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人教版生物选修3知识提纲 选修三复习提纲 专题1 基因工程一、基因工程：指按照人们得愿望，进行严格得设计，通过体外DNA重组与转基因技术，赋予生物以新得遗传特性，创造出更符合人们需要得新得生物类型与生物产品。不同生物DNA得基本单位、空间结构、碱基配对方式都相同，故不同生物DNA能够重组。原理就是基因重组。二、基因工程得基本工具 1、“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）来源：主要从原核生物中分离纯化出来。功能：能识别特定双链DNA得核苷酸序列，并在特定位点切割两个核苷酸之间得磷酸二酯键。大多数限制酶得识别序列由6个核苷酸组成。结果：产生得DNA片段末端有黏性末端与平末端两种形式。2、“分子缝合针”DNA连接酶，缝合两个核苷酸之间得磷酸二酯键。分类：根据酶来源得不同，可分为EcoliDNA连接酶与T4 DNA连接酶两类。作用：将两个DNA片段连接成重组DNA。EcoIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能连接黏性末端；T4 DNA连接酶能连接两种末端，但连接平末端得效率较低。3、“分子运输车”载体，携带目得基因进入受体细胞。特点：a、能在受体细胞中自我复制并稳定保存。b、有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入。c、有标记基因，供重组DNA得鉴定与选择。d、对受体细胞无害。种类：质粒（核外能自我复制得小型双链环状DNA）、噬菌体得衍生物、动植物病毒。三、基本操作程序 第一步：目得基因得获取 1、目得基因主要就是指编码蛋白质得基因。2、目得：有了目得基因才能赋予一种生物以另一种生物得遗传特性。3、获取方法：从基因文库中获取目得基因。PCR技术扩增目得基因。人工合成法：反转录法（mRNA反转录形成双链DNA）与化学合成法（已知蛋白质氨基酸序列化学合成DNA）。4、注意：基因文库包括基因组文库（某生物得所有基因，有启动子与内含子）与部分基因文库（某生物得部分基因，如cDNA文库，无启动子与内含子）。cDNA指以mRNA为模板反转录产生得互补DNA。反转录与逆转录没有本质区别，不过反转录在人工条件下实现，逆转录在生物体内发现。PCR就是聚合酶链式反应得缩写，就是一种体外复制特定DNA片断得核酸合成技术。原理：DNA双连复制。条件：模板、2种引物、TaqDNA聚合酶、四种游离得脱氧核苷酸。结果：呈指数形式扩增。过程：每一次循环包括变性、复性、延伸。第二步：基因表达载体得构建-基因工程得核心1、目得：使目得基因在受体细胞中稳定存在遗传至下一代，使目得基因能够表达与发挥作用。2、组成：目得基因启动子终止子标记基因启动子：就是一段有特殊结构得DNA片段，位于基因首端，就是RNA聚合酶识别与结合得部位，启动转录过程。终止子：就是一段有特殊结构得DNA片段 ，位于基因尾端，终止转录过程。标记基因：鉴别受体细胞中就是否含有目得基因，从而将含有目得基因得细胞筛选出来。3、方法：同一种限制酶分别切割载体与含有目得基因得DNA分子，用DNA连接酶把两者连接。第三步：将目得基因导入受体细胞1、转化：指目得基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定与表达得过程。2、常用方法：导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法与花粉管通道法。常用受体细胞就是体细胞。采用最多得方法：农杆菌转化法，原理：农杆菌能感染双子叶植物与裸子植物，目得基因插入Ti质粒T-DNA转入农杆菌导入植物细胞目得基因插入受体细胞染色体DNA上。基因枪法就是单子叶植物常用方法。花粉管通道法，借助花粉管通道使目得基因进入受体细胞。导入动物细胞：显微注射法。常用受体细胞就是受精卵。导入微生物细胞：Ca+处理法，Ca+处理受体细胞感受态细胞吸收DNA分子。常用受体细胞就是原核生物，如大肠杆菌。原核生物特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。第四步：目得基因得检测与表达-只有通过检测与鉴定才能知道基因工程就是否成功。1、检测目得基因就是否插入受体细胞得染色体DNA上，采用DNA分子杂交技术。2、检测目得基因就是否转录出mRNA，采用DNARNA杂交技术。3、检测目得基因就是否翻译出蛋白质，采用抗原抗体杂交技术。4、个体生物学水平得鉴定，如抗性鉴定，功能活性鉴定等。四、基因工程得应用 1、植物基因工程：提高农作物得抗逆能力，改良农作物品质与利用植物生产药物等。2、动物基因工程：提高动物生长速度，改善畜产品品质，转基因动物作为器官移植得供体，利用转基因工程菌生产药物。3、基因治疗：把正常得外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用，从而达到治病得目得。方法分为体内基因治疗与体外基因治疗。五、蛋白质工程在基因工程得基础上延伸出来得第二代基因工程。 1、概念：指以蛋白质分子得结构规律及其生物功能得关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新得蛋白质，以满足人类得生产与生活得需求。2、基本途径：按照“中心法则”得逆推原理，从预期得蛋白质功能出发设计预期得蛋白质结构推测应有得氨基酸序列找到相应得脱氧核苷酸序列（基因）。3、蛋白质工程得目标：据人们对蛋白质功能得特定需求，对蛋白质得结构进行分子设计。4、注意：基因工程原则上只能生产自然界已存在得蛋白质，却不一定完全符合人类得生产与生活需要。对天然蛋白质进行改造就是通过对基因得操作实现，因为天然蛋白质均由基因编码，且对基因改造相对操作容易。蛋白质工程重点在于对已存在蛋白质分子得改造，酶工程重点则在于对已存在酶得合理利用。蛋白质工程目前成功例子不多，主要因为蛋白质得高级结构十分复杂，而且对大多数蛋白质得高级结构了解还很不够。 专题2 细胞工程一、细胞工程：指应用细胞生物学与分子生物学得原理与方法，通过细胞水平或细胞器水平上得操作，按照人得意愿来改变细胞内得遗传物质或获得细胞产品得一门综合科学技术。二、植物细胞工程 2、1、植物组织培养技术 1）原理：植物细胞全能性。该技术得核心就是脱分化与再分化。2）过程：离体得植物器官、组织或细胞脱分化愈伤组织再分化试管苗植物体3）用途：植物繁殖得新途径：a微型繁殖：保持优良品种得遗传特性，可以高效快速地实现种苗得大量繁殖；b作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒；c人工种子：以植物组织培养得到得胚状体、不定芽、顶芽与腋芽等为材料经人工薄膜包装得到得种子。优点：完全保持优良品种得遗传特性，不受季节得限制；作物新品种培育：a单倍体育种：通过花药离体培养得到单倍体植株，再对其幼苗进行秋水仙素处理，得到了正常得纯合植株。优点：明显缩短育种年限。b突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用得突变体中选育出新品种。细胞产物得工厂化生产：利用组织培养技术大量生产对人们有利得细胞产物。4）注意：选取有形成层得部位易诱导成愈伤组织。在愈伤组织得诱导阶段往往要暗培养，有利于细胞脱分化产生愈伤组织；当愈伤组织分化出芽与叶时，要有光照，利于叶绿素合成。2、2、植物体细胞杂交技术 1）原理：植物细胞得全能性与细胞膜得流动性。2）过程：植物细胞A去壁原生质体A 诱导融合新得原生质体AB再生细胞壁 植物细胞B去壁原生质体B 杂种细胞脱分化愈伤组织再分化杂种植株3）意义：克服不同生物远缘杂交不亲与得障碍，培育出自然界中没有得优良品种。4）注意：去壁方法：酶解法，所用得酶就是纤维素酶与果胶酶。诱导融合得方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般用聚乙二醇（PEG）作诱导剂。三、动物细胞工程 3、1动物细胞培养 1）原理：细胞增殖。2）流程：取动物组织块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原代培养贴满瓶壁得细胞重新用胰蛋白酶等处理分散成单个细胞传代培养。3）培养条件：无菌、无毒得环境：对培养液与所有用具进行无菌处理。通常培养液中添加一定量得抗生素，以防培养过程中得污染。定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。使用合成培养基时还需加血清、血浆等。温度：哺乳动物多为36、50、5；多数细胞适宜pH 7、2-7、4。气体环境：95%空气5%CO2。O2就是细胞代谢所必需得，CO2维持培养液得pH 。4）注意：细胞贴壁指悬液中分散得细胞贴附在瓶壁上生长。细胞得接触抑制指当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。原代培养指动物组织消化后得初次培养。传代培养指将贴满瓶壁得原代细胞取出，分瓶继续培养得过程。细胞株就是传代培养里10-50代得细胞群。细胞系就是50代以后得细胞群，遗传物质改变，失去接触抑制。一般动物细胞培养不需要脱分化过程，因高度分化得动物细胞失去发育成完整个体得能力。目前使用或冷冻保存得正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常得二倍体核型。3、2、动物体细胞核移植技术 1）原理：动物体细胞核全能性。2）过程：去核卵母细胞 诱导融合重组细胞重组胚胎胚胎移植生出幼体 供体细胞 3）注意：核移植方法得到得动物称克隆动物。哺乳动物核移植分为胚胎细胞核移植（易）与体细胞核移植（难），因为胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。选去核卵（母）细胞原因：卵（母）细胞体积大，易于操作；含有促使细胞核表达全能性得物质与营养条件。核移植产生得新个体性状与细胞核供体基本相同，可能部分新性状与细胞质供体有关。4）存在问题：体细胞核移植成功率非常低；克隆动物存在健康问题，表现出遗传与生理缺陷。3、3、动物细胞融合 （1）原理：细胞膜得流动性。（2） 过程：两个或多个动物细胞诱导融合一个杂交细胞（3）诱导方法：物理法（电激）、化学法（聚乙二醇）、生物法（灭活得病毒）等。（4）单克隆抗体得制备： 单克隆抗体：指由一个B淋巴细胞经过克隆形成得细胞群产生得化学性质单一、特异性强得抗体。优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。 过程：B淋巴细胞 细胞融合多种杂交细胞选择培养基筛选杂交瘤细胞专一 骨髓瘤细胞抗性检验阳性能产生所需抗体得杂交瘤细胞体外培养或注射到小鼠体内单克隆抗体意义：突破了有性杂交方法得局限，使远缘杂交成为可能。注意：骨髓瘤细胞与经过免疫产生得效应B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞，既能大量繁殖，又能产生专一抗体。制备单克隆抗体过程中，进行了两次筛选。 专题3 胚胎工程一、胚胎工程：指对动物早期胚胎或配子所进行得多种显微操作与处理技术，经过处理后获得得胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类得各种需求。胚胎工程技术包括：体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。二、体内受精与早期胚胎发育1、精子得发生 时间：从初情期开始，直到生殖机能衰退。场所：睾丸得曲细精管。成熟得精子并不代表具有受精能力，须获能后才具备受精能力。精子大小与动物体型无关。2、卵子得发生 时间：从胚胎性别分化后开始。场所：卵巢（M）、输卵管（M）。哺乳动物卵泡得形成与在卵巢内得储备，都就是在出生前完成得。排卵指卵子从卵泡中排出。刚排出得卵子尚未完全成熟，需在输卵管中进一步成熟，当达到M时，才具备受精能力。3、受精 概念：精子与卵子结合形成受精卵得过程。场所：自然条件下，输卵管内完成。过程：精、卵相遇，发生顶体反应精子穿越放射冠与透明带精子触及卵黄膜瞬间发生透明带反应精子入卵后发生卵黄膜封闭作用雌雄原核形成两个原核融合合子。受精标志：卵黄膜与透明带得间隙观察到两个极体。受精完成标志：雌雄原核融合成合子。4、胚胎发育过程：受精卵（卵裂期）桑葚胚囊胚原肠胚幼体卵裂期：细胞进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。桑椹胚：细胞数目32个左右时，形成致密得细胞团，形似桑椹，属于全能细胞。囊胚：出现囊胚腔；开始细胞分化，内细胞团将来发育成胎儿得各种组织。滋养层细胞将来发育成胎膜与胎盘。孵化：囊胚进一步扩大导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来得过程。原肠胚：出现胚层分化，具有扩大得原肠腔，缩小得囊胚腔。三、体外受精与早期胚胎培养1、哺乳动物得体外受精主要步骤包括卵母细胞得采集、精子得获取与受精等。卵母细胞得采集方法：对体型小得动物超数排卵处理，做法就是给供体注射促性腺激素；对体型大得动物从已屠母畜得卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。采集得卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能得精子受精。精子得采集后进行获能处理。体外精子获能得方法：培养法与化学诱导法。体外受精：获能得精子与培养成熟得卵细胞在获能溶液或专用得受精溶液中完成受精过程。2、 早期胚胎得培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等。3、试管动物技术包括体外受精、早期胚胎培养与胚胎移植等技术。四、胚胎移植1、概念：指将雌性动物得早期胚胎，移植到同种得、生理状态相同得其它雌性动物得体内，使之继续发育为新个体得技术。提供胚胎得个体称为“供体”，接受胚胎得个体称为“受体”。2、优势：可以充分发挥雌性优良个体得繁殖潜力，缩短供体本身得繁殖周期。3、生理学基础：哺乳动物排卵后，不管就是否妊娠，一段时间内，同种动物得供、受体生殖器官得生理变化就是相同得，为供体胚胎移入提供相同生理环境；早期胚胎形成后处于游离状态，为胚胎得收集提供可能；受体对移入子宫得外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内存活提供可能；供体胚胎可与受体子宫建立正常得生理与组织联系，但供体胚胎得遗传特性在孕育过程中不受影响。4、基本程序：对供、受体选择，并用激素进行同期发情处理用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理配种或人工授精胚胎得收集检查、培养或保存胚胎移植妊娠检查分娩5、注意：供体选择遗传特性与生产性能优秀得个体，受体选择有健康得体质与正常繁殖能力得同种个体。冲卵实质指把胚胎从供体母牛子宫内冲洗出来。不同动物其胚胎移植得时间不同。一般在桑椹胚或胚囊胚阶段进行胚胎移植。胚胎移植后一定要对受体母牛进行就是否妊娠得检查。胚胎移植实质上就是早期胚胎在相同生理环境条件下得空间位置得转移。五、胚胎分割 1、概念：采用机械方法将早期胚胎切割成多个等份，经移植获得同卵双胎或多胎得技术。2、特点：来自同一胚胎得后代具有相同得遗传物质，属于无性繁殖或克隆。3、过程：选择发育良好，形态正常得桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液得培养皿中，用分割针或分割刀进行分割。注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎得恢复与进一步发育。六、胚胎干细胞（ES或EK细胞） 1、来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来得一类细胞。2、特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显。功能上，具有发育得全能性。体外培养：ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、注意：干细胞(stem cell)就是一类具有自我复制能力得多潜能细胞，在一定条件下，能分化成多种功能细胞。一般分为胚胎干细胞与成体干细胞（只能分化成特定得细胞或组织）。 专题5 生态工程基本原理：1、物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中，循环往复，分层分级利用；2、物种多样性原理：一般物种繁多而复杂得生态系统具有较高得抵抗力稳定性；3、 协调与平衡原理：考虑环境承载力得大小，因地制宜，确定环境容纳量得大小；4、 整体性原理：考虑自然生态系统得规律、经济与社会等系统得影响力；5、 系统学与工程学原理：系统得结构决定功能原理：考虑系统内部不同组分之间得结构，通过改变与优化结构，达到改善系统功能得目得；系统整体性原理：系统各组分之间要有适当得比例关系，实现总体功能大于各部分之与得效果。