2017高考生物沖刺復(fù)習(xí)知識(shí)拓展第十一單元現(xiàn)代生物科技專題.doc

第十一單元現(xiàn)代生物科技專題專題29基因工程1.確定限制酶的種類(1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類:應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇Pst。不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇Sma。為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,如圖甲可選擇用Pst和EcoR兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))切割。(2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致,以確保產(chǎn)生相同的黏性末端(或平末端)。質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞一些相關(guān)結(jié)構(gòu),如圖乙中限制酶Sma會(huì)破壞標(biāo)記基因;如果所選酶的切點(diǎn)不只一個(gè),則切割重組后可能丟失某些片段,若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū),則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。2.基因表達(dá)載體中啟動(dòng)子、終止子的來源(1)如果目的基因是從自然界中已有的物種中分離出來的,在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),不需要在質(zhì)粒上目的基因的前后端接上特定的啟動(dòng)子、終止子,因?yàn)槟康幕蛑幸押袉?dòng)子、終止子。(2)如果目的基因是通過人工方法合成的,或從cDNA文庫中獲得的,則目的基因是不含啟動(dòng)子和終止子的。若只將基因的編碼序列導(dǎo)入受體生物中,目的基因沒有啟動(dòng)子、終止子,是無法轉(zhuǎn)錄的,因此,在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),需要在與質(zhì)粒結(jié)合之前,在目的基因的前后端接上特定的啟動(dòng)子、終止子。3.載體上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理標(biāo)記基因種類多種多樣,主要包括抗性基因、顏色反應(yīng)基因、代謝缺陷型互補(bǔ)基因等。不同類型的標(biāo)記基因,其應(yīng)用原理也有較大的差異。例如:(1)抗生素的抗性基因目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后,抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素,所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞,原理如下圖所示:(2)顏色反應(yīng)基因 顏色反應(yīng)基因主要包括藍(lán)白斑篩選相關(guān)基因(如LacZ基因)、綠色熒光蛋白基因(如GFP基因)、-葡萄糖酸苷酶和熒光素酶基因。藍(lán)白斑標(biāo)記篩選原理是載體中含有LacZ基因,外源DNA克隆位點(diǎn)位于載體中的LacZ基因內(nèi)部。若無外源DNA分子插入,LacZ基因在IPTG誘導(dǎo)下,表達(dá)的-半乳糖苷酶能夠?qū)-gal分解為藍(lán)色產(chǎn)物,使菌落呈藍(lán)色;若外源DNA分子成功插入運(yùn)載體中,LacZ基因失活,因不能表達(dá)有活性的-半乳糖苷酶,在培養(yǎng)基上形成的菌落為白色。因此,可以根據(jù)菌落藍(lán)白顏色的不同,篩選出需要的轉(zhuǎn)化子。4.幾種目的基因獲取方法的比較從基因文庫中獲取人工合成方法從基因組文庫中獲取從部分基因文庫,如cDNA文庫中獲取化學(xué)合成法反轉(zhuǎn)錄法過程供體細(xì)胞中的DNA許多DNA片段載體受體菌群(基因組文庫)外源DNA擴(kuò)增,產(chǎn)生特定性狀目的基因目的基因的mRNA單鏈DNA雙鏈DNA載體受體菌群(cDNA文庫)目的基因蛋白質(zhì)的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列目的基因目的基因的mRNA單鏈DNA雙鏈DNA即目的基因?qū)ｎ}30克隆技術(shù)有關(guān)克隆技術(shù)的一、克隆技術(shù)與生殖類型在識(shí)別生殖方式時(shí),應(yīng)遵循以下思路:首先看有無精卵結(jié)合過程:1.若有,則為有性生殖,如卵式生殖和接合生殖(水綿)。2.若無,看有無生殖細(xì)胞產(chǎn)生:(1)若無,則為無性生殖,如分裂生殖、出芽生殖、營養(yǎng)生殖。(2)若有,看生殖細(xì)胞的形成是否經(jīng)過了減數(shù)分裂:否,為無性生殖,如孢子生殖;是,為有性生殖,如單性生殖(雄蜂的產(chǎn)生、花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株)。因?yàn)榭寺∵^程中既沒有生殖細(xì)胞的結(jié)合,也沒有涉及生殖細(xì)胞的形成,所以通過克隆技術(shù)形成新個(gè)體的過程屬于無性生殖。二、課本中涉及的不同操作水平的克隆技術(shù)1.分子水平上的克隆(1)含義:將某一特定的DNA分子或DNA片段在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制得到大量完全相同的該DNA或DNA片段的“群體”。(2)實(shí)例:DNA分子的復(fù)制。(3)實(shí)踐應(yīng)用:基因工程操作中的目的基因的擴(kuò)增過程。2.細(xì)胞水平上的克隆(1)含義:由一個(gè)單一的共同祖先細(xì)胞分裂形成一個(gè)細(xì)胞群體。其中每個(gè)細(xì)胞的基因都相同。(2)實(shí)例:細(xì)胞的有絲分裂、無絲分裂、二分裂。(3)實(shí)踐應(yīng)用:細(xì)胞工程中動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)。單克隆抗體的生產(chǎn)需動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)手段的支持。3.個(gè)體水平上的克隆(1)含義:指基因型完全相同的兩個(gè)或更多的個(gè)體組成的一個(gè)群體,其理論基礎(chǔ)是細(xì)胞的全能性。不同的細(xì)胞全能性表現(xiàn)不同,一般情況下遵循以下規(guī)律:細(xì)胞分裂能力細(xì)胞分化程度細(xì)胞的全能性舉例越強(qiáng)越低越高植物的根尖分生區(qū)細(xì)胞、形成層細(xì)胞;動(dòng)物的皮膚生發(fā)層細(xì)胞越差越高越低腦細(xì)胞、葉肉細(xì)胞(2)實(shí)例:植物個(gè)體水平上的克隆:植物的組織培養(yǎng)技術(shù)以及營養(yǎng)生殖都可以看做是植物的克隆過程。植物體細(xì)胞雜交、抗蟲棉的培育等過程需植物組織培養(yǎng)技術(shù)手段的支持。動(dòng)物個(gè)體水平上的克隆:核移植、同卵雙胞胎和動(dòng)物胚胎的分割移植。注:各種無性生殖方式也應(yīng)屬于克隆的范疇,如病毒的繁殖應(yīng)屬于分子水平的克隆;分裂生殖可以看成是細(xì)胞水平的克隆,也可以看成是個(gè)體水平的克隆;出芽生殖、孢子生殖和植物的營養(yǎng)生殖應(yīng)屬于個(gè)體水平的克隆。本文由宋佃信編寫整理專題31胚胎工程與生態(tài)工程一、胚胎工程中的高頻易錯(cuò)點(diǎn)歸納1.卵裂階段物質(zhì)含量和體積大小的變化(1)卵裂階段的細(xì)胞分裂方式有絲分裂。(2)受卵膜制約,從受精卵到囊胚階段總體積不變或略有減小,所以每個(gè)細(xì)胞體積減小。(3)伴隨細(xì)胞分裂,細(xì)胞數(shù)目增多,總DNA含量增多,但每個(gè)細(xì)胞中DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定。(4)該過程中有機(jī)物總量減少,因?yàn)橐恢焙粑牡粡耐饨缥铡＠?如圖表示蛙的受精卵發(fā)育至囊胚過程中,DNA總量、每個(gè)細(xì)胞體積、所有細(xì)胞體積之和、有機(jī)物總量的變化趨勢(shì)(橫坐標(biāo)為發(fā)育時(shí)間)。其中正確的是()A.B.C.D.解析蛙的受精卵不斷分裂,每分裂一次,DNA都要復(fù)制,所以DNA總量在不斷增加。但一直發(fā)育到囊胚時(shí)期,細(xì)胞的總體積基本不變,和受精卵的大小一樣,所以每個(gè)細(xì)胞體積逐漸下降,所有細(xì)胞體積之和基本保持不變。此段過程中沒有外來營養(yǎng)的供應(yīng),細(xì)胞時(shí)刻都在進(jìn)行呼吸作用消耗有機(jī)物,有機(jī)物總量逐漸下降。答案A2.試管嬰兒、設(shè)計(jì)試管嬰兒與克隆技術(shù)(1)試管嬰兒技術(shù)與克隆技術(shù)的區(qū)別:試管嬰兒技術(shù)的生物學(xué)原理是有性生殖(又稱為體外受精技術(shù)),克隆技術(shù)的生物學(xué)原理是無性生殖(又稱為體細(xì)胞核移植技術(shù))。(2)試管嬰兒與設(shè)計(jì)試管嬰兒的區(qū)別上述過程是為解決不孕夫婦生育問題而出現(xiàn)的普通試管嬰兒的培育過程;為設(shè)計(jì)試管嬰兒的過程,后者比前者多了胚胎移植前的遺傳學(xué)診斷。例2“設(shè)計(jì)試管嬰兒”與“試管嬰兒”均用到了下列哪種生物技術(shù)手段()A.核移植技術(shù)B.體外受精技術(shù)C.植入前遺傳學(xué)診斷技術(shù)D.胚胎分割技術(shù)解析“設(shè)計(jì)試管嬰兒”與“試管嬰兒”都通過體外受精技術(shù)獲取早期胚胎。答案B二、生態(tài)工程易錯(cuò)點(diǎn)分析1.對(duì)一些生態(tài)工程具體實(shí)例所用的生態(tài)學(xué)原理辨析不清(1)單一人工林比天然混合林穩(wěn)定性低,易暴發(fā)蟲害物種多樣性原理。(2)草原確定合理載畜量,不能過度放牧協(xié)調(diào)與平衡原理。(3)引種考慮適應(yīng)環(huán)境協(xié)調(diào)與平衡原理。(4)系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系系統(tǒng)整體性原理。(5)整體性原理(6)整體性原理和系統(tǒng)整體性原理的比較整體性原理指社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然三方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一,保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與平衡,例如林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的關(guān)系問題,即種樹的同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)收入、糧食、燃料等問題。系統(tǒng)整體性原理指整體大于部分之和,即1+12。目的是保持系統(tǒng)有很高的生產(chǎn)力。2.正確認(rèn)識(shí)石油農(nóng)業(yè)與污染物(1)正確認(rèn)識(shí)“石油農(nóng)業(yè)”“石油農(nóng)業(yè)”是大量使用化肥、農(nóng)藥和機(jī)械的生產(chǎn)方式,因?qū)κ偷饶茉从懈叨鹊囊蕾囆远妹?。它把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)這一復(fù)雜的生物過程,變成了簡(jiǎn)單的機(jī)械過程和化學(xué)過程。由于其投入高,產(chǎn)出也高,對(duì)糧食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用,但同時(shí)它所產(chǎn)生的廢棄物和有害物質(zhì)的數(shù)量也很龐大,大大削弱了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和持續(xù)生產(chǎn)