人教版生物選修3知識(shí)提綱

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流人教版生物選修3知識(shí)提綱.精品文檔. 選修三復(fù)習(xí)提綱 專題1 基因工程一、基因工程：指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。不同生物DNA的基本單位、空間結(jié)構(gòu)、堿基配對(duì)方式都相同，故不同生物DNA能夠重組。原理是基因重組。二、基因工程的基本工具 1、“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）來源：主要從原核生物中分離純化出來。功能：能識(shí)別特定雙鏈DNA的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。大多數(shù)限制酶的識(shí)別序列由6個(gè)核苷酸組成。結(jié)

2、果：產(chǎn)生的DNA片段末端有黏性末端和平末端兩種形式。2、“分子縫合針”DNA連接酶，縫合兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。分類：根據(jù)酶來源的不同，可分為EcoliDNA連接酶和T4 DNA連接酶兩類。作用：將兩個(gè)DNA片段連接成重組DNA。EcoIiDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能連接黏性末端；T4 DNA連接酶能連接兩種末端，但連接平末端的效率較低。3、“分子運(yùn)輸車”載體，攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞。特點(diǎn)：a、能在受體細(xì)胞中自我復(fù)制并穩(wěn)定保存。b、有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入。c、有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。d、對(duì)受體細(xì)胞無害。種類：質(zhì)粒（核外能自我復(fù)制的小型雙鏈環(huán)狀DN

3、A）、噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒。三、基本操作程序 第一步：目的基因的獲取 1、目的基因主要是指編碼蛋白質(zhì)的基因。2、目的：有了目的基因才能賦予一種生物以另一種生物的遺傳特性。3、獲取方法：從基因文庫(kù)中獲取目的基因。PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因。人工合成法：反轉(zhuǎn)錄法（mRNA反轉(zhuǎn)錄形成雙鏈DNA）和化學(xué)合成法（已知蛋白質(zhì)氨基酸序列化學(xué)合成DNA）。4、注意：基因文庫(kù)包括基因組文庫(kù)（某生物的所有基因，有啟動(dòng)子和內(nèi)含子）和部分基因文庫(kù)（某生物的部分基因，如cDNA文庫(kù)，無啟動(dòng)子和內(nèi)含子）。cDNA指以mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的互補(bǔ)DNA。反轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄沒有本質(zhì)區(qū)別，不過反轉(zhuǎn)錄在人工條件下實(shí)現(xiàn)，逆轉(zhuǎn)錄在生

4、物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。PCR是聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫，是一種體外復(fù)制特定DNA片斷的核酸合成技術(shù)。原理：DNA雙連復(fù)制。條件：模板、2種引物、TaqDNA聚合酶、四種游離的脫氧核苷酸。結(jié)果：呈指數(shù)形式擴(kuò)增。過程：每一次循環(huán)包括變性、復(fù)性、延伸。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建-基因工程的核心1、目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在遺傳至下一代，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2、組成：目的基因啟動(dòng)子終止子標(biāo)記基因啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。終止子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ，位于基因尾端，終止轉(zhuǎn)錄過程。標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基

5、因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。3、方法：同一種限制酶分別切割載體和含有目的基因的DNA分子，用DNA連接酶把兩者連接。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1、轉(zhuǎn)化：指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2、常用方法：導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。常用受體細(xì)胞是體細(xì)胞。采用最多的方法：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，原理：農(nóng)桿菌能感染雙子葉植物和裸子植物，目的基因插入Ti質(zhì)粒T-DNA轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞目的基因插入受體細(xì)胞染色體DNA上。基因槍法是單子葉植物常用方法?；ǚ酃芡ǖ婪ǎ柚ǚ酃芡ǖ朗鼓康幕蜻M(jìn)入受體細(xì)胞。導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法。常用受體細(xì)胞是受

6、精卵。導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca+處理法，Ca+處理受體細(xì)胞感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子。常用受體細(xì)胞是原核生物，如大腸桿菌。原核生物特點(diǎn)：繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少。第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)-只有通過檢測(cè)和鑒定才能知道基因工程是否成功。1、檢測(cè)目的基因是否插入受體細(xì)胞的染色體DNA上，采用DNA分子雜交技術(shù)。2、檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，采用DNARNA雜交技術(shù)。3、檢測(cè)目的基因是否翻譯出蛋白質(zhì)，采用抗原抗體雜交技術(shù)。4、個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定，如抗性鑒定，功能活性鑒定等。四、基因工程的應(yīng)用 1、植物基因工程：提高農(nóng)作物的抗逆能力，改良農(nóng)作物品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等。2、動(dòng)物基因工程

7、：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度，改善畜產(chǎn)品品質(zhì)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作為器官移植的供體，利用轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)藥物。3、基因治療：把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用，從而達(dá)到治病的目的。方法分為體內(nèi)基因治療和體外基因治療。五、蛋白質(zhì)工程在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來的第二代基因工程。 1、概念：指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。2、基本途徑：按照“中心法則”的逆推原理，從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）。3、蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)：據(jù)

8、人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)。4、注意：基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，卻不一定完全符合人類的生產(chǎn)和生活需要。對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造是通過對(duì)基因的操作實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樘烊坏鞍踪|(zhì)均由基因編碼，且對(duì)基因改造相對(duì)操作容易。蛋白質(zhì)工程重點(diǎn)在于對(duì)已存在蛋白質(zhì)分子的改造，酶工程重點(diǎn)則在于對(duì)已存在酶的合理利用。蛋白質(zhì)工程目前成功例子不多，主要因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，而且對(duì)大多數(shù)蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)了解還很不夠。 專題2 細(xì)胞工程一、細(xì)胞工程：指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科

9、學(xué)技術(shù)。二、植物細(xì)胞工程 2.1、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1）原理：植物細(xì)胞全能性。該技術(shù)的核心是脫分化和再分化。2）過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化試管苗植物體3）用途：植物繁殖的新途徑：a微型繁殖：保持優(yōu)良品種的遺傳特性，可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖；b作物脫毒：采用莖尖組織培養(yǎng)來除去病毒；c人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。優(yōu)點(diǎn)：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；作物新品種培育：a單倍體育種：通過花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株，再對(duì)其幼苗進(jìn)行秋水仙素處理，得到了正常的純合植株。優(yōu)點(diǎn)：明顯縮短育種年限。b突變體

10、利用：在組織培養(yǎng)中會(huì)出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)：利用組織培養(yǎng)技術(shù)大量生產(chǎn)對(duì)人們有利的細(xì)胞產(chǎn)物。4）注意：選取有形成層的部位易誘導(dǎo)成愈傷組織。在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織；當(dāng)愈傷組織分化出芽和葉時(shí)，要有光照，利于葉綠素合成。2.2、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1）原理：植物細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性。2）過程：植物細(xì)胞A去壁原生質(zhì)體A 誘導(dǎo)融合新的原生質(zhì)體AB再生細(xì)胞壁 植物細(xì)胞B去壁原生質(zhì)體B 雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織再分化雜種植株3）意義：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，培育出自然界中沒有的優(yōu)良品種。4）注意：去壁方法：酶解

11、法，所用的酶是纖維素酶和果膠酶。誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等?；瘜W(xué)法一般用聚乙二醇（PEG）作誘導(dǎo)劑。三、動(dòng)物細(xì)胞工程 3.1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 1）原理：細(xì)胞增殖。2）流程：取動(dòng)物組織塊剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶等處理分散成單個(gè)細(xì)胞傳代培養(yǎng)。3）培養(yǎng)條件：無菌、無毒的環(huán)境：對(duì)培養(yǎng)液和所有用具進(jìn)行無菌處理。通常培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。定期更換培養(yǎng)液，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。營(yíng)養(yǎng)：糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素等。使用合成培養(yǎng)基時(shí)還需加血清、血漿等。溫度：哺乳動(dòng)物多為

12、36.50.5；多數(shù)細(xì)胞適宜pH 7.2-7.4。氣體環(huán)境：95%空氣5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2維持培養(yǎng)液的pH 。4）注意：細(xì)胞貼壁指懸液中分散的細(xì)胞貼附在瓶壁上生長(zhǎng)。細(xì)胞的接觸抑制指當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖。原代培養(yǎng)指動(dòng)物組織消化后的初次培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)指將貼滿瓶壁的原代細(xì)胞取出，分瓶繼續(xù)培養(yǎng)的過程。細(xì)胞株是傳代培養(yǎng)里10-50代的細(xì)胞群。細(xì)胞系是50代以后的細(xì)胞群，遺傳物質(zhì)改變，失去接觸抑制。一般動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不需要脫分化過程，因高度分化的動(dòng)物細(xì)胞失去發(fā)育成完整個(gè)體的能力。目前使用或冷凍保存的正常細(xì)胞通常為10代以內(nèi)，以保持細(xì)胞正常的二倍體核型

13、。3.2、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù) 1）原理：動(dòng)物體細(xì)胞核全能性。2）過程：去核卵母細(xì)胞 誘導(dǎo)融合重組細(xì)胞重組胚胎胚胎移植生出幼體 供體細(xì)胞 3）注意：核移植方法得到的動(dòng)物稱克隆動(dòng)物。哺乳動(dòng)物核移植分為胚胎細(xì)胞核移植（易）和體細(xì)胞核移植（難），因?yàn)榕咛ゼ?xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易。選去核卵（母）細(xì)胞原因：卵（母）細(xì)胞體積大，易于操作；含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件。核移植產(chǎn)生的新個(gè)體性狀與細(xì)胞核供體基本相同，可能部分新性狀與細(xì)胞質(zhì)供體有關(guān)。4）存在問題：體細(xì)胞核移植成功率非常低；克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。3.3、動(dòng)物細(xì)胞融合 （1）原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性。（2）

14、過程：兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞誘導(dǎo)融合一個(gè)雜交細(xì)胞（3）誘導(dǎo)方法：物理法（電激）、化學(xué)法（聚乙二醇）、生物法（滅活的病毒）等。（4）單克隆抗體的制備： 單克隆抗體：指由一個(gè)B淋巴細(xì)胞經(jīng)過克隆形成的細(xì)胞群產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的抗體。優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。 過程：B淋巴細(xì)胞 細(xì)胞融合多種雜交細(xì)胞選擇培養(yǎng)基篩選雜交瘤細(xì)胞專一 骨髓瘤細(xì)胞抗性檢驗(yàn)陽(yáng)性能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞體外培養(yǎng)或注射到小鼠體內(nèi)單克隆抗體意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能。注意：骨髓瘤細(xì)胞與經(jīng)過免疫產(chǎn)生的效應(yīng)B淋巴細(xì)胞融合成雜交瘤細(xì)胞，既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一抗體。制備單克隆抗體過程中，進(jìn)行了

15、兩次篩選。 專題3 胚胎工程一、胚胎工程：指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術(shù)包括：體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。二、體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育1、精子的發(fā)生 時(shí)間：從初情期開始，直到生殖機(jī)能衰退。場(chǎng)所：睪丸的曲細(xì)精管。成熟的精子并不代表具有受精能力，須獲能后才具備受精能力。精子大小與動(dòng)物體型無關(guān)。2、卵子的發(fā)生 時(shí)間：從胚胎性別分化后開始。場(chǎng)所：卵巢（M）、輸卵管（M）。哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備，都是在出生前完成的。排卵指卵子從卵泡中排出。剛排出的卵

16、子尚未完全成熟，需在輸卵管中進(jìn)一步成熟，當(dāng)達(dá)到M時(shí)，才具備受精能力。3、受精 概念：精子和卵子結(jié)合形成受精卵的過程。場(chǎng)所：自然條件下，輸卵管內(nèi)完成。過程：精、卵相遇，發(fā)生頂體反應(yīng)精子穿越放射冠和透明帶精子觸及卵黃膜瞬間發(fā)生透明帶反應(yīng)精子入卵后發(fā)生卵黃膜封閉作用雌雄原核形成兩個(gè)原核融合合子。受精標(biāo)志：卵黃膜和透明帶的間隙觀察到兩個(gè)極體。受精完成標(biāo)志：雌雄原核融合成合子。4、胚胎發(fā)育過程：受精卵（卵裂期）桑葚胚囊胚原腸胚幼體卵裂期：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有縮小。桑椹胚：細(xì)胞數(shù)目32個(gè)左右時(shí)，形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹，屬于全能細(xì)胞。囊胚：出現(xiàn)囊胚腔；開始細(xì)胞

17、分化，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織。滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。孵化：囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來的過程。原腸胚：出現(xiàn)胚層分化，具有擴(kuò)大的原腸腔，縮小的囊胚腔。三、體外受精和早期胚胎培養(yǎng)1、哺乳動(dòng)物的體外受精主要步驟包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲取和受精等。卵母細(xì)胞的采集方法：對(duì)體型小的動(dòng)物超數(shù)排卵處理，做法是給供體注射促性腺激素；對(duì)體型大的動(dòng)物從已屠母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞或直接從活體動(dòng)物卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。精子的采集后進(jìn)行獲能處理。體外精子獲能的方法：培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。體外受精：獲能的精子和培養(yǎng)成

18、熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。2、 早期胚胎的培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸及血清等。3、試管動(dòng)物技術(shù)包括體外受精、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術(shù)。四、胚胎移植1、概念：指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。2、優(yōu)勢(shì)：可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期。3、生理學(xué)基礎(chǔ)：哺乳動(dòng)物排卵后，不管是否妊娠，一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，為供體胚胎移入提供相同生理環(huán)境；早期胚胎形成后處于游離

19、狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能；受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎在受體內(nèi)存活提供可能；供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)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：對(duì)供、受體選擇，并用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理配種或人工授精胚胎的收集檢查、培養(yǎng)或保存胚胎移植妊娠檢查分娩5、注意：供體選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個(gè)體，受體選擇有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的同種個(gè)體。沖卵實(shí)質(zhì)指把胚胎從供體母牛子宮內(nèi)沖洗出來。不同動(dòng)物其胚胎移植的時(shí)間不同。一般在桑椹胚或胚囊胚階段進(jìn)行胚胎移植。胚胎移植后一定要對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下的空間位置