天津市宝坻区大白庄高级中学2014届高三高考生物学案：现代生物科技专题

考纲点击6-1基因工程要求（1）基因工程的诞生（2）基因工程的原理及技术（3）基因工程的应用（4）蛋白质工程6-2克隆技术（1）植物的组织培养（2）动物的细胞培养与体细胞克隆（3）细胞融合与单克隆抗体6-3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（2）胚胎干细胞的移植（3）胚胎工程的应用6-4生物技术的安全性和伦理问题（1）转基因生物的安全性（2）生物武器对人类的威胁（3）生物技术中的伦理问题6-5生态工程（1）简述生态工程的原理（2）生态工程的实例考场传真P63 12考向分析从近几年高考题看，本专题以选择题形式考查很少，大部分出现在简答题中，试题难度较低，记忆性知识较多。考查内容主要是基因工程的原理、工具、操作技术及其应用；植物组织培养与植物体细胞杂交原理及其在农业生产上的应用；动物细胞的培养及其应用、单克隆抗体的特点与制备过程及其应用；胚胎发育的基本过程、胚胎工程的基本技术、胚胎移植的过程及其应用。试题的考查形式多是通过新材料、新情境、新进展等新颖的知识作为背景，综合考查多种生物工程与生物工程的安全性等知识，进而考查考生解决实际问题的能力。知识网络判断、疑难排查热点例析热点一基因工程和蛋白质工程1基因工程基本工具的比较限制酶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（1）Ecoli DNA连接酶只能连接黏性末端（2）T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平末端（1） （2） （3） 常用类型EcoR 限制酶Sma 限制酶Ecoli DNA连接酶T4 DNA连接酶2基因工程的基本操作程序（1）目的基因的获取。从基因文库中获取：基因文库包括 文库和 文库。利用PCR技术扩增目的基因。实质：生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。原理：DNA双链复制。 前提：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。用化学方法人工合成。 基因特点： 。（2）基因表达载体的构建（基因工程的核心）。目的： 组成： 、 、 、 。（3）将目的基因导入受体细胞转化。将目的基因导入受体细胞中的方法的比较）（见下表）。生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法 受体细胞 转化过程目的基因插入Ti质粒的TDNA上 导入 整合到受体细胞的染色体DNA表达目的基因表达载体提纯取卵（受精卵）显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子转化实质：使目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达。（4）目的基因的检测和鉴定。类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上 （DNA和DNA之间）是否成功显示出杂交带表达检测目的基因是否转录出 技术（DNA和mRNA之间）同上目的基因是否 抗原抗体杂交同上个体生物学水平的鉴定确定是否具有抗性及抗性程度基因工程产品与天然产品的活性是否相同抗虫或抗病的接种实验基因工程产品与天然产品活性的比较是否赋予了预期抗性或蛋白质活性3基因工程的应用表现方面具体内容植物基因工程抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物利用转基因改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度用转基因动物生产药物（如乳腺生物反应器）用转基因动物作器官移植的供体用于改善畜产品的品质基因工程药物控制药品合成的相应基因基因治疗体外基因治疗体内基因治疗4基因工程与蛋白质工程的比较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应有的氨基酸序列找到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基因表达载体构建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操作环境生物体外生物体外操作核心基因基因表达载体操作起点目的基因预期的蛋白质功能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【例1】触类旁通1抗旱植物体内的抗旱基因为R，其等位基因为r。研究表明，多数抗旱性农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞内很难找到。请根据上述材料回答下列问题。（1）抗旱性农作物的叶肉细胞内难以找到与抗旱有关的代谢产物的原因是_。（2）现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。据图分析回答。图中扩增基因常用的方法是_，此方法用到的DNA聚合酶具有_的特点。若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，_（填“能”或“不能”）以DNA为模板直接扩增抗旱基因，扩增过程中寻找抗旱基因的位置依靠_。图中处理基因获取单链DNA常用的方法有_。制备的探针需要用_等标记。图中DNA杂交发生在_两者之间。若被检测的植物发生A现象，未发生C现象，则被检测植物的基因型为_。热点二细胞工程1植物组织培养和动物细胞培养的区别项目植物组织培养动物细胞培养理论基础培养基类型固体或半固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素取材过程动物胚胎或幼龄动物的组织器官 单个细胞培养液细胞悬浮液细胞贴壁生长增殖传代培养1140或50代后细胞获得不死性（遗传物质发生改变）结果目的 植株快速繁殖； 脱毒植株的培养；人工种子；生产药物、杀虫剂等；转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产；皮肤移植材料的培育；检测有毒物质；生理、病理、药理学研究相同点两种技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂；均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件2植物体细胞杂交与单克隆抗体制备过程的比较步骤植物体细胞杂交过程单克隆抗体制备过程第一步原生质体的制备（酶解法）正常小鼠免疫处理第二步原生质体融合（物、化法）动物细胞融合（物、化、生物法）第三步杂种细胞的筛选与培养杂交瘤细胞筛选与培养第四步杂种植株的筛选与培养单克隆抗体的提纯3细胞工程的几个过程流程图的比较细胞工程技术技术过程图示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用灭活病毒诱导动物细胞融合过程的示意图核移植单克隆抗体的制备【例2】触类旁通2热点三胚胎工程1受精过程（1）准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。（2）受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。（3）防止多个精子入卵受精的屏障：透明带反应；卵黄膜封闭作用。（4）受精的标志和受精完成的标志。卵子受精的标志：在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。受精完成的标志：雌、雄原核的融合。2早期胚胎发育过程（1）胚胎发育过程。受精卵桑椹胚囊胚原肠胚幼体。（2）各时期的特点。卵裂期：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。桑椹胚：每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。囊胚：细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，开始出现囊胚腔。原肠胚：出现了内、中、外三个胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。3试管动物生产流程4克隆动物的培育流程（1）根据发育成D新个体的卵细胞核由B动物提供，而性别及大多数遗传性状是由核内遗传物质决定的，故B、D两者的性别及大多数遗传性状相同。（2）克隆动物的起点是经过核移植形成的一个细胞，其遗传物质主要来自供核一方。5胚胎移植的培育过程（以牛胚胎移植为例）6胚胎干细胞（1）来源： 。（2）特点： 。在功能上， 。在体外培养条件下：胚胎干细胞可以增殖而不发生分化。（3）应用价值：用于治疗人类的某些顽症，通过诱导ES细胞定向分化来修补细胞坏死或退化细胞。研究体外细胞分化的理想材料。【例3】触类旁通3热点四生物技术可能引发的安全性问题和伦理问题1转基因生物可能引起的安全性问题（1）食物安全问题出现滞后效应；出现新的过敏原；营养成分改变；侵犯宗教信仰者或素食者的权益。（2）生物安全问题。成为新杂草；成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；重组出对人类或其他生物有害的病原体；通过基因重组产生“超级杂草”。（3）环境安全问题。打破自然物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。重组微生物降解某些化合物过程中可能产生污染环境的中间产物。重组DNA与微生物杂交，产生有害的病原微生物。转基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。2生物技术的伦理问题（1）克隆技术引发的伦理问题。观点理由不赞成克隆人严重违反了人类伦理道德克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人克隆技术尚不成熟赞成技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人中国政府的态度禁止生殖性克隆人。原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。但不反对治疗性克隆（2）设计试管婴儿引发的伦理问题。观点理由不符合伦理道德把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重早期的生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余的胚胎，无异于“谋杀”有人会滥用设计试管婴儿技术来设计婴儿性别等符合伦理道德设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的最好、最快捷的办法之一提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤脐带血乃试管婴儿的“身外之物”（3）基因检测。对个人隐私提出挑战。制造基因歧视。3正确看待生物技术（1）正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。（2）支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人的实验。【例4】触类旁通4热点五生态工程1生态工程的原理原理理论基础意义实例物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业生态系统的稳定性生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统生产力“三北”防护林建设中的问题生物与环境协调与平衡生态系统的生物数量不能超过环境承载力，可避免系统的失衡与破坏过度放牧社会、经济、自然构成复合系统统一协调各种关系，保障系统的协调与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改善和优化系统结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于部分保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系2生态工程的实例实例原理重点注意问题农村综合发展型生态工程物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理核心：沼气工程优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染小流域综合治理工程整体性原理、协调与平衡原理、工程学等原理“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色大区域生态系统恢复工程协调与平衡原理、整体性原理“三北”防护林工程建设中应注意的问题：考虑树种生态适应性问题