内容正文:
高中生物专题复习
专题九 生物与环境
生物技术与工程
目 录
生物与环境 2
一、知识提炼 2
1.种群基本特征及关系 2
2.种群密度调查方法 3
3.生态系统的能量流动 3
二、考点突破 4
1.易错提醒 4
2.解题技巧 6
三、典例精析 7
例(202 4河北高考真题) 7
生物技术与工程 11
一、知识提炼 11
1.传统发酵相关的制作原理 11
2.平板划线法和稀释涂布平板法 12
3.统计菌落数目的方法 12
4细胞工程的运用 13
5.胚胎工程的运用 14
6.基因工程的基本操作程序 14
二、考点突破 16
易错提醒 16
三、典例精析 18
例1(202 4北京高考真题) 18
例2(2024湖南高考真题) 22
生物与环境
一、知识提炼
1.种群基本特征及关系
种群具有多种特征,各特征间相互关联,共同影响种群密度:
种群密度:是种群最基本的数量特征,反映种群在一定空间内的数量。
出生率、死亡率:出生率增大种群密度,死亡率减小种群密度。
迁入率、迁出率:迁入率增大种群密度,迁出率减小种群密度。
年龄结构:可预测种群密度变化趋势(增长型→密度增大;稳定型→密度稳定;衰退型→密度减小)。
性别比例:通过影响出生率间接影响种群密度(如性别比例失调可能降低出生率)。
关系可概括为:年龄结构预测种群密度变化,出生率、迁入率促进种群密度增大,死亡率、迁出率抑制种群密度,性别比例通过影响出生率作用于种群密度。
2.种群密度调查方法
(1)样方法
适用对象:植物,以及活动能力弱、活动范围小的小动物(如蚜虫、跳蝻)。
关键要求:随机取样(避免主观因素,保证结果准确,常用五点取样法、等距取样法)。
操作示例:调查草地中蒲公英种群密度,随机选取若干样方,统计每个样方内蒲公英数量,计算平均值代表该区域种群密度。
(2)标记重捕法
适用对象:活动能力强、活动范围大的动物(如鸟类、哺乳类)。
原理公式:种群数量=(第一次捕获并标记数×第二次捕获总数)÷第二次捕获中标记数。
注意事项:标记物不能影响动物生存、活动;标记物需保留一定时间;两次捕获间隔要合理,保证种群相对稳定。
3.生态系统的能量流动
初级消费者摄入量→初级消费者同化量;初级消费者同化量一方面经呼吸消耗后散失,另一方面用于生长、发育和繁殖;用于生长、发育和繁殖的能量,一部分成为遗体残骸被分解者利用(分解者利用后经呼吸作用散失),一部分被次级消费者摄入…;同时,初级消费者摄入量中,粪便量流向分解者利用(分解者利用后经呼吸作用散失)。
某一营养级能量的来源和去路:
(1)某一消费者的摄入量=同化量+排出的粪便量
(2)同化的能量=呼吸消耗的能量+用于自身生长、发育和繁殖的能量
(3)自身生长、发育和繁殖的能量=分解者分解的能量+被下一营养级同化的能量(最高营养级无流入下一营养级同化量)+未被利用的能量
二、考点突破
1.易错提醒
(1)大鱼吃小鱼,如果是不同物种之间为捕食,如果是同一物种内部则为种内竞争。竞争关系是因两种生物为争夺共同的资源、空间、食物等引起的。
(2)不同海拔高度动植物分布不同,不属于垂直结构,应属于群落的水平结构。
(3)年龄结构并不决定种群密度的变化,只是预测种群密度的变化趋势。
(4)任何群落都有水平结构和垂直结构,如草原群落也有垂直结构;玉米或者竹子高矮不齐不叫分层现象,分层特指群落的结构而不是种群的结构。
(5)演替类型的判断看演替的起始条件。在没有土壤、生物被彻底消灭的条件下开始的演替是初生演替,在有土壤甚至保存有植物的种子或其他繁殖体的条件下开始的演替是次生演替。
(6)生态系统成分中的一定与不一定
①生产者一定是自养生物,自养生物一定是生产者。
②生产者不一定都是植物(如硝化细菌),植物不一定都是生产者(如菟丝子)。
③消费者一定是异养的,但不一定是动物(如菟丝子)。
④分解者一定是异养的,但不都是微生物(如蜣螂)。
⑤营腐生生活(从遗体、粪便等获得能量)的生物一定是分解者,营寄生生活(从活体获得能量)的生物是特殊的消费者。
(7)能量传递效率=x100%。
能量传递效率是指“相邻两营养级”间的传递效率,即下一营养级全部生物同化量÷上一营养级全部生物同化量×100%,而不是相邻营养级中个体间的传递效率,如“一只狼”捕获“一只狐”时,应获得了狐的“大部分能量”而不是获得“10%~20%”的能量,“所有狼”可获得“所有狐”的能量才有10%~20%。
(8)研究能量流动的意义:
①帮助人们将生物在时间、空间上进行合理配置,增大流入生态系统的总能量(间作套种、立体养殖、冬暖式大棚等)。
②帮助人们规划设计人工生态系统,使能量得到最有效利用(生态农业——物质循环和能量多级利用)。
③合理调整生态系统中能量流动关系,使能量持续高效地流向对人类最有益的部分(合理放牧养殖、除草灭虫等人为管理)。
(9)某一生态系统在彻底破坏之前,受到外界干扰遭到一定程度的破坏而恢复的过程,应视为抵抗力方面的稳定性,如河流轻度污染的净化,若遭到彻底破坏,则恢复过程应视为恢复力稳定性,如火灾后草原的恢复等。
2.解题技巧
碳循环模式图的分析A
B
C
E
D
上图为碳元素在生态系统中循环的模式图,图中C表示大气中的CO₂库,A表示生产者,D、E均表示消费者,其中D表示初级消费者,E表示次级消费者,B表示分解者。遇到这类问题时,首先找大气中的CO₂库(所有其他成分都有箭头指向它),其次找生产者(与大气中的CO₂库之间为双向箭头),再找分解者(除大气中的CO₂库外,其他成分都有箭头指向它),最后剩下的是消费者。
三、典例精析
例(202 4河北高考真题)
我国采取了多种措施对大熊猫实施保护,但在其栖息地一定范围内依旧存在人类活动的干扰。第四次全国大熊猫调查结果如图所示,大熊猫主要分布于六个山系,各山系的种群间存在地理隔离。
回答下列问题:
(1)割竹挖笋和放牧使大熊猫食物资源减少,人和家畜属于影响大熊猫种群数量的 因素。采矿和旅游开发等使大熊猫栖息地的部分森林转化为裸岩或草地,生态系统中消费者获得的总能量 。森林面积减少,土壤保持和水源涵养等功能下降,这些功能属于生物多样性的 价值。
(2)调查结果表明,大熊猫种群数量与 和 呈正相关。天然林保护、退耕还林及自然保护区建设使大熊猫栖息地面积扩大,且 资源增多,提高了栖息地对大熊猫的环境容纳量。而旅游开发和路网扩张等使大熊猫栖息地丧失和 导致大熊猫被分为33个局域种群,种群增长受限。
(3)调查结果表明,岷山山系大熊猫栖息地面积和竹林面积最大,秦岭山系的秦岭箭竹等大熊猫主食竹资源最丰富,这些环境特征有利于提高种群的繁殖能力。据此分析,环境资源如何通过改变出生率和死亡率影响大熊猫种群密度:
(4) 综合分析,除了就地保护,另提出2条保护大熊猫的措施:
答案:(1)生物(密度制约)减少间接(2)栖息地面积竹林面积食物碎片化(3)丰富的食物资源和适宜的栖息空间可以促进大熊猫的繁殖,增加出生率,也可以降低种内竞争,减少死亡率,进而提高大熊猫的种群密度;大熊猫栖息地面积和竹林面积减小,大熊猫种群繁殖能力减弱,出生率降低,同时种内竞争增强,死亡率增加,导致大熊猫种群密度减小(4)将大熊猫从当前栖息地迁移到其他适宜生存的地区,有助于扩大大熊猫的遗传多样性;也可以建立大熊猫繁育中心,进行人工繁殖与饲养,可以增加大熊猫的数量,减轻野外种群的压力;制定更严格的法律法规,加大对大熊猫栖息地保护的力度,对非法捕猎、贩卖大熊猫及其制品的行为进行严厉打击,保护大熊猫的生存权益
解析:(1)人和家畜会与大熊猫竞争食物资源,存在种间竞争关系,属于影响大熊猫种群数量的生物因素,因为对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的,也称为密度制约因素;采矿和旅游开发等导致森林面积减少,生态系统中生产者减少,固定的太阳能减少,因此生态系统中消费者获得的总能量减少;森林面积减少,土壤保持和水源涵养等功能下降,这属于调节生态系统的功能,属于间接价值。
(2)由图可知,与大熊猫种群数量曲线变化趋势一致的有栖息地面积和竹林面积,说明大熊猫种群数量与栖息地面积和竹林面积呈正相关;由图可知,竹林面积和栖息地面积与大熊猫种群数量成正比,因此通过天然林保护、退耕还林及自然保护区建设使大熊猫栖息地面积扩大和食物(竹林面积)资源增多,可提高栖息地对大熊猫的环境容纳量;根据题意,人类活动导致大熊猫被分为33个局域种群,说明人类活动导致大熊猫栖息地丧失和碎片化。
(3)根据题意,栖息地面积和食物资源均会影响种群繁殖能力,即影响种群出生率,则大熊猫栖息地面积和竹林面积增大,会提高种群繁殖能力,出生率上升,同时种内竞争减弱,死亡率减小,进而提高种群密度;若大熊猫栖息地面积和竹林面积减小,大熊猫种群繁殖能力减弱,出生率降低,同时种内竞争增强,死亡率增加,导致大熊猫种群密度减小。
(4)对于保护大熊猫的措施,除了就地保护之外,还可以易地保护,如将大熊猫从当前栖息地迁移到其他适宜生存的地区,这样可以避免栖息地破坏、人类干扰等问题,同时也有助于扩大大熊猫的遗传多样性。在新的栖息地,大熊猫可以获得更多的食物资源和生存空间,从而提高其生存和繁殖机会。建立大熊猫繁育中心,进行人工繁殖与饲养,可以增加大熊猫的数量,减轻野外种群的压力;制定更严格的法律法规,加大对大熊猫栖息地保护的力度。对非法捕猎、贩卖大熊猫及其制品的行为进行严厉打击,保护大熊猫的生存权益;还可利用人工授精技术增加大熊猫的出生率等等。
【链接】:本考点属高考重点与热点之一,对本考点的考查,可以与光合作用、化能合成作用、细胞呼吸等生理过程结合起来考查,涉及的主要内容包括能量流动的特点、相关概念的比较理解(如能量传递效率与能量利用率、同化量与摄入量)、能量传递效率的计算、碳循环及温室效应和低碳经济等社会热点。稳定性的原理在实践中的应用也是高考中常考的知识点,题型有选择题,也有非选择题。特别是在简答题中涉及运用“生态学原理”的题目,一定要读懂情境材料对应种群概念和数量变化及意义、群落的结构特点及功能、生态系统的结构和功能及稳定性、生物与环境的关系中的哪一原理。
生物技术与工程
一、知识提炼
1.传统发酵相关的制作原理
(1)果酒制作的原理:在无氧条件下,酵母菌能进行酒精发酵,其反应式为 →能量。
(2)果醋制作的原理:醋酸菌的有氧呼吸。当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成乙酸,反应式表示为 →能量;当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇转化为乙醛,再将乙.醛变为乙酸,反应式表示为→++能量。
(3)泡菜制作的原理:乳酸菌在无氧条件下能将葡萄糖分解为乳酸,反应式为 →能量。
2.平板划线法和稀释涂布平板法
比较项目
用途
优点
缺点
平板划线法
多用于菌种的纯化
可以观察菌落特征;对混合菌进行分离
不能用于计数
稀释涂布平板法
多用于筛选菌株
可以观察菌落特征;可以计数
菌液浓度过高,长不出单菌落
3.统计菌落数目的方法
(1)显微镜直接计数法
①原理:利用特定的细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下观察、计数,再计算一定体积的样品中微生物的数量。
②缺点:不能区分死菌与活菌。
③方法:(以血细胞计数板为例)
a.结构:常用的是1 mm×1mm×0.1 mm计数室的计数板(如图)。每个计数板上有两个方格网,每个方格网上刻有9个大方格,其中只有中间的大方格为计数室,大方格的长和宽各为1 mm,深度为0.1 mm,其容积为0.1mm³。大方格内分为25个中方格,每一中方格又分为16个小方格,即大方格是由400个小方格组成的。
b.操作:在清洁干燥的血细胞计数板的计数室上加盖专用的盖玻片,用吸管吸取稀释后的菌液,滴于盖玻片边缘,让培养液自行缓缓渗入,充满计数室。
c.计数:在显微镜下计数4~5个中方格内的菌体数,求出每个小方格所含有的细菌的平均数,按照以下公式
计算:每毫升原液含有的菌数=每小方格平均细菌数×400×10⁴×原液被稀释倍数。
(2)间接计数法(活菌计数法)
①原理:当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个单菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌,通过统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有多少活菌。
②计算公式:每克样品中的菌株数=(C÷V)×M,其中,C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL),M代表稀释倍数。
③操作:设置重复组,增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确,一般选择菌落数在30~300的平板进行计数。
4细胞工程的运用
(1)植物体细胞杂交:制备原生质体(酶解法)→诱导原生质体融合(物理法或化学法)→形成杂种细胞(标志:再生细胞壁)→植物组织培养→杂种植株的筛选与培养。
(2)单克隆抗体的制备:骨髓瘤细胞和正常小鼠免疫处理后获得的免疫B淋巴细胞→动物细胞融合(物理、化学、生物方法,其中灭活的病毒是不同于植物原生质体融合的诱导方法)→杂交瘤细胞筛选与培养→单克隆抗体的提纯。
(3)动物体细胞核移植:优良动物的体细胞提供细胞核与受体细胞(减数分裂Ⅱ中期的去核卵母细胞)提供细胞质→诱导融合→早期胚胎培养→移植到雌性子宫培养→新个体。
5.胚胎工程的运用
比较项目
来源
特点
优势
胚胎移植
雌性动物体内的早期胚胎,体外受精获得的胚胎,克隆、胚胎分割获得的胚胎,转基因胚胎等
整个胚胎工程的最后一个环节
可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短供体本身的繁殖周期
胚胎分割
桑葚胚或囊胚
是一种无性繁殖,同时获得同卵双胎或多胎
可成倍增加胚胎数量,可以促进优良动物品种的繁殖
6.基因工程的基本操作程序
(1)目的基因的筛选与获取
①从相关的已知结构和功能清晰的基因中筛选
②利用PCR获取和扩增目的基因
③从基因文库中获取
(2)基因表达载体的构建(基因工程的核心)
①目的基因
②启动子:RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动转录出mRNA
③终止子:使转录终止的一段有特殊序列结构的DNA片段
④标记基因:为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因
⑤复制原点
(3)将目的基因导入受体细胞
①植物:花粉管通道法、农杆菌转化法
②动物:显微注射技术(导入受精卵)
③微生物:感受态细胞法(Ca²+处理)
(4)目的基因的检测与鉴定
①目的基因是否插入:经转录得到mRNA,采用PCR技术(或分子杂交技术),观察是否出现杂交带
②mRNA经翻译得到蛋白质:采用抗原—抗体杂交法,观察是否出现杂交带
③蛋白质参与构成个体:采用抗性试验,观察抗性是否存在,流程为:目的基因→转录→mRNA→翻译→蛋白质→个体,对应各环节分别用上述方法检测鉴定。
二、考点突破
易错提醒
(1)果酒、果醋发酵条件的控制
①葡萄汁装入发酵瓶时,要留空间,目的是先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖,耗尽O₂后再进行酒精发酵,并且防止发酵过程中产生的CO₂造成发酵液溢出。
②严格控制温度:18~30℃有利于酵母菌的繁殖和酒精发酵,30~35℃有利于醋酸菌的繁殖和醋酸发酵。
③充气:酒精发酵为无氧发酵,需封闭充气口;醋酸发酵为有氧发酵,需通过充气口充气。
④酵母菌进行有氧呼吸时,产生能量多,可大量繁殖;进行无氧呼吸时,产生能量少,仅能满足自身代谢,基本不繁殖。所以利用酵母菌进行工业生产时先进行通气再密封。
(2)平板划线法操作时的注意事项
①划线前后,均需通过灼烧接种环对其灭菌,待接种环冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。
②划线时最后一区不要与第一区相连。
③划线时用力大小要适当,这是为了防止用力过大将培养基划破。
(3)植物激素在植物组织培养中的作用
生长素/细胞分裂素
植物组织的发育方向
高
有利于根的分化,抑制芽的形成
低
有利于芽的分化,抑制根的形成
适中
促进愈伤组织的生长
简记为:“高”根,“低”芽,“中”愈伤
(4)单克隆抗体制备过程的两次筛选:第一次是用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞;第二次是用抗原一抗体杂交技术筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
(5)胚胎移植中,供体用促性腺激素进行超数排卵处理;受体是有健康的体质和正常繁殖能力的、与供体母牛为同一物种的雌性个体,供体和受体需用激素进行同期发情处理。
(6)克隆、胚胎分割都相当于无性繁殖,但试管婴儿是有性生殖,是体外受精技术的应用。
(7)PCR过程,DNA变单链不需要解旋酶,高温可使其变成单链。PCR过程需要耐高温的DNA聚合酶。PCR过程中实际加入的原料为dNTP(即dATP、dGTP、dTTP、dCTP),既可作为合成DNA子链的原料,又可为
DNA的合成提供能量。引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,作为新子链的合成起点,只能结合在母链的3'端,使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg²+激活。因此,PCR反应缓冲溶液中一般要添加Mg²+。
(8)大肠杆菌和酵母菌在基因工程中都可以作为受体细胞,但又有所不同。大肠杆菌为原核细胞,而酵母菌为真核细胞(具有多种细胞器),所以酵母菌在用于生产需要加工和分泌的蛋白质时比大肠杆菌有优势。
(9)切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶。如果用两种不同限制酶切割后形成的黏性末端相同时,在DNA连接酶的作用下,目的基因与载体也可以连接起来,可以防止反向连接和自我环化。
(1 0)目的基因的插入点不是随意的。基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基因应插入启动子与终止子之间的部位。
三、典例精析
例1(202 4北京高考真题)
学习以下材料,回答(1)~(4)题。
筛选组织特异表达的基因
筛选组织特异表达的基因,对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。
真核生物的基本启动子位于基因5'端附近,没有组织特异性,本身不足以启动基因表达。增强子位于基因上游或下游,与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子,实际上包含增强子和基本启动子。
很多增强子具有组织特异的活性,它们与特定蛋白结合后激活基本启动子,驱动相应基因在特定组织中表达(图A)。基于上述调控机理,研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强子捕获载体”(图B),并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中,如果插入位点附近存在有活性的增强子,则会激活报告基因的表达(图C)。
获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后,研究者提取每个个体的基因组DNA,通过PCR扩增含有捕获载体序列的DNA片段。对PCR产物进行测序后,与相应的基因组序列比对,即可确定载体的插入位点,进而鉴定出相应的基因。
研究者利用各种遗传学手段,对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达,检测个体表型的改变,研究其在细胞分化和个体发育中的作用,从而揭示组织和器官形成的机理。
(1)在个体发育中,来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生 的过程称为细胞分化,分化是基因 的结果。
(2)对文中“增强子”的理解,错误的是 。
A.增强子是含有特定碱基序列的DNA片段
B.增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上
C.一个增强子只能作用于一个基本启动子
D.很多增强子在不同组织中的活性不同
(3)研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼,观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定出捕获载体的插入位点后,发现位点附近有两个基因G和H,为了确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因,应检测 。
(4)真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分,因而在绝大多数表达报告基因的个体中,增强子捕获载体的插入位点位于基因外部,不会造成基因突变。研究者对图B所示载体进行了改造,期望改造后的载体随机插入基因组后,在“捕获”增强子的同时,也造成该增强子所调控的基因发生突变,以研究基因功能。请在下方画图表示改造后的载体,并标出各部分名称。
答案(1)稳定性差异 选择性表达(2)C(3)各组织器官中G和H的mRNA
(4)报告基因 终止子
解析:(1)细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。
(2)依据题干“增强子位于基因上游或下游,与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知,增强子是含有特定碱基序列的DNA片段,增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上,A、B正确;由图C可知,一个增强子可作用于多个基本启动子,C错误;依据题干“很多增强子具有组织特异的活性”可知,很多增强子在不同组织中的活性不同,D正确。
(3)若要确定这两个基因是否为心脏特异表达的基因,可通过PCR等技术检测其他器官细胞中G和H两个基因是否转录出相应的mRNA。
(4)增强子位于基因上游或下游,与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的启动子,实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载体的插入位点位于基因外部,不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位点位于基因内部,会引起造成该增强子所调控的基因发生突变,为研究某目的基因的功能,可将图B所示载体去掉基本启动子,则该载体插入基因内部后才会发挥作用,图见答案。
例2(2024湖南高考真题)
百合具有观赏、食用和药用等多种价值,科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题:
(1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前,先用 去除细胞壁获得原生质体,使原生质体融合,得到杂种细胞后,继续培养,常用 (填植物激素名称)诱导愈伤组织形成和分化,获得完整的杂种植株。
(2)单倍体育种。常用 的方法来获得单倍体植株,鉴定百合单倍体植株的方法是
(3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L,该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图,其中基因gus编码GUS酶,GUS酶活性可反映启动子活性。
①研究病原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取pL,首先选用 酶切,将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接,再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草(P1、P2和P3)进行病原微生物胁迫,结果如图c。由此可知:三种病原微生物都能诱导pL的活性增强,其中 的诱导作用最强。
②现发现栽培种百合B中也有L,但其上游的启动子与野生百合不同,且抗病性弱。若要提高该百合中L的表达量,培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,简要写出实验思路:
答案(1)纤维素酶和果胶酶生长素和细胞分裂素(2)花药离体培养利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目(3)Hind Ⅲ、BamHI交链格孢利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL
解析(1)因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合,形成杂种细胞,再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化,从而获得完整的杂种基因植株。
(2)获得单倍体植株的常用方法是花药(花粉)离体培养;鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目,如果染色体数目减少一半,则获得的植株即为单倍体植株。
(3)根据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点,若要获得pL并连接到质粒上,可选用限制酶HindⅢ、BamHI进行酶切,以替换Ti质粒中的启动子,从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。根据图c的结果可知,交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高,可确定其诱导作用最强。欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。
【链接】:近年来,高考生物试题持续强调对学生实验探究能力、综合应用能力和创新思维能力的考查。命题更加注重情境设计,通过真实情境和信息表格等形式,考查学生的应变能力、获取信息和综合分析能力。同时,试题突出学科素养和思维品质的提升,强化价值引领和素养导向,以适应社会发展的需要。在生物技术与工程领域,重点考查内容包括基因工程、细胞工程、胚胎工程等现代生物技术的核心概念和应用。具体来说,基因工程的基本工具和操作程序、DNA重组技术、PCR技术、蛋白质工程及其应用都是高频考点。此外,细胞工程中的植物组织培养技术和动物细胞培养技术,以及胚胎工程中的体外受精和早期胚胎培养也是重要的考查内容。在复习中,确保对基因工程、细胞工程和胚胎工程等核心概念有深入的理解,掌握其基本原理和应用;通过模拟实验和实际操作,提高实验设计和实施能力,特别是对基因工程的操作流程和PCR技术的掌握;加强对图表信息的分析和解读能力,能够从复杂的数据中提取关键信息,并应用于问题解决;关注科技前沿动态,了解生物技术领域的最新进展和研究热点,如CRISPR基因编辑技术等,以应对可能出现的新题型。总的来说,在生物技术与工程方面高考将更加注重对学生综合能力的考查,要求学生不仅要掌握扎实的基础知识,还要具备良好的实验技能和创新思维。
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