功能,可以发育成人体的各种组织和器官。
人体内有许多的多能干细胞,如乳腺中的多能干细胞、胰腺中的多能干细胞及骨髓、外周血、脐带血中的造血干细胞等,最容易获取的多能干细胞是________。
多能干细胞的获得,不使用胚胎细胞或卵细胞,也不诱导发育成个体,因此,不会像生殖性克隆那样引发________问题。
(2)该类用于器官移植的猪的培养过程中,必须要经历________、早期胚胎培养和________。
之所以能培养出长有人体器官的猪,可见猪与人的________反应较小;将从该猪身上摘下的胰腺移植到患者体内,________(填“一定有”“一定没有”或“几乎没有”)免疫排斥现象。
(3)这种猪的后代是否也会产生人体器官?
________。
(4)为了多获得这种基因改造过的胚胎,可以采用________的方法,当处理对象为囊胚时操作要点是______________________________________________。
解析
(1)人体内的干细胞有全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞;多能干细胞的子细胞可以分化成多种细胞,全能干细胞具有全能性。
人体内最容易获得的干细胞是造血干细胞,可以直接从血液中分离。
多能干细胞的获得和使用,不会像生殖性克隆那样引发伦理学问题。
(2)胚胎工程包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等过程。
曾经有科学家发现猪与人的免疫排斥反应较小,曾希望“以猪心换人心”;该技术培养出的器官完全是患者自己的细胞分化形成的,移植后几乎不发生免疫排斥反应。
(3)新的胚胎是个组合体,只有胰腺是人体细胞组成的,故它的有性生殖后代是不含人的基因的,该性状不能遗传给后代。
(4)胚胎分割可以增加同种胚胎的数量,若切割的是囊胚,则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。
答案
(1)造血干细胞 伦理学
(2)体外受精 胚胎移植 免疫排斥 几乎没有
(3)否(或不会)
(4)胚胎分割 将内细胞团均等分割
题型二 胚胎工程的技术手段
2.(2019·河北石家庄冲刺)现有成年个体甲、乙和丙3只羊,其中甲母羊具有产奶量高等优良性状,但其患有细胞质遗传病——肌阵挛性癫痫且不育,乙母羊表现正常,丙为公羊,为获得健康且能大量分泌含有人的干扰素的羊乳汁乳腺生物发生器,现进行如图所示的操作。
请回答下列问题:
(1)由操作①________技术获得的重组细胞在体外培养后和丙羊的精子通过②________技术形成受精卵,受精卵早期培养的发育状况与乙羊有关,原因在于____________________________。
为获得更多的卵母细胞,通常给供体乙羊注射________。
(2)为了培育出可分泌含有人的干扰素的羊乳汁的乳腺生物发生器,构建基因表达载体时,需要把人的干扰素基因插入乳腺蛋白基因的启动子________(填“前面”或“后面”),原因是_____________________________________________。
(3)在胚胎移植之前,该胚胎需发育到________(填时期),然后筛选出________性胚胎移植到乙羊子宫。
解析
(1)甲羊的乳腺细胞核和乙羊的去核卵母细胞通过核移
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 专题十 现代生物科技专题doc 专题 现代 生物科技 doc