高中生物选修三现代生物专题知识点全覆盖讲解

专题一基因工程·最新考纲1．基因工程的诞生(Ⅰ)。

2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。

一、基因工程的基本工具1．限制性核酸内切酶(1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。

(2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

(3)结果：产生黏性末端或平末端。

2．DNA连接酶(1)作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。

(2)类型常用类型E·coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端和平末端结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键(1)常用载体——质粒⎩⎪⎨⎪⎧化学本质：双链环状DNA分子特点⎩⎪⎨⎪⎧能自我复制有一个至多个限制酶切割位点有特殊的标记基因(2)其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。

深度思考如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA 聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序如何？提示限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为DNA片段，符合图中①；DNA聚合酶在DNA复制过程中将脱氧核苷酸连接成DNA链，符合图中④；DNA连接酶能连接不同的DNA 片段，符合图中②；解旋酶能打开DNA双链形成DNA单链，符合图中③。

故正确顺序应为①④②③。

二、基因工程的操作程序1.获取目的基因—⎩⎪⎨⎪⎧①从基因文库中获取②利用PCR技术扩增③通过化学方法人工合成2.基因表达载体的构建—组成⎩⎪⎨⎪⎧①目的基因②启动子③终止子④标记基因3.将目的基因导入受体细胞—方法⎩⎪⎨⎪⎧①植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法②动物：显微注射技术③微生物：感受态细胞法4.目的基因的检测与鉴定—⎩⎪⎨⎪⎧①利用DNA 分子杂交技术检测目的基因的有无②利用分子杂交技术检测目的基因的转录③利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译④利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达深度思考基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。

已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G ↓GA TCC —；限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC —。

请据图分析：切割目的基因时宜选择限制酶Ⅰ还是限制酶Ⅱ切割质粒呢？请说明理由。

提示 由题图及题干信息知，目的基因两侧分别含—GGATCC —序列和－GA TC －序列，若使用酶Ⅰ切割，只能切断一侧，不能切断另一侧，若使用酶Ⅱ切割，则可同时切断两侧，从而切出目的基因，同理，质粒中也含两种酶识别位点，且两识别位点均位于标记基因部位。

若使用酶Ⅱ切割质粒，则可同时破坏两个标记基因，使用酶Ⅰ切割则可保留Gene Ⅰ作标记基因，故切割目的基因应选择酶Ⅱ，切割质粒应选择酶Ⅰ。

1．基因工程的基本原理和理论基础概括(如下图)2．限制酶选择的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。

②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。

③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。

(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。

②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。

3.易错警示！基因工程操作基本工具的8个易错点(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。

(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。

(3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。

(4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。

(5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。

(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。

(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。

基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。

(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。

三．基因工程操作的基本步骤1．目的基因的获取目前有两种途径：一是直接提取目的基因，如从基因文库中获取。

二是人工合成目的基因，常用的方法有化学合成法和反转录法。

2．基因表达载体的构建(1)基因表达载体的组成3．将目的基因导入受体细胞细胞类型常用方法受体细胞转化过程植物细胞农杆菌转化法体细胞将目的基因插入Ti质粒的T—DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上动物细胞显微注射技术受精卵将含有目的基因的表达载体提纯→取卵→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物微生物细胞Ca2＋处理增大细胞膜通透性原核细胞或酵母菌用Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收4.目的基因的检测与鉴定四、基因工程的应用1．基因工程的应用(1)动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；用转基因动物生产药物；用转基因动物作器官移植的供体等。

(2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。

(3)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。

(4)基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。

实例：ADA基因缺陷症的基因治疗。

2．转基因生物的安全性与生物武器(1)转基因生物存在安全性问题的原因①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。

②目的基因往往是异种生物的基因。

③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。

(2)对转基因生物安全性的争论：主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在激烈的争论。

(3)理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。

①生物武器的种类(连一连)②中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。

二、蛋白质工程1．概念理解(1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。

(2)操作：基因修饰或基因合成。

(3)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。

(4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。

2．蛋白质工程的设计流程专题二细胞工程·最新考纲1．植物的组织培养(Ⅱ)。

2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。

3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。

一、植物细胞工程1．细胞工程(1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。

(2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。

2．植物细胞的全能性(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。

(2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。

(3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。

3．植物组织培养技术(1)概念理解①培养对象：离体的植物组织、器官或细胞。

②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。

③培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。

(2)操作流程4．植物体细胞杂交技术(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

(2)操作流程(3)流程分析①过程a 为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。

②过程b 是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。

③诱导b 融合的两种方法：物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

④过程c 是原生质体融合后再生出细胞壁。

⑤过程d 是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。

(4)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

5．植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖的新途径⎩⎪⎨⎪⎧微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现大量繁殖作物脱毒：利用分生区附近(如茎尖)组织培养获得脱毒苗人工种子：胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等包上人工种皮制成(2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。

(3)细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。

深度思考研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如下图，请思考。

(1)实验结果表明，茎尖大小与脱毒率、成苗率关系如何？ (2)马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为多少mm? 提示 (1)据图可知，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低。

(2)当茎尖大小为0.27 mm 时脱毒率和成苗率相对都较高。

二、动物细胞工程1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础 (1)动物细胞的培养过程(2)培养条件①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。

②营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。

④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。

(3)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。

2．动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)动物体细胞核移植技术的过程(2)原理：动物体细胞核具有全能性。

(3)结果：产生新个体。

3．动物细胞融合和单克隆抗体的制备(1)动物细胞融合①原理：细胞膜的流动性。

②融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。

③意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

(2)单克隆抗体①制备过程②优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。

①用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。

1．植物组织培养的过程2．条件(1)离体：这是因为在生物体内基因的表达在空间和时间上具有选择性。

(2)营养条件：水、无机盐、维生素等营养物质，以及激素(生长素和细胞分裂素)。

(3)环境条件①适宜的温度、pH——确保酶的活性。

②无菌——这是因为细菌等微生物繁殖快，消耗营养物质多，同时产生有害的代谢产物，毒害植物细胞。

③光照——这是因为光照有利于细胞内叶绿素的形成和光合作用的进行。

3．植物组织培养与植物体细胞杂交的比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程应用①繁殖⎩⎪⎨⎪⎧微型繁殖作物脱毒人工种子②培育新品种③生产细胞产品克服远缘杂交不亲和的障碍，培育作物新品种易错警示！(1)植物体细胞杂交获得的杂种细胞的类型有三种(以上图为例)：AA型、BB型、AB型，符合要求的只有AB型，需要进行筛选。