高三生物选修3复习提要

１高三生物选修3复习提要：专题1基因工程一．DNA重组技术的基本工具1．基因工程基因工程的别名DNA重组技术操作环境生物体外操作水平分子水平基本过程提取——重组——导入——检测表达结果人类需要的生物生物类型和生物产品主要应用育种，培育优质植物和动物、医药生产2．基因工程的基本工具（1）限制性内切酶来源多来自微生物作用特点切外源DNA，对自身DNA不作用识别特定的核苷酸序列在特定部位切割作用结果形成黏性末端或平末端作用实质切磷酸二酯键特别说明：形成的末端是反向平行（2）DNA连接酶常用的DNA连接酶E．coliDNA连接酶来源大肠杆菌作用黏性末端连接T4DNA连接酶来源T4噬菌体作用既连黏性末也连平末端作用的实质：连磷酸二酯键DNA连接酶与DNA聚合酶的比较DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA链双链单链连接部位两DNA片段之间形成磷酸二酯键单个核苷酸加到片段上，形成磷酸二酯键２（3）载体使用目的1是将目基导入受体细胞；2是在细胞内对目的基因进行复制载体的条件在宿主细胞内保存并复制多个限制酶切点含标记基因常用的载体细菌质粒病毒二．基因工程的基本操作程序1．目的基因的获取（1）从基因文库中获取目的基因的获取某生物生物体内的DNA全部提取出，选用恰当的限制酶，切成片段重组质粒的构建将DNA片段分别与载体连接目的基因导入到受体细胞将重组质粒导入受体菌中保存特别说明：基因组文库：含有一种生物的全部基因部分基因文库：含有一种生物的部分基因。如cDNA文库。（2）．PCR技术扩增目的基因PCR技术DNA复制原理：互补原料：条件：解旋方式高温下变性解旋解旋酶场所体外复制细胞核内酶热稳定的DNA聚合酶细胞内的DNA聚合酶结果短时形成大量DNA片段形成DNA分子（3）．人工合成目的基因（1．反转录法分子量大不知序列的基因mRNA模板聚合酶下DNA（2．化学合成法蛋白质的氨基酸序列——RNA——基因2．基因表达载体的构建（1）目的：目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传至下一代，目的基因表达（2）组成：启动子目的基因终止子标记基因RNA聚合酶位点结构基因基因尾部利于目的基因的鉴别和筛选（3）过程载体（限制酶）一个切口DNA分子（同种限制酶）二个切口获目的基因连接酶——重组DNA3．目的基因导入受体细胞（1）．常用方法：农杆菌转化法显微注射法花粉管通道法３（2）．比较分析：生物种类植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法显微注射法Ca2+处理法受体细胞体细胞受精卵原核细胞转化过程目的基因插入TI质粒tDNA上—农杆菌—导入植物细胞—整合到受体细胞DNA上目的基因提纯—取卵—显微注射—受精卵发育—获新性个体Ca2+处理受体菌—感受态细胞—表达载体与感受态细胞混合—感受态细胞吸收DNA。4．目的基因的检测与鉴定类型步骤检测内容方法结果显示分子检测导入检测转基因生物染色体上是否插入基因DNA分子杂交是否出现杂交带转录检测目的基因是否转录出mRNA分子杂交DNA与mRNA翻译检测是否翻译蛋白质抗原—抗体个体检测抗虫，抗病，或与天然产品比较三．基因工程的应用1．育种优点：定向改变生活性状。克服种间杂交障碍。目的强，时间短2．转基因植物、动物抗虫、抗病、抗逆作物。提高动物生长，改善动物品质、转基因动物生产药物（乳腺生物反应器）3．基因工程药品转基因工程菌（繁殖快，产量高）疫苗、激素、抗体等4．基因工程治疗导入健康的外源基因。四．蛋白质工程的崛起1．原因：基因工程只生产自然界已经存大的蛋白质；天然的结构功能符合物种的需要，不一定符合人类的需要。2．与基因工程比较基因工程蛋白质工程操作环境生物体外体外操作核心基因基因操作起点目的基因基因基本过程获取——重组——导入——检测表达预期蛋白质的功能——应有的结构、折叠状态、氨基酸序列—应有的碱基序列——改造的蛋白质结果人类需要的基因产物人类需要的新基因，创造出自然界不存在的蛋白质。４教师用：选修专题二细胞工程细胞工程的含义及分类．原理和方法：细胞生物学和分子生物学．操作水平：细胞水平和细胞器水平．目的：按人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。．种类：操作对象不同分为：动物细胞工程、植物细胞工程。植物细胞工程包括：植物组织培养、植物体细胞杂交。一．细胞全能性1．概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能2．原因：每一个细胞都包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3．外延：每一个活细胞都因该具有全能性特别关注：受精卵的全能性最高—配子—体细胞动物：受精卵—胚胎干细胞——配子——体细胞生殖细胞分化程度很高，但仍然具有全能性——孤雌生殖体细胞的全能性比生殖细胞的全能性低的多生物体内细胞并没有表现出全能性，而是表现出基因的选择性表达表现：孤雌生殖：有一个卵细胞分化形成各种类型细胞，如：雄蜂、雄蚁离体组织：外界条件（营养、激素、其他条件）适宜形成小植株，表现出全能性二.植物组织培养1．培养基：成分主要内容作用水水（H2O）为细胞代谢提供条件，参与细胞代谢无机盐大量元素：N、P、S、K、Ca、Mg微量元素：Fe、Mn、Mo、B、Cu、Zn满足植物对各矿质元素的需求，参与各种物质合成、代谢调节，生长必需碳源蔗糖重要营养成分：愈伤组织不光合，利用蔗糖异养生活大气CO2重要碳源：完成组织分化，形成营养器官后，叶片能进行光合自养氮原NH4+、NO3—合成核酸、蛋白质、辅酶、核苷酸５等植物激素细胞分裂素、生长素必不可少的调节物质：诱导脱分化形成愈伤组织，诱导愈伤组织再分化成植株生长因子维生素明显促进离体组织的生长培养基固体培养基或半固体培养基形成植物地上、地下部分，利于生长培养要求无菌操作条件常温培养光照条件更换培养基细菌繁殖速度快，会产生污染植物细胞在常温下生长正常满足愈伤组织，及植株的光照需求防止代谢废物积累，满足营养需求2．过程：脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞3．激素使用：①能强烈刺激愈伤组织的形成（细胞分裂素、生长素共同使用）②影响再分化过程中根和芽的发生细胞分裂素、生长素浓度比低：有利于根的发生高：有利于芽的发生4．应用：1快速繁殖、培育无病毒植株2细胞培养生产药物、食品添加剂、香料、色素、杀虫剂（发酵罐中诱导分离的愈伤组织）3人工种子：胚状体+人工种皮4转基因植物的培育三．植物体细胞杂交1．概念：６（1）来自两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞（植物细胞融合）（2）把杂种细胞培育成植株（植物组织培养）2．过程：3．特别注意：①植物体细胞杂交过程中，植物细胞融合所依据的生物学原理是细胞膜的流动性；植物组织培养的理论基础是细胞的全能性。②体细胞融合成功以后，既有AB型杂种细胞，还能形成AA型和BB型两种融合细胞，但只有AB型细胞是植物体细胞杂交所形成的杂种细胞，因此在杂种细胞形成后还应有一个筛选过程。③目前常用的去除细胞壁的方法是酶解法，保证了原生质体活性。植物体细胞杂交完成的标志是新细胞壁的形成。④植物体细胞杂交过程仍以植物组织培养为前提，通过植物组织培养完成杂种植株的培育过程。⑤植物体细胞杂交的最大突破是克服远缘杂交不亲和的障碍，但是目前仍有许多理论和技术问题没有解决，离推广应用仍有一定距离。4．诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。5．意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。四.植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：传统杂交细胞杂交依据杂种优势细胞全能性、原生质体融合过程自然发生，在母体完成胚发育人工诱导融合，需组织培养本质精、卵两种生殖细胞结合，完成遗传物质的重新组合不同生物的体细胞融合，完成和遗传物质的融合优点杂种第一代生长整齐、植株健壮、产量高、抗虫抗病能力强克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种间的杂交７缺点存在生殖隔离；杂种第二代会出现生长不齐、产量下降等现象很多理论、技术问题未解决，距离推广应用有一定差距目的获得杂种优势，提高产量获得优良性状意义自然发生、方便生产扩展了用于杂交的亲本组合应用范围种内种内、种间均可植物细胞工程的应用一．植物繁殖的新途径：1．微型繁殖：（1)概念：植物的快速繁殖技术就是利用组织培养的方法将植物体某一部分的组织小块进行培养并诱导分化成大量的小植株，从而达到快速无性繁殖的目的，也称为试管苗繁殖或微型繁殖。（2）微型繁殖技术：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。（3）特点：①保持优良品种的遗传特性。无性繁殖，无基因重组②高效快速地实现种苗大量繁殖。周期短、繁殖率高，便于自动化管理。2．培养无病毒植株（作物脱毒）(1)材料：无病毒的植物分生组织。(2)脱毒苗：切取一定大小的茎尖进行组织培养获得的。3．制造人工种子：(1)特点：①后代不会发生性状分离。②不受季节、气候和地域限制。(2)结构：人工薄膜和或胚状体或不定芽或顶芽腋芽。胚状体的获取：1是脱分化的外植体；2是愈伤组织；3是悬浮细胞培养。(3)人工种子的制备，如图人工种子主要由三部分组成，一是胚状体(分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳；三是具有保护作用的“人工种皮”。(4)人工种子的优越性①解决品种繁殖力差，结子困难发芽率低等问题。②快捷高效的繁殖方式；节约了大量土留种地。③可人为控制植物的生长发育与抗逆性：人工胚乳除了含有供胚状体发育成植株所必需的营养物质外，还可以在其中加入除草剂、弱病毒、杀菌剂、农药、抑制休眠的物质及对植物生长有益的细菌等，使其具备抗逆性和耐贮性等优良特性，也可添加激素类物质以调节植物的生长发育。与试管苗技术比较，人工种子技术具有成本低、贮藏运输方便、减少了移栽驯化过程和生产周期短等优点。二．育种应用：８1．单倍体育种(1)方法：花药离体培养。(2)优点：①后代稳定遗传，都是纯合子。②明显缩短了育种年限。（3）过程花药离体培养、秋水仙素处理。2．突变体的利用(1)产生：植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如：射线、化学物质等）的影响而产生突变。(2)利用：筛选对人们有用的突变体，进而培育新品种。三．细胞产物的工厂化生产(1)种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。(2)技术：植物植物组织培养技术。［答案与提示］例题、（1）aBAb（2）纤维素酶和果胶酶（３）聚乙二醇（４）2甲、乙两品种7/16巩固练习1、(1)①适宜浓度的蔗糖液，加入适量的纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶能高效、专一地水解细胞壁，适宜浓度的蔗糖液不会使原生质体过度吸水而胀破②第一步：滴适量的细胞壁分解液在载玻片水中央，用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶表皮浸泡在其中。一段时间后，制得实验组装片第二步：用适宜浓度的蔗糖液替代细胞壁分解液，其他操作与制作实验组装片相同，制得对照组装片第三步：在显微镜下观察比较实验组装片和对照组装片(2)实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解掉。对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解2、（8分）（1）纤维素酶、果胶酶（答出二者之一便可得分）（2）离心、振动、电刺激（要求至少答出两种）聚乙二醇（3）高尔基体（4）将亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中去（5）克服远缘杂交不亲合的障碍3、（10分）（1）水无机盐（2）生长素细胞分裂素（3）叶绿体（4）24（5）AB、Ab、aB、ab（6）单倍体用秋水仙素处理幼苗（7）植物的组织培养4、（6分）（1）植物组织培养全能性脱分化再分化（2）相同相同不同5、（1）.①BDCA（2分）②愈伤组织，未分化且较均一（2分）③不同④细胞分化导致器官形成⑤细胞全能性（2）①促融剂（如仙台病毒）②细胞壁纤维素酶