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二轮·生物◆专题七现代生物科技专题二轮·生物考情纵览年份考点20112012201320142015ⅠⅡⅠⅡⅠⅡ(1)基因工程4040(1)(2)404040(2)克隆技术4040(3)胚胎工程40(3)(4)生物技术的安全性和伦理问题(5)生态工程40二轮·生物考情纵览知识·串联导思重点·提炼透析二轮·生物知识·串联导思二轮·生物重点·提炼透析考点一基因工程及转基因技术的安全性问题典例引领回答下列有关基因工程的问题:(1)构建基因表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。【解题思路】(1)限制酶能识别特定的DNA序列,并在特定位点上切割DNA,形成黏性末端或平末端;欲使质粒与目的基因连接,只有切割的末端相同才可,因此一般用同一种限制酶切割,以便获得相同黏性末端。答案:(1)平相同二轮·生物(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是。在用表达载体转化大肠杆菌时,常用处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成,常用抗原—抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上。【解题思路】(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合位点,驱动基因转录过程。将目的基因导入大肠杆菌时,常用Ca2+处理;检测目的基因时,常用分子杂交技术检测目的基因是否转录;或采用抗原—抗体杂交技术鉴定相应的蛋白质。(3)农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时,首先将目的基因导入农杆菌Ti质粒的T-DNA中,再用农杆菌侵染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的染色体DNA上。答案:(2)RNA聚合酶识别和结合的位点,并驱动基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质Ca2+分子杂交技术人胰岛素(3)T-DNA染色体的DNA二轮·生物(4)近几年转基因生物进入我们的生活。下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是()A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食物安全、生物安全和环境安全上【解题思路】(4)我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》,要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注,但国际上并非大多数国家都这样,A项正确,B项错误;目前对转基因生物安全性的争论主要集中在转基因食物安全、生物安全和环境安全上,但这些通过风险评估、预警跟踪和风险管理等可以解决,C、D正确。答案:(4)B二轮·生物归纳拓展1.区分一个至多个限制酶切点与每种酶一个切点(1)一个至多个限制酶切点:作为运载体必须具有1个至多个限制酶切点,以便与外源基因连接。(2)每种酶一个切点:每种酶的切点最好只有一个。因为某种限制酶只能识别单一切点,若载体上有一个至多个的该酶切点,则切割后可能会丢失某些片段。2.从“基因表达”层面理解基因表达载体的必需元件(1)表达载体的组成:目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点。(2)启动子和终止子:启动子是RNA聚合酶结合位点,启动转录;终止子是终止转录的位点。插入的目的基因只是结构基因部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前需要有启动子,后需要有终止子。二轮·生物3.目的基因的检测与鉴定方法的比较DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上核酸分子杂交技术(DNA和mRNA之间)检测目的基因是否转录出mRNA抗原—抗体杂交技术(蛋白质分子杂交)检测目的基因是否翻译出蛋白质抗虫或抗病的接种实验等个体水平鉴定二轮·生物4.基因工程与蛋白质工程的比较比较项目基因工程蛋白质工程原理基因重组中心法则的逆转区别过程获取目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定预期蛋白质功能→设计蛋白质结构→推测氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质实质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需要的生物类型或生物产品(基因的异体表达)定向改造或生产人类所需要的蛋白质结果生产自然界中已经有的蛋白质生产自然界中没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,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来实现二轮·生物易错提醒(1)误认为只能用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段。其实可以用不同限制酶切割,只要二者切割后产生相同黏性末端即可。(2)误将目的基因导入受体细胞当作基因工程成功的标志。基因工程是否成功表现在目的基因是否成功表达。(3)误认为启动子就是起始密码子,终止子就是终止密码子。启动子和终止子位于DNA分子上,其作用和转录有关,起始密码子和终止密码子位于RNA上,其作用与翻译有关。二轮·生物热点考向考向一以图为载体,考查基因工程的工具与操作程序1.(2014重庆理综)如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是()A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异解析:构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶,不需要DNA聚合酶,A项错误;含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后,重组Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体上,而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上,B项错误;导入受体细胞的目的基因表达后,转基因植株方能表现出相应性状,若目的基因在受体细胞中不表达,转基因植株不能表现出相应性状,C项错误;⑤表现出抗虫性状则表明抗虫基因成功导入了该植株并进行了表达,即该植株发生了基因重组,基因重组是可遗传变异,D项正确。D二轮·生物以新情境获取信息考查蛋白质工程2.(2015新课标全国理综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。考向二解析:(1)蛋白质的功能由蛋白质的三维结构决定,而蛋白质的三维结构与氨基酸序列有关,因此,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。答案:(1)氨基酸序列(或结构)二轮·生物(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。解析:(2)P基因与P1基因的根本区别是碱基序列不同,因此可以通过对P基因进行修饰获得P1基因,也可以直接合成P1基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。答案:(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能二轮·生物以基因工程为核心进行综合考查3.(2015新课标全国理综Ⅰ)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的,以其作为模板,在的作用下合成,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。考向三解析:(1)HIV属于逆转录病毒,要获取目的蛋白的基因,可先从HIV中提取其RNA,再以其作为模板,在逆转录酶的作用下合成cDNA,此cDNA即含有该目的蛋白的基因答案:(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)二轮·生物(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。解析:(2)目的蛋白作为抗原注入机体后,可启动机体的体液免疫,通过浆细胞产生抗体,而此抗体可与目的蛋白(抗原)特异性结合。利用上述原理可检测受试者血清中是否含有HIV。(3)HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞,降低了患者的体液免疫和细胞免疫。(4)免疫系统可监控并清除体内已经衰老或被破坏的细胞以及癌变的细胞。答案:(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除二轮·生物考点二克隆技术与伦理道德问题典例引领模型是对研究对象进行的概括性描述,下图为表示细胞融合的过程模型,请据图回答:(1)若该图表示植物细胞融合的过程,丁细胞称为。欲将丁细胞培育成植株,可选用技术,这一过程的核心就是和两个阶段。【解题思路】依据模型,针对不同问题分析解答。(1)植物细胞融合获得的细胞称为杂种细胞。需要利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株,这一培养过程的核心步骤就是脱分化和再分化。答案:(1)杂种细胞植物组织培养脱分化再分化二轮·生物(2)若该图表示动物细胞融合的过程,丁细胞称为。过程①区别于植物细胞常用的诱导因素是。动物细胞培养时,合成培养基中除必要的营养外,通常需要加入等一些天然成分。(3)若该图表示制备单克隆抗体的部分过程,经过选择性培养的丁细胞称为。丁细胞的特点是。【解题思路】(2)动物细胞融合获得的细胞称为杂交细胞。过程①诱导融合区别于植物细胞常用的诱导因素是灭活的病毒。动物细胞培养时,合成培养基中除必要的营养外,通常需要加入血清、血浆等一些天然成分。(3)制备单克隆抗体的过程中,经过选择性培养的丁细胞称为杂交瘤细胞,丁细胞的特点是既能迅速大量繁殖,又能产生专一的抗体。答案:(2)杂交细胞灭活的病毒血清、血浆(3)杂交瘤细胞既能迅速大量繁殖,又能产生专一的抗体二轮·生物(4)若甲、乙细胞为动物细胞,甲、乙融合为丙的过程说明了细胞膜具有的特点。若甲、乙到丙的过程是体外受精过程,则精子必须进行处理,卵子发育到(时期),才能受精。(5)当今社会普遍观点是禁止克隆人的实验,我国政府对治疗性克隆的观点是(填“反对”或“不反对”)。【解题思路】(4)动物细胞融合体现了细胞膜的结构特点:具有一定的流动性;若表示体外受精过程,则精子需进行获能处理,卵子必须发育到减数第二次分裂中期时,才能与精子完成受精。(5)当今社会不反对治疗性克隆,但禁止克隆人的实验,一是防止滥用此技术,二是会出现伦理道德问题。答案:(4)流动性获能减数第二次分裂中期(5)不反对二轮·生物归纳拓展1.植物组织培养与动物细胞培养的主要区别项目主要不同点植物组织培养动物细胞培养过程有脱分化、再分化无脱分化、再分化培养条件培养基固体培养基液体培养基营养成分(1)含蔗糖等(2)含有植物激素,如生长素和细胞分裂素(1)含葡萄糖等(2)加入血清、血浆等二轮·生物2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流