1、專題九 現代生物科技專題核心考點整合考點整合一：基因工程1基因工程的基本操作程序（1）目的基因的獲取從基因文庫中獲取基因組文庫：包含一種生物所有基因的基因文庫。部分基因文庫：包含一種生物的一部分基因，如cDNA文庫。利用PCR（多聚酶鏈式反應）技術擴增目的基因目的獲取大量的目的基因；原理雙鏈DNA的復制；條件需要DNA模板、引物、四種脫氧核苷酸、耐高溫的DNA聚合酶和酶促反應所需的離子，同時還要控制溫度；過程變性、復性和延伸。人工合成如果基因比較小、核苷酸序列已知，可以通過DNA合成儀用化學方法直接合成。（2）基因表達載體的構建（基因工程的核心）一個基因表達載體的組成：目的基因、啟動子、終止子

2、和標記基因等。（3）將目的基因導入受體細胞導入植物細胞：農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法等；導入動物細胞：顯微注射技術，即采用顯微注射儀將目的基因注入受精卵；導入微生物細胞：轉化法。早期用原核生物作為受體細胞，以大腸桿菌應用最廣。一般是將細菌用氯化鈣處理制成感受態細胞，再與重組表達載體DNA分子混合，在一定溫度下完成轉化過程。（4）目的基因的檢測與鑒定類型 步驟 檢測內容 方法 分 子 檢 測 第一步 轉基因生物染色體的DNA是否插入了目的基因 DNA分子雜交技術（DNA和DNA之間） 第二步 目的基因是否轉錄出mRNA 分子雜交技術（DNA和mRNA之間） 第三步 目的基因是否翻譯成蛋白

3、質 抗原抗體雜交技術（抗原和抗體之間） 個體水 平鑒定 包括抗蟲、抗病的接種實驗，以確定是否有抗性以及抗性程度；基因工程產品與天然產品活性比較，以確定功能活性是否相同等 2.基因工程中的工具（1）運載體作為運載體必須具備三個條件：能在宿主細胞中保存下來并大量復制；有一個至多個限制酶切位點；有一定的標記基因，便于進行篩選。如大腸桿菌割質粒攜帶的氨芐青霉素抗性基因和四環素抗性基因，就可以作為篩選的標記基因。常用的運載體主要有質粒（雙鏈環狀DNA分子）、噬菌體或某些病毒。（2）相關酶酶的名稱 酶的作用 限制性內切酶 能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并使每條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的

4、磷酸二酯鍵斷開，形成黏性末端或平末端 DNA連接酶 將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶斷開的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵 【例1】 （2009·天津理綜）為從根本上解決水稻中的高植酸問題，可將植酸酶基因導入水稻，培育低植酸轉基因水稻品種。下圖是獲取植酸酶基因的流程。據圖回答：圖中基因組文庫_（小于/等于/大于）cDNA文庫。B過程需要的酶是_；AC過程中_（可以/不可以）使用同一種探針篩選含目的基因的菌株。目的基因I和除從構建的文庫中分離外，還可以分別利用圖中_和_為模板直接進行PCR擴增，該過程中所用酶的顯著特點是_。大于 逆轉錄酶 可以 DNA DNA 耐高溫解析 解答第小

5、問的關鍵是要搞清基因組文庫和cDNA文庫兩個概念之間的區別。基因組文庫為全部基因文庫，cDNA文庫為部分基因文庫，二者的來源不同，前者為DNA用限制酶切割所獲得的一定大小范圍的DNA，后者為mRNA經反轉錄得到的互補DNA，基因組文庫所包含的信息大于cDNA文庫。由mRNA形成DNA是一個逆轉錄過程，需要用到的酶是逆轉錄酶。因為AC兩過程的目的都是篩選出含相同目的基因的菌株，可以使用同一種探針進行篩選。解答第小問的依據是目的基因的獲取途徑。目的基因除從文庫中獲取外，還可以通過PCR擴增，其做法就是通過利用圖中DNA和cDNA為模板進行擴增。答最后一空時要想到PCR過程的特點及酶與溫度的關系，因

6、該過程解鏈時的溫度較高，9095，故用的酶必須是耐高溫的，否則酶就會變性失活。【互動探究1】 下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題：限制酶 BamH Hind EcoR Sma 識別序列 及切割位點 GGATCC CCTAGG AAGCTT TTCGAA GAATTC CTTAAG CCCGGG GGGCCC （1）一個圖1所示的質粒分子經Sma 切割前后，分別含有_個游離的磷酸基團。（2）若對圖中質粒進行改造，插入的Sma 酶切位點越多，質粒的熱穩定性越_。（3）用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用Sma 切割，原因是

7、_。（4）與只使用EcoR 相比較，使用BamH 和Hind 兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優點在于可以防止_。0、2 高 會破壞質粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環化 （5）為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入_酶。（6）重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了_。（7）為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉運蛋白基因，將重組質粒導入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_的培養基中培養，以完成目的基因表達的初步檢測。DNA連接 鑒別和篩選含有目的基因的細胞 蔗糖為唯一含碳營養物質 解析 本題綜合考查基因工程的工具與操作過程，意

8、在考查考生的識圖分析與應用知識的能力。（1）質粒為小型環狀的DNA分子，環狀DNA分子中沒有游離的磷酸基團；經Sma 切割后在切口處每端各含1個游離的磷酸基團。（2）因Sma 酶的識別序列中全部是CG堿基對，而GC堿基對間氫鍵數目比AT堿基對間多，故插入的Sma 酶切位點越多，質粒的熱穩定性越強。（3）若用Sma 切割質粒和外源DNA，則質粒中作為標記基因的抗性基因的結構被破壞，外源DNA中目的基因的結構也會被破壞。（4）若只使用EcoR 切割目的基因和外源DNA，則除了含目的基因的片段和質粒連接外，質粒和含目的基因的片段可能會自身連接而環化。 （5）含目的基因的片段與質粒連接形成重組質粒，需

9、DNA連接酶將兩個DNA片段的末端“縫隙”連接起來。（6）重組質粒中的抗性基因是作為標記基因便于鑒別和篩選含有目的基因的細胞。（7）目的基因為蔗糖轉運蛋白基因，所用的受體細胞為喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，若將重組質粒導入了受體細胞，則受體細胞應能從培養基中吸收蔗糖，故應在以蔗糖為唯一碳源的培養基上進行培養。考點整合二：細胞工程1動物細胞培養與植物組織培養的比較項目 動物細胞培養 植物組織培養 前處理 無菌、用胰蛋白酶處理，使組織細胞相互分散開 無菌、離體 培養 基成分 葡萄糖、氨基酸、無機鹽、促生長因子、微量元素、動物血清等 礦質元素、蔗糖、維生素、植物激素等 培養 基狀態 液體培養基

10、固體培養基 過程 動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織原代培養傳代培養細胞群 離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體 能否培 養成個體 不能 能 應用 舉例 大規模生產有重要價值的生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；皮膚移植；檢測有毒物質的毒性等 快速繁殖、培育無病毒植株；生產藥物；制造人工種子；培育轉基因作物等 2.植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較 項目 植物體細胞雜交 動物細胞融合 （單克隆抗體的制備） 理論基礎 （原理） 細胞膜的流動性、細胞的全能性 細胞膜的流動性、細胞增殖 融合 前處理 酶解法去除細胞壁（纖維素酶、果膠酶等） 注射特定抗原，免疫小鼠，獲取效應B淋

11、巴細胞 促融 （1）物理法：離心、振動、電激等；（2）化學法：聚乙二醇（PEG） （1）物化法：與植物細胞融合相同；（2）生物法：滅活的仙臺病毒 過程 第一步：原生質體的制備；第二步：原生質體的融合；第三步：雜種細胞的篩選與培養； 第四步：雜種植株的誘導與鑒定 第一步：正常小鼠免疫處理；第二步：動物細胞融合；第三步：雜交瘤細胞篩選與培養；第四步：單克隆抗體的提純 用途 （1）克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展雜交親本的組合范圍；（2）克服有性雜交的母系遺傳，獲得細胞質基因的雜合子，研究細胞質遺傳 （1）制備單克隆抗體；（2）診斷、治療疾病，如生物導彈 【例2】 （2010·東城區抽樣

12、測試）細胞工程是按照人們的意愿通過某種工程手段改變細胞內遺傳物質或獲得細胞產品的綜合科學技術。科學家從紅豆杉的體細胞中分離出具有獨特抗腫瘤的物質紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4000 kg，但全世界紫杉醇的產量是250 kg，供求嚴重失衡，導致一些地區紅豆杉資源遭到嚴重破壞。現在可以采用植物組織培養技術解決這一問題。（1）植物組織培養依據的原理是_。（2）在得到紅豆杉的_后，經過消毒就可以在培養基上進行培養。人工合成的培養基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物外，_是其生長必需的，_是植物細胞脫分化及再分化不能缺少的調節物質。從該生產的目的看，得到_就可以提取紫杉醇。植物細胞的全能性 離體

13、的植物器官、組織或細胞 礦質元素或無機鹽 植物激素 愈傷組織 解析 植物組織培養的原理是植物細胞的全能性。要解答第（2）小題，解題思路就是聯系植物組織培養的過程圖，圍繞培養的各個環節。植物細胞的全能性得以表達的前提條件是離體培養，所以操作的對象是離體的植物器官、組織或細胞，生長條件同時需要適宜的營養成分、溫度和pH等，其中營養物質礦質元素或無機鹽是必需的。按照培養的目的，可培養到愈傷組織階段，利用愈傷組織就可提取紫杉醇。 【互動探究2】 （2010·南寧調研）有性生殖的生物產生后代需要進行受精作用，植物體細胞雜交要進行原生質體的融合，單克隆抗體的制備需要進行動物細胞融合，可見細胞的融

14、合技術有著廣泛的應用。下列為細胞融合的簡略過程，據圖回答相關問題：（1）若a、b分別是基因型為Hhrr、hhRr兩個煙草品種的花粉，且這兩對基因分別位于兩對同源染色體上。由于一對隱性純合基因（rr或hh）的作用，在光照強度大于800 lx時兩種煙草都不能生長。要想從融合細胞的培養液中分離出基因型為HhRr的雜種細胞，較為簡便的篩選方法是_。（2）若a、b表示兩種植物體細胞，則由d細胞形成雜種植株的原理是_，這種育種方法的優點是_ 大于800 lx光照 植物細胞的全能性克服了遠緣雜交不親和的障礙 （3）若a、b分別為骨髓瘤細胞和B淋巴細胞，則d細胞的特點是_。由d細胞產生的抗體與普通血清抗體相比

15、較，具有_的特點。生產上一般不能通過直接培養B淋巴細胞的方法生產單克隆抗體的主要原因是_ 既能無限繁殖，又能產生特定的抗體 特異性強、靈敏度高、化學性質單一 B淋巴細胞高度分化，不能增殖 （4）下列各圖表示單克隆抗體制備過程的各階段圖解，請用箭頭把代表各圖解的字母按單克隆抗體制備過程的順序連接起來。順序是_。考點整合三：胚胎工程1體外受精中卵母細胞的采集和培養動物種類 卵母細胞的采集方法 采集后的培養 實驗動物，如小鼠，家畜豬、羊等 超數排卵 用促性腺激素處理雌性動物，使其排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子 直接與獲能的精子在體外受精 大家畜或大型動物，如牛、馬等 從屠宰后母畜卵巢中采集卵母細

16、胞 從剛屠宰的母畜體內摘出卵巢，經洗滌、保溫后，在無菌條件下用注射器或真空泵抽吸卵巢表面一定直徑卵泡中的卵母細胞。也可對卵巢進行切片，收集卵母細胞 在體外經人工培養成熟后才能與獲能的精子受精 從活體卵巢中采集卵母細胞 借助超聲波探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞 2.胚胎移植和胚胎分割（1）胚胎移植：操作對象：雌性動物的早期胚胎，或通過體外受精及其他方式得到的胚胎；受體：同種的、生理狀態相同的其他雌性動物；本質：生產胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程；地位：是胚胎工程技術的終端環節，即任何胚胎只有移植給受體才能獲得后代。（2）胚胎分割：操作對象可以是囊胚或桑椹

17、胚；操作目的是由一個胚胎變成為多個具有相同遺傳物質的胚胎；操作的結果是獲得多個后代個體（注意不能分割太多）；此法可大大提高胚胎的利用率，降低成本。（3）二者之間的聯系：【例3】 （2010·山東卷，35）胚胎工程是一項綜合性的動物繁育技術，可在畜牧業和制藥業等領域發揮重要作用。下圖是通過胚胎工程培育試管牛的過程。（1）從良種母牛采集的卵母細胞，都需要進行體外培養，其目的是_；從良種公牛采集的精子需_后才能進行受精作用。（2）在體外培養受精卵時，除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外，還需要提供_氣體以維持_。使卵母細胞成熟（或：使卵母細胞獲得受精能力） 獲能 CO2 培養液（基）的pH

18、 （3）圖中過程A稱為_，它在胚胎工程中的意義在于_。（4）研制能夠產生人類白細胞介素的牛乳腺生物反應器，需將目的基因導入牛受精卵，最常用的導入方法是_；獲得轉基因母牛后，如果_即說明目的基因已經表達。胚胎移植 提高優良母畜的繁殖率 顯微注射法 牛奶中含有人類白細胞介素（或牛乳腺細胞已合成人類白細胞介素）解析 本題主要考查胚胎工程的原理，意在考查考生的圖表分析能力和知識應用能力。（1）在體外受精前，要對精子進行獲能處理，要對卵母細胞進行培養，讓其進一步成熟，才具有與精子進行受精的能力。（2）在體外培養受精卵時，需要提供一定量的CO2，以維持培養液的pH。（3）將早期胚胎植入受孕母體的子宮中，屬

19、于胚胎移植，它在胚胎工程中的意義有：可充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力；大量節省購買種畜的費用；一胎多產。（4）將目的基因導入受精卵的常用方法為顯微注射法；如果母牛的乳汁中含有人類白細胞介素，則說明目的基因在母牛體內已經表達。 【互動探究3】 （2010·深圳質檢）干擾素是能夠抑制多種病毒復制的抗病毒物質。科學家利用基因工程技術從人的T淋巴細胞中提取干擾素基因轉入牛的基因組中，培育出牛乳腺生物發生器，使牛乳汁中含有人體干擾素。如圖是利用多種生物工程技術獲得轉基因牛的基本操作流程，請分析回答：（1）為獲得更多的卵母細胞，通常給供體母牛注射_。（2）為了能確定目的基因已經導入到受精卵，相應

20、的載體需要有_以便于進行檢測。（3）B操作指_。A應保證發育到階段，才能進行B操作。（4）為同時獲得多個完全相同的子代個體，可在進行B操作之前進行_。促性腺激素 標記基因 胚胎移植囊胚（桑椹胚） 胚胎分割 考點整合四：生態工程生態工程的基本原理（1）物質循環再生原理。沒有物質循環，系統就會產生廢棄物，造成環境污染，影響到系統的穩定發展。所以物質應循環往復，分層分級利用。如我國古代傳統農業“無廢棄物農業”。（2）物種多樣性原理。一般地說，物種越繁多復雜，生態系統越具有較高的抵抗力穩定性。如三北防護林的品種單一導致的問題。（3）協調與平衡原理。如果生物的數量超過了環境容納量，就會引起系統的失衡和破

21、壞。如水葫蘆的盲目引種，導致對生態系統的影響。（4）整體性原理。要樹立整體觀念，不僅要考慮到自然生態系統的規律，還要考慮到經濟和社會等系統的影響力，只有這樣，才能處理好當前與長遠，局部與整體，開發與建設之間的關系。如林業建設中自然生態系統與社會，經濟系統的關系問題。（5）系統學和工程學原理。生態工程要考慮系統內部不同組分之間的結構，且各組分之間要有適當的比例關系，從而通過改變和優化結構，達到改善系統功能的目的，順利完成系統內能量、物質、信息等的轉換和流通。如桑基魚塘立體農業。【例4】 （2010·南京模擬）“四位一體”（人居種植養殖沼氣）生態農業是我國北方典型的生態農業模式，它以沼氣

22、為紐帶，將沼氣池、豬禽舍、蔬菜栽培與日光溫室有機地組合在一起。如圖是該系統物質循環的示意圖，請分析回答下列問題：（1）人們種植的各種蔬菜在該生態系統中所屬的成分是_。（2）“四位一體”生態農業主要應用了_等基本原理，與自然生態系統相比，它的抵抗力穩定性_（填高、低）。（3）當地人希望進一步提高該系統的經濟效益和生態效益。專家經過考察后，建議他們增加一個奶牛養殖項目。村民接受了專家的建議，并對原有的生產項目做了一些調整。他們需要調整的項目主要是_ 生產者 物質循環再生（或物種多樣性等） 低 種植的農作物種類和數量（或原養殖家畜的數量等） （4）從圖中可知，人類生活中所需的能源來自于太陽能、沼氣等

23、。利用這些能源與利用煤炭相比，它突出的優點是_。（5）該生態工程中的能量能夠更多地被人類利用，原因是_ 減少了燃燒煤炭所產生的污染 充分利用了廢棄物中的能量，實現了能量的多級利用 解析 “四位一體”生態農業就是一個人工生態系統，解題時要考慮成分和功能兩個方面。（1）生態系統的主要成分有生產者、消費者、分解者和非生物的物質和能量。在該生態系統中各種蔬菜是生產者，豬和人是消費者。（2）生態系統的功能主要是物質循環、能量流動及信息傳遞。此生態系統主要運用到的原理是物質循環往復利用。此生態系統是人工生態系統，結構相當簡單，故抵抗力穩定性比自然生態系統要低。（3）如果增加奶牛養殖項目，因奶牛的食物不同于

24、原來的家畜，所以需調整種植的農作物種類和數量。（4）太陽能、沼氣等能源沒有燃燒造成的污染，此優點是煤炭不可比擬的。（5）該生態工程最大的優點是廢棄物中的能量被充分利用了，最大限度地為人類造福。 【互動探究4】 （2010·海淀期中）下列有關生態工程的描述錯誤的是A生態工程是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系B中國農民實施的“無廢棄物農業”所包含的生態學原理是物質的循環再生C在林業工程建設時要考慮系統的整體性原理，防止“前面造林，后面砍林”D我國南方水網地區的桑基魚塘模式體現了系統的結構決定功能的原理解析 與傳統的工程相比，生態工程是一類少消耗、多效益、可持續的工程體系；“無廢棄物農

25、業”是物質循環再生的原理在農業上應用的實例；整體性原理要求，在進行林業工程建設時，一方面要號召農民種樹，另一方面要考慮貧困地區農民的生活問題，避免出現“前面造林，后面砍林”的現象；我國南方水網地區的桑基魚塘模式，就是把很多單個生產系統通過優化組合，有機地整合在一起，成為一個新的高效生態系統，大大提高了系統的生產力，充分體現了系統學和工程學的原理。答案 D高考鏈接1.（2010·浙江卷，4）下列關于動物細胞培養的敘述，正確的是A培養保留接觸抑制的細胞在培養瓶壁上可形成多層細胞B克隆培養法培養過程中多數細胞的基因型會發生改變C二倍體細胞的傳代培養次數通常是無限的D惡性細胞系的細胞可進行傳

26、代培養解析：本題考查動物細胞的培養和克隆形成知識點，意在考查考生對動物細胞培養知識的理解。由于接觸抑制，培養的動物細胞在培養瓶壁貼壁生長，只能形成單層細胞，A錯誤；未經克隆化的細胞系具有異質性，經過克隆以后的細胞的后裔細胞群，由于來源于一個共同的祖細胞，稱為純系，其遺傳性狀均一，故基因型相同，B錯誤；二倍體細胞通常為有限細胞系，連續細胞系可認為是發生轉化了的細胞系，大多數具有異倍體核型，C錯誤；惡性細胞系屬于連續細胞系，具有異體致瘤性，可進行傳代培養，D正確。答案：D2（2010·江蘇卷，16）下列關于利用胚胎工程技術繁殖優質奶羊的敘述，錯誤的是A對受體母羊與供體母羊進行同期發情處理

27、B人工授精后的一定時間內，收集供體原腸胚用于胚胎分割C利用胚胎分割技術可以獲得兩個基因型完全相同的胚胎D一次給受體母羊植入多個胚胎，可增加雙胞胎和多胞胎的比例解析：本題考查胚胎工程的相關知識，意在考查考生對胚胎工程的理解。人工授精后的一定時間內，收集供體的早期胚胎（如囊胚）用于胚胎分割，所以B選項錯誤。答案：B3（2010·江蘇卷，17）老年癡呆癥患者的腦血管中有一種特殊的淀粉樣蛋白體，它的逐漸積累可能導致神經元損傷和免疫功能下降，某些基因的突變會導致淀粉樣蛋白體的產生和積累。下列技術不能用于老年癡呆癥治療的是A胚胎移植技術 B胚胎干細胞技術C單克隆抗體技術 D基因治療技術答案：A解

28、析：本題考查生物工程技術的應用，意在考查考生對胚胎移植技術、胚胎干細胞技術、單克隆抗體技術和基因治療技術的原理和作用的理解。胚胎移植是將胚胎移植到同種的、生理狀態相同的其他雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術，因此不能用于老年癡呆癥的治療。利用胚胎干細胞可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性，移植胚胎干細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能，所以胚胎干細胞技術能用于老年癡呆癥的治療。根據題意，只要干擾淀粉樣蛋白體的存在就可以治療老年癡呆癥，利用單克隆抗體技術生產特定抗體，使之與淀粉樣蛋白體結合形成沉淀，從而達到治療老年癡呆癥的目的。淀粉樣蛋白體的產生是由于某些基因的突變造成的，因此

29、通過基因治療技術把正常基因導入病人體內，使該正常基因的表達產物發揮功能，從而達到治療老年癡呆癥的目的。4（2010·新課標全國卷）請回答：（1）植物微型繁殖技術屬于植物組織培養的范疇。該技術可以保持品種的_，繁殖種苗的速度_。離體的葉肉細胞在適宜的條件下培養，最終能夠形成完整的植株，說明該葉肉細胞具有該植物的全部_。（2）把試管苗轉接到新的培養基上時，需要在超凈工作臺上進行，其原因是避免_的污染。遺傳特性 快 遺傳信息 微生物 （3）微型繁殖過程中，適宜濃度的生長素單獨使用可誘導試管苗_，而與_配比適宜時可促進芽的增殖。若要抑制試管苗的生長，促使愈傷組織產生和生長，需要使用的生長調節劑是_（脫落酸、2，4D）。（4）將某植物試管苗培養在含不同濃度蔗糖的培養基上一段時間后，單株鮮重和光合作用強度的變化如圖。據圖分析，隨著培養基中蔗糖濃度的增加，光合作用強度的變化趨勢是_，單株鮮重的變化趨勢是_。據圖判斷，培養基中不含蔗糖時，試管苗光合作用產生的有機物的量_（能、不能）滿足自身最佳生長的需要。生根 細胞分裂素 2，4D 逐漸減小 先增加后下降 不能 （5）據圖推測，若要在誘導試