现代生物科技 课件.ppt

1、 考查 点 2009 2010 2011 基因 工程 (含 蛋白 质工 程) 上海生物T37 山东理综T35 福建理综T32 广东生物T39 江苏生物T34 海南生物 T26 福建理综 T32 福建理综 T32 四川理综 T5 浙江理综 T6 广东理综 T27 江苏生物 T33 北京理综 T31 天津理综 T5、T6 细胞 工程 全国卷T4 四川理综T30 辽宁、宁夏理 综T41 新课标理 综T38 江苏生物 T14 天津理综 T8 广东理综 T3 胚胎 工程 江苏生物T8 海南生物T26 海南生物 T26 山东理综 T35 浙江理综 T2 江苏生物 T18 1.图片对齐 在我们插入PPT图片

2、或是输入文字的时候，为了整齐都需要将插入的文本框对齐 ，但是又不想一个一个的进行操作，这时按住Ctrl键将需要进行对齐的文本选中 ，点击开始排列对齐垂直居中即可； 2.巧用格式刷 在制作PPT的时候为了保证PPT风格的统一，很多任通常会使用复制粘贴来确保 每一页PPT格式相同，这样对于少页数来说可以进行操作，但是碎玉多页面的话 就有点麻烦了，其实我们可以巧用格式刷：首先，在开始菜单栏下方有一个格式 刷，点击格式刷，很快就能看到效果； 3.去除所有动画效果 很多人在制作PPT的时候都是直接在模板库里下载模板进行使用的，但是下载的 模板大多数都是有幻灯片的，这样在演讲的时候很不方便，怎样将其进行去

3、除呢 ？单击幻灯片放映选择设置幻灯片放映，放映类型选择演讲者放映；换片方式 选择手动即可； 4.PPT快键 PPT逼格提升技巧逼格提升技巧 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，

4、 如基因工程与细胞工程之间的综合。 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。 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

5、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。 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.Ecoli DNA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

6、 EcoR限 制酶 Sma限制 酶 Ecoli DNA 连接酶 T4DNA连接 酶 质粒、噬 菌体的衍生 物、动植物 病毒 二、基因工程的基本操作程序 三、蛋白质工程与基因工程的比较 项 目 蛋白质工程 基因工程 区 别 原理 中心法则的逆推 基因重组 过程 预期蛋白质功能 设计蛋白质结构 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 达载体导入受体细胞 目的基因的检测与鉴 定 实质 定向改造或生产人 类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特 性，以获得人类所需的 生物类型或生物产品 (基因的异体表达) 结果 生产自然界中没有 的蛋白质 生产自然界中已有的蛋 白质

7、 联系 蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来 的第二代基因工程，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 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。 2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。 五、细胞工程 1植物组织培养与动物细胞培养的主要 区别 植物组织培养 动物细胞培养 主要原 理 细胞全能性

8、细胞增殖 培养基 固体，营养物 质，激素 细胞增殖 结果 培育成植株 培育成细胞群体 应用 植物快速繁 殖与脱毒植物 培养；生产 细胞产物； 制造人工种子； 用于转基因 植物的培育 生产蛋白质生 物制品；培养 皮肤移植的材料； 检测有毒物质； 用于生理、病 理、药理学的研 究 2.植物体细胞杂交与动物细胞融合比较 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原 理 细胞膜的流动性， 细胞的全能性 细胞膜的流动性、 细胞增殖 方 法 去掉细胞后诱导 原生质体融合 使细胞分解后诱 导细胞融合 手 段 离心、振动、电 激、聚乙二醇 聚乙二醇、灭活 的病毒、电激等 用 途 获得杂种植株 制备单克隆抗体 3.动物体细

9、胞核移植技术和克隆动物 (1)过程： (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。 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

10、期：细胞均未分化，是胚胎分割 的最佳时期。 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。 2体外受精和早期胚胎培养 3胚胎移植过程 4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。 (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

11、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。 七、生态工程所遵循的基本原理 基本原理 理论基础 实例 物质循环再生原 理 物质循环 无废弃农业 物种多样性原理 生态系统稳定性 我国的“三北防 护林”和“珊瑚 礁生态系统的多 样性”等 协调与不自然原 理 生物与环境的协 调与平衡 太湖的水体富营 养化问题和西北 地区的防护林建 设 整体性原理 社会系统和经济 系统对生态系统 的影响

12、力 林业工程建设中 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 系统的结 构决定功 能原理 分布式的可能性 高于集中式和环 式 桑基鱼塘 系统整体 性原理 整体大于各部分 之和 藻类和珊瑚虫的 共生关系 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)。 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

13、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。 第1组：_； 第 2组：_。 (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_。 (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。 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

14、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。 (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D

15、NA链，必须要有引物提供3 OH，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。 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 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。 请回答： (1)在下列含有ATP和有关

16、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： _。 (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。 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

17、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？ 答案答案 (1)D (2)Bt 基因基因 转录转录 mRNA 翻译翻译 原毒素原毒素 (3)蛋白质的预期功能蛋白质的预期功能 载体载体 大肠杆菌等受体细大肠杆菌等受体细 胞胞 蛋白质工程蛋白质工程 具有长效性具有长效性 根据新的胰岛素中氨基酸的序列， 推测出其基因中的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，然后利用脱氧核苷酸序列，然后利用 DNA 合

18、成仪来合成出新的胰岛合成仪来合成出新的胰岛 素基因。素基因。 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。 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

19、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。 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

20、下。 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。 (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。 (6)目的

21、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 _ _。 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

22、以产生的絮凝活性物最多，除污 能力最强。 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 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

23、盐基因导入到甲种植物 的受精卵中，可培育出目的植株 C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。 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。 (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

24、。 (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。 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

25、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。 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) 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

26、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。 (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： _ _。 答案答案 (1)纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶 (2)诱导原生质体融合诱导原

27、生质体融合 (3)融合细胞融合细胞 脱分化脱分化愈伤组织 愈伤组织 再分再分化化幼苗 幼苗 植物细胞具有全植物细胞具有全 能性能性 (4)植物细胞的质壁分离与复原植物细胞的质壁分离与复原 (5)可使本来存在着可使本来存在着 生殖隔离的物种进行杂交， 培育出兼有两物种品质的优良物生殖隔离的物种进行杂交， 培育出兼有两物种品质的优良物 种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍种或克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 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。