2019年上海高中生物选修三要点汇总

高中生物选修三

专题1   基因工程
基因工程：是指根据大家的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特质，创造出更符合大家需要的新的生物种类和生物商品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
（一）基因工程的基本工具
1. “分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主如果从原核生物中离别纯化出来的。
（2）功能：可以辨别双链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，因此具备专一性。
（3）结果：
经限制酶切割产生的DNA片段末端一般有两种形式：黏性末端和平末端。
2. “分子缝合针”——DNA连接酶
（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较：
①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②不同：E·coliDNA连接酶源自大肠杆菌，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聚合酶用途的异同：
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有些核苷酸片段的末端，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。

3. “分子运输车”——载体
（1）载体拥有的条件：
①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具备一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具备标记基因，供重组DNA的鉴别和选择。
（2）最常见的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体以外，并具备自我复制能力的双链环状DNA分子。
（3）其它载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒。
（二）基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的获得
1. 目的基因是指：编码蛋白质的结构基因 。
2. 原核基因采取直接离别获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用办法有反转录法和化学合成法。
3. PCR技术扩增目的基因
（1）PCR的意思：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：获得很多的目的基因
（3）原理：DNA双链复制
（4）过程：
第一步：加热至90～95℃DNA解链为单链；
第二步：冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；
第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。
（5）特征：指数形式扩增
第二步：基因表达载体的构建
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用途。
2. 组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因
（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，坐落于基因的首端，是RNA聚合酶辨别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最后获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，坐落于基因的尾端。
（3）标记基因有哪些用途：是为了鉴别受体细胞中是不是含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常见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. 转化的定义：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内保持稳定和表达的过程。
2. 常见的转化办法：
将目的基因导入植物细胞：使用最多的办法是农杆菌转化法，第二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：最常见的办法是显微注射技术。办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是什么原因繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ，最常见的原核细胞是大肠杆菌 ，其转化办法是：
先用Ca2+处置细胞，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，在肯定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
3. 重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是不是表达。
第四步：目的基因的测试和表达
1. 第一要测试转基因生物的染色体DNA上是不是插入了目的基因，办法是使用DNA分子杂交技术。
2. 第二还要测试目的基因是不是转录出mRNA，办法是使用分子杂交技术。
3. 最后测试目的基因是不是翻译成蛋白质，办法是使用抗原—抗体杂交技术。
4. 有时还需进行个体生物学水平的鉴别。如生物抗虫或抗病的鉴别等。
（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，借助转基因改良植物的品质。
2. 动物基因工程：提升动物成长速度、改变畜商品品质、用转基因动物生产药物。
3. 基因治疗：把正常的外源基因导入患者体内，使该基因表达产物发挥用途。
4. 基因诊断：又称为DNA诊断，是使用基因测试的办法来判断病人是不是出现了基因异常或携带病原体。
（四）蛋白质工程的定义
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其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的需要。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）


蛋白质工程的基本渠道：
从预期的蛋白质功能出发
设计预期的蛋白质结构
推断应有些氨基酸序列
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不同


专题2  细胞工程
（一）植物细胞工程
1. 理论基础（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. 植物组织培养技术
（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）作用与功效：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新产品种的最后一道工序。
（二）动物细胞工程
 1. 动物细胞培养
（1）定义：动物细胞培养就是从动物机体中取出有关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适合的培养基中，让这类细胞成长和繁殖。
（2）动物细胞培养的步骤：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置分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处置分散成单个细胞继续传代培养。
（3）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞非常快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂成长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件
①无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处置。一般还要在培养液中添加适量的抗生素，以防培养过程中的污染。除此之外，应按期更换培养液，预防代谢产物积累对细胞自己导致风险。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促成长因子、无机盐、微量元素等。一般需加入血清、血浆等天然成分。
③温度：适合温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④气体环境：95%空气＋5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要用途是保持培养液的pH。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、测试有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
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（很容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）使用去核卵细胞是什么原因：卵细胞比较大，容易操作；卵细胞细胞质多，营养丰富。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：

 
（4）体细胞核移植技术的应用：
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 
②保护濒危物种，增大存活数目；
③生产珍贵的医用蛋白；                   
④作为异种移植的供体；
⑤用于组织器官的移植等。
（5）体细胞核移植技术存在的问题：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺点等。
3. 动物细胞融合
（1）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一个细胞的过程。融合后形成的具备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）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的办法与植物原生质体融合的办法类似，常见的诱导原因有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新产品种培育的要紧方法。
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。从血清中离别出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
（2）单克隆抗体的制备过程：
两次筛选：首次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
（3）杂交瘤细胞的特征：既能很多繁殖，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，并能很多制备。
（5）在腹腔内增殖的优点：无需特定的培养基，无需严格的外面条件。
（6）筛选的时候用：特定的选择性培养基进行筛选。


（5）单克隆抗体有哪些用途：
①作为诊断试剂：准确辨别各种抗原物质的细微差异，并跟肯定抗原发生特异性结合，具备准确、高效、浅易、迅速的优点。
②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”（借用单克隆抗体的导向用途），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：是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处置技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处置后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需要。
胚胎工程的很多技术，实质是在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。

3.2  体外受精和早期胚胎培养
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，并通过培养发育为早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再经移植产生后代的技术。

3.3  胚胎工程的应用及前景

专题4  生物技术的安全性和伦理问题
（一）转基因生物的安全性争论 ：
（1）基因生物与食物安全：
反方看法：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养价值改变
正方看法：有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据
（2）转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响
反方看法：扩散到种植区以外变成野生类型、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、大概导致“基因污染”
正方看法：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限
（3）转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响
反方看法：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
正方看法：不改变生物原有些分类地位、降低农药用、保护农田土壤环境
（二）生物技术的伦理问题
（1）克隆人：两种不同看法，多数人持否定态度。
否定的原因：克隆人紧急违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有些婚姻、家庭和男女关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不完善的人。
一定的原因：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等办法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。
中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支持、不同意任何生殖性克隆人的实验。
（2）试管婴儿：不同看法，多数人持认同态度。
否定的原因：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；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”。
一定的原因：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治病人最好、最快捷的办法，提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿导致损伤。
（3）基因身份证：
否定的原因：个人基因资讯的泄漏导致基因歧视，必然导致遗传学失业大军、导致个人婚姻困难、人际关系疏远等紧急后果。
一定的原因：通过基因测试可与早采取预防手段，当令进行治疗，达到挽救病人生命的目的。
（三）生物武器
（1）类型：致病菌、病毒、生化毒剂，与经过基因重组的致病菌。
（2）散布方法：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
（3）特征：致病力强、多数具传染性、传染渠道多、污染面广、有潜伏期、不容易被发现、风险时间长等。
（4）禁止生物武器公约及中国政府的态度
专题5  生态工程 1、生态工程的基本原理
1、生态工程的定义
（1）原理技术
应用生态学和系统学等学科的基本理论和办法
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行修复、重建  
对已导致环境污染和破坏的传统生产方法进行改变      
（3）结果
提升生态系统的生产力促进人类社会和自然环境的和谐进步。
2、生态工程所遵循的基本原理
（1）生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力， 预防环境污染，达到经济效益和生态效益的同步进步。
（2）生态工程的特征： 少消耗，多效益，可持续的生态工程。

2、生态工程的实例和进步前景
1、生态工程的实例剖析

2、生态工程的进步前景
（1）“生物圈2号”生态工程实验启示： 使人类认识到与自然和谐共处的重要程度，深化了大家对自然规律的认识，即自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。
3、国内生态工程进步前景的剖析与展望
前景：解决国内现在面临的生态危机，生态工程是渠道之一，需要走有中国特点的道路，不但要看重对生态环境的保护，更要重视与经济、社会效益的结合。
存在问题：缺少定量化模型的指导，很难设计出标准化、易操作的生态工程样板设计缺少高科技含量，生态系统的调控缺少准时准确的监测技术支持，缺少理论性指导等。