2023年高三生物選修三知識點

基因工程

一、概念

又叫基因重組技術(shù)，或DNA拼接技術(shù)，是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通

過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，發(fā)明出更符合人們需要的

新的生物類型和生物產(chǎn)品

二、基本工具

「分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)

⑴來源：重要從原核生物分離純化

⑵作用：辨認(rèn)雙鏈DNA中某種特定的核甘酸序列，并且使特定部位的磷酸二酯鍵斷

開

⑶結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端

2.“分子縫合針”——DNA連接酶

(DE.coli-DNA連接酶

①來源：大腸桿菌

②作用：將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來

(2)T4-DNA連接酶

①來源：T4噬菌體

②作用：既可連接黏性末端又可連接平末端，但連接平末端的效率比較低

3.“分子運送車”——載體

⑴常用載體：質(zhì)粒

⑵必備條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存

②具有一至多個限制酶切位點，供外源DNA片段插入

③具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇

(3)其他載體：噬菌體、動植物病毒

三、操作環(huán)節(jié)

1.目的基因的獲取

⑴目的基因：重要指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因

⑵方法：①從基因文庫中獲取目的基因②運用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因③用化學(xué)方法直

接人工合成

基因文庫

將具有某種生物不同基因的許多DNA片段，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，各個受體菌

分別具有這種生物的不同的基因，成為基因文庫。假如基因文庫中包含了一種生物所有的

基因，這種基因文庫就叫做基因組文庫；假如只包含了一種生物的一部分基因，這種基因

文庫叫做部分基因文庫，如cDNA文庫。

PCR技術(shù)

是聚合酶鏈?zhǔn)椒从车目s寫，運用DNA雙鏈復(fù)制的原理，將基因的核昔酸序列不斷地

加以復(fù)制，使其數(shù)量呈指數(shù)方式增長。

運用PCR技術(shù)獲取目的基因的前提，是要有一段已知目的基因的核甘酸序列，以便根

據(jù)這一序列合成引物。擴(kuò)增的過程是：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物與單

鏈相應(yīng)互補序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶作用下進(jìn)行延伸，如此反復(fù)循環(huán)多次。

2.基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）

⑴目的：是目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因可

以表達(dá)和發(fā)揮作用

⑵組成：

啟動子+目的基因+終止子+標(biāo)記基因啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片

段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶辨認(rèn)和結(jié)合的部位，有了它才干驅(qū)動基因轉(zhuǎn)

錄出mRNA,最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。

終止子

終止子相稱于一盞紅色信號燈，使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來。終止子位于基因的

尾端，也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段。

標(biāo)記基因

標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否具有目的基因，從而將具有目的基因的細(xì)

胞篩選出來，如抗生素基因就可以作為這種基因。

3.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

⑴將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞

①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法：使目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA上

②基因槍法

③花粉管通道法

⑵將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：顯微注射法

⑶將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞

受體細(xì)胞

ICa2+

感受態(tài)細(xì)胞

I含重組表達(dá)載體DNA分子的緩沖液

感受態(tài)細(xì)胞吸取DNA分子

4.目的基因的檢測與鑒定：分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了

目的基因（DNA—DNA雜交）

I

檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（DNA—RNA雜交）

I

檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)（抗原一抗體雜交）

四、基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程

⑴抗蟲轉(zhuǎn)基因植物——減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染⑵抗病轉(zhuǎn)基因植物⑶抗逆轉(zhuǎn)基因植物

⑷運用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)

2.動物基因工程

⑴提高動物生長速度⑵改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)⑶用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物

⑷用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體⑸基因工程藥品的生產(chǎn)

3.基因治療

⑴概念：把正?；?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用

⑵方法：①體外基因治療②體內(nèi)基因治療

五、蛋白質(zhì)工程

1.概念

以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合

成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求

2.崛起的緣由

基因工程只能生產(chǎn)自然界中已經(jīng)存在的蛋白質(zhì)。這些天然蛋白質(zhì)是生物在長期進(jìn)化過

程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和

生活的需要。

3.蛋白質(zhì)工程的原理

⑴目的：根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計

⑵基本途徑

預(yù)期蛋白質(zhì)的功能一設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸序列一找到相相應(yīng)的

脫氧核甘酸序列（基因）

細(xì)胞工程

一、植物細(xì)胞工程

1.基本技術(shù)⑴理論基礎(chǔ)：細(xì)胞全能性⑵常用技術(shù)

①植物組織培養(yǎng)

直聯(lián)僧臚利工愈傷組織里生工試管苗植物體

②植物體細(xì)胞雜交

過程：

植物細(xì)胞A―?原生質(zhì)體A

植物

I\雜種唯胞組織培鬢雜種

酶水桿細(xì)胞植物體

1,

植物細(xì)胞A—?原生質(zhì)體B，

意義：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙

2.應(yīng)用

1.植物繁殖新途徑：微型繁殖（快速繁殖）作物脫毒制造人工種子

2.作物新品種的哺育：單倍體育種突變體的運用

3.細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

二、動物細(xì)胞培養(yǎng)

1.概念：從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)

基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖

2.過程

卜細(xì)胞株，細(xì)胞系

剪碎單個一細(xì)胞—細(xì)胞貼壁--------?IO代?50代---------無限

胰蛋白的細(xì)胞懸浮液出現(xiàn)接觸抑制遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)傳代

處理不變改變

（10代以內(nèi)）

原代培養(yǎng)|傳代培養(yǎng)…

3.條件：無菌、無毒的環(huán)境營養(yǎng)——合成培養(yǎng)基溫度和pH（36.5±0.5℃,7.2~7.4）氣體

環(huán)境

4.應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物的培養(yǎng)檢測有毒物質(zhì)醫(yī)學(xué)研究

2.體細(xì)胞核移植（克?。?/p>

⑴概念：將動物的一個體細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個己經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使

其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體

⑵過程（以克隆牛為例）

去核卵母細(xì)胞供體細(xì)胞

重組細(xì)胞（胚胎）

［胚胎移植

代孕母體子宮

I生出

幼體

（與供體中遺傳物質(zhì)基本相同）

⑶應(yīng)用前景

畜牧業(yè)：加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量

醫(yī)藥：生物反映器移植性克隆

科研：胚胎發(fā)育及衰老的研究用作疾病模型

⑷存在的問題

成功率低克隆動物的健康問題克隆動物食品的安全性問題

3.動物細(xì)胞融合

⑴概念：兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程

⑵原理：生物膜的流動性

⑶方法：聚乙二醇（PEG）滅活的病毒電刺激

⑷意義①突破有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為也許

②細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種哺育的研究

③單克隆抗體的制造

4.單克隆抗體

⑴制備[

O60

B淋巴細(xì)胞色髓瘤細(xì)胞

合、篩選

雜交瘤細(xì)胞

[培養(yǎng)、篩選

°產(chǎn)生特定抗體的細(xì)胞群。

擴(kuò)大培養(yǎng)

體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)

取

單克隆抗體

OOO

⑵特點：化學(xué)性質(zhì)專一、特異性強(qiáng)、靈敏度高，并可以大量制備

⑶應(yīng)用：作為診斷試劑用于治療疾病和運載藥物

胚胎工程

一、概念

對動物初期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和解決技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、

胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等

二、體內(nèi)受精和初期胚胎發(fā)育

1.精子的發(fā)生

⑴場合：睪丸的曲細(xì)精管

⑵時間：初情期f生殖機(jī)能衰退

⑶過程：

盛—般一幡器晌叫霜鬣晌駕精細(xì)諜”精子

細(xì)胞細(xì)胞殖與細(xì)胞情母細(xì)胞

卜階段I，卜階段n,卜階段m?

2.卵子的形成

⑴場合：卵巢、輸卵管

⑵時間：始于性別分化后（胚胎時期）

⑶過程

第一極體第二極體

而原有絲分裂卵原一初級生I

細(xì)胞MII

細(xì)胞卵母細(xì)胞次級第二極體

卵母細(xì)胞

上卵子

胎兒期|初情期后

3.受精作用

⑴概念：精子+卵子一受精卵

⑵場合：輸卵管

⑶過程

①準(zhǔn)備階段：精子獲能卵子的準(zhǔn)備

②受精階段

頂體反映（穿越放射冠）

透明帶反映（屏障1）

I

卵黃膜封閉作用（屏障2）

I

原核形成，配子結(jié)合形成受精卵

4.胚胎發(fā)育

受精卵

［卵裂

桑植胚

囊胚

II

滋養(yǎng)層細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞團(tuán)

I

原腸胚

胎膜和胎盤組織器官分化

三、體外受精和初期胚胎培養(yǎng)

1.試管動物技術(shù)

通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為初期胚胎

后，再通過移植產(chǎn)生后代的技術(shù)

2.體外受精

⑴卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)

①促性腺激素②超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡等

⑵精子的采集和獲能

①采集：假陰道法、手握法、電刺激②獲能：培養(yǎng)法、化學(xué)誘導(dǎo)法

⑶受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子發(fā)生作用

3.初期胚胎培養(yǎng)

培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)物、維生素、激素、氨基酸、核甘酸、血清等

胚胎去向：向受體移植冷凍保存

四、胚胎工程的應(yīng)