生物选修和选修

1、生物选修3复习提纲第一章 基因工程第一节 基因工程概述一基因工程的概念操作环境操作对象操作水平基本过程结果生物体外基因分子水平剪切拼接导入表达人类需要的基因产物由于基因工程是在DNA分子水平上进行操作,因此又叫做DNA重组技术。也叫基因拼结。二基因工程的基本工具（一）“分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）1来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。2功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 （二）“分子缝合针”DNA连接酶1分类：根据酶的来源不同，

2、可分为EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类2功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键区别：EcoIiDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。DNA连接酶与DNA聚合酶作用的比较DNA连接酶DNA聚合酶不同点连接的DNA双链单链模板不要模板要模板连接的对象2个DNA片段单个脱氧核苷酸加到已存在的单链DNA片段上相同点作用实质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质(三) “分子运输车”载体1.载体具备的条件：能在受体细胞中复

3、制并稳定保存；具有一至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入；具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 2.基因工程常用的载体有： 质粒、噬菌体的衍生物 和动、植物病毒等。最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。三基因工程的基本过程 (一) 获得目的基因（目的基因的获取）1.获取方法主要有两种：从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因文库中获取。用人工的方法合成。获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细胞的目的基因一般是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。2.利用PCR技术扩增目的基因（1）PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DN

4、A片段的核酸合成技术。（2）目的：获取大量的目的基因高考资源网（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：加热至9095DNA解链为单链；第二步：冷却到5560，引物与两条单链DNA结合；第三步：加热至7075，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。（5）特点：指数形式扩增（6）酶：Taq酶（热稳定DNA聚合酶）(二) 制备重组DNA分子（基因表达载体的构建） 1重组DNA分子的组成：除了目的基因外，还必须有标记基因。标记基因的作用：鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。2方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶把两者连接。(三) 转化受体

5、细胞（将目的基因导入受体细胞）1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，其次还有基因枪法和花粉管通道法。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：Ca2处理法。（感受态细胞）(四) 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用分子杂交技术

6、。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原抗体杂交技术。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。第二节 基因工程的应用1运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。2基因工程的应用（1）植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。（2）动物基因工程：提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，用转基因动物生产药物（乳腺/房生物反应器），用转基因动物作器官移植的供体等。（3）基因诊断和基因治疗：基因诊断：又称为DNA诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。基因治疗：指利用正

7、常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：腺苷酸脱氨酶基因缺陷症、囊性纤维化病（CFTR）的基因治疗、第三节 蛋白质工程1蛋白质工程的实质：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要。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能设计预期的蛋白质空间结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程基因工程实质通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果合成自然界不存

8、在的蛋白质只能生产自然界已存在的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程第二章 细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。（一）植物细胞工程 1.理论基础（原理）：细胞全能性（1）细胞全能性的概念：生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。（2）原因：生物的每个细胞都含有该物种的全套遗传信息，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。（3）生物体内细胞没有表现出全能性而是分化为不同细胞的原因：基因在特定时空的选择性表达。 （4）植物细胞全能性

9、表现的条件：离体、营养条件、激素、其它外界条件全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞体细胞；植物细胞动物细胞2.植物组织培养技术（1）定义：植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官组织细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适当的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植物体。（2）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织幼根和芽植物体 愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。由高度分化的植物组织或细胞产生细胞愈伤组织的过程称为脱分化（去分化），愈伤组织继续培养又重新分化成根或芽等器官的过程称为再分化。（3）用途：微型繁殖、作物脱毒、制

10、造人工种子、单倍体育种、突变体的利用、细胞产物的工厂化生产。（4）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物体细胞杂交技术（1）原理：细胞膜的流动性，植物细胞的全能性（2）过程：（3）去除细胞壁：酶解法（纤维素酶和果胶酶）（4）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（5）融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁（6）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。（二）动物细胞工程 1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）

11、动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，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，这种现象称为细胞的接触抑制。（4）动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：合成培养基成分：糖、氨基酸

12、、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。气体环境：95%空气5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。核移植胚胎移植（2）选用去核卵母细胞的原因：卵母细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，卵母细胞质中含有使得细胞的全能性易于表达的物质。（3）体细胞核移

13、植的大致过程是：（右图）（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量；生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。4.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等。（3）动物细胞融合的

14、意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一5.单克隆抗体注入小鼠细胞融合分离抗原注入小鼠体内B淋巴细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养选择培养细胞培养基体内培养体外培养从腹水提取从培养液提取单克隆抗体（1）抗体

15、：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）单克隆抗体的作用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。第三章胚胎工程一、胚胎发育：1、受精场所是母体的输卵管。2、卵裂期：透明带内进行。特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加

16、，或略有减小。 3、桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。4、囊胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔，囊胚扩大导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化；5、原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。（细胞分化在胚胎期达到最大程度）二、胚胎工程的理论基础（识记）1、胚胎工程：指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚

17、胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。2、体外受精（属有性生殖过程）：（1）卵母细胞的采集和培养：对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精）；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）（2）精子的采集：假阴道法、手握法和电刺激法；获能：对啮齿动物、兔、猪等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中）；对牛、羊等精子用化学诱导法（放在肝素或钙离子载体A23187溶液中）3、胚胎的早期培养：（1）培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等；（2）当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植

18、或冷冻保存。4、胚胎移植：（1）胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。（2）胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。（3） 生理学基础：动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同

19、的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。（4） 基本程序：对供、受体的选择和处理。供体和受体是同一物种。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。对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体

20、移植或放入196的液氮中保存。对胚胎进行移植。移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。5、胚胎分割：（1）概念：用机械方法将早期胚胎切割成2、4、8等分等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术（可看作是动物无性繁殖或克隆）（2）基本过程：选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。（内细胞团要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育）三、 胚胎干细胞1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分

21、化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。四 生态工程一、生态工程的基本原理1、物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。2、物种多样性原理：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。生物多样性高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免

22、了系统结构或功能的失衡。3、协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力。环境承载力（又称环境容纳量）：是指某种环境所能养活的生物种群的数量。4、整体性原理：人类处在一个社会经济自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。除此之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。5、系统学和工程学原理：（1）系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结

23、构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。（2）系统整体性原理：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转化和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。生物选修1复习提纲课题1 果酒和果醋的制作1、果酒制作离不开酵母菌，它是兼性厌氧微生物。20左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵的最佳温度是在1825，pH最好是弱酸性。2、醋酸菌好氧性细菌。变酸的酒表面观察到的菌膜就是醋酸菌。当缺少糖源时和有氧条件下，可将乙醇（酒精）氧化成醋酸。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。醋酸菌生长的最佳温度是在3035。课题2 腐乳的制作1、参与

24、豆腐发酵的微生物有青霉、酵母、曲霉、毛霉等多种，其中起主要作用的是毛霉。2、毛霉是一种丝状真菌，分布广泛，具有发达的白色菌丝。3、毛酶等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可将脂肪分解成甘油和脂肪酸。课题3 制作泡菜并检测亚硝酸盐含量1、泡菜的制作不开乳酸菌，它是厌氧细菌，在无氧条件下将葡萄糖分解成乳酸。2、常见的乳酸菌有乳酸链球菌和乳酸杆菌，乳酸杆菌常用于生产酸奶。课题4 微生物的实验室培养1概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质叫培养基。可分为液体培养基和固体培养基。在液体培养基中加入凝固剂琼脂后，制成琼脂固体培养基。微生物在

25、固体培养基表面生长，形成肉眼可见的菌落。2营养构成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。 3、无菌技术：获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，具体操作如下：（1）消毒是指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。（2）灭菌是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物。包括芽孢和孢子4、纯化大肠杆菌：微生物接种最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。课题5 土壤中分解尿素的细菌分离与计数1、选择培养基是指允许特定的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。选择分解尿素的

26、细菌的培养基，尿素是唯一氮源。2、统计菌落数目的方法有活菌计数法，即稀释涂布平板法、显微镜直接计数等。平板选择菌落计数时一般选菌落数在30-300间的平板，计数公式为每克样品中的菌株数=（CV）M。课题6 菊花的组织培养1、理论基础：细胞具有全能性。生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。2、细胞分化：植物的个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上都会出现稳定性的差异，形成这些差异的过程叫做细胞分化。3、植物组织培养过程：离体的植物组织或细胞，在培养一段时间后，通过细胞分裂形成愈伤组织，其特点是细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化呈无定形

27、状态的薄壁细胞。这种由高度分化的植物组织细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。愈伤组织重新分化成根芽等器官，这个过程叫再分化。4、植物组织培养的条件：植物的组织或细胞离体状态时，在一定的营养物质、激素和其它外界条件（温度、湿度、pH、光照等）的作用下就可能表现出全能性，发育成完整植株。离体的植物组织或细胞叫做外植体。5、影响植物组织培养的因素不同植物组织或同一植物组织的不同部分，培养的难易程度差别很大，菊花的组织培养，一般选择未开花植物的茎上部新萌生的侧枝。植物组织培养需要适宜的培养基，常用的是MS培养基（加入蔗糖），在配制好的培养基中，常常添加生长素和细胞分裂素两种激素，菊花茎段的培

28、养比较容易，一般不用添加植物激素。植物激素：生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，使用的浓度、先后顺序以及比例等都会影响植物细胞发展方向。其他因素：pH、温度、光照等条件也影响植物组织的培养。课题7 果胶酶在果汁生产中的应用1、果胶是植物细胞壁的以及胞间层的主要成分之一，是由半乳糖醛酸聚合而成的高分子化合物。2、果胶酶是分解果胶的一类酶的总称，它包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶。果胶酶能够分解果胶成可溶性的半乳糖醛酸，使榨取果汁更容易，也使果汁变得澄清。课题8 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果1加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，其中，应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。2碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质，使洗衣粉具有更好的去污能力。课题9 DNA的粗提取与鉴定提取生物大分子的基本思路是选用一定的物理或化学方法分离具有不同物理或化学性质的生物大分子。对于DNA的粗提取而言，就是要利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，