(全国卷地区)2016高考生物二轮复习专题讲练第8单元选修模块15现代生物科技专题

1专题十五现代生物科技专题考纲要求1.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)。2.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)。3.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)。4.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)。5.生态工程(1)简述生态工程的原理(Ⅱ)。(2)生态工程的实例(Ⅰ)。1．[2015·全国卷Ⅱ]已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的____________进行改造。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：______________________________________。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物__________进行鉴定。2．[2014·新课标全国卷Ⅰ]某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图T15­1所示。图T15­1若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过______次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是______小鼠，理由是________________________________________________________________________。(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________________。(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是____________________。3．[2015·重庆卷]某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了含高产奶基因但对本地2适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交：♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)→C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常__________。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是________性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是________，后代中出现这种母牛的概率是________(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。图T15­2精子要具有受精能力，需对其进行________处理；卵子的成熟在过程________中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖，其作用是________。为筛选出具有优良性状的母牛，过程⑤前应鉴定胚胎的________________________。子代母牛的优良性状与过程________的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用________技术。4．[2014·重庆卷]为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行公园化建设。图T15­3(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在______________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的________原理。【备考指津】(1)本专题考查的主要内容包括基因工程、细胞工程和胚胎工程，其中基因工程是考查的重点。(2)本专题的题目往往以基因工程为核心，综合考查细胞工程和胚胎工程方面的知识，信息呈现形式往往是示意图，需要准确识别图中涉及的技术名称。(3)备考时，要结合示意图理解并熟记相关的知识，并能熟练使用常用的生物学术语进行答题。考点一基因工程┃考例探究┃考向1基因工程的操作工具及步骤1．限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶和解旋酶的比较限制酶DNA连接酶DNA聚合酶解旋酶主要作用使双链DNA分子每一条链中特将切下来的DNA片段拼接成将单个脱氧核苷酸加到已有的使双链DNA分子碱基对之间的3定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开新的DNA分子核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键氢键断裂，形成单链DNA分子作用底物DNA分子DNA分子片段脱氧核苷酸DNA分子作用部位磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键碱基对间的氢键作用结果形成黏性末端或平末端形成重组DNA分子形成新的DNA分子形成单链DNA分子参与的生理过程目的基因的获取，基因表达载体的构建基因表达载体的构建DNA的复制、逆转录DNA的复制2.基因表达载体的构建基因表达载体的构建是基因工程的核心，其过程一般是用同一种限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒)，形成相同的黏性末端。用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成重组DNA分子。图T15­43．目的基因的检测与鉴定图T15­51[2015·福建卷]GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图甲所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：4注：bp表示碱基对；载体和基因片段上的小箭号表示相关限制酶的酶切位点。甲乙图T15­6(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是____________。(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图甲中的________限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图甲所示)。为鉴定这3种连接方式，选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图乙所示。图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。考向2基因工程的应用1．植物基因工程的应用项目类型外源基因类型及举例成果举例抗虫转基因植物抗虫基因：Br毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米抗病转基因植物①抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因②抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因抗病烟草、抗病小麦、抗病番茄、抗病甜椒抗逆转基因植物抗逆基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米改良品质的转基因植物优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛5素代谢有关的基因2.动物基因工程的应用项目类型外源基因类型及举例成果举例提高生长速度的转基因动物外源生长激素基因转基因绵羊、转基因鲤鱼改善畜产品品质的转基因动物肠乳糖酶基因乳汁中含乳糖较少的转基因牛生产药物的转基因动物药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子转基因动物具有乳腺生物反应器作器官移植供体的转基因动物外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因无免疫排斥反应的转基因猪3.基因诊断(1)概念：又称DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。(2)方法：DNA分子杂交技术。它的基本原理是互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够杂交，这种结合是特异的，即严格按照碱基互补配对的原则进行。当用一段已知基因的单链作探针(常用同位素、荧光分子等进行标记)，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完成配对，互补地结合成双链，表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列。4．基因治疗(1)概念：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。(2)方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等，如ADA基因缺陷症的基因治疗。(3)基因治疗的途径①体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。②体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法。2萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：(1)在此转基因工程中，目的基因是________________，具体操作过程中，图T15­7所示的黏性末端是由________种限制酶作用产生的。图T15­7(2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要载体的帮助，则作为载体必须具备能够在宿主细胞内复制并稳定保存以及____________________________________________(至少答出两点)等条件。(3)本实验中将目的基因导入大肠杆菌的载体可以是____________(多选)。6A．质粒B．动物病毒C．λ噬菌体的衍生物D．植物病毒(4)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内，并使其在细胞内____________的过程称为转化。最常用的转化方法是首先用Ca2＋处理大肠杆菌，目的是__________________________________________________。(5)目的基因在受体细胞中是否转录出mRNA，可用________________技术来检测；目的基因是否表达出相应的蛋白质，除了通过大肠杆菌是否发光来确定外，还可以通过______________特异性反应来判断。┃对点训练┃1．图T15­8为培育转基因抗虫棉的技术流程。请据图回答：图T15­8(1)进行过程①，先要用到的酶是________________。(2)基因工程核心步骤的名称是____________________。(3)在培育成功的转基因抗虫棉的传种接代过程中，抗虫基因和标记基因是否遵循基因的自由组合定律？______。为什