专题九生物科技与技术实践

专题九生物科技与技术实践考纲要求内容要求1.基因工程基因工程的诞生Ⅰ基因工程的原理及技术Ⅱ基因工程的应用Ⅱ蛋白质工程Ⅰ2.克隆技术植物的组织培养Ⅱ动物的细胞培养与体细胞克隆Ⅰ细胞融合与单克隆抗体Ⅱ3.胚胎工程动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础Ⅰ胚胎干细胞的移植Ⅰ胚胎工程的应用Ⅱ4.生物技术的安全性和伦理问题转基因生物的安全性Ⅰ生物武器对人类的威胁Ⅰ生物技术中的伦理问题Ⅰ5.生态工程阐述生态工程的原理Ⅱ生态工程的实例Ⅰ6.酶的应用酶的存在与简单的制作方法酶活力测定的一般原理和方法酶在食品制造和洗涤等方面的应用（1）能独立完成“生物知识内容表”所列实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技制备和应用固相化酶能，并能将这些实验的方法和技能进行综合运用（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理（3）能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订7.生物技术在食品加工及其他方面的应用（1）从生物材料中提取某些特定的成分（2）运用发酵加工食品的基本方法（3）测定食品加工中可能产生的有害物质（4）植物的组织培养（5）蛋白质的提取和分离（6）PCR技术的基本操作和应用基因工程★目的基因的获取：分为直接分离基因、人工合成基因。人工合成法反转录法mRNA逆转录单链DNA合成双链DNA专一性强，目的基因不含内含子操作麻烦，mRNA存在的时间短，技术要求高根据已知氨基酸序列合成通过测出的核苷酸序列，通过化学方法合成专一性最强，目的基因不含内含子，可以合成自然界中不存在的基因目前，复杂的、尚不知核苷酸序列的基因不能合成基因表达载体的构建方法载体（质粒）DNA分子（含目的基因）同一种限制酶切割带有黏性带有相同黏性末端的末端切口目的基因片段DNA连接酶重组DNA（环状重组质粒）将目的基因导入受体细胞植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法（用Ca2+处理）受体细胞受精卵体细胞（需经组织培养）受精卵原核细胞目的基因的检测与鉴定导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。转录检测：分子杂交法，即目的基因作探表达检测针与mRNA杂交翻译检测：抗原—抗体杂交法个体生物学水平鉴定：转基因生物是否具有抗性或转基因产品的功能活性。细胞工程细胞工程包括动物细胞工程和植物细胞工程。植物组织培养植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。植物组织培养可培育繁殖速度快而且无病毒的植株，还可以通过大规模的植物、细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等，另外，还可用植物组织培养方法形成的胚状体，包裹上人工种皮，制成人工种子。过程名称过程形成体特点条件脱分化由外植体形成愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞团①离体②提供营养物质（有机物、无机物）③提供激素（生长素和细胞分裂素）④提供其他适宜条件再分化由愈伤组织成为幼苗或胚状结构有根、芽或有生根发芽的能力植物组织培养与动物细胞培养项目原理培养基结果培养目的植物组织培养细胞的全能性固体：营养物质、激素培养成植株快速繁殖，培育无病毒植株等动物细胞培养细胞的增殖液体：营养物质、动物血清等培育成细胞系或细胞株获得细胞的产物或细胞等植物体细胞杂交和动物细胞融合项目细胞融合原理细胞融合方法诱导手段用途植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、聚乙二醇等试剂诱导克服远缘杂交不亲和，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后，诱导细胞融合离心、电刺激、聚乙二醇、灭活病毒等试剂诱导制备单克隆抗体的技术单克隆抗体制备过程中的两个核心问题◎为何制备单克隆抗体要将单个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合?体内的B淋巴细胞数目很多，可以产生多达百万种以上的特异性抗体，这些抗体主要存在于动物体血清中，也存在于组织液及外分泌液中。如果从动物血清中分离出所需要的抗体，不仅获得的抗体产量低，而且抗体的特异性差，纯度低，反应不灵敏。如果利用单个B淋巴细胞通过无性繁殖，就可产生大量单一抗体，但B淋巴细胞在体外不能无限增殖（从动物细胞培养的过程可以理解，单个细胞要度过两次“危机”几乎是不可能的），这就需要利用肿瘤细胞无限增殖的特点，将单个B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，可以使杂种细胞具有两个亲本的遗传特性，也就是既具有无限增殖的特点，又能产生单一抗体。◎制备过程中为何须经两次筛选?第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，因为有三种融合情况：B淋巴细胞与B淋巴细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合、B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合。而只有B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的细胞才是需要的杂种细胞。第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。胚胎移植◎胚胎移植的供体和受体必须是同种生物，同一物种的动物才有可能具有相同的生理特征。◎作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良的品种。◎胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。“生物技术实践”知识网络建构果酒和果醋制作腐乳的制作制作泡菜并检测亚硝酸盐含量制作原理果酒：无氧呼吸果醋：有氧呼吸多种微生物发酵泡菜制作：乳酸菌无氧呼吸亚硝酸盐检测：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料实验流程图挑选葡萄→冲洗→榨汁→酒精发酵醋酸发酵果酒果醋让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制原料加工→修整、洗涤、晾晒操作提示材料的选择与处理；防止发酵被污染;控制好发酵条件控制好材料的用量；防止杂菌污染泡菜坛的选择；腌制的条件；测定亚硝酸盐含量的操作植物芳香油三种提取方法提取方法实验原理方法步骤适用范围水蒸气蒸馏利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取有机溶剂萃取使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分溶解在有机溶剂中直接使用酶与固定化酶类型优点不足直接使用酶催化效率高，低耗能，低污染对环境非常敏感，易失活；难回收，不能再次利用，与产物混在一起，可能影响产品质量固定化酶酶与产物分开，可反复利用一种酶只能催化一种化学反应，生产实践中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应得到的例1制备单克隆抗体所采用的细胞工程技术包括（）①细胞培养②细胞融合③胚胎移植④细胞核移植A.①②B.①③C.②③D.③④答案：A例2下列关于细胞工程的叙述，错误的是（）A.电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B.去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C.小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D.某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同答案：D例3下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是（）A.花药、胚不能作为组织培养的材料B.植物细胞具有全能性C.外植体是指用于培养的植物组织或器官D.外植体可诱导出愈伤组织答案：A例4不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养生物营养的描述中，不正确的是（）A.氮源物质为该微生物提供必要的氮素B.碳源物质也是该微生物的能源物质C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质D.水是该微生物的营养要素之一答案：B例5利用细胞工程方法，以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是（）A.用纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，产生的血清抗体为单克隆抗体B.体外培养单个效应B细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体C.将等量效应B细胞和骨髓瘤细胞混合，经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞D.利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者答案：D例6下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度影响C.限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取答案：C例7利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（）A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白答案：D例8单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述，错误的是（）A.特异性强，灵敏度高B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹”C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体D.由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌答案：C例9下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（）A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒D.原核基因不能用来进行真核生物的基因改良答案：B例10在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是（）A.用mRNA为模板逆转录合成DNAB.以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C.将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选D.由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA答案：B例11【现代生物科技专题】天然酿酒酵母菌通常缺乏分解淀粉的酶类，用作发酵原料的淀粉需经一系列复杂的转化过程才能被利用。研究者从某丝状真菌中获取淀粉酶基因并转入酿酒酵母菌，获得的酿酒酵母工程菌可直接利用淀粉产生酒精。请回答下列问题：（1）将淀粉酶基因切割下来所用的工具是______________，用__________将淀粉酶基因与载体拼接成新的DNA分子，下一步将该DNA分子____________，以完成工程菌的构建。解析：基因工程的步骤是：获取目的基因、目的基因与运载体结合、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测和鉴定。用限制酶将目的基因切割下来，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，将重组DNA分子导入酿酒酵母菌细胞中。答案：限制性核酸内切酶DNA连接酶导入酿酒酵母菌（2）若要鉴定淀粉酶基因是否插入酿酒酵母菌，可采用的检测方法是_____________________；若要鉴定淀粉酶基因是否翻译成淀粉酶，可采用_________________________检测；将该工程菌接种在含淀粉的固体平板培养基上，培养一定时间后，加入碘液，工程菌周围出现透明圈，请解释该现象发生的原因。解析：目的基因的检测过程包括三个步骤：用基因探针检测受体细胞中是否有目的基因、用基因探针检测目的基因是否转录出mRNA、用抗原—抗体杂交技术检测是否有相应蛋白质的合成。该工程菌可分解淀粉，因此，在固体平板培养基上接种细菌的部位不具有淀粉，滴加碘液后没有蓝色反应出现，产生透明圈。答案：DNA分子杂交技术抗原—抗体杂交或淀粉酶活性该工程菌产生的淀粉酶可分泌至培养基，水解淀粉后的区域，遇碘不再变蓝色，产生透明圈。（3）如何进一步鉴定不同的转基因工程菌菌株利用淀粉能力的大小？解析：该实验自变量为不同转基因工程菌，因变量为淀粉酶活性或酒精产量。在相同条件下培养不同工程菌菌株，酒精产量较高的菌株利用淀粉的能力较强。答案：测定相同培养条件下不同工程菌菌株的淀粉酶活性或酒精产量。（4）微生物在基因工程领域中有哪些重要作用？解析：微生物具有繁殖周期短、多为单细胞、易培养、遗传物质相对较少等特点，因此，一般用微生物作为受体细胞和用于发酵的工程菌。基因工程的工具酶有限制酶和DNA连接酶，其中限制酶主要来自微生物。基因工程的常用运载体有：质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物，其中质粒是微生物细胞染色体外能够自主复制的小型环状DNA分子。答案：①工具酶主要来自微生物；②最重要的目的基因供体库之一；③目的基因的载