高中生物一輪復習識記材料：高 中 生 物 必 備 材 料(一)

1、2020 屆高中生物一輪復習識記材料一 PAGE 1 / 5高 中 生 物 必 備 材 料（一） （現(xiàn)代生物科技專題）【知識框架】基因工程、細胞工程胚胎工程生態(tài)工程2020 屆高中生物一輪復習識記材料一 PAGE 5 / 5【基礎(chǔ)必備】一、基因工程原理：基因重組優(yōu)點：克服遠緣雜交不親和的障礙1、基因工程的 3 種基本工具限制性核酸內(nèi)切酶：識別特定脫氧核苷酸序列，并在特定位點上切割 DNA 分子。DNA 連接酶：a.Ecoli DNA 連接酶只能連接黏性末端；b.T4 DNA 連接酶能連接黏性末端和平末端（效率低）。載體：需具備的條件：a.能在宿主細胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復制；b.有一個至多個限制酶

2、切割位點；c.具有特殊的標記基因，以便對含目的基因的受體細胞進行篩選。2、基因工程的四步驟目的基因的獲取基因表達載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細胞目的基因的檢測與鑒定第一步：目的基因的獲取途徑：從基因文庫中獲取、利用 PCR 技術(shù)擴增、化學方法直接人工合成（1）基因組文庫中包含了某種生物的全部基因，而 cDNA 文庫是由 mRNA 反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的， 因此無基因中的啟動子和基因中的內(nèi)含子，包含某種生物的部分基因。（2）PCR 技術(shù)：DNA 解旋（90-95）、引物結(jié)合（55-65）、互補鏈合成（70-75）此過程反應(yīng)體系的主要成分包含：擴增緩沖液、水、原料（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）；

3、兩種引物、耐高溫的 DNA 聚合酶、模板 DNA 等。一個 DNA 經(jīng)過 4 輪循環(huán)后同時含有兩種引物的 DNA 片段所占的比例是 7/8設(shè)計引物的依據(jù)是目的基因兩端的部分序列核苷酸設(shè)計引物的注意點是：一是兩種引物之間不能堿基互補配對；一種引物自身不能堿基互補 配對而出現(xiàn)自身折疊。此過程中退火（復性）的溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來設(shè)定，一般引物對中G-C含量高的可采用較高的退火溫度。第二步：基因表達載體的構(gòu)建（基因工程的核心步驟）構(gòu)建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并遺傳，同時能表達和發(fā)揮作用。表達載體主要包括啟動子（化學本質(zhì)是 DNA 片段，它是 RNA 聚合酶識別和

4、結(jié)合的部位，它的作用是啟動目的基因的轉(zhuǎn)錄）、終止子、目的基因、標記基因（鑒定受體細胞中是否含有目的基因）、復制原點等。（記住組成及作用?。┑谌剑簩⒛康幕?qū)胧荏w細胞受體細胞是植物細胞時常用的導入方法是：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法。（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：將目的基因與 Ti 質(zhì)粒（含有 T-DNA）結(jié)合構(gòu)建表達載體、將表達載體導入農(nóng)桿菌，再用含有重組 Ti 質(zhì)粒的農(nóng)桿菌導入植物細胞，利用 T-DNA 可轉(zhuǎn)移的特點，將目的基因插入到植物細胞的染色體 DNA 上，再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)技術(shù)將導入了目的基因的植物細胞培養(yǎng)成新的植株。受體細胞是動物細胞時導入方法是顯微注射法。常見的動物受體細胞

5、是受精卵或者胚胎干細胞，原因是這些細胞的全能性高。乳腺生物反應(yīng)器：將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調(diào)控組件重組在一起，通過顯微注射的方法， 導入到哺乳動物的受精卵中，然后將受精卵送入母體，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。受體細胞是微生物細胞時導入方法是用 Ca2+處理。（1）基因工程常選擇微生物細胞作為受體細胞的原因是多為單細胞生物、遺傳物質(zhì)較少； 繁殖快。（2）當受體細胞是大腸桿菌時，由于該生物細胞內(nèi)沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，因此從中提取出的蛋白質(zhì)還要經(jīng)過人工修飾才具備生物活性。第四步：目的基因的檢測與鑒定方法檢測目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的 DNA 上：DNA 分子雜交技術(shù)。檢測目的基因是否轉(zhuǎn)

6、錄出 mRNA：分子雜交技術(shù)。檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原抗體雜交技術(shù)。個體生物學水平鑒定：根據(jù)表達性狀等判斷。易混辨析限制酶、DNA 酶、解旋酶限制酶的作用是識別雙鏈 DNA 分子上某種特定的核苷酸序列，并使兩條鏈在特定的位置斷開；DNA 酶的作用是將 DNA 水解為基本組成單位；解旋酶的作用是將 DNA 兩條鏈間的氫鍵打開形成兩條單鏈。DNA 連接酶、DNA 聚合酶DNA 連接酶能連接兩個 DNA 片段，而 DNA 聚合酶只能將單個脫氧核苷酸添加到脫氧核苷酸鏈上。啟動子(DNA 片段、RNA 聚合酶識別結(jié)合的部位、啟動轉(zhuǎn)錄)、起始密碼子(位于 mRNA上，翻譯的開始)；終止子(DNA

7、 片段、終止轉(zhuǎn)錄)、終止密碼子(位于 mRNA 上，翻譯的結(jié)束)。二、植物細胞工程1、兩個重要的技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)、植物體細胞雜交技術(shù)2、植物組織培養(yǎng)技術(shù)提醒：條件：離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素、適宜的溫度和 pH 等；包括脫分化形成愈傷組織（分裂旺盛、高度液泡化的薄壁細胞，可作為誘變育種的材料）、再分化形成植株。在脫分化和再分化過程生長素和細胞分裂素的比例不同，脫分化過程需要避光培養(yǎng)、再分化過程需要光照。植物組織培養(yǎng)技術(shù)不一定得到完整植株，可以得到細胞產(chǎn)物: 若生產(chǎn)人工種子，則培養(yǎng)到胚狀體階段；若提取細胞產(chǎn)物，則一般培養(yǎng)到愈傷組織階段；若培育新個體，則應(yīng)培養(yǎng)到試管苗階段?？梢越Y(jié)合微生物的實驗室培

8、養(yǎng)過程的滅菌操作考查。3、植物體細胞雜交提醒：包括植物細胞融合和植物組織培養(yǎng)；區(qū)別植物細胞融合和動物細胞融合的方法的不同；植物體細胞雜交的結(jié)果實得到植株，而動物細胞融合得到是細胞產(chǎn)物；植物細胞融合后得到的植株的染色體數(shù)目是兩個細胞之和植物體細胞雜交技術(shù)的意義克服了遠緣雜交不親和的障礙，大大擴大了可用于雜交的親本組合范圍。4、區(qū)分抗病毒植株和無毒植株（不帶病毒）的培育方法： 抗病毒植株：基因工程，導入相應(yīng)抗病毒基因脫毒植株：植物組織培養(yǎng)，利用植物分生區(qū)附近（如莖尖）的植物病毒極少，甚至無病毒， 利用莖尖進行組織培養(yǎng)，再生的植株可能不帶病毒，從而獲得脫毒苗。三、 動物細胞工程（動物細胞培養(yǎng)、動物細

9、胞融合、動物細胞核移植）1、動物細胞培養(yǎng)：關(guān)鍵詞：胰蛋白酶或膠原蛋白酶、細胞懸液、原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)、細胞貼壁、接觸抑制。提醒：用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使組織細胞分離開來；原代培養(yǎng)可保持細胞正常的二倍體核型，傳代培養(yǎng)后部分細胞出現(xiàn)不死性；細胞貼壁后才能生長稱之為細胞貼壁，相互接觸的細胞不再生長和分裂，稱為接觸抑制。動物細胞培養(yǎng)原理：細胞增殖。植物組織培養(yǎng)用的是固體培養(yǎng)基，加入的是細胞分裂素、生長素和蔗糖（蔗糖的作用 ：提供能源、調(diào)節(jié)滲透壓）等；動物細胞培養(yǎng)用的是液體合成培養(yǎng)基，加入的是葡萄糖、血漿、血清等，還需要氧氣、二氧化碳（維持培養(yǎng)液 pH 的穩(wěn)定）等氣體條件。2、單克隆抗體的制備至少需要兩

10、次細胞篩選：第一次篩選出雜交瘤細胞（用選擇培養(yǎng)基）； 第二次用相應(yīng)的抗原檢測篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞（抗原抗體雜交）。雜交瘤細胞的特點是：既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生特定抗體。單克隆抗體的優(yōu)點是：特異性強、靈敏度高、可大量制備。作用是作為診斷試劑、治療疾病、運載藥物。3、動物細胞核移植的受體細胞是減數(shù)第二次分裂中期的去核的卵母細胞。選擇受體細胞為去核卵母細胞的原因：營養(yǎng)豐富；體積大，易操作；含有激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。四、胚胎工程1、受精的標志是卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體，受精完成的標志是雌雄原核融合完成。2、早期胚胎培養(yǎng)中培養(yǎng)液的成分：無機鹽、有機鹽(兩鹽)；維生素、激

11、素(兩素)；氨基酸、核苷酸(兩酸)，以及血清等物質(zhì)。3、用卵巢采集的卵母細胞需要在體外人工培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期才能與獲能的精子受精。（注射促性腺激素，超數(shù)排卵，從輸卵管沖取的卵子可直接與獲能的精子受精）4、胚胎移植僅屬于一種技術(shù)，移植的是通過有性生殖或無性生殖產(chǎn)生的胚胎，其本身并不是一種生殖方式。5、胚胎移植的生理學基礎(chǔ)：供、受體生殖器官的生理變化相同；早期胚胎與母體子宮無組織上的聯(lián)系；受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)；供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系。6、胚胎移植過程中兩次使用激素：第一次是對供、受體母牛進行同期發(fā)情處理（一般用孕激素）；第二次用于供體母牛的超

12、數(shù)排卵（注射促性腺激素）。7、沖卵是從供體母牛體內(nèi)獲得早期胚胎的過程，而不是獲得受精卵或卵細胞。8、胚胎移植過程中兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行質(zhì)量檢查；第二次對受體是否妊娠進行檢查。9、胚胎分割的材料：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。囊胚的內(nèi)細胞團均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。（滋養(yǎng)層性別鑒定）（識記胚胎發(fā)育的過程?。?10、用來進行胚胎移植的胚胎來源：體內(nèi)正常受精產(chǎn)生的胚胎、核移植產(chǎn)生的重組細胞培養(yǎng)而來的胚胎、體外受精產(chǎn)生的早期胚胎。11、胚胎干細胞來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來的一類細胞，具有體積小、細胞核大、核仁明顯等特點，具有發(fā)育的全能性。另外，在體外培養(yǎng)

13、的條件下，ES 細胞可以增值而不發(fā)生分化。對它進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。五、生態(tài)工程1、特點：少消耗、多效益、可持續(xù)。2、研究對象：“社會經(jīng)濟自然”復合系統(tǒng)。3、生態(tài)經(jīng)濟主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一就是生態(tài)工程。它遵循的基本原理如下。原理理論基礎(chǔ)結(jié)論實例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)沒有物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng)，就會產(chǎn)生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展“無廢棄物農(nóng)業(yè)”物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡“三

14、北防護林”單一種植的樟子松林被破壞嚴重；珊瑚礁區(qū)生物多樣性非常高，生機盎然協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡因地制宜，確定環(huán)境容納量的大小， 防止生態(tài)系統(tǒng)失衡，如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞太湖水體富營養(yǎng)化問題整體性原理社會、經(jīng)濟、自然復合系統(tǒng)只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當前與長遠、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定進行林業(yè)工程建設(shè)時，一方向要號召農(nóng)民種樹，另一方面一定要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題系統(tǒng)學和工程學原理系 統(tǒng) 的結(jié) 構(gòu) 決定 功 能 原理分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式通過改變和優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 達到系統(tǒng)功能改善的效果我國南