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1、专题九 现代生物科技专题考纲内容要求基因工程(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)蛋白质工程克隆技术(5)植物的组织培养(6)动物的细胞培养与体细胞克隆(7)细胞融合与单克隆抗体(8)动物胚胎发育基本过程与胚胎工程的理论基础(9)胚胎干细胞的移植(10)胚胎工程的应用考纲内容要求转基因生物安全(11)转基因生物的安全性(12)生物武器对人类的威胁(13)生物技术中的伦理问题生态工程(14)简述生态工程的原理(15)生态工程的实例运载体基因重组提取目的基因全能性单克隆抗体制备受精早期胚胎培养卵裂期囊胚期限制酶DNA 连接酶载体作用切割目的基因和载体拼接 DNA
2、片段，形成重组 DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位两核苷酸的脱氧核糖与磷酸之间形成的磷酸二酯键基因工程1实质：在分子水平上利用特殊工具将特定基因转入受体细胞，使其产生所需性状。2基本工具：限制酶DNA 连接酶载体作用特点(条件)识别特定的核苷酸序列在特定位点上切割EcoliDNA 连接酶只能连接黏性末端T4DNA 连接酶能连接黏性末端和平末端能在宿主细胞内稳定存在并大量复制有多个限制酶切割位点具有特殊的标记基因常用类型EcoR限制酶Sma限制酶EcoliDNA 连接酶、T4DNA 连接酶质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒3.操作程序：(1)目的基因的获取：目的基因：指编码蛋白质的结构基因。途
3、径：a从基因文库中获取。b人工合成：化学合成法、反转录法。c利用 PCR 技术扩增。(2)基因表达载体的构建：目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，遗传给下一代；使目的基因能够表达和发挥作用。组成：目的基因启动子终止子标记基因(常用抗生素基因)。(3)将目的基因导入受体细胞：生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞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
4、细胞吸收DNA分子(4)目的基因的检测和鉴定：类型检测内容方法结果显示分子水平检测目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上DNA分子杂交技术(DNA和DNA之间)是否显示出杂交带是否转录出mRNA分子杂交技术(DNA和mRNA之间)同上是否翻译出蛋白质抗原抗体杂交同上个体水平鉴定包括抗虫或抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性程度；基因工程产品与天然产品进行活性比较，以确定功能是否相同等【典例 1】(2012 年浙江高考)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因 B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因 B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A 提取矮牵牛蓝色
5、花的 mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因 BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因 BC利用 DNA 聚合酶将基因 B 与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因 B 直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞名师点拨提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因 B，A 正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可，不需要用限制酶进行切割，B 错误；目的基因与质粒的连接需要用 DNA 连接酶，而不是 DNA 聚合酶，C 错误；目的基因需要和运载体连接形成重组质粒后再导入，而且应该用农杆菌进行感染玫瑰
6、细胞，而不是大肠杆菌，D 错误。答案A【典例 2】(2012 年全国新课标)根据基因工程的有关知识，回答下列问题。(1)限制性内切酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用 EcoR切割后产生的片段如下：AATTCG GCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和_DNA 连接酶。(4)反转录过程的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_
7、和_等也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。名师点拨(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。(2)为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应切割出相同的黏性末端，它们必须要能识别相同的核苷酸序列，并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3)根据 DNA 连接酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为 Ecoli DNA 连接酶；另一类是从 T4 噬菌体中分离出来的，称为 T4D
8、NA 连接酶。(4)反转录是以 RNA 为模版来合成 DNA 的过程。可以在体外短时间内大量扩增 DNA 的技术叫 PCR(多聚酶链式反应)。(5)基因工程中除质粒可作运载体外，还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜，能阻止其他物质的进入，通过 Ca2处理细胞，可使细胞处于能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。答案(1)黏性末端 平末端(2)能识别 EcoR I 识别的核苷酸序列，并且断开与 EcoR 断开相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(3)Ecoli T4(4)RNADNAPCR(5)噬菌体的衍生物 动植物病毒(6)需要用 Ca2处
9、理，使大肠杆菌处于感受态才能吸收周围环境中的 DNA细胞工程1植物组织培养与动物细胞培养的比较：植物组织培养动物细胞培养原理细胞全能性细胞增殖培养基的物理性质固体液体(合成培养基)培养基的成分水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果新的植株或组织新的细胞系或细胞株应用微型繁殖；作物脱毒；生产人工种子；生产细胞产物蛋白质生物制品的生产；检测有毒物质等条件均需无菌操作、需适宜的温度、pH、氧气等条件2.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较：植物体细胞杂交动物细胞融合实质改变遗传物质、产生新的性状、获得细胞产品，使后代具有双亲的特性理论基础植物细胞的全能性、
10、细胞膜的流动性细胞增殖、细胞膜的流动性诱导手段物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇生物法：灭活病毒植物体细胞杂交动物细胞融合过程应用白菜甘蓝等杂种植物单克隆抗体的制备3.单克隆抗体的制备：(1)抗体：一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。(2)单克隆抗体的制备过程：(3)杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。(4)单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。【典例 1】(2012 年湛江一模)下图是利用三倍体香蕉的茎尖培养脱毒香蕉植株的过程示意图。下列叙述正确的是()A过程中发生了
11、有丝分裂和减数分裂B对香蕉进行花药离体培养可获得单倍体C阶段为脱分化过程DX 代表愈伤组织名师点拨此题考查植物组织培养技术。茎尖组织经过脱分化形成愈伤组织，再分化形成胚状体，并通过有丝分裂、分化长成幼苗。香蕉是三倍体，无法通过减数分裂形成正常配子。答案D【典例 2】(2012 年珠海联考双选)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高效性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细胞膜的流动性D紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养细胞分裂名师点拨植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，用纤维素酶、果胶酶处理，利用酶的专一
12、性。胰蛋白酶处理动物组织细胞，也是利用酶的专一性。动物细胞培养的原理是细胞增殖。杂交瘤细胞的培养原理是细胞增殖，原生质体融合和动物细胞融合体现细胞膜具有流动性。答案AB胚胎工程1动物胚胎发育的基本过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。2胚胎干细胞：胚胎干细胞是从早期胚胎(囊胚期的内细胞团)或原始性腺中分离出来的，其功能特点是具有发育的全能性，可诱导分化出各种组织器官。3胚胎工程的应用：(1)体外受精和胚胎的早期培养。(2)胚胎移植：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，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。胚胎移植的意义：大
13、大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。基本程序：a对供、受体的选择和处理。b配种或人工授精。c对胚胎的收集、检查、培养或保存。d对胚胎进行移植。e移植后的检查(对受体母牛进行是否妊娠的检查)。(3)胚胎分割：概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 等份、4 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚(桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割)。操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要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。【典例
14、 1】(2012 年深圳三校联考)下列有关胚胎工程的叙述中，正确的是()A囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的B采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵C成熟卵子与收集来的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植D哺乳动物早期胚胎在囊胚期之前形成了胎盘，与母体子宫建立组织上的联系，便于胚胎的存活名师点拨囊胚期细胞的分化是基因进行选择性表达的结果，遗传物质并没有改变。采集的卵母细胞要经过人工培养成熟，而精子则需要进行获能处理。成熟卵子与收集来的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植。胚胎移植的时机应在受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段(即早期胚胎)，此时，胚胎未着床，仍处
15、于游离状态。答案C【典例 2】(2012 年江苏高考)通过胚胎移植技术，可以实)现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是(A对供体和受体母牛都要进行相同激素处理B受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行C对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植D胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低名师点拨对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用的激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A 错；受精可在体内进行，B 错；冲卵得到的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，方可成功移植，C 错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D 正确。答案D【典例 3】(2012 年深圳联考
16、)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其超数排卵B乙过程的目的之一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供体性状相同的代孕母羊子宫内名师点拨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，A 正确。乙过程的目的是促进其完成体外受精，B 错误。丙过程是早期胚胎的发育过程，丁过程是在母体内完成胚胎发育的全过程；乙过程在专用获能培养液或受精溶液中进行，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；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，D 错误。答案A