高中新课标生物必修三知识点总结

高中新课标生物必修三知识点总结专题一基因工程（基本原理：基因重组）基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品又叫做DNA重组技术。把外源基因转入生物体内，能有效的打破物种界限，定向的改造生物的遗传性状。1.1DNA重组技术的基本工具一、“分子手术刀”1、名称：限制性核酸内切酶，又称限制酶。2、来源：从原核生物中分离纯化的（真核生物也有）。3、特点：识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列；并且有唯一切点（指每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键）。4、识别序列大多数限制酶识别序列由6个核苷酸组成（ECORI、SmaI）；也有少数酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成。5、片段末端：两种形式——黏性末端和平末端。二、“分子缝合针”1、名称：DNA连接酶2、来源：从大肠杆菌中分离得到的，为E.coliDNA连接酶。从T4噬菌体中分离得到的，为T4DNA连接酶。3、特点：恢复两核苷酸间的磷酸二酯键。4、区别：E.coli连接酶只连互补的黏性末端。T4DNA连接酶可连黏性末端又可连平末端。三、“分子运输车”1、载体：质粒（在天然质粒的基础上经过人工改造的）、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。2、质粒：细菌细胞内独立于拟核DNA之外，裸露的、结构简单并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。3、作为载体的条件：(1)能够在受体细胞内自我复制，或整合到染色体DNA上，随着染色体DNA进行同步复制，并在宿主细胞内稳定保存。(2)有一个到多个限制酶切割位点，供外源DNA片段插入其中。(3)具有特殊标记基因，供重组DNA的鉴定和选择（四环素抗性基因，氨芐青霉素抗性基因）。四、DNA连接酶与DNA聚合酶1.2基因工程的基本操作程序一、目的基因的获取1、方法：(1)从自然界中已有的物种中提取出来。(2)人工合成的基因：基因较小，核苷酸序列已知，通过DNA合成仪或用化学方法直接人工合成。(3)从基因文库中获取目的基因：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。DNA连接酶DNA聚合酶连接DNA双链单链连接部位在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的3’端的羟基上，形成磷酸二酯键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方法：mRNA分子杂交技术，从转基因生物中提取的是mRNA，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。2、成果：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。2、成果：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。2、成果：转基因绵羊、转基因鲤鱼。六、改善畜产品的品质1、优良基因：肠乳糖基因。2、成果：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。2、成果：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。2、成果：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。2、成果：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→改造的蛋白质结果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1、概念：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）受精卵卵细胞体细胞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，