1、第六部分 生物技术与生命科学新进展第47讲 生命科学新进展一、考点内容全解（一）本讲考点是什么？在最近几年的高考试题中，以高新科技、诺贝尔奖成果、社会热点和焦点等为材料背景的题目“异军突起”，并有逐年增多的趋势，如2002年全国理综卷第4、6、12题分别涉及克隆、纳米技术、诺贝尔奖，2003年全国理综新课程卷第4、6、7、26题分别涉及生态农业、细胞工程、杂交育种，2003年全国新课程卷第36、38题分别涉及基因工程、艾滋病，2003年上海卷第5、6、31、34、36和38题分别涉及绿色食品、人类基因组计划、癌、艾滋病、细胞工程，等等。1命题者的主要意图考查考生对生物学课程标准所涵盖的相关知识
2、的理解能力，及获取知识能力、分析综合能力；测试考生的思维迁移、发散能力和创新能力；进行科普宣传。借助高考对社会的巨大影响力和“指挥棒”功能，引导中学素质教育的实施，提高公众的科学素养。2试题主要特点“起点高，落点低”，换句话说，“题在书外，理在书内”；试题体现国家和社会的主流意识，如资源环境人口、科技创新、社会发展等热点问题，弘扬科学精神和人文情神，具有素质教育的良好导向功能。试题在题型、思维过程、答案等方面呈现开放性，题目中一般有一道开放性简答题，要求考生进行科学评价或大胆应用创新。3.试题内容（1）爱滋病、SARS、DNA身份鉴定、生物高新技术在环保上的应用等社会科技热点（2）近三年世界十
3、大科技进展中有关生命科学的内容2001年（占五项）2002年(占六项)2003年（占七项）（3）近三年诺贝尔奖成果与生命科学有关的内容（二）考点例析例1爱滋病是由“人类免疫缺陷病毒(HIV)”引起的。HIV存在于爱滋病患者的细胞中，其遗传物质RNA逆转录形成的DNA可整合到患者细胞的基因组中，这样每个被感染的细胞就成为产生HIV的工厂，每个被感染的细胞裂解都可释放数百万个HIV。人若感染HIV，潜伏期一般210年(如图所示)，一旦确诊为爱滋病，一般2-3年死于其他疾病或癌症。请回答下列问题：(1)曲线I AB段形成的主要原因是：效应T细胞作用于 ；HIV失去藏身之所后，再经 作用，使HIV形成
4、沉淀，被吞噬细胞吞噬分解。(2)B点中有少量HIV的遗传物质逆转录形成的互补DNA潜伏在 细胞中。潜伏期过后，经过 过程，使HIV在血液中的浓度迅速上升。(3)科学家研究发现HIV的表面抗原经常发生变化，这给治疗和预防爱滋病药品的开发带来了极大困难。请你根据以上材料分析，科学家应从何人手开发治疗爱滋病的特异性药物?解析本题以爱滋病这一当今社会热点问题为材料背景，考查对体液免疫与细胞免疫过程及其关系、中心法则等知识的深刻理解，主要测试获取知识能力、分析综合能力。答案(1)被感染细胞，激活被感染细胞内的溶酶体酶，增加膜的通透性和渗透压，使被感染细胞裂解死亡；抗体 (2)被感染；互补DNA链的转录、
5、翻译形成蛋白质外壳，RNA与蛋白质外壳结合组装形成新HIV，并释放出去 (3)控制HIV逆转录(或控制整合到被感染细胞DNA上的基因的转录) 例22003年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2003年度诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得阿格雷和罗德里格麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面作出的贡献。阿格雷发现了水通道，而麦金农的研究主要集中在细胞膜离子通道的结构和机理方面，两位科学家的发现阐明了盐份和水如何进出活体细胞。右图为ADH（抗利尿激素）对肾集合管细胞管腔膜AQP2（水通道蛋白）数量的调节机制示意图。当血浆ADH水平升高后，肾集合管细胞胞浆内AQP2水通道蛋白小泡向管腔膜迁移并与之融合。通过
6、出胞作用小泡膜上的AQP2水通蛋白嵌入管腔膜，使管腔膜AQP2水通道蛋白的数量增加，从而使水渗透通透性相应地增高，增高的幅度与血浆ADH升高的浓度成正比。当血浆ADH水平降低时，集合管细胞管腔膜出现胞吞作用，又形成AQP2水通道蛋白小泡迁移到管腔膜下的胞浆内。此时细胞管腔膜上的AQP2水通道蛋白数量相应地减少，管腔膜水渗透通透性也相应地降低。回答：（1）ADH对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节主要是 （神经/体液）调节（2）水通道蛋白由水通道蛋白基因指导合成，其遗传信息的传递过程是 注： ADH，抗利尿激素； AC，腺苷环化酶；ATP，三磷酸腺苷；cAMP， 环腺苷酸；AQP2，水通道蛋白
7、（3）水通道蛋白的形成及水通道蛋白小泡的出胞作用与 有关（ ）细胞膜线粒体高尔基体内质网核糖体细胞核A BC D（4）AQP2基因突变可诱发2种结果：肾集合管细胞生成的AQP2蛋白丧失水通道功能；生成的AQP2蛋白仍具有水通道功能，但不受ADH的调节。则有关AQP2基因突变的说法肯定错误的是 A影响ADH对肾集合管水通透性的调节B患者必定会出现尿糖C患者出现肾尿浓缩功能障碍，并持续排出大量的稀释尿D患者尿量偏少（5）有人认为“肾集合管对水的重吸收是一个不消耗能量的渗透过程”，你同意吗？为什么？解析本题以ADH（抗利尿激素）对肾集合管细胞管腔膜AQP2（水通道蛋白）数量的调节机制为材料背景，考查
8、知识目标主要有：体液调节，细胞膜系统的结构与功能，水的平衡与调节，基因突变，中心法则，以及物质的跨膜运输。主要能力考查目标是获取知识的能力、推理能力和对基本概念、基本原理的理解能力。题干除给出了丰富的图形信息外，还提供了较多的文字说明材料，目的是为学生获取解答问题所需的信息提供必要的帮助。题目具有较强的综合性，体现了“以能力为主导，以情景为主线，以知识为载体”的命题思想，分析如下：第(1)题：垂体释放的抗利尿激素，通过体液输送后，作用于肾小管、集合管，调节对水的重吸收量，属体液调节。第(2)题：考查中心法则在具体问题情景下的应用，此处必须注意具体与抽象的关系。第(3)题：主要考查内膜系的功能。
9、由核基因指导合成的AQP2水通道蛋白虽然不是直接分泌到细胞外的蛋白质，但从水通道蛋白的合成及水通道蛋白小泡的出胞作用（小泡向管腔膜迁移并与之融合）的过程看，推理可知AQP2水通道蛋白的合成和分泌实质是一种分泌蛋白的合成和分泌。第(4)题：由题意知AQP2基因突变诱发的2种结果都不能使ADH（抗利尿激素）实现对水重吸收的有效调节，使尿中水量增多，排出大量的稀释尿。第(5)题：考查考生的创新意识和批判精神。虽然水通过“水通道”扩散不消耗能量，但抗利尿激素对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节过程（如AC腺苷环化酶的活化，AQP2的小泡的出胞作用等）消耗ATP（见题干示意图）。转录翻译答案（1）体液
10、 （2）水通道蛋白基因mRNA水通道蛋白 （3）A （4）B （5）否，虽然水通过“水通道”扩散不消耗能量，但抗利尿激素对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节过程需要消耗ATP二、能力提升技巧生物高考科技应用题、社会热点题的复习备考策略：克服畏难心理。这类题目的一个显著特点是“新情景，老问题”，所以首先要闯过“心理关”，消除神秘感，并对成功解决问题充满信心；基于生物高考科技应用题、社会热点题的“起点高，落点低”的特点，熟练掌握教材的基础知识和基本方法能力，着力培养理解能力是解决问题的基础；关注社会、科技热点，尤其是与生物学有关的“国际(内)十大科技进展”和年度诺贝尔奖成果，并结合所学知识进行分
11、析，不仅可以培养理论联系实际的学风，而且使生物学学习变得更加生动有趣；一方面作到心中有数，使自己在应试中能够处变不惊，另一方面更提高了自己获取知识的能力、迁移推理能力、应用创新能力；平时学习和复习中注意培养自己“运用已学知识，学习新的知识”的能力，养成勤于自学的良好习惯，并长期坚持下去。例3最近，科学家首次用来自文献(因特网)上基因系列，用化学方法合成特异性病毒脊髓灰质炎病毒。在适宜条件下，科学家将在实验室人工合成的DNA与催化DNA转变为RNA的酶相混合；并将所产生的RNA链加入到许多化学制剂的混合物中去，这些化学制剂与脊髓灰质炎典型地侵犯人体细胞中的化学物质很相似。这种随后在细胞与动物中进
12、行试验的含有完整的脊髓灰质炎病毒所酿造的饮料证实是有传染性的。为了区别合成的病毒与实验品系的病毒，研究者将微妙的变化引入到病毒的遗传密码中去，而不会改变病毒编码的蛋白质。成分腺嘌呤鸟嘌呤尿嘧啶胞嘧啶含量a%b%c%20%数目15002250其他数量关系a+b=50(1)若用某一种酶降解一种特异性脊髓灰质炎病毒的遗传物质，得到的成分如上表：求值：a=_；b=_；c_使用的酶是_A蛋白酶 B核糖核酸酶 C脱氧核糖核酸酶 D核糖核酸酶或脱氧核糖核酸酶(2)根据材料，下列叙述不正确的是_A人工合成的脊髓灰质炎病毒具有生物活性 B人工合成DNA时，必须与生物自然状态条件相同C催化DNA转变为RNA的酶是
13、逆转录酶 D“化学制剂的混合物”应包括多种氨基酸E“微妙的变化”属于基因突变(3)如果全球性消灭脊髓灰质炎运动获得成功的话，是否可以消灭脊髓灰质炎病毒标本？解析本题以世界上第一个用化学方法合成特异性病毒脊髓灰质炎病毒这一最新消息为材料背景，考查碱基互补配对原则、酶专一性、DNA复制、基因突变及生物多样性等知识，主要测试获取知识能力、分析综合能力。(1) 依题意，A：G=1500：2250= a%：b% 得a/b=2/3联立 a+b=50 解得a=20 b=30 即(G%=30%)C%=20%) 故该核酸分子必为单链单链RNA 分析表格材料信息知脊髓灰质炎病毒的遗传物质为RNA(2)利用“PCR
14、”仪人工合成DNA，使用约5594的高温酶；因为这种“微妙的变化”是病毒的遗传密码，而不属于基因(3) 开放性题目，言之成理即可。答案(1)20；30；30 B (2)BE (3)否。从保护生物多样性角度考虑，我们不应人为消灭一个物种；又如：是。即使在需要脊髓灰质炎病毒时，我们可以人工合成。解题技巧基本思路：原型定向（从新情景材料中获取有效信息，即寻找知识、能力切入点）原型启发、联想(搜寻教材中相关知识点，即明确知识、能力考点)解决问题（通过比较、分析，综合运用多种思维方法，探求问题答案）三、基础能力测试1科学杂志评出“饿死肿瘤”研究获新进展为2004年十大科技突破。临床试验结果显示，一种抑制
15、肿瘤血管生长的药物与传统化疗药物结合，可延长结肠癌患者存活期。这里利用的原理不包括 （ ） A抑制癌细胞的复制 B切断的癌细胞营养供应 C阻断癌细胞的增殖 D诱发癌细胞基因突变2DNA指纹技术可用于亲子鉴定，亲子鉴定所检测的“遗传因子”都是符合孟德尔的遗传定律的，并以此进行评判。（1）理论上，在鉴定中只要出现排除指标并且充分排除基因突变的可能，就可以以此作出排除存在亲权的结论。下列争议父亲A、B、C、D四人中，可完全排除孩子生物学父亲的是（ ）争议父亲ABCD母亲VWA16，1715，1716，1718，18孩子VWA15，1716，1717，1717，18争议父亲VWA15，1816，181
16、5，1817，17母亲 孩子 A B C说明：加粗字体表示来自母亲的遗传因子，下划线字体表示来自父亲的遗传因子（2）图为通过提取某小孩和其母亲，以及待测定的四位男性的DNA，分别由 酶处理后，生成含有若干DNA片段，并已进行 仪扩增得到的混合物，然后进行电泳仪所得到的一组DNA指纹图谱示意图，则该小孩真正生物学上的父亲是 ，原因是 （3）“PCR”与人体内DNA复制有何特殊之处？（4）2002年6月，我国第一张18位点的“基因型身份证明”在湖北武汉诞生。现行居民身分证具有一定时效性(有效期)如10年、20年不等，“基因型身份证明”是否如此？说明理由。是否存在两个人的“基因型身份证明”完全相同情
17、况？3纳米科技方兴未艾。2004年1月12日，两院院士评出“科学家研制出世界最小的纳米电动机”为2004年十大科技进展。而最近，在美国田纳西州一批研究人员的努力下，一个分子级(6nm)大小的发电机崭露皱形。它能够在启动后5s-10s开始立即工作，既不需要任何燃料，也不需要水分和二氧化碳的供应。只要有一丝微弱的光，它就可以永远工作下去。理论上，分子发电机可提供1伏的电力。植物叶片中的光合反应中心充当了该发电机的主体。光合反应中心主要由一些结构复杂的色素蛋白分子组成，它位于细胞叶绿体的膜上，是光合反应的重要成分。依靠光合反应中心和其他生物大分子的联合作用，叶绿体可以捕获光能,产生电流，最终将二氧化
18、碳和水转化为氧和饱含能量的碳氢化合物。关于分子发电机的说法正确的有_A分子发电机可以称之为纳米发电机 B组成分子发电机的部件主要由核糖体提供C分子发电机可将光能直接转化为电能 D分子发电机的输出物质主要有电能、氧气和葡萄糖在光合作用过程中, 叶绿素吸收的光能除形成NADPH外，还用于_和_C5化合物在叶绿体的_(填部位)形成4据路透杜消息，香港医生尝试从已康复的非典型肺炎病人体内取得血清，用来治疗病情严重的病人，结果取得良好的效果，他们的血清成了许多病重者的救命良药。(1)组成冠状病毒的化学元素一定有 (2)从已康复的非典型肺炎病人体内取得的血清可以成为许多病重者的救命良药，这是因为康复者血清
19、中有 (3)如用小鼠 细胞与康复者的某一种 细胞融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生康复者血清中含有的物质，可以快速使易感者获得抗病能力和治疗病人。该融合过程需在 的诱导下完成。(4)冠状病毒可能在下列哪项中培养成功 ( )A固体培养基 B无菌的牛肉汤C含有多种无机盐的培养液 D适宜温度和湿度条件下的活体组织(5)SARS病毒疫苗是治疗非典的特效药。正在开发的疫苗有灭活疫苗、减毒疫苗、亚单位疫苗、核酸疫苗等。非典疫苗输入人体内后能做使人体产生针对病毒的抗体，获得免疫力，这种免疫是( )A非特性免疫 B人工自动免疫 C人工被动免疫 D自然免疫一般情况下，病毒毒性会逐代衰减，利用此特性可制备减
20、毒疫苗。下列用自然选择理论解释病毒毒性会逐代衰减的原因，错误的是( )A宿主产生相应高效抗体 B毒力较低的病毒才能与宿主一定程度共存C病毒对抗体产生了选择作用 D病毒与人体进行了相互选择目前，科学家利用分子生物学手段可定点和定向改造或删除病毒基因组内的关键毒力基因，能极大加快减毒疫苗的构建。删除毒力基因可选用下列哪一种专一性的酶处理SARS病毒的核酸分子？( )A蛋白酶 BRNA酶 CDNA酶 D肽酶核酸疫苗是指把编码病毒抗原的基因融合到重组质粒或其他病毒(如痘病毒、腺病毒)来制备的疫苗。如近年来应用基因工程技术构建编码多种肿瘤抗原肽的小基因，通过载体表达，产生互不干扰的多表达重组体，以激发相
21、对应的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)克隆，进行过继性免疫治疗。若科技人员利用SARS病毒特定基因M基因M控制酶N的合成，而酶N指导合成抗原M构造重组质粒疫苗，则基因M遗传信息传递过程为 四、潜能挑战测试5阅读下面的材料，然后回答：2002年10月7日瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将2002年诺贝尔生理学或医学!奖授予英国科学家悉尼布雷内、美国科学家罗伯特霍维茨和英国科学家约翰苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育的“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。“程序性细胞死亡”过程中的基因规则可用为下图表示：试填写下列代号、的结构名称，及A、B、C的生理过程的名称：_ ；_ ； _；_A代表_过程；B过程由_控
22、制实现；C_过程，它必须通过细胞的分裂、分化才能完成以下说法错误的是_A在人体发育成熟之前的阶段，总体来说细胞诞生的多，死亡的少B发育成熟后，人体内细胞的诞生和死亡处于一个动态平衡阶段C在人体内，如果该死亡的细胞没有死亡，就可能导致细胞恶性增长，形成癌症；如果不该死亡的细胞过多地死亡，就会出现衰老D控制“程序性细胞死亡”的基因有两类，一类是抑制细胞死亡的，另一类是启动或促进细胞死亡的。两类基因相互作用控制细胞正常死亡线虫以细菌为食，通体透明，只有1毫米长。线虫雌雄同体，它可以自己产生精于和卵子，完成受精过程。线虫在发育过程中，一共生成l090个细胞，但其中的131个细胞通过程序性细胞死亡的方式
23、死去，成虫只有959个细胞，但是却分化成表皮、肠、神经、肌肉等多种细胞类型。线虫的生活周期很短，只有9天，从受精卵到性成熟需要三天半的时间。在显微镜下直接观察细胞发育过程，可与遗传学分析有机地结合起来。问：选用线虫作为实验模型(模式生物)，有哪些好处？开放性题目：设想“死亡基因”如何控制细胞的死亡？“程序性细胞死亡”理论在医学上有何应用前景？6世界卫生组织正式确认冠状病毒的一个变种是引起非典的病原体，为非典快速诊断与相关药物开发提供了理论基础，这项成果被两院院士投票评选为2004年世界十大科技进展。(1)非典病人感染SARS病毒早期，体内病毒数量极少，但用基因诊断法也能检出，方法是：取待测对象
24、鼻腔或口腔分泌物，经特殊处理得到可能包含的微量SARS病毒，经PCR扩增仪扩增，然后用SARS病毒RNA作探针即可鉴定。作为SARS病毒RNA探针的是( )A特异性的SARS抗原基因 B特异性的SARS病毒基因DNAC任一个SARS抗体基因 D整个SARS病毒基因组大量SARS病毒基因诊断试剂(即探针)最可能通过什么方式得到？( )A从互联网SARS病毒基因数据库获取 B分离SARS病毒基因 C用PCR仪扩增 D用化学方法合成(2)酶联免疫法是最早开发的一种非典快速诊断技术。其原理是SARS病毒侵入人体后，机体产生相应特异性抗体，通过检测疑似病人血清中是否含有该特异性抗体来推确判定。材料一 抗
25、体分子呈“Y”形(见图,箭头所指为抗原结合部位)，它由两条相同的轻链(短链L)和两条相同的重链(长链H)组成，其分子量分别为17000和35000。其中L链有1个可变区域(VL)和1个不变区域(CL)，H链有1个可变区域(VH)和4个不变区域(CH) 。CHO 代表糖类基团。材料二 下表为人类抗体分子L链、H链基因分布：肽链基因所在染色体编号H、14L21、2、322材料三 重链(H)与轻链(L)结合，分别形成5种不同抗体(见表)抗体种类IgMIgDIgGIgAIgEHL或抗体分子数5111或21结构(22)5或(22)522或2222或22(22)1-2或(22)1-222或22回答：若氨基
26、酸的平均分子量为128，并假定两个糖类基团式量共计a，则一个抗体分子约有 个氨基酸缩合而成10个IgM分子含 个重链；10个IgA分子最多可与 个抗原结合人类VH基因与CH基因是否遵循自由组合定律？ ；若链共有n个氨基酸系列，而基因共有m个核苷酸系列，则推知基因中外显子占 %。五、标答与点拨1D （血管提供营养；化疗抑制DNA复制）2（1）C（在亲子鉴定中每个人的每个遗传检测指标都是显示二个遗传因子即一对相同基因或等位基因的表现结果）（2）限制性内切酶；PCR仪；B是该小孩的生物学上的父亲 因为B和母亲、孩子两者之间的DNA指纹图谱完全相同（3）离体条件，高温酶 （4）否。同一个体的不同生长发
27、育阶段和不同组织的DNA是相同的。所以，它既有高度的个体的特异性和稳定 一卵双生的双胞胎3ABC 分解水；形成ATP 叶绿体基质 （纳米技术是指基于纳米尺度的操作；依题意分子发电机不需要水分和二氧化碳的供应，所以无氧和饱含能量的碳氢化合物产生 、考查光合作用的光反应、暗反应的过程(部位、原料、条件和产物) ）4(1)C、H、0、N、P (2)抗体 (3)骨髓瘤；B淋巴；灭活的仙台病毒或聚乙二醇 (4) D (5)B C B 基因MRNA酶N5线虫受精卵 正常细胞 线虫 程序性死亡的细胞； A细胞分裂； B控制细胞死亡的基因；C发育 C （细胞程序性死亡是一种程序性死亡由基因控制正常的生理行为，
28、如蝌蚪尾的消失，衰老是细胞的程序性死亡的结果；不该死亡的细胞过多的死亡，如白细胞大量死亡将导致白血病，这是非程序性死亡） 线虫的生活周期很短，可以大大缩短实验周期；易于繁殖，体积小，可以大批量地用于操作；线虫通体透明，人们在显微镜下可以直接观察到它的每一个细胞，可以看到产卵、孵化、生长、摄食、死亡等全过程。科学家可以追踪每个细胞的生成和最终的命运；有着亿万细胞的哺乳动物发育过程过于复杂，科学家一时无法进行研究。一些简单的实验室常用模型生物，像细菌、酵母等，只有一个细胞，也无法用以研究器官发育过程中细胞之间的相互作用。线虫无疑是最佳选择 死亡基因指导合成特殊的蛋白质（酶）降解细胞DNA细胞死亡
29、死亡基因指导合成特殊的蛋白质（酶）阻碍或破坏细胞生长关键因子细胞死亡等等 无论是抑制还是激活程序化细胞死亡都有重大的医疗价值。如果能够只激活肿瘤细胞发生程序化死亡，将可特异地杀死癌细胞，达到治疗的目的。而对于艾滋病等患者来说，H的感染将引起过多的T淋巴细胞死亡，如果能够抑制这一过程，就可为机体清除HIV赢得时间，并最终战胜艾滋病。6(1)A C (2) (设有x个氨基酸，则128x(x-4)18162a（1700035000）2)2510100 (1个IgM分子含2个重链)；221040 (1个IgA分子最多含2个抗体分子，每个抗体分子可接合2个抗原) 否 (VH基因与CH基因位于同一条染色体即14号染色体) (根据中心法则，每个密码子由6个碱基决定)
