资源简介

第17讲　现代生物科技专题
考纲要求　1.(1)基因工程的诞生(Ⅰ)。　(2)基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)。　(3)基因工程的应用(Ⅱ)。　(4)蛋白质工程(Ⅰ)。　2.(1)植物的组织培养(Ⅱ)。　(2)动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)。　(3)细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。　3.(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。　(2)胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。　(3)胚胎工程的应用(Ⅱ)。　4.(1)转基因生物的安全性(Ⅰ)。　(2)生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。　(3)生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。　5.(1)简述生态工程的原理(Ⅱ)。　(2)生态工程的实例(Ⅰ)。
/
考点一　基因工程
■ 主干整合/
1.基因工程常考的3种基本工具
/
图17-1
2.基因工程的4大操作步骤
(1)目的基因的获取
①从　　　　中获取。?
②利用　　　　技术扩增;其原理是　　　　　,前提是　　　　　　　　　　　　　　　　,其过程如下:?
变性:90~95 ℃,DNA解链
↓
复性:55~60 ℃,
　　　　
与单链DNA结合
↓
延伸:70~75 ℃,在
　　　　　　　　
作用下合成子链
③用化学方法直接　　　　　　。?
(2)基因表达载体的构建(此为“核心步骤”)
/
图17-2
①组成:?
　　　　　　　　等。?
a.启动子是　　　　　　识别和结合的部位,有了它才能驱动目的基因转录出mRNA;终止子是终止　　　　的位点。?
b.插入的目的基因只是结构基因的一部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒的插入部位前需要有　　　　　,后需要有　　　　。?
②构建过程:
/
图17-3
(3)将目的基因导入受体细胞
细胞类型
常用方法
常用受体细胞
植物细胞
　　　　　　　　?
　　　　　　　　?
体细胞
动物细胞
　　　　　　　　?
　　　　　　　　?
微生物细胞
　　　　　　　　?
原核细胞或酵母菌
(4)目的基因的检测与鉴定
类型
检测内容
方法
分子
检测
　转基因生物的DNA上是否插入了目的基因
?
　目的基因是否转录出了mRNA
?
　目的基因是否翻译成蛋白质
?
个体水
平鉴定
　例如抗虫或抗病的接种实验,以确定植物是否具有抗性以及抗性程度
3.蛋白质工程
(1)流程图
/
图17-4
写出流程图中字母代表的含义:
A.　　　　,B.　　　　,C.　　　　　　,D.　　　　,E.　　　　　　。?
(2)基本途径:从预期的蛋白质功能出发→设计　　　　　　　　　→推测　　　　　　　　　→找到相对应的脱氧核苷酸序列。?
(3)对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,必须通过　　　　　　　　　实现。?
■ 考法提炼/
考法一　基因工程的工具及操作程序
1.甲醇可诱导激活酵母基因A的启动子,使基因A高效表达,因此在基因工程中常将基因A的启动子拼接在目的基因序列前,提高目的基因的表达量。现用酵母生产乙肝疫苗,目的基因序列简图及相关酶切位点如图17-5中甲所示,携带目的基因进行转化的质粒结构如图乙所示。
//
图17-5
(1)在乙肝携带者体内能分离到一种空的乙肝病毒外壳,这种病毒外壳　　　　(填“能”或“不能”)作为乙肝疫苗使用。为了获得对乙肝的抗性,需要反复注射三次疫苗,原因是　?
　。?
(2)根据图甲和图乙所示的序列,应在位置　　　　(填“①”或“②”)处添加　　　　(填限制性核酸内切酶名称)切割位点。?
(3)为得到转化成功的酵母,可使用加入　　　　　　的培养基进行筛选。为了让抗原基因大量表达,还需在培养基中加入　　　　。在投入生产前,需用　　　　　　　的方法检验疫苗的特异性。?
(4)为使乙肝抗原基因在酵母细胞中稳定存在,最好的方法是将含目的基因的DNA　。?
2.科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。图17-6是转基因抗盐烟草的培育过程,含目的基因的DNA和质粒上的实线箭头表示相关限制酶的酶切位点,虚线箭头表示转录的方向。请分析回答下列问题:
/
图17-6
(1)在该过程中,研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因),并采用　　　　　　　　技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是　　　　、酶、原料、模板等,该技术必须用　　　　　　　酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、复制原点、启动子和终止子之外,还需具有　　　　。?
(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是?
　。图中①②过程为防止切割后?
的质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,应选用　　　　　　　　(酶)对外源DNA、质粒进行切割。?
(3)为检查该基因工程操作是否成功,可用放射性同位素标记的　　　　作探针进行分子杂交检测,还需要在个体水平上鉴定,后者具体过程是　?
　。　　　　　　　　　　?
3.图17-7中甲为用PvuⅠ限制酶切下的某目的基因及其上某DNA片段示意图。图乙为三种质粒示意图。图中ampR为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因。复制原点指质粒在受体细胞中复制时的起点。
/
//
图17-7
请回答:
(1)组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是　　　　　　。?
(2)图乙中质粒A、质粒C能否作为运载目的基因最理想的质粒?　　　　(填“能”或“否”),请说明理由:　?
?
　。?
(3)重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为10-7,用质粒B构建重组质粒,为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌,在导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基上的生长状况不可能是?
　　　　　　　　,可能性最大的是　?
　。?
(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,则需要将重组质粒导入山羊的　　　　(填细胞名称)中。?
【易错警示】 1.使用限制酶的注意点(1)一般用同种限制酶切割载体和目的基因。(2)不同的限制酶也可能切割出相同的黏性末端。(3)双酶法可以使目的基因与载体定向连接,防止目的基因和载体自身环化以及二者反向连接。2.启动子、终止子(1)启动子(DNA片段)≠起始密码子(在RNA上)。(2)终止子(DNA片段)≠终止密码子(在RNA上)。3.有关标记基因的易错点(1)一般将一些抗性基因作为标记基因。(2)标记基因的主要作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞。(3)标记基因表达产物对什么物质有抗性,在筛选培养时则在培养基中加入什么物质。(4)标记基因若被插入了外源DNA片段,则该标记基因会被破坏。4.基因工程产物不同,选择的受体细胞类型也不相同(1)培育转基因植物:受体细胞可以是受精卵、体细胞(需经植物组织培养成为完整植株)。(2)培育转基因动物:受体细胞为受精卵,若用体细胞作为受体细胞,则需经核移植技术培养成转基因动物。(3)生产蛋白质产品:一般选用大肠杆菌细胞等原核生物细胞作为
受体细胞,因为原核生物具有一些其他生物没有的特点,如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。若要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素,则必须用真核生物细胞作为受体细胞,如酵母菌细胞(需内质网、高尔基体等细胞器的作用)。
考法二　基因工程的应用及蛋白质工程
4.噬菌体抗体库技术是指将人的全部抗体基因插入噬菌体的基因组中,然后让该噬菌体感染大肠杆菌,最终使抗体以复合蛋白质的形式表达于噬菌体的表面,形成含有全套抗体谱的噬菌体抗体库,请回答下列问题:
(1)人体内的抗体在合成后,以　　　　的方式分泌到内环境中。?
(2)若要获取人的抗体基因,可以从细胞中提取相应的RNA,通过逆转录过程获取　　　　片段,再合成目的基因,采用PCR技术扩增目的基因的过程中,需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外,还需要　?
　　　　。?
(3)在噬菌体抗体库的构建过程中,　　　　(填“需要”或“不需要”)利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞,理由是　。?
(4)检测大肠杆菌中是否转录出相应RNA时应先从原核细胞中提取其RNA,再以　　　　　　　　　　　　作为探针,与RNA杂交,该技术的原理是　。?
5.科学家运用基因工程技术将结核杆菌MPT64基因(能控制合成MPT64蛋白)成功导入胡萝卜细胞,最终表达出肺结核疫苗。回答下列问题:
(1)为获取MPT64基因,可从结核杆菌的细胞中提取对应mRNA,在　　　　　　的作用下合成双链cDNA片段,该cDNA片段　　　　(填“可以”“部分可以”或“不可以”)实现物种间的基因交流。?
(2)通常采用PCR技术扩增MPT64基因,前提是要有一段已知MPT64基因的核苷酸序列,原因是　　　　　　　　　　,在操作步骤中加热至90~95 ℃的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)根据农杆菌的特点,如果将MPT64基因插入　　　　　　　　上,通过农杆菌的转化作用,就可以使目的基因进入胡萝卜细胞,并将其整合到植物细胞中的　　　　　　上。要确认MPT64基因是否在胡萝卜植株中表达,应检测胡萝卜植株中是否含有　　　　　　。?
(4)科学家探知,若能把MPT64蛋白第20位和第24位的氨基酸都改为半胱氨酸,可以更好地保证所生产的肺结核疫苗分子的稳定性。根据蛋白质工程的原理,可对　　　　　进行修饰或改造,以达到生产目的。?
【归纳提炼】 有关基因工程应用与蛋白质工程的3个易错点(1)利用乳腺生物反应器生产药物,必须将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组在一起。(2)基因治疗后,缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的受体细胞中,以表达正常产物,从而治疗疾病,对原来细胞中存在的缺陷基因没有清除或改变。一般对隐性基因控制的疾病有治疗作用。(3)对蛋白质分子进行改造,直接操作对象是基因。如果对蛋白质直接进行改造,即使改造成功,被改造的蛋白质分子还是无法遗传。
考点二　 细胞工程
■ 主干整合/
1.理清植物组织培养的关键
离体的植物器官、组织或细胞/a/b→植物体
图17-8
(1)过程①②分别是　　　　、　　　　,图中a、b的名称分别是　　　　、　　　　　　　　　。?
(2)原理:植物细胞具有　　　　。?
(3)植物激素的使用:　　　　　比例较高,促进芽分化,抑制根形成;　　　　比例较高,促进根分化,抑制芽形成。?
(4)光照的使用:脱分化阶段一般　　　　　　　　　,再分化阶段　　　　　　　。?
(5)生产细胞产物利用图中的　　　　,制作人工种子利用图中的　　　　。?
2.理清植物体细胞杂交技术的关键
/
图17-9
(1)图中过程①用　　　　　　　　　　处理除去细胞壁,得到的原生质体包括　　　　　　　　　　　三部分。?
(2)图中过程②的原理是　　　　　　　　,其诱导方法有　　　　、　　　　、离心、振动等。?
(3)植物细胞融合成功的标志是　　　　　　　　　　。?
3. 把握动物细胞培养过程与条件
(1)动物细胞培养的过程(填空)
/
图17-10
①原代培养的特点包括　　　　和　　　　。?
②目前使用的或冷冻保存的正常细胞是　　　　　的细胞,原因是　　　　　　　　　　　　。?
(2)动物细胞培养的特殊条件
①加入一定量的　　　　,以防止培养过程中微生物的污染,添加　　　　　　等天然成分以补充合成培养基缺乏的营养。?
②气体环境是指　,?
其中空气中的氧气是　　　　　　　　　,二氧化碳的主要作用是　　　　　　　　。?
4.完善克隆动物的培育过程
/
图17-11
(1)写出①~⑤过程的名称:①　　　　;②　　　　;③　　　　;④　　　　　　;⑤　　　　　　。?
(2)核移植技术的原理是　。?
未受精的卵细胞作细胞核移植中受体细胞的理由:营养丰富、体积大、易操作、　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)D新个体的性别与　　　　相同,D新个体的绝大多数性状与　　　　相同。?
5.理清单克隆抗体制备的过程
/
图17-12
(1)杂交瘤细胞的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　,单克隆抗体的优点是　。?
(2)第一次筛选:利用特定　　　　　　筛选,获得　　　　　　。第二次筛选:先　　　　,再进行　　　　来筛选,获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。?
(3)体内培养从小鼠　　　　中提取单克隆抗体,体外培养从　　　　中提取单克隆抗体。?
■ 考法提炼/
考法一　植物细胞工程及其应用
/
图17-13
1.利用现代生物技术,科研人员对马铃薯的培育进行了研究,请回答相关问题:
(1)培育马铃薯脱毒苗所依据的原理是　　　　　　　　　,该培育过程涉及　　　　和　　　　两个阶段。?
(2)研究马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响,结果如图17-13所示。据图可知,茎尖越小,脱毒率　　　　　,成苗率　　　　,培养脱毒苗所用茎尖的适宜大小为　　　　。?
(3)若想培育出“番茄—马铃薯”植株,运用传统有性杂交能否得到可育的杂种植株?为什么?　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)若马铃薯细胞中含m条染色体,番茄细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含　　　　条染色体。?
2.图17-14是培育柑橘耐盐植株的实验流程,请据此作答:
/
图17-14
(1)此项技术叫　　　　　　,其优点是　?
　。?
(2)由茎段到愈伤组织这一过程叫　　　　,由挑选生长的愈伤组织到耐盐植株这一过程叫　　　　。?
(3)对愈伤组织进行了两次处理,处理1中用γ射线照射的目的是　　　　　　,用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织,原因是　?
　;处理2中添加的?
物质X为　　　　　,其目的是　　　　　　　　　　。?
(4)该技术也被广泛应用于其他作物的育种中,在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜,利用农杆菌转化法获得抗虫棉中,需用到植物组织培养技术的是　。?
【归纳提炼】 1.植物体细胞杂交过程中的细胞类型(假设用于杂交的两种植物细胞分别为A、B)(1)未融合的细胞:A和B。(2)两两融合的细胞:AA、BB和AB。(3)多细胞融合体。2.杂种植株遗传物质的变化:体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞,再发育成完整植株的过程,不管是染色体数、基因型还是染色体组数,都采用直接相加的方法。杂种植株的变异类型属于染色体变异,其属于异源多倍体。
考法二　 动物细胞工程及其应用
3.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值。科研人员通过生物工程技术获得转HSA基因母牛,以便通过乳腺生物反应器生产HSA,其主要技术流程如图17-15所示:
/
图17-15
回答下列问题:
(1)如图所示,将牛胎儿成纤维细胞核移入去核卵母细胞中,该技术称为　　　　　　技术;供核的牛胎儿成纤维细胞通常选用传代10代以内的细胞,其原因是　　　　　　　　　　　　。?
(2)胚胎移植时,为使代孕母牛能处于适合的生理状态,需要用激素对其进行　　　　处理。进行性别鉴定时,若扩增产物含大量SRY基因片段,则该牛胎儿成纤维细胞　　　　(填“能”或“不能”)作为此技术流程中转化过程的受体细胞。?
4.双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的特异性抗体。图17-16是科研人员通过杂交—杂交瘤细胞技术(免疫的B细胞和杂交瘤细胞杂交技术)生产能同时识别癌胚抗原和长春碱(一种抗癌药物)的双特异性单克隆抗体的部分过程。分析回答:
/
图17-16
(1)过程①的目的是?
　,制备双特异性单克?
隆抗体的过程中用到的技术有　　　　　　　　　　　(至少答出两条)。?
(2)过程②诱导融合的方法是　　　　　　　　,过程②选用的骨髓瘤细胞　　　　(填“能”或“不能”)在HAT培养基上生长。?
(3)经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程④,原因是　。?
(4)请根据所学知识,用箭头和文字补全图中方框内获取单克隆杂交—杂交瘤细胞的生产过程。
(5)获得的单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外条件下培养或　　　　　　　　　　,均可提取出大量的双特异性单克隆抗体。?
【题后归纳】 单克隆抗体制备过程中两次筛选的原因及方法
项目
第一次筛选
第二次筛选
筛选
原因
　诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞
　由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,因此经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞
筛选
方法
　用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长
　用多孔培养板培养,在每个孔中只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群

考点三　 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题
■ 主干整合/
1.受精作用和早期胚胎发育过程
/
图17-17
(1)受精条件:精子必须经过①　　　　过程,对于啮齿类动物的精子,一般采用　　　　。卵母细胞必须发育至　　　　　才能参与受精过程。?
(2)受精过程:首先发生　　　　释放顶体酶,然后发生　　　　和　　　　　　阻止多精入卵。?
(3)早期胚胎发育过程:③④过程的分裂方式是　　　　。细胞开始发生分化的时期是　　　　,该时期分化形成　　　　和　　　　。?
(4)早期胚胎培养:发育培养液中的“两素”“两酸”分别指　　　　　　　　、　　　　　　　　。?
2.胚胎工程各技术间关系整合
/
图17-18
(1)用促性腺激素处理优良供体使其　　　　。?
(2)同期发情处理与超数排卵:胚胎工程流程图中的同期发情对象为　　　　　　　　　　　　　　,超数排卵对象为　　　　。?
(3)胚胎分割:对囊胚的　　　　　　要进行均等分割,以免影响胚胎的恢复和进一步发育;取囊胚的　　　　　　做DNA分析进行性别鉴定。?
(4)胚胎干细胞在形态上表现为?
　　　　,在功能上具有　　　　　　　。胚胎干细胞在　　　　　　上或在添加　　　　的培养液中可以增殖但不分化,在培养液中添加　　　　　　可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。?
3.生物技术的安全性和伦理问题
(1)基因工程三大安全问题:　　　　安全、　　　　安全、　　　　安全。?
(2)界定治疗性克隆与生殖性克隆
①治疗性克隆的目的是用于　　　　　　;生殖性克隆的目的是用于　　　　。?
②中国政府的态度是禁止　　　　　　,但不反对　　　　　　。?
(3)试管婴儿和设计试管婴儿的异同点
/
图17-19
①设计试管婴儿比试管婴儿多出的是　　　　　　,其中解决不孕夫妇生育问题的是　　　　　　技术,用于治疗白血病的是　　　　　　技术。?
②两者都是　　　　受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过　　　　。?
■ 考法提炼/
考法一　胚胎工程技术及应用
1.图17-20是科学家通过不同方法培育优良种牛的过程,其中①~⑥表示操作过程。请回答以下问题:
(1)图中①过程涉及的精子需进行　　　　处理;防止多精入卵的两道屏障为　。?
/
图17-20
(2)对图中良种母牛注射促性腺激素的目的是　　　　　　　。?
(3)图中②过程所用的方法是　　　　。外源基因插入牛受精卵中的DNA上后,有的受精卵能发育成转基因牛,而有的会死亡,请分析外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵死亡的最可能原因:　?
　。?
(4)图中b、c分别代表囊胚的　。?
(5)图中④过程表示　　　　　　　　　,由一个囊胚经④过程得到的B、C牛性别相同的概率为　　　　。?
2.图17-21为获得药用乳腺生物反应器转基因小鼠的流程图,请分析回答下列问题:
/
图17-21
(1)图中的ES细胞又叫　　　　　　　　。?
(2)第Ⅱ步需要将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的　　　　　等调控组件重组在一起,构成基因表达载体。完成第Ⅱ步操作使用的工具酶是　　　　　　　　　　　　　　　。实现第Ⅲ步常用的方法是　　　　　　。检测ES细胞的DNA上是否插入了目的基因,采用　　　　　　　　。?
(3)对胚胎移植过程中的供体和受体母鼠,需要用激素进行　　　　处理。?
(4)改造后的ES细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠,其根本原因是ES细胞核中含有?
　　　　　　。?
3.科学家发现了一种能够专一分化为心脏组织细胞的干细胞,利用心脏病患者自身的这种干细胞,人们将可能修复心脏病患者的心脏受损部位,最终治愈心脏病。根据以上资料提供的信息,回答下列问题:
(1)利用此类干细胞修复心脏病患者受损部位的过程不能体现细胞的全能性,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该医学科研成果的优点是　?
　　　　　　　　　　　　。?
(2)干细胞是研究细胞分化机理的理想材料,在　　　　细胞上培养,能够维持其不分化状态;而在培养液中加入　　　　因子,可以使其向不同类型的组织细胞分化,同时在培养液中需要添加一定量的　　　　,以防止培养过程中的污染。?
(3)基因治疗是治疗遗传病最有效的手段,若此类干细胞为受体细胞,则使用　　　　的方法将目的基因导入干细胞。但是目前基因治疗不能治愈大多数先天性心脏病,原因是　。?
【易错警示】 区分胚胎工程技术中几个易错点
(1)区别两种标志及可移植时期
①卵子受精的标志:在卵细胞膜和透明带的间隙看到两个极体。
②受精结束的标志:雌雄原核融合成合子。
③可以移植或分割的阶段:桑椹胚或囊胚。
(2)把握“冲卵”的2个不同
①胚胎移植过程:冲出的是早期胚胎。
②体外受精过程:冲出的是卵子。
(3)胚胎移植过程中的不同
①两次使用激素:第一次对供、受体进行同期发情处理;第二次用于供体的超数排卵。
②两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体是否妊娠进行检查。
考法二　 生物技术的安全性和伦理问题
4.现代生物技术在造福人类的同时,也可能引起一系列的安全性和伦理问题,回答以下有关问题。
(1)关于转基因生物的安全性问题的争论主要集中在　　　　安全、　　　　安全和环境安全三个方面。?
(2)生物武器包括　　　　、　　　　、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等。?
(3)我国对于“克隆人”这一技术总体上来说是禁止　　　　　性克隆人,但不反对　　　　性克隆。?
(4)设计试管婴儿与普通试管婴儿的区别在于前者在植入前需要对胚胎进行　　　　　　。?
(5)对于“基因身份证”,反对者认为通过基因检测确定和治疗遗传病目前困难重重,而且存在个人基因资讯泄露造
成社会生活中出现　　　　的风险,因此没有必要进行基因检测。?
5.2018年1月25日,由中科院神经科学研究所团队克隆的猕猴“中中”和“华华”登上了全球顶尖学术期刊《细胞》的封面,该成果标志着中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代。回答下列问题:
(1)正常情况下,哺乳动物的受精过程主要包括　　　　　　　　　　,进入卵细胞膜,原核形成和融合。?
(2)哺乳动物的体外受精主要包括　　　　　　　　　、　　　　　　等几个主要步骤。?
(3)在体外受精前,要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和　　　　　。?
(4)在使用合成培养基培养早期胚胎时,通常还需加入　　　　等天然物质,并需要适时　　　　,以清除代谢产物,防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。?
(5)胚胎在受体内存活的生理基础是?
　。?
(6)克隆猴培养成功后,人们不得不慎重考虑克隆人的问题,对于此问题,中国政府的态度是?
　　　　　　　　　。?
【归纳提炼】 生物技术的伦理问题(1)克隆人技术:①违反人类伦理道德;②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念;③人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。(2)设计试管婴儿:①把试管婴儿当作人体“零配件工厂”,是对生命的不尊重;②抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎,无异于“谋杀”。(3)基因检测:①对个人隐私权提出挑战;②制造基因歧视。
考点四　生态工程
■ 主干整合/
1.“网络法”理清生态工程的概念
/
图17-22
2.明确生态工程基本原理的判断方法
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→　　　　　原理。?
(2)体现物种多,营养关系复杂→　　　　　　原理。?
(3)强调生物与环境的协调与平衡;涉及环境承载力→　　　　　　原理。?
(4)涉及自然、经济和社会;指整个系统,如林业生态工程建设→　　　　原理。?
(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式→　　　　　　　　　原理(系统学和工程学原理)。?
(6)涉及系统各组分的比例关系、总体功能大于各部分之和,指系统内部,如互利共生→　　　　　　原理(系统学和工程学原理)。?
3.根据实例,确定生态工程的原理
(1)无废弃物农业——遵循　　　　　　原理。?
(2)在人工林中增加植被层次——遵循　　　　　原理。?
(3)太湖水体富营养化引起大面积水华——违反　　　　　　原理。?
(4)前面造林,后面砍树——违反　　　　原理。?
(5)草原确定合理载畜量,不能过度放牧——遵循　　　　　　原理。?
(6)单一人工林比天然混合林稳定性低,易暴发虫害——违反　　　　　　原理。?
4.“表格法”记忆生态工程的实例
类型
实例
　农村综合发展型生态工程
　窦店村以沼气工程为中心的生态工程
　小流域综合治理生态工程
　甘肃陇南“九子登科”治理模式
　大区域生态系统恢复工程
　“三北防护林”退耕还林还草生态工程
　湿地生态恢复工程
　鄱阳湖湿地生态恢复工程
　矿区废弃地的生态恢复工程
　赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
　城市环境生态工程
　污水及垃圾处理,城市绿化

■ 考法提炼/
1.随着“绿水青山就是金山银山”理念的提出,生态经济的重要性日益彰显。综合所学知识,回答下列有关问题:
(1)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,这一成就遵循的基本原理是　　　　　　　　原理。生态经济改变了人类能征服自然的错误观念,其所遵循的主要原则是　　　　,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化。与传统的工程相比,生态工程的特点是　　　　　　　　　　　。?
(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,该工程依据的基本原理主要是　　　　　　　、　　　　　　。?
(3)湿地生态恢复工程是采用工程和　　　　相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复,在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠　　　　等机制恢复其生态功能。?
2.党的十九大报告指出“大力度推进生态文明建设……全面节约资源有效推进,能源资源消耗强度大幅下降。重大生态保护和修复工程进展顺利,森林覆盖率持续提高。生态环境治理明显加强,环境状况得到改善”。请回答下列相关问题:
(1)生态工程是对　　　　　　　　　进行修复重建,对　　　　　　　　　　　　　　　　进行改善,促进人和自然的和谐发展。?
(2)全面节约资源有效推进,能源资源消耗强度大幅下降很大程度上得益于实行“　　　　”的原则,从而实现废弃物的资源化。?
(3)实行生态工程,很多时候还需要考虑人文关怀、贫困地区的收入等问题,才能很好地解决“前面造林,后面砍林”的问题,这遵循的是生态工程的　　　　原理。?
(4)在保护濒危植物方面,运用了很多技术,比如微型繁殖运用的是　　　　　　技术,其原理是　　　　　　　　。?
(5)在处理城市生态系统垃圾时,采用了生物治理法,将分解者处理垃圾的相关目的基因从分解者体内用　　　　酶切割下来,再与　　　　相连导入受体菌。?
【归纳提炼】 整体性原理和系统整体性原理的不同(1)整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一,保障整个系统的稳定与平衡。如林业工程建设中自然系统、社会与经济系统的关系问题,即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。(2)系统整体性原理指整体大于部分之和,目的是保持系统有很高的生产力,具体地说,互利共生的生物体现系统整体性原理,如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。
/
1.[2018·全国卷Ⅰ] 回答下列问题:
(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。?
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的　　　　方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与　　　　组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞,在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是　　　　。?
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解,为防止蛋白质被降解,在实验中应选用　　　　　　的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加　　　　的抑制剂。?
2.[2018·全国卷Ⅱ] 某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。
/
图17-23
回答下列问题:
(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是　　　　。使用这两种酶进行酶切是为了保证　　　　,也是为了保证　。?
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了　　　　和　　　　过程。?
(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括将能够产生绿色荧光细胞的　　　　移入牛的　　　　中、体外培养、胚胎移植等。?
(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的　　　　(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。?
3.[2018·全国卷Ⅲ] 2018年《细胞》期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题:
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目　　　　(填“减半”“加倍”或“不变”)。?
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度　　　(填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是　?
　。?
(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目　　　　(填“相同”或“不同”),性染色体组合　　　　(填“相同”或“不同”)。?
第17讲　现代生物科技专题
/ 考点互动探究/
考点一
【主干整合】
1.磷酸二酯键　黏性末端或平末端　磷酸二酯键　E·coli　黏性末端　T4　黏性末端　平末端　质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等　能自我复制、有一个至多个限制酶切割位点、有标记基因
2.(1)①基因文库　②PCR　DNA双链复制　要有一段已知目的基因的核苷酸序列　引物　热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)　③人工合成
(2)①目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点　a.RNA聚合酶　转录　b.启动子　终止子
(3)农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法　显微注射法　受精卵　用Ca2+处理细胞
(4)DNA分子杂交技术　分子杂交技术　抗原—抗体杂交
3.(1)转录　翻译　分子设计　多肽链　预期功能
(2)预期的蛋白质结构　应有的氨基酸序列
(3)基因修饰或基因合成
【考法提炼】
1.(1)能　反复注射抗原,可使机体产生较一次免疫更多的抗体和记忆细胞,对病毒作出快速免疫应答
(2)①　EcoRⅠ
(3)氨苄青霉素　甲醇　抗原—抗体杂交
(4)整合到酵母细胞染色体DNA中
[解析] (1)乙肝病毒带有能引起机体特异性免疫反应的抗原,其中外壳蛋白才是直接接触免疫系统的物质,所以推测病毒中作为抗原的是外壳,即乙肝病毒外壳可作为疫苗使用。乙肝疫苗常常要注射三次,主要目的是使机体产生比一次免疫更多的抗体和记忆细胞,对病毒作出快速免疫应答。(2)根据题意可知,在含目的基因的图甲DNA中,应在位置①处添加EcoRⅠ的切割位点,这样才能保证切割出完整的目的基因,同时能在质粒上切出相同切口并能与之按特定方向连接。(3)筛选转化成功的酵母常常需要根据质粒上存在的标记基因即氨苄青霉素抗性基因的作用,在培养基中加入氨苄青霉素,若转基因酵母能表现出其应有的抗性,则说明转化成功。根据转化成功的酵母具有在甲醇诱导下目的基因高效表达的特点,可在培养基中加入甲醇。由于疫苗是抗原,因此在投入生产前,需用抗原—抗体杂交的方法检验疫苗的特异性。(4)为使乙肝抗原基因在酵母细胞中稳定存在,最好的方法就是将含目的基因的DNA整合到酵母细胞染色体DNA中。
2.(1)PCR(或多聚酶链式反应)　引物　耐热的DNA聚合(或热稳定性的DNA聚合或Taq)　标记基因
(2)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　BamHⅠ和HindⅢ
(3)抗盐基因(或目的基因)　将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中,观察烟草植株的生长状态
[解析] (1)在题述过程中,研究人员首先获取了抗盐基因(或目的基因),并采用PCR(或多聚酶链式反应)技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是引物、酶、原料、模板等,该技术必须用耐热的DNA聚合(或热稳定性的DNA聚合或Taq)酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、复制原点、启动子和终止子之外,还需具有标记基因。(2)从图中信息可知,SmaⅠ的切割位点位于目的基因和M抗生素抗性基因上。分析含抗盐基因的DNA片段,可知该DNA含四种限制酶切点,其中SmaⅠ的切点位于目的基因上,不宜采用。EcoRⅠ的切点位于目的基因两侧,若用EcoRⅠ切割,则目的基因会发生自身环化。BamHⅠ与HindⅢ的切点位于目的基因两端,且质粒中也有相应的适合的切割位点,因此用BamHⅠ和HindⅢ能完整地切下该抗盐基因,同时保证目的基因与质粒连接方式的唯一性,防止自身环化。(3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功,既要用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测,又要在个体水平上鉴定,后者具体过程是将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中,观察该烟草植株的生长状态。
3.(1)C、H、O、P
(2)否　质粒A缺少标记基因;质粒C在用和切割目的基因相同的限制酶切割时,复制原点会被限制酶切割,会影响重组质粒的自主复制
(3)在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长　在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长
(4)受精卵
[解析] (1)脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA片段D的基本骨架,脱氧核糖由C、H、O三种元素组成,组成磷酸的元素是H、P、O;磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架,其由C、H、O、N、P组成。可见,组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)分析图乙可知,质粒A缺少标记基因,质粒C在用和切割目的基因相同的限制酶切割时,复制原点会被限制酶切割,进而影响重组质粒的自主复制,所以质粒A、质粒C均不能作为运载目的基因最理想的质粒。(3)用质粒B构建重组质粒,当其用和切割目的基因相同的限制酶(PvuⅠ)切割时,Tetr(四环素抗性基因)遭到破坏,而ampR(氨苄青霉素抗性基因)结构完好,因此在重组质粒导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基上的生长状况不可能是在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长。因重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为10-7,所以大肠杆菌在两种培养基上可能性最大的生长情况是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)若想在山羊的乳汁中收获题述目的基因的表达产物,则需要将重组质粒导入山羊的受精卵中。
4.(1)胞吐
(2)cDNA　引物和热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)
(3)不需要　噬菌体可以侵染大肠杆菌,将DNA分子注入大肠杆菌
(4)放射性同位素标记的目的基因(或抗体基因)　碱基互补配对
[解析] (1)人体内的抗体在浆细胞中合成后,以胞吐的方式分泌到内环境中。(2)从人的细胞中提取抗体基因转录的RNA,通过逆转录过程获取cDNA片段,再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中,需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外,还需要引物和热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。(3)由于噬菌体可以侵染大肠杆菌,将DNA分子注入大肠杆菌,因此在噬菌体抗体库的构建过程中,不需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞。(4)检测大肠杆菌中是否转录出相应的RNA时应采用分子杂交技术,即从原核细胞中提取RNA,以放射性同位素标记的目的基因(或放射性同位素标记的抗体基因)作为探针,与RNA杂交,该技术的原理是碱基互补配对。
5.(1)逆转录酶　可以
(2)要根据这一序列合成引物　使目的基因受热变性解链为单链
(3)Ti质粒的T-DNA　染色体DNA　MPT64蛋白
(4)MPT64基因
[解析] (1)获取目的基因的方法有逆转录法,即可从结核杆菌的细胞中提取对应mRNA,在逆转录酶的作用下合成双链cDNA片段。获得的cDNA片段可以实现物种间的基因交流。(2)通常采用PCR技术扩增MPT64基因,前提是要有一段已知MPT64基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物,在操作步骤中加热至90~95 ℃的目的是使目的基因受热变性解链为单链。(3)根据农杆菌的特点,如果将MPT64基因插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以使目的基因进入胡萝卜细胞,并将其整合到植物细胞中的染色体DNA上。要确认MPT64基因是否在胡萝卜植株中表达,应检测胡萝卜植株中是否含有MPT64蛋白。(4)研究发现,如果将MPT64蛋白第20位和第24位的氨基酸都改为半胱氨酸,则可以更好地保证所生产的肺结核疫苗分子的稳定性,科学家生产所需的MPT64蛋白所用的现代生物工程技术是蛋白质工程,根据蛋白质工程的原理,可对MPT64基因进行修饰或改造,以达到生产目的。
考点二
【主干整合】
1.(1)脱分化　再分化　愈伤组织　胚状体或丛芽
(2)全能性
(3)细胞分裂素　生长素
(4)不需要给予光照　需要给予光照
(5)a　b
2.(1)纤维素酶和果胶酶　细胞膜、细胞质、细胞核
(2)细胞膜的流动性　PEG　电激
(3)杂种细胞再生出细胞壁
3.(1)胰蛋白酶　原代培养　传代培养　①细胞贴壁　接触抑制　②10代以内　保持细胞正常的二倍体核型
(2)①抗生素　动物血清、血浆　②含95%空气加5%CO2的混合气体　细胞代谢所必需的　维持培养液的pH
4.(1)①去核　②取核　③核移植　④早期胚胎培养　⑤胚胎移植
(2)动物体细胞核具有全能性　含有刺激已分化的细胞核恢复分裂能力的物质
(3)B动物　B动物
5.(1)既能分泌专一的抗体又能大量增殖　特异性强、灵敏度高,并可大量制备
(2)选择培养基　杂交瘤细胞　克隆化培养　抗体检测
(3)腹水　培养液
【考法提炼】
1.(1)植物细胞的全能性　脱分化　再分化
(2)越高　越低　0.27 mm
(3)否(或不能),不同种的植物存在生殖隔离
(4)2(m+n)
[解析] (1)培育马铃薯脱毒苗是对植物组织培养技术的应用,所依据的原理是植物细胞的全能性;该培育过程涉及脱分化和再分化两个阶段。(2)据图可知,茎尖越小,脱毒率越高,成苗率越低,培养脱毒苗所用茎尖的适宜大小为0.27 mm。(3)由于番茄和马铃薯属于两个不同物种,而不同种的植物存在生殖隔离,因此若想培育出“番茄—马铃薯”植株,运用传统有性杂交不能得到可育的杂种植株。(4)若马铃薯细胞中含m条染色体,番茄细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞中含有(m+n)条染色体,在有丝分裂后期含2(m+n)条染色体。
2.(1)植物组织培养　可以防止植物病毒的危害,保持亲本的优良性状,短时间内大量快速进行繁殖等
(2)脱分化　再分化
(3)诱导基因突变　愈伤组织细胞处于不断地分裂状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变　氯化钠　挑选出耐盐的愈伤组织
(4)培育白菜—甘蓝、利用农杆菌转化法获得抗虫棉
[解析] (1)分析图示可知,此项技术叫植物组织培养,其优点是可以防止植物病毒的危害,保持亲本的优良性状,短时间内大量快速进行繁殖等。(2)由茎段到愈伤组织这一过程叫脱分化,由挑选生长的愈伤组织到耐盐植株这一过程叫再分化。(3)处理1中用γ射线照射愈伤组织的目的是诱导基因突变,用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织的原因是愈伤组织细胞处于不断地分裂状态,易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。处理2中,在培养基中添加物质X后,挑选出的愈伤组织发育成的植株具有耐盐性,由此推知添加的物质X为氯化钠,其目的是挑选出耐盐的愈伤组织。(4)三倍体无子西瓜的培育过程是利用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗,使之变为四倍体,再授予二倍体西瓜的花粉,在四倍体西瓜上结出三倍体的种子;第二年将此三倍体的西瓜种子种下去,授予二倍体的花粉,结出三倍体的无子西瓜。利用基因工程培育抗虫棉,常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入棉花细胞中,再利用植物组织培养技术获得抗虫棉。运用植物体细胞杂交技术培育白菜—甘蓝杂种植株,需要借助植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。综上分析可知,在培育白菜—甘蓝、利用农杆菌转化法获得抗虫棉的过程中均采用了植物组织培养技术。
3.(1)细胞核移植(或体细胞核移植)　能保持正常的二倍体核型(或能保持遗传物质不变)
(2)同期发情　不能
[解析] (1)传代10代后,细胞可能发生突变。(2)用激素对代孕个体进行同期发情处理,为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。若扩增产物含大量SRY基因片段,说明细胞中含Y染色体,将来发育成雄性个体。
4.(1)使小鼠产生能分泌识别癌胚抗原的抗体的B淋巴细胞(或浆细胞)　动物细胞融合、动物细胞培养
(2)聚乙二醇(或PEG)、电激等　不能
(3)从小鼠体内提取的B淋巴细胞不止一种类型(或筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体不是单克隆抗体)
(4)将获得的B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合→在选择培养基上筛选出杂交—杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测,筛选出单克隆的杂交—杂交瘤细胞。
(5)注射到小鼠腹腔内增殖
[解析] (1)过程①表示给小鼠注射抗原,目的是刺激小鼠产生能分泌识别癌胚抗原的抗体的B淋巴细胞(或浆细胞);根据双特异性单克隆抗体制备流程可知,该过程涉及的技术有动物细胞融合、动物细胞培养。(2)过程②诱导细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活病毒、电激等;HAT培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞,而骨髓瘤细胞在其上不能生长。(3)从小鼠体内提取的B淋巴细胞不止一种类型(或筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体不是单克隆抗体),因此经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程④。(4)图中方框内的过程为将获得的B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合→在选择培养基上筛选出杂交—杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测,筛选出单克隆的杂交—杂交瘤细胞。(5)获得的单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外条件下培养或注射到小鼠腹腔内增殖,均可提取出大量的双特异性单克隆抗体。
考点三
【主干整合】
1.(1)获能　培养法　MⅡ中期
(2)顶体反应　透明带反应　卵细胞膜反应
(3)有丝分裂　囊胚期　内细胞团　滋养层
(4)维生素、激素　氨基酸、核苷酸
2.(1)超数排卵
(2)同种供体母畜和受体母畜　供体母畜
(3)内细胞团　滋养层细胞
(4)体积小、细胞核大、核仁明显　发育的全能性　饲养层细胞　抑制因子　分化诱导因子
3.(1)食物　生物　环境
(2)①治疗人类疾病　生育　②生殖性克隆人　治疗性克隆
(3)①遗传学诊断　试管婴儿　设计试管婴儿　②体外　胚胎移植
【考法提炼】
1.(1)获能　透明带反应、卵细胞膜反应
(2)促使其超数排卵
(3)显微注射法　外源基因插入牛受精卵中的DNA上后导致受精卵内生命活动所必需的某些基因不能表达(合理即可)
(4)囊胚腔、内细胞团
(5)胚胎分割和胚胎移植　100%
[解析] (1)图中①指的是获能的精子与成熟卵细胞结合成合子,完成受精作用的过程。防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。(2)为了使良种母牛产生多个卵细胞,需用促性腺激素处理。(3)通过基因工程技术将目的基因插入受体细胞的DNA中,如果破坏了生命活动所必需的某些基因,受体细胞将会死亡,不能发育成转基因生物。(5)由一个囊胚得到两个个体,该过程涉及胚胎分割技术和胚胎移植技术,且得到的两个个体性别相同。
2.(1)胚胎干细胞
(2)启动子　限制性核酸内切酶和DNA连接酶　显微注射法　DNA分子杂交技术
(3)同期发情
(4)发育成完整个体所需的一整套遗传物质(或全套基因)
[解析] (1)胚胎干细胞又叫ES细胞,具有发育的全能性。(2)图中Ⅱ表示构建基因表达载体的过程,需要的工具酶有限制酶和DNA连接酶;由于要从动物的乳汁中提取药用蛋白,因此药用蛋白基因应该在乳腺中选择性表达,则构建基因表达载体时,药用蛋白基因应该与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。Ⅲ表示将目的基因导入受体细胞(ES细胞)的过程,常用显微注射法。检测ES细胞的DNA上是否插入了目的基因,可以采用DNA分子杂交技术。(3)在胚胎移植过程中,供体和受体母鼠都需要用激素进行同期发情处理。(4)改造后的ES细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠,说明其具有发育的全能性,原因是其含有发育成完整个体所需的一整套遗传物质。
3.(1)此类干细胞只能形成心脏组织细胞,不能形成完整个体　克服异体器官移植的排斥问题,延缓心脏衰老等
(2)饲养层　分化诱导　抗生素
(3)显微注射　先天性心脏病并不都是由有缺陷的基因或病变引起的
[解析] (1)根据题意分析,由于此类干细胞只能形成心脏组织细胞,不能形成完整个体,因此不能体现细胞的全能性;利用心脏病患者自身的这种干细胞修复心脏病患者受损部位,不仅可以克服异体器官移植的排斥问题,还可以延缓心脏衰老。(2)干细胞是在体外条件下研究细胞分化的理想材料,在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态;在培养液中加入分化诱导因子,如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时,就可以诱导干细胞分化为不同类型的组织细胞;在培养液中加入抗生素可以防止培养过程中的杂菌污染。(3)在基因工程中,将目的基因导入干细胞(动物细胞)常用的方法是显微注射法;由于先天性心脏病并不都是由有缺陷的基因或病变引起的,因此目前基因治疗还不能治愈大多数先天性心脏病。
4.(1)食物　生物
(2)致病菌　病毒
(3)生殖　治疗
(4)遗传学诊断
(5)基因歧视
5.(1)精子穿越放射冠和透明带
(2)卵母细胞的采集　精子的获取和受精
(3)化学诱导法
(4)血清(或血浆)　更换培养液
(5)受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
(6)禁止生殖性克隆人, 不反对治疗性克隆
[解析] (1)获能后的精子与卵子相遇时,首先发生顶体反应,依靠顶体内的酶先溶解卵丘细胞间的物质,使精子穿越放射冠,然后将透明带溶出一条孔道,使精子穿越透明带,进入卵细胞膜。(2)进行哺乳动物的体外受精,首先需要采集卵母细胞,并培养至减数第二次分裂中期;采集精子,并进行获能处理,然后进行体外受精。(3)对精子进行获能处理的方法有培养法和化学诱导法两种。(4)在使用合成培养基培养早期胚胎时,通常还需加入动物血清等天然物质,以满足早期胚胎发育的需要。适时更换培养液,可以清除代谢产物,防止代谢产物积累对早期胚胎造成危害。(5)胚胎在受体内存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。(6)中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆,以让克隆技术最大限度服务于人类医学研究。
考点四
【主干整合】
2.(1)物质循环再生
(2)物种多样性
(3)协调与平衡
(4)整体性
(5)系统的结构决定功能
(6)系统整体性
3.(1)物质循环再生
(2)物种多样性
(3)协调与平衡
(4)整体性
(5)协调与平衡
(6)物种多样性
【考法提炼】
1.(1)物质循环再生　循环经济　少消耗、多效益、可持续
(2)物种多样性原理　整体性原理
(3)生物措施　自然演替
[解析] (1)“无废弃物农业”指的是生态农业中一些物质被循环利用,没有直接作为废弃物被抛弃而污染环境,这一成就所遵循的基本原理是物质循环再生原理。(2)“三北防护林”被誉为“世界生态工程之最”,该工程依据的基本原理主要是物种多样性原理和整体性原理。(3)湿地生态恢复工程是采用工程和生物措施相结合的方法,使受到干扰的湿地得以恢复,在湿地的周围还应建立缓冲带,以尽量减少人类的干扰,使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
2.(1)已被破坏的生态环境　造成环境污染和破坏的传统生产方式
(2)循环经济
(3)整体性
(4)植物组织培养　植物细胞的全能性
(5)限制　运载体(或载体或质粒)
[解析] (1)生态工程是对已被破坏的生态环境进行修复重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,促进人和自然的和谐发展。(2)全面节约资源有效推进,能源资源消耗强度大幅下降很大程度上得益于实行“循环经济”的原则,从而实现废弃物的资源化。(3)解决“前面造林,后面砍林”的问题,遵循了生态工程的整体性原理。(4)微型繁殖运用了植物组织培养技术,该技术的原理是植物细胞的全能性。(5)从分解者体内获取处理垃圾的相关目的基因时需要用限制酶进行切割,再利用DNA连接酶将之与运载体连接起来,导入受体细胞。
/ 真题回顾拓展/
1.(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达
(2)转化　外壳蛋白(或噬菌体蛋白)　细菌
(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶
[解析] (1)非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后被导入大肠杆菌细胞并进行了表达,该实验中目的基因已经进行了表达,则能说明体外重组的质粒可以进入受体细胞中;真核生物基因可在原核细胞中表达。
(2)基因工程中将目的基因导入微生物细胞最常用的转化方法是用Ca2+处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。通过这种转化方法将重组质粒导入大肠杆菌细胞中。病毒的结构比较简单,由蛋白质外壳和壳内的遗传物质组成,病毒在宿主细胞内完成自身遗传物质和蛋白质外壳的组装。噬菌体的宿主细胞是细菌。
(3)酶具有专一性,蛋白酶能专一性降解蛋白质。为防止真核生物基因表达出的蛋白质被降解,在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化过程中,应添加蛋白酶抑制剂,以抑制蛋白酶的活性,防止蛋白质被降解。
2.(1)E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接
(2)转录　翻译
(3)细胞核　去核卵母细胞
(4)核DNA
[解析] (1)L1基因的左侧是E1的酶切位点,GFP基因的右侧是E4的酶切位点,用这两种限制酶切割DNA,既可以保证甲的完整性,又保证了甲与载体正确连接。
(2)若细胞中观察到绿色荧光,说明L1基因已经表达,即完成了转录和翻译过程。
(3)动物细胞全能性的表达虽然受到限制,但是其细胞核仍有全能性,可以通过核移植使其全能性得以表达,即将含有甲的细胞核植入牛的去核卵母细胞中,使其全能性得以表达。
(4)采用PCR方法检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中时,应分别以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。
3.(1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞　不变
(2)小于　胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易
(3)相同　不同
[解析] (1)细胞核移植又称细胞克隆,原理即细胞核的全能性,是指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的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体,该个体可称为克隆动物。克隆动物细胞中含有的染色体数目应与供核动物相同。
(2)动物核移植的两种方法中,动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,而动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难。
(3)哺乳动物体细胞中的染色体分为常染色体和性染色体,决定性别的是性染色体。雌、雄动物常染色体数目和性染色体数目都相同;雌、雄动物常染色体组合相同,而性染色体组合不同。

展开更多......

收起↑