人教版高中生物選修3知識點總結(詳細)

1、選修3現(xiàn)代生物科技專題知識點總結 專題1 基因工程基因工程的概念概念：按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品?；驹恚鹤屇康幕蛟谑荏w細胞內穩(wěn)定且高效的表達理論基礎:DNA是生物遺傳物質的發(fā)現(xiàn),DNA雙螺旋結構，遺傳信息傳遞方式核心：構建重組DNA分子（一）基因工程的基本工具1.“分子手術刀”限制性核酸內切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）

2、結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。 注意：用同種限制酶分別切割目的基因和載體從而形成相同的粘性末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來 ，有時用不同限制酶也可以形成相同的粘性末端，用兩種限制酶切割使目的基因和載體兩端各形成兩種粘性末端，防止載體和目的基因自身環(huán)化2.“分子縫合針”DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：相同點：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效

3、率較低。(2) 與DNA聚合酶作用的異同: DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上相同點作用實質形成磷酸二酯鍵化學本質蛋白質3.“分子運輸車”載體（1）載體具備的條件：能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質粒,它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能

4、力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指： 編碼蛋白質的結構基因 。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法_和化學合成法_。3.PCR技術擴增目的基因（1）PCR的含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復制（4）過程：第一步：加熱至9095DNA解鏈為單鏈，斷裂氫鍵；第二步：冷卻到5560，引物與兩條單鏈DNA結合，形成局部雙鏈DNA；第三步：加熱至7075，熱穩(wěn)定DNA聚合酶（Taq

5、酶）從引物起始進行互補鏈的合成。（5）特點：指數(2n)形式擴增（6）使用的前提：已知目的基因的一段核苷酸序列第二步：基因表達載體的構建(核心)1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因啟動子終止子標記基因（1）啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。（2）終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因

6、。 注意：載體與表達載體的區(qū)別：二者都有標記基因和復制原點兩部分DNA片段。表達載體在載體基礎上增加了目的基因、啟動子、終止子三部分結構用到的工具酶：既用到限制酶切割載體，又用到DNA連接酶將目的基因和載體拼接，兩種酶作用的化學鍵都是磷酸二酯鍵啟動子、終止子對于目的基因表達必不可少目的基因不能單獨進入受體細胞，必需以表達載體的方式攜帶進去。第三步：將目的基因導入受體細胞_1.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是 農桿菌轉化法（農桿菌特點：易感染雙子葉植物和裸子植物，對大多數單子葉植物沒有感染能力

7、。原理：Ti質粒上的T-DNA可以轉移到受體細胞，并整合到受體細胞染色體的DNA上）其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是 顯微注射技術。方法的受體細胞多是 受精卵。將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是 繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少 ，最常用的原核細胞是 大腸桿菌 ，其轉化方法是：先用 Ca2+ 處理細胞，使其成為 感受態(tài)細胞 ，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉化過程。3.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表達。第四步：

8、目的基因的檢測和表達1.首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術。2.其次還要檢測目的基因是否轉錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是采用抗原抗體雜交技術。4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物（重點：乳腺生物反應器 看課本）。3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產

9、物發(fā)揮作用。4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。（四）蛋白質工程的概念蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質）轉錄 翻譯蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā) 設計預期的蛋白質結構 推測應有的氨基酸序列 找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因） 蛋白質工程與基因工程區(qū)別專題2 細胞工程（一）植物細胞工程 1.理論基礎（原理）：細胞全能性 全能性概念：具有某種生物全部遺傳

10、信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物個體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點。 現(xiàn)實表現(xiàn)：在生物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官 原因：在特定的時間和空間條件下，細胞中的基因會有選擇性地表達出各種蛋白質，分化形成不同的細胞，從而構成生物體的不同組織和器官。全能性表達的難易程度：受精卵生殖細胞干細胞體細胞；植物細胞動物細胞2.植物組織培養(yǎng)技術（1）原理：植物細胞的全能性（2）過程：離體的植物器官、組織或細胞 愈傷組織 試管苗 植物體 脫分化和再分化（3）植物組織培養(yǎng)條件： 離體的植物細胞、組織、器官 無菌和人工控制 培養(yǎng)在人工制備的培養(yǎng)基上 給予

11、適宜的培養(yǎng)條件 （4）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產物的工廠化生產（具體的應用看課本38頁）。（5）地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。3、植物體細胞雜交技術概念：不同種植物的體細胞融合成一個雜種細胞，雜種細胞發(fā)育成新的植物體的方法理論基礎：細胞膜的流動性和植物細胞的全能性過程 ：見課本過程 注意：去掉細胞壁的方法：酶解法 （纖維素酶和果膠酶） 原生質體融合的方法：誘導融合：物理法（離心、振動、電激）化學法（PEG,聚乙二醇）意義：因為不同種生物之間存在生殖隔離，此項技術在克服不同生物遠緣雜交的障礙上，取得了巨大的突破。（二）動物細胞

12、工程 1. 動物細胞培養(yǎng)（1）概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。（2）動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液轉入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件無菌、無毒的環(huán)境

13、：培養(yǎng)液應進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.50.5；pH：7.27.4。氣體環(huán)境：95%空氣5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。（5）動物細胞培養(yǎng)技術的應用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質、培養(yǎng)醫(yī)學研究的各種細胞。2.動物體細胞核移植技術和克隆動物（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（

14、比較難）。（2）選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；含有促使體細胞細胞核表現(xiàn)全能性的物質和營養(yǎng)。（3）體細胞核移植的大致過程是：（右圖）核移植胚胎移植（4）體細胞核移植技術的應用：加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育； 保護瀕危物種，增大存活數量；生產珍貴的醫(yī)用蛋白； 作為異種移植的供體；用于組織器官的移植等。（5）體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動物細胞融合（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。（2）動物細胞融合與植

15、物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似，常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。4.單克隆抗體（1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產量低、純度低、特異性差。（2）單克隆抗體的制備過程：兩次篩選:第一次篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選出能產生特異性抗體的雜交瘤細胞。（3） 雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產生專一的抗體。（4） 單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。（5） 在腹腔內增殖的

16、優(yōu)點：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴格的外界條件。（6） 篩選的時候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進行篩選。經選擇性培養(yǎng)的雜交瘤細胞，還需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經多次篩選，就可獲得足夠數量的能分泌所需抗體的 細胞。小鼠內細胞融合分離抗原注入小鼠體內B淋巴細胞骨髓瘤細胞雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)選擇培養(yǎng)細胞培養(yǎng)基體內培養(yǎng)體外培養(yǎng)從腹水提取從培養(yǎng)液提取單克隆抗體（5）單克隆抗體的作用： 作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。 用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導彈”（借助單克隆抗體的導向作用），也有少量用于治療其它疾病

17、。專題3 胚胎工程3.1 體內受精和早期胚胎發(fā)育胚胎工程的建立場所：睪丸的曲細精管時間：從初情期開始，到生殖機能衰退精子的發(fā)生 1）精原細胞多個初級精母細胞（通過數次有絲分裂）過程 2）1個初級精母細胞2個次級精母細胞4個精子細胞（通過減數分裂，即MI和MII）3）精子細胞精子（通過變形：其中細胞核變?yōu)榫宇^的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘。同時細胞內的其他物質濃縮為球狀，叫做原生質滴，隨精子的成熟過程向后移動，直到最后脫落。） 場所：卵巢 時間：從胎兒時期開始（胎兒時期完成了卵泡的形成和在卵巢內的儲備，這是精子和卵子在發(fā)生上的重要

18、區(qū)別）卵子的發(fā)生 1）卵原細胞初級卵母細胞過程 2）1個初級卵母細胞1個次級卵母細胞第一極體（排卵前后完成）3）1個次級卵母細胞1個卵子第二極體（精子和卵子結合過程中完成 當在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經完成了受精，這是判斷卵子是否受精的重要標志） 概念：精子和卵子結合成合子（受精卵）的過程。 受精 場所：雌性的輸卵管內1）受精前的準備階段1：精子獲能 過程 2）受驚前的準備階段2：卵子的準備（到減數第二次分裂中期，具備與精子受精的能力）a.精子穿越放射冠和透明帶：頂體反應（頂體釋放頂體酶可直接溶解卵丘細胞之間的物質，形成精子穿越放射冠的通路），透明帶反應（在精子觸

19、及卵細胞膜的瞬間，會產生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應，這是防止多精入卵受精的第一道屏障）3）受精階段 b.進入卵黃膜：卵細胞膜反應（這是防止多精入卵受精的第二道屏障）c.原核形成和配子結合 卵裂期：細胞在透明帶中進行有絲分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。早期胚胎發(fā)育 桑椹胚：胚胎細胞達32個左右，每一個細胞都是全能細胞囊胚：有囊胚腔，出現(xiàn)孵化過程。內細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。滋養(yǎng)層將發(fā)育成胎膜和胎盤。原腸胚：內細胞團細胞形成外胚層和內胚層，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤，內胚層包圍著原腸腔3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng)試管動物技術：通過人工操作使卵子和精子在體

20、外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再經移植產生后代的技術。 方法一：用促性腺激素處理，使其超數排卵，從中輸卵管沖取精子（針對卵母細胞的采集 實驗動物，家畜豬、羊等） 方法二：從屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超聲波探測儀、內窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體母畜 卵巢中吸?。ㄡ槍Υ蠹倚蠡虼笮蛣游?，如牛） 體外受精 卵母細胞的培養(yǎng)：在體外人工培養(yǎng)成熟（減數第二次分裂中期） 精子的采集：方法有假陰道法、手握法和電刺激法等精子的獲能：方法有培養(yǎng)法（通過獲能培養(yǎng)液）、化學誘導法（通過肝素或鈣離子載體A23187） 獲能溶液或專用的受精溶液受精：獲能的精子 培養(yǎng)成熟的卵子 完成受精

21、 胚胎早期培養(yǎng) 條件：受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng) 培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等（兩鹽，兩素，兩酸，水 血清） 當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植，或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同，牛羊一般要培養(yǎng)到桑椹胚階段或囊胚階段才進行移植，人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在8到16個細胞階段移植3.3 胚胎工程的應用及前景概念：是指將雌性動物體內的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎(核移植技術和轉基因動物），移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體叫供體（遺傳特性和生產性能優(yōu)秀），接受胚胎

22、的個體叫受體（有健康的體質和正常繁殖能力）。應用：胚胎移植是轉基因、核移植、或體外受精等技術的最后一道“工序”現(xiàn)狀：在牛的胚胎移植中，技術方法更為簡便、實用。意義：可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體繁殖潛力。供體主要職能只是產生優(yōu)良特性的胚胎，縮短繁殖周期實質：見課本胚胎移植成功與否關系到：供體和受體的生理狀況胚胎移植 1）供、受體生殖器官的生理變化相同，為胚胎提供相同的生理環(huán)境生理學基礎 2）早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯(lián)系，為胚胎收集提供可能3）受體對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應，為胚胎的存活提供可能4）胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但其遺傳物質在孕育過程中不受影響1）供、受體的選擇(

23、選擇的條件，見課本)和處理（使用激素進行同期發(fā)情處理、（促性腺激素）超數排卵處理）2）配種或人工受精基本程序 3）胚胎收集（沖卵（早期胚胎）、檢查（胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚）、培養(yǎng)或保存（196的液氮）4）胚胎移植：手術法（引出子宮和卵巢將其注入）；非手術法（用移植管將其送入子宮）5）移植后的檢查（是否妊娠）等 概念：指采用機械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。 儀器設備：實體顯微鏡和顯微操作儀 意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，屬于無性繁殖。操作程序 1）選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿胚胎分割 2）用分割針或分割刀切開

24、胚胎，吸出半個，注入空透明帶或直接將裸半胚移植給受體。分割囊胚時要 將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。此時還可用分割針分割滋養(yǎng)層，做胚胎DNA分析性別鑒定。局限：剛出生的動物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異，同卵多胎的可能性有限。概念：由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。簡稱ES或EK細胞。特點 形態(tài)上：體積小、細胞核大、核仁明顯 功能上：具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動物體任何一種組織細胞；在體外可增殖而不發(fā)生分化；可冷凍保存；可進行遺傳改造胚胎干細胞 1）移植ES細胞修復壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病癥意義 2）ES細胞體外誘導分化，

25、可培育人造組織器官，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題 3）ES細胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等分化誘導因子作用下可向不同類型組織細胞分化（一）動物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。（二）胚胎干細胞3、胚胎干細胞的主要用途是：可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；（三）胚胎工程的應用1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培

26、育到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在8-16個細胞階段移植。)專題4 生物技術的安全性和倫理問題中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。生物武器 (1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經過基因重組的致病菌。(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。(3)特點：致病力強、多數具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時間長等。(4)禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度專題5 生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理1、生態(tài)工程的概念（1）原理技術應用 生態(tài)學 和 系統(tǒng)學 等學科的基本理論和方法通過 系統(tǒng)設計、 調控 和 技術組裝 （2）操作對 已破壞的生態(tài)環(huán)境 進行 修復、重建 對 已造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行 改善 （3）結果提高 生態(tài)系統(tǒng)的生產力 促進 人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。2、生態(tài)工程所遵循的基本原理（1）.生態(tài)工程建設的目的：遵循 自然界物質循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力， 防止環(huán)