最新高考生物一轮复习选修三基础知识填空.docx

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最新高考生物一轮复习选修三基础知识填空

现代生物科技专题

基因工程导学案

第一节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。

（2）作用：

识别双链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。

（3）结果：

产生_黏性末端__________末端和____平___末端。

（4）实例：

EcoRI识别的序列为_GAATTC_____________，切割的位点为__G__与___A_间的化学键，形成黏性末端。

SmaII识别的序列为__CCCGGG____，切割的位点为__G__与__C__间的化学键，形成平末端

2、DNA连接酶

____E.coil___DNA连接酶：

取自_大肠杆菌_____________，可连接__黏性____________末端。

_____T4__DNA连接酶：

取自___T4噬菌体___________，可连接__黏性末端或平________末端。

*作用：

恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_磷酸二酯键_____________。

*已发现的限制酶大约有4000种，而DNA连接酶仅两种，从对应关系上，DNA连接酶是否具有特异性？

（有）

3、载体（运载体）

（1）常用载体为__质粒_____，除此之外还有__动植物病毒___与__λ噬菌体衍生物___。

（2）常用载体的化学本质为___小型双链环状DNA________分子。

（3）作为载体的条件：

①有一个至多个__限制酶切割位点____________，供外源DNA插入；

②进入细胞后，能进行__自我复制_________，或整合到__染色体DNA上_____，随其同步复制；

③有特殊的__标记基因____________，供重组DNA的鉴定和选择。

第二节基因工程的基本操作程序

基因工程的基本操作程序主要包括：

___目的基因的获取__、__基因表达载体的构建_、

____将目的基因导入受体细胞________、__________目的基因的检测与鉴定______。

1、第一步：

______目的基因的获取______________________

*目的基因主要指____编码蛋白质的基因______，也可以是一些具有_调控_____作用的因子。

（1）从__基因文库__________中获取目的基因

①基因组文库：

含有一种生物的所有基因。

②部分基因文库：

含有一种生物的部分基因，如cDNA文库。

如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA（也叫cDNA）片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，那么这个受体菌群就叫做这种生物的cDNA文库。

比较：

文库类型

cDNA文库

基因组文库

文库大小

小

大

启动子

无

有

内含子

无

有

基因的多少

某种生物的部分基因

某种生物的全部基因

物种间的基因交流

可以

部分基因可以

（2）利用____PCR________技术扩增目的基因

①原理：

__DNA双链复制____________；

②利用PCR技术扩增目的基因的前提：

有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便据此合成引物

③PCR体系需要加入的物质包括：

_模板DNA__________、___热稳定DNA聚合酶_______、_4种脱氧核苷酸_________、___引物_______；

过程：

目的基因加热至90—95℃，使其变性_解链_____；然后冷去至55—60℃，__引物______与单链相应互补序列结合；最后再次加热至70—75℃，__热稳定DNA聚合酶________作用下进行延伸，进行互补链的合成。

结束后如此循环，DNA便会呈现指数形式扩增。

上述过程可以在PCR仪中自动完成。

*DNA细胞内复制解旋需要_解旋酶_________，而在PCR中使用__高温________取代了它。

*如果用PCR技术从一个完整的DNA上获取目的基因，则至少需要__3_____轮PCR才能实现。

（3）___化学方法人工合成___________

使用此方法的前提是基因_比较小________，___核苷酸序列____已知，利用DNA合成仪仪完成。

2、第二步：

____基因表达载体的构建__________（此步骤是基因工程的核心）

（1）目的：

使目的基因在受体细胞内稳定存在，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。

（2）组成：

①位于基因的首端的_启动子_，作用是_是RNA聚合酶识别和结合位点_启动转录；

②位于基因的尾端的___终止子__，作用是_RNA聚合酶脱离位点_终止转录；

③____标记基因__________；④__目的基因____________。

*在某些表达载体中还存在复制原点结构，此结构是否为表达载体必须成分？

（是必须成分）

此结构的作用是_DNA聚合酶识别和结合位点，启动复制__。

（3）过程：

①用__同种__的限制酶同时处理___目的基因___与__载体___；使其形成可相对应的末端；

②将二者混合，同时加入__DNA连接酶__________即可。

（4）连接结果（三种可能的连接）

①______目的基因和目的基因连接_________________②_目的基因和载体连接______________________③_____载体和载体连接__________________

（5）双酶切的作用是为了防止_目的基因和载体的自身环化以及目的基因反向连接到载体上_____________。

3、第三步：

______将目的基因导入受体细胞_______________________

*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，称为__转化______。

Ⅰ植物类型方法

（1）导入植物细胞最常用方法为___农杆菌转化法___________。

①原理：

当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的__酚____类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的_Ti质粒_________上的__T-DNA_________可转移至受体细胞，并整合到受体细胞__染色体DNA______________上。

利用农杆菌的这种特点，将目的基因连接在_Ti质粒_________的__T-DNA_______上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞。

②对象：

农杆菌自然条件下感染___双子叶植物___________和___裸子植物___________。

（2）__基因枪法____________：

此方法成本较高，一般针对__单子叶植物_______植物。

、

（3）___花粉管通道法_：

我国科学家独创的方法，使用此方法成功获得____转基因抗虫棉。

Ⅱ动物类型方法

（1）方法为：

__显微注射法_______________________；

（2）受体细胞一般为：

______受精卵______________________；

（3）此方法需要对表达载体___提纯___________。

Ⅲ微生物类型方法

（1）原核生物特点：

__繁殖快____________、____多为单细胞__________、_____遗传物质相对较少_________

（2）转化过程：

使用__Ca2+____处理细胞，使细胞处于一种__能吸收周围环境中DNA分子的生理状态______________，即___感受态___________细胞。

4、第四步：

______目的基因的检测与鉴定_____________________________

（1）目的基因是否导入受体细胞:

用标记基因检测。

（2）检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，使用的方法：

____DNA分子杂交技术_________________，这是目的基因能否在受体细胞内稳定遗传的关键。

这种方法是将转基因生物的__基因组______DNA提取出来；在含有目的基因的DNA片段上用____放射性同位素等_______做标记，以此作为__探针_____，使其与提取的DNA做杂交，如果出现__杂交带_________，就表明目的基因已经插入到了染色体DNA上。

（3）检测目的基因是否转录出mRNA，使用的方法：

___分子杂交技术__________________，这是目的基因是否发挥功能作用的第一步。

（4）检测目的基因是否翻译成蛋白质，使用的方法：

____抗原抗体杂交_________________。

（分子检测）

（5）检测转基因生物是否具备相应性状，进行__抗虫或抗病____________接种试验（个体生物学水平

的检测）

第三节基因工程的应用

Ⅰ植物基因工程硕果累累

1、抗虫转基因植物；

用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因（从苏云金芽孢杆菌中分离出来的抗虫基因）、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、抗病转基因植物；

病原微生物包括__病毒____________、____真菌__________、___细菌___________；抗病转基因植物所采用的基因,使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因和抗毒素合成基因。

3、抗逆转基因植物；

抗逆基因:

调节细胞渗透压的基因,提高农作物抗盐碱和抗干旱能力;鱼的抗冻基因使作物耐寒;抗除草剂基因使作物抗除草剂。

4、利用转基因改良植物的品质。

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与植物花青素代谢有关的基因。

Ⅱ动物基因工程前景广阔

1、用于提高动物的生长速度

将_外源生长激素_____________基因导入动物体内，加速动物的生长速度。

2、用于改善畜产品品质

将___肠乳糖酶___________基因导入奶牛基因组中，获得转基因牛，其乳汁中乳糖含量大大降低，使乳糖不耐症患者也可正常饮用此牛奶。

3、用转基因动物生产药物

将__药用蛋白基因____________与__乳腺蛋白基因的启动子___________________等调控组件重组在一起，通过__显微注射_________方法，导入到哺乳动物的受精卵中，最终获得转基因动物。

该动物通过分泌的乳汁来生产所需的药品，因此成为_乳腺生物反应器_____________或___乳房生物反应器___________。

4、用转基因动物作器官移植的供体

导入某种__调节因子____________，以抑制___抗原决定___________基因的表达，或设法除去__抗原决定____________基因，再结合_克隆________技术，培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。

Ⅲ基因工程药物异军突起

*用基因工程的方法，使外源基因得到高效率_表达____的菌株，一般称为“工程菌”。

Ⅳ基因治疗曙光初照

1、分为_体外基因治疗_____和___体内基因治疗___（例如:

利用经过修饰的腺病毒作载体,成功地将治疗遗传性囊性纤维病的正常基因转入患者肺组织中）两类。

2、用于治疗的基因包括_正常基因_____________、__反义基因____________以及编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，即自杀基因。

第四节蛋白质工程的崛起

1、蛋白质工程的基本途径是：

从预期的蛋白质_功能___出发，设计预期的__蛋白质结构___，推测应有的_氨基酸__序列，找到相对应的___脱氧核苷酸__序列（基因）。

2、蛋白质工程是指从蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，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求。

*蛋白质工程也叫作_第二代基因工程_____________，它与基因工程的区别是__基因工程原则上只能生产自然界已有的蛋白质，而蛋白质工程可以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。

_

细胞工程导学案

*是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过_细胞______水平和_细胞器_______水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合技术科学。

第一节植物细胞工程

Ⅰ植物组织培养

1、植物组织培养的基本原理是植物细胞具有___全能性___________。

①定义：

已分化的细胞仍具有发育成__完整个体__________________的潜能。

*种子、受精卵发育成个体是否体现？

（种子发育成个体不体现全能性）

②原因：

细胞内有个体发育所需的___全部遗传信息________________________。

③体现：

离体的细胞、组织、器官发育成__完整个体____________。

④体现条件：

__离体_______、__激素________、营养物质、温度等适宜条件。

⑤能力大小比较：

组织细胞__<____卵细胞___<___受精卵细胞；组织细胞____<______干细胞；

植物细胞__>________动物细胞；分裂能力强的细胞__>_____分裂能力差的细胞；

2、植物组织培养的过程：

离体的器官、（脱分化）愈伤组织（再分化）

组织、细胞光照条件:

避光光照条件:

光照胚状体或丛芽

激素条件:

生长素多于细胞分裂素激素条件:

生长素少于细胞分裂素

诱导培养基分化培养基

完整个体

*愈伤组织是具有_分裂分化_____能力的___液泡化薄壁_____细胞；

*离体的细胞可以有多种选择，取形成层或分生区是因为：

容易形成愈伤组织__________；

*从一个植物体上获得的细胞做植物组织培养得到的细胞基因型一般情况是否全部相同？

不一定

原因是：

__生殖细胞培养的个体基因型一般不同体细胞培养的个体相同________

3、植物组织培养定义：

在___无菌_____和____人工控制__________条件下，将离体的器官、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_____________，最终形成完整的植物。

胡萝卜组织培养步骤:

①将胡萝卜根用自来水充分洗净,削去外皮,并切成段.用酒精棉球擦手消毒.②在超净工作台上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s后,立即用无菌水清洗2-3次,再用次氯酸钠溶液处理30min后,立即用无菌水清洗2-3次.③选取有形成层部位,切取小块.④胡萝卜组织块接种到培养基上.⑤将接种后的胡萝卜组织块,放在23-26摄氏度恒温

避光条件下培养,形成愈伤组织.

将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上,培养一段时间后,胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗.

Ⅱ植物体细胞杂交

1、植物体细胞杂交的原理是：

___细胞膜具有一定的流动性；_____植物细胞具有全能性；

2、植物体细胞杂交成功的标志是：

____获得杂种植株________________________；

3、杂种细胞形成的标志是：

_______杂种细胞再生出细胞壁__________________________；

4、植物体细胞杂交得意义：

____克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍____________；

5、植物体细胞杂交存在的问题是：

杂种植物含有两种生物的_遗传物质_____________，但并不能很好的同时表达，因此杂种植物形成后需要对应的手段进行筛选。

6、细胞融合成功后需要使用_____选择______培养基进行筛选。

离心；

振动、

电激，

聚乙二醇

酶解法

原生质体

纤维素酶和果胶酶

原生质体

再生出细胞壁

原生质体

再分化

脱分化

胚状体或丛芽

愈伤组织

若番茄细胞内有2m条染色体,马铃薯细胞含2n条染色体,则"番茄-马铃薯"细胞内含2m+2n条染色体;理论上此杂种植株是否可育?

可育若杂种细胞培育成为"番茄-马铃薯"植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于几倍体植株?

单倍体

Ⅲ植物细胞工程的实际应用

1、植物繁殖的新途径

（1）__微型繁殖____________（也叫作快速繁殖技术）

①优点有：

___不仅能保持优良品种的遗传特性；___又可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。

②属于__无性______繁殖。

（2）作物脱毒

①选择__茎尖___做组织培养进行作物脱毒。

②选择的原因是：

___茎尖的病毒极少，甚至无病毒____________。

（3）___神奇的人工种子___________

以植物组织培养得到的__胚状体、不定芽、顶芽和腋芽___等为材料，经过人工薄膜包装得

人工种子的优点不受季节、气候和地域的限制；不发生性状分离，保持亲本的优良特性；不占用土地等；

为了促进人工种子中胚状体的生长发育，可以向人工种皮中加入营养物质、抗生素、植物生长调节剂等物质。

2、作物新品种的培育

（1）单倍体育种

①取植物的花粉做_花药离体培养_____________得到单倍体___植物，然后使用__秋水仙素诱导染色体数目加倍。

②单倍体育种的优点是___明显缩短育种年限_________________________。

（2）突变体的利用

在植物组织培养过程中，由于细胞一直处于不断的__分生____________状态，因此容易受到_培养条件___________和__外界压力____________的影响而发生突变。

3、细胞产物的工厂化生产

选取组织培养获得的__愈伤组织____________进行细胞发酵培养获得药品。

第二节动物细胞工程

*动物细胞工程常用的技术手段有_动物细胞培养_____________、_____动物细胞核移植____、___动物细胞融合___________、____生产单克隆抗体_________，其中____动物细胞培养___技术是其他动物细胞工程技术的基础。

Ⅰ动物细胞培养

1、培养过程：

从健康动物体内取出组织块，剪碎，用__胰蛋白酶______或_胶原蛋白酶_____________处理一段时间，将细胞分散成单个细胞。

然后，用培养液将分散的细胞稀释制成__细胞悬液____________，再将其放入培养瓶中，置于适宜的环境中培养。

*分散细胞的试剂是否可以选择胃蛋白酶？

（否）原因是：

___胃蛋白酶的适宜pH过低。

由于细胞具有__细胞贴壁____________的特点，细胞会吸附于底物上生长，也正是这一特点，要求培养瓶或培养皿__光滑_________、____无毒______，易于贴附。

由于细胞具有____接触抑制__________的特点，细胞增殖到一定阶段就会停止增殖，此时需要重新使用_____胰蛋白酶__________处理，然后分瓶继续培养。

通常将动物组织消化后的初次培养叫做____原代培养____，而分瓶后的培养成为____传代培养__________。

1动物细胞培养的原理是：

___细胞增殖___________；

2目前现代生物技术使用的或者冷冻保存的细胞通常为___10______代以内的细胞，原因是它保持有__正常的二倍体核型_____________；

3当传代至10—50代左右，_增殖________会缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能发生变化。

④当传代超过50代时，少部分细胞会克服细胞寿命的极限，获得__不死性____________，这时细胞已经发生了突变，正在朝着等同于癌细胞的方向发展。

2、动物细胞培养条件

（1）___无菌无毒___________的环境

①培养液和所有的用具进行____无菌处理__________；

②在细胞培养液中添加一定量的___抗生素___________，防止培养过程中的污染；

③为清除代谢产物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害，还应___定期更换培养液。

（2）营养

所需营养物质与体内基本相同，例如糖、___氨基酸_____、_促生长因子________、____无机盐_____、___微量元素_______（将细胞所需的上述营养物质按其种类和所需数量严格配置而成的培养基，称为合成培养基）；由于所需营养没有完全搞清楚，在动物细胞培养过程中，还需加入__血清_血浆、___等一些天然成分。

（3）温度和PH

①哺乳动物以36.5±0.5℃；②多数细胞生存的适宜PH为7.2—7.4。

（4）气体环境

①所需气体1：

__O2_________；原因：

___细胞代谢所必需的_________________________；

②所需气体2：

__CO2_________；原因：

____维持培养液的pH________________________。

③CO2培养箱是输入95%的__空气______和5%的_CO2________。

3、动物细胞培养技术的应用

（1）重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等，借助动物细胞的大规模培养来生产；

（2）动物基因工程也离不开动物细胞的培养；

（3）培养的动物细胞还可以用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性；

（4）培养正常或病变的细胞，用于生理、病理、药理的研究。

Ⅱ动物体细胞核移植技术和克隆动物

*动物核移植是将动物的一个细胞的___细胞核___________，移入一个____去核的_的

______卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个心的胚胎最终发育成动物个体。

用核移植的方法获得的动物称为__克隆动物____________。

1、体细胞核移植的过程（克隆高产奶牛）

供体体细

如耳朵进行_细胞培养___________供体细胞

注入

卵巢获得一并吸出__细胞核_去除细胞核的诱导

卵母细胞及第一极体MII卵母细胞融合、

激活

产下犊牛胚胎移植早期胚胎培养重组胚胎

选择卵母细胞的原因是___体积大易操作；营养丰富；细胞质中含有使细胞核全能性表达的物质。

卵母细胞要在体外培养到MII中时期。

在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须去掉受体卵母细胞的核？

是为了使重组细胞核中遗传物质完全来自供体细胞

用于核移植的供体细胞，一般都选用传代10代以内的细胞？

你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？

为什么？

不是，遗传物质DNA主要存在于细胞核，也有少量存在于细胞质，重组细胞的细胞质中遗传物质来自受体卵母细胞

目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法，还有人采用其他方法，如梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。

这些方法是在没刺破透明带或卵母细胞质膜的情况下，去除细胞核或使卵细胞核DNA变性，从而达到去核目的。

幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于培养？

幼龄动物和分化程度低的细胞更易培养

动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？

动物细胞培养不经过脱分化

用物理（如电脉冲）或化学（钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。

2、根据供体细胞的选择差异，动物细胞核移植可分为___体细胞核移植___________、____胚胎细胞核移植__________。

3、体细胞核移植技术的应用前景：

①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；

②保护濒危物种

③可作为生物反应器生产医用蛋白

④作为异种移植的供