高考生物选修三复习考点[1]

1 选修 3 现代生物科技专题主要知识点 专题 1 基因工程 概念 又叫 DNA 重组技术 是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过体外 DNA 重组 和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 创造出更符合人们需要的新的生物类 型和生物产品 来源 主要从原核生物分离纯化 限制性核酸内切酶 限制酶 作用 识别双链 DNA 中某种特定的核苷酸序列 并 使特定部位的磷酸二酯键断开 结果 产生黏性末端或平末端 基 来源 大肠杆菌 本 作用 只连接黏性末端 工 来源 T4 噬菌体 具 作用 可连接两种末端 常用载体 质粒 能在受体细胞中复制并稳定保存 基因进入受体细胞的载体 必备条件 具有一至多个限制酶切点 分子运输车 具有标记基因 其他载体 噬菌体的衍生物 动植物病毒 目的基因的获取 基因表达载体 的构建 核心 核心 将目 的基 因导 入受 体细 胞 目的基因的 检测与鉴定 E coliDNA 连接酶 T4 DNA 连接酶 分子手术刀 DNA 连接酶 分子缝合针 一 基因工程的工一 基因工程的工 具具 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在 并且可以遗传至下一代 使目的基因能够表达和发挥作用 基因工程的核心 基因工程的核心 组成 目的基因 启动子 终止子 标记基因 检测转基因生物的染色体 DNA 是否插入了目的基因 DNA 分子杂交法 检测目的基因是否转录出了 mRNA 分子杂交法 检测目的基因是否翻译成蛋白质 抗原 抗体杂交法 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法 双子叶 裸子 基因枪法 花粉管通道法 将目的基因导入动物细胞 显微注射法 Ca2 含重组 DNA 将目的基因导入微生物细胞 受体细胞 感受态 分子的缓冲液 感受态细胞吸 细胞 收 DNA 分子 目的基因 主要指编码蛋白质的结构基因 从基文库中获取目的基因 方法 利用 PCR 技术扩增目的基因 用化学方法直接人工合成 基因组文库 部分基因文库 cDNA 文库 二 基因工程的操作程序二 基因工程的操作程序 2 四 蛋白质工程的崛四 蛋白质工程的崛 起起 三 三 基因基因 工程工程 应用应用 基因工程的实质 蛋白质工程崛起缘由 基因工程原则上只能生产自然界原有的蛋白质 蛋白质工程的目的 生产人类需要的蛋白质 目标 根据需要对蛋白质的结构进行分子设计 蛋白质工程的基本原理 原理 过程 蛋白质工程的进展和前景 五 蛋白质工程与基因工程比较五 蛋白质工程与基因工程比较 项目蛋白质工程基因工程 过程预期蛋白质功能 设计蛋白质结构 推测氨基酸序列 推测脱氧核苷酸序 列 合成 DNA 表达出蛋白质 获取目的基因 构建表达载体 导入 受体细胞 目的基因的检测与鉴定 实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向地改造生物的遗传性状 以获得 人类所需的生物类型或生物产品 基 因的异体表达 区别 结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质 联系蛋白质工程是在基因工程的基础上 延伸出来的第二代基因工程 因为对现有 蛋白质的改造或制造新的蛋白质 必须通过基因修饰或基因合成实现 抗虫转基因植物 减轻农药对环境的污染 植物基因工程 抗病转基因植物 抗逆转基因植物 利用转基因改良植物的品质 把正常基因导入体内 使该基因表达产物发挥作用 基因治疗 体外基因治疗 方法 体内基因治疗 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 动物基因工程 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体 基因工程药物的生产 3 植物繁殖 新途径 专题 2 细胞工程 基 理论基础 细胞的全能性 本 脱分化 再分化 技 植物组织培养 离体的高度 愈伤组织 试管苗 植物体 术 常用 分化的组织 技术 过程 植物细胞 A 原生质体 A 植物体细 诱导融合 胞杂交 酶 杂种 杂种 细胞 植物体 植物细胞 B 原生质体 B 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 微型繁殖 作物脱毒 人工种子 单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的 技术 作物脱毒 用茎尖 根尖繁殖无毒的幼苗 制造人工种子 培育得到胚状体 不定芽 顶芽和腋芽 包上人工种皮 作物新品种的培育 细胞产物的工厂化生产 一 植物细胞工一 植物细胞工 程程 单倍体育种 突变体的利用 应用 4 二 动物细胞工程二 动物细胞工程 三 植物组织培养与动物细胞培养的比较三 植物组织培养与动物细胞培养的比较 概念 从动物机体中取出相关的组织 将他分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让 这些细胞生长和增殖 细胞 细胞贴壁 遗传物 过程 取材 悬浮液 出现接触抑制 质未变 10 代 50 代 无菌 无毒的环境 无菌处理 加抗生素 定期更换培养液 条件 营养 合成培养基 动物血清 温度和 pH 36 5 0 5 7 2 7 4 气体环境 95 空气 5 CO2 生物制品的生产 应用 转基因动物的培养 检测有毒物质 医学研究 概念 体细胞核 核移植 发育 去核卵细胞 重组细胞 胚胎 动物体 克隆动物 过程 去核卵母细胞 电刺激 胚胎移植 生出 供 体 细 胞 重组细胞 代孕母体子宫 幼体 畜牧业 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒危物种 增大存活量 应用前景 医药 生物反应器 移植性克隆 科研 胚胎发育及衰老的研究 用作疾病模型 存在问题 成功率低 克隆动物的健康问题 克隆动物食品的安全性问题 概念 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 原理 生物膜的流动性 方法 聚乙二醇 灭活的病毒 电刺激等 突破有性杂交方法的局限 使远缘杂交成为可能 意义 细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生物新品种培育的研究 单克隆抗体的制造 制备 B 淋巴细胞 杂交瘤细胞 产生特定抗 单克隆抗体 骨髓瘤细胞 融合 筛选 体的细胞群 培养 提取 特点 化学性质专一 特异性强 灵敏度高 并可以大量制备 应用 作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物 动 物 细 胞 培 养 体细胞核移植 动物 细胞 融合 单 克 隆 抗 体 5 植物组织培养动物细胞培养 原理细胞的全能性细胞的增殖 培养基 的物理 性质 固体液体 合成培养基 培养基 的成分 水 矿质元素 维生素 蔗糖 氨基 酸 琼脂 激素等 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素 动物血清动物血清 等 过程 结果培育成新的植株或组织培育成细胞系或细胞株 培养 目的 植株快速繁殖 脱毒植株的培育 人工种子 生产药物 杀虫剂等 转基因植物的培育 蛋白质生物制品的生产 皮肤移植材料的培 育 检测有毒物质 生理 病理 药理学研究 取材植物幼嫩的部位或或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 其他 条件 均为无菌操作 需要适宜的温度 pH O2 等条件 四 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较四 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 植物体细胞杂交动物细胞融合 细胞融合 原理 细胞膜的流动性 细胞的全能性细胞的全能性 细胞融合 方法 用纤维素酶 果胶酶去除细胞壁后诱 导原生质体融合 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后 诱 导细胞融合 诱导 手段 离心 电刺激 振动 显微操作 聚乙二醇等诱导 与植物体细胞杂交相比 还可用灭活的病毒 诱导 结果获取杂种植株获得杂种细胞 以生产细胞产品 用途克服远缘杂交不亲和的障碍 扩展杂 交亲本范围 培育新品种 制备单克隆抗体 病毒疫苗 干扰素等 五 生物技术与育种五 生物技术与育种 技术原理优点缺点 诱变 育种 基因突变提高生物便宜的频率 使后代变异性状 较快稳定 可大幅度改良某些性状 缩 短育种进程 盲目性大 需大量处理供 试材料 杂交 育种 基因重组使位于不同个体的优良性状集中于一个 个体 周期长 难以克服远缘杂 交不亲和的障碍 单倍体 育种 染色体变异获得个体均为纯种 明显缩短育种年限技术复杂 须与杂交育种 配合 且需细胞工程参与 6 多倍体 育种 染色体变异器官大 提高产量和营养成分适用于植物 动物方面难 以展开 基因工 程育种 分子遗传学原 理 打破物种界限 定向地改造生物遗传性 状 技术要求高 细胞工 程育种 细胞生物学和 分子生物学原 理 基因突变 植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲 和的障碍 扩大了用于杂交的亲本范围 定向改造生物遗传性状 远缘杂种不能按人们的需 要表现出亲代的优良性状 专题专题 3 3 胚胎工程胚胎工程 时间 初情期以后 场所 睾丸曲细精管 二者重要区别 哺乳动物卵泡内 体 精子的发生 过程 三个阶段 的形成和在卵巢内的储备是在出生 受 前完成的 而精子是从初情期开始的 和 时间 性别分化以后 早 卵子的发生 场所 卵巢输卵管 期 过程 胚 受精前的准备阶段 准备阶段 1 精子获 得受精 能 力 胎 受精 准备阶段 2 卵子的准备 发 受精阶段 顶体反应 透明带反应 卵黄膜封闭作用 育 胚胎发育 受精卵 卵裂 桑椹胚 32 个 全能性 囊胚 原肠胚 试管动物技术 是指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 促性腺激素处理 卵母细胞的采集和培养 超声波探测仪 内窥镜等 假阴道法 体外 采集 手握法 体 受精 精子的采集和获能 电刺激法 外 受 获能 培养法 精 化学法 和 受精 获能的精子和培养成熟的卵子发生作用 早 期 培养液成分 无机盐 有机盐 维生素 激素 胚 早期胚 氨基酸 核苷酸 血清等 胎 胎培养 不同动物胚胎移植时间不同 培 定义 养 现状和意义 胚胎移植 生理学基础 与供体 受体的生理状况有关 胚胎工程的 基本程序 应用及前景 定义 胚胎分割 设备 实体显微镜和显微操作仪 定义 由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞 胚胎干细胞 应用 一 一 胚胚 胎胎 工工 程程 7 二 精子 卵子的发生二 精子 卵子的发生 两者都是在生殖器官内 经过减数分裂而形成的 关于两者的区别应注意以下几点 1 卵泡的形成和卵巢内的储备 是在出生前完成的 这是两者在发生上的重要区别 但 不是唯一区别 2 精子的发生中减数分裂的两次分裂是连续的 在曲细精管内进行的 场所是唯一的 卵子发生减数分裂的两次分裂是不连续的 第一次是在卵巢内完成 形成的次级精母细胞和第一 极体进入输卵管 与精子的结合过程中完成第二次减数分裂 因此 场所在卵巢和输卵管两处 也不是唯一的 3 减数分裂中细胞质的分配 形成成熟性生殖细胞的数目 是否需要变形 都是两者在 发生上的区别 现将二者的发生比较如下 三 受精作用三 受精作用 成熟的精子并不代表具有受精的能力 必须获能后才具备受精能力 刚刚排出的精子 不 能立即与卵子受精 必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后 才能获得受精能力 这一现 象称为精子获能 排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异 但只有达到减 II 中期时 才具备 与精子受精的能力 对于受精阶段的理解 要先弄清卵母细胞的层层基本结构 才能掌握精子穿行的路线和发 生的反应 对于受精的标志和受精完成的标志应该区分开 受精的标志是第二极体的形成 受精完成 的标志是雌雄原核融合成合子 雌雄原核不能理解成卵子 精子原来的细胞核 而是在原来细胞 核的基础上形成的新核 原核膜已破裂 受精卵中的遗传物质中 核遗传物质一半来自精子 父方 一半来自卵子 母方 质遗传物质几乎全来自卵子 四 受精与胚胎的早期培养四 受精与胚胎的早期培养 精子和卵子受精后 应将受精卵放入发育培养液中继续培养 项目精子发生卵子发生 场所睾丸的曲细精管 场所惟一 卵巢 MI 输卵管 MII 场所不惟一 时间初情期后性别分化后开始 卵泡 含次级卵母细胞和第 一极体的形成 的形成和在卵巢内的储备 是 在出生前 胎儿时期 完成的 减 II 是在精 子和卵子的结合过程中 即受精过程中 完成 的 过程特点 MI 和 MII 是连续 的 需要变形 细胞质均等分配 MI 和 MII 是不连续的 不需要变形 细胞质不均等分配 区 别 结果形成 4 个精子形成一个卵细胞和 3 个极体 相同点 原始生殖细胞的增殖为有丝分裂 生殖细胞的成熟为减数分裂 成熟过程均经一次复制和两次分裂 子细胞中染色体数目减半 8 1 发育培养液 用途 精子和卵子在体外受精后 用于受精卵的继续培养 成分 水 无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸 动物血清等 2 过程 以牛为例 大致为 体外受精 良种牛早期胚胎 胚胎移植 健康受体牛 良种犊牛 成熟期牛 五 胚胎移植五 胚胎移植 1 实质 是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换 而胚胎本身的遗传物质并 不发生改变 因此各种性状能保持其原来的优良特性 这是胚胎工程的最后一道 工序 2 基本程序 下面以牛胚胎移植为例 移植的基本程序如下 3 胚胎移植成功与否的两个条件 一是胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行 这是因为 同种动物之间的生理 特征相近 进行胚胎移植易于成功 在这里同 种 是指同 物种 例如 加拿大荷斯坦奶牛 胚胎移植给我国黄牛 生出了荷斯坦奶牛 二是进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同 六 胚胎干细胞六 胚胎干细胞 1 胚胎干细胞 简称 ES 细胞或 EK 细胞 是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细 胞 具有胚胎细胞的特性 它能长期维持未分化状态 又有全能分化的潜能和无限增殖的能力 在体外培养时仍能维 持正常和稳定的染色体组型 在特定的环境诱导下 能分化成各类细胞系 因此 它是唯一不 死的全能或多能细胞 并能够无限分化 它能制造机体需要的全部细胞 2 应用前景 ES 细胞的分离和培养成功是胚胎工程中的重大成就之一 在基础生物学 畜牧学和医学上 都具有十分重要的应用价值 ES 细胞可用于治疗人类的某些顽症 利用 ES 细胞可以被诱导分化成新的组织细胞的特性 移植 ES 细胞可以使坏死或退化的部 位得以修复并恢复正常功能 培育成组织器官 用于器官移植 对 ES 细胞的培养和诱导 为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段 ES 细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究 9 专题专题 4 4 生物技术的安全性和伦理问题 二 安全性问题二 安全性问题 食物安全方向 可能合成出毒蛋白 出现新的过敏源 改变食物的营养成分 生物安全方面 有可能造成 基因污染 危害生物的多样性 环境安全方面 有可能打破物种界限 改变生态系统的能量流动和物质循环 造成二次污 染或产生危害动 植物和人类的生物或产物 三 采取了哪些监控和预防措施来保护转基因食品的安全性 三 采取了哪些监控和预防措施来保护转基因食品的安全性 1 立法是监控农业转基因生物安全的有力措施 2 多环节监控 转基因农作物研究 从实验室走向大田试验及产品商品化都有相应法规 或进行严格监控 只有每一步阶段试验获得认可证书后 才可进行下一阶段 3 安全评价内容具体而严格 四 理性看待转基因技术四 理性看待转基因技术 1 首先认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的 以基因工程为代表的一大批生物技 术成果 进入了人类的生产和生活 特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用 2 要正视转基因技术带来的安全性问题 切实认识到个别有害转基因生物的危害性 要 趋利避害 3 完善相应的法令法规 利用法制手段确保转基因生物的安全性 4 增强科学家的法制意识 提高科学家的研究道德水平 五 如何看待克隆人 五 如何看待克隆人 伦理学家认为违反了人类伦理道德 是克隆技术的滥用 克隆人对现有的婚姻 家庭和两 性关系等传统的伦理道德观念具有冲击作用 克隆人是在人为制造在心理上和社会地位上都不健 全的人 生物学家认为克隆技术尚不成熟 实际上正常个体少 坚持做克隆技术的科学家认为 克隆技术可以通过胚胎分级 基因诊断和染色体检查等手段解决 食物安全 毒性蛋白 过敏源 营养成分改变 生物安全 对生物多样性的影响 环境安全 对生态系统稳定性的影响 正确地社会舆论导向 社会的监督 法制的制度 克隆人 设计试管婴儿 基因歧视 转基因成果 对转基 因生物 安全性 的争论 理性看待转基因技术 生物技术的伦理问题 病菌 病毒 生化毒剂 经基因重组的致病菌 生物武器的种类 生物武器尤其是转基因武器对人类的威胁 禁止生物武器公约及中国政府的态度 转基因生物的安全性 一 一 生物生物 技术技术 的安的安 全性全性 及伦及伦 理问理问 题题 禁止生 物武器 基因工程药物 转基因家畜 家禽优良品种的培育 生物反应器 生产细胞产品 转基因抗性作物的培育等 10 六 何谓六 何谓 设计试管婴儿设计试管婴儿 所谓设计试管婴儿 是在试管婴儿培育的技术上 在早期胚胎移入母体子宫之前 对胚胎 进行的遗传学诊断 如诊断血型 诊断性别 诊断 HLA 的类型等等 有选择性地把胚胎植入母体 子宫 以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段 七 基因身份证及对基因身份证的看法七 基因身份证及对基因身份证的看法 1 基因身份证 把治病基因和易感基因都检测出来 记录在磁卡上 做一张身份证 称基因身份证 2 对基因身份证的看法 对个人所有基因进行检测是不现实的 因为还有很多基因尚未确定 即便是进行少数基 因的检测 也并不是每个人都必须的 往往是在遗传病家庭族史的个人或某类疾病的高危个人间 进行 有致病基因未必就一定会患病 很多病是由遗传因素和环境共同决定的 有个别病 基 因检测相当困难 往往检测所表达的蛋白质正常 而他可能携带了致病基因 基因检测给受试者造成的心理负担或压力必须考虑 八 生物武器的威胁八 生物武器的威胁 生物武器对人类的威胁 生物武器可能像一阵烟雾或像一包粉末 也可能是一群老鼠或苍 蝇 病原体通过空气 食物 甚至皮肤等渠道侵入人 畜体内 迅速或缓慢致死 也可大规模毁 伤农作物 生物武器与其他武器的区别是拥有生命力 能够在宿主体内繁殖 并随宿主移动散布 到不同地方 专题专题 5 5 生态工程生态工程 一 知识网络一 知识网络 生态工程建设目的 遵循自然界 的规律 充分发挥资源的生产潜力 防止 达 到 和 的同步发展 少消耗 多效益 生态经济 主要是通过实行 原则 使一个系统产生出的污染物 能够成为本系统或者另一个 系统的 从而实现废弃物的资源化 而实现循环经济最重要的手段之一是 1 原理 物质能在生态系统中循环往复 2 原理 物种繁多复杂的生态系统具有较高的 生态工程原理 3 原理 生态系统的生物数量不能超过 环境容纳量 的限度 4 原理 生态系统建设要考虑自然 的整体影响 5 原理 系统的结构决定 原理 要通过改善和优化系统结构改善功能 系统整体性原理 系统各组分间要有适当的 使得能量 物质 信息等的转换和流通顺利完成 并实现总 体功能大于各部分 的效果 即 1 1 2 答案 物质循环 环境污染 经济效益 生态效益 可持续 循环经济 生产原料 生态工程 物质循环再生 分层分级利用 物 种多样性 抵抗力稳定性 协调与平衡 环境承载力 整体性 经济 社会 系统学和工程学 功能 比例关系 之和 11 二 分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径 二 分析桑基鱼塘的物质和能量流动途径 桑基鱼塘系统中物质和能量的流动是 相互联系的 能量的流动包含在物质的循 环利用过程中 随着食物链的延伸逐级递 减 能量的多级利用和物质的循环利用 桑叶喂蚕 蚕产蚕丝 桑树的凋落物和蚕 粪落到鱼塘中 作为鱼饲料 经过鱼塘内 的食物链过程 可促进鱼生长 甘蔗可榨 糖 糖渣喂猪 猪的排泄物进入鱼塘 鱼 的排泄物及其他未被利用的有机物和底泥 经微生物的分解 又可作为桑和甘蔗的有 机肥料 桑基鱼塘巧妙地利用了很难利用 的大片低湿地 发展了多种经营 为农民创造了多种收入的门路 完全符合 无废弃农业 的要 求 三 导致三 导致 19981998 年长江洪水泛滥的主要原因是什么 年长江洪水泛滥的主要原因是什么 根本原因 长江上游乱砍滥伐森林 水源涵养和水土保持功能急剧降低 造成大量泥沙淤 积河道 中游围湖造田 乱占河道 造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少 直接原因 1998 年度的罕见降雨 但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高 气候异常有关 解决长 江洪水泛滥的措施有 我国政府提出的 积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林 计划 即以生物措施为主 结合工程措施 提高森林覆盖率 退耕还湖 和改革不合理耕作方式等 在进行生态工程建设时 要考虑到怎样解决农村 尤其是湖区或山区的迁出人员