高二生物期末考试题3.pdf
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1、高 二 生 物 期 末 考 试 题 3生 物 选 修 3 总 结 1:基 因 工 程 的 原 理 及 技 术(识 记)(1)基 因 重 组 的 基 本 工 具:?限 制 性 核 酸 内 切 酶(限 制 酶):主 要 从 原 核 生 物 中 分 离 纯 化 出 来,这 种 酶 在 原 核 生 物 中 的 作 用 是 防 止 外 来 病 原 物 的 侵 害,将 外 源 DNA切 割 保 证 自 身 安 全 它 能 识 别 DNA分 子 的 某 种 特 定 核 甘 酸 序 列,并 切 割 两 个 核 甘 酸 之 间 的 磷 酸 二 酯 键,产 生 的 末 端 有 黏 性 末 端(如 E c o R
2、i切 割 的 末 端)和 平 末 端?DNA连 接 酶:EcoliDNA连 接 酶 连 接 黏 性 末 端 的 DNA片 断;T4DNA连 接 酶 黏 性 末 端 和 平 末 端 都 可 以 连 接;而 DNA聚 合 酶 是 将 单 个 的 脱 氧 核 昔 酸 加 到 DNA片 断 上。?载 体:种 类 有 质 粒(常 用,并 被 人 工 改 造)、动 植 物 病 毒;条 件:能 自 我 复 制;有 一 个 或 多 个 酶 切 位 点;有 标 记 基 因 位 点;对 受 体 细 胞 无 害(2)基 因 工 程 的 基 本 操 作 程 序:?目 的 基 因 的 获 取:概 括 地 说,主 要 有
3、 两 条 途 径:一 条 是 从 供 体 细 胞 的 DNA中 直 接 分 离 基 因;另 一 条 是 人 工 合 成 基 因。?目 的 基 因 与 运 载 体 结 合:将 目 的 基 因 与 运 载 体 结 合 的 过 程,实 际 上 是 不 同 来 源 的 DNA重 新 组 合 的 过 程。如 果 以 质 粒 作 为 运 载 体,首 先 要 用 一 定 的 限 制 酶 切 割 质 粒,使 质 粒 出 现 一 个 切 口,露 出 黏 性 末 端。然 后 用 同 一 种 限 制 酶 切 断 目 的 基 因,使 其 产 生 相 同 的 黏 性 末 端。将 切 下 的 目 的 基 因的 片 段 插
4、 入 到 质 粒 的 切 口 处,再 加 入 适 量 的 DNA连 接 酶,质 粒 的 黏 性 末 端 与 目 的 基 因 DNA片 段 的 黏 性 末 端 就 会 因 碱 基 互 补 配 对 而 结 合,形 成 了 一 个 重 组 DNA分 子。如 人 的 胰 岛 素 基 因 就 是 通 过 这 种 方 式 与 大 肠 杆 菌 中 的 质 粒 DNA分 子 结 合,形 成 重 组 DNA分 子(也 叫 重 组 质 粒)的。重 组 DNA分 子 的 特 点:具 有 目 的 基 因、启 动 子、终 止 子、以 及 标 记 基 因。?将 目 的 基 因 导 入 受 体 细 胞:目 的 基 因 的
5、片 段 与 运 载 体 在 生 物 体 外 连 接 形 成 重 组 DNA分 子 后,下 一 步 是 将 重 组 DNA分 子 引 入 受 体 细 胞 中 进 行 扩 增。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 等。用 人 工 的 方 法 使 体 外 重 组 的 DNA分 子 转 移 到 受 体 细 胞,主 要 是 借 鉴 细 菌 或 病 毒 侵 染 细 胞 的 途 径。导 入 植 物 细 胞:农 杆 菌 转 化 法(转 基 因 抗 虫 棉 用 的 是 花 粉 管 通 道 法);导 入 动 物
6、细 胞:显 微 注 射 技 术(注 射 入 受 精 卵 中);如 果 运 载 体 是 质 粒,受 体 细 胞 是 细 菌,一 般 是 将 细 菌 用 氯 化 钙 处 理,以 增 大 细 菌 细 胞 壁 的 通 透 性,使 含 有 目 的 基 因 的 重 组 质 粒 进 入 受 体 细 胞。目 的 基 因 导 入 受 体 细 胞 后,就 可 以 随 着 受 体 细 胞 的 繁 殖 而 复 制,由 于 细 菌 繁 殖 的 速 度 非 常 快,在 很 短 的 时 间 内 就 能 够 获 得 大 量 的 目 的 基 因。?目 的 基 因 的 检 测 和 表 达:1D N A上 检 测 是 否 有 目
7、的 基 因(利 用 DNA分 子 杂 交 技 术);2 目 的 基 因 是 否 转 录 出 mRNA(基 因 探 针 与 mRNA杂 交);3 目 的 基 因 是 否 翻 译 出 蛋 白 质(利 用 抗 原-抗 体 杂 交);4 性 状 水 平 的 检 测。例 如,大 肠 杆 菌 的 某 种 质 粒 具 有 青 霉 素 抗 性 基 因,当 这 种 质 粒 与 外 源 DNA组 合 在 一 起 形 成 重 组 质 粒,并 被 转 入 受 体 细 胞 后,就 可 以 根 据 受 体 细 胞 是 否 具 有 青 霉 素 抗 性 来 判 断 受 体 细 胞 是 否 获 得 了 目 的 基 因。重 组
8、的 DNA分 子 进 入 受 体 细 胞 后,受 体 细 胞 必 须 表 现 出 特 定 的 性 状,才 能 说 明 目 的 基 因 完 成 了 表 达 过 程。例 如,科 学 家 最 初 做 抗 虫 棉 试 验 时,虽 然 已 经 检 测 出 棉 的 植 株 中 含 有 抗 虫 的 基 因,但 让 棉 铃 虫 食 用 棉 的 叶 片 时、棉 铃 虫 并 没 有 被 杀 死,这 说 明 抗 虫 基 因 还 不 能 在 高 等 植 物 中 表 达。科 学 家 在 研 究 的 基 础 上,又 一 次 对 棉 植 株 中 的 抗 虫 基 因 进 行 了 修 饰,然 后 再 让 棉 铃 虫 食 用 棉
9、 的 叶 片,结 果 食 用 的 第 二 天 棉 铃 虫 就 中 毒 死 亡 了。这 说 明 抗 虫 基 因 在 棉 植 株 中 得 到 了 表 达。例 如:用 基 因 工 程 的 方 法,使 大 肠 杆 菌 生 产 出 鼠 的 珠 蛋 白。(1)从 小 鼠 中 克 隆 出 8-珠 蛋 白 基 因 的 编 码 序 列(CDNA)注:鼠 是 真 核 生 物 因 此 用 人 工 合 成 的 方 法 来 获 得 目 的 基 因(2)将 CDNA前 接 上 在 大 肠 杆 菌 中 可 以 适 用 的 启 动 子,另 外 加 上 抗 四 环 素 基 因(为 了 在 受 体 细 胞 中 筛 选 出 含 有
10、 目 的 基 因 的 细 胞),构 建 成 一 个 表 达 载 体。(3)将 表 达 载 体 导 入 无 四 环 素 抗 性 的 大 肠 杆 菌 中,然 后 在 含 有 四 环 素 的 培 养 基 上 培 养 大 肠 杆 菌。如 果 表 达 载 体 未 进 入 大 肠 杆 菌 中,大 肠 杆 菌 会 因 不 含 有 抗 四 环 素 基 因 而 死 掉;如 果 培 养 基 上 长 出 大 肠 杆 菌 菌 落,则 表 明 珠 蛋 白 基 因 已 进 入 其 中。(4 培 养 进 入 了 6-珠 蛋 白 基 因 的 大 肠 杆 菌,收 集 菌 体,破 碎 后 从 中 提 取 珠 蛋 白。3 基 因
11、工 程 的 应 用(理 解)(1)植 物 基 因 工 程 成 果:抗 虫 转 基 因 植 物(抗 虫 棉 是 转 入 Bt毒 蛋 白 基 因 培 育 的)抗 病 转 基 因 植 物(病 毒 外 壳 蛋 白 基 因、病 毒 复 制 酶 基 因)抗 逆 转 基 因 植 物(生物 的 抗 性 基 因)转 基 因 改 良 植 物(营 养 价 值、实 用 价 值、观 赏 价 值)(2)动 物 基 因 工 程 成 果:提 高 动 物 生 长 速 度(外 源 生 长 激 素 基 因)改 善 畜 产 品 的 品 质 转 基 因 动 物 生 产 药 物(牛、山 羊 等 动 物 乳 腺 生 物 反 应 器 中 表
12、 达 了 抗 凝 血 酶、血 清 白 蛋 白、生 长 激 素、*抗 胰 蛋 白 酶)转 基 因 动 物 作 器 官 移 植 的 供 体(导 入 调 节 因 子,抑 制 抗 原 决 定 基 因 表 达 或 除 去 抗 原 决 定 基 因 培 育 没 有 免 疫 排 斥 反 应 的 转 基 因 克 隆 器 高 二 生 物 共 1 1 页 官)基 因 工 程 药 物(利 用 转 基 因 工 程 菌 生 产 细 胞 因 子、抗 体、疫 苗 等)注:如 果 工 程 菌 为 原 核 生 物,因 其 没 有 内 质 网、高 尔 基 体,所 以 不 能 生 产 糖 蛋 白 类 物 质 基 因 治 疗(从 根
13、本 上 治 疗 遗 传 病,不 能 治 疗 传 染 病)4 蛋 白 质 工 程(识 记)(1)蛋 白 质 工 程 崛 起 的 缘 由:基 因 工 程 只 能 生 产 自 然 界 已 存 在 的 蛋 白 质(2)蛋 白 质 工 程 的 基 本 原 理:它 可 以 根 据 人 的 需 求 来 设 计 蛋 白 质 的 结 构,又 称 为 第 二 代 的 基 因 工 程。基 本 途 径:从 预 期 的 蛋 白 质 功 能 出 发,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 昔 酸 序 列(基 因)以 上 是 蛋 白 质 工 程 特
14、 有 的 途 径;以 下 按 照 基 因 工 程 的 一 般 步 骤 进 行。5 植 物 的 组 织 培养(理 解)(1)克 隆 的 含 义:克 隆(clone)是 指 通 过 无 性 生 殖 而 产 生 的 遗 传 上 均 一 的 生 物 群,即 具 有 完 全 相 同 的 遗 传 组 成 的 一 群 细 胞 或 者 生 物 的 个 体。现 在 则 指 个 体、细 胞、基 因 等 不 同 水 平 上 的 无 性 增 殖 物。(1)个 体 水 平:在 植 物 的 无 性 增 殖 中,植 物 的 发 芽、插 条 等 由 同 一 个 体 通 过 无 性 生 殖 而 增 长 的 个 体 群 均 被
15、视 为 克 隆。采 用 组 织 培 养 方 法 可 使 植 物 细 胞 培 养 发 育 成 完 全 的 个 体(愈 伤 组 织),采 用 这 种 方 法 得 到 的 具 有 相 同 基 因 型 的 个 体 群,也 被 称 为 克 隆;在 动 物 的 无 性 增 殖 中,典 型 的 例 子 是 采 用 核 移 植 实 验 方 法,把 分 化 细 胞 的 核 移 植 到 一 个 事 先 去 核 的 蛙 卵 中,让 其 发 育 并 得 到 克 隆 蛙。克 隆 动 物 具 有 均 一 遗 传 性 质,在 研 究 环 境 条 件 对 发 育、分 化 的 影 响 以 及 药 物 的 检 测 方 面 都 是
16、 重 要 的 实 验 材 料。(2)细 胞 水 平:由 一 个 细 胞 经 过 有 丝 分 裂 生 成 的 细 胞 群 叫 克 隆。但 如 果 培 养 细 胞 发 生 转 化,则 很 容 易 引 起 染 色 体 变 异。(3)基 因 水 平:利 用 基 因 重 组 操 作 技 术,使 特 定 的 基 因 与 载 体 结 合,在 细 菌 等 宿 主 中 进 行 增 殖,有 可 能 得 到 均 匀 的 基 因 群。克 隆 是 重 组 DNA技 术 的 核 心 部 分。事 实 上,克 隆 技 术 现 已 被 人 们 用 来 通 过 营 养 方 式 繁 殖 病 毒 等 微 生 物 和 植 物 的 纯
17、种,从 而 保 证 了 这 些 生 物 基 因 组 的 准 确 连 续 性。细 胞 生 物 的 克 隆 只 需 要 营 养 培 养 基,而 基 因 的 克 隆 则 需 要 某 种 载 体 复 制 子、特 定 的 寄 主 细 胞 和 营 养 培 养 基。(2)植 物 细 胞 全 能 性 的 含 义:生 物 的 任 何 一 个 细 胞 都 具 有 发 育 成 完 整 植 株 的 潜 力。原 因:细 胞 中 含 有 本 物 种 全 部 的 遗 传 信 息(3)植 物 组 织 培 养 的 概 念:从 植 物 体 分 离 出 符 合 需 要 的 组 织.器 官 或 细 胞,原 生 质 体 等,通 过 无
18、 菌 操 作,在 人 工 控 制 条 件 下 进 行 培 养 以 获 得 再生 的 完 整 植 株 或 生 产 具 有 经 济 价 值 的 其 他 产 品 的 技 术。(4)植 物 组 织 培 养 过 程:取 外 植 体(离 体 的 器 官、组 织、细 胞),注 意 要 消 毒(可 用 次 氯 酸 钠、无 菌 水 处 理,在 超 净 工 作 台 上 操 作);将 外 植 体 接 种 到 培 养 基,并 封 口(培 养 基 成 分:有 机 物、生 长 素、细 胞 分 裂 素、水、矿 质 元 素、琼 脂);通 过 脱 分 化,形 成 愈 伤 组 织(挑 选 出 没 有 被 污 染 的);进 行 转
19、 接 到 分 化 培 养 基 上,进 行 再 分 化(生 长 素 浓 度 较 高 利 于 生 根,细 胞 分 裂 素 浓 度 较 高 利 于 生 芽);一 段 时 间 后 诱 导 出 试 管 苗;移 栽 到 大 田。注 意:整 个 过 程 要 进 行 无 菌 操 作 愈 伤 组 织 细 胞 的 特 点:排 列 疏 松 而 无 规 则,是 一 种 高 度 液 泡 化 的 薄 壁 细 胞。脱 分 化:由 高 度 分 化 的 植 物 器 官、组 织 或 细 胞 产 生 愈 伤 组 织 的 过 程。再 分 化:产 生 的 愈 伤 组 织 继 续 进 行 培 养,又 可 以 重 新 分 化 成 根、芽
20、等 器 官。(5)植 物 体 细 胞 杂 交 技 术:去 除 细 胞 壁(用 纤 维 素 酶 和 果 胶 酶)得 到 原 生 质 体,诱 导 原 生 质 体 间 的 融 合(方 法:离 心、振 动、电 激、聚 乙 二 醇),形 成 杂 种 细 胞 并 再 生 出 细 胞 壁,通 过 植 物 组 织 培 养 技 术 得 到 杂 种 植 株。意 义:克 服 不 同 生 物 远 缘 杂 交 不 亲 和 的 障 碍(通 过 基 因 工 程 技 术 也 可 以 克 服 生 殖 隔 离)(6)植 物 细 胞 工 程 的 实 际 应 用:A 植 物 繁 殖 微 型 繁 殖:可 以 高 效 快 速 地 实 现
21、 种 苗 的 大 量 繁 殖 作 物 脱 毒:采 用 茎 尖 组 织 培 养 来 除 去 病 毒(因 为 植 物 分 生 区 附 近 的 病 毒 极 少 或 没 有)人 工 种 子:以 植 物 组 织 培 养 得 到 的 胚 状 体、不 定 芽、顶 芽 和 腋 芽 等 为材 料,经 人 工 薄 膜 包 装 得 到 的 种 子。优 点:完 全 保 持 优 良 品 种 的 遗 传 特 性,不 受 季 节 的 限 制;方 便 储 藏 和 运 输 B 作 物 新 品 种 培 育 单 倍 体 育 种:a 过 程:植 株(AaBb)通 过 减 数 分 裂 得 到 花 粉(AB、Ab、aB、a b四 种 类
22、 型);对 花 粉 进 行 花 药 离 体 培 养(技 术 是 植 物 组 织 培 养);得 到 单 倍 体 植 株;对 其 幼 苗 时 期 进 行 秋 水 仙 素 处 理;得 到 了 正 常 的 纯 合 二 倍 体 植 株(AABB、AAbb、aaBB、aabb 四 种 类 型)。b 优 点:明 显 缩 短 育 种 年 限 C 突 变 体 利 用:在 组 织 培 养 中 会 出 现 突 变 体,通 过 从 有 用 的 突 变 体 中 选 育 出 新 品 种(如 筛 选 抗 病、抗 盐、含 高 蛋 白 的 突 变 体)D 细 胞 产 物 的 生 产:通 过 能 够 产 生 对 人 们 有 利
23、的 产 物 的 细 胞 进 行 组 织 培 养,从 而 让 它 们 能 够 产 生 大 量 的 细 胞 产 物。6 动 物 的 细 胞 培 养 与 体 细 胞 克 隆(识 记)(1)动 物 细 胞 培 养 的 概 念:从 动 物 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 增 殖。(2)动 物 细 胞 培 养 的 基 本 过 程:取 出 组 织 剪 碎,用 胰 蛋 白 酶 或 胶 原 蛋 白 酶 处 理,使 之 分 散 成 单 个 细 胞;用 培 养 液(含 有 糖、氨 基 酸、促 生 长
24、因 子、无 机 盐、微 量 元 素、血 清、血 浆;注 意 与 植 物 培 养 基 成 分 的 区 别)稀 释 制 成 细 胞 悬 液,在 培 养 瓶 中 适 宜 条 件 下 培 养。高 二 生 物 共 1 1 页 注 意 在 此 过 程 中 的 相 关 概 念:细 胞 贴 壁:悬 液 中 分 散 的 细 胞 帖 附 在 瓶 壁 上。细 胞 的 接 触 抑 制:细 胞 分 裂 生 长 到 表 面 相 互 接 触 时 就 会 停 止 分 裂 增 殖 的 现 象。(癌 细 胞 无)原 代 培 养:动 物 组 织 消 化 后 的 初 次 培 养。传 代 培 养:贴 满 瓶 壁 的 细 胞 要 重 新
25、 用 胰 蛋 白 酶 处 理,然 后 分 瓶 继 续 培 养,让 细 胞 继 续 增 殖 细 胞 株:原 代 培 养 的 细 胞 传 至 1 0到 5 0代 左 右,这 种 传 代 细 胞 叫 细 胞 株(遗 传 物 质 未 改 变)细 胞 系:有 可 能 在 培 养 条 件 下 无 限 制 传 代 下 去,这 种 传 代 细 胞 称 细 胞 系(遗 传 物 质 已 改 变)(3)培 养 条 件:无 菌、无 毒;有 营 养(放 在 培 养 基 中);温 度 和 pH值(分 离 细 胞 用 胃 蛋 白 酶 为 什 么 不 行?);气 体 环 境(CO2维 持 培 养 液 pH)。(4)应 用:病
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