2023高考生物：選修1-3核心知識點總結專題1

基因工程基因工程：是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品?；蚬こ淌窃贒NA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重組技術。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術刀”——限制性核酸內切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。（3）結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”——DNA連接酶（1）兩種DNA連接酶（E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。②區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。（2）與DNA聚合酶作用的異同：DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上相同點作用實質形成磷酸二酯鍵化學本質蛋白質3.“分子運輸車”——載體（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。（2）最常用的載體是質粒,它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。（3）其它載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。（二）基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因。2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法和化學合成法。3.PCR技術擴增目的基因（1）PCR的含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復制（4）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結合；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。（5）特點：指數(2^n)形式擴增第二步：基因表達載體的構建(核心)1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因（1）啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。（2）終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段，位于基因的尾端。（3）標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因導入受體細胞1.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少

，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉化方法是：先用Ca2+處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞

，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉化過程。3.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表達。第四步：目的基因的檢測和表達1.首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術。2.其次還要檢測目的基因是否轉錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是采用抗原—抗體雜交技術。4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應用1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物。3.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發(fā)揮作用。4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體。（四）蛋白質工程的概念蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質）蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）★蛋白質工程與基因工程區(qū)別專題2

細胞工程（一）植物細胞工程1.理論基礎（原理）：細胞全能性全能性表達的難易程度：受精卵＞生殖細胞＞干細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞2.植物組織培養(yǎng)技術（1）過程：離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→試管苗→植物體（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產物的工廠化生產。（3）地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。（二）動物細胞工程

1.動物細胞培養(yǎng)（1）概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。（2）動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。（5）動物細胞培養(yǎng)技術的應用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質、培養(yǎng)醫(yī)學研究的各種細胞。2.動物體細胞核移植技術和克隆動物（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。（2）選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質多，營養(yǎng)豐富。卵細胞的細胞質可使體細胞細胞核全能性得到表達。（3）體細胞核移植的大致過程是：（4）體細胞核移植技術的應用：①加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育；

②保護瀕危物種，增大存活數量；③生產珍貴的醫(yī)用蛋白；

④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。（5）體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動物細胞融合（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。（2）動物細胞融合與植物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似，常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。4.單克隆抗體（1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產量低、純度低、特異性差。（2）單克隆抗體的制備過程：兩次篩選：第一次篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選出能產生特異性抗體的雜交瘤細胞。（3）雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產生專一的抗體。（4）單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。（5）在腹腔內增殖的優(yōu)點：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴格的外界條件。（6）篩選的時候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進行篩選。5.單克隆抗體的作用：①作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。②用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導彈”（借助單克隆抗體的導向作用），也有少量用于治療其它疾病。專題3

胚胎工程3.1體內受精和早期胚胎發(fā)育胚胎工程：是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程的許多技術，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。3.2

體外受精和早期胚胎培養(yǎng)試管動物技術：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)育為早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，再經移植產生后代的技術。3.3

胚胎工程的應用及前景專題4

生物技術的安全性和倫理問題（一）轉基因生物的安全性爭論

：（1）基因生物與食物安全：反方觀點：反對“實質性等同”、出現(xiàn)滯后效應、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點：有安全性評價、科學家負責的態(tài)度、無實例無證據（2）轉基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響反方觀點：擴散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限（3）轉基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農藥使用、保護農田土壤環(huán)境（二）生物技術的倫理問題（1）克隆人：兩種不同觀點，多數人持否定態(tài)度。否定的理由：克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人?？隙ǖ睦碛桑杭夹g性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術也只有通過實踐才能使之成熟。中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。（2）試管嬰兒：不同觀點，多數人持認可態(tài)度。否定的理由：把試管嬰兒當作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”?？隙ǖ睦碛桑航鉀Q了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷。（3）基因身份證：否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成遺傳學失業(yè)大軍、造成個人婚姻困難、人際關系疏遠等嚴重后果?？隙ǖ睦碛桑和ㄟ^基因檢測可以及早采取預防措施，適時進行治療，達到挽救患者生命的目的。（三）生物武器（1）種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經過基因重組的致病菌。（2）散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。（3）特點：致病力強、多數具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時間長等。（4）禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度專題5

生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理1、生態(tài)工程的概念（1）原理技術應用生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本理論和方法通過系統(tǒng)設計、調控和技術組裝（2）操作對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建

對已造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產方式進行改善

（3）結果提高生態(tài)系統(tǒng)的生產力促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。2、生態(tài)工程所遵循的基本原理（1）生態(tài)工程建設的目的：遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產潛力，

防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。（2）生態(tài)工程的特點：

少消耗，多效益，可持續(xù)的生態(tài)工程。項目理論基礎意義實例物質循環(huán)再生原理物質循環(huán)可避免環(huán)境污染及影響系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展無廢棄物農業(yè)物種多樣性原理生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度高，可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性“三北”防護林建設中的單純林問題，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題協(xié)調與平衡原理生物與環(huán)境的協(xié)調與平衡可避免系統(tǒng)的失衡和破壞太湖富營養(yǎng)化問題整體性原理社會、經濟、自然復合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調各種關系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定林業(yè)建設中自然系統(tǒng)與社會、經濟系統(tǒng)的關系問題系統(tǒng)學和工程學原理系統(tǒng)的結構決定功能原理：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結構以改善功能桑基魚塘系統(tǒng)整體性原理：整體大于部分保持很高的系統(tǒng)生產力珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關系二、生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景1、生態(tài)工程的實例分析類型主要原理注意問題

農村綜合發(fā)展型生態(tài)工程物質循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣