小專題現(xiàn)代生物科技專題

小專題現(xiàn)代生物科技專題第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日專題七

選修內(nèi)容

小專題20現(xiàn)代生物科技專題

第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．基因工程

(1)基因工程的工具限制性核酸內(nèi)切酶：能識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)上斷開磷酸二酯鍵(特異性識(shí)別、切斷DNA)。DNA連接酶：連接被限制酶切開的磷酸二酯鍵，對(duì)脫氧核苷酸序列沒有專一性。

第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日運(yùn)載體必須具備的條件：①能在宿主細(xì)胞中保存并大量復(fù)制；②有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)；③有一定的標(biāo)記基因，便于篩選；④載體DNA必須是安全的；⑤載體DNA大小適中。第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)與基因工程有關(guān)的幾種酶名稱作用參與生物過程相同點(diǎn)DNA連接酶連接兩個(gè)DNA片段基因工程化學(xué)本質(zhì)均為蛋白質(zhì)，合成場(chǎng)所均為核糖體限制性核酸內(nèi)切酶切割某種特定的脫氧核苷酸序列DNA聚合酶在脫氧核苷酸鏈上添單個(gè)脫氧核苷酸DNA復(fù)制RNA聚合酶在核糖核苷酸鏈上添加單個(gè)核糖核苷酸轉(zhuǎn)錄解旋酶使堿基間氫鍵斷裂，形成脫氧核苷酸單鏈DNA復(fù)制及轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶以RNA為模板合成DNA逆轉(zhuǎn)錄、基因工程第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)基因工程的基本操作程序程序說明目的基因的獲?、?gòu)淖匀唤缰幸延械奈锓N中分離出來；②用人工的方法合成；③從基因文庫(kù)中獲得；④通過PCR技術(shù)獲得基因表達(dá)載體的構(gòu)建要點(diǎn):同種限制酶切割目的基因與質(zhì)粒；雙酶切；運(yùn)載體的要求；基因表達(dá)載體的組成將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞①受體細(xì)胞種類：大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農(nóng)桿菌、酵母菌和動(dòng)植物細(xì)胞；②導(dǎo)入方法:顯微注射法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、Ca2+處理細(xì)胞使細(xì)胞壁的通透性增大等

第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日目的基因的檢測(cè)與鑒定檢測(cè)對(duì)象：①檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因；②檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA；③檢測(cè)目的基因是否翻譯成了蛋白質(zhì)。檢測(cè)方法：分子檢測(cè)法——①和②都是核酸分子雜交技術(shù)，③是抗原—抗體雜交法；形態(tài)檢測(cè)法——可根據(jù)目標(biāo)性狀的有無來判斷目的基因是否表達(dá)（續(xù)表）第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日2.細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交、細(xì)胞核移植的比較：植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞核移植原理植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞核的全能性方法離體的植物器官、組織或細(xì)胞→

愈傷組織→根、芽→植物體去掉細(xì)胞壁→誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合→組織培養(yǎng)核移植→胚胎移植

第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)快速繁殖、培育無病毒植株等克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，培育出作物新品種繁殖優(yōu)良品種，用于保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動(dòng)物缺點(diǎn)技術(shù)要求高、培養(yǎng)條件嚴(yán)格技術(shù)復(fù)雜，難度大；需植物組織培養(yǎng)等技術(shù)支持導(dǎo)致生物品系減少，個(gè)體生存能力下降舉例試管苗的培育、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物培育“番茄—馬鈴薯”雜種植株“多利”羊等克隆動(dòng)物的培育（續(xù)表）第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日3.胚胎工程(1)精子和卵子的發(fā)生項(xiàng)目精子發(fā)生卵子發(fā)生區(qū)別場(chǎng)所

睪丸曲細(xì)精管

卵巢(減Ⅰ)、輸卵管(減Ⅱ)

時(shí)間初情期開始到生殖機(jī)能衰退性別分化后開始，卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前完成的，減Ⅱ是在精卵結(jié)合過程中完成的過程特點(diǎn)減Ⅰ和減Ⅱ是連續(xù)的，需變形；細(xì)胞質(zhì)均等分配減Ⅰ和減Ⅱ是不連續(xù)的，不需變形；細(xì)胞質(zhì)不均等分配結(jié)果形成4個(gè)精子形成1個(gè)卵細(xì)胞和2個(gè)極體(有的有3個(gè)極體)相同點(diǎn)原始生殖細(xì)胞的增殖方式為有絲分裂；生殖細(xì)胞成熟為減數(shù)分裂

第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)受精作用①條件：精子獲能、卵子發(fā)育到減Ⅱ中期。②卵子完成受精的標(biāo)志：卵黃膜和透明帶的間隙可見到兩個(gè)極體；受精完成的標(biāo)志：雌、雄原核融合。③受精過程的三大反應(yīng)：頂體反應(yīng)、透明帶反應(yīng)、卵黃膜封閉作用。第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)核移植技術(shù)和胚胎分割移植技術(shù)比較過程不同原理相同核移植均為細(xì)胞的全能性，屬于無性生殖

胚胎分割移植第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日4.生態(tài)工程基本原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)再生可避免環(huán)境污染及其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展的影響無廢棄物農(nóng)業(yè)物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度高可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性提高系統(tǒng)的生產(chǎn)力“三北”防護(hù)林建設(shè)中的問題,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力，可避免系統(tǒng)的失衡和破壞太湖富營(yíng)養(yǎng)化問題第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日基本原理理論基礎(chǔ)意義實(shí)例整體性原理社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然復(fù)合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理；分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能?；~塘系統(tǒng)整體性原理；整體大于部分之和(1+1>2)保持系統(tǒng)很高的生產(chǎn)力珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關(guān)系（續(xù)表）第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日1．組織培養(yǎng)屬于什么繁殖方式？體細(xì)胞組織培養(yǎng)一般屬于無性繁殖，但花藥離體培養(yǎng)(單倍體的培育)屬于有性生殖。2．動(dòng)植物細(xì)胞融合產(chǎn)生的變異屬于染色體變異。3．基因工程、植物體細(xì)胞雜交都可打破生殖隔離，但后者范圍有限，僅限于親緣關(guān)系較近的物種。第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日4．生物工程技術(shù)應(yīng)用的組合轉(zhuǎn)基因植物培育：基因工程+植物組織培養(yǎng)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物培育：基因工程+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植；核移植(克隆)動(dòng)物培養(yǎng)：核移植+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植；胚胎移植：體外受精(或自然受精)+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植；植物體細(xì)胞雜交：酶工程+體細(xì)胞融合+植物組織培養(yǎng)；試管嬰兒：體外受精+動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)+胚胎移植。第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日5．幾種雜交方法比較項(xiàng)目雜交育種植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)分子雜交技術(shù)原理基因重組細(xì)胞膜的流動(dòng)性與植物細(xì)胞全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性堿基互補(bǔ)配對(duì)方法植物母本去雄套袋，人工授粉后套袋物理法(離心、振動(dòng)、電激)，化學(xué)法(聚乙二醇)物理法(離心、振動(dòng)、電激)，化學(xué)法(聚乙二醇)，滅活病毒標(biāo)記的單鏈DNA或RNA探針，利用雜交的高度特異性，檢測(cè)靶序列用途培育新品種克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，獲得雜種植株制備單克隆抗體克隆基因的篩選、基因組中特定基因序列的定性、基因診斷第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【熱點(diǎn)考向1】基因工程的相關(guān)操作程序的考查

【例1】

(2011·浙江卷)請(qǐng)回答基因工程方面的有關(guān)問題：

(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如下圖所示)。第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。①?gòu)睦碚撋贤茰y(cè)，第四輪循環(huán)產(chǎn)物中含有引物A的DNA片段所占比例為_____。②在第___輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。15/16三

第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(2)設(shè)計(jì)引物是PCR技術(shù)關(guān)鍵步驟之一。某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列)都不合理(如下圖)，請(qǐng)分別說明理由。①第1組：______________________________________；②第2組：_______________________________________________。引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效

引物Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(3)PCR反應(yīng)體系中含有熱穩(wěn)定DNA聚合酶，下面的表達(dá)式不能正確反映DNA聚合酶的功能，這是因?yàn)開________________________________________________________。苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(4)用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ單獨(dú)或聯(lián)合切割同一種質(zhì)粒，得到DNA片段長(zhǎng)度如下圖(1kb即1000個(gè)堿基對(duì))，請(qǐng)?jiān)谥付ㄎ恢卯嫵鲑|(zhì)粒上EcoRⅤ、MboⅠ的切割位點(diǎn)。第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【解析】(1)由圖示PCR擴(kuò)增DNA圖示可知，在第二輪循環(huán)結(jié)束時(shí)，產(chǎn)物DNA中首次出現(xiàn)含引物A的子鏈DNA，且第二輪中含引物A的DNA片段所占的比例為3/4，第三輪中占7/8，即所有DNA片段中，只有一個(gè)片段不含引物A，故推測(cè)在第四輪中，含引物A的DNA片段所占的比例為15/16。(2)第一組兩引物有部分堿基對(duì)應(yīng)互補(bǔ)配對(duì)，可能在擴(kuò)增時(shí)失效；第二組引物Ⅰ′可能自身首尾互補(bǔ)配對(duì)而失效。(3)DNA聚合酶的作用是把游離的脫氧核苷酸連接到引物DNA的3′端，形成磷酸二酯鍵。(4)由題中圖示即可得出答案。第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【答案】(1)①15/16②三(2)①引物Ⅰ和引物Ⅱ局部發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效②引物Ⅰ′自身折疊后會(huì)出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對(duì)而失效(3)DNA聚合酶只能將單個(gè)脫氧核苷酸連續(xù)結(jié)合到雙鏈DNA片段的引物鏈上(4)第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【變式1】(2010·江蘇卷)下表中列出了幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請(qǐng)回答下列問題：第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(1)一個(gè)圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有_____個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對(duì)圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越___。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是______________________

_____________________。0、2高因、外源DNA中的目的基因SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時(shí)處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止______________________________________片段自身環(huán)化。質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入________酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了_____________________________。(7)為了從cDNA文庫(kù)中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在_____________________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測(cè)。DNA連接鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞以蔗糖為唯一含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【解析】本題考查基因工程的限制性內(nèi)切酶的作用特點(diǎn)。(1)質(zhì)粒切割前不含游離的磷酸基團(tuán)，被酶切后，質(zhì)粒變?yōu)榫€性雙鏈DNA分子，因每條鏈上含有一個(gè)游離的磷酸基團(tuán)，因此切割后含有兩個(gè)游離的磷酸基團(tuán)。(2)由題中SmaⅠ識(shí)別的DNA序列只有G和C，每對(duì)G、C間為三個(gè)氫鍵，所以SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，熱穩(wěn)定性就越高。(3)由圖2可知，標(biāo)記基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位點(diǎn)，都可以被SmaⅠ破壞，故不能使用該酶剪切。第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【解析】(4)只使用EcoRI，則質(zhì)粒和目的基因兩端的黏性末端相同，在連接酶連接時(shí)，可能產(chǎn)生質(zhì)粒和目的基因自身連接物，避免自身連接的辦法是雙酶切。(7)喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體因?yàn)橹亟M質(zhì)粒的導(dǎo)入而具有利用蔗糖的能力。而不含有重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞因不能獲得碳源而死亡，從而達(dá)到篩選目的。第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，2022年，8月28日【例2】(2011·全國(guó)新課標(biāo))現(xiàn)有一生活污水凈化處理系統(tǒng)，處理流程為“厭氧沉淀池→曝氣池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活著水生植物、昆蟲、魚類、蛙類等生物。污水經(jīng)凈化處理后，可用于澆灌綠地?；卮饐栴}：(1)污水流經(jīng)厭氧沉淀池、曝氣池和兼氧池后得到初步凈化。在這個(gè)過程中，微生物通過______________