高三二輪復(fù)習(xí)微專題：高考試題中的6種現(xiàn)代生物技術(shù)課件

二輪微專題——高考試題中的6種現(xiàn)代生物技術(shù)二輪微專題參考文獻(xiàn)：甘耀平.例析高考試題中的現(xiàn)代生物技術(shù)[J].教學(xué)考試,2023,(51):36-40.6種現(xiàn)代生物技術(shù)1.凝膠色譜法和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳2.熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)3.放射自顯影技術(shù)4.miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)5.逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)和原位雜交技術(shù)6.CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)00重要的現(xiàn)代生物技術(shù)儀器和設(shè)備及用途DNA(自動)測序儀：(自動)測定核酸的核苷酸序列蛋白質(zhì)/多肽自動測序儀：測定蛋白質(zhì)、多肽的氨基酸序列 DNA自動合成儀：合成已知寡核苷酸序列蛋白質(zhì)/多肽自動合成儀：合成已知氨基酸序列的蛋白質(zhì)或多肽 生物反應(yīng)器：細(xì)胞的連續(xù)培養(yǎng) 發(fā)酵罐：微生物細(xì)胞培養(yǎng)聚合酶鏈反應(yīng)儀(PCR儀)：DNA快速擴(kuò)增基因轉(zhuǎn)移設(shè)備：將外源DNA引進(jìn)靶細(xì)胞膜分離設(shè)備：大批量物質(zhì)的分離 高效液相色譜儀：物質(zhì)的分離與純化及純度鑒定電泳設(shè)備：物質(zhì)的分離與純化及純度鑒定 凝膠電泳系統(tǒng)：蛋白質(zhì)和核酸的分離與分析毛細(xì)管電泳儀：質(zhì)量控制、組分分析 超速、高速離心機(jī)：分離生物大分子物質(zhì) 電子顯微鏡：觀察細(xì)胞及組織的超微結(jié)構(gòu) 生物質(zhì)譜儀：蛋白質(zhì)及多肽的研究 流式細(xì)胞儀：細(xì)胞的計(jì)數(shù)、分離和收集 冷凍干燥儀：樣品的低溫冷凍干燥液氮罐/超低溫冰箱：樣品或細(xì)胞的凍存核磁共振儀：生物分子的結(jié)構(gòu)解析 X光衍射儀：蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)分析00重要的現(xiàn)代生物技術(shù)儀器和設(shè)備及用途1．某興趣小組用凝膠色譜法從豬的紅細(xì)胞中提取了血紅蛋白，然后用SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行了鑒定，得到如下圖所示結(jié)果?；卮鹣铝袉栴}。01凝膠色譜法和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳(1)提取和分離血紅蛋白的步驟是：樣品處理→粗分離→

→純度鑒定；將分離得到的血紅蛋白溶液裝入透析袋中進(jìn)行透析，可以

，或用于更換樣品的緩沖液。(2)進(jìn)行SDS一聚丙烯酰胺凝膠電泳時，點(diǎn)樣處應(yīng)該接電壓儀的

極，由圖示結(jié)果可知，提取樣品中

的相對分子質(zhì)量最小，

的含量最多。(3)與標(biāo)準(zhǔn)樣品相比，提取樣品多出現(xiàn)了三條肽鏈條帶，原因是

。全國卷參考使用α和β是由3條肽鏈構(gòu)成純化去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)負(fù)肽鏈3肽鏈2凝膠色譜法是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法。它是根據(jù)多孔介質(zhì)對不同大小(體積)和不同形狀的分子的排阻能力不同來分離蛋白質(zhì)混合物的。所用的凝膠珠(凝膠顆粒)其內(nèi)部是多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。凝膠色譜法分離的原理是當(dāng)相對分子質(zhì)量不同的蛋白質(zhì)通過凝膠柱時，比凝膠孔徑大的分子不能進(jìn)入凝膠珠內(nèi)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，只能在凝膠外部移動，隨著溶劑在凝膠珠之間的孔隙向下移動，其移動距離較短，移動速度也較快，就最先流出柱外；比凝膠珠孔徑小的分子則不同程度地出入凝膠珠內(nèi)外。01凝膠色譜法和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳全國卷參考使用01凝膠色譜法和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳全國卷參考使用SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳是在聚丙烯酰胺凝膠中加入陰離子去垢劑十二烷基硫酸鈉(SDS)的電泳方式。SDS是一種變性劑，它能破壞蛋白質(zhì)分子中的氫鍵和疏水鍵相互作用，能使蛋白質(zhì)的多肽鏈處于展開狀態(tài)。由幾條肽鏈組成的蛋白質(zhì)復(fù)合體在SDS的作用下會解聚成單條肽鏈，因此測定的結(jié)果只是單條肽鏈的分子量。SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳幾乎是完全根據(jù)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量分離蛋白質(zhì)的，蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量越小，遷移越快。熒光蛋白標(biāo)記是指利用不同顏色熒光質(zhì)粒通過某種方式結(jié)合其他生物，最終攜帶有顏色熒光且不影響生物正常生理生長的一種方法。因其高靈敏度備受研究者關(guān)注，成為目前生物大分子檢測的主要方法。02熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)最早從水母分離得到的發(fā)光蛋白，由238個氨基酸組成，在多種生物中廣譜表達(dá)而發(fā)出綠色熒光。下村修、馬丁·查爾菲和錢永健三位科學(xué)家因首次發(fā)現(xiàn)綠色熒光蛋白并在其應(yīng)用上做出了突出貢獻(xiàn)而獲得了2008年諾貝爾化學(xué)獎。熒光蛋白綠色熒光蛋白(GFP)黃色熒光蛋白(YFP)紅色熒光蛋白(RFP)黃色熒光蛋白(YFP)最初來自維多利亞多管水母,是GFP的突變體,其第203位由蘇氨酸變?yōu)槔野彼帷Ｗ畛鯊纳汉飨x中分離,是GFP的同源熒光蛋白。熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)可充分利用不同顏色的熒光穩(wěn)定性特點(diǎn),能快速標(biāo)記且檢測簡單,能穩(wěn)定遺傳且有最佳的示蹤結(jié)果。2.(2023年全國乙卷38題節(jié)選)GFP是水母體內(nèi)存在的能發(fā)綠色熒光的一種蛋白?？蒲腥藛T以GFP基因?yàn)椴牧?，利用基因工程技術(shù)獲得了能發(fā)其他顏色熒光的蛋白，豐富了熒光蛋白的顏色種類?；卮鹣铝袉栴}。(3)科研人員將構(gòu)建好的表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌中進(jìn)行表達(dá)，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌有的發(fā)綠色熒光，有的發(fā)黃色熒光，有的不發(fā)熒光。請從密碼子特點(diǎn)的角度分析，發(fā)綠色熒光的可能原因是

(答出1點(diǎn)即可)。(4)新蛋白與突變基因的關(guān)聯(lián)性分析。將上述發(fā)黃色熒光的大腸桿菌分離純化后，對其所含的GFP突變基因進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)其堿基序列與GFP基因的不同，將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細(xì)胞中表達(dá)，實(shí)驗(yàn)思路是02熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)(3)GFP基因雖然發(fā)生了突變，但由于存在密碼的簡并現(xiàn)象，突變基因所編碼的氨基酸序列并未改變(4)將YFP基因插入表達(dá)載體，再將構(gòu)建成功的重組載體導(dǎo)入不能發(fā)黃色熒光的真核細(xì)胞中，觀察黃色熒光是否出現(xiàn)放射自顯影技術(shù)是利用放射性同位素的電離射線對乳膠(含AgBr或AgCl)的感光作用，對細(xì)胞內(nèi)生物大分子進(jìn)行定性、定位與半定量研究的一種細(xì)胞化學(xué)技術(shù)。對細(xì)胞或生物體內(nèi)生物大分子進(jìn)行動態(tài)研究和追蹤是這一技術(shù)獨(dú)具的特征。03放射自顯影技術(shù)3.(2023年1月浙江省選考第23題節(jié)選)

研究光合產(chǎn)物從源分配到庫時，給葉片供應(yīng)13CO2，13CO2先與葉綠體內(nèi)的

結(jié)合而被固定，形成的產(chǎn)物還原為糖需接受光反應(yīng)合成

的中的化學(xué)能。合成的糖分子運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)等庫中。在本實(shí)驗(yàn)中，選用13CO2的原因有

(答出2點(diǎn)即可)。03放射自顯影技術(shù)參考答案：五碳糖(C5)

ATP和NADPH

CO2是光合作用的原料；13C可被儀器檢測;13C在自然界中含量極少且穩(wěn)定。4.(2023年廣東卷17題節(jié)選)放射性心臟損傷是由電離輻射誘導(dǎo)的大量心肌細(xì)胞凋亡產(chǎn)生的心臟疾病。一項(xiàng)新的研究表明，circRNA可以通過miRNA調(diào)控P基因表達(dá)進(jìn)而影響細(xì)胞凋亡，調(diào)控機(jī)制見圖。miRNA是細(xì)胞內(nèi)一種單鏈小分子RNA，可與mRNA靶向結(jié)合并使其降解。circRNA是細(xì)胞內(nèi)一種閉合環(huán)狀RNA,可靶向結(jié)合miRNA使其不能與mRNA結(jié)合，從而提高mRNA的翻譯水平。04miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)(2)前體mRNA是通過

酶以DNA的一條鏈為模板合成的，可被剪切成circRNA等多種RNA。circRNA和mRNA在細(xì)胞質(zhì)中通過對

的競爭性結(jié)合，調(diào)節(jié)基因表達(dá)。(3)據(jù)圖分析，miRNA表達(dá)量升高可影響細(xì)胞凋亡,其可能的原因是

。04miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)參考答案：(2)RNA聚合miRNA(3)miRNA表達(dá)量升高會阻斷P基因的mRNA合成P蛋白，降低P蛋白對細(xì)胞凋亡的抑制作用，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。5.(2023年湖南卷7題)基因Bax和Bcl2分別促進(jìn)和抑制細(xì)胞凋亡。研究人員利用siRNA干擾技術(shù)降低TRPM7基因表達(dá),研究其對細(xì)胞凋亡的影響,結(jié)果如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A.細(xì)胞衰老和細(xì)胞凋亡都受遺傳信息的調(diào)控B.TRPM7基因可能通過抑制Bax基因的表達(dá)來抑制細(xì)胞凋亡C.TRPM7基因可能通過促進(jìn)Bcl2基因的表達(dá)來抑制細(xì)胞凋亡D.可通過特異性促進(jìn)癌細(xì)胞中TRPM7基因的表達(dá)來治療相關(guān)癌癥04miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)04miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)04miRNA和siRNA介導(dǎo)的RNA干擾技術(shù)RNA干擾(RNAi)是指通過形成特定雙鏈RNA使目標(biāo)mRNA發(fā)生降解或者翻譯受到阻遏，從而特異性地抑制目標(biāo)基因在翻譯水平上表達(dá)的現(xiàn)象。RNA干擾有兩種類型，即miRNA和siRNA。這兩類干擾RNA來源不同，作用機(jī)制和作用效果基本相同：成熟的形式都是短的雙鏈RNA；在發(fā)揮作用時,與蛋白質(zhì)結(jié)合形成沉默復(fù)合物；在ATP供能的作用下，雙鏈RNA解開，并促使其與mRNA配對，結(jié)果使mRNA降解或使其翻譯受阻。6.

(2022年1月浙江選考第29題節(jié)選)我國在新冠疫情防控方面取得了顯著的成績，但全球疫情形勢仍然非常嚴(yán)峻，尤其是病毒出現(xiàn)了新變異株——德爾塔、奧密克戎，更是威脅著全人類的生命健康。(1)新冠病毒核酸定性檢測原理是：以新冠病毒的單鏈RNA為模板，利用

酶合成DNA，經(jīng)PCR擴(kuò)增，然后在擴(kuò)增產(chǎn)物中加入特異的

，如果檢測到特異的雜交分子則核酸檢測為陽性。05逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)和原位雜交技術(shù)參考答案：逆轉(zhuǎn)錄 核酸 探針逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)(RT-PCR)是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)的一種變式應(yīng)用，其基本原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下以RNA為模板合成cDNA，然后利用DNA聚合酶，以DNA為模板合成雙鏈DNA，再用常規(guī)PCR技術(shù)擴(kuò)增出大量DNA。05逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)和原位雜交技術(shù)逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)可用于獲取目的基因、合成cDNA探針、構(gòu)建RNA高效轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)等，還可以用來分析不同組織細(xì)胞或是相同組織細(xì)胞在不同發(fā)育階段中mRNA的表達(dá)情況。原位雜交技術(shù)是細(xì)胞內(nèi)特異核酸(DNA或RNA)定性與定位的重要方法，其原理是利用報告分子(如熒光素、生物素等)標(biāo)記核酸探針，然后將探針與染色體或DNA顯微切片上的靶DNA雜交，若兩者同源互補(bǔ)，即可形成靶DNA與核酸探針的雜交體。原位雜交技術(shù)在顯微與亞顯微水平上基因定位、特異mRNA表達(dá)等問題的研究中具有重要作用05逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)和原位雜交技術(shù)7.(2021年6月浙江省選考第20題)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可將增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點(diǎn)插入到受精卵的Y染色體上，獲得轉(zhuǎn)基因雄性小鼠。該轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型雌性小鼠交配，通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是(

)A.基因編輯處理的受精卵在體外培養(yǎng)時，不同發(fā)育階段的胚胎需用不同成分的培養(yǎng)液B.基因編輯處理的受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)至2細(xì)胞期，須將其植入同期發(fā)情小鼠的子宮，才可獲得表達(dá)EGFP的小鼠C.分離能表達(dá)EGFP的胚胎干細(xì)胞，通過核移植等技術(shù)可獲得大量的轉(zhuǎn)基因小鼠D.通過觀察早期胚胎的熒光，能表達(dá)EGFP的即為雄性小鼠胚胎06CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)1.CRISPR/Cas9技術(shù)敲除掉部分基因原理(1)CRISPR/Cas9是細(xì)菌的一種后天免疫防御機(jī)制——CRISPR序列示意圖如下(其中，菱形框表示高度可變的間隔序列，正方形表示相對保守的重復(fù)序列)，其中的“間隔序列”來源于病毒或外源質(zhì)粒的一小段DNA，是細(xì)菌對這些外來入侵者的“記錄”。06CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)(2)病毒或外源質(zhì)粒上存在“原間隔序列”，“間隔序列”正是與它們互相對應(yīng)?！霸g隔序列”的選取并不是隨機(jī)的，這些原間隔序列的兩端向外延伸的幾個堿基往往都很保守，我們稱為PAM(原間隔序列臨近基序)。06CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)(3)當(dāng)病毒或外源質(zhì)粒DNA首次入侵到細(xì)菌體內(nèi)時，細(xì)菌會對外源DNA潛在的PAM序列進(jìn)行掃描識別，將臨近PAM的序列作為候選的“原間隔序列”，將其整合到細(xì)菌基因組上CRISPR序