最新生物选修三知识点总结.docx
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最新生物选修三知识点总结
生物苏教版选修三学案郭高宾整理
第一章基因工程
第一节基因工程概述
一．基因工程的概念
操作
操作
操作
基本过程
结果
环境
对象
水平
生物
基因
分子
剪切→拼接→导入→表
人类需要的基因产物
体外
水平
达
由于基因工程是在
DNA分子水平上进行操作
因此又叫做重组DNA技术。
二．基因工程的基本工具
（一）“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（简称限制酶）
1．来源：
主要是从原核生物中分离纯化出来的。
2．功能：
能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两
个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
3．结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
黏性末端和平末端。
（二）“分子针线”——
DNA连接酶
1．分类：
根据酶的来源不同，可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA
连接酶两类
2．功能：
恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的
磷酸二酯键。
★两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：
①相同点：
都缝合磷酸二酯键
②区别：
E．coIiDNA
连接酶来源于大肠杆菌，只能使
黏性末端之间连接；
T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较
低。
★DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较
DNA连接酶
DNA聚合酶
不
连接的
双链
单链
同点
DNA
模板
不要模板
要模板
连接的
2个DNA片段
单个脱氧核苷酸加到已存在的单
对象
链DNA片段上
相
作用实
形成磷酸二酯键
同点
质
化学本
蛋白质
质
（三）“分子运输车”——
载体
1.载体具备的条件：
①能在受体细胞中复制并稳定保存；
②具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
2.基因工程常用的载体有：
质粒、噬菌体和动、植物病毒等。
最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。
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三．基因工程的基本过程w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
（一）获得目的基因（目的基因的获取）
1.获取方法主要有两种：
①从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。
②用人工的方法合成。
★获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。
★人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。
2.利用PCR技术扩增目的基因
（1）PCR的含义：
是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
（2）目的：
获取大量的目的基因
（3）原理：
DNA双链复制
（4）过程：
第一步：
加热至90～95℃DNA解链为单链；
第二步：
冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；
第三步：
加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特点：
指数形式扩增
（二）制备重组DNA分子（基因表达载体的构建）
1．重组DNA分子的组成：
除了目的基因外，还必须有标记基因。
★标记基因的作用：
鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
2．方法：
同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。
（三）转化受体细胞（将目的基因导入受体细胞）
1.转化的概念：
是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.常用的转化方法：
①将目的基因导入植物细胞：
采用最多的方法是农杆菌介导转化技术（农杆菌转化法），其次还有基因枪
介导转化技术（基因枪法）和花粉管通道技术（花粉管通道法）。
②将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是显微注射技术。
此方法的受体细胞多是受精卵。
③将目的基因导入微生物细胞：
Ca＋处理法。
（四）筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）
1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。
2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用DNA分子杂交技术。
3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原—抗体杂交技术。
4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。
如抗虫或抗病的鉴定等。
第二节基因工程的应用
1．运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：
能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。
2．基因工程的应用
（1）植物基因工程：
抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
（2）动物基因工程：
提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，用转基因动物生产药物，用转
基因动物作器官移植的供体等。
（3）基因诊断和基因治疗：
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基因诊断：
又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病
原体。
基因治疗：
指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。
实例：
ADA基因缺陷症的基因治疗
第三节蛋白质工程
1．蛋白质工程的实质：
根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，
甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。
2．蛋白质工程的基本原理
预期蛋白质功能→测定蛋白质三维空间结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列
（基因）→具有预期功能的蛋白质
3.蛋白质工程的应用
（1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。
（2）合成嵌合抗体。
（3）改变蛋白质的活性。
★蛋白质工程与基因工程区别
蛋白质工程基因工程
实质通过改造基因，以定向改造天然将目的基因从供体转移到受体细胞，
蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋并在受体细胞中表达
白质
结果合成自然界不存在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质
联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程
第二章细胞工程
第一节植物细胞工程
【基础梳理】
一、植物组织培养
1、植物细胞的全能性
（1）生物细胞的全能性
生物体细胞一般都是受精卵经有丝分裂形成，因而都含有生物一整套遗传物质，都具有发育成完整
个体的潜能。
但在生物体上有时不能表现出其全能性，只能通过分化形成不同的组织、器官，这是在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。
（2）植物细胞具有全能性的原因
植物体的全部体细胞都是从受精卵经过有丝分裂产生的，具有发育成完整个体所必需的全套遗传物
质。
（3）细胞表现其全能性的条件
离体、无菌、一定的营养条件、植物激素诱导、环境条件（脱分化避光，再分化需光）。
（4）全能性的大小
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受精卵全能性最大；高度分化的植物细胞具有全能性；高度特化的动物体细胞的全能性受到限制，它
的细胞核仍保持着全能性。
全能性表达的难易程度：
受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞。
2、植物组织培养
（1）理论基础（原理）：
细胞全能性
（2）核心：
脱分化形成愈伤组织和愈伤组织再分化。
（3）过程：
（4）培养基的成分
水分、无机盐、碳源、维生素、生长调节剂（细胞分裂素和生长素）、有机添加物等。
（5）进行植物组织培养时需要注意的问题
①所以实验用具严格灭菌。
②接种过程严格的无菌操作。
③愈伤组织培养：
最初避光培养，后期见光培养。
④试管苗培养：
先要进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
（1）植物快速繁殖：
优点是取材少，周期短，繁殖率高，便于自动化管理。
（2）培育无病毒植株：
所用材料是植物分生组织（根尖、茎尖）的生
3、植物组织培养的应用
长点细胞。
原因：
分生区极少感染病毒，甚至无病毒
（3）制造人工种子：
①取材：
胚状体
②特殊加工：
加入某些农药、微
生物、除草剂③优点：
育种周期短、便于贮藏和运输
④缺点：
抗菌性差、萌发率低。
二、植物细胞培养
（1）概念：
在实验室工厂化生产的条件下，将组织培养过程中形成的
愈伤组织或其他易分散的组织置于
液体培养基中，进行
悬浮培养，得到分散游离的
悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大
量的细胞群体的一种技术。
（2）与植物组织培养的关系
①植物组织培养是植物细胞培养的基础。
②目的不同：
植物组织培养的目的是得到更多的
植物体，植物细胞培养的目的是获得人类所需的
细胞。
（3）实例：
成功地培养红豆杉的细胞，从中提取出重要的
抗肿瘤药物——紫杉醇。
三、植物体细胞杂交技术
1、概念：
是将不同种植物体细胞，在一定条件下融合成
杂种细胞，并把杂种细胞培养成新的植物体的技
术。
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2、理论基础（原理）：
植物细胞的全能性和细胞膜的流动性。
3、过程
4、注意
（1）去除细胞壁的方法为酶解法：
利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁。
（2）诱导融合的方法：
①物理法包括离心、振动、电刺激等。
②化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）原生质体融合后的细胞是杂种细胞，利用植物组织培养技术把杂种细胞培养成杂种植株。
（4）融合完成的标志：
杂种细胞再生出细胞壁；
（5）杂种细胞再生出细胞壁的检测方法：
植物细胞的质壁分离与复原。
5、意义：
克服了远缘杂交不亲和的障碍。
第三节动物细胞工程
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【基础梳理】
一、动物细胞与组织培养
1、动物细胞培养
（1）概念：
动物细胞培养就是从动物机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，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的过程
（3）细胞贴壁和接触抑制：
悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，
当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）原代培养和传代培养
①原代培养:
直接从动物体内取出的组织块，用胰蛋白酶使其分散成单个细胞，然后用培养基配成
一定浓度的细胞悬浮液，转入培养瓶中进行培养的过程。
②传代培养：
原代培养到一定程度，细胞会出现接触抑制，如果还要继续进行细胞培养，就要用胰
蛋白酶使细胞从甁壁上脱离下来，重新分散成细胞悬浮液，分装到多个培养瓶中继续培养的过程。
（5）细胞株和细胞系
①细胞株：
原代培养的细胞一般传至10代左右，细胞的分裂就会出现停滞，大部分细胞衰老死亡。
但是极少数的细胞能够度过“危机”而继续传下去，这些存活的细胞一般能传代40～50代，这种传代细胞叫做细胞株。
细胞株的细胞的遗传物质没有发生改变。
②细胞系：
当细胞传至50代以后不能再传下去。
但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，并且带有癌变的特点，从而有可能在培养的条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称为细胞系。
（6）所需条件
①无菌、无毒的环境：
培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程
中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：
合成培养基成分：
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等天
然成分。
③温度：
适宜温度：
哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：
7.2～7.4。
④气体环境：
95%空气＋5%CO2。
O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
（7）动物细胞培养技术的应用
①可有助于生产许多有重要价值的生物制品。
如制备病毒疫苗、制备单克隆抗体。
②可以进行有毒物质和药物的检测。
③大面积烧伤或烫伤病人的皮肤移植。
④培养医学研究的各种细胞，有助于细胞全能性的揭示、细胞周期及其调控等基础研究的进行。
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2.动物组织培养
动物细胞培养与动物组织培养方法类似，主要区别是动物细胞培养过程中需要用胰蛋白酶等使组织块
中的细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。
二、细胞核移植技术和动物体细胞克隆
1、概念:
是一种利用显微操作技术将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟卵
细胞内放入技术。
2、种类
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
3、体细胞核移植的大致过程是（克隆羊为例）
注：
选用去核卵（母）细胞的原因：
卵（母）细胞比较大，容易操作；卵（母）细胞细胞质多，营养丰富。
4、体细胞核移植技术（克隆技术）的应用：
（1）加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；
（2）保护濒危物种，增大存活数量；
（3）生产珍贵的医用蛋白；
（4）作为异种移植的供体；
（5）用于组织器官的移植等。
5、体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
三、动物细胞融合单克隆抗体
1、动物细胞融合
（1）概念：
动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
融合后形
成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（2）过程：
动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质
体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
（3）动物细胞融合的意义：
克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。
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2、单克隆抗体
（1）抗体：
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
（2）单克隆抗体的制备过程
说明：
（1）融合形成的杂交细胞有多种，若仅考虑两个细胞的融合，仅有3种杂交细胞。
（2）整个制备过程要经过两次筛选。
第一次用特定的选择培养基从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞。
第二次在多孔培养板上培养，筛选出能产生特异性抗体的细胞群。
（3）杂交瘤细胞的特点：
既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。
（4）单克隆抗体的优点：
特异性强，灵敏度高，并能大量制备。
3、单克隆抗体技术的应用
①作为诊断试剂：
准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、
简易、快速的优点。
②用于治疗疾病和运载药物：
主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾
病。
【疑难解析】动物细胞融合技术与植物体细胞杂交的比较
项目
植物细胞杂交（番茄马铃薯植株）
动物细胞融合（单克隆抗体）
第1
步
原生质体的制备（酶解法）
正常小鼠的处理（注射灭活抗原）
第2
步
原生质体的融合（物化法）
动物细胞融合（物化生法）
过程
第3步
杂种细胞的筛选和培养
杂交瘤细胞的筛选和培养
第4
步
杂种植株诱导与鉴定
提纯单克隆抗体（特异性强、灵敏度高）
原理/理
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
细胞膜的流动性、细胞增殖
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论基础
融合前
酶解法除去细胞壁：
纤维素酶、果胶酶注射特定抗原法免疫处理正常小鼠
处理
物理法：
电激、离心、振动
物化法：
与植物相同
促融因子
化学法：
聚乙二醇、CaCl2等
生物法：
灭活的仙台病毒
（1）
克服有性远缘杂交不亲和性
（1）制备单克隆抗体
意义和
（2）
克服有性杂交的母系遗传，
获得细胞质基
用途
（2）有助于疾病的诊断、治疗、预防
因的杂合子，是研究细胞质遗传的有力手段
第四章生态工程
第一节生态过程的原理和类型
【学习目标】
1、简述生态工程的概念，关注生态工程的建设（A）
2、简述生态工程的注意原理（A）
3、尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策（A）
【知识梳理】
一、生态工程的概念
1、概念：
是指应用生态系统中物种共生和物质循环再生原理、结构和功能协调原则，结合经系统分析的
最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。
2、生态工程建设目的
遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步
发展。
（少消耗、多效益、可持续）
2、实例：
农林牧副渔一体化生态工程
依据生态学基本原理，其关键是调控系统内部的结构和功能，进行优化组合，提高生态系统物质再生
和能量转化的能力，充分发挥物质生产的潜力，尽量充分利用原料、产品、副产品、废弃物以及时间、空
间和营养生态位，提高整体的综合效益。
3、（人教版）生态经济：
主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系
统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工
程。
二、生态工程的原理（苏教版）
生态工程主要由生物种群、生物群落和生态系统构成。
生态工程构建和运行的主要依据是生态学基本
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原理。
这些基本原理主要包括物种共生、生态位、食物链、物种多样性等。
物种共生原理：
自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系，构成了生态系统的自我调节和反馈机制。
生态位原理：
生态系统中各种生物都占有一定的生态位。
在生态系统中，合理利用生态位原理，可以构建一个具有多层次、多种群的稳定而有效的生态系统。
食物链原理：
是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。
物种多样性原理：
生态系统中生物多样性越高，生态系统越稳定。
生态工程的设计还必须遵循社会发展和经济运行的基本规律，运用系统工程的理论和方法来指导生态工程的实现和管理。
在生态工程中除了必须遵循上述各种基本原理外，还要考虑通过适当满足物种生存、生长或繁殖的环境条件来提高物种的适应能力。
【补充说明】生态工程所遵循的基本原理（人教版）
1、物质循环再生原理
物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。
2、物种多样性原理：
一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
生物多样性高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。
众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。
即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。
3、协调与平衡原理
处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力。
环境承载力（又称环境容纳量）：
是指某种环境所能养活的生物种群的数量。
4、整体性原理
人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。
进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。
除此之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。
建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。
5、系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功能原理：
生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。
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（2）系统整体性原理：
系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转化和流通，并
且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1＞2”。
三、生态工程的类型
根据性质和设计目标的不同，生态工程可分为不同的类型。
例如，具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程；以环境保护为目标的林业生态工程，包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等；以治理环境污染为目标的治污生态工程，包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。
实例1：
“人工湿地”生态工程。
（1）湿地是开放水域和陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是生物多样性丰富。
湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为“地球之肾”。
（2）“人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统。
它的组成成分包括土壤、各类水生植物（浮水植物、挺水植物和沉水植物）和水等。
（3）“人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的。
水生植物除了能吸收、转化污水中的N、P等物质外，还能促进细菌等微生物对污水的处理和净化。
在“人工湿地”
生态系统中，对废水净化起作用的是微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、
过滤等。
实例2：
矿山废弃地生态修复工程
（1）矿山废弃地是指因采矿活动而遭破坏且不经治理便无法使用的土地。
它包括开采后的废石碓、大量采矿而形成的开采废弃地、选矿剩余物造成的污染地等。
（2）矿山废弃地的危害：
不仅毁坏和污染大片森林、草地和农田，还造成水土大量流失，有的甚至成为巨大的污染源。
（3）矿山废弃地的生态修复：
关键在于植被恢复，以及为其所必需的土壤微生物群落的重建（人教版）。
在植被恢复过程中要注意选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树
种和先锋树种，注意树种的多功能效益。
实例3：
林业生态工程
（1）林业生态工程是环境与生态保护、修复和改善的重要组成部分。
它是在维护环境与发展经济的目标下，以优化土地利用为基础，以发挥水土资源和生物资源生产潜力为依据，形成各林种、各树种的合理配置和组合，充分利用多林种、多树种生物群体的多功能和多效益特点，建
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