1、专题8现代生物科技专题考点考向考情分析基因工程与细胞工程一基因工程1.考查题型:非选择题。2.考查形式:根据提供的文字信息作答。3.命题特点:(1)对基因工程的考查频率较高,侧重考查操作工具的种类、功能以及操作基本程序等。动物细胞工程技术中的核移植技术及单克隆抗体的制备也有所考查。(2)题目常借助简洁的文字材料或模式图等考查有关基因工程、动物细胞工程的原理、技术手段等,尤为注重对教材中一些关键词的填充及对结论性语句的准确表述等。二细胞工程胚胎工程与生态工程三胚胎工程1.考查题型:非选择题。2.考查形式:根据提供的文字信息作答。3.命题特点:(1)从全国卷命题来看,曾考查过胚胎移植的概念。多以简
2、单的科研实例为载体考查本部分知识,如胚胎移植的概念、基本程序等,有时也会结合基因工程技术或动物细胞工程技术综合考查。(2)生物技术的安全性和伦理问题为开放性的试题,暂时没有考查。四生态工程五生物技术的安全性和伦理问题1.(2019年全国卷)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。答案基因组文库cDNA文库 2.(2019年全国卷)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。答案解旋酶加热至9095 氢键3.(2019
3、年全国卷)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)。答案能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快4.(2019年全国卷)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,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。答案有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖5.(2019年全国卷)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。答案茎尖6.(2019年全国卷)植物组织培养技术
4、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)。答案含目的基因的细胞愈伤组织小植株7.(2019年全国卷)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有。答案全能性(或形成完整植株所需的全部基因)8.(2019年全国卷)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,切取的组织块中要带有形成层,原因是。答案形成层容易诱导形成愈伤组织9.(2019年全国卷)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的,这种繁殖方式属于繁殖。答案遗传特性无性10.(2019年海南卷)人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质
5、(Y),该蛋白质由一条多肽链组成。若要获得Y的基因,可从人的T细胞中提取作为模板,在催化下合成cDNA,再利用技术在体外扩增获得大量Y的基因。答案mRNA逆转录酶PCR11.(2019年海南卷)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若要将人体的能稳定表达Y蛋白的基因插入农杆菌Ti质粒上的中,得到含目的基因的重组Ti质粒,则可用农杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y蛋白的愈伤组织,则说明Y的基因已经。答案T-DNA整合到叶肉细胞染色体DNA上12.(2019年海南卷)天然的Y蛋白通常需要在低温条件下保存。假设将Y的第6位氨基酸甲改变为
6、氨基酸乙可提高其热稳定性,若要根据蛋白质工程的原理对Y进行改造以提高其热稳定性,具体思路是。答案在基因中找到编码第6位氨基酸的位置,参照密码子表,将基因中原先编码氨基酸甲的碱基替换为编码氨基酸乙的碱基。13.(教材P8内容改编)基因工程的操作步骤包括:目的基因的获取;目的基因的检测和鉴定。答案构建基因表达载体把目的基因导入受体细胞14.(教材P11内容改编)基因工程中构建基因的表达载体,该表达载体包含的要素有、等。答案目的基因标记基因启动子终止子复制原点15. (教材P27内容改编)蛋白质工程需要从预期的蛋白质的功能出发,设计预期的蛋白质结构,推出相应的,找到相应的。答案氨基酸序列脱氧核苷酸序
7、列16.(教材P33内容改编)在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中,不会发生细胞的增殖和分化。( )17.(教材P36内容改编)再生出细胞壁是原生质体融合成功的标志。( )18.(教材P44内容改编)制备肝细胞悬液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理。( )19.(教材P45内容改编)培养保留接触抑制的细胞,在培养瓶壁上可形成多层细胞。( )20.(教材P46内容改编)用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的培养细胞。( )21.(教材P53内容改编)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后有三种细胞类型(若仅考虑两两融合的情况)。( )22.(教材P64内容改编)雄性动物刚刚排出的精子并不具有受
8、精能力,必须获能后才具备受精能力。( )23.(教材P65内容改编)透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。( )24.(教材P67内容改编)内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。( )25.(教材P77内容改编)在胚胎移植中,对供体母畜要进行超数排卵处理,对供、受体要进行同期发情处理。( )26.(教材P79内容改编)在对囊胚进行分割时,要将滋养层细胞均等分割。( )27.(教材P80内容改编)胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点。( )28.(教材P112内容改编)根据协调与平衡原理,一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量。( )一、基因工程1.DNA重组技术的基本工
9、具(1)限制性核酸内切酶(简称:限制酶)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。作用:识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。结果:产生黏性末端或平末端。(2)DNA连接酶作用:将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。类型常用类型Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能只缝合黏性末端缝合黏性末端和平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(3)载体种类:质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因2.基因工程的基本操作过程(1)目的基因的获取目的基因:主要是指编码蛋白
10、质的基因。获取目的基因的方法a.直接分离法:从自然界已有的物种中分离,如从基因组文库或cDNA文库中获取。b.人工合成:基因小,核苷酸序列已知,可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成;以RNA为模板,在逆转录酶的作用下人工合成。扩增目的基因:利用PCR技术扩增目的基因。(2)基因表达载体的构建基因工程的核心基因表达载体目的基因复制原点:载体自我复制的起点启动子:RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录终止子:RNA聚合酶脱离部位,终止转录标记基因:鉴别受体细胞中是否含有目的基因 (3)将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术钙离子转化法受体细胞体细胞或
11、受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2+处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子(4)目的基因的检测与鉴定3.蛋白质工程流程图A.转录B.翻译C.分子设计D.多肽链E.预期功能二、细胞工程(一)植物细胞工程1.细胞的全能性(1)含义:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整生物体的潜能。(2)植物细胞全能性表达的条件:具有完整的细胞结构;处于离体状态;提供一定的营养、激素和其
12、他适宜外界条件。2.植物组织培养技术(1)原理:植物细胞具有全能性。(2)过程3.植物体细胞杂交技术(1)概念: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。(2)操作流程过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体,用到的酶是纤维素酶和果胶酶。过程b是原生质体的融合,其原理是细胞膜具有一定的流动性。人工诱导的方法有物理法,包括离心、振动、电激等;化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂来诱导细胞融合。过程c是原生质体融合后再生出细胞壁,这是原生质体融合成功的标志。过程d是植物组织培养,其原理是植物细胞的全能性。(二)动物细胞工程1.动物细胞培养(1)原理:
13、细胞增殖。(2)培养条件无菌、无毒的环境:对培养液和所有培养用具进行无菌处理,添加抗生素,定期更换培养液以清除代谢产物。营养:除正常的有机营养和无机营养外,通常需加入血清、血浆等一些天然成分。适宜的温度和pH。气体环境:95%空气加5%CO2的混合气体。(3)动物细胞的培养过程2.动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)原理:动物体细胞核具有全能性。(2)过程:(3)结果:产生新个体。三、胚胎工程1.精子和卵子的发生项目精子的发生卵子的发生过程过程特点M和M是连续的,需变形;两次分裂细胞质都均等分配M和M是不连续的,不需要变形;只有M中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配,其余细胞质都不均等分
14、配结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂;原始生殖细胞产生成熟生殖细胞的方式为减数分裂;减数分裂过程中染色体复制一次,细胞分裂两次,子细胞中染色体数目减半2.体内受精(1)精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。(2)卵子的准备:卵子要在输卵管内进一步成熟,当达到减数第二次分裂的中期时,才具备与精子受精的能力。(3)受精过程(4)体外受精:获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。3.早期胚胎发育卵裂细胞分裂方式:有丝分裂细胞数量增多,胚胎总体积不增加或略有缩小桑椹
15、胚细胞数目为32个左右细胞都具有全能性囊胚内细胞团:发育为胎儿的各种组织滋养层细胞:发育成胎膜和胎盘原肠胚外胚层:由内细胞团表层的细胞形成内胚层:由内细胞团下方的细胞形成4.胚胎工程的应用及前景(1)胚胎移植过程(2)胚胎分割材料:发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。分割要求:对囊胚分割时,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。5.胚胎干细胞(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。(2)特点形态:体积小、细胞核大、核仁明显功能:具有发育的全能性体外培养:可增殖而不发生分化6.转基因生物存在安全性问题的原因目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调
16、控机制等都了解得相当有限。目的基因往往是异种生物的基因。外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。7.关注生物技术的伦理问题项目反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念,中国禁止生殖性克隆中国不反对治疗性克隆技术方面技术不成熟,重构胚胎成功率低,胚胎着床率低、流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命,杀死胚胎无异于“谋杀”提取骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤四、生态工程原理项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力“三北防护林”建设中的问题,珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题、过度放牧等整体性原理社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系,保障生态系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理:总体功能大于部分之和可保持系统高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系