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1、专题十五现代生物科技专题 考纲要求1.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 ()。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 ()。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 ()。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 ()。5.生态工程 (1)简述生态工程 的原理 ()。(2)生态
2、工程的实例 ()。 12015 全国卷 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
3、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。 2 2014 新课标全国卷 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)，结果如图 T15-1 所示。 图 T15-1 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
4、 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 16 000 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
5、多 次传 代 培 养后 都 不能 存 活 ，原 因 是 _ 。 32015 重庆卷 某课题组为解决本地种奶牛产奶量低的问题，引进了 含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。 (1)拟进行如下杂交： A(具高产奶基因的纯种 )B(具适宜本地生长基因的纯种)C 选择 B 作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若 C 中 的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并未提高，说明高产奶是_性 状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合 是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于 不同对常染色体上 )。 (2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。 图 T15-
6、2 精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程 _中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为 筛 选 出 具 有 优 良 性 状 的 母 牛 ， 过 程 前 应 鉴 定 胚 胎 的 _ 。子代母牛的优良性状与过程_的基因重 组有关。 (3)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术。 42014 重庆卷 为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行公园化建 设。 图 T15-3 (1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期 的植物物种数如图所示。t0t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中 的_转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存 在_
7、，导致群落中植物物种数增加；t1t3，人 工林抵抗力稳定性的变化是_；群落中植物物种数逐渐增加，物 种之间 _加剧。 (2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会 和经济效益，这主要体现了生态工程的_原理。 【备考指津】 (1)本专题考查的主要内容包括基因工程、细胞工程和胚胎工程，其中基 因工程是考查的重点。 (2)本专题的题目往往以基因工程为核心，综合考查细胞工程和胚胎工程 方面的知识，信息呈现形式往往是示意图，需要准确识别图中涉及的技术名 称。 (3)备考时，要结合示意图理解并熟记相关的知识，并能熟练使用常用的 生物学术语进行答题。 考点一基因工程 考例探究 考向 1
8、基因工程的操作工具及步骤 1限制酶、 DNA 连接酶、 DNA 聚合酶和解旋酶的比较 限制酶DNA 连接酶DNA 聚合酶解旋酶 主要 作用 使双链 DNA 分子每 一条链中特 定部位的两 个核苷酸之 间的磷酸二 酯键断开 将切下来 的 DNA 片 段拼接成新 的 DNA 分 子 将单个脱 氧核苷酸加 到已有的核 苷酸片段的 末端，形成 磷酸二酯键 使双链 DNA 分子碱 基对之间的 氢键断裂， 形成单链 DNA 分子 作用 底物 DNA 分子 DNA 分 子片段 脱氧核苷 酸 DNA 分子 作用 部位 磷酸二酯键 磷酸二酯 键 磷酸二酯 键 碱基对间 的氢键 作用形成黏性形成重组形成新的形成单
9、链 结果末端或平末 端 DNA 分子DNA 分子DNA 分子 参与的 生理 过程 目的基因 的获取，基 因表达载体 的构建 基因表达 载体的构建 DNA 的复 制、逆转录 DNA 的复 制 2.基因表达载体的构建 基因表达载体的构建是基因工程的核心，其过程一般是用同一种限制性 核酸内切酶分别切割目的基因和载体DNA(如质粒 )，形成相同的黏性末端。 用 DNA 连接酶将目的基因和载体DNA 连接在一起，形成重组DNA 分子。 图 T15-4 3目的基因的检测与鉴定 图 T15-5 1 2015 福建卷 GDNF 是一种神经营养因子， 对损伤的神经细胞具有营 养和保护作用。 研究人员构建了含GD
10、NF 基因的表达载体 (如图甲所示 )，并导 入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答： 注：bp 表示碱基对；载体和基因片段上 的小箭号表示相关限制酶的酶切位点。 甲乙 图 T15-6 (1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是 _。 (2)构建含 GDNF 基因的表达载体时，需选择图甲中的_限制酶进 行酶切。 (3)经酶切后的载体和GDNF 基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体 主要有 3 种：单个载体自连、 GDNF 基因与载体正向连接、 GDNF 基因与载 体反向连接 (如图甲所示 )。为鉴定这 3 种连接方式，选择Hpa酶和 BamH 酶对筛选得到
11、的载体进行双酶切，并对酶切后的 DNA 片段进行电泳分析， 结 果如图乙所示。图中第 _泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。 (4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF 基因是否 成功表达，可用相应的_与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞 达到一定密度时，需进行_培养以得到更多数量的细胞，用于神经干 细胞移植治疗实验。 考向 2基因工程的应用 1植物基因工程的应用 项目 类型 外源基因类型及举例成果举例 抗虫转基 因植物 抗虫基因：Br 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 抗虫水稻、抗虫棉、 抗虫玉米 抗病转基 因植物 抗病毒基因： 病毒 外
12、壳蛋白基因、 病毒复 制酶基因 抗真菌基因： 几丁 质酶基因、抗毒素合成 基因 抗病烟草、抗病小 麦、抗病番茄、抗病甜 椒 抗逆转基 因植物 抗逆基因：渗透压调 节基因、抗冻蛋白基 因、抗除草剂基因 抗盐碱和抗干旱的 烟草、抗寒番茄、抗除 草剂的大豆和玉米 改良品质的优良性状基因： 提高高赖氨酸玉米、 耐储 转基因植物必需氨基酸含量的蛋 白质编码基因、 控制番 茄成熟的基因、 与花青 素代谢有关的基因 存番茄、新花色矮牵牛 2.动物基因工程的应用 项目 类型 外源基因类型及举 例 成果举例 提高生长速 度的转基因 动物 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因 鲤鱼 改善畜产品 品质的转基 因动物
13、 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少 的转基因牛 生产药物的 转基因动物 药用蛋白基因 乳腺蛋白基因的启 动子 转基因动物具有乳 腺生物反应器 作器官移植 供体的转基 因动物 外源的抗原决定 基因表达的调节因 子或除去供体的抗 原决定基因 无免疫排斥反应的 转基因猪 3.基因诊断 (1)概念：又称 DNA 诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了 基因异常或携带病原体。 (2)方法：DNA 分子杂交技术。它的基本原理是互补的DNA 单链能够在 一定条件下结合成双链，即能够杂交，这种结合是特异的，即严格按照碱基 互补配对的原则进行。当用一段已知基因的单链作探针(常用同位素、荧光分 子等进行标记
14、 )，与变性后的单链基因组DNA 接触时，如果两者的碱基完成 配对，互补地结合成双链，表明被测基因组DNA 中含有已知的基因序列。 4基因治疗 (1)概念：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。 (2)方法：基因置换、基因修复、基因增补、基因失活等，如ADA 基因缺 陷症的基因治疗。 (3)基因治疗的途径 体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞进行培养，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。 体内基因治疗：用基因工程的方法，直接向人体组织细胞中转移基因 的治疗方法。 2 萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光 素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是 从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程 实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。 请你根据已有的知识回答下列有关问题： (1)在此转基因工程中， 目的基因是 _ ，具体操作过程中， 图 T15-7 所示的黏性末端是由 _种限制酶作用产生的。 图 T15-7 (2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要载体的帮助，则作为载体必须具 备能够在宿主细胞内复制并稳定保存以及 _( 至少答出两点 )等条件。 (3)本实验中将目的基因导入大肠
