现代生物科技-PPT课件.ppt

1234从近几年高考试题看，本专题以选择题形式考查的很少，大部分出现在非选择题中。试题考查深度较浅，记忆性的知识较多。考查重点是基因工程、细胞工程及胚胎工程。其中基因工程主要考查基因工程操作步骤及操作工具，细胞工程主要考查动植物细胞培养、细胞融合、克隆技术、单克隆抗体制备，胚胎工程主要考查胚胎移植，胚胎分割及胚胎干细胞的相关知识。考查时，多选择与生产实践和当前科技发展前沿有关的素材，试题经常以图形、新材料等为载体。有些试题出现跨工程的小综合，如基因工程与细胞工程之间的综合。5预期在今后的知识考查中，考查的难度将保持不变，考查的热点会是稳中求新求变。从考查形式上看，大多数会以非选择题的形式出现；从考查内容看，仍会注重生产实践的应用与科技发展。其中胚胎工程越来越成为各国研究的重点和科技竞争的热点之一，把这部分内容与动物的个体发育和减数分裂联系起来考查，将会是高考的热点。基因工程与遗传学的知识结合考查可能是一个新的动向。生态工程的考查将成为某些省份的新宠。6在复习过程中，应针对考查内容的特点，合理安排复习时间，同时注意复习习题的难度值。首先要将本部分的一些概念名词、原理牢固掌握。其次，要特别注意联系生产生活和新科技，搜集资料以提高对知识和原理的理解巩固，同时要加强知识的整合，形成知识体系，提高应用能力。78一、DNA重组技术的基本工具9大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点10二、基因工程的基本操作程序111213三、蛋白质工程与基因工程的比较14四、生物技术中的伦理问题1克隆人技术(2)态度中国政府的态度是禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。152试管婴儿与设计试管婴儿(1)试管婴儿是利用人工受精和胚胎移植等技术繁殖个体，其主要目的是解决不孕夫妇的生育问题。(2)设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断以筛选符合特殊要求的胚胎，进而生出特定类型的婴儿。16五、细胞工程1植物组织培养与动物细胞培养的主要区别172.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较183.动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)过程：19(2)原理：动物细胞的细胞核具有全能性。(3)应用：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群家畜；保护涉危物种，增加存活数量；作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白；作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。(4)体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。20六、胚胎工程1早期胚胎发育(1)过程：受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚(2)各时期的特点个体发育的起点是受精卵。卵裂期：细胞分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略有缩小，因此每个细胞的体积随着分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。桑椹胚期：细胞均未分化，是胚胎分割的最佳时期。21囊胚期：出现囊胚腔，细胞开始分化，个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，个体较小的细胞称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。细胞全能性仍很高，也可用于胚胎分割。原肠胚期：出现原肠腔，分化出了三个胚层。222体外受精和早期胚胎培养233胚胎移植过程244胚胎干细胞(1)来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。(2)特点：形态方面：体积小、细胞核大、核仁明显。功能方面：具有全能性。体外培养：可以增殖而不发生分化。可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。25(3)应用前景：ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。培育成人造组织器官，用于器官移植。对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。ES细胞可用于对哺乳动物个体生长和发育规律的研究。26七、生态工程所遵循的基本原理2728例1(2011江苏生物，33)请回答基因工程方面的有关问题：(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。29图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。从理论上推测，第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占比例为_。在第_轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术的关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图)，请分别说明理由。30第1组：_；第2组：_。31(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能反映DNA聚合酶的功能，这是因为_。32(4)用限制酶EcoRV、MboI单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对)，请在答题卡的指定位置画出质粒上EcoRV、MboI的切割位点。33解析本题考查的是PCR技术的扩增过程及限制性内切酶的功能特点。(1)按照PCR扩增技术的特点，复制四次后产生16条DNA片段，其中15条含有引物A；第一个循环，引物与模板互补，此时变成两个模板，但因为模板很长，没有什么终止扩增，所以第一个循环扩增出来的新片段很长且不相等；第二个循环以新的长片段为模板进行，但新片段的一端是引物开头的，所以第二个循环得到的片段有固定的长度，但只是一条链；第三个循环以第二个循环得到的新片段为模板完成扩增时，这个片段有固定的长度，且是双链DNA，由以上可以看出，3个循环才能分离出两条核苷酸链等长的DNA片段。34(2)引物I和引物II有存在互补序列，扩增时二者会发生碱基互补配对而导致引物失去作用，扩增失败。引物I自身存在互补序列，易出现自身折叠现象而导致引物失去作用，扩增失败。(3)DNA聚合酶不能起始新的DNA链，必须要有引物提供3OH，而不能连接两个独立的脱氧核苷酸。(4)从题目的已知条件看，该质粒共有碱基14kb，在质粒上有MboI酶的两个切点，有EcoRV酶的一个切点，再根据二者共切后的片段分成情况，即可绘制出在质粒上两种酶的切点。35答案(1)15/16三(2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上(4)见下图36如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫植物的图解。37请回答：(1)在下列含有ATP和有关酶的试管中，大量而快捷的获取Bt基因的最佳方案是图中的()(2)写出b过程表达式：_。38(3)胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时，重症病人每天得注射好几次药物，给病人增加了不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，得到长效胰岛素；还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部位的结合强度，使之难以被酶破坏，从而增强其稳定性。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的过程。39构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是_。通过DNA合成形成的新基因应与_结合后转移到_中才能得到准确表达。若要利用大肠杆菌生产上述长效胰岛素，需用到的生物工程有_和发酵工程。用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是_。图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？4041解析(1)DNA复制需要以脱氧核苷酸为原料，以DNA为模板在适宜条件下合成。(2)基因表达过程包括转录和翻译。(3)蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能，即长效胰岛素。合成的目的基因应与载体构建基因表达载体后导入受体细胞中才能得以表达。42利用蛋白质工程生产自然界原来不存在的蛋白质，需对原有的胰岛素进行改造，根据新的胰岛素中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，人工合成新的胰岛素基因，形成目的基因，改造好的目的基因来生产基因产物，并且在生产过程中要借助工程菌，所以还需要进行发酵，因此该过程涉及蛋白质工程和发酵工程。由题中信息可知，利用蛋白质工程技术生产的胰岛素解决了天然胰岛素在体内不能长期起作用的缺点。由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基因设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列，推测出基因的脱氧核苷酸序列。然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。43例2(2011天津理综，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。44据图回答：(1)溶菌酶的作用是_。(2)PEG的作用是_。(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_。(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有_的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。45(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置_为对照组，经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。4647(6)目的菌的种群增长曲线呈_型。在4044小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_。48解析细菌有细胞壁，所以在细菌的细胞融合技术中要先用溶菌酶把两种细菌的细胞壁去除；促使两个不同原生质体融合的诱导剂可以用灭活的病毒或聚乙二醇PEG；融合完成后可用处理过的再生培养基进行初筛，只有融合成功的融合细胞兼具两种细胞的共性才能在这种再生培养基上正常生长繁殖；成功融合的细胞应该既可以分泌絮凝活性物质又能降解石油；作为对照，应该设置加入含有目的菌株的发酵液和不含目的菌株的发酵液进行对照；从图中可以看出目的菌株种群呈S型增长，在4044小时的时间段，菌株种群数量达K值，所以产生的絮凝活性物最多，除污能力最强。49答案(1)溶解细胞壁(2)诱导不同的原生质体融合(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补(4)石油(5)不加发酵液的石油污水(6)“S”此期间，目的菌株及其产生的絮凝活性高分子化合物含量高50现有甲、乙两种植物(均为二倍体纯种)，其中甲种植物的光合作用能力高于乙种植物，但乙种植物很适宜在盐碱地种植。且相关性状均为核基因控制。要利用甲、乙两种植物的优势，培育出高产、耐盐的植株，有多种生物技术手段可以利用。下列所采用的技术手段中，不可行的是()A利用植物体细胞杂交技术，可获得满足要求的四倍体杂种目的植株B将乙种植物耐盐基因导入到甲种植物的受精卵中，可培育出目的植株51C两种植物杂交后，得到的F1再利用单倍体育种技术，可较快获得纯种的目的植株D诱导两种植物的花粉融合，并培育成幼苗，幼苗用秋水仙素处理，可培育出目的植株答案C解析两种植物存在着生殖隔离，无法杂交，即使能够杂交，所得F1也不能产生正常可育的配子，因而不能用于单倍体育种。52例3(2010山东理综)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培养试管牛的过程。53(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_；从良种公牛采集的精子需_后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供_气体以维持_。(3)图中过程A称为_，它在胚胎工程中的意义在于_。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是_；获得转基因母牛后，如果_即说明目的基因已经表达。54解析考查点：本题考查了胚胎工程和基因工程的过程与应用。刚获取的卵母细胞还没有发育成熟，不能与精子受精，需要在人工模拟环境(如温度、营养、pH等)条件下，使获取的卵母细胞成熟，采集的精子要进行获能处理，获能方法有培养法和化学诱导法；在培养受精卵时，需要提供一定的CO2，溶于水呈弱酸性，从而维持培养的pH的稳定；胚胎移植是胚胎工程实施过程的重要一环，可以充分发挥优良个体的繁殖潜力，大大推动畜牧业的发展；动物受精卵导入目的基因大多采用显微注射法，转基因成功与否，标志就是看是否有目的基因控制的产物合成。55答案(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能(2)CO2培养液(基)的pH。(3)胚胎移植提高优良母畜的繁殖率。(4)显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)56野生马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力，但块茎不能食用。俄、德、芬兰专家共同做实验研究，用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交，培育出了生活能力强的杂交系马铃薯。据图分析回答问题。57(1)过程植物细胞原生质体的分离需经过酶解，其中“酶解”所用的酶应该包括_。(2)过程需要用到聚乙二醇(PEG)，其目的是_。(3)请用文字和箭头表示出技术过程的实验流程_。由此过程可以看出植物细胞有形成再生组织的可能性，这是_的表现。(4)一般在培养基上培养2448小时后，大部分原生质体已再生出细胞壁。可以取样，通过_实验来鉴别细胞壁是否已经再生。(5)请说明运用此植物体细胞杂交法的最大的好处：_。5859解析植物细胞的细胞壁由纤维素和果胶组成，因此可以用纤维素酶和果胶酶将其水解得到原生质体，然后用聚乙二醇或物理方法诱导原生质体融合，再生细胞壁形成杂种细胞。由是杂种细胞经过脱分化、再分化形成幼苗的过程，体现了植物细胞的全能性。有细胞壁的植物细胞可以发生质壁分离与复原。60