1、生物選修三知識點專題 1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品。基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重組技術。（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） 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

2、。2“分子縫合針” 一-DNA連接酶（1）兩種DNA連接酶（E coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：1相同點：都縫合 磷酸二酯 鍵。2區別：E coliDNA連接酶來源于T4噬菌體，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 間的效率較低。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。3.“分子運輸車”一載體（1） 載體具備的條件： 能在受體細胞中復制并穩定保存。2具有一至多個限制酶切點，供外源DNA

3、片段插入。3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 有自我復制能力的雙鏈環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)原理：DNA雙鏈復制(2)過程：第一步：加熱至9095CDNA解鏈；第二步：冷卻到5560C,引物結合 到互補DNA鏈；第三步：加熱至7075C,熱穩

4、定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合 成。第二步：基因表達載體的構建1.目的：使目的基因在受體細胞中 穩定存在，并且可以 遺傳至下一代，使目的基因能夠 表 達和發揮作用。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。第三步：將目的基因導入受體細胞_1.轉化的概念：是目

5、的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。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，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。此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 感受態細胞，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態細胞 混合，在一定的溫度下促進感受態細胞吸收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

6、受體細胞的依據是標記基因是否表達。第四步：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 雜交技術。2.其次還要檢測 目的基因是否轉錄出了mRNA，方法是采用 用標記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的_抗體進行 抗原-抗體雜交。4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。女口 轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀。（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，禾U用轉基因改良植物的品質。轉錄翻譯專題 2 細胞工程(一)植物細胞工程1.理論基礎(原理)：

7、細胞全能性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.植物組織培養技術(1)過程： 離體的植物器官、組織或細胞一傷組織 一試管苗一-植物體(2)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 。(3)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(1) 過程：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。3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發揮作用。(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律及其生物功能的關系作為基礎,通過基因

8、修飾或基因合成，對現有蛋白質進行 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)虱基酸序列4蛋白質折疊三維結構nJOTA A-中心法則質體 蠢堊種細胞朋愈腳級再叫朶種植株(2)誘導融合的方法：物理法包括 離心、振動、電刺激 等?；瘜W法一般是用 聚乙二醇(P植物紘孔望扁生質腳跚轆乙樂氓生質駅EG)作為誘導劑。(3)意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。(二)動物細胞工程1.動物細胞培養(1)概念：動物細胞培養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基中，讓這些細胞生長和繁殖。(2)動物細胞培養的流程：取

9、動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組織剪碎T用胰蛋白酶或膠原蛋白酶 處理分散成單個細胞T制成細胞懸液T轉入培養瓶中進行 原代培養T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傳代培養。(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，這種現象稱為細胞的接觸抑制。(4)動物細胞培養需要滿足以下條件1無菌、無毒的環境：培養液應進行 無菌處理。通常還要在培養液中添加一定量的 抗生素，以防培養過程中的污染。此外，應定期更換培養液，防止 積累對細胞自身造成危害。代謝產物2營養：

10、合成培養基成分：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。3溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5C+0.5C;pH:7.27.4。4氣體環境：95%空氣+5%CO2。02是細胞代謝 所必需的,CO2的主要作用是 維持培養液的pH。（5）動物細胞培養技術的應用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質、培養醫學研究的各種細胞。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）禾口體細胞核移植（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；卵（母）細胞細胞質多， 營養豐富。（3）體細胞核移植

11、的大致過程是：（右圖）選擇軼律母牛受眛越牛I丨.闔期發慵扯理.I超般推弗I供佯公庁民轉T沖御質量楂査、壇養一*胚購秒曲另一頭母號羊的子宮|胚胎移植（4）體細胞核移植技術的應用:1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;沖利罠3生產珍貴的醫用蛋白；作為異種移植的供體；5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）動物細胞融合與植物原生質

12、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、腫瘤和生物新品種培育的重要手段。（4）動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較:比較項目細胞融合的原理細胞融合的方法誘導手段用法植物體細胞雜交細胞膜的流動性去除細胞壁后誘導原生質體融合離心、 電刺激、振動，聚乙二醇 等試劑誘導克服了遠緣雜交 的不親和性，獲得 雜種植株動物細胞融合細胞膜的流動性使細胞分散后誘 導細胞融合除應用植物細胞 雜交手段外，再加 滅活的病毒誘導制備單克隆抗體的技術之一4.單克

13、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:抗原注入小鼠體內(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)單克隆抗體的優點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備(5)單克隆抗體的作用:1作為診斷試劑：準確識別各種 抗原物質的細微差異，并跟 一定抗原發生特異性結合,具有準確、高效、簡易、快速 的優點。 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”，也有少量用于治療其它疾病。專題 3 胚胎工程（一）動物胚胎發育的基本過程1、 胚胎工程是指對動物 早期胚胎或配子 所進行

14、的多種顯微操作和處理技術，女口 胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等技術。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。2、 動物胚胎發育的基本過程（1）受精場所是母體的 輸卵管上段。（2） 卵裂期：特點：細胞 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。（3） 桑椹胚：特點：胚胎細胞數目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團， 形似桑椹。 是全能細胞。（4） 囊 胚：特點：細胞開始出現 分化（該時期細胞的全能性仍比較高）。聚集在胚胎 一端個體較大的細胞稱為 內細胞團，將來發育成胎兒的各種組織。 中間的空腔稱為 囊胚腔。（5）原腸

15、胚：特點：有了 三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔。（二）胚胎干細胞1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或從原始性腺 中分離出來。2、 具有胚胎細胞的特性，在形態上表現為 體積小,細胞核大,核仁明顯；在功能上，具 有發育的全能性，可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條 件下，可以增殖而不發生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。3、 胚胎干細胞的主要用途是：1可用于研究哺乳動物個體發生和發育規律；2是在體外條件下研究 細胞分化的理想材料，在培養液中加入 分化誘導因子，如牛黃酸等化學物質時，就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化，這為揭示細胞分化和細

16、胞凋亡的機理提供了有效的手段；3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;4利用可以被誘導分化形成 新的組織細胞 的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得 以修復并恢復正常功能；5隨著組織工程技術的發展，通過ES細胞體外誘導分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后 免疫排斥的問題。(三)胚胎工程的應用1.體外受精和胚胎的早期培養(1)卵母細胞的采集和培養：主要方法：用 促性腺激素 處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢 中采集卵母細胞；第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡

17、等直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞。采集的卵母細胞，都要在體外經 人工培養成熟 后，才能與 獲能的精子 受精。(2)精子的采集和獲能：在體外受精前，要對精子進行獲能處理。(3)受精：獲能的精子和培養成熟的卵細胞在 獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。(4)胚胎的早期培養：精子與卵子在體外受精后，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，以檢查受精狀況和受精卵的發育能力 。培養液成分較復雜, 除一些無機鹽和有機鹽外， 還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸 等營養成分，以及 血清等物質。當胚胎發育到適 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、羊一般要培育到

18、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816個細胞階段移植。)2.胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的 其它雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體稱為“供體;接受胚胎的個體稱為 “受體”(供體為優良品種，作為受體的雌 性動物應為常見或存量大的品種。)地位：如轉基因、核移植，或體外受精 等任何一項胚胎工程技術所生產的胚胎，都必須經 過胚胎移植技術 才能獲得后代，是 胚胎工程的最后一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周

19、期，充分發揮 雌性優良個體的繁殖能力。(3)生理學基礎：動物發情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環境。2早期胚胎在一定時間內處于游離狀態。這就為胚胎的收集提供了可能。3受體對移入子宮的外來胚胎不發生免疫排斥反應。這為胚胎在受體的存活提供了可能。4供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。(4)基本程序主要包括：1對供、受體的選擇和處理 。選擇遺傳特性和生產性能 優秀的供體，有 健康的體質和正常 繁殖能力的受體，供體和受體是 同一物種。并用激素進行 同期發情處理，用促性腺激素 對 供體母牛

20、做超數排卵處理。2配種或人工授精 。3對胚胎的收集、檢查、培養或保存 。配種或輸精后第7天，用特制的 沖卵裝置，把供體 母牛子宮內的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。 對胚胎進行 質量檢查， 此時的胚胎應發育到 桑椹 或胚囊胚 階段。 直接向受體移植或放入 196C的液氮 中保存。4對胚胎進行移植。5移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割概念：是指采用機械方法將 早期胚胎切割2等份、4等份等，經移植獲得 同卵雙胎或多 胎的技術。(3)材料：發育良好，形態正常的 桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的發育過程中，細胞開始 分化，但其全能性仍(2)意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，屬于

21、 無性繁殖。很高，也可用于胚胎分割。)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，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育 。專題 4 生物技術的安全性和倫理問題(一) 轉基因生物的安全性爭論 ：(1)基因生物與食物安全：反方觀點：反對“實質性等同”、出現滯后效應、出現新的過敏原、營養成分改變正方觀點：有安全性評價、科學家負責的態度、無實例無證據(2)轉基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響反方觀點：擴散到種植區之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、_成為超級雜草、有可能造成“基因污染”正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限(3)轉

22、基因生物與環境安全：對生態系統穩定性的影響反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物 鏈進入人體正方觀點： 不改變生物原有的分類地位、減少農藥使用、保護農田土壤環境(二) 生物技術的倫理問題(1)克隆人：兩種不同觀點，多數人持否定態度?；橐觥⒓彝ズ蛢尚躁P系等傳統的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人?？隙ǖ睦碛桑杭夹g性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術也只有通過實踐才能使之成熟。中國政府的態度： 禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則: 不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。試

23、管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區別兩種。不同觀點，多數人持認可態度。否定的理由：把試管嬰兒當作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷 的方法，提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷。(3)基因身份證：否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成 遺傳學失業大軍、 造成個人婚姻困難、人際關系疏遠等嚴重后果?？隙ǖ睦碛桑和ㄟ^ 基因檢測 可以及早采取預防措施，適時進行治療，達到挽救患者生命的 目的。(三)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

24、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、不易被發現、_危害時間長等。(4)禁止生物武器公約及中國政府的態度不發展、不生產、不儲存生物武器，并反對生物武器及其技術和設備的擴散。專題 5生態工程1生態原理駅理理論庇礎內密慮義物質慵環強生狗就葡環物質能夠在各類生拓系址屮進行區域 小循環和全球物質大循環稱環往復* 分層井圾利用從而達到取之平盡用 之不*1的效果可罰覽壞嶇羽染戲 茸對崇統穩定卻悄 侵的影響無廢并物農業生憲疾統的鎧 定性物種爭而緊雜的生態系猊具有較高的 抵抗力總定性，主物寒樣性程度高.可 旦為務類生

25、物的生存擔供多種機君荊 條件.處聶的主物通過肯物鑄羌系相 互穗存就可以徑有限的資晾條件下 產牛一或容第更多的生初就，握離系嬪主 嚴力避免系統結構或功 能失術三北防護林建設中的 單純林冋題削曲旌住 蠱系蜒的生物參樣性 問協調與平訝原理生物與怖境的 協調與平韻生物與評境的協調與平海需要若慮壞 境嵐冀力即脂某種評境所能養桔的生 物神醉的數萱避免呆址的失胡郴破壞尢朗常骨莽比冋題整體性原理社盤、徑濟*自 然夏合系址逬行生棗王桿建設時不但要葦唱到n然臨蠱暮班的規律，述要號意和經祈和 杜會等系址的影響力療一協料袴科關義. 鍥障系竦的平衡與層定韓業t設屮自錯系址 與禮會，經苗衆統的羌 麗題-親撓津和工程學原理

26、系址的結構 決定功儒原理： 分布式擾于集 中式利環式生態工程需要號慮系班內酩不同組分 之間的結構+通過玻變和優化姑構達 到改善系統功能的目的取善和優化系筑 杓皓構以改陣功能*K系統雜II性 蟬理:靈癢尢于 鄙分萊撓各組分之同矍有適當的比例關系* 只有這樣才能嚴利完進槌鼠、物質言 息尊的轉換和庫通，丼且實現總怖功能 大于各酈分之和的效果保持系統很島的 生產力珊瑚瓏誕內穗類和冊期蟲的關質2.生態工程實例分析實例問題原理對策案例農村綜合發 展型牛態工 程實現物質的多級循 環利用，在資源有 限的條件下能較多 的產出，以解決人多地少的矛盾物質循環再生 原理、整體性原 理、物種多樣性 原理建立綜合發展型牛態工程竇店村以沼氣工程為中心的生態工程小流域綜合 治理牛態工 程小流域的水土流失整體性原理、協 調與平衡原理、 因地制宜的原 理運用多種原理，應用多種措施 綜合治理甘肅隴南地區“九子登科”模式大區域生態 系統恢復工 程土地荒漠化協調與平衡原 理、整體性原理退耕還林還草、植樹造林等“三北”防護林退耕還林還草工 程濕地生態恢復工程濕地縮小和破壞控制污染、退田還湖江西鄱陽湖的生態恢復工程礦區廢棄地 的生態恢復 工