高中新课标生物必修三知识点总结教学内容Word下载.docx

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①基因文库：

将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受菌分别含有这种生物的不同的基因。

②部分基因文库（cDNA文库不含启动子）：

只包含了一种生物的

一部分基因。

③操作：

根据目的基因有关信息（核苷酸序列，基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性）来获取。

④特点：

操作简便，但工作量大，具有一定的盲目性。

（4）利用ＰＣＲ技术（聚合酶链式反应）扩增目的基因：

①原理：

ＤＮＡ双链复制的原理。

②前提：

要有一段已知目的基因的核苷酸序列，并根据这一序

列合成引物。

③过程：

a目的基因的DNA受热变性后解链为单链。

b引物与单链相应互补序列结合，在DNA聚合酶（Taq

酶）的作用下延伸。

c重复循环多次。

④优点：

可以在短时间内大量扩增目的基因（成指数形式扩增）

（5）PCR技术与DNA复制比较

PCR技术

DNA复制

相同点

原理

DNA的复制

原料

四种游离的脱氧核苷酸（A，G，C，T）

条件

APT、模板、原料、酶

不同点

解旋方式

高温变性解旋

解旋酶解旋

场所

体外

主要在细胞核内

酶

热稳定性DNA聚合酶

（Taq酶）

细胞内含有的DNA

聚合酶

结果

在短时间内形成大的

DNA片段

形成整个DNA分子

二、基因表达载体的构建

1、基因表达载体的构建是实施基因工程第二步，也是基因工程的

核心。

2、使目的基因在受休细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

3、表达载体组成：

复制原点+目的基因+启动子+终止子+标记基因

①启动子：

是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。

②终止子：

也是一段有特殊结构的DNA片段，使转录在需要的地

方停止下来。

③标记基因：

为了鉴别受体细胞中是否有目的基因，将含有目的

基因的细胞筛选出来（如抗生素抗性基因）。

④复制原点：

开始复制的地方。

三、将目的基因导入受体细胞

1、转化：

目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定

和表达的过程。

2、方法：

（1）将目的基因导入植物细胞：

①农杆菌转化法：

a能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对

大多数单子叶植物没有感染能力。

b转化：

目的基因插入Ti质粒的T-DNA→进入农杆菌

→导入植物细胞→稳定维持和表达。

②基因枪法（单子叶植物，成本高）。

③花粉管通道法（普遍经济）。

（2）将目的基因导入动物细胞：

①方法：

显微注射技术

②操作程序：

目的基因表达载体提纯取卵（受精卵）—

—→显微注射——→胚胎早期发育——

→新性状动物。

（3）将目的基因导入微生物细胞

①原核生物特点：

繁殖快；

多为单细胞；

遗传物质相对

较少。

②方法：

a用Ca2+处理细胞，使细胞变为感受态细胞（能吸收

周围环境中DNA分子的生理状态）。

b重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞

混合，在一定温度下促进细胞吸收DNA分子。

四、目的基因的检测与鉴定

1、检测转基因生物染色体DNA上是否插入了目的基因。

方法：

DNA分子杂交技术，将转基因生物用放射性同位

素等作标记，以此作探针（基因探针是指用放射

性同位素或荧光分子等标记的单链DNA分子），

使探针与其基因组DNA杂交，如果显示出杂交

带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。

2、检测目的基因是否转录出了mRNA

mRNA分子杂交技术，从转基因生物中提取的是mRNA，

同样用标记的目的基因作探针，与mRNA杂交，如果显

示出杂交带，则表明目的基因转录出了相应的mRNA。

3、检测目的基因是否翻译成蛋白质。

（1）方法：

从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗

原-抗体杂交，若杂交带出现，表明目的基因已形成

蛋白质产品。

（2）

①不同生物间能够移植成功，说明：

a.基因成分相同

b.结构相似

c.都遵循碱基互补配对原则

d.限制酶切除的黏性末端相同

②能表达：

因为共用一套遗传密码。

五、基因表达

1、含义：

经转录翻译出相应的酶并表达相应的性状（产

生相应的蛋白质）。

转录翻译

2、过程：

目的基因——→mRNA——→蛋白质

1.3基因工程的应用

一、抗虫转基因物质

1、杀虫基因种类：

Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因，

淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。

2、成果：

抗虫动植物，如棉、玉米、马铃薯、番茄等。

二、抗病毒基因动植物

1、植物的病原微生物：

病毒、真菌、细菌等

2、抗病毒基因种类：

（1）病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因。

（2）抗真菌基因：

几丁质酶基因和抗毒素合成基因。

（3）成果：

抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转

基因小麦、甜椒、番茄等。

三、抗逆转基因植物

1、抗逆基因：

a调节细胞渗透压的基因，使作物抗盐碱、抗干旱；

b鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；

c抗除草剂基因，使作物抗除草剂。

烟草、大豆、番茄、玉米等。

四、转基因改良植物

1、优良基因：

必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因、

控制番茄果实成熟的基因和动植物花青

素代谢有关的基因。

转基因玉米、转基因延熟番茄和转基因矮牵

牛。

五、提高动物的生长速度

1、生长基因：

生长激素基因。

转基因绵羊、转基因鲤鱼。

六、改善畜产品的品质

肠乳糖基因。

转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量少。

七、转基因动物生产药物

1、基因来源：

药用蛋白基因+乳腺蛋白基因的启动子。

2、成果：

乳腺生物反应器（让乳腺把目的基因表达出

来）。

八、转基因动物作器官移植的供体

1、器官供体：

抑制或除去抗原决定基因。

利用克隆技术，培育出没有免疫排斥反应的

转基因克隆猪器官。

九、基因工程药品

1、来源：

转基因工程菌。

重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫菌、激

素等。

十、基因治疗

1、概念：

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。

将腺苷脱氨酸基因导入患者的淋巴细胞。

1.4蛋白质工程的崛起

一、蛋白质工程

1、实质：

将一种生物的基因转移到另一种生物体内，后者

可以产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新

性状。

2、目的：

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。

3、目标：

根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的

结构进行分子设计。

4、原理：

基因改造

5、蛋白质工程的关键技术是基因工程，蛋白质工程的条件

是了解蛋白质的结构和功能的关系

6、生物界原不存在的蛋白质合成过程：

从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列→人工合成基因→转录mRNA→翻译出具的特定氨基酸序列的多肽链→折叠蛋白质三维结构→生物功能

7、蛋白质的改变：

（1）小改：

几个氨基酸

（2）中改：

几段肽段

（3）大改：

蛋白质全部

二、蛋白质工程的基本原理

1、蛋白质工程的原理应该是中心法则的逆推。

（基因突变）

2、蛋白质工程是指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需求。

3、基因工程的蛋白质工程的比较

（1）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。

（2）基因工程中的目的基因一般为自然存在的基因，而蛋白质工程中的基因不是自然界存在的。

基因工程

蛋白质工程

操作环境

生物体外

操作核心

操作基因

基因

操作起点

目的基因

预期的蛋白质功能

基本过程

剪切→拼接→导入→表达

确定蛋白质→应有的高级结构→应具备的折叠状态→应有氨基酸序列→应有碱基序列→改造的蛋白质

人类需要的基因产物

人类需要的新基因，可以创造出自然界不存在的蛋白质

专题二细胞工程

应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞水平上的操作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，动植物细胞工程和动物细胞工程两大领域。

2．1植物细胞

2．1．1植物细胞工程的基本技术

一、细胞全能性

具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有

发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞

都具有全能性。

2、大小：

植物细胞>

动物细胞

受精卵>

生殖细胞>

体细胞

3、与细胞分化的关系：

①一般：

分化程度越高，全能性越低

②特例：

（分化程度）受精卵<

体细胞<

卵细胞

（全能性）受精卵>

卵细胞>

4、体内细胞不能表达全能性的原因：

基因是在特定的时空条件

下选择性表达的结果。

（或基因在体内会选择性表达。

）

5、植物细胞表现其全能性的条件：

（1）脱离母体

（2）提供营养：

无机物、有机物、矿物质、糖类、维生素。

（3）激素（生长素、细胞分裂素和它们的比值）。

（4）适宜的外界条件：

全程无菌、光照、温度、pH。

二、植物组织培养技术：

1、植物组织培养

（1）概念：

植物组织培养就是在无菌和人工控制条件，将离体动植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

（2）培养基：

状态：

固态，

成分：

①无机营养②有机营养③激素④琼脂。

（3）理论基础：

全能性

2、在植物组织培养的前期（脱分化）对光照无需求，后期（再分化）需要光照条件，这有利于细胞的生长、分化。

三、植物体细胞杂交技术

1、涉及原理：

细胞膜的流动性和细胞全能性原理。

2、植物体细胞杂交步骤：

（1）去除细胞壁，分离出有活力的原生质体，去壁方法是酶解法，也就是在温和条件下用纤维素酶、果胶酶等分解植物细胞的细胞壁。

（2）不同植物体细胞原生质体整合，必须通过物理方法和化学方法来诱导融合。

物理方法有：

离心、振动、电刺激等促使原生质体整合。

化学方法：

用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂来诱导融合。

融合后再生细胞壁（诱导融合的杂交细胞含有的是双亲a倍体和b倍体的全部基因，为a+b倍体）。

3、杂交完成的标志：

产生新的细胞壁。

4、意义：

克服远缘杂交不亲和的障碍。

2.1.2植物细胞工程的实际应用

一、微型繁殖：

植物组织培养技术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。

二、作物脱毒：

植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。

（无性繁殖的生物（土豆等），感染病毒后很容易传给后代。

三、人工种子

1、特点：

（1）后代无性状分离

（2）不受气候、季节和地域限制

2、技术：

植物组织培养

3、胚状体的来源：

①愈伤组织；

②由脱分化的外植体直接产生；

③由悬浮细胞培养产生。

4、优点：

（1）解决了一些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问

题。

（2）种子可以工业化产生，提高农业自动化程度。

（3）人工胚乳中还可以添加各种附加成分，有利于幼苗茁壮成长，提高作物产量。

（可含有营养（水、无机盐、有机物）和其他（农药、抗生素、有益菌）。

（4）胚状体：

已分化出胚芽，胚轴和胚根等结构，所以能萌发长

成幼苗。

（5）人工种皮的条件：

①可降解。

②透气。

四、单倍体育种

1、方法；

花药的离体培养

2、优点：

①:

后代稳定遗传，都是纯合子；

②:

明显缩短育种年限

五、突变体的利用

1、产生：

植物组织培养。

2、利用：

筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。

六、细胞产物的工厂化生产

1、种类：

蛋白质、脂肪、糖类、药物（紫草素等，多培养到愈

伤组织后直接拿来用）、香料、生物碱等。

七、几种育种方法的比较如下表所

技术

优点

缺点

诱变育种

基因突变

提高生物变异的频率，使后代变异频率较稳定；

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，验证以克服远缘杂交的障碍

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

多倍体育种

器官大，提高产量的营养成分

适用于植物、动物方面难以开展

基因工程育种

分子遗传学原理

打破特种界限，定向地改造生物遗传性状

可能造成新的生态危机

细胞工程育种

细胞生物学和分子生物学原理

克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本组织范围；

定向改变生物遗传性状

不能按人们的需要表现出亲代的优良性状

2．2动物细胞工程

2．2．1动物细胞培养和核移植技术

一、动物细胞培养（原理：

细胞增殖）

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，让这些细胞生长和增殖。

2、动物细胞培养的过程：

（1）从健康动物体内取出组织块，剪碎，用胰蛋白酶或胶蛋白酶

处理一段时间，使组织分散成单个细胞（多取自胚胎或幼龄

动物的器官、组织）。

（2）用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液，细胞悬液放入培

养瓶内，置于适宜环境中培养。

（3）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。

（分解的是细胞间质）

3、

（1）接触抑制：

细胞进行有丝分裂，数量不断增多，当瓶壁细胞分裂生长到表面相互接触时，不再分裂（而癌细胞不会接触抑制，故能无限增值）。

（2）原代培养：

第一次取出的细胞直接培养。

（3）传代培养：

接触抑制后再用酶处理，重新制成悬液。

（4）细胞株：

原代培养后，遗传物质不变。

（10-50代）

（5）细胞系：

传代培养后遗传物质改变，朝着等同于癌细胞（黏着性差、糖蛋白少）的方向发展，可以无限增殖（细胞核物质改变而影响糖蛋白）。

4、动物细胞培养的条件：

（1）无菌、无毒的环境：

①对培养液和所有培养用具进行无菌处理。

②在细胞培养液中添加一定量的抗生素。

③定期更换培养液。

（2）营养：

糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。

通常需加入血清、血浆等一些天然成分。

（3）温度和pH：

36.5±

0.5℃②:

pH为7.2∽7.4

（4）气体环境：

O2和CO2

O2是细胞代谢必需的，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

（1）生产病毒疫苗、干扰素，单克隆抗体等。

（2）判断某种物质的毒性。

二、动物体细胞核移植技术和克隆动物

（1）克隆就是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过

无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、

细胞或个体。

（2）动物核移植是将动物的一个细胞核，移入一个已经去掉细胞

核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新

的胚胎最终发育为动物个体。

2、条件：

（1）具有包含物种完整基因核的活细胞（如乳腺上皮细胞）。

（2）能有效调控细胞发育的细胞物质（如去核卵细胞的细胞质）。

（3）完成胚胎发育的必要的环境条件（子宫）。

3、技术基础

（1）植物克隆的技术基础是植物组织培养。

（2）动物克隆的技术基础是动物细胞培养。

4、动物体细胞核移植技术

（1）原理：

细胞核的全能性、细胞膜的流动性。

（2）动物细胞全能性的特点：

动物细胞的全能性随着动物细胞分

化程度的提高而逐渐受到到抑制，但动物的细胞核仍具有全

能性。

（3）细胞核全能性表达的条件：

必须提供促进细胞表达全能性的物质和营养条件，去核的卵母细胞是最合适的细胞，因为卵母细胞体积大，易操作；

含有丰富的营养物质，能为胚胎早期发育提供养料，并能使细胞核基因得到表达。

（4）核移植种类

①胚胎胞核移植：

较易成功。

②体细胞核移植：

较难成功。

三、有性生殖与无性生殖

分裂生殖（单细胞生物）

自然条件出芽生殖（芽体、酵母菌、水蛭）

无性孢子生殖（大型真菌）

生殖营养生殖（嫁接、扦插）

克隆

人工条件组织培养

植物体细胞杂交

花药离体培养

有性孤雌生殖

生殖（蜜蜂、蜂类由未受精的卵细胞直接法医）

卵式生殖

2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体

一、动物细胞融合

1、概念：

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遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。

①聚乙二醇（PEG）②电激③灭活（灭活是为了使病毒的感染性、增殖能力丧失而保留病毒的融合活性）的病毒（仙台病毒）。

3、原理：

细胞膜的流动性。

4、起点：

2个不同DNA的细胞

5、意义：

（1）突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。

（2）为制造单克隆抗体开辟了新途径。

二、单克隆抗体

1、

（1）过程:

给小鼠注射特从脾脏中分未融合细胞

定的抗原蛋白离B淋巴细胞融合的同种细胞

培养基骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞融合的杂种细胞

小鼠体内培养

杂交瘤细胞杂交瘤细胞单克隆抗体

体外培养

（2）杂交瘤细胞的特点：

既能大量繁殖，又能产生专一抗体。

（3）单克隆抗体的优点：

特异性强，灵敏度高，产量大。

2、单克隆抗体的应用

（1）作为诊断试剂

（2）用于预防和治疗疾病和运载药物：

“生物导弹”。

专题三胚胎工程

胚胎工程：

是指对动物早期胚胎或配子所在地进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精，胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养费等技术。

3.1体内受精和早期胚胎发育

一、精子和卵子的发生

1、精子的发生

（1）发生场所：

睾丸的曲细精管

（2）时期：

从初情期（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能

衰退。

（3）过程：

第一阶段：

①位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次有丝分裂，产生大量的

精原细胞。

②其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步

形成初级精母细胞。

第二阶段：

初级精母细胞连续进行两次分裂产生四个含单倍染色体的精子细胞。

第三阶段：

①圆形的精子细胞经过变形，其中的细胞核变为精子头的主要

部分；

②高尔基体发育为头部的顶体；

③中心体演变为精子的尾；

④线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘（为了进行有氧呼吸）

⑤细胞内的其他物质浓缩为球状的原生质滴，随精子的成熟过

程向后移动，直到最后脱落。

（4）形态：

外形似蝌蚪，分头、颈和尾三大部分。

不同种动物精

子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无

关。

2、卵子的发生

（1）场所；

卵巢、输卵管。

（2）时间：

始于性别分化后（胚胎时期）

（3）过程：

①雌性胎儿卵巢内卵原细胞，通过有丝分裂的方式不断增加其

数量，并进一步演变为初级卵母细胞，被卵丘细胞包围，形

成卵泡。

②减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生

一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受

精。

③减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，产生

一个成熟的卵子和第二极体。

二、受精

受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。

2、场所：

输卵管

3、准备阶段：

（1）精子获能：

刚刚排出的精子因有抑能因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

（获能因子）后才能获得受精能力。

（2）卵子的准备（减Ⅱ分裂过程）：

动物排出的卵子成熟程度不

同，有的可能是初级卵母细胞（马、犬），有的可

能是次级卵母细胞（多以次级为主），当达到减数

第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

4、受精阶段（顶体反应穿越透明带释放第二极体雌、

雄原核融合第一次卵裂开始）

（1）顶体反应：

获能后的精子与卵子相遇时首先发生顶体反应，使体内的顶体酶（水解酶）释放出来直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的道路。

（2）透明带反应：

穿过放射冠的精子立即与透明带接触，顶体酶

随后将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动

穿越透明带，并接触卵黄膜。

（这时的透明带不会让其它的精子进入。

（3）卵黄膜封闭作用：

精子外膜和卵黄膜相互融合，精子入卵。

精子入卵后，卵黄膜会立即发生一种生理