河北省永年县第一中学2013届高考生物《现代生物科技专题》复习教案

某某省永年县第一中学2013届高考生物《现代生物科技专题》复习教案
【知识体系】
【考情分析】
本专题内容包括选修三《现代生物科技专题》全部内容。

本部分内容在高考中是选做题（但是我们学生为必做题）以非选择题呈现分值为15分。

本专题内容在高考中的主要考点有：基因工程的原理及应用；克隆技术、动植物细胞工程的方法、步骤、特点及应用；胚胎工程的原理及应用、生态工程的原理和实力等。

【考向预测】
预计今年在高考中全国卷将考查胚胎工程或以胚胎工程为主干结合动物细胞培养或基因工程来对学生加以考查。

【诊断报告】
1.基因工程存在如下问题：
反转录法获取目的基因过程掌握不准确。

语言表达不准确如：分离、纯化、筛选、检测等运用不准。

基因工程的操作过程具体应用中语言组织不准确。

2．细胞工程存在如下问题：
植物组织培养的具体应用掌握不好，如人工种子是否可育。

植物组织培养过程中的激素种类和比例把握不好。

植物体细胞杂交产生的杂种植株的染色体组数辨析不清，是否可育辨析不清。

动物细胞培养过程和培养液的成分记忆不准，核移植技术的操作过程记忆不准。

单克隆抗体的制备过程中两次筛选的过程和目的掌握不好。

3．胚胎工程存在如下问题：
体外受精过程掌握不准确。

早期胚胎培养过程和相应培养液记忆不准确。

胚胎移植的生殖类型辨析错误。

胚胎移植和胚胎分割的过程掌握不熟练
４．生态工程存在问题
答题语言组织不准确。

生态工程的基本原理理解不到位。

【复习目标】
１.熟练掌握基因工程操作过程各个环节的具体操作步骤和目的，准确记忆运用科学术语。

２.掌握细胞工程各个技术的原理和过程，明确各个技术中各个操作环节的目的和具体操作。

３.掌握胚胎工程的应用中技术操作过程以及相关注意问题
４.能在具体生态工程实例中分析用到的原理。

【复习重点】
细胞工程和胚胎工程
【复习难点】
细胞工程、胚胎工程和基因工程的综合运用。

【考点突破】
课时一、基因工程
（课下需要自主掌握下列内容，以基因工程的操作程序为主线构建出主干知识框架）
一．基因工程的工具
限制性核酸内切酶：来源、特点、作用的产物
DNA连接酶：分类（依据来源）、不同类酶的作用差别、作用部位、与DNA聚合酶的区别和联系、对脱氧核苷酸序列有无专一性。

运载体：必须具备的条件是什么？什么是质粒？标记基因的作用是什么？常用的载体有哪些？
二、基因工程的操作程序
（1）目的基因的获取途径有：从基因文库中获取、PCR技术扩增、化学法人工合成。

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的重要环节，需要用同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接，基因表达载体包括标记基因、启动子、终止子和目的基因。

（3）将目的基因导入受体细胞的方法：
植物细胞：（3种）动物细胞：微生物细胞：
（4）目的基因的检测和鉴定：
1）分子水平上的检测
检测是否插入目的基因：利用DNA分子杂交技术
检测是否转录出了mRNA：利用分子杂交技术
检测是否翻译成蛋白质：抗原－抗体杂交
2）个体水平上的检测抗虫、抗病的接种试验鉴定。

提醒：受体细胞是植物细胞可以是卵细胞、受精卵、体细胞，动物细胞一般是受精卵。

目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功是目的基因是否表达成功。

（教师需要做重点讲解的环节）
一、目的基因的获取
1.基因文库中获取
（1）基因组文库的构建
（2）cDNA文库的构建
反转录法获取目的基因：（以胰岛素基因为例来介绍）
设问:a.可以从任意细胞中获取mRNA吗？为什么？
b.具体过程是什么？
c.获取的目的基因是否和细胞内的基因序列相同？能否直接与运载体结合用来构建基因的表达载体？为什么？
2．PCR技术
a.要想获得大量的cDNA应用什么技术？原理是什么？需要哪些条件？具体过程是什么？
例1.(2012·某某卷)肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。

研究人员利用基因工程技术将let－7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。

该基因工程技术
基本流程如图1。

请回答：
(1)进行过程①时，需用酶切开载体以插入let－7基因。

载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let－7基因转录，该部位称为。

(2)进行过程②时，需用酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。

(3)研究发现，如let－7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。

据图分析，可从细胞中提取进行分子杂交，以直接检测let－7基因是否转录。

肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中(RAS mRNA/RAS蛋白质)含量减少引起的。

答案：(1) 限制(限制性核酸内切)启动子（2）胰蛋白
（3）RNA RAS蛋白质
例2．（某某31、Ⅱ）（9分）家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。

将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。

(1)进行转基因操作前，需用___________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。

(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。

(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。

改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。

(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，的细胞会产生接触抑制。

通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_________________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。

答案：（1）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）（2）启动子终止子（3）TaqDNA聚合酶对干扰素基因特异性的DNA引物对（4）增大细胞贴壁生长的附着面积
解析：考查的知识点为动物细胞培养和基因工程.
(1)为了使组织分散开为单个细胞通常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶。

(2)启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端。

(3)PCR反应体系的主要成分应扩增缓冲液（含Mg2+）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA 、TaqDNA聚合酶、两种引物。

(4)细胞离体培养时通常表现出：贴壁生长和接触抑制，多孔的中空薄壁小玻璃珠能增大贴壁生长的附着面积，增加培养的细胞数量.
课时二、细胞工程
（课下需要自主掌握下列内容，以细胞工程中各技术的操作程序为主线构建出主干知识框架）
一、植物组织培养与动物细胞培养的比较
二、植物体细胞杂交与动物细胞融合的区别
三、动物体细胞核移植（见课本）
(1)原理 (2)过程
四、单克隆抗体的制备（结合课本图解和说明掌握）
（1）原理（2）方法（3）过程（4）杂交瘤细胞的特点（5）单克隆抗体的特点
教师重点讲解：
一、植物细胞工程与动物细胞工程的比较
1．核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质；植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质。

2．植物体细胞杂交中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体细胞杂交融合；动物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使组织分散成单个细胞。

二、植物细胞工程的基本技术及应用
在做植物组织培养的题目时，只要掌握了植物组织培养的各个阶段，脱分化和再分化用到的植物激素和植物组织培养的原理，就能很好地做好这类题目。

植物体细胞杂交也是运用了植物组织培养技术，把去壁的植物细胞融合为一个杂交细胞，然后诱导成为一个植物体。

记住：植物细胞工程应用的是植物细胞的全能性原理，最终的结果是获得了完整的植物体。

三、单克隆抗体的制备过程
制备单克隆抗体的过程中有两次筛选：第一次筛选是在B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后，第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。

这是制备单克隆抗体的两个重要环节。

四、染色体组的辨析
一个染色体组中不含有同源染色体，也不含有异源染色体。

以八倍体小黑麦和马铃薯——番茄为例介绍五、杂种植株是否可育的讨论：
判断某种生物是否可育的标准是通过判断其是否可正常进行减数分裂，判断是否可进行减数分裂要判断是否有同源染色体且可正常联会。

【例1】(2012·某某一模)如图为细胞融合的简略过程，
请据图回答：
(1)若A、B是动物细胞，通常用__________处理获得分散
的单个细胞。

A、B到C的过程中，动物细胞融合常用的诱导方
法是__________。

(2)若该图是生产抗甲型流感病毒的单克隆抗体的制备过
程。

A为从小鼠体内获取的__________，在获得此细胞之前，
小鼠需注射__________，图中B细胞是小鼠骨髓瘤细胞，符合要求的D细胞具有的特点是________________________________________________________________________。

(3)若A、B是植物细胞，则之前已用__________去除了细胞壁。

常用来诱导细胞融合的化学试剂是__________。

(4)若A是番茄原生质体，B为马铃薯原生质体，D会再生出__________。

通过植物组织培养技术把D 培养成杂种植株，D个体__________(填“可育”或“不育”)。

这种育种方式的优点是______________________________。

利用上图原理，育种工作者还可以进行__________育种。

(5)若A、B分别是将优良奶牛的精子和卵细胞进行体外受精，一般要把B培养到__________期。

若要通过A、B获得多个遗传物质相同的且能产奶的个体，实际操作中用到的技术有
______________________________(至少写四种)。

【答案】(1)胰蛋白酶灭活的病毒(2)浆细胞灭活甲流病毒既能分泌抗甲流病毒抗体又能无限增殖(3)纤维素酶、果胶酶(酶解法) 聚乙二醇(4)细胞壁可育按照人们的意愿改变了生物的遗传物质，克服了远缘杂交不亲和的障碍多倍体(5)次级卵母细胞减数第二次分裂中体外受精技术、早期胚胎
培养技术、性别鉴定、胚胎分割、胚胎移植技术等
【例2】有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。

下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：
(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体
上。

由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生长，要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是________。

(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是______________________________，
这种育种方法的优点是__________________________
(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和效应B细胞，则d细胞特点是________。

由d细胞产生的抗体与普通
血清抗体相比较，具有________的特点。

生产一般不能通过直接培养效应B细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是_________________________。

(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备
过程的顺序连接起来，顺序是________。

[答案](1)用大于800 lx光照
•(2)植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍
•(3)既能无限繁殖，又能产生特定的抗体特异性强、灵敏度高、化学性质单一效应B细胞高度分化，不能增殖
•(4)如图
课时三、胚胎工程
（课下需要自主掌握下列内容，以细胞工程中各技术的操作程序为主线构建出主干知识框架）
一、精子、卵子发生的比较
项目精子发生卵子发生
场所睾丸的曲细精管（唯一场所）卵巢（MI）、输卵管（MII）
（场所不唯一）
二、受精作用
1条件：精子获能、卵子发育到减Ⅱ中期。

2卵子完成受精的标志：卵黄膜和透明带的间隙可见到两个极体；受精完成的标志：雌、雄原核融合。

3受精过程的三大反应：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。

三、体外受精和早期胚胎培养
1、卵母细胞的收集方法和培养
2、精子的采集方法和获能方法
3、体外受精
4、早期胚胎的培养
四、胚胎工程的应用
1、胚胎移植的概念和意义
2、胚胎移植的培育流程
对供、受体雌性个体进行选择并用激素进行同期发情处理
↓
用激素对供体雌性做超数排卵处理
↓
超数排卵的雌性发情后，选择同种优秀雌性进行配种或人工授精
↓
胚胎收集（冲卵）
↓
胚胎质量检查，此时胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段
↓
胚胎移植
↓
对受体进行是否妊娠的检查
↓
产下胚胎移植的幼体
3、胚胎分割的概念和特点、常用方法和仪器、对要分割胚胎的要求以及操作过程和注意事项
4、胚胎分割的过程
5、胚胎干细胞的来源、结构和功能特点以及应用。

教师重点介绍：
一、精子的变型和受精过程
二、试管动物技术
三、胚胎移植中胚胎的来源以及生殖类型
四、胚胎移植的过程
五、胚胎分割的过程
例1．（2011某某理综35.）【生物—现代生物科技专题】
人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。

利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。

（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠________中获取。

（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是___________、早期胚胎培养和胚胎移植。

答案：（1）卵巢
（2）目的基因载体同种限制性核酸内切酶（或同种限制酶）限制酶切割位点
（3）检测到体内有相关蛋白质出现高血压（4）体外受精
课时四、生态工程
学生结合课本自主学习如下内容：
一、生态工程的概念和特点
二、生态工程的基本原理
教师讲解：1、结合典型实例引导学生学会分析其中运用了哪些基本原理。

例题(2012·襄阳调研)某某古泉生态农场是生态农业的典X。

该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。

请就此生态农场的特点，完成下列问题：
(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的
__________、__________和__________。

(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制作如图所示，
如果将“无机物→农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影
响？
___________________________________________________
__________________。

(3)在该生态农场中存在如图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是( )
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】(1)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系统学和工程学原理(任答三个即可) (2)土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降(3)C
【专题训练】
1、应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。

请据图回答下列问题：
（1）在培育转人生长激素基因牛过程中，①过程需要的工具酶是__________________，②过程常用的方法是_________。

（2）转人生长激素基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有_________________。

③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段，可以采用________和＿＿＿＿＿＿
_____技术，培育出多头相同的转基因犊牛。

（3）prG 能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是___________细胞，Ⅲ代表的细胞具有____________________的特点。

（4）在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是______________，⑤过程采用的技术是__________________。

2、下图为经过体外受精和胚胎分割移植培育优质奶牛的过程．请回答下列问题：
（1）A 细胞是，在进行体外受精前要对精子进行处理。

（2）进行胚胎分割时，应选择发育到时期的胚进行操作。

（3）通过胚胎分割产生的两个或多个个体共有的根本特点是。

（4）在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意。

3、继哺乳动物乳腺发生器研发成功后，膀胱生物发生器的研究也取得了一定进展。

最近，科学家培养出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。

请回答：
（1） 将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是。

（2分）
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入中，原因是。

（3）通常采用技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。

（2分）
目
的
基
因
人的生长 受精卵
转人生长激素基因牛
无限增殖调控 导入 检测 筛选 体外培养 单克隆抗体
棉花受体细胞 抗虫棉
抗虫基因 重组Ti 质粒
① ② ③ ④ ⑤ Ⅱ Ⅲ
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的细胞中特异表达。

（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠细胞的转入
细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。

该技术称为。

4、如下图为植物细胞杂交过程示意图，请分析回答：
(1) 植物体细胞杂交的理论基础是________。

(2)1过程中，目前最常用的方法是________法，也就是在温和的条件下用________ 等分解植物的细胞
壁。

(3)2过程的方法有物理法和化学法两大类：物理法是利用
________、振动、电激等；化学法是用________等作为
诱导剂。

(4)4和5过程可称为________和________
5、1997年，科学家将动物体内的能够合成胰岛素的
基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌
中表达成功。

如右图，请据图回答问题。

(1)此图表示的是采取______________方法
获取__________________________基因的过程。

(2)图中①DNA是以____________为模板，_____________
形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的____________________________。

(3)图中②代表的是_________________酶，在它的作用下
将质粒切出_______________末端。

(4)图中③代表重组DNA，含_______________基因。

(5)图中④表示的过程是
______________________________________。

6、某女性患有输卵管阻塞和色盲，借用别的女性的卵子，一次生殖过程中生出的两个男孩，如图3-7所示．请分析回答:
(1)过程Y的细胞分裂方式是____________。

(2)若这两个男孩分别在两个自然环境不同的地区长大，写出两者的一个相同性状___________；写出两者的一个不同性状____________。

(3)若个体甲的基因型是AA，而个体乙的基因型是Aa，那么产生这一现象的最可能原因是_________________________________________。

(4)过程X和过程Y所采用的生物学技术是____________、____________；____________ (生物技术)是甲、乙产生的最后一道工序。

7下面图甲、图乙分别表示稻—鱼—蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质能量转化示意图。

请据图回答问题：
甲稻—鱼—蛙共生农业生态系统乙普通稻田生态系统
(1)分析说明鱼和蛙在该生态系统中物质循环中的积极作用是什么？
(2)分析说明稻—鱼—蛙共生生态系统的生态优势。

(3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖于，生命活动所需的能量归根到底都来自。

(4)甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是，原因是
(5)从能量流动的角度看，建立甲生态系统的目的是
(6)为了使水稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是
(7)一般来说，农田生态系统的稳定性较低，弃耕农田上会发生群落演替，该演替的类型是。

专题训练答案
1、（1）限制酶、DNA连接酶显微注射法（2）（乳腺蛋白基因的）启动子胚胎分割和胚胎移植（3）浆（或效应B）既能无限增殖又能产生特定抗体（4）全能性高植物组织培养
2、（1）（次级）卵母细胞获能（2）桑椹胚或囊胚（3）具有相同的遗传物质
（4）胚胎分割要将内细胞团均等分割，以免影响胚胎的恢复和进一步发育
3、（1）显微注射（2）受精卵（早期胚胎）；受精卵（或早期胚胎）具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞表达（3）DNA分子杂交（4）膀胱上皮
（5）细胞核；去核的卵；核移植（或克隆）
4、(1)细胞的全能性(2)酶解纤维素酶、果胶酶 (3)离心 PEG (4)脱分化再分化
5、（1）人工合成基因；胰岛素（目的）（2）胰岛素mRNA；逆转录；胰岛素（目的）基因（3）限制性
核酸内切酶；黏性（4）胰岛素基因（目的基因）
（5）重组DNA（目的基因）导入受体细胞
6、(1)有丝分裂(2)单、双眼皮(或头发的曲直、眼睛虹膜颜色等) 不同的肤色、身高、胖瘦等(3)基因突变：受精卵第一次分裂产生的乙胚胎的细胞发生了基因突变
(4)体外受精胚胎分割胚胎移植
7、（1）鱼、蛙是消费者，加速生态系统的物质循环。

（2）在原有食物链中引入新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质循环再生和能量的多级利用，并减轻了环境污染。

（3）绿色植物的光合作用太阳光能
（4）甲生物种类较多，营养结构复杂，自动调节能力较强。

（5）调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。

（6）引入害虫天敌——蛙，有效控制了害虫数量。

（7）抵抗力次生演替。