专题九 现代生物科技
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现代生物科技
放眼高考
考查点 2007 2008 2009
基因工程(含蛋白质工程) 广东生物9 T7山东理综 T35 广东生物 T39江苏生物 T32海南生物 T26山东理综 T35 上海生物 T37山东理综 T35福建理综 T39广东生物 T34江苏生物 T34
细胞工程 海南生物 T20江苏生物 T29 江苏生物 T20、T25宁夏理综 T38海南生物 T25 全国卷I T4四川理综 T30辽宁、宁夏理综 T41
胚胎工程 宁夏理综 T32山东理综 T35 江苏生物 T34 江苏生物 T8海南生物 T26
备考策略
1．选修三与必修内容联系更密切，题目考查内容多且与必修内容密切相关。考查题型以简答题为主。21世纪教育网
2．生物技术的安全与伦理和生态工程两部分内容在近几年高考中均未出现，这一点需引起大家注意。21世纪教育网
考点整合
一、DNA重组技术的基本工具
限制酶 DNA连接酶 载体
作用 切割目的基因和载体 连接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形成的磷酸二酯键
作用特点(条件) (1)识别特定的核苷酸序列(2)在特定位点上切割 (1)E·coliDNA连接酶只连接黏性末端(2)T4DNA连接酶连接黏性末端和平末端 (1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制(2)有多个限制酶切割位点(3)具有特殊的标记基因
常用类型 EcoR I限制酶Sma I限制酶 E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶 质粒、噬菌体、动植物病毒
二、基因工程的基本操作程序及其与蛋白质工程的比较
1．基因工程的基本操作程序分析21世纪教育网
(1)目的基因的获取途径
①可以从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因组文库或cDNA文库中获取。
②人工合成目的基因。
③利用PCR技术扩增目的基因。通过PCR技术对已获取的目的基因进行扩增，可获取大量目的基因。
(2)基因表达载体的构建21世纪教育网
①基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。
②基因表达载体的构建方法
( http: / / www.21cnjy.com )21世纪教育网
(3)将目的基因导入受体细胞
植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(用Ca2+处理)
受体细胞 受精卵体细胞(需经组织培养) 受精卵 原核细胞
(4)目的基因的检测与鉴定
①导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。
转录检测：分子杂交法，21世纪教育网
即目的基因作探针与21世纪教育网
②表达检测 mRNA杂交21世纪教育网
翻译检测：抗原——抗体21世纪教育网
杂交法
③个体生物学水平鉴定：转基因生物是否具有抗性或 转基因产品的功能活性。
2．基因工程与蛋白质工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建表达载体→导人受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延僻l出来的第二代基l因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现
三、植物组织培养与动物细胞培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞全能性 细胞增殖
培养基的物理性质 固体 液体(合成培养基)
培养基的成分 水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等
结果 新的植株或组织 新的细胞系或细胞株
应用 ①微型繁殖21世纪教育网②作物脱毒21世纪教育网③生产人工种子④生产细胞产物 ①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究
条件 均需无菌操作，需适宜的温度、pH、O2等条件
四、植物体细胞杂交与动物细胞融合比较
细胞工程 植物体细胞杂交 动物细胞融合
实质内容 改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品(使后代具有双亲的特性)
理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖
诱导手段 物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇 物理：离心、振动、电激化学：聚乙二醇生物：灭活病毒
诱导过程 去细胞壁(纤维素酶、果胶酶) ↓原生质体融合 (获得杂种原生质体) ↓植物细胞培养(获得植株) 获得分离的单个动物细胞(胰蛋白酶处理) ↓诱导融合(杂种原生质体) ↓动物细胞培养(细胞产品)
应用 白菜-甘蓝等杂种植物 单克隆抗体的制备(杂交瘤细胞)
五、受精及胚胎发育的过程
1．受精过程
(1)准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。
(2)受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。
(3)防止多个精子入卵受精的屏障
①透明带反应。
②卵黄膜封闭作用。
(4)受精的标志和受精完成的标志。
①卵子受精的标志：在卯黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。
2．早期胚胎的发育过程21世纪教育网
受精卵
卵裂 分裂方式：有丝分裂
分裂特点：只分裂不生长，每个细胞体积越来越小，总体积基本不变
桑椹胚： 卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞
组成：内细胞团细胞、滋养层细胞、囊胚腔
囊胚 特点：细胞已分化，内细胞团将发育为胎儿的各种组织
原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化
幼体
六、胚胎移植的基础及其操作流程
1．生理学基础
(1)哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。
(2)早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。
(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。
(4)供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。21世纪教育网
2．操作流程
对供体、受体雌性个体选择并用激素进行同期发情处理
↓
用激素对供体雌性做超数排卵处理
↓
超数排卵的雌性发情后，选择同种优秀雄性进行配种或人工授精
↓
胚胎收集(冲卵)
↓
胚胎质量检查，此时胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段
↓
胚胎移植
↓
对受体进行是否妊娠的检查
↓
产下胚胎移植的幼体
七、生物技术可能引发的安全性问题和伦理问题
1．转基因生物可能引起的安全性问题
(1)食物安全问题
①出现滞后效应；②出现新的过敏源；③营养成分改变；④侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
(2)生物安全问题
①成为新杂草；②成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；③通过基因重组产生“超级杂草”。 21世纪教育网
(3)环境安全问题
①打破自然界物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。
②重组微生物降解某些化合物的过程中产生污染环境的中间产物。
③重组DNA与微生物杂交，产生有害病原微生物。
④转基因植物的花粉中含有的毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
2．生物技术引发的伦理问题21世纪教育网
(1)克隆人技术
①违反人类伦理道德。21世纪教育网
②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。
③人为制造心理上和社会地位上都不健全的人。
(2)设计试管婴儿21世纪教育网
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。21世纪教育网
3．正确看待生物技术21世纪教育网
(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。
(2)支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。
八、生态工程遵循原理归纳与举例
理论基础 内容 意义 举例
物质循环再生原理 物质循环 物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭 避免环境t亏染及对其他系统稳定性和发展的影l响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的抵抗力稳定性 物种多，营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，生物多样性程度高，可以为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可以容纳更多的生物量 避免生态系统结构和功能失衡 单纯林引起的“绿色荒漠”问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 指生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即指某种环境所能养活的生物种群的数量 避免生态系统的失衡和破坏 赤潮和水华等水体富营养化问题
整体性原理 社会、自然、经济复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳 林业建没中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 ①系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 生态工程需要考虑系统内部不同组分之问的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
②系统整体性原理：整体大于部分 系统各组分之问要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果 保持系统较高的生产力 藻类和珊瑚虫 的关系
热点示例
热点① 基因工程
[例1] (2009·山东理综)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病21世纪教育网
的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，
且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图。
( http: / / www.21cnjy.com )
请回答：
(1)过程①代表的是 。
(2)过程②构建A基因表达载体时，必须使用和 两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是 ，获得的x是 。21世纪教育网
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的 所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以疑似患者体内分离病毒与已知病毒进行 比较；或用图中的 进行特异性结合检测。21世纪教育网
[答案](1)逆(反)转录 (2)限制性核酸内切酶(限制性内切酶、限制酶)DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒) (3)细胞融合杂交瘤细胞 (4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体
变式①
胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)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 。
(2)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。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 、 和发酵工程。
(4)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
(5)下列关于蛋白质工程的说法错误的是 。21世纪教育网
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程
[答案] (1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程
(4)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，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。(5) B21世纪教育网
热点② 细胞工程
[例2] “白菜一甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下图是“白菜一甘蓝”培育过程示意图，请完成下列有关问题：
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)由杂种细胞D培育成“白菜一甘蓝”植株，采用的技术手段是 。该过程说明植物细胞具有 。21世纪教育网
(2)制备“白菜一甘蓝”的人工种子，要在e步骤选取具有生根发芽能力的 (结构)，包裹上人造种皮制得。
(3)在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是 ，融合依据的原理是 。
(4)要获得上图中白菜和甘蓝的原生质体，首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。现提供以下材料和用具：紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。请你从中选择合适的材料，完成下面检验是否已除去细胞壁实验的方法步骤，并预测和解释实验结果。
主要实验步骤：
①选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液。其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是：适宜浓度的蔗糖溶液
②检验细胞壁分解液除去细胞壁。
第一步：用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央，滴加适量细胞壁分解液，制成临时装片，得到实验组装片。21世纪教育网
第二步： 。
第三步： 。
结果预测和解释： 。
[解析] 植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，前者体现了细胞膜的流动性，后者体现了植物细胞的全能性。要培育人工种子，需将再分化产生的胚状体，外包人工种皮即可得到。诱导两个植物细胞融合的方法一般有物理法(离心、振动、电激)，化学法是用聚乙二醇(PEG)促进融合。在进行实验设计时，要注意单一变量的原则，自变量是细胞壁分解液和适宜浓度的蔗糖溶液，因变量是洋葱细胞形状的改变即呈紫色球形(表明细胞壁已经分解)与紫色多边形(表明细胞壁没有被分解)。
[答案] (1)植物组织培养全能性(2)胚状体(3)聚乙二醇(PEG) 细胞膜的流动性 (4)①可防止原生质体过度吸水涨破(保持原生质体正常的形态) ②第二步：用适宜浓度的蔗糖溶液代替细胞壁分解液，其他操作同第一步，得到对照组装片 第三步：在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态。 结果预测和解释：实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解；对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解21世纪教育网
变式②
下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
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(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。
(2)根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于 培养基。
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 。
(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的添导剂外，还可以采用 。
(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞 的特点，又具备淋巴细胞 的特点。
(6)淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。
[答案] (1)动物细胞培养(2)选择(3)特异性强、灵敏度高(4)灭活的病毒(5)在体外大量增殖分泌特异性抗体(6)骨髓造血干(7)主动运输(主动吸收)
[解析] 抗体是由效应8细胞分泌的，每一种效应B细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体，需要将某一种淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，科学家将这两种细胞通过灭活的病毒诱导融合，在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞，再将杂交瘤细胞分开培养，从中选育出产生高特异性抗体的细胞，进行体外大规模培养，从而获得大量的单克隆抗体。单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。淋巴细胞都是由动物骨髓中的造血干细胞分化发育来的。杂交瘤细胞在培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，是通过主动运输进入细胞内的。21世纪教育网
热点③ 胚胎工程
[例3] (2009·海南)请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：
(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
(2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明 过程已完成。
(3)动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用 激素对供体进行处理，其目的是获得更多的 ，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发
现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 。
(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行 处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置
于 条件下。
[答案] (1)顶体酶(其他合理答案也给分) (2)初级中受精 (3)生理状态促性腺(其他合理答案也给分) 卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性 (4)胚胎分割冷冻(或液氮)(其他合理答案也给分) 21世纪教育网
变式③
基因疫苗是指将编码外源性抗原的基因导人人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。某科研所计划采用基因工程和胚胎工程技术培育具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛。请回答下列问题：
(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分 。
(2)检测高产奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白，在分子水平上检测方法及结果是什么？ 。
(3)外源性抗原的基因，能够在宿主细胞中表达的原因是：
①基因是遗传物质的 ；
②所有生物 。
(4)胚胎工程最后一道工序的实质是什么
。
(5)为提高胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术，应该选用什么样的胚胎进行分割 。
[答案] (1)目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 (2)从转基因牛中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交，如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原蛋白，如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白 (3)①结构和功能的基本单位 ②共用同一套遗传密码 (4)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 (5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚21世纪教育网
[解析] 考查基因工程和胚胎工程的知识。检测转基因是否成功表达，可采用抗原-抗体杂交技术，如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原蛋白，如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白。基因是遗传物质的结构和功能的基本单位，且有独立性；所有生物共用同一套遗传密码。胚胎工程的最后一道工序是胚胎移植，其实质是早期胚胎在相同生理环境条件上空间位置的转移。为提高胚胎移植的成功率，要采用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割移植。
21世纪教育网温馨提示
同学们：针对你们复习内容的巩固与掌握，请认真完成阶段性测试题(九)
二轮专题复习完毕。为了检验你的复习效果，请完成高考模拟考场(一～六)
放眼高考
考查点 2007 2008 2009
基因工程(含蛋白质工程) 广东生物9 T7山东理综 T35 广东生物 T39江苏生物 T32海南生物 T26山东理综 T35 上海生物 T37山东理综 T35福建理综 T39广东生物 T34江苏生物 T34
细胞工程 海南生物 T20江苏生物 T29 江苏生物 T20、T25宁夏理综 T38海南生物 T25 全国卷I T4四川理综 T30辽宁、宁夏理综 T41
胚胎工程 宁夏理综 T32山东理综 T35 江苏生物 T34 江苏生物 T8海南生物 T26
备考策略
1．选修三与必修内容联系更密切，题目考查内容多且与必修内容密切相关。考查题型以简答题为主。21世纪教育网
2．生物技术的安全与伦理和生态工程两部分内容在近几年高考中均未出现，这一点需引起大家注意。21世纪教育网
考点整合
一、DNA重组技术的基本工具
限制酶 DNA连接酶 载体
作用 切割目的基因和载体 连接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形成的磷酸二酯键
作用特点(条件) (1)识别特定的核苷酸序列(2)在特定位点上切割 (1)E·coliDNA连接酶只连接黏性末端(2)T4DNA连接酶连接黏性末端和平末端 (1)能在宿主细胞内稳定存在并大量复制(2)有多个限制酶切割位点(3)具有特殊的标记基因
常用类型 EcoR I限制酶Sma I限制酶 E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶 质粒、噬菌体、动植物病毒
二、基因工程的基本操作程序及其与蛋白质工程的比较
1．基因工程的基本操作程序分析21世纪教育网
(1)目的基因的获取途径
①可以从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因组文库或cDNA文库中获取。
②人工合成目的基因。
③利用PCR技术扩增目的基因。通过PCR技术对已获取的目的基因进行扩增，可获取大量目的基因。
(2)基因表达载体的构建21世纪教育网
①基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。
②基因表达载体的构建方法
( http: / / www.21cnjy.com )21世纪教育网
(3)将目的基因导入受体细胞
植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(用Ca2+处理)
受体细胞 受精卵体细胞(需经组织培养) 受精卵 原核细胞
(4)目的基因的检测与鉴定
①导入检测：DNA分子杂交技术，即使用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段作探针检测。
转录检测：分子杂交法，21世纪教育网
即目的基因作探针与21世纪教育网
②表达检测 mRNA杂交21世纪教育网
翻译检测：抗原——抗体21世纪教育网
杂交法
③个体生物学水平鉴定：转基因生物是否具有抗性或 转基因产品的功能活性。
2．基因工程与蛋白质工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→推测脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建表达载体→导人受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界中已有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延僻l出来的第二代基l因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现
三、植物组织培养与动物细胞培养的比较
植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞全能性 细胞增殖
培养基的物理性质 固体 液体(合成培养基)
培养基的成分 水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等
结果 新的植株或组织 新的细胞系或细胞株
应用 ①微型繁殖21世纪教育网②作物脱毒21世纪教育网③生产人工种子④生产细胞产物 ①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究
条件 均需无菌操作，需适宜的温度、pH、O2等条件
四、植物体细胞杂交与动物细胞融合比较
细胞工程 植物体细胞杂交 动物细胞融合
实质内容 改变遗传物质、产生新的性状，获得细胞产品(使后代具有双亲的特性)
理论基础 植物细胞全能性 细胞增殖
诱导手段 物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇 物理：离心、振动、电激化学：聚乙二醇生物：灭活病毒
诱导过程 去细胞壁(纤维素酶、果胶酶) ↓原生质体融合 (获得杂种原生质体) ↓植物细胞培养(获得植株) 获得分离的单个动物细胞(胰蛋白酶处理) ↓诱导融合(杂种原生质体) ↓动物细胞培养(细胞产品)
应用 白菜-甘蓝等杂种植物 单克隆抗体的制备(杂交瘤细胞)
五、受精及胚胎发育的过程
1．受精过程
(1)准备阶段：包括精子获能及卵子达到减数第二次分裂中期。
(2)受精阶段：包括精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌、雄原核形成及其融合。
(3)防止多个精子入卵受精的屏障
①透明带反应。
②卵黄膜封闭作用。
(4)受精的标志和受精完成的标志。
①卵子受精的标志：在卯黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。
②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。
2．早期胚胎的发育过程21世纪教育网
受精卵
卵裂 分裂方式：有丝分裂
分裂特点：只分裂不生长，每个细胞体积越来越小，总体积基本不变
桑椹胚： 卵裂形成的包括32个细胞左右的胚，每个细胞都属于全能细胞
组成：内细胞团细胞、滋养层细胞、囊胚腔
囊胚 特点：细胞已分化，内细胞团将发育为胎儿的各种组织
原肠胚：出现内、中、外三个胚层的分化
幼体
六、胚胎移植的基础及其操作流程
1．生理学基础
(1)哺乳动物排卵后，同种供受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。
(2)早期胚胎形成后，未与母体子宫建立联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。
(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。
(4)供体胚胎可与受体子宫建立联系，且不影响供体胚胎的遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。21世纪教育网
2．操作流程
对供体、受体雌性个体选择并用激素进行同期发情处理
↓
用激素对供体雌性做超数排卵处理
↓
超数排卵的雌性发情后，选择同种优秀雄性进行配种或人工授精
↓
胚胎收集(冲卵)
↓
胚胎质量检查，此时胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段
↓
胚胎移植
↓
对受体进行是否妊娠的检查
↓
产下胚胎移植的幼体
七、生物技术可能引发的安全性问题和伦理问题
1．转基因生物可能引起的安全性问题
(1)食物安全问题
①出现滞后效应；②出现新的过敏源；③营养成分改变；④侵犯宗教信仰者或素食者的权益。
(2)生物安全问题
①成为新杂草；②成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物生存；③通过基因重组产生“超级杂草”。 21世纪教育网
(3)环境安全问题
①打破自然界物种的原有界限，破坏生态系统稳定性。
②重组微生物降解某些化合物的过程中产生污染环境的中间产物。
③重组DNA与微生物杂交，产生有害病原微生物。
④转基因植物的花粉中含有的毒蛋白或过敏蛋白可通过蜜蜂进入蜂蜜中，最后进入其他动物和人体内。
2．生物技术引发的伦理问题21世纪教育网
(1)克隆人技术
①违反人类伦理道德。21世纪教育网
②冲击现有婚姻、家庭和两性关系等传统伦理道德观念。
③人为制造心理上和社会地位上都不健全的人。
(2)设计试管婴儿21世纪教育网
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。21世纪教育网
3．正确看待生物技术21世纪教育网
(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要趋利避害，不能因噎废食。
(2)支持治疗性克隆，反对任何生殖性克隆人实验。
八、生态工程遵循原理归纳与举例
理论基础 内容 意义 举例
物质循环再生原理 物质循环 物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭 避免环境t亏染及对其他系统稳定性和发展的影l响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的抵抗力稳定性 物种多，营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，生物多样性程度高，可以为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可以容纳更多的生物量 避免生态系统结构和功能失衡 单纯林引起的“绿色荒漠”问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 指生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即指某种环境所能养活的生物种群的数量 避免生态系统的失衡和破坏 赤潮和水华等水体富营养化问题
整体性原理 社会、自然、经济复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳 林业建没中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 ①系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 生态工程需要考虑系统内部不同组分之问的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
②系统整体性原理：整体大于部分 系统各组分之问要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果 保持系统较高的生产力 藻类和珊瑚虫 的关系
热点示例
热点① 基因工程
[例1] (2009·山东理综)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病21世纪教育网
的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，
且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图。
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请回答：
(1)过程①代表的是 。
(2)过程②构建A基因表达载体时，必须使用和 两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是 ，获得的x是 。21世纪教育网
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的 所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以疑似患者体内分离病毒与已知病毒进行 比较；或用图中的 进行特异性结合检测。21世纪教育网
[答案](1)逆(反)转录 (2)限制性核酸内切酶(限制性内切酶、限制酶)DNA连接酶(注：两空顺序可颠倒) (3)细胞融合杂交瘤细胞 (4)A蛋白核酸(基因)序列抗A蛋白的单克隆抗体
变式①
胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
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(1)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 。
(2)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。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有 、 和发酵工程。
(4)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
(5)下列关于蛋白质工程的说法错误的是 。21世纪教育网
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构
C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程
[答案] (1)蛋白质的预期功能(2)载体大肠杆菌等受体细胞(3)蛋白质工程基因工程
(4)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，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。(5) B21世纪教育网
热点② 细胞工程
[例2] “白菜一甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下图是“白菜一甘蓝”培育过程示意图，请完成下列有关问题：
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(1)由杂种细胞D培育成“白菜一甘蓝”植株，采用的技术手段是 。该过程说明植物细胞具有 。21世纪教育网
(2)制备“白菜一甘蓝”的人工种子，要在e步骤选取具有生根发芽能力的 (结构)，包裹上人造种皮制得。
(3)在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是 ，融合依据的原理是 。
(4)要获得上图中白菜和甘蓝的原生质体，首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。现提供以下材料和用具：紫色洋葱鳞片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。请你从中选择合适的材料，完成下面检验是否已除去细胞壁实验的方法步骤，并预测和解释实验结果。
主要实验步骤：
①选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液。其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是：适宜浓度的蔗糖溶液
②检验细胞壁分解液除去细胞壁。
第一步：用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央，滴加适量细胞壁分解液，制成临时装片，得到实验组装片。21世纪教育网
第二步： 。
第三步： 。
结果预测和解释： 。
[解析] 植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两个过程，前者体现了细胞膜的流动性，后者体现了植物细胞的全能性。要培育人工种子，需将再分化产生的胚状体，外包人工种皮即可得到。诱导两个植物细胞融合的方法一般有物理法(离心、振动、电激)，化学法是用聚乙二醇(PEG)促进融合。在进行实验设计时，要注意单一变量的原则，自变量是细胞壁分解液和适宜浓度的蔗糖溶液，因变量是洋葱细胞形状的改变即呈紫色球形(表明细胞壁已经分解)与紫色多边形(表明细胞壁没有被分解)。
[答案] (1)植物组织培养全能性(2)胚状体(3)聚乙二醇(PEG) 细胞膜的流动性 (4)①可防止原生质体过度吸水涨破(保持原生质体正常的形态) ②第二步：用适宜浓度的蔗糖溶液代替细胞壁分解液，其他操作同第一步，得到对照组装片 第三步：在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态。 结果预测和解释：实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解；对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解21世纪教育网
变式②
下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。
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(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。
(2)根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于 培养基。
(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 。
(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的添导剂外，还可以采用 。
(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞 的特点，又具备淋巴细胞 的特点。
(6)淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化、发育而来的。
(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。
[答案] (1)动物细胞培养(2)选择(3)特异性强、灵敏度高(4)灭活的病毒(5)在体外大量增殖分泌特异性抗体(6)骨髓造血干(7)主动运输(主动吸收)
[解析] 抗体是由效应8细胞分泌的，每一种效应B细胞只能分泌一种抗体。要想获得大量单一抗体，需要将某一种淋巴细胞大量克隆，但在体外培养的条件下，B淋巴细胞不能无限增殖，而骨髓瘤细胞可以在体外无限增殖，科学家将这两种细胞通过灭活的病毒诱导融合，在特定的选择培养基中筛选出杂交瘤细胞，再将杂交瘤细胞分开培养，从中选育出产生高特异性抗体的细胞，进行体外大规模培养，从而获得大量的单克隆抗体。单克隆抗体与常规抗体相比，特异性强，灵敏度高，可被广泛应用到疾病诊断、治疗和预防等方面。淋巴细胞都是由动物骨髓中的造血干细胞分化发育来的。杂交瘤细胞在培养过程中需要吸收氨基酸、葡萄糖等营养物质，是通过主动运输进入细胞内的。21世纪教育网
热点③ 胚胎工程
[例3] (2009·海南)请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：
(1)精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的 能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。
(2)某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于 卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂 期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明 过程已完成。
(3)动物的早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用 激素对供体进行处理，其目的是获得更多的 ，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发
现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜 。
(4)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹期或囊胚期阶段的早期胚胎进行 处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置
于 条件下。
[答案] (1)顶体酶(其他合理答案也给分) (2)初级中受精 (3)生理状态促性腺(其他合理答案也给分) 卵母细胞对物质的吸收具有选择透过性 (4)胚胎分割冷冻(或液氮)(其他合理答案也给分) 21世纪教育网
变式③
基因疫苗是指将编码外源性抗原的基因导人人或动物体内，让其在宿主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。某科研所计划采用基因工程和胚胎工程技术培育具有口蹄疫免疫特性的高产奶牛。请回答下列问题：
(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分 。
(2)检测高产奶牛体内是否出现口蹄疫病毒的抗原蛋白，在分子水平上检测方法及结果是什么？ 。
(3)外源性抗原的基因，能够在宿主细胞中表达的原因是：
①基因是遗传物质的 ；
②所有生物 。
(4)胚胎工程最后一道工序的实质是什么
。
(5)为提高胚胎的利用率，可以采用胚胎分割技术，应该选用什么样的胚胎进行分割 。
[答案] (1)目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分 (2)从转基因牛中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交，如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原蛋白，如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白 (3)①结构和功能的基本单位 ②共用同一套遗传密码 (4)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 (5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚21世纪教育网
[解析] 考查基因工程和胚胎工程的知识。检测转基因是否成功表达，可采用抗原-抗体杂交技术，如果出现杂交带，表明奶牛中出现了抗原蛋白，如果不出现杂交带，表明奶牛中未出现抗原蛋白。基因是遗传物质的结构和功能的基本单位，且有独立性；所有生物共用同一套遗传密码。胚胎工程的最后一道工序是胚胎移植，其实质是早期胚胎在相同生理环境条件上空间位置的转移。为提高胚胎移植的成功率，要采用发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割移植。
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二轮专题复习完毕。为了检验你的复习效果，请完成高考模拟考场(一～六)
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