2018高考生物大二輪復習 第03部分 現(xiàn)代生物科技專題學案

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1、 現(xiàn)代生物科技專題 第1關：基礎知識——填一填 1．DNA重組技術的基本工具有限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和載體。 2．限制性核酸內(nèi)切酶主要從原核生物中提取，具有專一性，使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂。 3．載體的種類有質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 4．基因工程的基本操作程序：目的基因的獲取→基因表達載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定。 5．獲取目的基因的方法有：從基因文庫中獲取，利用PCR技術和人工合成法獲取。 6．基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。 7．目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ修r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花

2、粉管通道法。 8．目的基因?qū)雱游锛毎姆椒ㄊ秋@微注射法，常用的受體細胞是受精卵。 9．蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關系為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 10．面對轉(zhuǎn)基因技術的利弊，正確的做法是趨利避害，而不能因噎廢食。 11．基因身份證是把個人的致病基因和易感基因檢測出來，記錄在磁卡上，做成個人基因身份證。 12．生物武器的種類包括致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。 13．植物組織培養(yǎng)技術的理論基礎是植物細胞具有全能性，過程是：離體的植物組織、器官或細胞愈傷組織胚狀體

3、或叢芽→試管苗。 14．植物體細胞雜交技術中用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁獲得原生質(zhì)體；誘導細胞融合的方法有離心、振動、電激等物理方法或聚乙二醇等化學方法。 15．動物細胞工程常用的技術手段：動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植技術、動物細胞融合等。 16．動物細胞培養(yǎng)過程：取動物組織塊→分散組織細胞(用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理)→配制細胞懸液→原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng)。 17．動物體細胞核移植技術是將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。 18．動物細胞融合技術中涉及的促融方法有聚乙二醇(化學方法)、滅活的病毒(生

4、物方法)或電激(物理方法)等。 19．雜交瘤細胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生某種特異性抗體(單克隆抗體)。 20．胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。 21．卵裂期的特點是細胞分裂方式為有絲分裂，細胞的數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，或略有縮小。 22．早期發(fā)育的胚胎分為桑椹胚、囊胚和原腸胚3個階段。 23．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集和培養(yǎng)、精子的采集和獲能以及受精等主要步驟。 24．培養(yǎng)哺乳動物早期胚胎的培養(yǎng)液成分：無機鹽類、有機鹽類、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等

5、物質(zhì)。 25．胚胎移植不屬于生殖方式，僅屬于一種技術，可用于有性和無性生殖產(chǎn)生的胚胎的移植。 26．胚胎移植的意義是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。 27．對囊胚進行分割時要注意將內(nèi)細胞團均等分割。 28．哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性。 29．生態(tài)工程所遵循的基本原理有物質(zhì)循環(huán)再生原理、物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理、系統(tǒng)學和工程學原理。 第2關：切入高考——判一判 1．利用大腸桿菌在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量復制的過程可稱為“克隆”。(

6、　×　) 2．動物基因工程主要為了產(chǎn)生體型巨大的個體。(　×　) 3．DNA分子制作探針進行檢測時需先將雙鏈DNA分子打開。(　√　) 4．Bt毒蛋白基因產(chǎn)生的Bt毒蛋白有毒性。(　×　) 5．通過基因工程能制造生產(chǎn)出青霉素來。(　×　) 6．在對天然蛋白質(zhì)進行改造時，是直接對蛋白質(zhì)分子進行改造。(　×　) 7．細胞融合完成的標志是新的細胞壁的形成。(　×　) 8．形成雜種細胞是植物體細胞雜交的終點。(　×　) 9．動物細胞融合和植物體細胞雜交過程中對雜種細胞進行篩選的方法相同。(　×　) 10．對病原體滅活是指用物理或化學方法破壞病原體的抗原結(jié)構(gòu)。(　×　) 11．誘導動

7、物細胞融合與原生質(zhì)體融合的方法不完全相同。(　√　) 12．體內(nèi)受精過程中，精子在精液中即可獲能。(　×　) 13．排卵指卵子從卵泡中排出，沖卵是從子宮中沖出胚胎。(　√　) 14．桑椹胚的細胞不具有全能性。(　×　) 15．胚胎移植成功率的高低決定于胚胎發(fā)育情況。(　×　) 16．對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將滋養(yǎng)層均等分割。(　×　) 17．ES細胞具有發(fā)育的全能性，體外培養(yǎng)可以分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。(　×　) 18．克隆產(chǎn)生的后代與親代不一定完全相同。(　√　) 第3關：對接高考——做一做 考點一　基因工程 1．(2017·全國卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是許多真菌細

8、胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}： (1)在進行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料，原因是__________________________。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是__________________________。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是__________________________。 (3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞，原因是__

9、________________________(答出兩點即可)。 (4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學鍵是____________。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是__________________________。 解析：(1)在進行基因工程操作時，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料，原因是嫩葉組織細胞易破碎。提取RNA時，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是在逆

10、轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cRNA。(3)若要使目的基因在受體細胞中表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞，原因是目的基因無復制原點、目的基因無表達所需啟動子。(4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時，DNA連接酶催化形成的化學鍵是磷酸二酯鍵。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常。 答案：(1)嫩葉組織細胞易破碎　防止RNA降解 (2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA　(3)目的基因無復制原點；

11、目的基因無表達所需啟動子　(4)磷酸二酯鍵 (5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 2．(2016·課標Ⅰ卷)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH Ⅰ酶切后，與用BamH Ⅰ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進行連接反應，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。回答下列問題： (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件

12、有________(答出兩點即可)。而作為基因表達載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的，其原因是 ________________________________________________________________________； 并且________和________的細胞也是不能區(qū)分的，其原因是 ______________________________________________________________________

13、__。 在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有是________的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自于________。 解析：(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應具備的基本條件有：能夠自我復制、具有標記基因、具有一個至多個限制酶切割位點等。(2)依題意可知，目的基因插入后，導致四環(huán)素抗性基因(Tetr)失活，而氨芐青霉素抗性基因(Ampr)仍能行使正常功能。如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選，在上述四種大腸桿菌細胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細胞，因二者均不含氨芐青霉素抗

14、性基因，在該培養(yǎng)基上都不能生長，所以是不能區(qū)分的；含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細胞，因二者都含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上都能生長，因此也是不能區(qū)分的。在上述篩選的基礎上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有四環(huán)素的固體培養(yǎng)基；因目的基因插入后，導致四環(huán)素抗性基因(Tetr)失活，含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌在該培養(yǎng)基中不能生長，而含有質(zhì)粒載體的則能正常生長。(3)噬菌體是專門寄生在細菌細胞中的病毒，在侵染細菌時，噬菌體的DNA進入到細菌細胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細胞外；在噬菌體的DNA的指導下，利用細菌細胞中的物質(zhì)來合成噬菌體的組

15、成成分，據(jù)此可推知：基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復制所需的原料來自于受體細胞。 答案：(1)能夠自我復制、具有標記基因、具有一個至多個限制酶切割位點(答出兩點即可)　(2)二者均不含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上都不能生長　含有質(zhì)粒載體　含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)　二者都含氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長　四環(huán)素　(3)受體細胞 考點二　細胞工程 3．(2016·全國卷Ⅱ)下圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體)的流程。 回答下列問題： (1)圖中A表示正常細胞核，染色體數(shù)為2n，則其性染色體的組成可為____

16、____。過程①表示去除細胞核，該過程一般要在卵母細胞培養(yǎng)至適當時期再進行，去核時常采用______的方法。②代表的過程是________。 (2)經(jīng)過多次傳代后，供體細胞中________的穩(wěn)定性會降低，因此，選材時必須關注傳代次數(shù)。 (3)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同，從遺傳物質(zhì)的角度分析其原因是 ________________________________________________________________________。 (4)與克隆羊“多莉(利)”培養(yǎng)成功一樣，其他克隆動物的成功獲得也證明了 __________________________

17、______________________________________________。 解析：(1)提供體細胞的供體可能為雌性，也可能為雄性，因此圖中A(正常細胞核)的性染色體組成為XX或XY。常采用顯微操作去核法來去除卵母細胞的細胞核。②過程表示將早期胚胎移入受體，其過程為胚胎移植。(2)取供體動物的體細胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。超過10代繼續(xù)培養(yǎng)，則其遺傳物質(zhì)(或核型)的穩(wěn)定性會降低。(3)克隆動物的細胞核基因來自供體，因此大部分性狀與供體相同，但細胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細胞的個體)

18、，即卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的形狀產(chǎn)生影響，這就決定了克隆動物的性狀與供體不完全相同。(4)克隆動物的培育采用的是核移植技術，核移植技術的原理是：已經(jīng)分化的動物體細胞核具有全能性。 答案：(1)XX或XY　顯微操作(去核法)　胚胎移植　(2)遺傳物質(zhì)　(3)卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的形狀產(chǎn)生影響　(4)已經(jīng)分化的動物體細胞核具有全能性 4．(2015·福建卷) GDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子。對損傷的神經(jīng)細胞具有營養(yǎng)和保護作用。研究人員構(gòu)建了含GDNF基因的表達載體(如圖1所示)，并導入到大鼠神經(jīng)干細胞中，用于干細胞基因治療的研究。請回答： (1)在分

19、離和培養(yǎng)大鼠神經(jīng)干細胞的過程中，使用胰蛋白酶的目的是______________。 (2)構(gòu)建含GDNF基因的表達載體時，需選擇圖1中的______________限制酶進行酶切。 (3)經(jīng)酶切后的載體和GDNF基因進行連接，連接產(chǎn)物經(jīng)篩選得到的載體主要有三種：單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接(如圖1所示)。為鑒定這3種連接方式，選擇HpaI酶和BamHI酶對篩選得到的載體進行雙酶切，并對酶切后的DNA片段進行電泳分析，結(jié)果如圖2所示。圖中第__________泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。 (4)將正向連接的表達載體導入神經(jīng)干細胞后，為了檢測GD

20、NF基因是否成功表達，可用相應的__________與提取的蛋白質(zhì)雜交。當培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞達到一定的密度時，需進行______________培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細胞，用于神經(jīng)干細胞移植治療實驗。 解析：(1)動物細胞培養(yǎng)時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶作用，使細胞分散開。(2)質(zhì)粒上有XhoⅠ識別位點，而且在啟動子之后，所以選用XhoⅠ限制酶進行酶切。(3)泳道①僅有一種條帶，屬于載體自連；泳道②有兩種條帶，且長度分別與質(zhì)粒和GDNF基因長度相同，為正向連接；泳道③有兩種條帶，長度與BamHⅠ酶切后結(jié)果相同，為反向連接。(4)檢測基因是否表達采用抗原抗體雜交法。培養(yǎng)動物細胞采用動物細胞培養(yǎng)法，

21、當細胞密度達到一定程度，需要進行分瓶，進行傳代培養(yǎng)。 答案：(1)使細胞分散開　(2)XhoⅠ　(3)②　(4)抗體　傳代 考點三　胚胎工程和生態(tài)工程 5．(2015·重慶卷) 某課題組為解決本地種奶牛產(chǎn)奶量低的問題，引進了含高產(chǎn)奶基因但對本地適應性差的純種公牛。 (1)擬進行如下雜交： ♂A(具高產(chǎn)奶基因的純種)×♀B(具適宜本地生長基因的純種)→C 選擇B作為母本，原因之一是胚胎能在母體內(nèi)正常________。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長，但產(chǎn)奶量并不提高，說明高產(chǎn)奶是________性狀。為獲得產(chǎn)奶量高且適宜本地生長的母牛，根據(jù)現(xiàn)有類型，最佳雜交組合是___________

22、_，后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是____________(假設兩對基因分別位于不同對常染色體上)。 (2)用以上最佳組合，按以下流程可加速獲得優(yōu)良個體。 精子要具有受精能力，需對其進行__________處理；卵子的成熟在過程________中完成。在過程④的培養(yǎng)基中含有葡萄糖，其作用是__________。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，過程⑤前應鑒定胚胎的__________。子代母牛的優(yōu)良性狀與過程__________的基因重組有關。 (3)為了提高已有胚胎的利用率，可采取____________技術。 解析：(1)由于胚胎能在母體內(nèi)進行正常的胚胎發(fā)育，所以可選擇適宜當?shù)厣L的純種

23、牛做母本。用純種高產(chǎn)奶牛與適宜當?shù)厣L的純種牛雜交，獲得了C牛，表現(xiàn)為適宜當?shù)厣L，但產(chǎn)奶量并沒提高，這說明不適宜當?shù)厣L是隱性性狀，適宜當?shù)厣L是顯性性狀，高產(chǎn)奶是隱性性狀，低產(chǎn)奶是顯性性狀。由于控制奶牛的產(chǎn)奶量的基因和對本地的適應性的基因分別位于不同的染色體上，說明他們在遺傳時遵循基因的自由組合定律，若控制奶牛的產(chǎn)奶量的等位基因為A和a，對本地的適應性的等位基因為B和b，可推知雄牛A的基因型為aabb，雌牛B為AABB，C為AaBb，可見要獲得產(chǎn)奶量高且適宜當?shù)厣L的母牛(aaB_)，最佳的實驗組合為♂ A×♀C，此時后代出現(xiàn)所需牛(aaBb)的概率為1/4×1/2＝1/8。(2)精子需獲

24、能后才具備受精的能力；由于排卵時排出的卵子只發(fā)育到減數(shù)MⅡ，而減數(shù)第二次分裂形成卵細胞是在受精過程中完成的，即卵子的成熟是在體外受精過程中完成；在胚胎培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)基中的葡萄糖能為胚胎發(fā)育過程提供能量；為了篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛，在胚胎移植之前需對胚胎的性別、高產(chǎn)奶和適宜生長的基因進行鑒定；母牛在減數(shù)分裂過程中發(fā)生基因重組，產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀基因的卵細胞，子代母牛的優(yōu)良性狀與此有關。(3)通過胚胎分割技術可產(chǎn)生遺傳性狀相同的多個胚胎，從而提高胚胎的利用率。 答案：(1)生長發(fā)育或胚胎發(fā)育　隱性　♂ A×♀C　1/8　(2)獲能或增強活力　③　供能　性別、高產(chǎn)奶和適宜生長的基因?、凇?3)胚胎分割 7