第38讲 胚胎工程与生态工程
[考试标准]
考点一 胚胎发育与胚胎工程
1．胚胎发育的过程
2．胚胎工程
(1)含义：在胚胎发育过程中进行的胚胎操作技术。
(2)技术：主要包括体外受精，胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
(3)研究对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。
3．体外受精和胚胎体外培养
(1)精子的采集及获能：从附睾中取出成熟的精子，放入培养液中培养，使其达到获能状态。
(2)卵细胞的采集：最常用的方法是卵巢经超数排卵处理后，用穿刺针吸取卵泡液(连同卵母细胞)取出，然后在体外进行人工培养，促进其成熟。
(3)受精：获能的精子和成熟后的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间，便可受精。
(4)受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入和着床，通常移植的适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎。
(5)胚胎体外培养
①早期胚胎在人工创造的环境中的发育。
②胚胎不同发育期需要不同成分的培养液，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精( ×)
(2)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力( √)
(3)囊胚的滋养层细胞具有发育全能性( ×)
(4)囊胚形成的过程中，每个细胞的体积不断增大( ×)
(5)原肠胚时期的每一个细胞都属于全能干细胞( ×)
2．胚胎移植是胚胎工程中的核心技术，下图表示胚胎移植的操作流程。请据图思考下列问题：
(1)图中供体牛和受体牛分别是哪些？选择标准是什么？
提示供体牛是良种公、母牛；受体牛是一般受体奶牛和一般受体肉牛。
选择标准：供体是遗传性能和生产性能优秀的个体，受体是健康、有繁殖能力的个体。(2)对供体牛和受体牛要进行怎样的处理？
提示对供体牛进行超数排卵处理；对供、受体进行同期发情处理。
(3)用于移植的早期胚胎应是发育到哪些阶段的胚胎？
提示桑椹胚或囊胚。
题组胚胎发育和体外受精过程分析
1．下图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是( )
A ．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B ．②过程只与细胞膜的流动性有关
C ．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂
D ．④过程属于胚胎移植过程
答案 B
解析 在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程。
2．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A ．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B ．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C ．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D ．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 为保证物种在遗传上的稳定性，同一物种的精卵细胞在结合时，需要先通过细胞的识别，此过程由细胞膜上的糖蛋白完成，因糖蛋白具有物种特异性，其细胞识别也具有物种特异性，A 项正确；受精卵卵裂时产生的细胞团称为卵裂球，随卵裂球细胞数目的增加，细胞逐渐变小，总体积基本不变，B 项错误；滋养层细胞是已经具有定向分化趋向的细胞，分化方向一旦确定即稳定而不可逆转，失去了发育的全能性，C 项错误；原肠胚发育分化会形成各种器官原基，D 项错误。
3．培育“试管山羊”的基本过程如图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是( ) ?
??良种母山羊――→甲卵母细胞良种公山羊――→采集精子――→乙受精卵――→丙早期胚胎――→丁代孕母羊――→繁育试管山羊
A ．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B ．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C ．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D ．丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
答案 A
解析 对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A 项正确；乙过程为体外受精过程，B 项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C 项错误；对代孕母羊的要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D 项错误。
体外受精和胚胎体外培养的流程
考点二 胚胎移植、胚胎分割及胚胎干细胞
1．胚胎移植
(1)概念：指将经济价值较高、遗传性状优良的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。
(2)供体：指提供胚胎的动物。
(3)受体(代孕母)：接受胚胎的动物。
(4)过程：供体母畜―→早期胚胎――→移植同期发情排卵、但未经配种的受体的相应部位――→分娩后
代。
(5)意义：胚胎工程中获得后代的唯一方法。
2．胚胎分割
(1)概念：借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。
(2)基本过程：良种母牛取出,早期胚胎――→切割针刀或采用酶处理等方式分割的胚胎或细胞――→直接移植受体
――→发育产仔后代。
(3)意义：可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法。
3．胚胎干细胞
(1)来源：囊胚内细胞团。
(2)培养：一般用胚胎成纤维细胞作饲养层培养胚胎干细胞，这样可以促进干细胞生长的同时抑制干细胞的分化。
(3)获取：把胚胎干细胞放到有饲养层的培养液中培养，直到内细胞团突出饲养层外，用酶消化或机械剥离内细胞团，再把它用酶消化成单个细胞，置于新鲜培养液中培养。
(4)应用：①胚胎干细胞核移植：将胚胎干细胞核移植到去核卵细胞中，经过胚激活、胚胎培养、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。 ②用干细胞克隆器官，为器官移植提供器官。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的( √ )
(2)在对囊胚进行分割时，要将滋养层细胞均等分割( × )
(3)在胚胎移植中，对供体母羊要做超数排卵处理，对供、受体要做同期发情处理( √ )
(4)胚胎分割移植应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚( × )
(5)胚胎干细胞在体外培养条件下具有增殖而不发生分化的特点( √ )
2．探究用于移植的胚胎来源及生殖方式
提示 (1)核移植――→早期胚胎培养无性繁殖。
(2)体外受精――→早期胚胎培养有性生殖。
(3)体内受精→冲卵→移植→有性生殖。
3．什么是饲养层细胞，它有什么作用？
提示 饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
题组 胚胎移植、胚胎分割及胚胎干细胞的应用及过程分析
1．牛胚胎移植的基本程序如下图所示，下列说法错误的是( )
A ．供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎
B ．图中a 指的是超数排卵，可用促性腺激素
C ．为了提高牛胚胎的利用率，常采用的方法是胚胎分割移植
D．供体和受体(代孕母牛)要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应
答案 D
解析胚胎移植的目的是发挥雌性优良个体的繁殖潜力；胚胎分割是将一个胚胎分成多份，从而提高了优良胚胎的利用率；胚胎移植过程不同于器官移植，并不是将胚胎移植到受体的体内，而是在受体的子宫内发育，所以没有排斥反应，不需要进行免疫检查。
2．下列关于胚胎分割的说法中，正确的是( )
A．胚胎分割移植可产生基因型完全相同的新个体
B．胚胎分割次数越多，产生的新个体也就越多
C．胚胎分割移植属于有性生殖
D．胚胎分割若在囊胚期，不仅内细胞团要均等分割，滋养层也要均等分割
答案 A
解析胚胎分割移植的各部分是由一个受精卵经有丝分裂产生的，其基因型完全相同，属于无性生殖。在囊胚期分割时的关键是要注意内细胞团的均等分割。实践证明，同卵多胎的可能性很小，所以不宜分割次数过多。
3．某研究小组准备对某种动物的胚胎干细胞进行动物细胞培养。下列有关叙述正确的是( )
A．胚胎干细胞在不加饲养层的培养基中培养会出现细胞分化
B．可从原肠胚中获取胚胎干细胞
C．胚胎干细胞在原代培养过程中不会出现接触抑制的现象
D．胚胎干细胞经培养能分裂分化成新个体
答案 A
解析加饲养层的胚胎干细胞不分化，不加饲养层的胚胎干细胞能分化成组织器官；胚胎干细胞来源于早期胚胎(囊胚)，内细胞团为胚胎干细胞，原肠胚已经发生细胞分化；如果不出现接触抑制现象，那么细胞已经发生癌变，因此胚胎干细胞的原代培养也会出现接触抑制现象；
胚胎干细胞虽然具有发育全能性，但是凭目前技术还不能由干细胞发育成新个体。
胚胎移植与胚胎分割的操作流程
考点三 生态工程的原理及主要类型
1．生态工程的研究原理和研究对象 ????? 原理：整体、协调、循环、再生研究对象：社会—经济—自然复合生态系统
2．生态工程的主要类型
(1)物质循环利用的生态工程
①城市生活垃圾进行减量化、无害化、资源化处理。
②农村发展养殖业，将农作物秸秆“过腹还田”等。
(2)节水和废水处理与应用的生态工程：农业区域实施节水灌溉技术，城市、工业开发节水性质的生态系统；对废水、污水等实施减量、回收、再生和再循环的措施。
(3)山区小流域综合治理与开发的生态工程：利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与发展草业、牧业、林业结合。
(4)清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程：生产沼气，开发利用太阳能、风能等清洁及可再生能源。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)生态农业的指导思想是环境与经济协调发展( √ )
(2)生态工程是无消耗、多效益的工程( × )
(3)设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化( × )
(4)矿区废弃地生态修复工程的关键是优先选择农作物以提高经济效益( × )
2．用流程图形式展示生态经济的生产方式
提示原料→产品→原料→产品的生产体系。
题组生态工程的原理及主要类型
1．如图为生态养猪模式。从图中可知该生态工程属于( )
A．物质循环利用的生态工程
B．节水和废水处理与应用的生态工程
C．山区小流域综合治理与开发的生态工程
D．清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程
答案 B
解析这是一个对养猪场的废水进行回收、再生的生态工程。
2．据下图判断，下列叙述不符合生态学原理的是( )
A．物质经过多级利用，实现了良性循环
B．每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益
C．由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用效率降低
D．由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染
答案 C
解析选项A符合物质循环再生原理；选项B对物质循环再生进行了进一步阐述；选项C与能量多级利用提高了能量利用效率不符；选项D在物质循环再生基础上，阐述了“污染物是放错地点的原料”的含义。
对生态工程具体实例所遵循的原理的几个易错点
(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——平衡原理。
(3)引种考虑适应环境——协调原理。
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。
考点四生态工程在农业中的应用
1．庭院生态工程
进行物质和能量的多级利用。
2．农业生态工程
按照生态和经济规律，种养结合，优化设计。
3．主要技术
(1)物质的良性循环技术。
(2)洁净可再生的新能源开发技术。
(3)种植业和畜牧业合理优化技术。
(4)套种、间种、轮种制度；立体养殖技术；生物防治技术等。
[诊断与思考]
1．判断下列叙述的正误
(1)退耕还林还草的措施主要利用的农业生态工程技术是种植业和畜牧业合理优化技术( √)
(2)“秸秆的多级利用”充分体现了生态工程的物质循环再生原理( √)
(3)在农业生态系统中，物质经多次重复利用，提高了物质利用率( √)
(4)建立生态农业时巧设、增设食物链的目的是使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低( ×)
2．如图是某生态工程示意图，据图回答下列问题：
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是实现物质的循环再生和能量的多级利用；该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了利用，这体现了生态工程的物质循环再生原理。
(2)该生态工程能生产出无公害大米的原因是减少了化肥和农药的使用量，减少了环境污染。
(3)将蘑菇房与蔬菜大棚相通可提高蔬菜产量，原因是蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进
《现代生物科技专题》高考试题汇编 1、（2011海南卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 回答有关基因工程的问题： （1）．构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生粘性末端，也可能产生末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生（相同，不同）粘性末端的限制酶。 （2）．利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是提供。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用处理大肠杆菌，以利于表达载体进入。为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为。为了检测胰岛素基因转录的mRNA 是否翻译成，常用抗原-抗体杂交技术。 （3）．如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质 粒的中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上。 2、（2011全囯Ⅰ卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝光池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题： （1）．污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过呼吸将有机物分解。 （2）．植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了（生态系统、群落、种群）。在植物池的食物网中，植物位于第营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于所固定的。 （3）．生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、和等原理。（4）．一般来说，生态工程的主要任务是对进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。 3、（2012海南卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题： （1）．为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的序列，据此可利用方法合成目的基因。获得丙中蛋白质的基因还可用、方法。 （2）．在利用上述丙中蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需使用酶和酶。 （3）．将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗的危害。 （4）．若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子 （填“含有”或“不含”）丙种蛋白质基因。 4、（2012全囯Ⅰ卷）【生物——选修3：现代生物科技专题】（15分） 根据基因工程的有关知识，回答下列问题：· （1）．限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有和。（2）．质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是 。 （3）．按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即DNA连接酶和DNA连接酶。 （4）．反转录作用的模板是，产物是。若要在体外获得大量反转录产物，常采用技术。 （5）．基因工程中除质粒外，和也可作为运载体。（6）．若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是。
生物选修3《现代生物科技专题》综合测试题1 一、单项选择题（本题包括20小题，每题2分，共40分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项最符合题目要求。） 1．下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是 A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体 B．培养中的人B细胞能够无限地增殖 C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞 2．单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗 体的叙述，错误 ．．的是 A．特异性强、灵敏度高 B．与抗癌药物结合可制成“生物导弹” C．体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体 D．由效应B细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌 3．下列不．属于动物细胞工程应用的是 A．大规模生产干扰素．用于抵抗病毒引起的感染 B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞 C．大规模生产食品添加剂、杀虫剂等 D．利用胚胎移植技术，加快优良种畜的繁殖 4．以下不能 ．．说明细胞全能性的实验是 A．菊花花瓣细胞培育出菊花新植株B．紫色糯性玉米种子培育出植株 C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株5．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不．正确的是 A．分化发生在生物体的整个生命进程中 B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果 C．未离体的体细胞不会表现出全能性 D．分化过程中遗传物质发生了改变 6．英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆出小羊“多利”。克隆羊的生殖方式属于 A．分裂生殖B．孢子生殖C．无性生殖D．有性生殖 7．将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不．需要的是 A．具有完整细胞核的细胞B．一定的营养物质和植物激素 C．离体状态D．导入特定基因 8．关于单克隆抗体，下列叙述不．正确的是
选修3《现代生物科技专题》知识点总结 专题1 基因工程 一、基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别 DNA分子的某种的核苷酸序列，并且使每一条链中部位的两个核苷酸之间的断开，因此具有性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式： 和。 2.“分子缝合针”—— (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：都缝合键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的 之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接平 末端的之间的效率较。 (2)与DNA聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端， 形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”—— （1）运载体具备的条件： ①。 ②。 ③具有，供。 （2）最常用的运载体是，它是一种裸露的、结构简单的、独立于 ，并具有的双链。 二、基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基主要是指：，也可以是一些具有的因子。 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 法和法。 3.PCR技术扩增目的基因 （1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。 （2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理： （4）过程：第一步：加热至90～95℃，DNA解链为； 第二步：冷却到55～60℃，与两条单链DNA结合； 第三步：加热至70～75℃，从引物起始进行的合成。 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，并且可以， 使目的基因能够。 2.组成：＋＋＋＋ （1）启动子：是一段有特殊结构的，位于基因的，是 识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的，位于基因的。 （3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中，从而将 筛选出来。常用的标记基因是。
现代生物学技术 1：2010年诺贝尔生理学或医学奖：试管婴儿 2：人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一：细胞工程概述 1：细胞工程：以细胞为对象，应用生命理论科学理论，借助工程学原理和技术。 研究对象：动植物细胞（原生质体）。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2：生物工程：以生命科学为基础，用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程：4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程：30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程（第二代基因工程）→组织工程→代谢工程 3：细胞工程发展历史 ①探索期：19世纪末—20世纪中期 动物：1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物：1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期：20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体：三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4：快速发展时期：20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A：动植物人工繁殖技术：植物组织培养，人工育种，试管动物，克隆动物 B：细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C：生物制品生产技术 D：细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征：锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合
选修3《现代生物科技专题》 第一章基因工程 基因工程的概念 是狭义的遗传工程，其核心是构建重组的DNA分子，早期也称为重组DNA技术。 （一）基因工程的基本工具 1.限制性核酸内切酶（限制酶） (1)来源：从细菌中分离出来。 (2)作用：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. DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coli DNA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·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌，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.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：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒
基因工程的原理：让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定和高效地表达 (二)基因工程的基本操作程序 (1)获得目的基因 有两种方法： ①目的基因的序列是已知的：用化学方法合成目的基因，用聚合酶链式反应（PCR）技术扩增目的基因 ②目的基因的序列是未知的：从基因文库中提取目的基因。 (2)形成重组DNA分子 用一定的限制性核酸内切酶切割质粒，使其出现一个切口，露出粘性末端。用相同的限制性核酸内切酶切割目的基因，使其产生相同的粘性末端。将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成一个重组DNA分子(重组质粒)。 (3)将重组DNA分子导入受体细胞 基因工程中常用的受体细胞有：大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞。 导入过程：用氯化钙处理大肠杆菌，增加大肠杆菌细胞壁的通透性，使重组质粒进入大肠杆菌受体细胞
高中生物 记忆材料 《现代生物科技专题》 经典知识点 班级： 姓名： 诸城繁华中学
★考点1、（Ⅰ）基因工程的诞生——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。 ★考点2、（Ⅱ）基因工程的原理及技术 原理：基因重组 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）来源：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T4DNA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。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增)，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。用“鸟枪法”获取目的基因的缺点是工作量大，具有一定的盲目性。 人工合成目的基因的常用方法有反转录法（以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因）和化学合成法（根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得） 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——是基因工程的核心
现代生物科技专题2020年高考题 1.（2020北京卷）番茄根尖经过植物组织培养过程可以获得完整的番茄植株，有关此过程的叙述错误的是( ) A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化 B.植物激素在此过程中起调节作用 C.此过程中若发生杂菌污染则难以获得目的植株 D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株 2. （2020北京卷）下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，错误的是( ) A.获得B细胞之前需给动物注射特定的抗原 B.分离出的B细胞应与骨髓瘤细胞融合 C.需要从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞 D.得到的所有杂交瘤细胞产生的抗体均相同 3. （2020江苏卷，多选）小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如下图所示。下列叙述错误的是( ) A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子 B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同 C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞 D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养 4.（2020天津卷）在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的( ) A.卵原细胞 B.初级卵母细胞 C.次级卵母细胞 D.卵细胞 5.（2020浙江卷）下列关于基因工程的叙述，正确的是（） A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶，则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定
B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系，抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关 C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株，其DNA检测均含目的基因，抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后，出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置6.（2020山东卷）两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( ) A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合 D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段 7.（2020山东卷）经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( ) A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子 B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理 C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植 D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得 8.（2020山东卷）新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是( ) A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理 B.感染早期，会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况 C.患者康复后，会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况 D.感染该病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测
第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一：填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用________________调控，而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________；micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子，它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性，是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中，抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中，________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________，实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________，它是通过局部DNA的来实现，________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上，真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________，它是研究________________的好方法。 二：是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强，则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。
重点增分练 一、选择题1．拟采用“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”的方法繁殖一种名贵花 卉。下列有关叙述错误的是( ) A．消毒的原则是既要杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害 B．在愈伤组织培养基中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞 C．出芽是外植体经细胞脱分化后再分化的结果，受基因选择性表达的调控D．诱导分化生长物生根时，培养基中通常含有NAA等植物生长调节剂 解析：选B 愈伤组织细胞有细胞壁，加入细胞融合的诱导剂也不能使细胞融合；再分化出芽是基因选择性表达的结果；NAA等植物生长调节剂可以诱导分化生根。2．(2019届高三·苏锡常镇四市调研)将鼠胚胎干细胞(ES细胞)种植于饲养层细胞上， 添加干细胞因子、血小板生成素及动物细胞培养液，培养6 d后，检测发现86%的细胞形态与结构特征呈现出造血干细胞样细胞(CD34＋细胞)的特点。下列有关叙述错误的是( ) A．从早期胚胎中分离出来的细胞就是ES细胞 B．干细胞因子等物质可促进ES细胞分化形成CD34＋细胞 C．ES细胞形成CD34＋细胞的根本原因是基因的选择性表达 D．本实验结果尚不能支持“动物细胞具有全能性”的观点 解析：选A 从早期胚胎中分离出来的细胞有ES细胞，但不都是ES细胞；干细胞因子 等物质可促进ES细胞分化形成CD34＋细胞；ES细胞形成CD34＋细胞的过程为细胞分化，其实质是基因的选择性表达；本实验结果只是形成了多种不同的细胞，并没有形成完整的个体， 因此尚不能支持“动物细胞具有全能性”的观点。 3．下表是有关动物细胞培养与植物组织培养的比较，错误的是( ) 解析：选A 殖。
生物选修三易考知识点背诵 专题1 基因工程 1.基因工程:又名或 操作环境:；操作对象:；操作水平: 基本过程: 特点:；本质（原理）： 2．基因工程的基本工具 Ⅰ.“分子手术刀”—— （1）来源：主要是从中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别，并且使 断开。 （3）结果：产生的DNA片段末端——。 （4）要获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？ Ⅱ.“分子缝合针”—— (1)两种DNA连接酶（和）的比较： ①相同点：都缝合键。 ②区别：前者来源于，只能连接；而后者来源于， 能连接，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的区别：DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的 末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。 Ⅲ.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件： ①能在受体细胞中上，并随染色体DNA同步复制； ②具有一至多个，供外源DNA片段插入； ③具有，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是，它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的。 （3）其它载体： 3.基因工程的基本操作程序 第一步： (1)获取目的基因的方法：、、
(2)PCR技术 ①原理： ②条件：、、、 ③PCR技术与体内DNA复制的区别： a. PCR不需要酶；体内DNA复制需要； b. PCR需要酶（即Taq酶），生物体内的聚合酶在高温时会变性； c. PCR一般要经历三十多次循环，而生物体内DNA复制受生物体遗传物质的控制。 (3)注意：构建基因文库需要哪些操作工具？ 第二步：——基因工程的核心 基因表达载体组成： +复制原点 （1）：是一段有特殊的DNA片段，位于基因的首端，是识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA。没有启动子，基因就不能转录。 （2）：也是一段有特殊的DNA片段，位于基因的尾端，使转录终止。 （3）标记基因的作用：，常用的标记基因是。 第三步：将目的基因导入受体细胞 常用的转化方法： (1)导入植物细胞：采用最多的方法是法，其次还有基因枪法和花粉管通道法等。 (2)导入动物细胞：最常用的方法是技术。此方法的受体细胞多是。 (3)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，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用处理细胞，使其成为，有利于促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。 注意：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。第四步： （1）首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，方法是采用。用 （2）其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用方法是。 用 （3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是。 （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，需要。
现代生物科学技术专题复习题（细胞工程）2012、7 1、（2011 A ．②和③过程会发生减数分裂过程 B ．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素 C ．①阶段有细胞增殖但无细胞分化 D ．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体 2、（2011西城）19．下列关于克隆的说法不正确的是 A ．由一个受精卵发育为一个完整的个体叫做克隆 B ．基因克隆是指某目的基因复制的过程 C ．动物体细胞克隆要通过细胞核移植形成重组细胞 D ．动物克隆的技术基础是动物细胞的培养 3、（2011海淀）26．下面的简式表示植物组织培养的大致过程，据此判断不正确的是 A ．若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞，则④可能出现不同植物的遗传特性 B ．若①是花粉，则④是单倍体植株，经染色体加倍后可得到稳定遗传的品种 C ．若①是人参细胞，对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量 D ．若①是具有杂种优势的农作物细胞，则利用③进行繁育会发生性状分离 4、（2011海淀）27．下列实例与所利用的技术或原理不相符合的是 A ．转基因抗虫棉的培育需要利用植物组织培养技术 B ．植物组织培养过程依据的原理是植物细胞具有全能性 C ．原生质体融合和动物细胞融合都利用了细胞膜的选择透过性 D ．植物愈伤组织的形成和杂交瘤细胞的培养都与细胞分裂有关 5、（2011朝阳期末）26．下列各项不属于细胞工程在实际中应用的是： A ．培育工程菌使之能产生人生长激素 B ．将甲植物细胞内的叶绿体移入乙植物细胞内 C ．将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，培育出“番茄—马铃薯” D ．能够产生抗体的B 细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合制备单克隆抗体 6、（2011朝阳期末）39．下列有关克隆的叙述，错误的是 A ．动物难以克隆的根本原因是基因组中的基因不完整 B ．细胞克隆可用于从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系 C ．“多利”绵羊的性状与供核绵羊不完全相同 D ．克隆动物的核心技术手段是核移植，属于无性生殖 7、（20XX 年江苏卷）14．关于现代生物技术应用的叙述，错误的是 A ．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 B ．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体 C ．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒 D ．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育 8、（2011石景山期末）40．利用细胞工程方法，以SARS 病毒蛋白质外壳为抗原制备出单克隆抗体。下列叙述正确的是 A ．用纯化的蛋白质外壳反复注射到小鼠体内，即可获得单克隆抗体 B ．体外培养单个效应B 细胞，即可获得针对SARS 病毒的单克隆抗体 C ．将等量效应B 细胞和骨髓瘤细胞混合，诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞 D ．给小鼠注射抗原，是为了获得能产生相应抗体的效应B 细胞 9、（2011丰台期末）49.下列关于单克隆抗体的叙述，不正确的是 A ．小鼠骨髓瘤细胞和经免疫的 B 淋巴细胞融合可制备单克隆抗体 B ．动物细胞融合不同于原生质体融合的诱导因素是灭活病毒 C ．单克隆抗体比血清抗体的特异性强、纯度高 D ．单克隆抗体技术的原理是细胞全能性 10、（20XX 年石景山期末）我国西北一些地区年降雨量小于450mm ，只适宜种植灌木和草，但却被硬性规定种植属于乔木的杨树，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了 A ．物种多样性原理 B ．协调与平衡原理 C ．系统整体性原理 D ．物质循环再生原理 11、（20XX 年崇文区期末）城市生活垃圾要做到分类、回收、利用，实现废物资源化利用所遵循的生态工程原理是 A ．物种多样性原理 B ．整体性原理 C ．物质循环再生原理 D ．协调与平衡原理
生物选修三《现代生物科技专题》综合测试题 一、单项选择题：（每小题只有一个最佳选项，每小题2分，共52分） 1．以下说法正确的是（） A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B．质粒是基因工程中惟一的运载体 C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复 2．离体培养基因型为AaBb的植株产生的花粉粒，其幼苗中基因型为aabb 的概率是（） A．1/8 B．1/4 C．1/2 D．0 3．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育的抗虫棉是否成功，最好检测（） A．是否有抗生素产生 B．是否有目的基因表达 C．是否有抗虫的性状出现 D．是否能分离到目的基因 4．蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程，其结果产生的蛋白质是（）
A．氨基酸种类增多 B．氨基酸种类减少 C．仍为天然存在蛋白质 D．可合成天然不存在蛋白质 5．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamH I，EcoR I，HindⅢ以及BglⅡ的辨识序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中哪两种限制酶所切割出来的DNA片段末端可以互补黏合其正确的末端互补序列为何（） A. BamH I和EcoR I；末端互补序列—AATT— B. BamH I和HindⅢ；末端互补序列—GATC— C. EcoR I和HindⅢ；末端互补序列—AATT— D. BamH I和Bgl II；末端互补序列—GATC— 6．下列属于组织培养的是（） A．花粉培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条 C．根尖分生区发育成成熟区 D．未受精的卵发育成个体 7．关于蛋白质工程的说法错误的是（） 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。
《现代生物科技专题》中的技术流程归纳与试题分析（1）选修模块3《现代生物科技专题》是以技术操作为核心的，但技术的依据是科学的原理，技术的最终目的是为了应用，以服务于社会。因此，现代生物科技专题包含的要素就是科学（原理）、技术（操作）与社会（应用）。在复习中，牢固掌握技术的操作流程，明确技术的原理，了解技术的应用或应用前景，就成为复习本模块的三大要素。本刊将分期重点归纳本模块的主要生物工程技术，并择相关试题作分析，供同学们复习时参考。 一．基因工程 基因工程是按照人们的意愿，在DNA分子水平上进行设计，通过体外DNA 重组与转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出新的生物类型和生物产品的过程。在选修模块3中，基因工程是最重要的生物工程技术之一，也是高考中考查频度最高的内容之一。[基因工程的操作流程图]
[例1]基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用。基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答： （1）图中A是；在基因工程中，需要在酶的作用下才能完成剪接过程。 （2）在下图基因工程的操作过程中，遵循碱基互补配对原则的步骤有。（用图中序号表示） （3）从分子水平分析不同种生物之间的基因移植成功的主要原因 是，这也说明了不同生物共用一套。 （4）研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源 是。 分析：（1）图示转基因操作中，首先是将A与运载体拼接为重组DNA，然后导入受体细胞的。在拼接的过程中，需要限制性内切酶切割目的基因与运载体，还需要通过DNA连接酶将目的基因与运载体切点相邻的脱氧核苷酸缝合起来。 （2）在转基因过程中，过程②拼接形成重组DNA时，由于限制性内切酶切割后的DNA与运载体通常会留下粘性末端，在DNA连接酶进行“缝合”前，
《现代生物科技专题》书本知识点总结学案 一、基因工程 1、（a）基因工程的诞生 （一）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。 2、（a）基因工程的原理及技术 原理：基因重组 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）来源：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T4DNA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： 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。
生物分子间相互作用分析系统（BIAcore） 1.Biomolecular Interaction Analysis core 生物分子相互作用分析系统 BIA技术是基于表面等离子共振(SPR)的物理光学现象的新型生物传感分析技术。 不必使用荧光标记和同位素标记，从而保持了生物分子的天然活性 2.工作原理： 实验时先将一种生物分子固定在传感器芯片表面，将与之相互作用的分子溶于溶液中，流过芯片表面。检测器能跟踪检测溶液中的分子与芯片表面的分子结合、解离整个过程的变化。 传感器芯片：传感器芯片是实时信号传导的载体芯片，是在玻璃片上覆盖了一层金膜，在金膜的表面连有不同的多聚物用于固定不同性质的生物分子。每个芯片表面有4个通道（FC），可以独立做4个不同的实验，为了满足分析各种生物体系的要求，专门设计了多种传感器芯片。每一种芯片都具有良好的品质能提供：稳定的基线，高灵敏度，广泛的再生方法，反复使用性和特别好的重现性。 液体传送系统：微液流盘是一个液体传送系统，通过软件的控制自动地传送一定体积的样品至传感器芯片表面。通过对管道内微型气阀的控制，形成各种液体流动回路，将样品或缓冲液送到传感片表面的不同通道。甚至自动进行样品的回收。 SPR光学原理：当入射光以临界角入射到两种不同介质的界面时将产生全反射，由于在介质表面镀上一层金属薄膜后，入射光可引起金属中自由电子的共振，(从而导致反射光角度减弱，使反射光完全消失的角度称作共振角)。共振角会随金属薄膜表面通过的液相的折射率的改变而改变，折射率的变化（RU）与金属表面的生物大分子质量成正比 3.应用：测定分子复合物的生成和解离的速度 共聚焦激光显微镜的原理与应用 理论： 共聚焦激光扫描荧光显微镜:是以激光作为光源、采用逐点扫描及共轭聚焦技术,能对样本进行断层扫描，以获得高分辨率焦平面光学图像的荧光显微镜系统. 基本原理：高压汞灯（滤镜分光），紫外、蓝、绿（激发），被荧光探针染色的生物样本（光学成像），被标记结构的荧光图像。 优势： 1、由于采用了逐点扫描及共轭聚焦技术，激光扫描共聚焦荧光显微镜采集的样本焦平面荧光图像远比普通荧光显微镜获得的样本全层图像分辨率高 2、由于激光的穿透性强，共聚焦荧光显微镜可对样本进行连续断层扫描而获得序列光学切片，可实现样本结构的三维重建 3、由于激光的单色性好，对于多重标记的样本，激光扫描共聚焦荧光显微镜区分不同颜色标记物的能力较普通荧光显微镜强 4、由于激光扫描共聚焦荧光显微镜可对厚样本进行光学切片，可用振荡切片机直接对新鲜或固定样本切厚片（50~100 m），避免了石蜡包埋、冰冻等传统切片方法对细胞结构和抗原性的破坏，并可实现活组织检测。 实验： 固定的目的是使构成组织细胞成分的蛋白等物质不溶于水和有机溶剂，并迅速使组织细胞中各种酶降解、失活，防止组织自溶和抗原弥散，保持组织细胞的完整性和所要检测物质的抗原性。 固定方法：侵入法，灌注法 切片方法：冰冻切片，石蜡切片，振动切片