2018高考生物大二輪復(fù)習(xí) 第03部分 現(xiàn)代生物科技專題學(xué)案

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1、 現(xiàn)代生物科技專題 第1關(guān)：基礎(chǔ)知識——填一填 1．DNA重組技術(shù)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(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)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(shù)和人工合成法獲取。 6．基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和標(biāo)記基因等。 7．目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(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?xì)胞的方法是顯微注射法，常用的受體細(xì)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(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)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(shù)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(shù)的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞具有全能性，過程是：離體的植物組織、器官或細(xì)胞愈傷組織胚狀體

3、或叢芽→試管苗。 14．植物體細(xì)胞雜交技術(shù)中用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體；誘導(dǎo)細(xì)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(xué)方法。 15．動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植技術(shù)、動物細(xì)胞融合等。 16．動物細(xì)胞培養(yǎng)過程：取動物組織塊→分散組織細(xì)胞(用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理)→配制細(xì)胞懸液→原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng)。 17．動物體細(xì)胞核移植技術(shù)是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)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(xì)胞融合技術(shù)中涉及的促融方法有聚乙二醇(化學(xué)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(xì)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(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。 21．卵裂期的特點是細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，細(xì)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(xì)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(shù)，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(jìn)行分割時要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。 28．哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱ES或EK細(xì)胞，是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小，細(xì)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(xué)和工程學(xué)原理。 第2關(guān)：切入高考——判一判 1．利用大腸桿菌在宿主細(xì)胞內(nèi)對目的基因進(jìn)行大量復(fù)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(jìn)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(jìn)行改造時，是直接對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行改造。(　×　) 7．細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是新的細(xì)胞壁的形成。(　×　) 8．形成雜種細(xì)胞是植物體細(xì)胞雜交的終點。(　×　) 9．動物細(xì)胞融合和植物體細(xì)胞雜交過程中對雜種細(xì)胞進(jìn)行篩選的方法相同。(　×　) 10．對病原體滅活是指用物理或化學(xué)方法破壞病原體的抗原結(jié)構(gòu)。(　×　) 11．誘導(dǎo)動

7、物細(xì)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(xì)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(jìn)行分割時，要將滋養(yǎng)層均等分割。(　×　) 17．ES細(xì)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(xì)胞。(　×　) 18．克隆產(chǎn)生的后代與親代不一定完全相同。(　√　) 第3關(guān)：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(xì)

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(jìn)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(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是__

9、________________________(答出兩點即可)。 (4)當(dāng)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(xué)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(jìn)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(xì)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(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是目的基因無復(fù)制原點、目的基因無表達(dá)所需啟動子。(4)當(dāng)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(xué)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(xì)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(fù)制原點；

11、目的基因無表達(dá)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(biāo)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(dǎo)致相應(yīng)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(jìn)行連接反應(yīng)，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?；卮鹣铝袉栴}： (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件

12、有________(答出兩點即可)。而作為基因表達(dá)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(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是 ________________________________________________________________________； 并且________和________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是 ______________________________________________________________________

13、__。 在上述篩選的基礎(chǔ)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(fù)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(yīng)具備的基本條件有：能夠自我復(fù)制、具有標(biāo)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(dǎo)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(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含有環(huán)狀目的基因的細(xì)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(xì)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(chǔ)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(dǎo)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(xì)菌細(xì)胞中的病毒，在侵染細(xì)菌時，噬菌體的DNA進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞中，而蛋白質(zhì)外殼仍留在細(xì)胞外；在噬菌體的DNA的指導(dǎo)下，利用細(xì)菌細(xì)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(fù)制所需的原料來自于受體細(xì)胞。 答案：(1)能夠自我復(fù)制、具有標(biāo)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(xì)胞 考點二　細(xì)胞工程 3．(2016·全國卷Ⅱ)下圖表示通過核移植等技術(shù)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(xì)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(xì)胞核，該過程一般要在卵母細(xì)胞培養(yǎng)至適當(dāng)時期再進(jìn)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(xì)胞中________的穩(wěn)定性會降低，因此，選材時必須關(guān)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(xì)胞的供體可能為雌性，也可能為雄性，因此圖中A(正常細(xì)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(xì)胞的細(xì)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(xì)胞培養(yǎng)，一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因為10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。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(xì)胞核基因來自供體，因此大部分性狀與供體相同，但細(xì)胞質(zhì)基因來源于受體(或提供卵母細(xì)胞的個體)

18、，即卵母細(xì)胞的細(xì)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(shù)，核移植技術(shù)的原理是：已經(jīng)分化的動物體細(xì)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(xì)胞的細(xì)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(xì)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(xì)胞具有營養(yǎng)和保護(hù)作用。研究人員構(gòu)建了含GDNF基因的表達(dá)載體(如圖1所示)，并導(dǎo)入到大鼠神經(jīng)干細(xì)胞中，用于干細(xì)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(xì)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(dá)載體時，需選擇圖1中的______________限制酶進(jìn)行酶切。 (3)經(jīng)酶切后的載體和GDNF基因進(jìn)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(jìn)行雙酶切，并對酶切后的DNA片段進(jìn)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(dá)載體導(dǎo)入神經(jīng)干細(xì)胞后，為了檢測GD

20、NF基因是否成功表達(dá)，可用相應(yīng)的__________與提取的蛋白質(zhì)雜交。當(dāng)培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞達(dá)到一定的密度時，需進(jìn)行______________培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細(xì)胞，用于神經(jīng)干細(xì)胞移植治療實驗。 解析：(1)動物細(xì)胞培養(yǎng)時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶作用，使細(xì)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(jìn)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(dá)采用抗原抗體雜交法。培養(yǎng)動物細(xì)胞采用動物細(xì)胞培養(yǎng)法，

21、當(dāng)細(xì)胞密度達(dá)到一定程度，需要進(jìn)行分瓶，進(jìn)行傳代培養(yǎng)。 答案：(1)使細(xì)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(jìn)了含高產(chǎn)奶基因但對本地適應(yīng)性差的純種公牛。 (1)擬進(jìn)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(shè)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(jìn)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(yīng)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(guān)。 (3)為了提高已有胚胎的利用率，可采取____________技術(shù)。 解析：(1)由于胚胎能在母體內(nèi)進(jìn)行正常的胚胎發(fā)育，所以可選擇適宜當(dāng)?shù)厣L的純種

23、牛做母本。用純種高產(chǎn)奶牛與適宜當(dāng)?shù)厣L的純種牛雜交，獲得了C牛，表現(xiàn)為適宜當(dāng)?shù)厣L，但產(chǎn)奶量并沒提高，這說明不適宜當(dāng)?shù)厣L是隱性性狀，適宜當(dāng)?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(yīng)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(yīng)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(dāng)?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(xì)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(jìn)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(xì)胞，子代母牛的優(yōu)良性狀與此有關(guān)。(3)通過胚胎分割技術(shù)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?、邸」┠堋⌒詣e、高產(chǎn)奶和適宜生長的基因　②　(3)胚胎分割 7