高三生物二轮复习 专题精讲八 选修模块 第2讲 现代生物科技专题精讲（选修3）课件.ppt

1 dna重组技术的基本工具有 和 2 限制性核酸内切酶主要从中提取 具有性 使特定部位的两个核苷酸之间的断裂 3 载体的种类有 等 4 基因工程的基本操作程序 的获取 的构建 将导入受体细胞 的检测与鉴定 5 获取目的基因的方法有 从中获取 利用和获取6 基因表达载体包括 和等 7 目的基因导入植物细胞的方法有法 和法 8 目的基因导入动物细胞的方法是法 常用的受体细胞是 9 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础 通过 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 10 面对转基因技术的利弊 正确的做法是 而不能因噎废食 限制性核酸内切酶 dna连接酶 载体 原核生物 专一 磷酸二酯键 质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒 目的基因 基因表达载体 目的基因 目的基因 基因文库 pcr技术 人工合成法 目的基因 启动子 终止子 标记基因 农杆菌转化 基因枪法 花粉管通道 显微注射 受精卵 基因修饰或基因合成 趋利避害 11 基因身份证是把个人的基因和基因检测出来 记录在磁卡上 做成个人基因身份证 12 生物武器的种类包括 生化毒剂 经过基因重组致病菌 13 植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有性 过程是 离体的植物组织 器官或细胞 愈伤组织 胚状体或丛芽 试管苗 14 植物体细胞杂交技术中用酶和酶去除细胞壁获得原生质体 诱导细胞融合的方法有等物理方法或等化学方法15 动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞核移植技术 动物细胞融合等 16 动物细胞培养过程 取动物组织块 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 传代培养 17 动物体细胞核移植技术是将动物的一个细胞的 移入一个已经去掉细胞核的中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为 18 动物细胞融合技术中涉及的促融方法有聚乙二醇 化学方法 生物方法 或电激 物理方法 等 19 杂交瘤细胞既能 又能产生某种 20 胚胎工程是指对动物所进行的多种显微操作和处理技术 如体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等技术 致病 易感 致病菌 病毒 全能 纤维素 果胶 离心 振动 电激 聚乙二醇 动物细胞培养 分散组织细胞 配制细胞悬液 原代培养 细胞核 卵母细胞 动物个体 灭活的病毒 无限增殖 特异性抗体 单克隆抗体 早期胚胎或配子 21 卵裂期的特点是细胞分裂方式为 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 22 早期发育的胚胎分为 和原肠胚3个阶段 23 哺乳动物的体外受精主要包括的采集和培养 的采集和获能以及等主要步骤 24 培养哺乳动物早期胚胎的培养液成分 有机盐类 维生素 核苷酸等营养成分 以及血清等物质 25 胚胎移植不属于生殖方式 仅属于一种技术 可用于生殖产生的胚胎的移植 26 胚胎移植的意义是 27 对囊胚进行分割时要注意将内细胞团 28 哺乳动物的细胞简称es或ek细胞 是由中分离出来的一类细胞 在形态上 表现为体积 细胞核 核仁 在功能上 具有发育的 29 生态工程所遵循的基本原理有原理 原理 原理 原理 系统学和工程学原理 有丝分裂 桑椹胚 囊胚 卵母细胞 精子 受精 无机盐类 激素 氨基酸 有性和无性 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 均等分割 胚胎干 早期胚胎或原始性腺 小 大 明显 全能性 物质循环再生 物种多样性 协调与平衡 整体性 1 2015 全国新课标 卷 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 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 答案 1 rna逆转录酶cdna 或dna 2 抗体抗原抗体特异性结合 3 t 或t淋巴 4 监控和清除 解析 本题考查了基因工程中目的基因的获取及免疫调节等知识 意在考查考生对所学知识的综合运用能力 1 hiv属于逆转录病毒 用基因工程制备hiv的某蛋白时 可先提取它的rna 再在逆转录酶的作用下合成cdna 再构成基因表达载体并导入受体细胞 2 目的蛋白进入机体后 作为抗原刺激机体产生相应的分泌蛋白即抗体 由于抗原抗体的结合具有特异性 故该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的hiv 3 hiv进入机体后 主要攻击机体的t淋巴细胞 从而降低患者的免疫力 4 免疫系统可监控并清除体内已经衰老或被损坏的细胞以及癌变的细胞 2 2015 全国新课标 卷 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 1 氨基酸序列 或结构 2 pp1dna和rna 或遗传物质 dna rna rna dnarna 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 解析 本题主要考查蛋白质工程和中心法则的内容 意在考查考生的理解能力 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 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 中心法则的内容可以通过下图体现 3 蛋白质工程的基本途径 从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 基因 3 2014 全国新课标 卷 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 结果如下图所示 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 答案 1 4yy小鼠的血清抗体效价最高 2 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的 且融合率达不到100 3 1100 4 不能无限增殖 解析 1 据图分析 第四次注射后x y z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 小鼠y的血清中抗体效价最高 最适用于制备单克隆抗体 2 融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外 还有骨髓瘤细胞和b淋巴细胞的自身融合产物 由于细胞膜具有流动性 且诱导之后的细胞不具有特异性 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 由于核膜具有流动性 故小鼠的免疫b淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个杂交的细胞核 融合后的杂交瘤细胞内的染色体包括了小鼠的骨髓瘤细胞中的染色体和小鼠的b淋巴细胞中的染色体 40 60 共计100条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然是不能无限增殖的细胞 b淋巴细胞不可能度过原代培养和传代培养过程中的两次危机达到细胞系水平 4 2014 海南卷 下图是将某细菌的基因a导入大肠杆菌内 制备 工程菌 的示意图 据图回答 1 获得a有两条途径 一是以a的mrna为模板 在 酶的催化下 合成互补的单链dna 然后在 的作用下合成双链dna 从而获得所需基因 二是根据目标蛋白质的 序列 推测出相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测其dna的 序列 再通过化学方法合成所需基因 2 利用pcr技术扩增dna时 需要在反应体系中添加的有机物质有 4种脱氧核糖核苷酸和耐热性的dna聚合酶 扩增过程可以在pcr扩增仪中完成 3 由a和载体b拼接形成的c通常称为 4 在基因工程中 常用ca2 处理d 其目的是 答案 1 逆转录酶dna聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 其他合理答案也给分 2 引物模板dna 3 重组dna 其他合理答案也给分 4 提高受体细胞的转化率 其他合理答案也给分 解析 1 利用逆转录法合成目的基因的过程是 以rna为模板 在逆转录酶的催化作用下 合成单链dna 然后在dna聚合酶的作用下合成双链dna分子 根据蛋白质工程合成目的基因的过程是 根据目标蛋白质分子的氨基酸序列 推测相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测dna中脱氧核苷酸的排列顺序 通过化学的方法合成 2 pcr过程中需要酶 底物 模板 引物和能量等条件 3 目的基因和运载体结合 形成重组dna 4 在利用大肠杆菌做受体细胞时 需要先用ca2 处理 使之成为感受态细胞 有利于其吸收重组dna分子 提高受体细胞的转化率 本讲主要考查基因工程的原理 技术操作和应用等内容 而与基因工程有关的生物技术的安全性考查相对较少 考查时往往联系其他生物技术工程综合命题 以达到考查基因工程应用和学生解决问题的能力的目的 而植物组织培养 植物体细胞杂交 动物细胞融合及应用 胚胎工程操作及胚胎干细胞应用等也是高频考点 重在考查现代生物工程技术的原理 操作及应用 此类题多以非选择题形式出现 1 与基因工程相关的几种酶 2 载体 1 作用 作为运载工具 将目的基因转移到宿主细胞内 利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制 2 具备的条件 能在宿主细胞内稳定保存并大量复制 有多个限制酶切割位点 以便与外源基因连接 具有特殊的标记基因 以便进行筛选 3 种类 质粒 一种裸露的 结构简单 独立于细菌拟核dna之外 能够自我复制的很小的双链环状dna分子 噬菌体的衍生物 动植物病毒 3 基因工程的基本操作程序 1 获取目的基因 方法从自然界已有物种中分离从基因文库中获取人工合成 基因文库 是将含有某种生物不同基因的许多dna片段导入受体菌的群体中通过克隆而储存 各个受体菌分别含有这种生物的不同基因 基因组文库 含有一种生物所有的基因 也叫cnda文库 部分基因文库 含有一种生物的部分基因 如cdna文库 dna复制与pcr技术的比较 2 基因表达载体的构建 一个基因表达载体的组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因等 构建方法 3 将目的基因导入受体细胞 4 目的基因的检测与鉴定 导入检测 dna分子杂交技术 即使用放射性同位素标记的含目的基因dna片段作为探针检测 表达检测转录检测 分子杂交法 即目的基因作为探针与mrna杂交翻译检测 抗原 抗体杂交法 个体生物学水平鉴定 转基因生物是否具有抗性或转基因产品功能活性 例1 2015 河北保定三月模拟 回答有关基因工程的问题 1 构建基因工程表达载体时 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 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 答案 1 平相同 2 驱动胰岛素基因转录出mrnacacl2溶液 或ca2 分子杂交技术蛋白质 3 t dna染色体dna 解析 1 dna分子经限制酶切割产生的dna片段末端通常有两种形式 黏性末端和平末端 当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将dna切开时 产生的是黏性末端 而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时 产生的是平末端 要使目的基因和质粒直接进行连接 应使用同种限制酶切割目的基因和质粒 使二者产生相同黏性末端 2 一个基因表达载体的组成 除含有目的基因外 还必须有启动子 终止子和标记基因 启动子是一段有特殊结构的dna片段 位于基因首端 是rna聚合酶识别和结合部位 可以驱动目的基因转录出mrna 在用表达载体转化大肠杆菌时 为便于表达载体进入 常用cacl2溶液处理大肠杆菌 要检测目的基因是否转录出对应的mrna 可采用分子杂交技术 即用目的基因片段作探针 与mrna杂交 如果显示出杂交带 则表明目的基因转录出了mrna 3 运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时 要先将目的基因插入农杆菌ti质粒的tdna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到植物细胞的染色体dna上 限制酶的应用特点 1 在获取目的基因和切割载体时通常用同种限制酶 以获得相同的黏性末端 2 为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接 可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体 变式1图1表示含有目的基因d的dna片段长度 bp即碱基对 和部分碱基序列 图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列 现有msp bamh mbo sma 4种限制性核酸内切酶 它们识别的碱基序列和酶切位点分别为c cgg g gatcc gatc ccc ggg 请回答下列问题 1 图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由连接 2 若用限制酶sma 完全切割图 中dna片段 产生的末端是末端 其产物长度为 3 若图1中虚线方框内的碱基对被t a碱基对替换 那么基因d就突变为基因d 从杂合子中分离出图1及其对应的dna片段 用限制酶sma 完全切割 产物中共有种不同长度的dna片段 4 若将图2中质粒和目的基因d通过同种限制酶处理后进行连接 形成重组质粒 那么应选用的限制酶是 在导入重组质粒后 为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌 一般需要用添加的培养基进行培养 经检测 部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因d不能正确表达 其最可能的原因是 答案 1 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 2 平537bp 790bp 661bp 3 4 4 bamh 抗生素b同种限制酶切割形成末端相同 部分目基因d与质粒反向连接 解析 本题主要考查基因工程中限制酶的作用原理和重组质粒构建的相关知识 1 dna单链中相邻两个碱基之间通过 脱氧核糖 磷酸 脱氧核糖 连接 2 sma 识别的序列为gggccc 切割后会产生平末端 图1所示的dna分子中含有两个sma 的识别位点 第一个识别位点在左端534bp序列向右三个碱基对的位置 第二个识别位点在右端658bp序列向左三个碱基对的位置 从这两个位点切割会产生的dna片段长度分别为534 3 796 3 3 658 3 即得到的dna片段长度分别为537bp 790bp和661bp 3 在杂合子体内含有基因d和基因d 基因d的序列中含有两个识别位点 经过sma 完全切割会产生537bp 790bp和661bp三种不同长度的片段 基因d的序列中含有一个识别位点 经过切割后会产生1327bp和661bp两种长度的片段 综上所述 杂合子中分离到该基因的dna的片段经过切割后产生4种不同长度的片段 4 能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为ggatcc的bamh 和识别序列为gatc的mbo 若使用mbo 会同时破坏质粒中的抗生素a抗性基因和抗生素b抗性基因 所以要用bamh 来切割目的基因和质粒切割后保留了完整的抗生素b抗性基因 便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌 因为目的基因和运载体是同种限制酶切割 所以目的基因的两个末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补 可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况 导致基因d不能正确表达 1 蛋白质工程与基因工程的比较 2 基因诊断 和 基因治疗 的比较 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 基因治疗 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 从而治愈了基因缺陷引起的疾病 3 动植物基因工程的应用 4 生物技术的安全性问题 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 人工组合的基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种 并成为后者基因的一部分 在环境生物学上则称为 基因污染 如 成为新杂草 成为 入侵的外来物种 威胁其他生物生存 通过基因重组产生 超级杂草 3 环境安全问题 打破自然界物种的原有界限 破坏生态系统稳定性 重组微生物降解某些化合物的过程中产生污染环境的中间产物 重组dna与微生物杂交 产生有害病原微生物 转基因植物的花粉中含有的毒蛋白或过敏蛋白通过蜜蜂进入蜂蜜中 再经过食物链的传递 最后进入其他动物和人体 4 基因武器 如果将生物技术应用于武器制造和战争 对人类可能将是一场比原子弹爆炸更为可怕和持久的灾难 5 基因检测引起的伦理问题 对个人隐私提出挑战 制造基因歧视 例2 2015 黄冈四月调研 在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里 一种被称为 金色大米 的转基因水稻已经悄然收获 这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素a 由于含有可以生成维生素a的 胡萝卜素 它呈现金黄色泽故称 金色大米 金色大米 的培育流程如图所示 请回答下列问题 已知酶 的识别序列和切点是 g gatcc 酶 的识别序列和切点是 g gatc 1 培育 金色大米 的基因工程操作四步曲中 其核心是 通过该操作形成了图中的 填字母 它的构成至少包括等 2 在研究过程中获取了目的基因后采用技术进行扩增 在构建c的过程中目的基因用 填 限制酶 或 限制酶 进行了切割 检验重组载体导入能否成功需要利用作为标记基因 3 过程d通常采用法 过程e运用了技术 在该技术应用的过程中 关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行和 4 若希望该转基因水稻生产的 金色大米 中维生素a含量更高 效果更好 则需要通过工程手段对合成维生素a的相关目的基因进行设计 该工程是一项难度很大的工程 目前成功的例子不多 主要原因是 答案 1 基因表达载体的构建c目的基因 启动子 终止子 标记基因 2 pcr限制酶 基因 3 农杆菌转化植物组织培养脱分化再分化 4 蛋白质蛋白质的高级结构十分复杂 目前对很多蛋白质的高级结构还不了解 解析 1 基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建 该过程需要限制酶和dna连接酶处理 基因表达载体包括目的基因 启动子 终止子 标记基因等 2 获得目的基因后扩增采用pcr技术 也就是dna分子体外复制的过程 由题图可知 目的基因两端序列分别为 ggatcc 和 gatc 所以应该用能同时切割两种序列的限制酶 切割目的基因 目的基因插入位点在基因 处 因此检验基因表达载体是否导入只能检测标记基因 3 目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法 基因枪法 花粉管通道法 最常用的是农杆菌转化法 过程e是将水稻细胞培育成符合要求的植株过程 运用了植物组织培养技术 包括脱分化和再分化过程 4 对基因进行改造 从而改造蛋白质 获得相应性状的个体或产品 属于蛋白质工程 蛋白质工程存在的最大难题在于蛋白质的高级结构十分复杂 目前对很多蛋白质的高级结构还不了解 构建基因文库是获取目的基因的方法之一 但并不是唯一的方式 如果所需要的目的基因序列已知 就可以通过pcr方式从含有该基因的生物的dna中直接获得 也可以通过反转录 本题就是用这种方法 获取 变式2 2013 全国新课标 卷 现代生物科技专题 阅读如下材料 材料甲科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中 得到了体型巨大的 超级小鼠 科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草 材料乙t4溶菌酶在温度较高时易失去活性 科学家对编码t4溶菌酶的基因进行改造 使其表达的t4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键 提高t4溶菌酶的耐热性 材料丙兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体 科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到免乙的体内 成功产出兔甲的后代 证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育 回答下列问题 1 材料甲属于基因工程的范畴 将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法 构建基因表达载体常用的工具酶有和 在培育转基因植物时 常用农杆菌转化法 农杆菌的作用是 2 材料乙属于蛋白质工程范畴 该工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对进行改造 或制造一种的技术 在该实例中 引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变 3 材料丙属于胚胎工程的范畴 胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的 生理状况相同的另个雌性动物体内 使之继续发育成新个体的技术 在资料丙的实例中 兔甲称为体 兔乙称为体 答案 1 显微注射限制性内切酶dna连接酶农杆菌可感染植物 将目的基因转移到受体细胞中 2 蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸 3 同供受 解析 本题综合考查基因工程 蛋白质工程和胚胎工程等相关知识 1 目的基因导入动物受精卵中常用的方法是显微注射法 构建基因表达载体时 一般用限制酶切割目的基因和载体 以产生相同的黏性末端 并用dna连接酶连接成重组载体 农杆菌可感染植物 将目的基因转移到受体细胞中 2 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础 通过基因修饰或基因合成 对现有蛋白质进行改造 或制造一种新的蛋白质 以满足人类的生产和生活的需求 因t4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 所以肽链的氨基酸序列发生了改变 3 胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎 或者通过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的技术 其中提供胚胎的个体称为 供体 接受胚胎的个体称为 受体 1 植物细胞的全能性 1 概念 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞 都具有发育成完整生物体的潜能 2 全能性实现的条件 离体 提供适宜的营养条件 3 影响全能性表达的原因 在特定的时间和空间条件下 细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质 从而构成生物体的不同组织和器官 2 植物组织培养 1 概念 在无菌和人工控制条件下 将离体的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 丛芽 最终形成完整的植株 2 过程 3 地位 是培育转基因植物 植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序 3 植物体细胞杂交 1 概念 将不同种的植物体细胞 在一定条件下融合成杂种细胞 并把杂种细胞培育成新的植物体的技术 2 过程 3 意义 克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍 4 植物细胞工程的应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 a 概念 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养法 b 特点保持优良品种的遗传特性高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物脱毒 选择作物无毒组织 如茎尖 进行组织培养 获得脱毒苗 人工种子 以植物组织培养得到的胚状体等为材料 经过人工薄膜包装得到的种子 2 培育作物新品种 用植物的花药进行离体培养形成单倍体 再经人工诱导染色体加倍后筛选出需要的新品种 利用组织培养过程中出现的突变体 培育新的品种 3 细胞产物的工厂化生产 用人工培养的愈伤组织提取中的某种成分 例3 2015 南京模拟 下图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育 番茄 马铃薯 植株的过程 请回答下列问题 1 过程使用了酶 以使植物原生质体相互分离 此处使用的溶液浓度较大 以保证植物细胞会发生 以保护原生质体不被破坏 在动物细胞培养技术中 使细胞分离开来的酶是 2 过程 在化学药剂的作用下会发生细胞融合 动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是 3 过程属于脱分化 过程属于再分化 细胞发生分化的根本原因是 4 过程 细胞工程技术是 其培养时选用材料通常是分生组织 原因是 5 植物体细胞杂交的研究在方面 取得了巨大突破 答案 1 纤维素酶和果胶质壁分离胰蛋白酶 2 聚乙二醇可以使用灭活的病毒 3 基因的选择性表达 4 植物组织培养全能性高 易培养形成愈伤组织 5 克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 解析 植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成 因此可以用纤维素酶和果胶酶将其水解得到原生质体 然后用聚乙二醇或物理方法诱导原生质体融合 再生细胞壁形成杂种细胞 是杂种细胞经过脱分化 再分化形成幼苗的过程 体现了植物细胞的全能性 在较高浓度的溶液中 有细胞壁的植物细胞可以发生质壁分离与复原 植物体细胞杂交克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍 细胞分裂素与生长素对细胞分化的影响 变式3 2015 湖北重点中学联考 如图是 白菜 甘蓝 杂种植株的培育过程 已知两种植物均为二倍体 请据图回答有关问题 1 过程所用的化学试剂依次为 2 培育出的新植株既有白菜生长期短的优点 又有甘蓝易于储存的特性 从分子水平来说 这是由于 3 新的植物体能克服远缘杂交不亲和的障碍而结种子 是因为 4 某同学提出 用上图所示方法不能获得纯种 若用白菜和甘蓝的花粉细胞代替图中的体细胞再采用上图所示的过程即可获得纯种 该同学的方案中有缺陷 请对该方案加以完善 5 在培养杂种细胞至幼苗的过程中 培养基中通常要加入植物激素 下图表示研究人员配制了不同的细胞分裂素和生长素比例后 植物组织培养时生长的状况 请分析图回答有关的问题 在进行植物组织培养的过程中 图中两种激素的配合使用是为了人为地控制细胞的和过程 分析图可知 组织培养要获得大量的茎叶 则细胞分裂素和生长素的比例应控制在 如果通过组织培养要获得大量紫草素 则细胞分裂素和生长素的比例应控制在 填 大于1 小于1 或 等于1 答案 1 纤维素酶和果胶酶聚乙二醇 2 白菜和甘蓝的基因选择性表达的结果 3 细胞中有白菜和甘蓝各两个染色体组 同源染色体能正常联会和分离 产生可育配子 4 融合的原生质体培养成幼苗后 需要用秋水仙素加倍才能筛选出纯合体 5 脱分化再分化 大于1等于1 解析 植物体细胞杂交过程中 先用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁 得到原生质体 然后用聚乙二醇 化学方法 或者振荡 离心 电激 物理方法 诱导原生质体融合 2 生物体性状主要通过蛋白质体现出来 杂种植株既有白菜的性状 又有甘蓝的性状 是因为两种生物的基因都能进行选择性表达 产生出相应蛋白质的结果 3 生物是否可育 关键看减数分裂时染色体是否能正常联会和分离 杂种植株具有白菜和甘蓝各两个染色体组 减数分裂时同源染色体能正常联会和分离 产生可育配子 4 花粉融合后只能得到含白菜和甘蓝各一个染色体组的杂种细胞 属于异源二倍体 是高度不育的 为了使其可育 应该用秋水仙素使其加倍 5 组织培养过程中 细胞分裂素和生长素配合使用 可以诱导植物细胞脱分化和再分化 当两者比例较高时 促进芽的形成 比例较低时 促进根的分化 两者比例适中 促进愈伤组织形成 依题意 要得到茎叶 需要诱导芽的形成 故比例大于1 要得到紫草素 培养到愈伤组织阶段即可 需要两者比例适中 即等于1 1 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 2 单克隆抗体的制备 3 动物体细胞核移植与克隆动物 1 原理动物细胞核的全能性 动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 2 供核细胞一般选优良动物的传代培养10代以内的细胞 3 受体细胞去核的m 期卵母细胞 4 克隆人技术引起的伦理问题 1 克隆人流程图 2 伦理问题 严重违反人类伦理道德 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 人为制造在心理上和社会地位上都不健全的人 中国政府对克隆技术的态度 禁止生殖性克隆人 不反对治疗性克隆 四不原则 不赞成 不允许 不支持 不接受任何生殖性克隆人的实验 例4 2013 海南卷 单纯疱疹病毒 型 hsv 1 可引起水泡性口唇炎 利用杂交瘤技术制备出抗hsv 1的单克隆抗体可快速检测hsv 1 回答下列问题 1 在制备抗hsv 1的单克隆抗体的过程中 先给小鼠注射一种纯化的hsv 1蛋白 一段时间后 若小鼠血清中抗的抗体检测呈阳性 说明小鼠体内产生了反应 再从小鼠的中获取b淋巴细胞 将该b淋巴细胞与小鼠的细胞融合 再经过筛选 检测 最终可获得所需的杂交瘤细胞 该细胞具有的特点是 2 若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体 可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的中使其增殖 再从中提取 纯化获得 3 通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种hsv 1蛋白 其原因是该抗体具有和等特性 答案 1 hsv 1蛋白体液免疫脾脏骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体 2 腹腔腹水 3 纯度高特异性强 解析 1 制备单克隆抗体时 需要先给小鼠注射特定抗原 hsv 1蛋白 当小鼠血清中抗hsv 1蛋白的抗体检测呈阳性时 就可从小鼠脾脏中获取b淋巴细胞 将b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合 经过筛选和克隆化培养 最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞 2 单克隆抗体的获取有两条途径 一是从体外细胞培养液中提纯获得 二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖 再从腹水中提取 纯化获得 3 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高 纯度高等特点 核移植技术应注意的问题 1 该技术形成重组细胞发育成一个新个体 体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性 2 克隆属于无性繁殖 产生新个体的性别 绝大多数性状与供核亲本一致 3 核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同 克隆动物绝大部分dna来自于供体细胞核 但其核外线粒体中的dna主要来自于受体卵细胞 性状是基因与环境共同作用的结果 供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同 其性状也不可能和供核动物完全相同 在个体发育过程中有可能发生基因突变 产生供核动物没有的性状 变式4 2015 河北张家口四月模拟 目前人及动物使用的流行性感冒病毒疫苗的生产大多采用鸡胚 这种传统的方法劳动强度大 鸡胚用量大 需要繁琐的纯化工艺去除鸡胚蛋白减少过敏反应 流感的大流行性以及新发流感的流行迫切需要一种新的疫苗生产方法 如图是一种rna流感病毒疫苗研制流程 请回答有关的问题 1 图中步骤 所代表的过程是 步骤 可用处理大肠杆菌 使其处于 检验s基因是否翻译成s蛋白的方法是 2 如果要生产抗流感病毒单克隆抗体 请帮助完成制备单克隆抗体主要步骤 用该流感病毒对小鼠进行注射 从产生免疫反应小鼠的脾脏中得到相应的b淋巴细胞 设法将鼠的与b淋巴细胞融合 再用特定的选择性培养基进行筛选 得到既能 又能的杂交瘤细胞 对上述杂交瘤细胞 还需进行和抗体检测 经多次筛选 就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 将杂交瘤细胞在体内或培养 就可以从中提取出大量的能抗该流感病毒的单克隆抗体了 答案 1 逆转录ca2 感受态细胞抗原 抗体杂交实验 2 骨髓瘤细胞迅速大量繁殖产生专一抗体 克隆化培养 体外 解析 1 步骤 所代表的过程是逆转录 由rna为模板合成dna 步骤 可用ca2 处理大肠杆菌 使其处于感受态细胞 检验s基因是否翻译成s蛋白的方法是抗原 抗体杂交实验 2 设法将鼠的骨髓瘤细胞与b淋巴细胞融合 再用特定的选择性培养基进行筛选 得到既能迅速大量繁殖 又能产生专一抗体的杂交瘤细胞 为了获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 还需进行克隆化培养和抗体检测 杂交瘤细胞产生单克隆抗体有两种方法 体内或体外培养 1 胚胎工程的要点 1 两个标志 受精的标志和受精过程完成的标志 受精标志 在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体 受精过程完成的标志 雌 雄原核的融合 2 卵子和精子能够受精的前提条件比较 成熟的精子并不代表具有受精能力 必须获能后方才具备受精能力 动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异 但只有达到减 中期时 才具备与精子受精的能力 3 两个保障 同种生物精卵结合的保障 卵细胞透明带上存在精子的特异性识别的受体 只允许同种生物的精子与卵细胞结合 防止多精入卵的保障 a 透明带反应 b 卵细胞膜封闭作用 2 早期胚胎发育过程 3 胚胎移植的培育过程4 试管动物培育流程 5 设计试管婴儿及其引发的伦理问题 1 设计试管婴儿 2 伦理问题 把试管婴儿当作人体零配件工厂 是对生命的不尊重 抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎 无异于 谋杀 例5 2015 陕西宝鸡九校三月联考 长期以来 优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈 近年来发展起来的细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机 请据图完成下列问题 1 在试管牛和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有 2 和受精有关的过程有 第一次卵裂开始 释放第二极体 顶体反应 穿越透明带 雌 雄原核的形成 核膜消失 雌 雄原核融合 其正确的顺序为 填序号 3 超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射 冲卵实质上是用特定装置 将供体母牛子宫内的冲洗出来 4 从a到e中 适宜牛的胚胎移植时期有 图中标号3为 它将来可发育为胎膜和胚盘 5 试管牛的性别为 克隆羊 多利 的性状和 填 黑面绵羊 或 白面绵羊 最接近 6 从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞 称为es或ek细胞 这类细胞的形态特征有 答案 1 动物细胞培养胚胎移植 2 3 促性腺激素 早期 胚胎 4 de滋养层细胞 5 雌性或雄性 或不能确定 白面绵羊 6 体积小 细胞核大 核仁明显 解析 1 试管牛的培育过程中需要用到的技术有体外受精 动物细胞培养 早期胚胎培养 和胚胎移植 克隆羊的培育过程中需要用到的技术有细胞核移植 动物细胞培养和胚胎移植 2 受精过程的顺序是顶体反应 穿越透明带 释放第二极体 雌 雄原核的形成 核膜消失 雌 雄原核融合 第一次卵裂开始 3 促性腺激素能促进性腺发育和排卵 冲卵实质是把受精卵发育形成的 早期 胚胎从供体母牛子宫内冲洗出来 4 牛的胚胎移植时期是桑椹胚或囊胚期 即d e 题图中标号3为滋养层细胞 将来可发育为胎膜和胚盘 5 试管牛属于体外受精 是精子和卵细胞结合成受精卵 再由受精卵发育成个体 属于有性生殖 性别无法确定 克隆羊 多利 的性状和提供细胞核的绵羊 即白面绵羊 最接近 6 胚胎干细胞具有体积小 细胞核大 核仁明显等特点 生物工程技术应用的组合可简单表示如下 1 转基因植物培育 基因工程 植物组织培养 2 转基因动物培育 基因工程 动物细胞培养 胚胎移植 3 核移植 克隆 动物培养 核移植 动物细胞培养 胚胎移植 4 胚胎移植 体外受精 或自然受精 动物细胞培养 胚胎移植 5 植物体细胞杂交 体细胞融合 植物组织培养 6 试管动物 体外受精 动物细胞培养十胚胎移植 胚胎分割 胚胎移植易混淆的问题 材料选择 发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚 囊胚期分割要求 内细胞团均等分割 以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 变式5 2015 黄冈二模 如图哺乳动物胚胎干细胞及其分化的示意图 请回答 1 胚胎干细胞是从动物胚胎发育至期的内细胞团或从胎儿的中分离得到的一类细胞 2 图中分化程度最低的干细胞是 在体外培养条件下 培养液中加入因子 可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化 3 在机体内 皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因的结果 4 某患者不能产生正常的白细胞 通过骨髓移植可以达到治疗的目的 骨髓移植的实质是将上图中的细胞移植到患者体内 5 若要克隆某种哺乳动物 从理论上分析 上述红细胞 白细胞 皮肤细胞 神经细胞中不能选用作为供体细胞的是成熟的 其原因是 6 若某药物可抑制肝肿瘤细胞dna的复制 则用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的期 7 在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段 用细胞与骨髓瘤细胞融合 经多次筛选最终得到能分泌的杂交瘤细胞 答案 1 囊胚原始性腺细胞 2 胚胎干细胞分化诱导 3 选择性表达 4 造血干 5 红细胞细胞中无细胞核 6 间 7 已免疫的b淋巴特异性抗体 解析 1 囊胚的内细胞团与原始性腺中的细胞具有全能性 2 胚胎干细胞能分化成皮肤干细胞 造血干细胞等多种干细胞 分化程度最低 在培养液中加入诱导因子可诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化 3 基因的选择性表达实现了细胞分化 4 造血干细胞分化成各种血细胞 使患者血液中血细胞正常 5 胚胎移植的供体提供细胞核 成熟红细胞无细胞核 6 间期dna分子进行复制 7 已免疫的b淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交 形成杂交瘤细胞 通过筛选可得到产生特异性抗体的杂交瘤细胞 1 生态工程的原理 2 生态工程的实例 3 对我国生态工程发展前景的分析与展望 1 西方国家的生态工程 除了治理环境污染的目标之外 主要通过介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径 集中于对破坏的生态系统 特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复 2 我国目前面临的生态危机 已经不单纯是环境污染问题 而是与人口激增 环境与资源破坏 能源短缺等问题结合在一起的 并发症 生态工程不仅要重视对生态环境的保护 更要注意与经济 社会效益的结合 3 我国的农业生态工程遵循 整体 协调 再生 循环 的基本原则 4 我国生态工程的不足之处 缺乏定量化模型的指导 设计缺乏高科技含量 生态系统的调控缺乏经验及准确的监测技术支持 缺乏理论性