生物选修3知识点.docx
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生物选修3知识点
生物选修3知识点
专题1 基因工程
一、什么是基因工程？
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过，赋予生物以，创造出。
基因工程是在上进行设计和施工的，又叫做。
答案：
体外DNA重组和转基因技术，新的遗传特性，更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。
DNA分子水平，DNA重组技术。
二、基因工程的需要哪些基本工具？
1、“分子手术刀”——（限制性核酸内切酶（限制酶））
（1）来源：
主要是从中分离纯化出来的。
（原核生物）
（2）功能：
能够识别双链DNA分子的某种，并且使每一条链中的断开，因此具有性。
（特定的核苷酸序列，特定部位的两个核苷酸磷酸二酯键，专一性。
）
（3）结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：
和。
（黏性末端和平末端。
）
2、“分子缝合针”——（DNA连接酶）
（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：
①相同点：
都缝合。
（磷酸二酯键）
②区别：
E·coliDNA连接酶来源于，只能将双链DNA片段互补的之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合，但连接平末端的之间的效率较。
（T4噬菌体，黏性末端；两种末端，低。
）
（2）与DNA聚合酶作用的异同:
DNA聚合酶只能将加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。
DNA连接酶是连接的末端，形成磷酸二酯键。
（单个核苷酸，两个DNA片段）。
3、“分子运输车”——。
（载体）
（1）载体具备的条件：
①
②
③
（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）最常用的载体是,它是一种、、独立于，并具有的双链。
（质粒,裸露的、结构简单的、细菌染色体之外，自我复制能力环状DNA分子）
（3）其它载体：
（噬菌体的衍生物、动植物病毒）
三、基因工程的基本操作程序包括哪些？
第一步：
（目的基因的获取）
1、目的基因是指：
。
（编码蛋白质的结构基因）
2、方法：
原核基因采取获得，真核基因是。
人工合成目的基因的常用方法有和。
（直接分离，人工合成，反转录法和化学合成法）
3、PCR技术扩增目的基因
（1）原理：
（DNA双链复制）
（2）过程：
第一步：
加热至90～95℃第二步：
冷却到55～60℃，第三步：
加热至70～75℃，
（DNA解链；引物结合到互补DNA链，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成）
第二步：
（基因表达载体的构建）
1、目的：
使目的基因在受体细胞中，并且可以，使目的基因能够。
（稳定存在，遗传至下一代，表达和发挥作用。
）
2、组成：
＋＋＋
（目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因）
（1）启动子：
是一段有特殊结构的，位于基因的，是识别和结合的部位，能驱动基因，最终获得所需的。
（DNA片段，首端，是RNA聚合酶，转录出mRNA，蛋白质。
）
（2）终止子：
也是一段有特殊结构的，位于基因的。
（DNA片段，尾端）
（3）标记基因的作用：
是为了鉴定受体细胞中，从而将筛选出来。
常用的标记基因是。
（是否含有目的基因含有目的基因的细胞抗生素基因。
）
第三步：
（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：
植物：
将目的基因导入植物细胞：
采用最多的方法是，其次还有和等。
（农杆菌转化法，基因枪法和花粉管通道法）
动物：
将目的基因导入动物细胞：
最常用的方法是。
此方法的受体细胞多是。
（显微注射技术受精卵）
微生物：
将目的基因导入微生物细胞：
原核生物作为受体细胞的原因是最常用的原核细胞是，其转化方法是：
先用处理细胞，使其成为，再将溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
（繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少大肠杆菌Ca2+感受态细胞重组表达载体DNA分子）
3、重组细胞导入受体细胞后，筛选的依据是。
（含有基因表达载体受体细胞标记基因是否表达。
）
第四步：
（目的基因的检测和表达）
1、首先要检测，方法是采用。
（转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，DNA分子杂交技术。
）
2、其次还要检测，方法是采用。
（目的基因是否转录出了mRNA，用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
）
3、最后检测，方法是从转基因生物中提取，用相应的进行。
（目的基因是否翻译成蛋白质，蛋白质，抗体抗原－抗体杂交。
）
4、有时还需进行的鉴定。
（个体生物学水平）
四、基因工程应用的目的有哪些？
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、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物）
3、基因治疗：
。
（把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用）
五、蛋白质工程的概念以及过程？
1、蛋白质工程是指以作为基础，通过，对现有蛋白质进行，或制造一种，以满足人类的生产和生活的需求。
（基因工程在原则上只能生产的蛋白质）（蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系基因修饰或基因合成改造，新的蛋白质，自然界已存在）
2、画图表示过程：
转录翻译
专题2细胞工程
（一）植物细胞工程
一、植物组织培养技术的相关知识？
1、理论基础（原理）：
（细胞全能性）
全能性表达的难易程度：
＞＞＞；＞
（受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞）
2、过程（用文字和箭头表示）：
（离体的植物器官、组织或细胞―→愈伤组织―→试管苗―→植物体）
3、用途：
（微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产）
4、地位：
是培育、培育植物新品种的最后一道工序。
（转基因植物、植物体细胞杂交）
二、植物体细胞杂交技术？
1、过程（用文字和箭头表示）：
2、诱导融合的方法：
物理法包括、、等。
化学法一般是用作为诱导剂。
（离心、振动、电刺激聚乙二醇（PEG））
3、意义：
（克服了远缘杂交不亲和的障碍）
（二）动物细胞工程
一、动物细胞培养相关知识？
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、动物细胞培养的流程：
取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用（胰蛋白酶或胶原蛋白酶）处理分散成（单个细胞）→制成（细胞悬液）→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续（传代）培养。
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、动物细胞培养需要满足以下条件
①：
培养液应进行处理。
通常还要在培养液中添加一定量的，以防培养过程中的污染。
此外，应定期更换培养液，防止。
（无菌、无毒的环境无菌抗生素，代谢产物积累对细胞自身造成危害）
②：
合成培养基成分：
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入等天然成分。
（营养血清、血浆）
③：
适宜温度：
哺乳动物多是；pH：
。
（温度36.5℃＋0.5℃7.2～7.4）
④：
95%空气＋5%CO2。
O2是所必需的，CO2的主要作用是。
（气体环境细胞代谢维持培养液的pH）
5、动物细胞培养技术的应用：
（制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞）
二、动物体细胞核移植技术和克隆动物？
1、哺乳动物核移植可以分为（比较容易）和（比较难）。
（胚胎细胞核移植体细胞核移植）
2、选用去核卵（母）细胞的原因：
卵（母）细胞；卵（母）细胞。
（比较大，容易操作细胞质多，营养丰富。
）
3、体细胞核移植的大致过程是：
（右图）
4、体细胞核移植技术的应用：
①；②，；③；④；
⑤等。
（加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育保护濒危物种，增大存活数量生产珍贵的医用蛋白作为异种移植的供体用于组织器官的移植）
三、动物细胞融合技术
1、动物细胞融合也称，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细胞遗传信息的单核细胞，称为。
（细胞杂交两个或多个杂交细胞）
2、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、、等。
（聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激）
3、动物细胞融合的意义：
克服了，成为研究的重要手段。
（远缘杂交的不亲和性细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育）
4、动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目
细胞融合的原理
细胞融合的方法
诱导手段
用法
植物体细胞杂交
去除细胞壁后诱导原生质体融合
动物细胞融合
使细胞分散后诱导细胞融合
除应用植物细胞杂交手段外，独特的诱导是
制备单克隆抗体的技术之一
答案：
比较项目
细胞融合的原理
细胞融合的方法
诱导手段
用法
植物体细胞杂交
细胞的全能性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后诱导细胞融合
除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导
制备单克隆抗体的技术之一
四、单克隆抗体？
1、抗体：
一个B淋巴细胞只分泌
一种。
从血清中分离
出的抗体。
（特异性抗体产量低、纯度低、特异性差）
2、单克隆抗体的制备过程：
3、杂交瘤细胞的特点：
既能大量，又能产生。
（繁殖专一的抗体）
4、单克隆抗体的优点：
。
（特异性强，灵敏度高，并能大量制备）
5、单克隆抗体的作用：
①：
准确识别各种物质的细微差异，并跟发生特异性结合，具有的优点。
（作为诊断试剂抗原一定抗原准确、高效、简易、快速）
②：
主要用于治疗，可制成，也有少量用于治疗其它疾病。
（用于治疗疾病和运载药物癌症治疗“生物导弹”）
专题3胚胎工程
一、动物胚胎发育？
1、胚胎工程是指对动物所进行的多种显微操作和处理技术，如等技术。
经过处理后获得的，还需移植到生产后代，以满足人类的各种需求。
（早期胚胎或配子雌性动物体内胚胎胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养）
2、动物胚胎发育的基本过程
（1）受精场所是母体的。
（输卵管上段）
（2）卵裂期：
特点：
细胞，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积。
（有丝分裂并不增加，或略有减小）
（3）桑椹胚：
特点：
胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。
是细胞。
（全能细胞）
（4）囊胚：
特点：
细胞开始出现（该时期细胞的全能性仍比较高）。
聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为，将来发育成胎儿的各种组织。
中间的空腔称为。
（分化内细胞团囊胚腔）
（5）原肠胚：
特点：
有了的分化，具有和。
（三胚层囊胚腔原肠腔）
二、胚胎干细胞培养的特点
1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于中分离出来。
（早期胚胎或从原始性腺）
2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为；在功能上，具有，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行保存，也可进行。
（体积小，细胞核大，核仁明显发育的全能性冷冻保存遗传改造）
3、胚胎干细胞的主要用途是：
①可用于研究哺乳动物。
（个体发生和发育规律）
②是在体外条件下研究的理想材料，在培养液中加入，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示的机理提供了有效的手段。
（细胞分化入分化诱导因子细胞分化和细胞凋亡）
③可以用于治疗，如帕金森综合症、少年糖尿病等；（人类的某些顽疾）
④利用可以被诱导分化形成的特性，移植ES细胞可使的部位得以修复并恢复正常功能；（新的组织细胞坏死或退化）
⑤随着组织工程技术的发展，通过ES细胞，定向培育出，用于，解决供体器官不足和器官移植后的问题。
（体外诱导分化人造组织器官器官移植免疫排斥）
三、体外受精和胚胎的早期培养
1、卵母细胞的采集和培养：
主要方法：
用处理，使其排出更多的卵子，然后，从中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
第二种方法：
从刚中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从中吸取卵母细胞。
采集的卵母细胞，都要在体外经后，才能与受精。
（促性腺激素输卵管屠宰母畜的卵巢活体动物的卵巢人工培养成熟获能的精子）
2、精子的采集和获能：
在体外受精前，要对精子进行处理。
（获能）
3、受精：
获能的精子和培养成熟的卵细胞在溶液或溶液中完成受精过程。
（获能专用的受精）
4、胚胎的早期培养：
精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入中继续培养，以检查。
培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加等营养成分，以及等物质。
当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向。
不同动物胚胎移植的时间不同。
（牛、羊一般要培育到阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在移植，人的体外受精胚胎可在阶段移植。
）
（发育培养液受精状况和受精卵的发育能力维生素、激素、氨基酸、核苷酸血清受体移植或冷冻保存桑椹胚或囊胚更早的阶段4个细胞）
四、胚胎移植
1、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。
其中提供胚胎的个体称为，接受胚胎的个体称为。
（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。
）（同种的、生理状态相同的“供体”“受体”）
地位：
如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过才能获得后代，是。
（胚胎移植技术胚胎工程的最后一道“工序”）
2、胚胎移植的意义：
大大缩短了，充分发挥。
（供体本身的繁殖周期，雌性优良个体的繁殖能力）
3、生理学基础：
①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的。
这就为供体的胚胎移入受体提供了。
（生理变化是相同的相同的生理环境）
②早期胚胎在一定时间内处于状态。
这就为胚胎的收集提供了可能。
（游离）
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生。
这为胚胎在受体的存活提供了可能。
（免疫排斥反应）
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的联系，但供体胚胎的在孕育过程中不受影响。
（生理和组织遗传特性）
4、基本程序主要包括：
①对供、受体的选择和处理。
选择优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是物种。
并用激素进行，用对供体母牛做处理。
（遗传特性和生产性能同一同期发情处理促性腺激超数排卵）
②配种或人工授精。
③对胚胎的收集、检查、培养或保存。
配种或输精后第7天，用特制的装置，把供体母牛子宫内的冲洗出来（也叫冲卵）。
对胚胎进行，此时的胚胎应发育到阶段。
直接向受体移植或放入中保存。
（冲卵胚胎椹或胚囊胚－196℃的液氮）
④对进行移植。
（胚胎）
⑤移植后的检查。
对受体母牛进行的检查。
（是否妊娠）
五、胚胎分割
1、概念：
是指采用机械方法将切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
（早期胚胎）
2、意义：
来自同一胚胎的后代具有的遗传物质，属于繁殖。
（相同无性）
3、材料：
发育良好，形态正常的。
（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其，也可用于胚胎分割。
）（桑椹胚或囊胚全能性仍很高）
4、操作过程：
对囊胚阶段的胚胎分割时，要将分割，否则会影响。
（内细胞团均等分割后胚胎的恢复和进一步发育）
专题4生物技术的安全性和伦理问题
一、转基因生物的安全性争论
1、基因生物与食物安全：
反方观点：
反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变
正方观点：
有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据
2、转基因生物与生物安全：
对生物多样性的影响
反方观点：
扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”
正方观点：
生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限
3、转基因生物与环境安全：
对生态系统稳定性的影响
反方观点：
打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体
正方观点：
不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境
二、生物技术的伦理问题？
1、克隆人：
两种不同观点，多数人持否定态度。
否定的理由：
克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。
肯定的理由：
技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。
不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。
中国政府的态度：
禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。
四不原则：
不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。
2、试管婴儿：
两种目的试管婴儿的区别两种。
不同观点，多数人持认可态度。
否定的理由：
把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。
肯定的理由：
解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。
3、基因身份证：
否定的理由：
个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。
肯定的理由：
通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。
三、生物武器？
1、种类：
。
（致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌）
2、散布方式：
吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
3、特点：
。
（致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等）
4、禁止生物武器公约及中国政府的态度
四、生态工程的基本原理
1、基本原理：
（物质循环再生原理，物种多样性原理，协调与平衡原理，整体性原理，系统学和工程学原理）
2、系统学和工程学原理：
（系统的结构决定功能原理，系统整体性原理）
3、沼气工程
沼气工程可以有效地解决农村的燃料、饲料、肥料，“三料”问题，实现物质的循环利用和能量的分层分级利用
五、生态工程的实例？
1、农村综合发展型生态工程：
北京郊区窦店村
2、小流域综合治理工程：
甘肃陇南地区的九子登科的治理模式
3、大区域生态恢复工程：
退耕还林还草、防沙治沙、三北防护林生态工程
4、湿地生态恢复工程：
鄱阳湖生态恢复工程
5、矿区废弃地的生态恢复工程：
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
6、城市环境生态恢复工程：
浮床生态工艺法处理技术和固体废弃物的资源化利用
7、我国面临的生态危机是环境污染，人口激增，资源破坏和能源短缺等问题结合在一起形成的并发症
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