2012届生物二轮复习专题十四现代生物科技专题突破

凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]专题十四现代生物科技[来源:zzstep.com][来源:中教网]摘要：本专题知识是历年高考的必考内容，其中基因工程是当前生命科学研究的热点和前沿之一，基因诊断、基因治疗、基因产品在人们生活中的出现日渐频繁。基因工程的原理、技术与应用是选修三的重要考点，且经常与胚胎工程、微生物的培养、克隆技术、组织培养等知识进行综合考查。动物细胞培养及应用、植物组织培养与植物体细胞杂交在农业生产中的应用也是重要的考点。一、专题知识突破1、考纲要求基因工程(1)基因工程的诞生I(2)基因工程的原理及技术Ⅱ(3)基因工程的应用Ⅱ(4)蛋白质工程I克隆技术(1)植物的组织培养Ⅱ(2)动物的细胞培养与体细胞克隆I(3)细胞融合与单克隆抗体Ⅱ[来源:zzstep.com][来源:中国教育出版网zzstep.com]胚胎工程(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础I(2)胚胎干细胞的移植I(3)胚胎工程的应用Ⅱ生物技术的安全性和伦理问题(1)转基因生物的安全性I(2)生物武器对人类的威胁I(3)生物技术中的伦理问题I生态工程(山东考纲不要求)(1)简述生态工程的原理Ⅱ(2)生态工程的实例I实验[来源:中_国教_育出_版网][来源:中国教育出版网zzstep.com]DNA的粗提取与鉴定凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]2、考点剖析考点1：基因工程和蛋白质工程【真题导航】例1、（2011四川卷）北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是A过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达解析：过程1获得的目的基因已不含非编码区和内含子，因此不能用于比目鱼基因组测序，因此A错。导入农杆菌是为了扩增和更易导入蕃茄细胞，C错。DNA探针技术不能检测基因是否完全表达，D错。答案：B例2（2011安徽卷）家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。[来源:中教网][来源:中&教&网z&z&s&tep](1)进行转基因操作前，需用___________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_________________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。解析:(1)将动物组织利用胰蛋白酶处理可获得单个细胞。(2)基因表达载体上目的基因的首端要有启动子，尾端要有终止子。(3)PCR反应体系的主要成分包括：扩增缓冲液、水、4种脱氧核苷酸、模板DNA、对干扰素基因特异的引物对、TaqDNA聚合酶。(4)此种做法还可扩大细胞贴壁生长的附着面积。凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物对TaqDNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积【聚焦题点】从考查内容上看：该部分内容主要考查基因工程所用到的工具、基因工程的操作过程、及基因工程的应用分析；从考查形式上看，这部分因为是选考，所以一般以非选择题形式出现，从命题趋势上看，可以与基因诊断、基因治疗、基因产品等生命科学的热点和研究前沿结合，还可以与胚胎工程、微生物培养、克隆技术、组织培养等知识综合考查。【载体透析】1．基因操作的工具[来源:zzstep.com][来源:中国教育出版网zzstep.com]限制酶DNA连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接DNA片段，形成重组DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键[来源:中教网][来源:中。教。网z。z。s。tep]作用特点(条件)①识别特定的核苷酸序列②在特定位点上切割①E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端②T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端①能在宿主细胞内稳定存在并大量复制②有多个限制酶切割位点③具有特殊的标记基因常用类型EcoRⅠ限制酶SmaⅠ限制酶E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒2．基因工程的基本操作程序(1)获取目的基因的方法①从基因文库中获取；②利用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因；③人工合成。(2)基因表达载体的构建(基因工程的核心)①构建目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用；②一个基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。(3)将目的基因导入受体细胞——转化凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]①受体种类不同，导入方法不同植物：农杆菌转化法，基因枪法，花粉管通道法动物：显微注射法微生物：感受态细胞法②受体种类不同，所用的受体细胞种类也不相同。植物——一般为体细胞(可经组织培养成为完整个体)。动物——受精卵(因为体细胞的全能性受到严格限制)。③转化实质：目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。（4）目的基因的检测与鉴定类型步骤检测内容方法分子检测第一步转基因生物染色体的DNA是否插入了目的基因DNA分子杂交技（DNA和DNA之间）第二步目的基因是否转录出mRNA分子杂交技术（DNA和mRNA之间）第三步目的基因是否翻译成蛋白质抗原—抗体杂交技术（抗原和抗体之间）个体水平鉴定包括抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品活性比较，以确定功能活性是否相同等3.蛋白质工程及与基因工程的区别和联系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现【针对集训】1、(2010·浙江高考)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C．将重组DNA分子导入烟草原生质体D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞考点2：细胞工程及其应用【真题导航】例2、（2011江苏卷）关于现代生物技术应用的叙述，错误的是()A．蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C．植物组织培养技术可以用于植物茎尖脱毒D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养解析：蛋白质工程能合成自然界不存在的蛋白质，茎尖、根尖植物组织培养技术可以植物脱毒，转基因动物的培养过程需要动物细胞培养技术，制备单克隆抗体需要体细胞杂交技术，而克隆动物应用的是细胞核移植技术，所以B选项叙述错误。答案：B【聚焦题点】从考查内容看，主要集中在植物细胞的全能性、植物组织培养、植物体细胞杂交、动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体的制备及应用等内容上。从考查形式上看，多以非选择题形式出现，注重与工农业生产和医学实践的应用及科技发展联系在一起考查。【载体透析】1．动、植物细胞全能性(1)原因：生物体的每个细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基因。(2)全能性表现的大小：受精卵的全能性最大，其次是生殖细胞，体细胞相对较小。(3)全能性表现与细胞种类有关：离体的植物体细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体细胞的全能性不能表达，只能在机体调控下定向分化。2．动物细胞培养与植物组织培养的比较项目动物细胞培养植物组织培养前处理无菌、用胰蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开无菌、离体培养基成分葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等培养基状态液体培养基固体培养基过程动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织→原代培养→传代培离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽→植物体凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]养→细胞群能否培养成个体不能能应用举例大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；皮肤移植；检测有毒物质的毒性等快速繁殖、培育无病毒植株；生产药物；制造人工种子；培育转基因作物等3.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合（单克隆抗体的制备）理论基础（原理）细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶等）注射特定抗原，免疫小鼠，获取效应B淋巴细胞促融①物理法：离心、振动、电激等；②化学法：聚乙二醇（PEG）①物化法：与植物细胞融合相同；②生物法：灭活的仙台病毒过程第一步：原生质体的制备；第二步：原生质体的融合；第三步：杂种细胞的筛选与培养；第四步：杂种植株的诱导与鉴定第一步：正常小鼠免疫处理；第二步：动物细胞融合；第三步：杂交瘤细胞筛选与培养；第四步：单克隆抗体的提纯用途①克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展杂交亲本的组合范围；②克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传①制备单克隆抗体；②诊断、治疗疾病，如生物导弹4.单克隆抗体(1)．制备过程(2)．生产单克隆抗体的方法有三种①利用动物细胞融合技术形成的杂交瘤细胞生产单克隆抗体；②将目的基因导入浆细胞，利用基因工程生产单克隆抗体；③利用动物细胞核移植技术生产单克隆抗体。(3)．特点：化学性质单一、特异性强、灵敏度高、可大量生产。(4)．应用：①作为诊断试剂。②用于治疗疾病和运载药物，如生物导弹。凤凰出版传媒集团版权所有网站地址：南京市湖南路1号B座808室联系电话：[phone]Mail：[e-mail]【针对集训】2、(2010·浙江卷，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是()A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C．二倍体细胞的传