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1、选修3现代生物科技专题学问点总结 专题1 基因工程基因工程的概念基因工程是指根据人们的愿望，进展严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，给予生物以新的遗传特性，创建出更符合人们须要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子程度上进展设计和施工的，又叫做DNA重组技术。（一）基因工程的根本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）（1）来源：主要是从原核生物中分别纯化出来的。（2）功能：可以识别双链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，因此具有专一性。（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
2、。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比拟：一样点：都缝合磷酸二酯键。区分：EcoliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。(2) 与DNA聚合酶作用的异同: DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。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
3、一样点作用本质形成磷酸二酯键化学本质蛋白质3.“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，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）最常用的载体是质粒,它是一种袒露的、构造简洁的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制实力的双链环状DNA分子。（3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的根本操作程序第一步：目的基因的获得1.目的基因是指： 编码蛋白质的构造基因 。2.原核基因实行干脆分别获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。3.PCR技术扩增目的基因（1）PCR的
4、含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。（2）目的：获得大量的目的基因（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展互补链的合成。（5）特点：指数(2n)形式扩增第二步：基因表达载体的构建(核心)1.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，使目的基因可以表达和发挥作用。2.组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特别构造的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，
5、最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一段有特别构造的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了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挑选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：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：采纳最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的缘由是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质
6、相对较少 ，最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ，其转化方法是：先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为 感受态细胞 ，再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在确定的温度下促进感受态细胞汲取DNA分子，完成转化过程。3.重组细胞导入受体细胞后，挑选含有基因表达载体受体细胞的根据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达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，方法是采纳DNA分子杂交(DNA-DNA)技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采纳分子杂交(DNA-RNA)技术。3.最终检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采纳抗原抗体杂交技术。4.
7、有时还需进展个体生物学程度的鉴定。如生物抗虫或抗病的鉴定等。（三）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，利用转基因改进植物的品质。2.动物基因工程：进步动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物消费药物。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。4.基因诊断：又称为DNA诊断，是采纳基因检测的方法来推断患者是否出现了基因异样或携带病原体。（四）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的构造规律及其生物功能的关系作为根底，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进展改造，或制造一种新的蛋白质，以满意人类的消费和生活的需求。（基因工程在原则上只能消费
8、自然界已存在的蛋白质）转录 翻译蛋白质工程的根本途径：从预期的蛋白质功能动身 设计预期的蛋白质构造 推想应有的氨基酸序列 找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因） 蛋白质工程与基因工程区分专题2 细胞工程（一）植物细胞工程 1.理论根底（原理）：细胞全能性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.植物组织培育技术（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 试管苗 植物体（2）用处：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化消费。（3）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终一道工序。（二）动物细胞工程 1. 动物细胞培育（1）概
9、念：动物细胞培育就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在相宜的培育基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）动物细胞培育的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培育瓶中进展原代培育贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞接着传代培育。（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外表互相抑制时，细胞就会停顿分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（4）动物细胞培育须要满意以下条件无菌、无毒的环境：培育液应进展无菌处理。通常还要
10、在培育液中添加确定量的抗生素，以防培育过程中的污染。此外，应定期更换培育液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。养分：合成培育基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需参加血清、血浆等自然成分。温度：相宜温度：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育液的pH。（5）动物细胞培育技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培育医学探讨的各种细胞。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（比拟简洁）和体细胞核移植（比拟难）。（2）选用去核卵(母)
11、细胞的缘由：卵(母)细胞比拟大，简洁操作；卵(母)细胞细胞质多，养分丰富。卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核全能性得到表达。（3）体细胞核移植的大致过程是：（右图）核移植胚胎移植（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改进进程，促进良畜群繁育； 爱护濒危物种，增大存活数量；消费宝贵的医用蛋白； 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：克隆动物存在着安康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞交融（1）动物细胞交融也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。交融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）动物细胞交融与
12、植物原生质体交融的原理根本一样，诱导动物细胞交融的方法与植物原生质体交融的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（3）动物细胞交融的意义：克制了远缘杂交的不亲和性，成为探讨细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。4.单克隆抗体（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分别出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：两次挑选:第一次挑选出杂交瘤细胞，第二次挑选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。（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） 在腹腔内增殖
13、的优点：不须要特定的培育基，不须要严格的外界条件。（6） 挑选的时候用：特定的选择性培育基进展挑选。小鼠内细胞交融分别抗原注入小鼠体内B淋巴细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞细胞培育选择培育细胞培育基体内培育体外培育从腹水提取从培育液提取单克隆抗体（5）单克隆抗体的作用： 作为诊断试剂：精确识别各种抗原物质的微小差异，并跟确定抗原发生特异性结合，具有精确、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”（借助单克隆抗体的导向作用），也有少量用于治疗其它疾病。专题3 胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育胚胎工程的建立 场所：睾丸的曲细精管时间：从初情期开场，到生
14、殖机能衰退精子的发生 1）精原细胞多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂）过程 2）1个初级精母细胞2个次级精母细胞4个精子细胞（通过减数分裂，即MI和MII）3）精子细胞精子（通过变形） 场所：卵巢 时间：从胎儿时期开场（胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储藏）卵子的发生 1）卵原细胞初级卵母细胞过程 2）1个初级卵母细胞1个次级卵母细胞第一极体（排卵前后完成）3）1个次级卵母细胞1个卵子第二极体（精子和卵子结合过程中完成） 概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。 受精 场所：雌性的输卵管内 1）受精前的打算阶段1：精子获能 过程 2）受惊前的打算阶段2：卵子的打算（到减数第二次分裂中期
15、，具备与精子受精的实力）a.精子穿越放射冠和透亮带：顶体反响，透亮带反响3）受精阶段 b.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用c.原核形成和配子结合 卵裂期：细胞在透亮带中进展有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。早期胚胎发育 桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是全能细胞囊胚：有囊胚腔，出现孵化过程。内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。滋养层将发育成胎膜和胎盘。原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层，滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔3.2 体外受精和早期胚胎培育试管动物技术：通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培育发育为早期胚胎（桑葚胚或囊
16、胚）后，再经移植产生后代的技术。 方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取精子（针对卵母细胞的采集 试验动物，家畜猪、羊等） 方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具干脆从活体母畜 卵巢中汲取（针对大家畜或大型动物，如牛） 体外受精 卵母细胞的培育：在体外人工培育成熟 精子的采集：方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能：方法有培育法（通过获能培育液）、化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187） 获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子 培育成熟的卵子 完成受精 胚胎早期培育 条件：受精卵在发育培育液中培育 培育液成分：无机盐、有机盐、维
17、生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等3.3 胚胎工程的应用及前景概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态一样的其他雌性动物的体内，使之接着发育为新个体的技术。其中供应胚胎的个体叫供体（遗传特性和消费性能优秀），承受胚胎的个体叫受体（有安康的体质和正常繁殖实力）。应用：胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最终一道“工序”现状：在牛的胚胎移植中，技术方法更为简便、好用。意义：可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期胚胎移植胜利与否关系到：供体和受体的生理状况胚胎移植 1）供、受体生殖器官的生理变更一样
18、，为胚胎供应一样的生理环境生理学根底 2）早期胚胎没有与母体子宫建立组织联络，为胚胎搜集供应可能3）受体对外来胚胎根本不发生免疫排挤反响，为胚胎的存活供应可能4）胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联络，但其遗传物质在孕育过程中不受影响 1）供、受体的选择和处理（运用激素进展同期发情处理、（促性腺激素）超数排卵处理）2）配种或人工受精根本程序 3）胚胎搜集（冲卵（早期胚胎）、检查（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）、培育或保存（196的液氮）4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）5）移植后的检查（是否妊娠）等 概念：指采纳机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等
19、，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 仪器设备：实体显微镜和显微操作仪 意义：来自同一胚胎的后代具有一样的遗传物质，属于无性繁殖。操作程序 1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培育皿胚胎分割 2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透亮带或干脆将裸半胚移植给受体。 分割囊胚时要 将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的复原和进一步发育。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎DNA分析性别鉴定。局限：刚诞生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。概念：由早期胚胎或原始性腺中分别出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。特点 形态上：体积小、细胞核大、核仁明显
20、 功能上：具有发育的全能性，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可胚胎干细胞 增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进展遗传改造 1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病症 意义 2）ES细胞体外诱导分化，可培育人造组织器官，解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排挤的问题 3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等分化诱导因子作用下可向不同类型组织细胞分化（一）动物胚胎发育的根本过程1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进展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、胚胎干细胞培育等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内消费后代，以满意人类的
21、各种需求。（二）胚胎干细胞3、胚胎干细胞的主要用处是：可用于探讨哺乳动物个体发生和发育规律；可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；（三）胚胎工程的应用1.体外受精和胚胎的早期培育不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进展移植，小鼠、家兔等试验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在8-16个细胞阶段移植。)专题4 生物技术的平安性和伦理问题（一）转基因生物的平安性争辩 ：(1)基因生物与食物平安：反方观点：反对“本质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、养分成分变更正方观点：有平安性评价、科学家负责的看法、无实例无证据(2)转基因生物与生
22、物平安：对生物多样性的影响反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播间隔 有限、花粉存活时间有限(3)转基因生物与环境平安：对生态系统稳定性的影响反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体正方观点：不变更生物原有的分类地位、削减农药运用、爱护农田土壤环境（二）生物技术的伦理问题(1)克隆人：两种不同观点，多数人持否认看法。否认的理由：克隆人严峻违背了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德
23、观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。确定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过理论才能使之成熟。中国政府的看法：制止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支持、不承受任何生殖性克隆人的试验。(2)试管婴儿：两种目的试管婴儿的区分两种。不同观点，多数人持认可看法。否认的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不敬重；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”。确定的理由：解决了不育问题，供应骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，供应骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。
24、(3)基因身份证：否认的理由：个人基因资讯的泄漏造成基因卑视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严峻后果。确定的理由：通过基因检测可以及早实行预防措施，适时进展治疗，到达挽救患者生命的目的。（三）生物武器 (1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。(2)分布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。(3)特点：致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜藏期、不易被发觉、危害时间长等。(4)制止生物武器公约及中国政府的看法专题5 生态工程一、生态工程的根本原理1、生态工程的概念（1）原理技术应用 生态学 和 系统学 等学科的根本理论和方法
25、通过 系统设计、 调控 和 技术组装 （2）操作对 已破坏的生态环境 进展 修复、重建 对 已造成环境污染和破坏的传统消费方式进展 改善 （3）结果进步 生态系统的消费力 促进 人类社会和自然环境的和谐开展。2、生态工程所遵循的根本原理（1）.生态工程建立的目的：遵循 自然界物质循环的规律，充分发挥资源的消费潜力， 防止环境污染，到达 经济效益 和 生态效益的同步开展。（2）.生态工程的特点： 少消耗，多效益，可持续的生态工程。工程理论根底意义实例物质循环再生原理物质循环可避开环境污染及影响系统的稳定和开展无废弃物农业物种多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可进步系统的反抗力稳定性“三
26、北”防护林建立中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡可避开系统的失衡和破坏太湖富养分化问题整体性原理社会、经济、自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建立中自然系统与社会、经济系统的关系问题系统学和工程学原理系统的构造确定功能原理：分布式优于集中式和环式变更和优化系统的构造以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于局部保持很高的系统消费力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系二、生态工程的实例和开展前景1、生态工程的实例分析类型主要原理留意问题农村综合开展型生态工程物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理核心：沼气工程优点：农林牧副渔全面开展；
27、开发可更新资源，削减环境污染小流域综合治理生态工程整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理“综合”表如今同时考虑到生态效益和经济效益不同气候带、不同自然条件和不同经济开展程度的地区，生态工程形式应各具特色大区域生态系统复原工程物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理工程建立中应留意的问题考虑树种生态适应性问题，种植相宜品种考虑树种多样性，保证防护林体系稳定不同地区应根据当地状况实行不同策略湿地生态复原工程协调与平衡原理、整体性原理 主要措施：退耕还林 主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题矿区废弃地的生态复原工程系统学和工程学原理种植耐旱的灌木、草和树确定合理载牧量改进表土城市环境生态工程协调与平衡原理、整体性原理解决大气污染措施：制止运用有铅汽油水污染：削减或制止污水排放，进展污水净化2、生态工程的开展前景（1）“生物圈2号”生态工程试验启示： 使人类相识到与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的相识，即自然界给人类供应的生命支持效劳是无价之宝。3、我国生态工程开展前景的分析与展望前景：解决我国目前面临的生态危机，生态工程是途径之一，须要走有中国特色的道路，不但要重视对生态环境的爱护，更要留意与经济、社会效益的结合。存在问题：缺乏定量化模型的指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏刚好精确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。