2012版高考生物 3-2-1精品系列專題21 現(xiàn)代生物科技專題（教師版）

1 20122012 版高考生物版高考生物 3 2 13 2 1 精品系列專題精品系列專題 專題知識(shí)框架專題知識(shí)框架 考綱解讀考綱解讀 考點(diǎn)考綱要 求 考察角度 基因工程的誕 生 基因工程的理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持 基因工程的三大基本工具 的特點(diǎn)及作用 基因工程原理 及技術(shù) 基因工程的操作步驟及原理 有關(guān)概念的考查 設(shè)計(jì)某一轉(zhuǎn) 基因生物的培育過程 具體到目的基因的獲取方式 表達(dá)載 體的構(gòu)建方法 基因檢測鑒定的方法 基因工程的應(yīng) 用 基因工程的成果及應(yīng)用實(shí)例 農(nóng)業(yè) 畜牧業(yè)以及生物制藥 蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程的原理 思路 途徑 意義 生物技術(shù)的安 全性和倫理問 題 生物安全性的概念及三方面內(nèi)容 正確對(duì)待生物工程技術(shù)帶 來的生物安全隱患 2 三年高考命題分析與命題趨勢三年高考命題分析與命題趨勢 三年高考命題分析 三年高考命題分析 基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題 本專題在內(nèi)容上和必修 2 教材中的基因工程相似 必修 2 的基因工程主要側(cè)重于基本 原理的闡述 而本專題則是側(cè)重于基因工程基本技術(shù)及應(yīng)用前景的介紹 5 個(gè)考點(diǎn)中 2 個(gè) 要求為 是選修 3 教材中的一個(gè)重要的命題領(lǐng)域 復(fù)習(xí)中 要特別注意基因工程中采用 的生物技術(shù)的原理 例如 PCR 的基本原理 基因表達(dá)載體中各個(gè)部分的功能等 同時(shí)也需 要加強(qiáng)關(guān)鍵的生物學(xué)術(shù)語的記憶 譬如 顯微注射技術(shù) 基因表達(dá)載體 花粉管通道法 等 一避免在回答問題時(shí)出現(xiàn)非專業(yè)術(shù)語而導(dǎo)致失分 生物技術(shù)的安全性和倫理問題是新 課標(biāo)增加的章節(jié) 該部分聯(lián)系社會(huì)生活實(shí)際較多 生態(tài)安全 飲食安全 疾病治療 基因 植物的組織培 養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)的原理 過程 應(yīng)用以及植物體細(xì)胞雜交的原 理 過程 意義 動(dòng)物的細(xì)胞培 養(yǎng)與體細(xì)胞克 隆 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理 條件 培養(yǎng)過程及意義 體細(xì)胞核移 植的概念 體細(xì)胞核移植與克隆的關(guān)系 細(xì)胞融合與單 克隆抗體 細(xì)胞融合的原理 方法以及單克隆抗體制備的原理 過程 方法 單克隆抗體的特點(diǎn) 應(yīng)用 動(dòng)物胚胎發(fā)育 的基本過程與 簡述胚胎工程 理論基礎(chǔ) 精子 卵子的產(chǎn)生 體內(nèi)受精與體外受驚的原理 早期胚胎 發(fā)育的過程特點(diǎn)及胚胎培養(yǎng)的方法 胚胎移植的生理基礎(chǔ)與 意義 胚胎分割技術(shù) 胚胎干細(xì)胞的 移植 胚胎干細(xì)胞的概念 來源 應(yīng)用 胚胎工程的應(yīng) 用 胚胎移植實(shí)例的分析 應(yīng)用 簡述生態(tài)工程 的原理 生態(tài)工程組訓(xùn)的基本原理及原理在實(shí)踐中的應(yīng)用 生態(tài)工程的實(shí) 例 結(jié)合實(shí)際分析生態(tài)工程實(shí)例及在其中應(yīng)用的基本原理 3 檢測 克隆人 試管嬰兒等 是社會(huì)關(guān)注討論的焦點(diǎn) 根本目的在于形成正確的認(rèn)識(shí) 避 免答題中因主觀臆斷造成失分 命題角度主要側(cè)重于基因工程的原理 技術(shù)與應(yīng)用 基因工程的應(yīng)用成為高考考查的 熱點(diǎn) 具體表現(xiàn)在對(duì)以材料為背景的信息題進(jìn)行分析解答與過程設(shè)計(jì) 命題形式上 新課標(biāo)區(qū)的山東 寧夏 廣東和海南都是以選做簡答題的形式出現(xiàn) 而 上海在考查中形式最為多樣 兼具了單選 多選以及簡答的多種形式 生物工程倫理與安 全性考查相對(duì)較弱 主要為觀點(diǎn)性題目 考查方式難以設(shè)計(jì) 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 本專題主要包括植物的組織培養(yǎng) 動(dòng)物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆 細(xì)胞融合與單克隆 抗體三個(gè)知識(shí)點(diǎn) 主要內(nèi)容有 植物組織培養(yǎng)的生物學(xué)理論基礎(chǔ) 發(fā)展歷程 主要操作過 程 搜集動(dòng)物體細(xì)胞克隆的成果和應(yīng)用 并討論克隆技術(shù)產(chǎn)生的社會(huì)影響 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 的主要操作過程 細(xì)胞融合和單克隆抗體側(cè)重于誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法 單克隆看題制備的 思路 方法 過程以及單克隆抗體在醫(yī)療上的應(yīng)用 命題形式上隨地區(qū)的不同而不同 新課標(biāo)地區(qū)的山東 寧夏 廣東和海南都是以選做 簡答題的形式出現(xiàn) 而上海在考查中形式最為多樣 兼具了單選 多選以及建大的多種形 式 而大綱區(qū)多于細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 細(xì)胞的增殖結(jié)合考查 胚胎工程胚胎工程 胚胎工程中的卵母細(xì)胞及受精卵的培養(yǎng) 胚胎分割及胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)與基因工 程 細(xì)胞工程等現(xiàn)代生物科技專題有著密切聯(lián)系 可以說動(dòng)物基因工程 動(dòng)物細(xì)胞工程等 是胚胎工程的上游技術(shù) 胚胎移植是胚胎工程的最后環(huán)節(jié) 已包含了轉(zhuǎn)基因胚胎 克隆動(dòng) 物胚胎 特別是胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)應(yīng)用 隨著新課標(biāo)高考的深入 本專題內(nèi)容的考查會(huì)逐 步增多 命題角度上講 本考點(diǎn)主要注重畜牧生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)實(shí)踐的應(yīng)用及與科技發(fā)展聯(lián)系在一起 考查 高起點(diǎn) 低落點(diǎn) 是苯專題命題的最大特點(diǎn) 但本專題命題更側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí)與基礎(chǔ) 理論的 落點(diǎn) 主要涉及動(dòng)物精子獲能 卵子培養(yǎng)的方法 早期胚胎發(fā)育的特點(diǎn) 胚胎移 植的各種胚胎來源類型 胚胎移植的生理基礎(chǔ) 胚胎分割技術(shù)的注意事項(xiàng) 胚胎分割技術(shù) 的注意事項(xiàng) 胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)與應(yīng)用 命題形式新課標(biāo)區(qū)的山東 寧夏 廣東和海南都是以選做簡答題的形式出現(xiàn) 而上海 在考查中形式最為多樣 兼具了單選 多選以及簡答的多種形式 4 生態(tài)工程生態(tài)工程 生態(tài)工程為 2009 年考綱新增加內(nèi)容 該部分內(nèi)容和生態(tài)系統(tǒng)密不可分 所以應(yīng)該引起 今后高考復(fù)習(xí)的充分重視 命題趨勢 命題趨勢 基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 植物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)一直是高考的熱點(diǎn) 以識(shí)圖簡答題為 主 試題難度系數(shù)在 0 75 左右 較易得分 2013 年還會(huì)延續(xù)相應(yīng)考查形式 對(duì)于近幾年 相對(duì)較冷的單克隆抗體的制備與應(yīng)用 在 2013 年卡考查的概率較高 形式多為識(shí)圖簡答 難度系數(shù)在 0 65 0 70 之間 胚胎工程胚胎工程 胚胎工程是生物技術(shù)的重要組成部分 它越來越成為各國研究的重點(diǎn)和科技競爭的熱 點(diǎn)之一 隨著新課標(biāo)高考的開展 預(yù)計(jì)胚胎工程的考查熱潮會(huì)很快到來 試題難度系數(shù)一 般在 0 75 左右 以簡答題為主 生態(tài)工程生態(tài)工程 本專題命題可與生態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)農(nóng)業(yè) 可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合以簡答題為主 綜合性較強(qiáng) 一般不單獨(dú)考查生態(tài)工程 但涉及生態(tài)工程部分的命題點(diǎn)難度不會(huì)太大 多以記憶與理解 為主 一般難度系數(shù)在 0 75 左右 預(yù)計(jì)這種題型在 2013 年命題還會(huì)繼續(xù) 核心考點(diǎn)要點(diǎn)歸納核心考點(diǎn)要點(diǎn)歸納 考點(diǎn)一 基因工程的概念理解 理論基礎(chǔ)及基本操作工具 1 基因工程的概念理解 5 1 操作環(huán)境 體外 關(guān)鍵步驟 表達(dá)載體的構(gòu)建 的環(huán)境 2 優(yōu)點(diǎn) 與雜交育種相比 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙 與誘變育種相比 定向改造生物性狀 3 操作水平 分子水平 4 原理 基因重組 5 本質(zhì) 甲 供體提供目的基因 導(dǎo)入乙 受體表達(dá)目的基因 即基因未變 合成蛋白質(zhì) 未變 只是合成場所的轉(zhuǎn)移 2 基因工程的基本原理和理論基礎(chǔ)概括如下圖 注意 若題目強(qiáng)調(diào) 目的基因 的表達(dá)過程 則只包括 轉(zhuǎn)錄和翻譯 兩個(gè)過程 不包 括目的基因的復(fù)制 3 基因工程的操作工具 a 限制性核酸內(nèi)切酶 分子手術(shù)刀 1 來源 主要是從原核生物中分離純化出來的 2 化學(xué)本質(zhì) 蛋白質(zhì) 3 作用 催化作用 所以可重復(fù)利用 可用于 DNA 的切割獲取目的基因和載體的 切割 4 作用特點(diǎn) 特異性 即限制酶可識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列 切割特定位點(diǎn) 5 切割方式 錯(cuò)位切 產(chǎn)生兩個(gè)相同的黏性末端 平切 形成平末端 注意 切割的化學(xué)鍵為磷酸二酯鍵 在切割目的基因和載體時(shí)要求用同一種限制酶 目的是產(chǎn)生相同的黏性末端 6 將一個(gè)基因從 DNA 分子上切割下來 需要 2 個(gè)限制酶 同時(shí)產(chǎn)生 4 個(gè)黏性末端 不同 DNA 分子用同一種限制酶切割產(chǎn)生的黏性末端都相同 同一個(gè) DNA 分子用不同的 限制酶產(chǎn)生的黏性末端不相同 b DNA 連接酶 分子縫合針 常用類型E coli DNA 連接酶T4 DNA 連接酶 來源大腸桿菌T4 噬菌體 功能連接黏性末端連接黏性末端或平末端 結(jié)果恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 拓展 DNA 連接酶與 DNA 聚合酶的比較 DNA 連接酶DNA 聚合酶 作用實(shí)質(zhì)都是催化兩個(gè)脫氧核苷酸之間形成磷酸二酯鍵 是否需模板不需要需要 連接 DNA 鏈雙鏈單鏈 作用過程在兩個(gè) DNA 片段之間形成磷酸二酯鍵 將單個(gè)核苷酸加到已存在的核酸片段 的 3 端的羥基上 形成磷酸二酯鍵 作用結(jié)果將兩個(gè) DNA 片段連接成重組 DNA 分子 合成新的 DNA 分子 c 基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體 分子運(yùn)輸車 1 類型 最常用載體 質(zhì)粒 其他載體 噬菌體的衍生物 動(dòng)植物病毒等 注意 質(zhì)粒本質(zhì)是 DNA 不是細(xì)胞器 特點(diǎn) 小型環(huán)狀 2 功能 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 3 應(yīng)具備條件 能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定保存并大量復(fù)制 有一個(gè)至多個(gè)限制酶的切 割位點(diǎn) 以便于與外源基因連接 有特殊的遺傳標(biāo)記基因 供重組 DNA 的檢測和鑒定 注意 一般來說 天然載體往往不能滿足人類的所有要求 因此人們根據(jù)不同的目的 和需要 對(duì)某些天然的載體進(jìn)行人工改造 常見的標(biāo)記基因有抗生素基因 產(chǎn)生特定顏色的表達(dá)產(chǎn)物基因 發(fā)光基因等 作為載體必須具有多個(gè)限制酶切點(diǎn) 而且每種酶的切點(diǎn)最好只有一個(gè) 因?yàn)槟撤N限制 酶只能識(shí)別單一切點(diǎn) 若載體上有一個(gè)以上的酶切點(diǎn) 則切割重組后可能丟失某些片段 若丟 失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū) 則進(jìn)入受體細(xì)胞后便不能自主復(fù)制 一個(gè)載體若只有某種限制酶的 一個(gè)切點(diǎn) 則酶切后既能把環(huán)打開接納外源 DNA 片段 又不會(huì)丟失自己的片段 7 注意與細(xì)胞膜上載體的區(qū)別 兩者的化學(xué)本質(zhì)和作用都不相同 質(zhì)粒能自我復(fù)制 既可在自身細(xì)胞 受體細(xì)胞也可在體外復(fù)制 4 受體細(xì)胞中常用植物受精卵或體細(xì)胞 經(jīng)組織培養(yǎng) 動(dòng)物受精卵 一般不用體細(xì)胞 微生物 大腸桿菌 酵母菌等 但要合成糖蛋白 有生物活性的胰島素則必需用真核生物 酵母菌 需內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體的加工 分泌 一般不用支原體 原因是它營寄生生活 一 定不能用哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞 原因是它無細(xì)胞核 不能合成蛋白質(zhì) 易混點(diǎn) 2 對(duì)乳腺 膀胱 反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)基因產(chǎn)品混肴不清 乳腺生物反應(yīng)器與微生物生產(chǎn)的比較 乳腺生物反應(yīng)器微生物生產(chǎn) 原核生物 基因結(jié)構(gòu) 動(dòng)物基因結(jié)構(gòu)與人類基因結(jié)構(gòu)相同與人類基因結(jié)構(gòu)不同 基因表達(dá) 與天然蛋白質(zhì)活 性沒有區(qū)別 由于缺少內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體等細(xì)胞器 產(chǎn) 物可能不具有生物活性 產(chǎn)物提取 從乳汁中較易分離提取從細(xì)胞中提取 較為復(fù)雜 生產(chǎn)設(shè)備 畜牧業(yè)生產(chǎn) 提取設(shè)備工業(yè)生產(chǎn) 設(shè)備精良 注 乳腺生物反應(yīng)器受生物性別和年齡的限制 若從動(dòng)物尿液中提取目的基因產(chǎn)物則不 受性別和年齡限制 易混點(diǎn) 3 對(duì) 基因診斷 和 基因治療 概念及應(yīng)用辯析不清 1 基因診斷 基因診斷是用放射性同位素 如 32P 熒光分子等標(biāo)記的 DNA 分子做探針 利用 DNA 分 子雜交原理 鑒定被檢測標(biāo)本上的遺傳信息 達(dá)到檢測疾病的目的 2 基因治療的原理及實(shí)例 原理 把健康動(dòng)物的正常基因?qū)牒腥毕莼虻氖荏w細(xì)胞中 存在基因缺陷的病人 8 細(xì)胞中既含有缺陷基因 又含有通過基因工程導(dǎo)入的正常基因 在病人體內(nèi)兩種基因都能表 達(dá) 正常基因的表達(dá)產(chǎn)物掩蓋了缺陷基因的表達(dá)產(chǎn)物 從而治愈了有基因缺陷的疾病 鐮刀型細(xì)胞貧血癥基因治療過程 步驟過程 獲取正常的血紅蛋白基因 用限制酶從人的 DNA 分子中切取血紅蛋白基因 形成重組載體 用同一種限制酶切取目的基因和切割載體 DNA 再用 DNA 連 接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體 DNA 上 形成 重組載體 重組載體的導(dǎo)入與篩選 將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì) 胞中 并將重組載體插入到染色體 DNA 上 用選擇培養(yǎng)基 篩選出含重組質(zhì)粒的造血干細(xì)胞 將含正常血紅蛋白基因的 造血干細(xì)胞回輸給患者骨 髓 將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞輸入患者骨髓中 此造血干細(xì)胞產(chǎn)生正常血紅蛋白 以根治鐮刀型細(xì)胞貧血 癥 考點(diǎn)三 基因操作的基本過程 1 基因組文庫和 cDNA 文庫比較 文庫類型cDNA 文庫基因組文庫 文庫大小小大 基因中啟動(dòng)子無有 基因多少某種生物的部分基因某種生物的全部基因 物種之間的基因交流可以部分基因可以 說明 基因文庫的組建過程就包含基因工程的基本操作步驟 從基 因文庫中獲取目的基因的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便 缺點(diǎn)是工作量大 具有 一定的盲目性 2 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 細(xì)胞類型常用方法受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化過程 植物細(xì)胞農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化體細(xì)胞將目的基因插入 Ti 質(zhì)粒的 T DNA 上 轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌 導(dǎo)入植物細(xì)胞 整合到受體細(xì)胞的 DNA 上 9 動(dòng)物細(xì)胞顯微注射受精卵將含有目的基因的表達(dá)載體提純 取卵 獲得受 精卵 顯微注射 早期胚胎培養(yǎng) 胚胎移植 發(fā) 育成為 具有新性狀的動(dòng)物 微生物細(xì) 胞 Ca2 處理原核細(xì)胞 或酵母菌 用 Ca2 處理細(xì)胞 感受態(tài)細(xì)胞 重組表達(dá)載體 DNA 分子與感受態(tài)細(xì)胞混合 感受態(tài)細(xì)胞吸收 3 目的基因的檢測和表達(dá) 4 幾個(gè)應(yīng)注意的問題 基因表達(dá)載體中 啟動(dòng)子 DNA 片段 起始密碼子 RNA 終止子 DNA 片段 終止密 碼子 RNA 基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法 該過程把三種工具 只有兩種工具酶 全用上了 是最核心 最關(guān)鍵的一步 在體外進(jìn)行 考點(diǎn)四 基因工程的應(yīng)用 一 植物基因工程的應(yīng)用 植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力 如抗除草劑 抗蟲 抗病 抗干 旱和抗鹽堿等 以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面 1 提高抗逆性 1 常用抗蟲基因 用于抗蟲 殺蟲 的基因主要是 Bt 毒蛋白基因 蛋白酶抑制劑 基因 淀粉酶抑制劑基因 植物凝集素基因等 2 常用抗病基因 a 抗病毒基因有 病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因 b 抗 真菌基因有 幾丁質(zhì)酶基因和抗毒素合成基因 10 3 其他抗逆基因 環(huán)境條件對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)會(huì)造成很大影響 并且這些影響是多方 面的 因此 抗逆性基因也有多種多樣 如 抗鹽堿和干旱的調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因 抗凍 基因 抗除草劑基因等等 2 改良植物品質(zhì) 由于人們的食品含有的營養(yǎng)不平衡 不能滿足人們對(duì)食品的要求 這樣 可以通過轉(zhuǎn) 基因技術(shù) 使植物能夠合成某些本來不能合成的物質(zhì) 如科學(xué)家將必需氨基酸含量多的蛋 白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?或者改變這些氨基酸合成途徑中某種關(guān)鍵酶的活性 以提高氨 基酸的含量 3 生產(chǎn)藥物 基因工程不但促進(jìn)了傳統(tǒng)技術(shù)的變革 也為人類提供了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)難以得到的許多昂貴 藥品 并已形成基因工程制藥業(yè)的雛形 目前諸如人胰島素 人生長激素 人腦激素 干擾素 乙肝疫苗 蛋白 C 組織血纖維蛋白溶酶原激活劑等數(shù)十種基因工程藥物已 實(shí)現(xiàn)商品化 此外 還有促紅細(xì)胞生成素 白細(xì)胞介素 2 腎素 心鈉素等一大批珍貴藥 品正處于試用或臨床試驗(yàn)階段 3 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物做器官移植的供體 目前 人體移植器官短缺是一個(gè)世界性的難題 用其 它動(dòng)物的器官替代 又會(huì)出現(xiàn)免疫排斥現(xiàn)象 現(xiàn)在 科學(xué)家正試圖利用基因工程方法對(duì)一 些動(dòng)物的器官進(jìn)行改造 培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆器官 三 基因治療 1 概念 基因治療是把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi) 使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能 從而 達(dá)到治療疾病的目的 這是治療遺傳病的最有效的手段 2 方法 體外基因治療和體內(nèi)基因治療 體外基因治療 先從病人體內(nèi)獲得某種相關(guān)細(xì)胞 進(jìn)行培養(yǎng) 然后在體外完成基因轉(zhuǎn) 移 再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng) 最后重新輸入患者體內(nèi) 這種方法叫做體外基因治 11 療 體內(nèi)基因治療 直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治療方法叫做體內(nèi)基因治療 說明 對(duì)于遺傳病的治療最根本的方法是進(jìn)行基因替換或修復(fù) 基因治療的最佳時(shí)期 理論上是受精卵時(shí)期 這樣可以使個(gè)體的每個(gè)細(xì)胞都含有正?；?但在現(xiàn)實(shí)生活中是不 可能的 因?yàn)椴豢赡苋巳嗽谑芫褧r(shí)期進(jìn)行基因檢查 其次是對(duì)患者進(jìn)行相關(guān)細(xì)胞的基因 替換 如 對(duì)于遺傳性糖尿病患者 只對(duì)胰腺的 B 細(xì)胞進(jìn)行基因替換 該個(gè)體就能正常分 泌胰島素 糖尿病得以治療 但這種局部細(xì)胞的基因替換 并沒有改變其它部位細(xì)胞的基 因 如精原細(xì)胞 其后代很大可能還會(huì)患遺傳性糖尿病 3 基因治療的過程 以鐮刀形細(xì)胞貧血癥的治療為例 步驟過程 獲取正常的血紅蛋白 基因 用限制性核酸內(nèi)切酶從人的 DNA 分子中切取血紅蛋白基因 形成重組載體用同一種限制性核酸內(nèi)切酶在載體 DNA 上切開一個(gè)切口 用 DNA 連接酶將正常血紅蛋白基因連接在載體 DNA 上 形成重組 載體 重組載體的轉(zhuǎn)化與篩 選 將攜帶正常血紅蛋白基因的重組載體導(dǎo)入患者的造血干細(xì)胞中 并將重組載體插入到染色體 用選擇培養(yǎng)基篩選出含重組質(zhì)粒 的造血干細(xì)胞 將含正常血紅蛋白基 因的造血干細(xì)胞回輸 給患者骨髓 將攜帶正常血紅蛋白基因的造血干細(xì)胞輸入患者骨髓中 此造 血干細(xì)胞產(chǎn)生含正常血紅蛋白的紅細(xì)胞 以根治鐮刀形細(xì)胞貧 血癥 四 利用微生物生產(chǎn)藥物的優(yōu)越性 所謂利用微生物生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物 是指將人們需要的某種蛋白質(zhì)的編碼基因 構(gòu)建 成表達(dá)載體后導(dǎo)入微生物 然后利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)蛋白質(zhì)類藥物 與傳統(tǒng)的制藥相比 有以下優(yōu)越性 1 利用活細(xì)胞作為表達(dá)系統(tǒng) 表達(dá)效率高 無需大型裝置和大面積廠房就可以生產(chǎn)出 大量藥品 12 2 可以解決傳統(tǒng)制藥中原料來源的不足 例如 胰島素是治療糖尿病患者的藥物 一 名糖尿病患者每年需用的胰島素需要從 40 頭牛或 50 頭豬的胰臟中才能提取到 1978 年科 學(xué)家用 2 000 L 大腸桿菌發(fā)酵液得到 100 g 胰島素 相當(dāng)于從 1 000 kg 豬胰臟中提取的量 又如 生長素是治療侏儒癥患者的藥物 治療一名侏儒癥患者每年需要從 80 具尸體的腦下 垂體中提取生長素 利用基因工程菌發(fā)酵生產(chǎn)就不需要從動(dòng)物或人體上獲取原料 3 降低生產(chǎn)成本 減少生產(chǎn)人員和管理人員 五 轉(zhuǎn)基因食品 隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)向農(nóng)業(yè) 食品和醫(yī)藥領(lǐng)域的不斷滲透和迅速發(fā)展 轉(zhuǎn)基因食品安全性現(xiàn)成 為全球關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一 考點(diǎn)五 基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較 項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程 過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能 設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白 質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測應(yīng)有的氨基酸序列 推測相對(duì)應(yīng)的脫氧核 苷酸序列 合成 DNA 表達(dá)出 蛋白質(zhì) 獲取目的基因 構(gòu)建基因表達(dá)載體 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 目的基因 的檢測與鑒定 實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性 以獲得人類 所需的生物類型或生物產(chǎn)品 區(qū)別 結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)一般是生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì) 聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上 延伸出來的第二代基因工程 因?yàn)閷?duì)現(xiàn)有蛋白 質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì) 必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn) 易錯(cuò)指導(dǎo) 很多同學(xué)誤認(rèn)為蛋白質(zhì)工程的直接改造對(duì)象是蛋白質(zhì) 實(shí)際上 之所以稱為蛋白質(zhì)工程 是因?yàn)檎麄€(gè)過程是以研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能為起 點(diǎn) 以改造蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能為最終目的 但改造蛋白質(zhì)是通過對(duì)基因的改造來實(shí)現(xiàn)的 13 考點(diǎn)六 影響組織培養(yǎng)過程的幾種主要因素 1 材料因素的影響 不同的植物組織 培養(yǎng)的難易程度差別很大 容易進(jìn)行無性繁殖的植物也容易進(jìn)行組 織培養(yǎng) 同一種植物材料 材料的年齡 保存時(shí)間的長短也有影響 幼齡 保存時(shí)間短的 植物材料容易培養(yǎng)成功 菊花的組織培養(yǎng) 一般選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝 2 嚴(yán)格的無菌條件 培養(yǎng)基上有細(xì)菌等微生物存在時(shí) 它們比植物細(xì)胞生長 繁殖 得更快 而且它們會(huì)產(chǎn)生毒素 使培養(yǎng)的植物細(xì)胞很快中毒死亡 因此在培養(yǎng)過程中要求 進(jìn)行一系列的消毒 滅菌 并且要求無菌操作 植物激素 在配制好的 MS 培養(yǎng)基中 常常需要添加植物激素 植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是 啟動(dòng)細(xì)胞分裂 脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素 植物激素的濃度 使用的先后順序以及用 量的比例等 都會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果 按照不同的順序使用這兩類激素 會(huì)得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果 先使用生長素 后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂 但細(xì)胞不分化 先使用細(xì)胞分裂素 后使用生長素細(xì)胞既分裂也分化 同時(shí)使用分化頻率提高 當(dāng)同時(shí)使用這兩類激素時(shí) 兩者用量的比例影響植物細(xì)胞的發(fā)育方向 生長素用量比細(xì)胞分裂素用量植物細(xì)胞的發(fā)育方向 比值高時(shí)有利于根的分化 抑制芽的形成 比值低時(shí)有利于芽的分化 抑制根的形成 比值適中時(shí)促進(jìn)愈傷組織的生長 考點(diǎn)七 植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合 單克隆抗體制備 的比較 項(xiàng)目植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合 單克隆抗體的制備 原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性 細(xì)胞的全能 性 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 細(xì)胞增殖 融合前酶解法去除細(xì)胞壁 纖維素酶 注射特定抗原 免疫處理正常小鼠 14 處理果膠酶 促融方 法 1 物理法 離心 振動(dòng) 電刺 激等 2 化學(xué)法 聚乙二醇 PEG 1 物 化法 與植物細(xì)胞融合相同 2 生物法 滅活的病毒 第 一 步 原生質(zhì)體 的制備 酶解法 正常小鼠 免疫處理 第 二 步 原生質(zhì)體 的融合 物 化 法 動(dòng)物細(xì)胞 的融合 物 化 生法 第 三 步 雜種細(xì)胞 的篩選和 培養(yǎng) 雜交瘤細(xì) 胞的篩選 與培養(yǎng) 過 程 第 四 步 雜種植株 的誘導(dǎo)與 鑒定 單克隆抗 體的提純 意義和 用途 1 克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍 2 克服有性雜交的母系遺傳現(xiàn) 象 獲得細(xì)胞質(zhì)基因的雜合子 研究細(xì)胞質(zhì)遺傳 1 制備單克隆抗體 2 診斷 治療 預(yù)防疾病 例如 單抗診斷 盒 生物導(dǎo)彈 治療癌癥 易錯(cuò)指導(dǎo) 對(duì)植物體細(xì)胞雜交和有性雜交辨析不清 1 植物體細(xì)胞雜交 若兩個(gè)不同品種的植物細(xì)胞 A B 進(jìn)行融合 A 含有 2X 條染色體 2 個(gè)染色體組 基因 型為 Aabb B 含有 2Y 條染色體 2 個(gè)染色體組 其基因型為 ccDd 則新植株應(yīng)為四倍體 其體細(xì)胞中染色體數(shù)為 2X 2Y 基因型為 AabbccDd 從中不難看出 體細(xì)胞雜交即兩個(gè)細(xì) 胞融合成一個(gè)細(xì)胞 不管染色體數(shù) 基因組還是染色體組都采用直接相加的方法 15 2 植物有性雜交 有性雜交的結(jié)果 子代細(xì)胞中染色體數(shù) 基因型分別為 X Y AbcD 或 abcD 或 Abcd 或 abcd 即先減半再相加 3 有性生殖過程中符合孟德爾遺傳定律 而植物體細(xì)胞雜交則不符合孟德爾遺傳定律 考點(diǎn)九 動(dòng)物細(xì)胞工程 一 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù) 1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的操作流程 2 考點(diǎn)解讀 1 培養(yǎng)條件 無菌 無毒的環(huán)境 無菌處理 加抗生素殺菌 定期更換培養(yǎng)液 營養(yǎng) 葡萄糖 氨基酸 促生長因子 無機(jī)鹽和微量元素 血清或血漿等天然成 分 溫度和 pH 36 5 0 5 和 7 2 7 4 氣體環(huán)境 95 空氣 5 CO2 注意 CO2 作用 調(diào)節(jié)培養(yǎng)基 pH 空氣中 O2 作用 細(xì)胞有氧呼吸 所用 裝置 CO2 培養(yǎng)箱 2 原理 細(xì)胞增殖 3 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)時(shí) 一般選取幼齡動(dòng)物的組織 器官 其細(xì)胞的分化程序較低 增殖能 力強(qiáng) 有絲分裂旺盛 容易培養(yǎng) 4 在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中 一般情況下 10 代以前的細(xì)胞核型不變 10 代以后有些細(xì)胞 核型發(fā)生改變 50 代以后的細(xì)胞可能發(fā)生癌變 5 胰蛋白酶在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中的作用包括將組織分散成單個(gè)細(xì)胞 以及將貼壁細(xì) 胞從瓶壁上分離下來 這樣做的目的是避免動(dòng)物細(xì)胞的接觸抑制現(xiàn)象 3 應(yīng)用 1 生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品 干擾素 疫苗 單克隆抗體 2 檢測并判斷某毒性物質(zhì)毒性的大小 16 3 臨床醫(yī)學(xué)研究 二 動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體 1 單克隆抗體的操作流程 2 考點(diǎn)解讀 1 誘導(dǎo)融合的 2 種細(xì)胞名稱及作用 免疫過的 B 淋巴細(xì)胞 漿細(xì)胞 產(chǎn)生抗體 骨髓瘤細(xì)胞 無限增殖 2 誘導(dǎo)融合與原生質(zhì)融合的不同方法 動(dòng)物細(xì)胞誘導(dǎo)融合的特有方法 滅活病毒誘導(dǎo) 3 2 次篩選的目的及方法 4 2 個(gè)培養(yǎng)提取場所 體外培養(yǎng) 培養(yǎng)液提取 體內(nèi)小鼠腹腔中培養(yǎng) 小鼠腹水中提取 特別注意 取相應(yīng) B 細(xì)胞前必需先注射相應(yīng)抗原 形象地說先 打針 否則失敗 5 原理 細(xì)胞膜的流動(dòng)性和細(xì)胞增殖 三 動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)與克隆動(dòng)物 1 動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)操作流程 17 2 考點(diǎn)解讀 1 原理 動(dòng)物細(xì)胞核的全能性 不能說動(dòng)物細(xì)胞全能性 2 卵母細(xì)胞選擇時(shí)期及原因 減 中期的卵母細(xì)胞 此時(shí)具備受精能力 細(xì)胞質(zhì)中合成 與分裂分化有關(guān)的物質(zhì)能刺激融合后重組細(xì)胞進(jìn)行分裂分化 形成重組胚胎 3 選卵細(xì)胞做受體細(xì)胞原因 大 易于操作 卵黃多 營養(yǎng)豐富 為發(fā)育提供充足的營養(yǎng) 激發(fā)重組細(xì)胞分裂分 化 4 供體細(xì)胞 取供體動(dòng)物的體細(xì)胞培養(yǎng) 一般選用傳代 10 代以內(nèi)的細(xì)胞 因?yàn)?10 代以 內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型 保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ) 5 動(dòng)物體細(xì)胞不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體 原因是動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制 用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物 說明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性 6 該過程用到的技術(shù)手段 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞融合 早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植 7 核移植產(chǎn)生的克隆動(dòng)物與提供細(xì)胞核的親本不同原因 克隆動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)基因來源 于另一個(gè)親本 所以與植物組織培養(yǎng)不同 只來自于一個(gè)親本 克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)來自 2 個(gè) 親本 在發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變 染色體變異導(dǎo)致性狀改變 外界環(huán)境條件的影 響引起不可遺傳的變異 3 應(yīng)用及存在問題 1 應(yīng)用 加速家畜遺傳改良進(jìn)程 促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育 保護(hù)瀕危物種 克隆器官用于 移植等 2 存在問題 成活率低 克隆動(dòng)物的健康問題 克隆動(dòng)物食品的安全性問題 考點(diǎn)十 胚胎工程 一 精子和卵子的發(fā)生過程的幾個(gè)重點(diǎn)問題分析 1 哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備 是在出生前 即胎兒時(shí)期 完成的 這是精 子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別 但不是唯一的區(qū)別 如發(fā)生場所 過程及結(jié)果也不相同 2 精子的發(fā)生中兩次減數(shù)分裂是連續(xù)的 是在睪丸的曲細(xì)精管內(nèi)進(jìn)行的 卵子的發(fā)生 中兩次減數(shù)分裂是不連續(xù)的 減數(shù)第一次分裂在卵巢內(nèi)完成 產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和第 18 一極體 進(jìn)入輸卵管 在與精子的結(jié)合過程中完成減數(shù)第二次分裂 產(chǎn)生一個(gè)成熟的卵子 和第二極體 當(dāng)原核融合時(shí) 第一極體完成分裂 形成 2 個(gè)第二極體 有的哺乳動(dòng)物的第 一極體不再分裂 3 不同種動(dòng)物精子的形態(tài)相似 大小略有不同 但與動(dòng)物的體型大小無關(guān) 4 哺乳動(dòng)物卵巢 卵泡和卵子的關(guān)系 卵巢是卵子形成 卵泡存在的場所 內(nèi)部包含許許多多不同發(fā)育階段的卵泡 而成熟的 卵泡中可釋放出卵子 其中卵子的外面有輔助結(jié)構(gòu) 透明帶 由卵丘細(xì)胞 卵泡細(xì)胞 形 成放射冠 而卵子外面的胞膜即卵黃膜 排卵指卵子從卵泡中排出 而非卵泡從卵巢中排 出 二 試題中出現(xiàn)的與 胚胎工程 高頻知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 易錯(cuò)指導(dǎo) 1 誤認(rèn)為胚胎移植過程中的沖卵沖出的是卵子 應(yīng)該是早期胚胎 而不是沖 出卵子 體外受精過程中的沖卵沖出的是卵子 2 誤認(rèn)為高等哺乳動(dòng)物的卵子就是成熟 的 已經(jīng)完成減數(shù)分裂的卵細(xì)胞 實(shí)際上能和精子結(jié)合的卵子的主要部分是處于減數(shù)第二 次分裂中期的次級(jí)卵母細(xì)胞 在與精子的結(jié)合過程中完成減數(shù)第二次分裂 3 因?yàn)榕咛?干細(xì)胞的分裂能力強(qiáng) 分化程度低 誤認(rèn)為胚胎干細(xì)胞的體積也較大 實(shí)際上胚胎干細(xì)胞 的特征是體積小 核大 核仁明顯 考點(diǎn)十一 生物技術(shù)的安全性和倫理問題 一 重難點(diǎn)探究 1 何為轉(zhuǎn)基因生物 轉(zhuǎn)基因生物是指運(yùn)用基因工程操作程序 即獲取目的基因 構(gòu)建基因表達(dá)載體 將目 的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 對(duì)目的基因的維持和表達(dá)進(jìn)行檢測和鑒定等獲得的轉(zhuǎn)基因生物 包 括轉(zhuǎn)基因植物 轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物 例如抗蟲轉(zhuǎn)基因棉花 轉(zhuǎn)基因鯉魚 轉(zhuǎn)基因生物與食物安全 19 1 轉(zhuǎn)基因食物引起食物安全的理由 反對(duì) 實(shí)質(zhì)性等同 因?yàn)閷?duì)食物安全性檢測不僅要檢測其 主要成分 是否發(fā)生改變 還應(yīng)包括其他方面的測試結(jié)果 擔(dān)心出現(xiàn) 滯后效應(yīng) 因?yàn)檗D(zhuǎn)基因植物的 DNA 經(jīng)過重組后 有可能合成出對(duì)人體有 直接毒性或潛在毒性的蛋白質(zhì) 食者在過了若干年或者一兩代之后 問題才顯現(xiàn)出現(xiàn) 擔(dān)心出現(xiàn) 新的過敏源 擔(dān)心改變 營養(yǎng)成分 因?yàn)楸M管轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物只是部分 DNA 發(fā)生重組 但是有些基 因足以使植物體內(nèi)某些 代謝途徑 發(fā)生改變 從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物營養(yǎng)成分的改變 把動(dòng)物蛋白基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物 是否侵犯了宗教信仰者或 素食者 的權(quán)益 2 不必?fù)?dān)心的轉(zhuǎn)基因食物的安全性理由 所謂 實(shí)質(zhì)性等同 概念是對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物安全性評(píng)價(jià)的起點(diǎn) 而不是終點(diǎn) 多環(huán)節(jié) 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?安全性評(píng)價(jià) 可以保證轉(zhuǎn)基因食物的安全 在研究轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物過程中 確實(shí)在極少數(shù)品種中出現(xiàn)了能導(dǎo)致人體過敏的蛋白質(zhì) 但是科學(xué)家的 負(fù)責(zé)態(tài)度 可以防止此類事件的發(fā)生 若干年來尚未發(fā)現(xiàn)一例因食用轉(zhuǎn)基因食物而影響人體健康的實(shí)例 對(duì)待轉(zhuǎn)基因食物是否可以放心食用的問題上 應(yīng)采取 舉證排除 法 否則可能因無 休無止的 沒有結(jié)果的爭論而貽誤生物技術(shù)發(fā)展的大好時(shí)機(jī) 2 何為實(shí)質(zhì)性等同 2000 年 FAO WGHO 聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織 對(duì) 實(shí)質(zhì)性等同原則 做這樣的 定義 實(shí)質(zhì)性等同是指轉(zhuǎn)基因生物與自然存在的傳統(tǒng)生物在相同條件下進(jìn)行性狀表現(xiàn)的比 較 比較的內(nèi)容包括生理性狀 分子特征 營養(yǎng)成分 毒素含量和過敏原等是否具有等同 性 如果實(shí)質(zhì)上是相同的 就應(yīng)該將轉(zhuǎn)基因生物與傳統(tǒng)生物同樣對(duì)待 視為安全 4 理性看待轉(zhuǎn)基因生物 1 轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 1 解決糧食短缺問題 2 減少農(nóng)藥使用 減 少 環(huán)境污染 1 可能產(chǎn)生新病毒或 新 過敏源 2 可能產(chǎn)生抗除草劑 20 3 增加食物營養(yǎng) 提 高 附加值 4 增加食物種類 提 升 食物品質(zhì) 5 提高生產(chǎn)效率 帶 動(dòng) 相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 的 雜草 3 可能使疾病的傳播 跨 越物種障礙 4 可能會(huì)損害生物多樣 性 5 可能干擾生態(tài)系統(tǒng) 的 多樣性 5 克隆人與被克隆者是否是真正意義上的復(fù)制呢 倫理學(xué)家和科學(xué)家看待克隆人的角 度有何不同 克隆人和被克隆者 雖然核遺傳物質(zhì)是一樣的 但還存在以下幾方面的不同 1 其 細(xì)胞質(zhì)的來源不同 被克隆者的細(xì)胞質(zhì)是來源于他的母親 而克隆人的細(xì)胞質(zhì)則來源于供 者去核卵細(xì)胞 2 在胚胎時(shí)期所處環(huán)境不同 3 出生后 所處的生活環(huán)境 營養(yǎng) 所受到的教育等等方面 與被克隆者是不同的 所以說克隆人與被克隆者在相貌特征上有 相同之處 但在思想 行為等方面也有不同之處 故不是真正意義上的復(fù)制 倫理學(xué)家是從倫理學(xué) 社會(huì)學(xué)和心理學(xué)角度看問題 而科學(xué)家更多的是從科學(xué)的可行 性和科學(xué)意義的角度看問題 6 何謂 設(shè)計(jì)試管嬰兒 所謂設(shè)計(jì)試管嬰兒 是在試管嬰兒培育的技術(shù)上 在早期胚胎移入母體子宮之前 對(duì) 胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)論斷 如論斷血型 論斷性別 論斷 HLA 的類型等 有選擇性地把胚胎植 入母體子宮 以達(dá)到生出所需類型嬰兒的一種技術(shù)手段 7 什么是基因身份證 基因檢測存在哪兩種不同的觀點(diǎn) 21 8 什么是生物武器 為什么要禁止生物武器 生物武器是利用致病菌 病毒 生化毒劑以及經(jīng)過基因重組的致病菌等制成的武器 在戰(zhàn)爭中使用者通過直接散布或通過食物 生活必需品等散布到敵方 會(huì)造成軍隊(duì)和平民 百姓的大規(guī)模傷亡 生物武器的研制和作用嚴(yán)重違背了人道主義原則 對(duì)人類健康和人類 和平有極大的危害 為了禁止生物武器 國際上許多國家都簽署和加入了相關(guān)公約 生物武器是一種大規(guī)劃殺傷性武器 它與常規(guī)武器相比有許多特點(diǎn) 1 傳染性強(qiáng) 2 污染面廣 直接噴灑的生物氣溶膠 可隨風(fēng)飄到較運(yùn)的地區(qū) 殺傷范圍可達(dá)數(shù) 百至數(shù)千平方千米 在適當(dāng)條件下 生物戰(zhàn)劑存活時(shí)間較長 不易被發(fā)現(xiàn) 3 難以防治 4 具有一定的潛伏期 5 受自然條件影響大 二 誤區(qū)警示 1 理性對(duì)待生物技術(shù)的倫理問題 對(duì)于生物技術(shù)帶來的倫理問題 要切實(shí)聯(lián)系學(xué)過的生物學(xué)原理來分析 根據(jù)所掌握的 生物學(xué)知識(shí)分析其可能性 不要盲目地下結(jié)論 涉及本專題大部分內(nèi)容的試題均有一定的 開放性 答案不唯一 要學(xué)會(huì)采用辯證的觀點(diǎn)看待問題 培養(yǎng)自己的辯證思維能力 2 實(shí)質(zhì)性等同原則 只是對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性評(píng)價(jià)的起點(diǎn) 而不是終點(diǎn) 是一種動(dòng) 態(tài)的比較過程 此后還要進(jìn)行轉(zhuǎn)基因植物安全性評(píng)價(jià) 3 生殖性克隆和治療性克隆的區(qū)別 生殖性克隆是指將克隆技術(shù)用于生育目的 即用于產(chǎn)生人類個(gè)體 治療性克隆和干細(xì)胞研究密切相關(guān) 所謂治療性克隆 是指先從需要救治的病人身上 提取細(xì)胞 然后將該細(xì)胞的遺傳物質(zhì)置于一個(gè)去除了細(xì)胞核的卵細(xì)胞之中 該卵細(xì)胞開始 22 自行分裂 直至形成一個(gè)早期胚胎 若該早期胚胎被置入代孕婦女子宮中 便能發(fā)育成克 隆人 從早期胚胎中即可提取對(duì)生命成長發(fā)育起主干作用的細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞 胚胎干 細(xì)胞經(jīng)過相應(yīng)的技術(shù)處理 便可發(fā)展成該病人所需要的各種組織 由于再造的細(xì)胞及組織 的基因與病人的基因相同 可以解決以前器官移植治療方法中的免疫排斥難題 通過這項(xiàng) 技術(shù) 因疾病引起的器官功能衰竭 意外事故引起的傷殘等 都能得到有效的治療和治愈 4 生物武器 生物戰(zhàn)劑和生物戰(zhàn)的區(qū)別與聯(lián)系 生物武器是生物戰(zhàn)劑及其施放裝置的總稱 生物戰(zhàn)劑是軍事行動(dòng)中用以殺死人 畜和 破壞農(nóng)作物的微生物 毒素和其他生物活性物質(zhì)的統(tǒng)稱 用生物戰(zhàn)劑進(jìn)行的戰(zhàn)爭叫生物戰(zhàn) 5 全面理解生物技術(shù)的倫理及其原則問題 死危害 必須堅(jiān)決禁止 考點(diǎn)十二 生態(tài)工程 一 生態(tài)學(xué)原理 1 單一人工林比天然混和林穩(wěn)定性低 易爆發(fā)蟲害 物種多樣 性原理 2 草原確定合理載畜量 不能過度放牧 協(xié)調(diào)平衡原理 3 引種考慮適應(yīng)環(huán)境 協(xié)調(diào)平衡原理 4 林業(yè)生態(tài)工程建設(shè) 既考慮種樹又考慮生活問題 整體性原理 5 整體性原理 6 整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的比較 整體性原理指社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一 保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定與平衡 例如 林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng) 社會(huì)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題 即種樹的同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)收入 糧 食 燃料等問題 系統(tǒng)整體性原理指整體大于部分之和 即 1 1 2 目的是保持系統(tǒng)有很高的生產(chǎn)力 具體是指互利共生的生物體現(xiàn)系統(tǒng)整體性原理 如藻類和珊瑚蟲 大豆和根瘤菌 地衣植 23 物中藻類和真菌等 二 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)符合以下原則 應(yīng)當(dāng)能夠體現(xiàn)生態(tài)學(xué)原理與現(xiàn) 代農(nóng)業(yè)技術(shù)相結(jié)合的原則 應(yīng)當(dāng)能夠構(gòu)成一個(gè)合理的生產(chǎn)結(jié)構(gòu) 應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)充分利用自 然界的物質(zhì)和能量資源 應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)減少環(huán)境污染的原則 應(yīng)當(dāng)充分考慮經(jīng)濟(jì) 社會(huì)和 生態(tài)的綜合效益 所設(shè)計(jì)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 從理論上看應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)良性循環(huán) 20122012 高考真題之 現(xiàn)代生物科技專題高考真題之 現(xiàn)代生物科技專題 1 2012 廣東 2 培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是 A 組織培養(yǎng) B 細(xì)胞雜交 C 顯微注射 D 核移植 2 2012 浙江 2 下列關(guān)于高等哺乳動(dòng)物受精與胚胎發(fā)育的敘述 正確的是 A 絕大多數(shù)精卵細(xì)胞的識(shí)別具有物種特異性 B 卵裂球細(xì)胞的體積隨分裂次數(shù)增加而不斷增大 C 囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞具有發(fā)育全能性 D 原腸胚發(fā)育分化形成內(nèi)外兩個(gè)胚層 答案 A 解析 同種動(dòng)物精子 卵細(xì)胞表面存在的特異性受體蛋白 決定了只有同種動(dòng)物精 卵才能結(jié)合 A 正確 受精卵隨著分裂的進(jìn)行 其細(xì)胞的體積在逐漸變小 B 錯(cuò)誤 囊胚期 的細(xì)胞開始出現(xiàn)分化 其外表的一層細(xì)胞即滋養(yǎng)層 只能發(fā)育成胚胎的附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié) 構(gòu) 不具有發(fā)育的全能性 C 錯(cuò)誤 囊胚可繼續(xù)分化城的原腸胚具有三個(gè)胚層 D 錯(cuò)誤 考點(diǎn)定位 本題結(jié)合受精作用及早期胚胎的發(fā)育綜合考查胚胎工程的有關(guān)知識(shí) 屬 于識(shí)記層次的考查 3 2012 天津 1 下列關(guān)于細(xì)胞的敘述 錯(cuò)誤的是 A 自體干細(xì)胞移植通常不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng) B 胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)能增殖但不能被誘導(dǎo)分化 C 組織的細(xì)胞更新包括細(xì)胞凋亡和干細(xì)胞增殖分化等過程 24 D 造血干細(xì)胞具有分化出多種血細(xì)胞的能力 可用于治療白血病 答案 B 解析 機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)外來的 自身異常的或自身產(chǎn)生的無用物質(zhì)產(chǎn)生免疫排斥反 應(yīng) 對(duì)自身正常的有用成分不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng) A 正確 只要給予適宜的環(huán)境條件 胚胎 干細(xì)胞也能在體外分化 B 錯(cuò)誤 組織中新細(xì)胞是由干細(xì)胞經(jīng)過分化而形成的 且衰老的 細(xì)胞要不斷地凋亡 C 正確 白血病是一類造血干細(xì)胞異常的克隆性惡性疾病 患者血液 中的血細(xì)胞異常 用正常的造血干細(xì)胞取代異常的的造血干細(xì)胞的方法可治療該病 D 正 確 考點(diǎn)定位 本題綜合考查干細(xì)胞的特征與應(yīng)用 免疫調(diào)節(jié) 細(xì)胞的生命歷程等知識(shí) 意在考查考生的理解能力 4 2012 江蘇 9 通過胚胎移植技術(shù) 可以實(shí)現(xiàn)良種牛的快速繁殖 下列相關(guān)敘述正 確的是 A 對(duì)供體和受體母牛都要進(jìn)行相同激素處理 B 受精和胚胎的早期培養(yǎng)都需要在體外進(jìn)行 C 對(duì)沖卵獲得的原腸胚檢查合格后方可移植 D 胚胎分割移植實(shí)現(xiàn)同狼多胎的成功率較低 答案 D 解析 胚胎移植對(duì)供體受體要求同期發(fā)情 胚胎移植一般是桑葚胚階段或囊胚階段 或更早時(shí)期 考點(diǎn)定位 本題考查胚胎移植相關(guān)知識(shí) 屬于對(duì)識(shí)記層次的考查 5 2012 江蘇 22 下列事實(shí)能體現(xiàn)細(xì)胞全能性的是 A 棉花根尖細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)形成幼苗 B 單細(xì)胞的 DNA 在體外大量擴(kuò)增 C 動(dòng)物雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生單克隆抗體 D 小鼠體細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)培育成小鼠 答案 AD 解析 B 單細(xì)胞 DNA 體外擴(kuò)增是 DNA 的擴(kuò)增 不能說明細(xì)胞具有全能性 動(dòng)物雜交 瘤細(xì)胞不能產(chǎn)生生物個(gè)體 所以 也不能說明細(xì)胞具有全性 考點(diǎn)定位 本題考查細(xì)胞全能性知識(shí) 屬于對(duì)識(shí)記 理解層次的考查 25 6 2012 江蘇 13 下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因生物安全性的敘述 錯(cuò)誤的是 A 種植轉(zhuǎn)基因作物應(yīng)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)隔離 B 轉(zhuǎn)基因作物被動(dòng)物食用后 目的基因會(huì)轉(zhuǎn)入動(dòng)物體細(xì)胞中 C 種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性 D 轉(zhuǎn)基因植物的目的基因可能轉(zhuǎn)入根際微生物 7 2012 浙江 6 天然的玫瑰沒有藍(lán)色花 這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因 B 而 開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因 B 現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰 下列操作正 確的是 A 提取矮牽牛藍(lán)色花的 mRNA 經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的 DNA 再擴(kuò)增基因 B B 利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因 B C 利用 DNA 聚合酶將基因 B 與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞 D 將基因 B 直接導(dǎo)入大腸桿菌 然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞 答案 A 解析 控制藍(lán)色色素合成的基因 B 即為我們所需要的目的基因 可通過逆轉(zhuǎn)錄法獲 得基因 B 再進(jìn)行擴(kuò)增以增加其數(shù)量 基因文庫中保存的是各基因片段 提取時(shí)無須使用 限制性核酸內(nèi)切酶 為使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在且能向下一代遺傳 應(yīng)先在體外 使用 DNA 連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體 然后再導(dǎo)入大腸桿菌 考點(diǎn)定位 通過特定的實(shí)例考查基因工程的相關(guān)概念及操作要領(lǐng) 屬于對(duì)識(shí)記 理 解層次的考查 8 2012 上海卷 13 以綿羊紅細(xì)胞刺激小鼠脾臟 B 淋巴細(xì)胞 再將后者與小鼠骨髓 瘤細(xì)胞融合形成雜交瘤細(xì)胞克隆群 由此篩選出的單克隆雜交瘤細(xì)胞所產(chǎn)生的抗體 A 能識(shí)別綿羊整個(gè)紅細(xì)胞 B 只識(shí)別綿羊紅細(xì)胞表面的特定分子 C 能識(shí)別綿羊所有體細(xì)胞 D 只識(shí)別綿羊所有體細(xì)胞表面的特定分子 26 答案 B 解析 單克隆抗體具有特異性強(qiáng)的特點(diǎn) 只能針對(duì)特定的抗原 本題中的抗原是綿 羊紅細(xì)胞表面的特定分子 并非整個(gè)紅細(xì)胞 也非其它體細(xì)胞 故 B 選項(xiàng)正確 考點(diǎn)定位 本題考查單克隆抗體的定義及其特性 涉及到抗體和抗原的特異性問題 屬于對(duì)識(shí)記 理解層次的考查 9 2012 福建 32 生物一現(xiàn)代生物科技專題 必答題 10 分 肺細(xì)胞中的 let7 基因表 達(dá)減弱 癌基因 RAS 表達(dá)增強(qiáng) 會(huì)引發(fā)肺癌 研究人員利用基因工程技術(shù)將 let 7 基因?qū)?人肺癌細(xì)胞實(shí)現(xiàn)表達(dá) 發(fā)現(xiàn)肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制 該基因工程技術(shù)基本流程如圖 1 請(qǐng)回答 1 進(jìn)行過程 時(shí) 需用 酶切開載體以插入 let 7 基因 載體應(yīng)有 RNA 聚合酶 識(shí)別和結(jié)合的部位 以驅(qū)動(dòng) let 7 基因轉(zhuǎn)錄 該部位稱為 2 進(jìn)行過程 e 委時(shí) 需用 酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細(xì)胞 以利于傳代培養(yǎng) 3 研究發(fā)現(xiàn) 如 let 7 基因能影響癌基因 RAS 的表達(dá) 其影響機(jī)理如圖 2 據(jù)圖分析 可從細(xì)胞中提取 進(jìn)行分子雜交 以直接檢測 let 7 基因是否轉(zhuǎn)錄 肺癌細(xì)胞增 殖受到抑制 可能是由于細(xì)胞中 RASmRNA RAS 蛋白質(zhì) 含最減少引起的 27 10 2012 海南卷 31 生物 選修 3 現(xiàn)代生物科技專題 15 分 已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn) 乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種 蛋白質(zhì)后死亡 因此 可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi) 使甲種農(nóng)作物獲得抗 乙種昆蟲危害的能力 回答下列問題 1 為了獲得丙中蛋白質(zhì)的基因 在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上 推測出丙 中蛋白質(zhì)的 序列 據(jù)此可利用 方法合成目的基因 獲得丙中蛋白質(zhì)的基 因還可用 方法 2 在利用上述丙中蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中 常需使用 酶和 3 將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng) 篩選出含有丙種蛋白 質(zhì)的愈傷組織 由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗 的危害 4 若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口 則該植株的種 子 填 含有 或 不含 丙種蛋白質(zhì)基因 28 答案 15 分 1 基因 化學(xué) 基因文庫 PCR 每空 2 分 共 8 分 其他合理答 案也給分 2 限制 DNA 連接 每空 1 分 共 2 分 3 乙種昆蟲 2 分 4 不含 3 分 解析 1 在已知蛋白質(zhì)的氨基酸序列的情況下 可根據(jù)氨基酸和堿基的對(duì)應(yīng)關(guān)系 推出合成該蛋白質(zhì)的基因序列 然后用 DNA 合成儀通過化學(xué)方法來合成目的基因 此外也 可以從基因文庫中獲取目的基因 也可通過 PCR 方法獲取目的基因 2 構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí) 需要用限制酶將運(yùn)載體切開 并用 DNA 連接酶將目的基因連接 到運(yùn)載體上 從而構(gòu)建基因表達(dá)載體 3 愈傷組織中含有丙蛋白 說明丙蛋白的基因得到了表達(dá) 在培養(yǎng)成的植株體內(nèi)也 含有丙蛋白 乙昆蟲食用丙蛋白后會(huì)死亡 則該植株可抵抗乙昆蟲的危害 4 直接用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口 僅僅在該葉片 內(nèi)部分細(xì)胞中能合成丙蛋白 該植株的種子和其他的營養(yǎng)器官均不含有重組質(zhì)粒 也就不 含有丙中蛋白質(zhì)的基因 考點(diǎn)定位 本題以農(nóng)作物蟲害防治為背景考查基因工程的操作流程 基因工程所用 的工具 獲取目的基因的方法 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 目的基因的篩選等內(nèi)容 屬于對(duì)識(shí) 記 理解層次的考查 11 2012 安徽卷 31 24 分 甲型血友病是由 X 染色體上的隱性基因?qū)е碌倪z傳病 H 對(duì) h 為顯性 圖 1 中兩個(gè)家系都有血友病發(fā)病史 2和 3婚后生下一個(gè)性染色體組 成是 XXY 的非血友病兒子 2 家系中的其他成員性染色體組成均正常 1 根據(jù)圖 1 填 能 或 不能 確定 2兩條 X 染色體的來源 4與正常女子結(jié)婚 推斷其女兒患血友病的概率是 2 兩個(gè)家系的甲型血友病均由凝血因子 簡稱 F8 即抗血友病球蛋白 基因堿 基對(duì)缺失所致 為探明 2的病因 對(duì)家系的第 代成員 F8 基因的特異片段進(jìn)行了 PCR 擴(kuò)增 其產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖 2 所示 結(jié)合圖 1 推斷 3的基因型是 請(qǐng)用 圖解和必要的文字說明 2非血友病 XXY 的形成原因 29 3 現(xiàn) 3再次懷孕 產(chǎn)前診斷顯示胎兒 3 細(xì)胞的染色體為 46 XY F8 基因的 PCR檢測結(jié)果如圖 2 所示 由此建議 3 4 補(bǔ)給 F8 可治療甲型血友病 采用凝膠色譜法從血液中分離純化 F8 時(shí) 在凝膠裝 填色譜柱后 需要用緩沖液處理較長時(shí)間 其目的是 若 F8 比某些雜 蛋白先收集到 說明 F8 的相對(duì)分子質(zhì)量較這些雜蛋白 5 利用轉(zhuǎn)基因豬乳腺生物反應(yīng)器可生產(chǎn) F8 要使乳腺細(xì)胞合成 F8 構(gòu)成表達(dá)載體 時(shí) 必須將 F8 基因 cDNA 與豬乳腺蛋白基因的 等調(diào)控組件重組在一 起 F8 基因 cDNA 可通過克隆篩選獲得 該 cDNA 比染色體上的 F8 基因短 原因是該 cDNA 沒有 6 為獲得更多的轉(zhuǎn)基因母豬 可以采用體細(xì)胞克隆技術(shù) 將純合轉(zhuǎn)基因母豬的體 細(xì)胞核注入 構(gòu)建重組胚胎進(jìn)行繁殖 解析 1 由圖 1 不難得出 2和 3的基因型分別為 XhY 和 XHX 故無法推知 2兩條 X 染色體的來源 4基因型為 XHY 其女兒基因型為 XHX 不患病 2 由電泳結(jié)果 3有兩個(gè)條帶 其基