2019年高考生物考纲解读与热点难点突破专题16现代生物科技专题教学案.doc
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1、1现代生物科技专题【2019 年高考考纲解读】1.基因工程:(1)基因工程的诞生()。(2)基因工程的原理及技术()。(3)基因工程的应用()。(4)蛋白质工程()。2.克隆技术:(1)植物的组织培养()。(2)动物的细胞培养与体细胞克隆()。(3)细胞融合与单克隆抗体()。3.胚胎工程:(1)动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础()。(2)胚胎干细胞的移植()。(3)胚胎工程的应用()。4.生物技术的安全性和伦理问题:(1)转基因生物的安全性()。(2)生物武器对人类的威胁()。(3)生物技术中的伦理问题()。5.生态工程:(1)简述生态工程的原理()。(2)生态工程的实例()。【重点
2、、难点剖析】一、基因工程与蛋白质工程(一)基因工程的基本工具限制酶 DNA 连接酶 载体作用切割目的基因和载体拼接 DNA 片段,形成重组 DNA携带目的基因进入受体细胞作用部位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间的磷酸二酯键2作用特点(条件)识别特定的核苷酸序列;在特定位点上切割Ecoli DNA 连接酶只能连接黏性末端;T4DNA 连接酶能连接黏性末端和平末端能在宿主细胞内稳定存在并大量复制;有多个限制酶切割位点;具有特殊的标记基因【特别提醒】DNA 连接酶连接两个 DNA 片段,而 DNA 聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。限制酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列,并使两条链在特定的位
3、置断开,而解旋酶是将 DNA 的两条链间的氢键打开形成两条单链。(二)对基因工程基本操作程序的思考1目的基因的获取途径(1)直接分离:从自然界已有的物种中分离,如从基因文库中获取。(2)人工合成目的基因(常用方法如下):化学合成法:已知核苷酸序列的较小基因,直接利用 DNA 合成仪用化学方法合成,不需要模板。人工合成法:以 RNA 为模板,在逆转录酶作用下人工合成。 生态恢复工程a举例:包括沙漠治理、草地改良、矿区开采后留下的废弃地的改造等。b林业生态建设对生态恢复具有重要意义我国批建了十大林业生态工程:如三北防护林体系建设工程、长江中上游防护林体系建设工程、太行山绿化工程等。生态农业工程在生
4、态农业中采取的主要措施包括:a将种植、养殖、水产、园艺与林业、副业、加工业等进行优化。b将农业废弃物的转化、再生及资源化等综合起来。c将节能、应用清洁能源、生态建筑以及人口控制、生物多样性保护等结合起来。【题型示例】题型一 基因工程的工具与操作程序例 1. (2018 北京卷,5)用 XhoI 和 SalI 两种限制性核酸内切酶分别处理同一 DNA 片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( )3A如图中两种酶识别的核苷酸序列不同B如图中酶切产物可用于构建重组 DNAC泳道中是用 SalI 处理得到的酶切产物D图中被酶切的 DNA 片段是单链 DNA【答案】D【变式探究】 (2
5、017 年北京卷,5)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图 1) ,拟将其与质粒(图 2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是( )A 用限制性核酸内切酶 EcoRI 和连接酶构建重组质粒B用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将 C 基因导入细胞4C在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上【答案】C【解析】用限制性核酸内切酶 EcoRI 处理目的基因和质粒,可以使目的基因两侧和质粒产生相同的黏性末端,再用连接酶把切口连起来就能构建成重组质粒,A 正确;农杆菌转化法适用于双子叶植物或裸子植物,
6、菊花属于双子叶植物,故可用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将 C 基因导入细胞,B 正确;质粒中只有潮霉素抗性基因,被转化的菊花细胞只对潮霉素具有抗性,在培养基中添加卡那霉素,不能筛选被转化的菊花细胞,C 错误;检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上,可采用 DNA 分子杂交技术,D 正确。【变式探究】 (2016 新课标卷.40)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoR I、 BamH I 和Sau3A I 三 种 限 制 性 内 切 酶 的 识 别 序 列 与 切 割 位 点 , 图 ( b) 为 某 种 表 达 载 体 示 意 图 ( 载 体 上 的 EcoR I、
7、 Sau3A I 的 切 点 是 唯 一 的 ) 。根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经 BamH I 酶 切 割 得 到 的 目 的 基 因 可 以 与 上 述 表 达 载 体 被 _酶切后的产物连接,理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_,不能表达的原因是_。5(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶,常见的有_和_,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。【答案】 (1)Sau3A 两种梅切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙 甲中目
8、的基因插入在启动子的上游, 丙中目的基因插入在终止子的下游,两者目的基因均不能转录(3)EcoliDNA 连接酶 T 4DNA 连接酶 T 4DNA 连接酶【解析】 (1)由于限制酶 Sau3A与 BamH切割后产生的片段具有相同的黏性末端,所以经 BamH I酶 切 割 得 到 的 目 的 基 因 可 以 与 上 述 表 达 载 体 被 Sau3A 酶切后的产物连接。【举一反三】下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是( )A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细
9、胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用解析 本题考查基因工程的相关知识,考查识记和理解能力。难度适中。人肝细胞不能合成胰岛素,则人肝细胞中不含有胰岛素的 mRNA,不能通过反转录获得人胰岛素基因,A 错误;表达载体的复制启动于复制起点,胰岛素基因的表达启动于启动子,B 错误;抗生素抗性基因是标记基因,可用于筛选含胰岛素基因的受体细胞,C 正确;启动子在转录过程中起作用,终止密码子在翻译中起作用,D 错误。6答案 C【变式探究】下图为培育转基因山羊生产人 酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是( )A.过程所用的人 酪蛋白基因可从人 cDNA 文库中获得B.过程可选用囊胚期或原肠
10、胚期的胚胎进 行移植C.过程可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D.过程人 酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译解析 本题为现代生物技术的综合题,主要考查基因 工程和胚胎工程相关知识点,难度较大。过程为基因工程中的构建基因表达载体,人 酪蛋白基因即为目的基因,目的基因可从基因文库中获取,基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库,A 正确;过程指的是胚胎移植过程,一般选取桑椹胚时期或者囊胚期的胚胎进行胚胎移植,不选用原肠胚时期,B 错误;过程为加速转基因动物的繁育,可以采用超数排卵,胚胎分割移植等方法,C 正确;过程指的是目的基因的表达,包括转录与翻译两个阶段,转录的场所是细胞核,翻译的场所是细胞
11、质中的核糖体,D 错误。答案 AC【变式探究】下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( )A.的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA 聚合酶参与B.侵染植物细胞后,重组 Ti 质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异7答案 D【变式探究 HIV 属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备 HIV 的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取 HIV 中的_,以其作为模板,在_的作用下合成_,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋
12、白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的 HIV,检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是 HIV 主要感染和破坏了患者的部分_细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。解析 (1)HIV 是 RNA 病毒,其核酸是单链 RNA,而在基因工程中构建目的基因表达载体时,载体一般用的是质粒,为双链 DNA,故先用逆转录酶催化 HIV 的 RNA 逆转录为 DNA 分子再进行基因工程操作
13、。(2)本题涉及到了免疫学方面知识,抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应,产生相应的抗体,抗体与抗原特异性结合。(3)HIV 病毒主要破坏人体 T 细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外,还有监控和清除功能:监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞,以及癌变的细胞。 【变式探究】在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是( )A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融台D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽解析 农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法,
14、A 正确;目的基因是否导入了细胞,需要在选择培养基上进行筛选,B 正确;在植物细胞组织培养的过程中,需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例,来达到对其脱分化和再分化的控制,D 正确;在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及到原生质体的融合,所以 C 错误。答案 C【变式探究】DHA 对脑神经发育至关重要。以 A、B 两种单细胞真核藻为亲本,利用细胞融合技术选育高产 DHA 融合藻。两种藻特性如下表。亲本藻优势代谢类型生 长 速 率g( Ld) 1固体培养基上藻落直径DHA含 量A 藻 自养 0.06 小 0.78B 藻 异养 0.14 大 无据表回答:(1)选育的融合藻应具有 A 藻_与 B
15、藻_的优点。(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻,其目的是获得_。(3)通过以下三步筛选融合藻,步骤_可淘汰 B 藻,步骤_可淘汰生长速率较慢的藻落,再通过步骤_生产所需的融合藻。步骤 a:观察藻落的大小步骤 b:用不含有机碳源(碳源生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养步骤 c:测定 DHA 含量(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验,结果如下图。甲组条件下,融合藻产生H的细胞器是_;丙组条件下产生 ATP 的细胞器是_。与甲、丙两组相比,乙组融合藻生长速率较快,原因是在该培养条件下_。甲、乙两组 DHA 产量均较高,但实际生产中往往采用甲组的培养条件,其原因是_。解析 本题综
16、合考查植物体细胞杂交技术及相关细胞器的功能等相关知识,考查识记能力、理解能力、应用能力及实验探究能力。难度较小。(1)根据表中两种藻的特性可知,A 藻具有产生 DHA、自养特性的优点,B 藻具有快速增长的优点,选育的融合藻应该具有两种藻的优点。(2)由于植物细胞具有细胞壁,影响了原生质体的融合,所以在融合前,需用纤维素酶和果胶酶处理,以获得原生质体。(3)从题中信息可以看出,是通过培养过程的观察和测定 DHA 进行筛选的。在培养过程中,在无机物选择培养基中不能生长的是 B 藻,淘汰 B 藻,生长比较慢的是 A 藻,最后再通过测定 DHA 含量获得所需的融合藻。(4)甲组条件是光照下,培养基中含
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