备战2012高考生物 现代生物科技汇编

用心 爱心 专心1 专题十三专题十三 现代生物科技现代生物科技 专题知识网络 用心 爱心 专心2 用心 爱心 专心3 用心 爱心 专心4 高频考点汇编高频考点汇编 考点一 基因工程的概念理解 理论基础及基本操作工具 1 基因工程的概念理解 1 操作环境 体外 关键步骤 表达载体的构建 的环境 2 优点 与杂交育种相比 克服远缘杂交不亲和障碍 与诱变育种相比 定向改造生物性状 3 操作水平 分子水平 4 原理 基因重组 5 本质 甲 供体提供目的基因 导入乙 受体表达目的基因 即基因未变 合成蛋白质未变 只是合 成场所的转移 2 基因工程的基本原理和理论基础概括如下图 用心 爱心 专心5 注意 若题目强调 目的基因 的表达过程 则只包括 转录和翻译 两个过程 不包括目的基因的 复制 3 基因工程的操作工具 a 限制性核酸内切酶 分子手术刀 1 来源 主要是从原核生物中分离纯化出来的 2 化学本质 蛋白质 3 作用 催化作用 所以可重复利用 可用于 DNA 的切割获取目的基因和载体的切割 4 作用特点 特异性 即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列 切割特定位点 5 切割方式 错位切 产生两个相同的黏性末端 平切 形成平末端 注意 切割的化学键为磷酸二酯键 在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶 目的是产生相同的黏性末端 将一个基因从 DNA 分子上切割下来 需要 2 个限制酶 同时产生 4 个黏性末端 不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同 同一个 DNA 分子用不同的限制酶产生的 黏性末端不相同 b DNA 连接酶 分子缝合针 常用类型E coli DNA 连接酶T4 DNA 连接酶 来源大肠杆菌T4 噬菌体 功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端 结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 拓展 DNA 连接酶与 DNA 聚合酶的比较 DNA 连接酶DNA 聚合酶 作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键 用心 爱心 专心6 是否需模板不需要需要 连接 DNA 链双链单链 作用过程在两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键 将单个核苷酸加到已存在的核酸片段 的 3 端的羟基上 形成磷酸二酯键 作用结果将两个 DNA 片段连接成重组 DNA 分子 合成新的 DNA 分子 c 基因进入受体细胞的载体 分子运输车 1 类型 最常用载体 质粒 其他载体 噬菌体的衍生物 动植物病毒等 注意 质粒本质是 DNA 不是细胞器 特点 小型环状 2 功能 将目的基因导入受体细胞 3 应具备条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 有一个至多个限制酶的切割位点 以便 于与外源基因连接 有特殊的遗传标记基因 供重组 DNA 的检测和鉴定 注意 一般来说 天然载体往往不能满足人类的所有要求 因此人们根据不同的目的和需要 对某些 天然的载体进行人工改造 常见的标记基因有抗生素基因 产生特定颜色的表达产物基因 发光基因等 作为载体必须具有多个限制酶切点 而且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 若载体上有一个以上的酶切点 则切割重组后可能丢失某些片段 若丢失的片段含复制起点区 则 进入受体细胞后便不能自主复制 一个载体若只有某种限制酶的一个切点 则酶切后既能把环打开接纳外 源 DNA 片段 又不会丢失自己的片段 注意与细胞膜上载体的区别 两者的化学本质和作用都不相同 质粒能自我复制 既可在自身细胞 受体细胞也可在体外复制 考点二 基因工程部分易混点分析 易混点 1 基因工程中易错点辨析不清 1 基因工程中有 3 种工具 但工具酶只有 2 种 2 工具酶本质为蛋白质 载体本质为小型 DNA 分子 但不一定是环状 3 标记基因的作用 筛选 检测目的基因是否导入受体细胞 常见的有抗生素抗性基因 发光基 因 表达产物为带颜色物质等 4 受体细胞中常用植物受精卵或体细胞 经组织培养 动物受精卵 一般不用体细胞 微生物 大肠杆菌 酵母菌等 但要合成糖蛋白 有生物活性的胰岛素则必需用真核生物酵母菌 需内质网 高 尔基体的加工 分泌 一般不用支原体 原因是它营寄生生活 一定不能用哺乳动物成熟红细胞 原因是它 无细胞核 不能合成蛋白质 易混点 2 对乳腺 膀胱 反应器与微生物生产基因产品混肴不清 乳腺生物反应器与微生物生产的比较 用心 爱心 专心7 乳腺生物反应器微生物生产 原核生物 基因结构 动物基因结构与人类基因结构相同与人类基因结构不同 基因表达 与天然蛋白质活 性没有区别 由于缺少内质网 高尔基体等细胞器 产 物可能不具有生物活性 产物提取 从乳汁中较易分离提取从细胞中提取 较为复杂 生产设备 畜牧业生产 提取设备工业生产 设备精良 注 乳腺生物反应器受生物性别和年龄的限制 若从动物尿液中提取目的基因产物则不受性别和年龄 限制 易混点 3 对 基因诊断 和 基因治疗 概念及应用辩析不清 1 基因诊断 基因诊断是用放射性同位素 如 32P 荧光分子等标记的 DNA 分子做探针 利用 DNA 分子杂交原理 鉴 定被检测标本上的遗传信息 达到检测疾病的目的 2 基因治疗的原理及实例 原理 把健康动物的正常基因导入含有缺陷基因的受体细胞中 存在基因缺陷的病人细胞中既含有 缺陷基因 又含有通过基因工程导入的正常基因 在病人体内两种基因都能表达 正常基因的表达产物掩盖 了缺陷基因的表达产物 从而治愈了有基因缺陷的疾病 镰刀型细胞贫血症基因治疗过程 步骤过程 获取正常的血红蛋白基因 用限制酶从人的 DNA 分子中切取血红蛋白基因 形成重组载体 用同一种限制酶切取目的基因和切割载体 DNA 再用 DNA 连 接酶将正常血红蛋白基因连接在载体 DNA 上 形成 重组载体 重组载体的导入与筛选 将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细 胞中 并将重组载体插入到染色体 DNA 上 用选择培养基 筛选出含重组质粒的造血干细胞 将含正常血红蛋白基因的 造血干细胞回输给患者骨 髓 将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中 此造血干细胞产生正常血红蛋白 以根治镰刀型细胞贫血 症 考点三 基因操作的基本过程 1 基因组文库和 cDNA 文库比较 用心 爱心 专心8 文库类型cDNA 文库基因组文库 文库大小小大 基因中启动子无有 基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因 物种之间的基因交流可以部分基因可以 说明 基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤 从基 因文库中获取目的基因的优点是操作简便 缺点是工作量大 具有 一定的盲目性 2 将目的基因导入受体细胞 细胞类型常用方法受体细胞转化过程 植物细胞农杆菌转化体细胞将目的基因插入 Ti 质粒的 T DNA 上 转入农杆菌 导入植物细胞 整合到受体细胞的 DNA 上 动物细胞显微注射受精卵将含有目的基因的表达载体提纯 取卵 获得受 精卵 显微注射 早期胚胎培养 胚胎移植 发 育成为 具有新性状的动物 微生物细 胞 Ca2 处理原核细胞 或酵母菌 用 Ca2 处理细胞 感受态细胞 重组表达载体 DNA 分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收 3 目的基因的检测和表达 4 几个应注意的问题 基因表达载体中 启动子 DNA 片段 起始密码子 RNA 终止子 DNA 片段 终止密码子 RNA 基因表达载体的构建方法 该过程把三种工具 只有两种工具酶 全用上了 是最核心 最关键的一步 在体外进行 用心 爱心 专心9 考点四 基因工程的应用 一 植物基因工程的应用 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力 如抗除草剂 抗虫 抗病 抗干旱和抗盐碱等 以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面 1 提高抗逆性 1 常用抗虫基因 用于抗虫 杀虫 的基因主要是 Bt 毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶 抑制剂基因 植物凝集素基因等 2 常用抗病基因 a 抗病毒基因有 病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因 b 抗真菌基因有 几丁质酶基因和抗毒素合成基因 3 其他抗逆基因 环境条件对农作物的生产会造成很大影响 并且这些影响是多方面的 因此 抗逆性基因也有多种多样 如 抗盐碱和干旱的调节细胞渗透压基因 抗冻基因 抗除草剂基因等等 2 改良植物品质 由于人们的食品含有的营养不平衡 不能满足人们对食品的要求 这样 可以通过转基因技术 使 植物能够合成某些本来不能合成的物质 如科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中 或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性 以提高氨基酸的含量 3 生产药物 基因工程不但促进了传统技术的变革 也为人类提供了传统产业难以得到的许多昂贵药品 并已形 成基因工程制药业的雏形 目前诸如人胰岛素 人生长激素 人脑激素 干扰素 乙肝疫苗 蛋白 C 组织血纤维蛋白溶酶原激活剂等数十种基因工程药物已实现商品化 此 外 还有促红细胞生成素 白细胞介素 2 肾素 心钠素等一大批珍贵药品正处于试用或临床试验阶段 二 动物基因工程的应用 1 用于提高动物生长速度 由于外援生长激素基因的表达可以使转基因动物生长得更快 将这类基 因导入动物体内 以提高动物的生长速率 如 转基因绵羊和转基因鲤鱼 2 用于改善畜产品的品质 基因工程可用于改善畜产品的品质 如 有些人对牛奶中的乳糖不能完 全消化或食用后会出现过敏 腹泻 恶心等不适症状 科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组 这样所 获得的牛奶其成分不受影响 但乳糖的含量大大减低 用心 爱心 专心10 3 用转基因动物做器官移植的供体 目前 人体移植器官短缺是一个世界性的难题 用其它动物的 器官替代 又会出现免疫排斥现象 现在 科学家正试图利用基因工程方法对一些动物的器官进行改造 培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官 三 基因治疗 1 概念 基因治疗是把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病 的目的 这是治疗遗传病的最有效的手段 2 方法 体外基因治疗和体内基因治疗 体外基因治疗 先从病人体内获得某种相关细胞 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 这种方法叫做体外基因治疗 体内基因治疗 直接向人体组织细胞中转移基因的治疗方法叫做体内基因治疗 说明 对于遗传病的治疗最根本的方法是进行基因替换或修复 基因治疗的最佳时期理论上是受精 卵时期 这样可以使个体的每个细胞都含有正常基因 但在现实生活中是不可能的 因为不可能人人在 受精卵时期进行基因检查 其次是对患者进行相关细胞的基因替换 如 对于遗传性糖尿病患者 只对 胰腺的 B 细胞进行基因替换 该个体就能正常分泌胰岛素 糖尿病得以治疗 但这种局部细胞的基因替 换 并没有改变其它部位细胞的基因 如精原细胞 其后代很大可能还会患遗传性糖尿病 3 基因治疗的过程 以镰刀形细胞贫血症的治疗为例 步骤过程 获取正常的血红蛋白基 因 用限制性核酸内切酶从人的 DNA 分子中切取血红蛋白基因 形成重组载体用同一种限制性核酸内切酶在载体 DNA 上切开一个切口 用 DNA 连接酶将正常血红蛋白基因连接在载体 DNA 上 形成重组载体 重组载体的转化与筛选将携带正常血红蛋白基因的重组载体导入患者的造血干细胞中 并将重组载体插入到染色体 用选择培养基筛选出含重组质粒的 造血干细胞 将含正常血红蛋白基因 的造血干细胞回输给患 者骨髓 将携带正常血红蛋白基因的造血干细胞输入患者骨髓中 此造血 干细胞产生含正常血红蛋白的红细胞 以根治镰刀形细胞贫血症 四 利用微生物生产药物的优越性 所谓利用微生物生产蛋白质类药物 是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因 构建成表达载体后 导入微生物 然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物 与传统的制药相比有以下优越性 1 利用活细胞作为表达系统 表达效率高 无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品 用心 爱心 专心11 2 可以解决传统制药中原料来源的不足 例如 胰岛素是治疗糖尿病患者的药物 一名糖尿病患者 每年需用的胰岛素需要从 40 头牛或 50 头猪的胰脏中才能提取到 1978 年科学家用 2 000 L 大肠杆菌发 酵液得到 100 g 胰岛素 相当于从 1 000 kg 猪胰脏中提取的量 又如 生长素是治疗侏儒症患者的药物 治疗一名侏儒症患者每年需要从 80 具尸体的脑下垂体中提取生长素 利用基因工程菌发酵生产就不需要 从动物或人体上获取原料 3 降低生产成本 减少生产人员和管理人员 五 转基因食品 转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸 然后把这些修改过的再复合基因转移 到另一些植物种子内 从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种 上世纪 80 年代末 科学家们开始 把 10 多年分子研究的成果运用到转基因食品上 1995 年成功地生产出抗杂草黄豆 并在市场上出售 又 经过 7 年的努力 现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害 抗病毒 抗杂草的转基因玉米 黄豆 油菜 土豆 西葫芦等 目前 转基因食品的主要产地是美国 加拿大 欧盟 南非 阿根廷等 转基因食品安全评价 随着转基因技术向农业 食品和医药领域的不断渗透和迅速发展 转基因食品安全性现成为全球关 注的热点问题之一 考点五 基因工程与蛋白质工程的比较 项目蛋白质工程基因工程 过程预期蛋白质功能 设计预期的蛋白 质结构 推测应有的氨基酸序列 推测相对应的脱氧核 苷酸序列 合成 DNA 表达出 蛋白质 获取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受体细胞 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 区别 结果生产自然界没有的蛋白质一般是生产自然界已有的蛋白质 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 易错指导 很多同学误认为蛋白质工程的直接改造对象是蛋白质 实际上 之所以称为蛋白质工程 是因为整个过程是以研究蛋白质的结构和功能为起点 以改造蛋 白质的结构和功能为最终目的 但改造蛋白质是通过对基因的改造来实现的 考点六 影响组织培养过程的几种主要因素 1 材料因素的影响 不同的植物组织 培养的难易程度差别很大 容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养 同一 种植物材料 材料的年龄 保存时间的长短也有影响 幼龄 保存时间短的植物材料容易培养成功 菊 用心 爱心 专心12 花的组织培养 一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 2 严格的无菌条件 培养基上有细菌等微生物存在时 它们比植物细胞生长 繁殖得更快 而且 它们会产生毒素 使培养的植物细胞很快中毒死亡 因此在培养过程中要求进行一系列的消毒 灭菌 并且要求无菌操作 植物激素 在配制好的 MS 培养基中 常常需要添加植物激素 植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂 脱分化和再分化的关键性激素 植物激素的浓度 使用的先后顺序以及用量的比例等 都会影响实验结 果 按照不同的顺序使用这两类激素 会得到不同的实验结果 使用顺序实验结果 先使用生长素 后使用细胞分裂素有利于细胞分裂 但细胞不分化 先使用细胞分裂素 后使用生长素细胞既分裂也分化 同时使用分化频率提高 当同时使用这两类激素时 两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 生长素用量比细胞分裂素用量植物细胞的发育方向 比值高时有利于根的分化 抑制芽的形成 比值低时有利于芽的分化 抑制根的形成 比值适中时促进愈伤组织的生长 考点七 植物体细胞杂交与动物细胞融合 单克隆抗体制备 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 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 注射特定抗原 免疫处理正常小鼠 促融方 法 1 物理法 离心 振动 电刺 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 灭活的病毒 第 一 步 原生质体 的制备 酶解法 正常小鼠 免疫处理 过 程 第 原生质体动物细胞 用心 爱心 专心13 二 步 的融合 物 化 法 的融合 物 化 生法 第 三 步 杂种细胞 的筛选和 培养 杂交瘤细 胞的筛选 与培养 第 四 步 杂种植株 的诱导与 鉴定 单克隆抗 体的提纯 意义和 用途 1 克服远缘杂交不亲和的障碍 大大扩展杂交的亲本组合范围 2 克服有性杂交的母系遗传现 象 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 预防疾病 例如 单抗诊断 盒 生物导弹 治疗癌症 易错指导 对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清 1 植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞 A B 进行融合 A 含有 2X 条染色体 2 个染色体组 基因型为 Aabb B 含有 2Y 条染色体 2 个染色体组 其基因型为 ccDd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体数为 2X 2Y 基因型为 AabbccDd 从中不难看出 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管染色体数 基 因组还是染色体组都采用直接相加的方法 2 植物有性杂交 有性杂交的结果 子代细胞中染色体数 基因型分别为 X Y AbcD 或 abcD 或 Abcd 或 abcd 即先减半再相加 3 有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律 而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律 考点九 动物细胞工程 一 动物细胞培养技术 1 动物细胞培养的操作流程 2 考点解读 1 培养条件 用心 爱心 专心14 无菌 无毒的环境 无菌处理 加抗生素杀菌 定期更换培养液 营养 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐和微量元素 血清或血浆等天然成分 温度和 pH 36 5 0 5 和 7 2 7 4 气体环境 95 空气 5 CO2 注意 CO2 作用 调节培养基 pH 空气中 O2 作用 细胞有氧呼吸 所用装置 CO2 培养箱 2 原理 细胞增殖 3 动物细胞培养时 一般选取幼龄动物的组织 器官 其细胞的分化程序较低 增殖能力强 有丝分 裂旺盛 容易培养 4 在动物细胞培养过程中 一般情况下 10 代以前的细胞核型不变 10 代以后有些细胞核型发生改变 50 代以后的细胞可能发生癌变 5 胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞 以及将贴壁细胞从瓶壁上分 离下来 这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象 3 应用 1 生产细胞产品 干扰素 疫苗 单克隆抗体 2 检测并判断某毒性物质毒性的大小 3 临床医学研究 二 动物细胞融合与单克隆抗体 1 单克隆抗体的操作流程 2 考点解读 1 诱导融合的 2 种细胞名称及作用 免疫过的 B 淋巴细胞 浆细胞 产生抗体 骨髓瘤细胞 无限增殖 2 诱导融合与原生质融合的不同方法 用心 爱心 专心15 动物细胞诱导融合的特有方法 灭活病毒诱导 3 2 次筛选的目的及方法 在特定的选择性培养基上 未融合的亲本细胞 浆细胞和骨髓瘤细胞 和融合的具有同种核的细胞 BB 融合细胞 瘤瘤融合细胞 都会死亡 只有融合的杂种细胞 杂交瘤细胞 才能生长 这种杂种细胞的特 点是既能迅速大量繁殖 又能产生单一的特异性抗体 经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞 很多种杂交瘤细胞 需经克隆化培养 和抗体检测 经多次筛选后就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 4 2 个培养提取场所 体外培养 培养液提取 体内小鼠腹腔中培养 小鼠腹水中提取 特别注意 取相应 B 细胞前必需先注射相应抗原 形象地说先 打针 否则失败 5 原理 细胞膜的流动性和细胞增殖 三 动物体细胞核移植技术与克隆动物 1 动物体细胞核移植技术操作流程 2 考点解读 1 原理 动物细胞核的全能性 不能说动物细胞全能性 2 卵母细胞选择时期及原因 减 中期的卵母细胞 此时具备受精能力 细胞质中合成与分裂分化有 关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化 形成重组胚胎 3 选卵细胞做受体细胞原因 大 易于操作 卵黄多 营养丰富 为发育提供充足的营养 激发重组细胞分裂分化 4 供体细胞 取供体动物的体细胞培养 一般选用传代 10 代以内的细胞 因为 10 代以内的细胞一般 能保持正常的二倍体核型 保证了供体细胞正常的遗传基础 5 动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体 原因是动物体细胞的全能性受到限制 用体细胞核 移植技术能够得到克隆动物 说明动物体细胞的细胞核具有全能性 6 该过程用到的技术手段 动物细胞培养 动物细胞融合 早期胚胎培养和胚胎移植 7 核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同原因 克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本 所以与植物组织培养不同 只来自于一个亲本 克隆动物遗传物质来自 2 个亲本 在发育过程中可能发 生基因突变 染色体变异导致性状改变 外界环境条件的影响引起不可遗传的变异 3 应用及存在问题 1 应用 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒危物种 克隆器官用于移植等 2 存在问题 成活率低 克隆动物的健康问题 克隆动物食品的安全性问题 用心 爱心 专心16 考点十 胚胎工程 一 精子和卵子的发生过程的几个重点问题分析 1 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备 是在出生前 即胎儿时期 完成的 这是精子和卵子在发 生上的重要区别 但不是唯一的区别 如发生场所 过程及结果也不相同 2 精子的发生中两次减数分裂是连续的 是在睾丸的曲细精管内进行的 卵子的发生中两次减数分 裂是不连续的 减数第一次分裂在卵巢内完成 产生一个次级卵母细胞和第一极体 进入输卵管 在与 精子的结合过程中完成减数第二次分裂 产生一个成熟的卵子和第二极体 当原核融合时 第一极体完 成分裂 形成 2 个第二极体 有的哺乳动物的第一极体不再分裂 3 不同种动物精子的形态相似 大小略有不同 但与动物的体型大小无关 4 哺乳动物卵巢 卵泡和卵子的关系 卵巢是卵子形成 卵泡存在的场所 内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡 而成熟的卵泡中可释放 出卵子 其中卵子的外面有辅助结构 透明带 由卵丘细胞 卵泡细胞 形成放射冠 而卵子外面的胞 膜即卵黄膜 排卵指卵子从卵泡中排出 而非卵泡从卵巢中排出 二 试题中出现的与 胚胎工程 高频知识点总结 1 胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序 移植的胚胎必须在原肠胚之前 不能直接移植受精卵 2 移植胚胎来源及生殖方式 核移植后进行早期胚胎培养 无性生殖 体外受精后进行早期胚胎 培养 有性生殖 体内受精 冲卵 胚胎移植 有性生殖 3 促性腺激素两次处理 同期发情处 理 超数排卵 4 两次检查 收集胚胎检查 移植后是否妊娠检查 5 对囊胚进行分割时 要 注意将内细胞团均等分割 否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 易错指导 1 误认为胚胎移植过程中的冲卵冲出的是卵子 应该是早期胚胎 而不是冲出卵子 体外受精过程中的冲卵冲出的是卵子 2 误认为高等哺乳动物的卵子就是成熟的 已经完成减数分裂 的卵细胞 实际上能和精子结合的卵子的主要部分是处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞 在与精 子的结合过程中完成减数第二次分裂 3 因为胚胎干细胞的分裂能力强 分化程度低 误认为胚胎干 细胞的体积也较大 实际上胚胎干细胞的特征是体积小 核大 核仁明显 考点十一 生物技术的安全性和伦理问题 一 重难点探究 1 何为转基因生物 转基因生物是指运用基因工程操作程序 即获取目的基因 构建基因表达载体 将目的基因导入受 体细胞 对目的基因的维持和表达进行检测和鉴定等获得的转基因生物 包括转基因植物 转基因动物 和转基因微生物 例如抗虫转基因棉花 转基因鲤鱼 转基因生物与食物安全 1 转基因食物引起食物安全的理由 反对 实质性等同 因为对食物安全性检测不仅要检测其 主要成分 是否发生改变 还应包括其 用心 爱心 专心17 他方面的测试结果 担心出现 滞后效应 因为转基因植物的 DNA 经过重组后 有可能合成出对人体有直接毒性或潜 在毒性的蛋白质 食者在过了若干年或者一两代之后 问题才显现出现 担心出现 新的过敏源 担心改变 营养成分 因为尽管转基因农作物只是部分 DNA 发生重组 但是有些基因足以使植物 体内某些 代谢途径 发生改变 从而导致转基因农作物营养成分的改变 把动物蛋白基因转入农作物 是否侵犯了宗教信仰者或 素食者 的权益 2 不必担心的转基因食物的安全性理由 所谓 实质性等同 概念是对转基因农作物安全性评价的起点 而不是终点 多环节 严谨的 安全性评价 可以保证转基因食物的安全 在研究转基因农作物过程中 确实在极少数品种中出现了能导致人体过敏的蛋白质 但是科学家 的 负责态度 可以防止此类事件的发生 若干年来尚未发现一例因食用转基因食物而影响人体健康的实例 对待转基因食物是否可以放心食用的问题上 应采取 举证排除 法 否则可能因无休无止的 没 有结果的争论而贻误生物技术发展的大好时机 2 何为实质性等同 2000 年 FAO WGHO 联合国粮农组织和世界卫生组织 对 实质性等同原则 做这样的定义 实质性 等同是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较 比较的内容包括生理性 状 分子特征 营养成分 毒素含量和过敏原等是否具有等同性 如果实质上是相同的 就应该将转基 因生物与传统生物同样对待 视为安全 4 理性看待转基因生物 1 转基因生物的优缺点分析 优点缺点 1 解决粮食短缺问题 2 减少农药使用 减 少 环境污染 3 增加食物营养 提 高 附加值 4 增加食物种类 提 升 食物品质 1 可能产生新病毒或 新 过敏源 2 可能产生抗除草剂 的 杂草 3 可能使疾病的传播 跨 越物种障碍 4 可能会损害生物多样 用心 爱心 专心18 5 提高生产效率 带 动 相关产业发展 性 5 可能干扰生态系统 的 多样性 5 克隆人与被克隆者是否是真正意义上的复制呢 伦理学家和科学家看待克隆人的角度有何不同 克隆人和被克隆者 虽然核遗传物质是一样的 但还存在以下几方面的不同 1 其细胞质的来源 不同 被克隆者的细胞质是来源于他的母亲 而克隆人的细胞质则来源于供者去核卵细胞 2 在胚胎 时期所处环境不同 3 出生后 所处的生活环境 营养 所受到的教育等等方面 与被克隆者是不同 的 所以说克隆人与被克隆者在相貌特征上有相同之处 但在思想 行为等方面也有不同之处 故不是 真正意义上的复制 伦理学家是从伦理学 社会学和心理学角度看问题 而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义 的角度看问题 6 何谓 设计试管婴儿 所谓设计试管婴儿 是在试管婴儿培育的技术上 在早期胚胎移入母体子宫之前 对胚胎进行遗传 学论断 如论断血型 论断性别 论断 HLA 的类型等 有选择性地把胚胎植入母体子宫 以达到生出所 需类型婴儿的一种技术手段 7 什么是基因身份证 基因检测存在哪两种不同的观点 把致病基因和易感基因都检测出来 记录在磁卡上 做一张身份证 称基因身份证 对基因检测的 两种不同观点 没有必要 有致病基因未必会表现性状 大多数的基因病与环境和生活习惯有关 基因 检测反而给受检查者带来心理压力 目前有部分基因病根本没有有效的方法去治疗 另一方面基因资讯 的泄露可能会导致一些社会问题 如遗传性失业人员 婚嫁困难 人际关系疏远等后果 有必要 通 过基因检测 早发现早治疗 对于基因歧视现象 可以通过正确的科学知识传播 伦理道德教育和立法 得以解决 8 什么是生物武器 为什么要禁止生物武器 生物武器是利用致病菌 病毒 生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等制成的武器 在战争中使用 者通过直接散布或通过食物 生活必需品等散布到敌方 会造成军队和平民百姓的大规模伤亡 生物武 器的研制和作用严重违背了人道主义原则 对人类健康和人类和平有极大的危害 为了禁止生物武器 国际上许多国家都签署和加入了相关公约 生物武器是一种大规划杀伤性武器 它与常规武器相比有许多特点 1 传染性强 2 污染面广 直接喷洒的生物气溶胶 可随风飘到较运的地区 杀伤范围可达数百至数千平方千 米 在适当条件下 生物战剂存活时间较长 不易被发现 3 难以防治 用心 爱心 专心19 4 具有一定的潜伏期 5 受自然条件影响大 二 误区警示 1 理性对待生物技术的伦理问题 对于生物技术带来的伦理问题 要切实联系学过的生物学原理来分析 根据所掌握的生物学知识分 析其可能性 不要盲目地下结论 涉及本专题大部分内容的试题均有一定的开放性 答案不唯一 要学 会采用辩证的观点看待问题 培养自己的辩证思维能力 2 实质性等同原则 只是对转基因生物安全性评价的起点 而不是终点 是一种动态的比较过程 此后还要进行转基因植物安全性评价 3 生殖性克隆和治疗性克隆的区别 生殖性克隆是指将克隆技术用于生育目的 即用于产生人类个体 治疗性克隆和干细胞研究密切相关 所谓治疗性克隆 是指先从需要救治的病人身上提取细胞 然 后将该细胞的遗传物质置于一个去除了细胞核的卵细胞之中 该卵细胞开始自行分裂 直至形成一个早 期胚胎 若该早期胚胎被置入代孕妇女子宫中 便能发育成克隆人 从早期胚胎中即可提取对生命成长 发育起主干作用的细胞 胚胎干细胞 胚胎干细胞经过相应的技术处理 便可发展成该病人所需要的 各种组织 由于再造的细胞及组织的基因与病人的基因相同 可以解决以前器官移植治疗方法中的免疫 排斥难题 通过这项技术 因疾病引起的器官功能衰竭 意外事故引起的伤残等 都能得到有效的治疗 和治愈 4 生物武器 生物战剂和生物战的区别与联系 生物武器是生物战剂及其施放装置的总称 生物战剂是军事行动中用以杀死人 畜和破坏农作物的 微生物 毒素和其他生物活性物质的统称 用生物战剂进行的战争叫生物战 5 全面理解生物技术的伦理及其原则问题 死危害 必须坚决禁止 考点十二 生态工程 一 生态学原理 1 单一人工林比天然混和林稳定性低 易爆发虫害 物种多样性原理 2 草原确定合理载畜量 不能过度放牧 协调平衡原理 3 引种考虑适应环境 协调平衡原理 4 林业生态工程建设 既考虑种树又考虑生活问题 整体性原理 5 整体性原理 用心 爱心 专心20 6 整体性原理和系统整体性原理的比较 整体性原理指社会 经济 自然三方面协调统一 保障整个系统的稳定与平衡 例如林业建设中自 然系统 社会系统与经济系统的关系问题 即种树的同时考虑经济收入 粮食 燃料等问题 系统整体性原理指整体大于部分之和 即 1 1 2 目的是保持系统有很高的生产力 具体是指互利共 生的生物体现系统整体性原理 如藻类和珊瑚虫 大豆和根瘤菌 地衣植物中藻类和真菌等 二 农业生态系统的设计方案应当符合以下原则 应当能够体现生态学原理与现代农业技术相 结合的原则 应当能够构成一个合理的生产结构 应当体现充分利用自然界的物质和能量资源 应当体现减少环境污染的原则 应当充分考虑经济 社会和生态的综合效益 所设计的农业生态系 统 从理论上看应当能够实现良性循环 2011 高考真题之 现代生物科技专题 1 2011 广东卷 华南虎是国家一级保护动物 可采用试管动物技术进行人工繁殖 该技术包括的 环节有 转基因 核移植 体外受精 体细胞克隆 胚胎移植 A B C D 答案 D 解析 本题考查胚胎工程的应用 属于对识记 理解层次的考查 试管动物技术是指把经过体外 受精获得的早期胚胎移植到假孕动物子宫发育而产生的动物 2 2011 浙江卷 将 ada 腺苷酸脱氨酶基因 通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱 氨酶 下列叙述错误的是 A 每个大肠杆菌细胞至少含一个重细胞质粒 B 每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C 每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个 ada D 每个插入的 ada 至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 答案 C 解析 本题考查有关基因工程相关知识 获取目的基因是实施基因工程的第一步 其中主要有两 条途径 一条是从供体细胞的 DNA 中直接分离基因 另一条是人工合成基因 基因表达载体的构建 即 用心 爱心 专心21 目的基因与运载体结合 是实施基因工程的第二步 也是基因工程的核心 将目的基因与运载体结合的 过程 实际上是不同来源的 DNA 重新组合的过程 如果以质粒作为运载体 首先要用一定的限制酶切割 质粒 使质粒出现一个缺口 露出黏性末端 然后用同一种限制酶切断目的基因 使其产生相同的黏性 末端 部分限制性内切酶可切割出平末端 拥有相同效果 将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处 首先碱基互补配对结合 两个黏性末端吻合在一起 碱基之间形成氢键 再加入适量 DNA 连接酶 催化 两条 DNA 链之间形成磷酸二酯键 从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来 形成一个重组 DNA 分子 将目 的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步 目的基因导入受体细胞后 是否可以稳定维持和表达其 遗传特性 只有通过检测与鉴定才能知道 这是基因工程的第四步工作 已经表达了就说明导入成功 所以 A B 和 D 正确 C 错误 3 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 答案 B 解析 克隆动物应用的是细胞核移植技术 所以 B 选项叙述错误 4 2011 江苏卷 下列关于胚胎工程的叙述 错误的是 A 体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精 B 受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植 C 早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需要加入血清 D 试管婴儿技术主要包括体外受精 早期胚胎培养和胚胎移植技术 答案 B 解析 受精卵发育到囊胚阶段就可以进行胚胎移植 所以 B 选项的叙述是错误的 5 2011 天津卷 下列叙述正确的是 A 胚胎发育过程中不存在细胞衰老或凋亡现象 B 用小鼠不同器官和组织构建的 cDNA 文库相同 C 垂体功能受损的幼犬会出现抗寒能力减弱等现象 D 刺激支配肌肉的神经 引起该肌肉收缩的过程属于反射 答案 C 解析 细胞的衰老和凋亡发生在生物体的整个生命过程中 包括胚胎的发育过程 A 错误 cDNA 文库中的基因是由相应细胞 组织或器官的 mRNA 经过逆转录而来 由于基因的选择性表达 小鼠不同组 织或器官的 mRNA 不同 构建的 cDNA 文库也不相同 B 错误 垂体分泌的促甲状腺激素可以促使甲状腺分 泌甲状腺激素 甲状腺激素可通过促进细胞的新陈代谢来增加产热 垂体受损会导致幼犬的抗寒能力减 用心 爱心 专心22 弱 C 正确 反射的结构基础是反射弧 反射现象的发生离不开完整的反射弧 D 选项描述的过程 只有 传出神经和效应器发挥了作用 不属于反射现象 D 错误 6 2011 浙江卷 培育 试管山羊 的基本过程如下图所示 若要培育成功 下列叙述正确的是 A 甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使用其超数排卵 B 乙过程的目的之 是促进卵母细胞和精子的成熟 C 丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D 丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内 答案 A 解析 本题考查有关体外受精等相关的知识 首先是精子的采集和获能 卵母细胞的采集和培养 在此过程中为了让雌性动物排出更多的卵母细胞 甲应为对雌性动物采用注 射促性腺激素让其超数排卵 乙过程是促进其完成体外受精 丙过程是早期胚胎发育过程 丁过程是在 母体内完成胚胎发育全过程 所以 A 选项是正确的 乙过程是完成受精作用 所以 B 选项是错误的 C 选 项是乙过程在专用获能培养液或受精溶液中 而丙过程是细胞培养过程 所以培养液的成分是不同 C 错 误 D 选项中早期胚胎移植到与供体处于同期发情即同时采用促性腺激素处理的母体内 所以 D 选项是错 误的 7 2011 安徽卷 9 分 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 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 答案 1 胰蛋白酶 或胶原蛋白酶 2 启动子 终止子 3 TaqDNA 聚合酶 对干扰素基 因特异性的 DNA 引物对 4 增大细胞贴壁生长的附着面积 解析 考查的知识点为动物细胞培养和基因工程 1 为了使组织分散开为单个细胞通常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 2 启动子位于目的基因的首端 终止子位于目的基因的尾端 3 PCR 反应体系的主要成分应扩增缓冲液 含 Mg2 水 4 种脱氧核糖苷酸 模板 DNA TaqDNA 用心 爱心 专心23 聚合酶 两种引物 4 细胞离体培养时通常表现出 贴壁生长和接触抑制 多孔的中空薄壁小玻璃珠能增大贴壁生长的 附着面积 增加培养的细胞数量 8 2011 江苏卷 请回答基因工程方面的问题 1 利用 PCR 技术扩增目的基因 其原理与细胞同 DNA 复制类似 如下图所示 图中引物为单链 DNA 片段 它是子链合成延伸的基础 从理论上推测 第四轮循环产物中含有引物 A 的 DNA 片段所占的比例为 在第 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸 链等长的 DNA 片段 2 设计引物是 PCR 技术关键步骤之一 某同学设计的两组引物 只标注了部分碱基序列 都不合 理 如下图 请分别说明理由 第 1 组 第二组 3 PCR 反应体系中含有热稳定 DNA 聚合酶 下面的表达式不能正确反映 DNA 聚合酶的功能 这是 因为 4 用限制酶 EcoR Mbo 单独或立命切割同一种质料 得到的 DNAT 片段长度如下图 1kb 即 1000 个碱基对 请在答题卡的指定位置画出质料上 EcoR Mbo 的切割位点 答案 1 15 16 三 2 引物和引物局部发生碱基互补配对而失效 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效 3 DNA 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链 DNA 片段的引物链上 用心 爱心 专心24 4 见下图 Mbol Mbol 2 5kb 5 5k b 6kb 质粒 EcoRv 解析 本题考查 PCR 技术 属于对理解 应用层次的考查 9 2011 江苏卷 T DNA 可随机插入植物基因组内 导致被插入基因发生突变 用此方法诱导拟南 芥产生突变体的过程如下 种植野生型拟南芥 待植株形成花蕾时 将地上部分浸入农杆菌 其中的 T DNA 上带有抗除草剂基因 悬浮液中以实现转化 在适宜条件下培养 收获种子 称为 T1代 1 为促进植株侧枝发育以形成更多的花蕾 需要去除 因为后者产生的 会抑制侧芽 的生长 2 为筛选出已转化的个体 需将 T1代播种在含 的培养基上生长 成熟后自交 收获种 子 称为 T2代 3 为筛选出具有抗盐性状的突变体 需将 T2代播种在含 的培养基上 获得所需个体 4 经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体 为确定抗 盐性状是否由单基因突变引起 需将该突变体与 植株进 行杂交 再自交 代后统计性状分离比 5 若上述 T DNA 的插入造成了基因功能丧失 从该突变体 的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性 6 根据 T DNA 的已知序列 利用 PCR 技术可以扩增出被 插入的基因片段 其过程是 提取一植株的 DNA 用限制酶处理 后 再用 将获得的 DNA 片段连接成环 如右图 以此为模板 从图中 A B C D 四种单链 DNA 片段中选取 作为引物进行扩增 得到的片段将用于获取该基因的全序列信息 答案 1 顶芽 生长素 2 一定浓度的 除草剂 3 一定浓度的 盐 4 野生型 1 5 降低 6 突变体 DNA 连接酶 B C 解析 1 顶芽产生的生长素会在侧芽积累使侧芽的生长受到抑制 2 T2代与 T1代相比 含有 抗除草剂基因 可以在含 一定浓度的 除草剂的培养基上将其分离开来 再通过自交得到纯合体 3 与 2 原理相同 4 见答案 T DNA 的插入造成了抗盐基因功能丧失 植物的抗盐能力下降 6 根据图示 A 的合成方向 要扩增目的基因 应选择 B C 作为引物 用心 爱心 专心25 10 2011 福建卷 一对表现型正常的夫妇 生了一个镰刀型细胞贫血症 常染色体隐性遗传病 患 儿 在他们欲生育第二胎时 发现妻子的双侧输卵管完全堵塞 不能完成体内受精 医生为该夫妇实施 了体外受精和产前基因诊断 过程如右图 请回答 1 过程 是指在体外进行的 处理 从而使精子与卵子结合形成受精卵 过程 称为 2 在对胎儿进行镰刀形细胞贫血症的产前基因诊断时 要先从羊水中的胎儿细胞提取物质 进行 PCR 扩增 然后用Mst 对扩增产物进行切割 产生多个片段的酶切产物 据此判断 Mst 是一 种 酶 3 不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同 形成不同的电泳条带 该家庭成员的镰刀型细 胞贫血症基因分析的电泳带谱如 据此判断胎儿为 正常 患者 携带者 答案 1 精子获能 胚胎移植 2 DNA 限制性内切酶 3 正常 解析 1 体外受精前 要对精子进行获能处理 将雌性动物体内的早期胚胎 或者体外受精及 其他方式得到的胚胎 移植到同种的 生理状态相同的其他雌性动物的体内 使之继续发育为新个体 称为胚胎移植 2 多聚酶链式反应是一种体外迅速扩增 DNA 片段的技术 用Mst 对扩增产物 DNA 进 用心 爱心 专心26 行切割 用限制性核酸内切酶 3 该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱可知父亲 Aa 母 Aa 患儿 aa 胎儿基因型为 AA 表现为正常 11 2011 山东卷 人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选 利用正常 大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示 1 卵母细胞除从活体输卵管中采集外 还可从已处死的雌鼠 中获取 2 图中的高血压相关基因作为 质粒作为 二者需用 切割后连接成 重组载体 该过程与质粒上含有 有关 3 子代大鼠如果 和 即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因 已成功表达 然后可用其建立高血压转基因动物模型 4 在上述转基因大鼠的培育过程中 所用到的主要胚胎工程技术是 早期胚胎培养 和胚胎移植 答案 1 卵巢 2 目的基因 运载体 同一种限制酶 限制酶识别位点 3 检测到相应蛋白质 出现高血压 4 体外受精 解析 本题考查基因工程 胚胎工程和细胞工程的相关知识 卵母细胞采集的方法一般从活体输 卵管或刚列的雌性动物的卵巢里获取 是把高血压相关的基因导入到小鼠体内的 所以高血压相关的基 因则是目的基因 质粒通常作为运载体 对于它们通常用同种限制酶处理 目的基因导入成功和表达通 过检测到相关的目的基因合成的蛋白质就可以了对于与高血压相关的基因还可以通过其是否出现高血压 来衡量 胚胎工程中应用到有体外受精 早期胚胎培养和胚胎移植 有的还采用胚胎分割移植 12 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