高考生物考前回扣现代生物科技专题含解析新人教版

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2013 高考生物考前回扣---现代生物科技专题 一、网络构建 二、基础回扣 专题 1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外 DNA 重组和转基因技术，赋 予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计和施工的，又叫做 DNA 重组技术。 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的 两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA 连接酶 (1)两种 DNA 连接酶（E·coliDNA 连接酶和 T4-DNA 连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA 连接酶来源于 T4 噬菌体，只能将双链 DNA 片段互补的黏性末端之间的磷 酸二酯键连接起来；而 T4DNA 连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较 低。 (2)与 DNA 聚合酶作用的异同:DNA 聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形 成磷酸二酯键。DNA 连接酶是连接两个 DNA 片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源 DNA 片段插入。 ③具有标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有 自我复制能力的双链环状 DNA 分子。 （3）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转 录法_和化学合成法_。 3.PCR 技术扩增目的基因 （1）原理：DNA 双链复制 （2）过程：第一步：加热至 90～95℃DNA 解链；第二步：冷却到 55～60℃，引物结合到互补 DNA 链；第三步：加热至 70～75℃，热稳定 DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步：基因表达载体的构建 1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达 和发挥作用。 2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因 （1）启动子：是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的 部位，能驱动基因转录出 mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的 DNA 片段 ，位于基因的尾端。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细 胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。 第三步：将目的基因导入受体细胞_ 1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2.常用的转化方法： 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管 通道法等。 将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。 将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是 繁殖快、多为单细胞、遗传物 质相对较少 ，最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ，其转化方法是： 先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达 载体 DNA 分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度 下促进感受态细胞吸收 DNA 分子，完成转化过程。 3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。 第四步：目的基因的检测和表达 1.首先要检测 转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技 术。 2.其次还要检测 目的基因是否转录出了 mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与 mRNA 杂交。 3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗 体进行抗原－抗体杂交。 4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。 （三）基因工程的应用 1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。 2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。 （四）蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基 因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 （基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质） 转录 翻译 专题 2 细胞工程 （一）植物细胞工程 1.理论基础（原理）：细胞全能性 全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞 2.植物组织培养技术 （1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 ―→愈伤组织 ―→试管苗 ―→植物体 （2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。 （3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种 的最后一道工序。 3.植物体细胞杂交技术 （1）过程： （2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学 法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。 （3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 （二）动物细胞工程 1. 动物细胞培养 （1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放 在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。 （2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用 胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代 培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培 养。 （3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数 目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现 象称为细胞的接触抑制。 （4）动物细胞培养需要满足以下条件 ①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素， 以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积 累对细胞自身造成危害。 ②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血 清、血浆等天然成分。 ③温度：适宜温度：哺乳动物多是 36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。 ④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2 是细胞代谢所必需的，CO2 的主要作用是维持培养液的 pH。 （5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学 研究的各种细胞。 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物 （1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。 （2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营 养丰富。 （3）体细胞核移植的大致过程是：（右图） 核移植 （4）体细胞核移植技术的应用： ①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； ②保护濒危物种，增大存活数量； ③生产珍贵的医用蛋白； ④作为异种移植的供体； ⑤用于组织器官的移植等。 （5）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。 3.动物细胞融合 （1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合 后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。 （2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原 生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。 （3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿 瘤和生物生物新品种培育的重要手段。 （4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较： 比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用法 植物体细 胞杂交 细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱 导原生质体融合 离心、电刺激、振动， 聚乙二醇等试剂诱导 克服了远缘杂交的不亲 和性，获得杂种植株 动物细胞 融合 细胞膜的流动性 使细胞分散后诱 导细胞融合 除应用植物细胞杂交 手段外，再加灭活的 病毒诱导 制备单克隆抗体的技术 之一 4.单克隆抗体 （1）抗体：一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、 特异性差。 （2）单克隆抗体的制备过程： 注入小 细胞融合 分离 抗原注入小鼠体内 B 淋巴细胞 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 细胞培 选择培养细胞 培养基 体内培养 体外培养 从腹水提取 从培养液提 单克隆抗体 （3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。 （4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。 （5）单克隆抗体的作用： ① 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有 准确、高效、简易、快速的优点。 ② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于 治疗其它疾病。 专题 3 胚胎工程 （一）动物胚胎发育的基本过程 1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体 外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动 物体内生产后代，以满足人类的各种需求。 2、动物胚胎发育的基本过程 （1）受精场所是母体的输卵管上段。 （2）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略 有减小。 （3）桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到 32 个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。 是全能细胞。 （4）囊 胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端 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。中间的空 腔称为囊胚腔。 （5）原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。 （二）胚胎干细胞 1、哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。 2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发 育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可 以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 3、胚胎干细胞的主要用途是： ①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律； ②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化 学物质时，就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡 的机理提供了有效的手段； ③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病、亨廷顿舞蹈症等； ④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植 ES 细胞可使坏死或退化的部位得以修 复并恢复正常功能； ⑤随着组织工程技术的发展，通过 ES 细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器 官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。 （三）胚胎工程的应用 1.体外受精和胚胎的早期培养 (1)卵母细胞的采集和培养： 主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲 取卵子，直接与获能的精子在体外受精。第二种方法：从刚屠宰 母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、 腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细 胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。 (2) 精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。 (3) 受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。 (4)胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以 检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐 和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以 及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或 冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚 或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植， 人的体外受精胚胎可在 4 个细胞阶段移植。) 2.胚胎移植 (1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到 同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚 胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌 性动物应为常见或存量大的品种。） 地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过 胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。 (2) 胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。 (3) 生理学基础：①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。 这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。 ②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。 ③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。 ④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中 不受影响。 (4) 基本程序主要包括： ①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁 殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体 母牛做超数排卵处理。 ②配种或人工授精。 ③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第 7 天，用特制的冲卵装置，把供体母 牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚 囊胚阶段。直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。 ④对胚胎进行移植。 ⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。 3.胚胎分割 (1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 等份、4 等份等，经移植获得同卵双胎或多胎 的技术。 (2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。 (3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分 化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。） (4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的 恢复和进一步发育。 专题 4 生物技术的安全性和伦理问题 （一）转基因生物的安全性争论 ： (1)基因生物与食物安全： 反方观点：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变 正方观点：有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据 (2)转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响 反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成 为超级杂草、有可能造成“基因污染” 正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限 (3)转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响 反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链 进入人体 正方观点：不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境 （二）生物技术的伦理问题 (1)克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。 否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚 姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上 和社会地位上都不健全的人。 肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的 技术也只有通过实践才能使之成熟。 中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支 持、不接受任何生殖性克隆人的实验。 (2)试管婴儿：两种目的试管婴儿的区别两种。不同观点，多数人持认可态度。 否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期生命也有活下去的 权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。 肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供 骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。 (3)基因身份证： 否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻 困难、人际关系疏远等严重后果。 肯定的理由：通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目 的。 （三）生物武器 (1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。 (2)散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。 (3)特点：致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危 害时间长等。 (4)禁止生物武器公约及中国政府的态度 三、考题预测 1.(2013·山东省潍坊市光华中学高三月考)已知 SARS 是由一种 RNA 病毒感染所引起的疾 病。SARS 病毒表面的 S 蛋白是主要的病毒抗原，在 SARS 病人康复后的血清中有抗 S 蛋白的特 异性抗体。某研究小组为了研制预防 SARS 病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作 流程如下： (1)实验步骤①所代表的反应过程是__________________________________。 (2)步骤②构建重组表达载体 A 和重组表达载体 B 必须使用 ________________________________________________________________________。 (3)如果省略步骤②而将大量扩增的 S 基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表 达的 S 蛋白，其原因是 S 基因在大肠杆菌中不能________，也不能______________。 (4)为了检验步骤④所表达的 S 蛋白是否与病毒 S 蛋白有相同的免疫反应特征，可用________ 与________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。 (5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的 S 蛋白与真核细胞表达的 S 蛋白的氨基酸序列 ________( 填 “ 相 同 ” 或 “ 不 同 ”) ， 根 本 原 因 是 __________________________________________________________________。 2.如图 1 表示利用生物技术制备抗 X 的单克隆抗体的过程；图 2 表示体外受精培育优质 奶牛的过程；图 3 表示番茄和马铃薯植物细胞融合和再生植株的过程，请据图回答下面的问 题。 (1)在图 1 中注射到小鼠体内的物质是__________。融合后的细胞经过多次筛选才能获得 理 想 的 细 胞 ， 此 类 细 胞 的 特 点 是 __________ 。 该 过 程 所 用 的 生 物 技 术 有 ___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)图 2 中参与体外受精的精子需要经过成熟和________的过程，才能使卵细胞受精。若 要获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可对图 2 中囊胚中的__________均等分割后进行胚胎 移植。以上技术是在__________(填“体内”或“体外”)完成的。 (3)图 3 中过程①是植物细胞形成__________的阶段，该阶段所用的酶是__________。在 形成再生植株的过程中与组织培养有相似之处的步骤是__________。 3.科学家从某些能无限增殖的细胞质中分离出无限增殖的调控基因(prC)，该基因能激发 许多动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答以下问题。 (1) 利 用 细 胞 融 合 技 术 制 备 单 克 隆 抗 体 ， 促 进 动 物 细 胞 融 合 常 用 的 诱 导 剂 是 ______________。 (2)利用细胞融合技术制备单克隆抗体时有两次筛选，第 1 次筛选的目的是________，第 2 次筛选的目的是_______________________________ ___________________________________________________________。 (3)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，其思路如图所 示。请回答下列问题。 ①酶 A 是指________，酶 B 是指________。 ②对已导入重组质粒的Ⅱ进行“检测”的目的是______________________；题目中Ⅱ所指的 细胞是________，Ⅲ所指的细胞具有的特点是_________________。 (4)也有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，试用相关的图示及文 字在下图中表示该过程： 4．(2013·昆明一中三模)控制哺乳动物的性别对于畜牧业生产有着十分重要的意义。目 前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如：牛的 X 精子的 DNA 含量比 Y 精子的高出 4% 左右，利用这一差异人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所 需性别的试管牛(如下图所示)。 根据以上信息回答下列相关问题： (1)图中过程①通常采用的是________技术，在这个过程中获能的精子与卵细胞结合形成 受精卵，为获得更多的卵细胞需要给良种母牛注射适宜剂量的________。 (2)过程②中受精卵培养发育至______________时期，再经胚胎移植到代孕母牛体内发 育，从而获得后代。若希望同时获得多个性状相同的个体，可以使用____________________ 技术。 (3)动物“生物反应器”是转基因动物技术中最诱人的部分之一。为了提高牛奶中赖氨酸 的含量，某大学研究人员利用现代生物工程技术，得到了一头转入外源赖氨酸基因的克隆奶 牛，预计将来其分泌的乳汁中含有更多的赖氨酸。下图为培育转基因克隆动物的技术流程图： 获 得外源赖氨酸基因所需要的工具酶是______________。该基因不能从人体细胞中获得， 原因是________________。 已知该奶牛培育过程中所用受体细胞为一只雌性奶牛胎儿的成纤维细胞，导入目的基因 常用的方法是____________，把该含有外源基因的受体细胞培育成为一头奶牛还需要用到的 技术有：___________ (至少写出两种)。 5．以前某地农村农作物秸秆都是作为燃料燃烧，而农户和家畜的粪便等均作为肥料直接 施入农田。后来逐步开始进行农村产业结构调整，下图是现在当地生态工程示意图。 (1) 试 分 析 以 前 生 产 形 式 的 主 要 不 利 影 响 ： ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)该生态工程的建设遵循了__________(至少填两个)等基本原理。生态工程与传统工程相比 较，具有__________等特点。 (3)当地人希望进一步提高该系统的经济效益和生态效益。专家经过考察后，建议他们增加一 个奶牛养殖项目。村民接受了专家的建议，并对原有的生产项目做了一些调整。他们需要调 整的项目主要是__________。 (4)现代生物技术可应用于生态建设，例如__________工程中抗虫、抗病转基因植物的种植减 少了农药的使用；__________工程中组织培养技术的应用，可对城市环境进行综合治理。又 如__________工程中胚胎移植可以用于保护濒危野生动物，保护生物多样性等。 (5)该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是 ________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 1.【解析】本题考查基因工程的工具及操作步骤和学生识图能力。(1)图中①RNA→DNA 表 示通过逆转录方式获得目的基因。(2)基因表达载体构建时，需要利用限制酶对载体和目的基 因进行剪切，形成黏性末端，然后用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组载体。 (3)目的基因导入受体细胞后，需要借助于载体在受体细胞中进行复制而扩增目的基因，从而 获得大量的表达产物，而直接导入则容易被受体细胞中的 DNA 水解酶所水解，导致得不到表 达产物。(4)S 蛋白为 SARS 病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原—抗体特异性反应实验可检 测其是否具有同样的抗原性。(5)步骤④和⑥相比，基因相同，只是导入的受体细胞的种类不 同，因为真核生物和原核生物共用一套密码子，所以表达产物相同。 【答案】(1)逆转录 (2)限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 (3)复制 以其为模板合成 S 基因的 mRNA(或转录) (4)大肠杆菌中表达的 S 蛋白 SARS 康复病人血清 (5)相同 表达蛋白质所用的基因相 同 2.【解析】(1)图 1 所示为单克隆抗体的制备过程。小鼠的 B 细胞经过免疫，再与能无限 增殖的骨髓瘤细胞融合，形成的杂交瘤细胞同时具备了分泌抗体和无限增殖的能力。(2)图 2 所示为胚胎工程中的体外受精和胚胎移植技术。精子只有经过获能处理后才具备使卵细胞受 精的能力。将内细胞团进行均等切割后，每个部分都可以再发育成一个个体。以上操作过程 都在体外进行。(3)图 3 所示为植物体细胞杂交和植物组织培养过程。体细胞杂交的第一步就 是制备原生质体，可以利用纤维素酶和果胶酶将植物细胞壁分解掉。将杂种细胞培养成植株 要经过脱分化和再分化等过程。 【答案】(1)抗原 X 既能无限增殖又能产生抗 X 的抗体 动物细胞融合技术和动物细胞 培养技术 (2)获能 内细胞团 体外 (3)原生质体 纤维素酶和果胶酶 ④⑤(⑥) 3.【解析】(1)诱导动物细胞融合的方法有三种，其中用灭活的病毒是常用方法。(2)在 单克隆抗体制备过程中，融合的细胞共有 3 种类型，第 1 次筛选的目的是选出杂交瘤细胞， 但是杂交瘤细胞不一定产生所需抗体，所以还必须进行第 2 次筛选。(3)基因工程中用到的酶 是限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶，将重组质粒成功导入后，进行检测的目的是看目的基因 是否表达。题目Ⅱ所指的细胞是浆细胞，因为只有浆细胞才会产生抗体，Ⅲ所指的细胞是导 入目的基因的浆细胞，由于目的基因控制细胞无限增殖，所以可用转基因技术来生产单克隆 抗体。(4)由题干可知，从无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prC)，所以采 用核移植技术，应将无限增殖细胞的核除去，留下细胞质，让其与浆细胞核融合，则可产生 单克隆抗体。 【答案】(1)灭活的病毒 (2)筛选出杂交瘤细胞 筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 (3)①限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 ②检测目的基因在受体细胞中是否进行了表达(或检 测受体细胞是否显示出目的基因控制的性状) 浆细胞 既能无限增殖又能产生特定抗体 (4)如图 4．【解析】(1)将分离出的精子，获能后与卵细胞在体外完成受精过程，要想获得更多的 卵细胞，可用促性腺激素注射到母牛体内，促使其超数排卵。 (2)进行胚胎移植时所需的胚应该为全能性很高的桑椹胚或囊胚；获得多个性状相同的个 体的生物技术手段是胚胎分割。 (3)获得外源赖氨酸基因所需要的工具酶是限制酶，因为人体的必需氨基酸只能来自食 物，或者说在人体内不能合成赖氨酸，故该目的基因不能从人体细胞中获得。将目的基因导 入动物细胞常采用的方法是显微注射法。把该含有外源基因的受体细胞培育成为一头奶牛， 首先对受体细胞即发育到减数第二次分裂中期的卵母细胞要进行体外培养，细胞融合后对重 组细胞还要进行细胞培养使之发育为早期胚胎，然后移植到代孕的母牛体内进行生长发育。 【答案】 (1)体外受精 促性腺激素 (2)桑椹胚或囊胚 胚胎分割和胚胎移植 (3)限制性核酸内切酶 人体内没有相关的基因(或赖氨酸为人体 必需氨基酸，人体不能合成) 显微注射法 核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术 5.【解析】(1)以前农作物秸秆作为燃料燃烧，这不仅造成了能源和物质资源的浪费，同 时也造成了环境污染、增加了农业成本。(2)该题中的生态工程实现了物质的循环利用和能量 的高效利用，同时具有较多的物种种类，因此体现了生态工程中的物质循环再生原理、物种 多样性原理等。生态工程的特点是少消耗、多效益、可持续。(3)增加了养牛项目，需要种植 可提供牛生存的作物，因此增加一个奶牛养殖项目可在原有的生态工程基础上调整种植的农 作物的种类和数量即可。(4)抗虫棉等的培育属于基因工程，组织培养技术属于细胞工程，而 胚胎移植则属于胚胎工程。(5)该生态工程由于充分利用了废弃物中的能量，因此实现了能量 的多级利用。 【答案】(1)能源和物质资源的浪费，造成环境污染，农业成本高等 (2)物质循环再生 原理、物种多样性原理、整体性原理、协调与平衡原理等 少消耗、多效益、可持续 (3)种 植的农作物的种类和数量(或原养殖家畜的数量等) (4)基因 细胞 胚胎 (5)充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的多级利用(废弃物资源 化)