2019版高考生物二輪復習 專題十四 現(xiàn)代生物科技專題課件.ppt

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專題14現(xiàn)代生物科技專題 答案速填 DNA連接酶 目的基因的獲取 檢測與鑒定 基因 作物脫毒 細胞增殖 動物細胞融合和動物細胞培養(yǎng) 骨髓瘤細胞 囊胚 獲能 動物血清 桑椹胚 早期胚胎 全能性 物質循環(huán)再生原理 考綱要求 1 基因工程的誕生 2 基因工程的原理及技術 含PCR技術 3 基因工程的應用 4 蛋白質工程 5 植物的組織培養(yǎng) 6 動物細胞培養(yǎng)與體細胞克隆 7 細胞融合與單克隆抗體 8 動物胚胎發(fā)育的基本過程與胚胎工程的理論基礎 9 核移植 10 胚胎工程的應用 11 簡述生態(tài)工程的原理 12 生態(tài)工程的實例 熱點一基因工程與細胞工程 示范題1 2017 全國卷 T38 幾丁質是許多真菌細胞壁的重要成分 幾丁質酶可催化幾丁質水解 通過基因工程將幾丁質酶基因轉入植物體內 可增強其抗真菌病的能力 回答下列問題 1 在進行基因工程操作時 若要從植物體中提取幾丁質酶的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 需要通過質粒載體而不能直接將目的基因導入受體細胞 原因是 答出兩點即可 4 當幾丁質酶基因和質粒載體連接時 DNA連接酶催化形成的化學鍵是 5 若獲得的轉基因植株 幾丁質酶基因已經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 考題追問 若獲得的轉基因植株 幾丁質酶基因已經整合到植物的基因組中 抗真菌病的能力沒有提高 可通過 技術和 技術來確定其原因 分子雜交 抗原 抗體雜交 熱點 縱橫聯(lián) 1 蛋白質工程與基因工程的關系 2 植物體細胞雜交與動物單克隆抗體比較 3 植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)比較 對點 聚焦練 1 2016 全國卷 圖 a 中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR BamH 和Sau3A 三種限制性核酸內切酶的識別序列與切割位點 圖 b 為某種表達載體的示意圖 載體上的EcoR Sau3A 的切點是唯一的 根據(jù)基因工程的有關知識 回答下列問題 1 經BamH 酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被 酶切后的產物連接 理由是 2 若某人利用圖 b 所示的表達載體獲得了甲 乙 丙三種含有目的基因的重組子 如圖 c 所示 這三種重組子中 不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有 不能表達的原因是 3 DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶 常見的有 和 其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是 解題指導 1 圖示信息 圖 a 中三種酶的識別序列 圖 b 中終止子 啟動子 圖 c 中目的基因的插入位置 2 關鍵知識 只有兩種限制性核酸內切酶剪切時識別的序列相同時 才能被DNA連接酶連接 啟動子是啟動目的基因轉錄的 終止子終止轉錄過程 插入二者之間的目的基因才能正常表達 解析 本題主要考查限制性核酸內切酶和DNA連接酶的作用及基因表達載體的構建 1 BamH 和Sau3A 的共同識別序列是 GATC 二者切割形成的黏性末端相同 可以被DNA連接酶連接 2 在基因表達載體中 啟動子應位于目的基因的前端 終止子應位于目的基因的后端 這樣目的基因才能順利地轉錄并完成翻譯過程 即順利表達 圖中所示甲 丙均不符 3 常見的DNA連接酶有T4DNA連接酶和E coliDNA連接酶 T4DNA連接酶既能連接黏性末端 又能連接平末端 答案 1 Sau3A 兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端 2 甲和丙甲中目的基因插入在啟動子的上游 丙中目的基因插入在終止子的下游 二者的目的基因均不能被轉錄 其他合理答案亦可 3 E coliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶 易錯提醒 1 不能正確分析啟動子和終止子的作用 對目的基因能否順利表達判斷不清 2 書寫有誤 如誤將 連接酶 寫成 連結酶 2 2018 石家莊一模 人的血清白蛋白 HAS 在臨床上需求量很大 目前通常將人的血清白蛋白基因轉入奶牛細胞中 利用牛的乳腺細胞生產血清白蛋白 基本步驟如下 采集良種供體奶牛的卵母細胞和精子 通過體外受精 形成受精卵 將人的血清白蛋白基因導入奶牛受精卵 形成重組細胞 電脈沖刺激重組細胞 促使其形成早期胚胎并培養(yǎng) 將胚胎移植到受體母牛的子宮中 最終發(fā)育成轉基因小牛 請回答下列問題 1 步驟 中 卵母細胞與精子結合過程中防止多精入卵的生理反應包括 自然條件下 受精卵是在雌性動物的 內形成的 2 步驟 中 將人的血清白蛋白基因導入奶牛受精卵最為有效的方法是 導入基因前 需要將血清白蛋白基因與奶牛乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起 這一步驟稱為 3 步驟 中 進行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時 培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽 維生素 氨基酸 核苷酸等營養(yǎng)成分外 還需要添加 和動物血清 一般情況下 通常在合成培養(yǎng)基中加入一定量的抗生素 其目的是 4 步驟 中 應選擇性別為 的奶牛胚胎進行移植 解析 1 防止多精入卵的兩道屏障為透明帶反應 卵細胞膜反應 自然條件下 受精作用的場所為輸卵管 2 將目的基因導入動物細胞的方法為顯微注射法 將血清白蛋白基因與奶牛乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起 稱為構建基因表達載體 3 早期胚胎培養(yǎng)過程中 培養(yǎng)液中除了含有各種無機鹽和有機鹽 維生素 氨基酸 核苷酸等營養(yǎng)成分外 還需要添加激素和動物血清 為了防止污染 在合成培養(yǎng)基中還需要加入抗生素 4 血清白蛋白要從乳汁中提取 只有雌性奶牛才能產生乳汁 因此胚胎移植時 必須選取雌性奶牛的胚胎進行移植 答案 1 透明帶反應 卵細胞膜反應輸卵管 2 顯微注射法構建基因表達載體 3 激素防止污染 4 雌性 3 2017 江蘇高考 金屬硫蛋白 MT 是一類廣泛存在的金屬結合蛋白 某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應 PCR 擴增獲得目的基因 構建轉基因工程菌 用于重金屬廢水的凈化處理 PCR擴增過程示意圖如下 請回答下列問題 1 從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA 通過 獲得 用于PCR擴增 2 設計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物 引物1和引物2 為方便構建重組質粒 在引物中需要增加適當?shù)?位點 設計引物時需要避免引物之間形成 而造成引物自連 3 圖中步驟1代表 步驟2代表退火 步驟3代表延伸 這三個步驟組成一輪循環(huán) 4 PCR擴增時 退火溫度的設定是成敗的關鍵 退火溫度過高會破壞 的堿基配對 退火溫度的設定與引物長度 堿基組成有關 長度相同但 的引物需要設定更高的退火溫度 5 如果PCR反應得不到任何擴增產物 則可以采取的改進措施有 填序號 升高退火溫度 降低退火溫度 重新設計引物 解析 1 從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA mRNA在逆轉錄酶的催化下 通過逆轉錄過程形成cDNA 然后用于PCR擴增 2 目的基因與質粒形成重組質粒時需要用限制性核酸內切酶切出相同的黏性末端 因此在設計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物 引物1和引物2 時 要在引物中增加適當?shù)南拗菩院怂醿惹忻?位點 設計引物時 兩種引物之間不能有互補性 否則引物之間會配對形成雙鏈DNA 3 圖中步驟1代表高溫變性 目的是使DNA分子解旋 4 PCR擴增時 退火步驟中引物與模板結合 因此退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對 由于A和T之間有2個氫鍵 而C和G之間有3個氫鍵 因此C和G的含量越高 DNA分子越穩(wěn)定 所以 引物中含C與G的堿基對較多時 需要采用較高的退火溫度 5 如果PCR反應得不到任何擴增產物 一是引物沒有和模板結合 二是退火步驟中退火溫度過高破壞了引物與模板的堿基配對 所以采取的改進措施應該選 和 答案 1 逆轉錄cDNA 2 限制性核酸內切酶堿基互補配對 3 變性 4 引物與模板GC含量高 5 4 新題預測 據(jù)悉 艾滋病是中國法定傳染病報告死亡數(shù)據(jù)最高的病種 截至2017年9月30日我國累計報告艾滋病病例264302例 防艾迫在眉睫 早期獲得艾滋病病毒抗體的具體過程見圖1 1 通過培養(yǎng)雜交瘤細胞收集到的抗體最廣泛的用途是 圖1中過程 表示 與HIV自愈者體內提取的抗體相比 培養(yǎng)雜交瘤細胞所獲得抗體的優(yōu)點是 2 轉基因技術在HIV疫苗的研制工作中得到廣泛應用 科學工作者利用該技術研制HIV疫苗的簡要操作路徑見圖2 圖2中 過程所需的酶是 目的基因的載體有 至少兩例 表示 目的基因進入受體細胞并維持穩(wěn)定和表達的過程稱為 3 大腸桿菌質粒常作為基因工程目的基因的載體 將重組質粒導入大腸桿菌 一般情況下 需要制備感受態(tài)細胞 原因是 解析 1 通過培養(yǎng)雜交瘤細胞收集到的抗體為單克隆抗體 其最廣泛的用途是用作體外診斷試劑 圖1中 表示篩選雜交瘤細胞的過程 與HIV自愈者體內提取的抗體相比 培養(yǎng)雜交瘤細胞獲得的單克隆抗體具有特異性強 靈敏度高 可大量制備等優(yōu)點 2 根據(jù)題圖可知 圖2中 過程表示逆轉錄 需要逆轉錄酶的催化 常用的目的基因的載體有質粒 動植物病毒等 表示構建基因表達載體 目的基因進入受體細胞并維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉化 3 由于未處理的大腸桿菌吸收質粒 外源DNA 的能力極弱 所以將重組質粒導入大腸桿菌 一般情況下 需要制備感受態(tài)細胞 答案 1 用作體外診斷試劑篩選特異性強 靈敏度高 可大量制備 2 逆轉錄酶質粒 動植物病毒 噬菌體衍生物等基因表達載體的構建轉化 3 未處理的大腸桿菌吸收質粒 外源DNA 的能力極弱 熱點二胚胎工程 生物技術的安全性和倫理問題 生態(tài)工程 示范題2 2016 全國卷 T40 如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 過程 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 代表的過程是 2 經過多次傳代后 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 從遺傳物質的角度分析其原因是 4 與克隆羊 多利 培育成功一樣 其他克隆動物的成功獲得也證明了 考題追問 去核時應選擇處于 的卵母細胞進行操作 用于胚胎移植的早期胚胎處于 或 階段 M 中期 桑椹胚 囊胚 熱點 縱橫聯(lián) 1 胚胎工程操作流程分析 2 生物技術的安全性和倫理問題 1 關于轉基因生物安全性的爭論 食物安全 毒性蛋白 過敏原 營養(yǎng)成分改變 生物安全 對生物多樣性的影響 環(huán)境安全 對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 2 治療性克隆和生殖性克隆的區(qū)別 注 中國政府的態(tài)度是禁止生殖性克隆 但不反對治療性克隆 3 生態(tài)工程的五大原理及實例 對點 聚焦練 1 新題預測 科學家通過誘導黑鼠體細胞去分化獲得誘導性多能干細胞 iPS 繼而利用iPS細胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠 流程如圖 請據(jù)圖回答 1 從黑鼠體內獲得體細胞后 對其進行的初次培養(yǎng)稱為 培養(yǎng)的細胞在貼壁生長至鋪滿培養(yǎng)皿底時停止分裂 這種現(xiàn)象稱為 2 圖中2 細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內獲得 該過程稱為 也可從灰鼠體內取出卵子 通過 后進行早期胚胎培養(yǎng)獲得 3 圖中重組囊胚通過 技術移入白鼠子宮內繼續(xù)發(fā)育 暫不移入的胚胎可使用 方法保存 4 小鼠胚胎干細胞 ES 可由囊胚的 分離培養(yǎng)獲得 iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育全能性 有望在對人類iPS細胞進行定向 后用于疾病的細胞治療 解析 1 動物組織分散為單個細胞后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng) 培養(yǎng)的細胞鋪滿培養(yǎng)皿底時停止分裂的現(xiàn)象為接觸抑制 2 圖中2 細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內獲得 該過程稱為沖卵 也可從灰鼠體內取出卵子 通過體外受精后進行早期胚胎培養(yǎng)獲得 3 圖中重組囊胚通過胚胎移植技術移入白鼠子宮內繼 續(xù)發(fā)育 暫不移入的胚胎可使用冷凍 或低溫 方法保存 4 小鼠胚胎干細胞 ES 可由囊胚的內細胞團細胞分離培養(yǎng)獲得 iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育全能性 即可發(fā)育為成體動物的任何一種組織細胞 可利用這一特點 在培養(yǎng)液中添加分化誘導因子 誘導其向不同類型組織細胞分化 故有望在對人類iPS細胞進行定向誘導分化后用于疾病的細胞治療 答案 1 原代培養(yǎng)接觸抑制 2 沖卵體外受精 3 胚胎移植冷凍 或低溫 4 內細胞團細胞誘導分化 2 某課題組為解決本地奶牛產奶量低的問題 引進了含高產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正常 若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長 但產奶量并未提高 說明高產奶是 性狀 為獲得產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 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 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 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 可采用 技術 解題指導 1 隱含信息 胚胎移植條件 體外受精的條件 2 關鍵知識 雜交育種原理與應用 體外受精技術 胚胎移植技術 胚胎分割技術 解析 本題考查基因的自由組合定律和胚胎工程 1 選擇B作為母本 原因之一是胚胎能在母體內正常生長發(fā)育或胚胎發(fā)育 即不發(fā)生免疫排斥且能發(fā)生生理組織聯(lián)系 由交配結果可知 高產奶和不適宜本地生長是隱性性狀 假設M m控制產奶性狀 N n控制適宜不適宜本地生長性狀 則牛A B C的基因型分別是 mmnn MMNN MmNn 因兩對基因分別位于不同對常染色體上 利用基因重組的原理 要獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛 應選擇 A與 C雜交 即mmnn MmNn 后代中出現(xiàn)產奶量高且適宜本地生長的母牛的概率為1 2 mm 1 2 Nn 1 2 雌性 1 8 2 精子在受精前需進行獲能處理 卵子的減數(shù)第二次分裂在受精作用即過程 中才得以完成 體外培養(yǎng)胚胎時 需在培養(yǎng)液中提供葡萄糖等物質以保證充足的能量供應 為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛 過程 前應鑒定胚胎的性別 以及是否具有高產奶和適宜本地生長等優(yōu)良基因 子代母牛的優(yōu)良性狀與過程 產生mN卵子的減數(shù)分裂過程 的基因重組有關 3 利用胚胎分割 可同時獲得多個基因型相同的后代 提高了已有胚胎的利用率 答案 1 生長發(fā)育或胚胎發(fā)育隱性 A C1 8 2 獲能或增強活力 供能性別 高產奶和適宜本地生長的基因 3 胚胎分割 3 新題預測 克隆猴 中中 和 華華 在中國誕生 它們的 故事 登上2018年 細胞 封面 這意味著中國科學家成功突破了現(xiàn)有技術無法克隆靈長類動物的世界難題 1 圖中 單細胞的獲取通常需要用 進行處理 在培養(yǎng)過程中 應定期更換培養(yǎng)液 其目的是 2 過程需要用到 技術 在畜牧生產中采用這種技術的優(yōu)勢是 要得到一模一樣的猴子 過程 前要對囊胚進行分割 分割時要注意 胚胎發(fā)育過程中胚胎從透明帶中伸展出來的過程叫做 3 中國政府不反對治療性克隆 但禁止 解析 1 將動物組織用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理 可獲得如題圖中 所示的單細胞 在培養(yǎng)過程中 為了防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成的傷害 應定期更換培養(yǎng)液 2 過程是將克隆胚胎移入受體 需要用到胚胎移植技術 在畜牧生產中采用胚胎移植技術的優(yōu)勢是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力 對囊胚時期的胚胎進行分割時 要注意將內細胞團進行均等分割 胚胎發(fā)育過程中胚胎從透明帶中伸展出來的過程叫做孵化 3 中國政府禁止生殖性克隆 但不反對治療性克隆 答案 1 胰蛋白酶或膠原蛋白酶防止細胞代謝產物積累對細胞自身造成傷害 2 胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力將內細胞團均等分割孵化 3 生殖性克隆 4 如圖是我國南方開始嘗試的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的結構模式圖 它利用雛鴨旺盛的雜食性 吃掉稻田里的雜草和害蟲 用作物養(yǎng)豬 養(yǎng)鴨 用秸稈培育蘑菇 生產沼氣 用鴨糞 沼渣肥田 生產出無公害的大米與蛋肉類 請據(jù)圖回答下列問題 1 該生態(tài)系統(tǒng)建設過程中利用的主要生態(tài)工程原理是 該地區(qū)在投入建設時考慮到了養(yǎng)鴨場和養(yǎng)豬場的所建規(guī)模問題 這利用了生態(tài)工程建設的 原理 與傳統(tǒng)的工程相比 生態(tài)工程的優(yōu)點是 2 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 要改變人類能征服自然的錯誤觀念 走 之路 主要通過實行 的原則 使一個系統(tǒng)產出的污染物 能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產原料 從而實現(xiàn) 該農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的經濟模式就符合上述要求 通過對 從而大大提高能量利用率 獲得更高收益 3 我國人口較多 人均土地 水資源和能源占有量少 所以在進行生態(tài)工程時 一定要注重 效益 效益和經濟效益的統(tǒng)一 解析 1 該生態(tài)工程遵循自然界物質循環(huán)規(guī)律 充分發(fā)揮資源的生產潛力 防止環(huán)境污染 達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展 建設該生態(tài)系統(tǒng)分別利用了生態(tài)工程中物質循環(huán)再生原理和物種多樣性原理 生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力 環(huán)境容納量 的限度 因此 在進行生態(tài)工程建設時 需要考慮環(huán)境的承載力 考慮養(yǎng)鴨場和養(yǎng)豬場的規(guī)模 這遵循的是協(xié)調與平衡原理 2 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 要改變人類能征服自然的錯誤觀念 走生態(tài)經濟之路 主要通過實行 循環(huán)經濟 的原則 使一個系統(tǒng)產出的污染物 能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產原料 從而實現(xiàn)廢棄物的資源化 該農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)利用雛鴨旺盛的雜食性 吃掉稻田里的雜草和害蟲 用作物養(yǎng)豬 養(yǎng)鴨 用秸稈培育蘑菇 生產沼 氣 用鴨糞 沼渣肥田 生產出無公害的大米與蛋肉類 實現(xiàn)了對能量的多級利用 從而大大提高能量利用率 獲得更高收益 3 我國人口較多 人均土地 水資源和能源占有量少 所以在進行生態(tài)工程時 一定要注重生態(tài)效益 社會效益和經濟效益的統(tǒng)一 答案 1 物質循環(huán)再生原理協(xié)調與平衡少消耗 多效益 可持續(xù) 2 生態(tài)經濟循環(huán)經濟廢棄物的資源化能量的多級利用 3 生態(tài)社會 交匯命題點 現(xiàn)代生物科技專題 跨專題考查