2017高考总复习·生物第11单元现代生物科技专题学案
第11单元单元过关检测.doc
第11单元第37讲基因工程及其安全性.doc
第11单元第38讲细胞工程.doc
第11单元第39讲胚胎工程及伦理问题.doc
第11单元第40讲生态工程.doc
　　(建议用时：60分钟)
　　1．(2016•北京24中开学摸底)菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：
　　――→构建重组质粒―→含重组质粒的土壤农杆菌――→侵染离体菊花叶片组织―→愈伤组织――→分化再生植株――→检测转基因抗虫植株
　　[注：卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。]
　　(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用__________处理土壤农杆菌，使其处于__________以便吸收重组质粒。
　　(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够________________________________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的__________________上，最终形成转基因植株。
　　(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和__________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。
　　(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据____________________的核苷酸序列设计特异引物，以____________________为模板进行第一轮扩增。
　　(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2 龄幼虫，实验结果如下表所示。
　　组别 死亡率(%)
　　实验组 转基因植株1 60.00
　　转基因植株2 53.33
　　对照组 13.33
　　①对照组应饲喂等量的____________________。
　　②据表分析，______________________________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
　　[导学号29520646]　解析：(1)通常用钙离子处理细菌，使之处于感受态。(2)根据农杆菌的Ti质粒中的T—DNA可以整合到受体细胞的染色体DNA上的特点，通常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞。(3)基因表达载体的构建中，需要标记基因，根据题意可知该标记基因为卡那霉素，因此需要在加入卡那霉素的培养基中选择出成功转入目的基因的菊花。(4)利用PCR技术扩增目的基因时，需要根据目的基因的脱氧核苷酸序列设计引物，同时利用含有目的基因的DNA为模板进行扩增。(5)实验设计遵循对照原则，因此对照组应该加入非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物；根据实验组比对照组的死亡率高，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
　　答案：(1)Ca2＋(或CaCl2)　感受态
　　(2)感染菊花(或植物)细胞，并将T－DNA转移至受体细胞　染色体DNA
　　(3)卡那霉素
　　(4)抗虫基因(目的基因)　转基因菊花的DNA(或“含目的基因的菊花DNA”)
　　(5)①非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物
　　②实验组与对照组死亡率
　　2．(2016•福建龙岩质检)大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害，是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白)，生产过程大致如下，请回答问题：
　　(1)图中的①是指 ________。
　　(2)过程Ⅱ中应第37讲　基因工程及其安全性
　　[考纲点击]　1.基因工程的诞生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)　3.基因工程的应用(Ⅱ)　4.蛋白质工程(Ⅰ)
　　5．转基因生物的安全性(Ⅰ)　6.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)
　　一、基因工程的基本工具
　　1．限制性核酸内切酶
　　(1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。
　　(2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
　　(3)结果：产生黏性末端或平末端。
　　2．DNA连接酶
　　(1)作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。
　　(2)类型
　　常用类型 E•coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶
　　来源 大肠杆菌 T4噬菌体
　　功能 连接黏性末端 连接黏性末端和平末端
　　结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键
　　3.载体
　　(1)种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
　　(2)质粒特点能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因
　　二、基因工程的操作程序
　　目的基因的获取—①从基因文库中获取②利用PCR技术扩增③通过化学方法人工合成
　　↓
　　基因表达载体构建—组成①目的基因②启动子③终止子④标记基因
　　↓
　　将目的基因导入受体细胞—方法①植物：农杆菌转化法、　基因枪法、花粉管通道法②动物：显微注射技术③微生物：感受态细胞法
　　↓
　　目的基因的检测与鉴定①利用DNA分子杂交技术检测目　的基因的有无②利用分子杂交技术检测目的基因的　转录③利用抗原—抗体杂交检测目的基因　的翻译④利用个体生物学水平的检测鉴定重　组性状的表达
　　三、基因工程的应用
　　技术名称 应用
　　植物基
　　因工程 培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物，利用转基因技术改良植物的品质
　　动物基
　　因工程 提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体
　　基因治疗 把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥功能，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗
　　四、蛋白质工程
　　1．目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计。
　　2．操作手段：基因修饰或基因合成。
　　3．设计流程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
　　五、转基因生物的安全性
　　1．转基因成果
　　(1)工程菌——DNA重组微生物。
　　(2)基因制药。
　　(3)转基因动物——生物反应器。
　　(4)转基因农作物。
　　2．安全性问题
　　(1)食物安全：滞后效应(产生毒性蛋白质)、新的过敏原、营养成分改变。
　　(2)生物安全：生物入侵，破坏生物多样性。
　　(3)环境安全：破坏生态系统的稳定性和人类生活环境。
　　3．理性看待转基因技术
　　(1)需要正确的社会舆论导向，趋利避害，不能因噎废食。
　　(2)制定符合本国利益的政策和法规，最大程度地保证转基因技术和产品的安全性。
　　六、禁止生物武器
　　1．种类：病菌、病毒、生化毒剂及经过基因重组的致病菌。
　　2．我国政府态度：任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
　　第38讲　细胞工程
　　[考纲点击]　1.植物的组织培养(Ⅱ)　2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)　3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)
　　一、细胞工程的概念
　　1．原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。
　　2．操作水平：细胞水平或细胞器水平。
　　3．目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
　　4．分类：根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程。
　　二、植物细胞工程
　　1．原理：细胞的全能性。
　　(1)原因：生物的任何一个细胞都包含本物种的全部遗传信息。
　　(2)全能性表达的条件：处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
　　2．植物组织培养技术
　　离体的植物器官、组织或细胞――→脱分化激素、一定的营养、避光愈伤组织――→再分化激素、光根、芽→植物体
　　3．植物体细胞杂交技术
　　(1)去壁：酶解法，所用酶为纤维素酶和果胶酶。
　　(2)诱导原生质体融合：物理法——离心、振动、电激等；化学法——常用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。
　　(3)植物体细胞杂交成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。
　　(4)优点：克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍。
　　(5)变异类型：染色体变异。
　　4．植物细胞工程的实际应用
　　1植物繁殖的新途径微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，  高效快速地实现大量繁殖作物脱毒：利用分生区附近如茎尖  组织培养获得脱毒苗人工种子：胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等  包上人工种皮制成
　　(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。
　　(3)细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。
　　三、动物细胞工程
　　1．动物细胞培养：其他动物细胞工程技术的基础。
　　(1)过程
　　(2)条件
　　①无菌、无毒的环境——无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液。
　　②营养——糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素＋血清或血浆等天然成分。
　　③适宜的温度(36.5±0.5 ℃)和pH(7.2～7.4)。
　　④气体环境——95%空气＋5%_CO2(维持培养液的pH)。
　　(3)应用：生产细胞产品，如干扰素、疫苗、单克隆抗体；检测并判断某毒性物质毒性的大小；临床医学研究。
　　2．动物体细胞核移植
　　(1)原理：动物细胞核具有全能性。
　　(2)过程
　　3．单克隆抗体制备
　　(1)诱导动物细胞融合的方法：物理法——离心、振动、电激等；化学法——聚乙二醇；生物法——灭活的病毒。
　　(2)单克隆抗体制备过程
　　(3)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备。
　　(4)单克隆抗体的应用：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。
　　第39讲　胚胎工程及伦理问题
　　[考纲点击]　1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 (Ⅰ)　2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)　3.胚胎工程的应用(Ⅱ)　4.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)
　　一、体内受精和早期胚胎发育
　　1．精子与卵子的发生
　　2．受精
　　准备阶段精子获能：在生殖道内获能卵子的准备：发育到MⅡ中期才有受精能力
　　↓
　　受精阶段顶体反应穿越放射冠↓透明带反应穿越透明带↓卵细胞膜封闭作用进入卵细胞膜↓原核形成，配子结合成受精卵
　　3．早期胚胎发育
　　卵裂期①细胞分裂方式：有丝分裂②细胞数量增多，胚胎总体积不增加或略有缩小
　　↓
　　桑椹胚①细胞数目为32个左右②细胞都具有全能性
　　↓
　　囊胚①内细胞团：发育为胎儿的各种组织②滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘
　　↓
　　原肠胚①外胚层：内细胞团表层的细胞②内胚层：内细胞团下方的细胞
　　二、体外受精和早期胚胎培养
　　1．体外受精
　　(1)卵母细胞的采集和培养
　　超数排卵法：用促性腺激素处理后冲卵直接采集法：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集或直接　从活体动物的卵巢中吸取
　　(2)精子的采集和获能
　　采集：假阴道法、手握法、电刺激法等获能：常用的有培养法、化学诱导法
　　(3)受精：获能的精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。
　　2．胚胎的早期培养
　　(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
　　(2)培养液成分两“盐”：无机盐和有机盐两“素”：维生素和激素两“酸”：氨基酸和核苷酸另有水和血清等
　　(3)胚胎处理：体外移植或冷冻保存。
　　三、胚胎工程的应用及前景
　　1．胚胎移植
　　(1)概念剖析
　　①供体：能提供早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到胚胎的雌性动物。
　　②受体：同种的、生理状态相同的其他雌性动物。
　　③结果：产生新个体。
　　(2)意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
　　(3)生理学基础
　　①移入：排卵后：供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
　　②收集：早期胚胎处于游离状态。
　　③存活：受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
　　④遗传性：供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性不受任何影响。
　　(4)基本程序
　　对供、受体的选择和处理→配种或进行人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→移植后检查。
　　2．胚胎分割
　　(1)概念
　　①方法：机械方法。
　　②分割份数：将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等。
　　③目的：获得同卵双胎或多胎。
　　(2)定位：动物无性繁殖或克隆的方法之一。
　　(3)材料：发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
　　(4)要求：将内细胞团均等分割。