【专题10】现代生物科技

12011届生物二轮复习专题10【专题十】现代生物科技【考情分析】本专题内容包括选修三《现代生物科技专题》全部内容。本部分内容在高考中以非选择题呈现的较多，多为二选一模式。本专题内容在高考中的主要考点有：基因工程的原理及应用；克隆技术、动植物细胞工程的方法、步骤、特点及应用；胚胎工程的原理及应用等。【知识网络】生态工程原理生态工程实例生态工程生态工程建设生态工程原理生态工程实例生态工程生态工程建设基因工程的基本工具蛋白质工程基因工程应用基因工程的基本操作程序基因工程基因工程的基本工具蛋白质工程基因工程应用基因工程的基本操作程序基因工程现代生物科技专题植物细胞工程的技术植物细胞工程的应用动物细胞培养和核移植技术细胞融合与单克隆抗体细胞工程植物细胞工程的技术植物细胞工程的应用动物细胞培养和核移植技术细胞融合与单克隆抗体细胞工程转基因生物的安全性生物技术中的伦理问题禁止生物武器转基因生物的安全性生物技术中的伦理问题禁止生物武器胚胎工程应用及前景体内受精和早期胚胎发育体外受精和早期胚胎培养胚胎工程胚胎工程应用及前景体内受精和早期胚胎发育体外受精和早期胚胎培养胚胎工程【知识综合】一、基因工程的操作程序（1）目的基因的获取途径有：从基因文库中获取、PCR技术扩增、化学法人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的重要环节，需要用同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接，基因表达载体包括标记基因、启动子、终止子和目的基因。（3）将目的基因导入受体细胞：植物细胞：农杆菌转化法动物细胞：显微注射法微生物细胞：感受态细胞法（4）目的基因的检测和鉴定：1）分子水平上的检测检测是否插入目的基因：利用DNA分子杂交技术检测是否转录出了mRNA：利用分子杂交技术检测是否翻译成蛋白质：抗原－抗体杂交2）个体水平上的检测抗虫、抗病鉴定。提醒：受体细胞是植物细胞可以是卵细胞、受精卵、体细胞，动物细胞一般是受精卵。目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功是目的基因是否表达成功。二、植物细胞、动物细胞工程22011届生物二轮复习专题101、植物组织培养与动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体培养基液体培养基培养基特有成分蔗糖植物激素葡萄糖动物血清培养结果植物体细胞株、细胞系培养目的快速繁殖、培育无病毒植株获得细胞或细胞分泌蛋白2、植物体细胞杂交与动物细胞融合的区别三、胚胎工程1、精子、卵子发生的比较项目精子发生卵子发生区场所睾丸的曲细精管（唯一场所）卵巢（MI）、输卵管（MII）（场所不唯一）时间初情期开始到生殖机能衰退性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿期）完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中（受精过程）完成的主要用于制备单克隆抗体获得杂种植株用途物理、化学方法（同左）灭活的病毒物理（离心、振荡、电刺激）化学（聚乙二醇）诱导方法使细胞分散后诱导细胞融合去除细胞壁后诱导原生质体融合细胞融合的过程细胞膜的流动性细胞膜的流动性、植物细胞全能性细胞融合的原理动物细胞融合植物体细胞杂交比较项目32011届生物二轮复习专题10别过程特点1.MI和MII是连续的，需变形2.细胞质均等分配1、MI和MII是不连续的，不需变形2、细胞质不均等分配结果形成4个精细胞形成1个卵细胞和3个极体（极体将来退化）相同点1.原始生殖细胞的增殖为有丝分裂2.生殖细胞的成熟为减数分裂3.成熟过程均经一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半2、胚胎移植的培育流程对供、受体雌性个体进行选择并用激素进行同期发情处理↓用激素对供体雌性做超数排卵处理↓超数排卵的雌性发情后，选择同种优秀雌性进行配种或人工授精↓胚胎收集（冲卵）↓胚胎质量检查，此时胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段↓胚胎移植↓对受体进行是否妊娠的检查↓产下胚胎移植的幼体【典例导航】1、（2010·全国新课标·38,15分）请回答：（1）植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的，繁殖种苗的速度。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部。（2）把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免的污染。（3）微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗，而与配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促进愈伤组织产生和生长，需要使用的生长素调节剂是（脱落酸、2、4—D）。（4）将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是，单株鲜重的变化趋势是。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量（能、不能）满足自身最佳生长的需要。（5）据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应（降低，增加）培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。答案：（1）遗传特性快遗传信息（2）微生物（3）生根2,4—D（脱落酸、2,4—D）。（4）逐渐减小先增加后下降不能（5）降低解析：解析：植物组织培养技术是利用植物细胞全能性的原理进行的，是植物细胞工程的基础。因为培养42011届生物二轮复习专题10过程中，使用的培养基营养物质丰富，所以在操作过程中，应注意无菌操作，避免杂菌污染。适宜浓度的生长素可以诱导生根，而如果要促进愈伤组织形成芽，则需要与细胞分裂素配比。促进形成愈伤组织及其生长应使用生长素类似物——2,4-D。2、（2010·天津理综·7·Ⅰ,14分）下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性金银，BamHI、HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答：（1）图中将人乳蛋白基因插入载体，需用限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含的培养基上进行。（2）能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是（填字母代号）。A.启动子B.tetRC.复制原点D.ampR（3）过程①可采用的操作方法是（填字母代号）。A.农杆菌转化B.大肠杆菌转化C.显微注射D.细胞融合（4）过程②可采用的生物技术是。（5）对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的性。（6）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用（填字母代号）技术。A.核酸分子杂交B.基因序列分析C.抗原—抗体杂交D.PCR答案：Ⅰ.（14分）(1)HindⅢ和BamHⅠ氨苄青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技术(5)全能(6)C解析：I（1）据图，仅将人乳铁蛋白基因切割出来，需要在人乳铁蛋白基因的左侧用BanHI切割，右侧用HindIII切割。当人乳铁蛋白基因和质粒连接成重组质粒后，TETR基因被人乳铁蛋白基因隔开，不是完整的，而anpR基因是完整的，所以筛选含有重组载体的大肠肝菌首先需要字含氨苄青霉素的培养基上进行。（2）基因表达的调控序列在启动子上。（3）将重组质粒导入动物细胞，常采用显微镜的方法。（4）过程②的左侧是早期胚胎，右侧是代孕牛，过程②采用的生物技术是胚胎移植。（5）将细胞培养为个体，利用了细胞的全能性。（6）检测目的基因在手提细胞中是否表达，常采用抗原-抗体杂交技术3、（2010·海南卷·26,18分）请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿以及在母体中发育和产出等过程。（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其＿＿＿＿＿。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和＿＿＿＿＿。（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是＿＿＿＿＿＿＿、基因表达载体的构建、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、＿＿＿＿、52011届生物二轮复习专题10＿＿＿＿、＿＿＿＿和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是＿＿＿＿＿（显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是＿＿＿＿＿（受精卵、乳腺细胞）。答案：（1）早期胚胎培养胚胎移植（2）获能第一极体（3）促性腺激素（4）获取目的基因将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定人干扰素基因终止子标记基因显微注射法受精卵解析：（1）胚胎工程的一般步骤包括体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植以及在母体中发育和产出等过程。（2）在受精时，需使精子获能后，才能完成受精作用。培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。（3）超数排卵常使用的激素是促性腺激素（4）利用基因工程可以获得转基因牛，基因工程的一般步骤是获得目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等。获取的目的基因需要加工修饰，在前面加上较强的启动子，后面缀上终止子，以及运载体本身携带的标记基因。把重组的DNA导入动物的受精卵一般用的是显微注射法。【专题训练】1、．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中容易成功的是A．将野驴的体细胞取出，利用组织培养技术，经脱分化、再分化，培育成新个体B．将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体C．取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体D．将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体2、植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不．相符的是A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性C．原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性D．紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养——细胞分裂3、应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：（1）在培育转人生长激素基因牛过程中，①过程需要的工具酶是__________________，②过程常用的方法是_________。（2）转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有_________________。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段，可以采用________和＿＿＿＿＿＿_____技术，培育出多头相同的转基因犊牛。（3）prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是___________细胞，Ⅲ代表的细胞具有____________________的特点。62011届生物二轮复习专题10（4）在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是______________，⑤过程采用的技术是__________________。4、下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程．请回答下列问题：（1）A细胞是，在进行体外受精前要对精子进行处理。（2）进行胚胎分割时，应选择发育到时期的胚进行操作。（3）通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的根本特点是。（4）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意。5、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是。（2分）（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，原因是。（3）通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。（2分）（4）在研制膀胱生物反应器