高中生物选修重三点.doc

选修三：现代生物科技专题一、基因工程1、基因工程需要用到的工具： 、 、 。2、限制酶主要是从 中分离纯化出来的，能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的 断开。经限制酶切割后的DNA片段末端通常有两种形式 和 。3、DNA连接酶根据来源不同，可分为两类： 和 。这两种连接酶的作用差别是 。4、能够作为基因工程运载体的有 、 、 。作为运载体必须具备的条件有 、 、 、 、 。在进行基因工程操作中，真正用作载体的质粒，都是 。5、基因工程的基本操作步骤 、 、 、 。其中的核心步骤是 。6、获取目的基因的方法有 、 、 。7、基因表达载体至少要包括 、 、 、 。RNA聚合酶识别和结合的部位是 。8、将目的基因导入受体细胞的方法：导入双子叶植物或裸子植物细胞的方法是 ，土壤中生活的农杆菌中含有 质粒，这种质粒中有 片段（又被称为 ），可将目的基因转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上，最后再将重组细胞进行植物组织培养即可获得转基因植株；导入单子叶植物的方法是 ，还可以用 。导入动物细胞的方法是 ，受体细胞通常是 。导入微生物细胞的方法是（以大肠杆菌为受体细胞为例） 。微生物细胞作为受体细胞的优点是 。9、目的基因的检测与鉴定，分子水平上的方法有 、 、 。有时还需要进行 水平的鉴定。目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是 。基因探针是指 。10、基因工程的应用：用于杀虫的基因主要是 、 、 、 ；其意义为 。抗虫棉使用的杀虫基因是 ，是从 中分离出来的抗虫基因。抗病转基因植物所采用的主要抗病基因： 和 ，抗真菌转基因植物中可使用的基因有 和 。乳腺生物反应器：科学家将 与 等调控组件重组在一起，通过 等方法，导入哺乳动物的 中。基因治疗是 ；方法有 和 。这是治疗遗传病的最有效的手段。11、蛋白质工程的基本途径： ；蛋白质工程的概念是 。蛋白质工程是第 代基因工程。二、细胞工程（一）植物细胞工程 1、植物组织培养技术：植物细胞工程中最基本的技术之一（ ）植物组织培养的过程：离体的植物细胞、组织或器官 （ ） 。植物组织培养的理论基础是 。所用培养基的成分为 、 、 、 。在组织培养过程中，关键要做到全程无菌（即所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作），为什么？ 。培养过程中还要注意在恒温箱中 条件下培养。植物组织培养属于 繁殖方式，其优点是 。2、植物体细胞杂交技术在进行植物体细胞杂交之前，必须先利用 去除细胞壁，获得具有活力的 。诱导植物原生质体融合的方法有 和 。前者包括 、 、 等；后者一般是用 作为诱导剂。植物体细胞杂交技术的意义是 。3、植物细胞工程的实际应用：植物繁殖的新途径：微型繁殖的优点： 。培育脱毒作物的方法：取植物的 进行植物组织培养。人工种子的结构： 。人工种子的优点：不会发生性状分离；不受季节、气候和地域的限制；制种过程不占用大量土地；克服了贮藏和运输的难题。作物新品种的培育：单倍体育种的方法： ；优点是 。体细胞诱变育种：将愈伤组织进行诱变，促其发生突变，再通过诱导分化形成植株。从这些植株中筛选出对人们有用的突变体，就可以培育成新品种。细胞产物的工厂化生产 （人参皂甙、紫杉醇）（二）动物细胞工程1、动物细胞培养：是其他动物细胞工程技术的基础。培养时要先用 处理动物组织块，使组织分散成单个细胞。动物细胞培养的条件： 、 、 、 。通常在细胞培养液中添加一定量的 ，以防止培养过程中的污染。动物细胞培养所用培养基的成分是 、 、 、 、 ，通常还需要加入 、 等一些天然成分。动物细胞培养时的温度以 为宜，适宜的pH为 ，气体环境为 。其中CO2的主要作用是 。动物细胞培养时悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为 。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，这种现象称为 。动物组织消化后的初次培养称为 。贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常被称为 。当传代培养只 代左右时，部分细胞的细胞核型可能会发生变化。正朝着等同于癌细胞的方向发展。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为 代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。2、核移植技术核移植技术属于 繁殖方式，可以分为 和 。提供细胞质的细胞是 。用体细胞核移植技术方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100的复制吗？为什么？ 。动物核移植技术说明 。可用物理或化学方法（如 、 、 、 ）激活受体细胞（重组细胞），使其完成细胞分裂和发育进程。3、动物细胞融合与单克隆抗体诱导动物细胞融合的常用方法有 、 、 。制备单克隆抗体过程中，一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。诱导细胞融合后还需经过 、 和 才能获得产生专一抗体的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞的特点是 、 。单克隆抗体最主要的优点在于 。单克隆抗体的应用： 、 。三、胚胎工程1、体内受精和早期胚胎发育精细胞的变形过程：细胞核 ，高尔基体 ，中心体 ，线粒体 ，其他物质 （消失）。卵子发生过程中，减数第一次分裂是在 完成的，减数第二次分裂是在 完成的；判断卵子是否受精的重要标志是 。精子和卵子在发生上的重要区别是 。排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？雄性刚刚排出的精子不能立即与卵子受精，需经过 处理后才具备与卵子结合的能力。雌性刚排出的卵子成熟程度不同，当卵子达到 时才具有与精子受精的能力。受精的过程主要包括 、 、 。阻止多精入卵的两道屏障： 、 。胚胎发育的过程：受精卵多细胞胚胎 ；胚胎发育过程中的细胞分裂方式为 ；属于全能细胞的时期是 。囊胚的 将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成 。囊胚进一步发育会导致透明带的破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做 。原肠胚中由内胚层包围的囊腔叫 。2、体外受精和早期胚胎培养试管动物技术是指 。体外受精主要包括 、 、 等几个步骤。卵母细胞的采集方法：对于小动物采用 激素（该激素由 分泌）处理，使其超数排卵，然后冲卵。对于大型动物可采用 技术。收集精子的方法有 、 、 。体外精子获能的方法有 和 。获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在 或 中完成受精过程。哺乳动物胚胎的早期培养，培养液成分是 、 、 、 、 、 ，以及 等物质。3.胚胎工程的应用及前景胚胎工程技术目前应用较多的是家畜的 、 、 。 是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。进行胚胎移植的优势（或意义）是 。在这项技术中，供体的主要职能变为 ，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。胚胎移植的实质是 。胚胎移植的生理学基础是 。 。 。 。胚胎移植的基本程序为 ， ， ， ， 。胚胎移植的胚胎为培养到 时期的胚胎。利用胚胎分割技术获得的个体均具有相同的性状，原因是 ，因此胚胎分割可以看作是 的方法之一。进行胚胎分割时，应选择什么样的胚胎进行操作？ ；对囊胚进行分割时应注意 。胚胎干细胞是 ；其特点是在形态上 ，在功能上 。另外，在体外培养条件下，胚胎干细胞可以 。胚胎干细胞的应用价值：可以治疗人类的某些顽症；可以培育出人造组织器官用来解决临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题；也是研究体外细胞分化的理想材料。四、生物技术的安全性和伦理问题（一）转基因生物的安全性1、转基因成果微生物方面制造出具有重要经济价值的各种重组微生物，如清除石油污染的 。使用 ，生产稀缺的生化药物，即 。转基因动物方面在培育 、 的转基因家畜、家禽方面不断取得辉煌成就。科学家把转基因动物(如奶牛)变成 ，让它们的奶中富含某种营养物质、 或人类所需要的 。转基因植物方面成果：目前科学家已经培育出了大批具有 、 、抗除草剂、 等全新性状的农作物。 推广国家及品种：全球种植转基因农作物的国家已经有十几个，种植面积较大的国家分别是 、 、 、 、 和 ，其中以种植 最多，其次是 。2、转基因生物安全性的争论（二）关注生物技术的伦理问题1、克隆人引发的伦理问题反对者观点:伦理学家认为，克隆人严重违反了人类 ，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有 等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理上和 上都不健全的人。生物学家认为，由于 尚不成熟，现在做克隆人很可能孕育出有 的孩子。理由是 成功率低，移植入母体子宫后胚胎 低、 高、胎儿 率高，出生后 率高等，实际正常的个体极少。支持者观点：克隆人是一项科学研究，既然是科学，那就有它自己的发展规律，因此社会应该允许科学家研究克隆人。某些支持科学家认为，克隆动物时的不成熟问题可以通过 、 和 等方法得到解决；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 克隆人，一再重申四不原则： 、 、 、 任何生殖性克隆人的实验。不反对 。2、设计试管婴儿引发的伦理问题反对者观点：把试管婴儿当作人体 ，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”。支持者观点：设计试管婴儿是为了救人，是救治患者的 、 的办法之一；提供骨髓中 并不会对试管婴儿造成损伤；脐带血为“身外之物”，利用其中的 是更符合伦理道德的。3、基因检测引发的伦理问题反对基因检测的理由：目前人类对 及 尚缺乏足够的认识，通过 达到预防疾病的目的是很困难的；人类的多基因遗传病，既与 有关，又与 有关；有某种基因的人不见得就会患病，基因正常也不一定不患病，可能因基因表达的蛋白质，在 过程中出现错误，才表现出症状来；基因检测结果会给受检者带来巨大的 压力；造成基因 ，如个人婚姻困难、人际关系疏远，更明显的是造成一支 的失业大军。支持基因检测的理由：有些遗传性疾病在后代中病发率很高，通过基因检测可及早采取 ，适时进行治疗，达到 的目的；对于基因歧视现象，可以通过正确的 传播、 教育和 得以解决。4.禁止生物武器生物武器种类包括 、 、 ，以及 等。1972年4月10日，苏联、美国、英国分别签署了禁止生物武器公约，我国于1984年加入这一公约。选修三答案一、基因工程1、限制性核酸内切酶（简称限制酶） DNA连接酶 运载体2、原核生物 磷酸二酯键 黏性末端 平末端3、E.coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。而T4DNA连接酶既可双链DNA片段互补的黏性末端，又可以连接双链DNA片段的平末端，但连接平末端之间的效率比较低。4、质粒 噬菌体的衍生物 动植物病毒 能自我复制 有一个或多个限制酶切割位点 有标记基因 对受体细胞无害 大小合适 在天然质粒的基础上进行过人工改造的5、目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 基因表达载体的构建6、从基因文库中获取 利用PCR技术扩增 用化学方法直接人工合成7、目的基因 启动子 终止子 标记基因 启动子8、农杆菌转化法 Ti质粒 TDNA 可转移的DNA 基因枪法 花粉管通道法显微注射技术 受精卵 用Ca2+处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态（感受态细胞）；将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少9、DNA分子杂交技术 分子杂交技术 抗原抗体杂交 个体生物学 转基因生物的DNA上是否插入了目的基因 放射性同位素标记的目的基因单链10、Bt毒蛋白基因 蛋白酶抑制剂基因 淀粉酶抑制剂基因 植物凝集素基因 减少农药用量，降低生产成本，减少环境污染 Bt毒蛋白基因 苏云金芽孢杆菌 病毒外壳蛋白基因 病毒的复制酶基因 几丁质酶基因 抗毒素合成基因 药用蛋白基因 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射 受精卵 把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的 体内基因治疗 体外基因治疗11、预期的蛋白质功能 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰的或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求 二二、细胞工程（一）1、脱分化 愈伤组织 再分化 根、芽等器官（胚状体） 幼苗（植株） 细胞的全能性 有机营养 无机营养 植物激素 琼脂 培养基中含有丰富的营养物质，不仅有利于培养物的生长，也有利于各种杂菌的生长。一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养、而且杂菌会产生大量对培养物有害的物质，导致培养物死亡 避光 无性 有利于保持母本的优良性状并实现快速繁殖2、纤维素酶和果胶酶 原生质体 物理法 化学法 离心 振动 电激 聚乙二醇（PEG）克服了不同生物远缘杂交的不亲和性（或障碍）3、不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖 分生区（或茎尖等） 胚状体（不定芽、顶芽、腋芽） 人工种皮 人工胚乳 花药离体培养 人工诱导染色体加倍 明显缩短育种年限 愈伤组织（二）1、胰蛋白酶或胶原蛋白酶 无菌、无毒的环境 营养 温度和PH 气体环境 抗生素 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素 血清 血浆 36.50.5 7.27.4 95空气+5CO2 维持培养液的pH 细胞贴壁 细胞的接触抑制 原代培养 传代培养 10-50 102、无性 体细胞核移植 胚胎细胞核移植 M中期的卵母细胞 不是 因为克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA即线粒体中的DNA来自于受体卵母细胞 动物细胞核具有全能性 电脉冲（或电刺激） 钙离子载体 乙醇 蛋白酶合成抑制剂3、聚乙二醇（PEG） 灭活的病毒 电激 在特定的选择培养基上筛选 克隆化培养 抗体检测既能迅速大量繁殖（无限增值） 又能产生专一的（特异性）抗体 特异性强、灵敏度高，并可能大量制备 作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物三、胚胎工程1、精子头的主要部分 精子头部的顶体 精子的尾 线粒体鞘膜 原生质滴 雌性动物排卵前后 精子和卵子结合的过程中 在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿期）完成的 卵子从卵泡中排出 获能 减数第二次分裂中期 精子穿越放射冠和透明带 进入卵细胞膜 原核形成和融合 透明带反应 卵细胞膜反应 桑椹胚 囊胚 原肠胚 有丝分裂 桑椹胚及其之前 内细胞团 胎膜和胎盘 孵化 原肠腔2、通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术 卵母细胞的采集 精子的获取 受精 促性腺 垂体 活体采卵 假阴道法 手握法 电刺激法 培养法 化学诱导法 获能溶液 专用的受精溶液 无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸 血清3.胚胎移植 胚胎分割 体外生产胚胎技术 胚胎移植 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 只产生具有优良遗传特性的胚胎 早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 哺乳动物