苏教版生物选修三最全基础知识点梳理

苏教版生物选修三最全基础知识点梳理基因工程是一种在DNA分子水平上进行操作的技术，也称为重组DNA技术。

它包括了在体外对生物基因进行剪切、拼接、导入和表达等操作。

这些操作的对象是基因，水平则是分子水平。

基因工程的基本过程包括获得目的基因、构建重组DNA和导入宿主细胞等步骤。

基因工程的基本工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。

限制酶主要用于识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并使其断开。

DNA连接酶则用于恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。

载体则是重组DNA在宿主细胞中复制和稳定保存的载体。

最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状DNA分子。

除了质粒外，噬菌体和动、植物病毒也是常用的载体。

获得目的基因的方法主要有从自然界中分离和人工合成两种。

对于原核细胞的目的基因，可以直接分离；对于真核细胞的目的基因，则通常采用人工合成的方法。

常用的人工合成方法有反转录法和化学合成法。

此外，PCR技术也可以用于扩增目的基因。

总之，基因工程技术已经广泛应用于医学、农业和工业等领域，为人类社会的发展做出了重要贡献。

PCR是一种核酸合成技术，可以在生物体外复制特定的DNA片段，其主要目的是获取大量的目的基因。

其原理是DNA双链复制，过程分为三步：首先加热至90～95℃使DNA解链为单链，其次冷却到55～60℃，使引物与两条单链DNA结合，最后加热至70～75℃，使热稳定DNA聚合酶从引物起始进行互补链的合成。

PCR的特点是指数形式扩增。

制备重组DNA分子需要除目的基因外还必须有标记基因。

标记基因的作用是鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。

制备方法是使用同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用DNA连接酶将两者连接。

转化是将目的基因导入受体细胞并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

常用的转化方法有农杆菌介导转化技术、基因枪介导转化技术和花粉管通道技术等。

筛选出获得目的基因的受体细胞，培养受体细胞并诱导目的基因的表达是目的基因的检测与鉴定的关键步骤。

首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。

其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是采用DNA分子杂交技术。

最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原—抗体杂交技术。

有时还需要进行个体生物学水平的鉴定，如抗虫或抗病的鉴定等。

基因工程的应用包括植物基因工程、动物基因工程、基因诊断和基因治疗。

植物基因工程可以生产抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。

动物基因工程可以提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，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。

基因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，而基因治疗则是指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。

例如，ADA基因缺陷症可以通过基因治疗来治疗。

第三节：蛋白质工程蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因来定向改造天然蛋白质甚至创造自然界不存在的具有优良特性的蛋白质。

其基本原理是首先预期蛋白质功能，然后测定蛋白质三维空间结构，推测应有的氨基酸序列，找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），最终得到具有预期功能的蛋白质。

蛋白质工程的应用包括通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性，合成嵌合抗体，改变蛋白质的活性等。

与基因工程不同，蛋白质工程是通过改造基因来定向改造蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质。

虽然基因工程可以将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达，但是它只能生产自然界已存在的蛋白质。

因此，蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程。

第二章：细胞工程第一节：植物细胞工程植物细胞具有全能性，即具有发育成完整个体所必需的全套遗传物质。

其表现全能性的条件包括离体、无菌、一定的营养条件、植物激素诱导以及环境条件的影响。

植物组织培养是利用细胞全能性，通过脱分化形成愈伤组织和愈伤组织再分化的核心过程。

培养基的成分包括水分、无机盐、碳源、维生素、生长调节剂（细胞分裂素和生长素）、有机添加物等。

在进行植物组织培养时需要注意实验用具的严格灭菌、接种过程的严格无菌操作以及愈伤组织和试管苗培养的不同光照条件。

植物细胞培养的应用包括植物育种、植物病毒学、植物生理学、植物分子生物学等领域。

细胞会在培养基中生长和繁殖，形成细胞群体。

②传代培养：将原代培养的细胞群体分散成单个细胞，再次培养，继续增殖，这个过程称为传代培养。

2、组织培养1）概念：从动物体内取出一定的组织或细胞，将其培养在适宜的培养基中，以维持组织的生长和分化，从而获得大量的组织或细胞的一种技术。

2）应用：组织工程、药物筛选、疾病模型研究等。

二、动物细胞的遗传工程1、基因转染技术1）概念：将外源基因导入到动物细胞中，使其表达特定的蛋白质或产生特定的功能。

2）方法：病毒载体介导转染、质粒DNA转染、RNA干扰等。

2、基因敲除技术1）概念：通过干扰RNA或其他方法，使目标基因的表达被抑制或消除，以研究基因功能或治疗疾病。

2）方法：RNA干扰、CRISPR-Cas9等。

三、动物细胞的克隆技术1、概念：利用体细胞核移植技术，将成熟细胞核移植到去核卵母细胞中，使其发育成为与供体细胞基因相同的个体。

2、方法：体细胞核移植、多倍体诱导等。

拓展延伸】动物细胞工程技术在医药、食品、环境等领域有着广泛的应用。

例如，利用动物细胞工程技术可以生产重要的生物制品，如抗体、疫苗、生长因子等；也可以用于疾病模型研究、药物筛选等方面。

传代培养是将原代培养的细胞分散成细胞悬浮液，分装到多个培养瓶中继续培养的过程。

在原代培养的基础上，细胞会出现接触抑制，需要使用胰蛋白酶使细胞从甁壁上脱离下来。

细胞株是原代培养的细胞传至10代左右后，部分细胞能够度过“危机”而继续传下去，这些存活的细胞一般能传代40～50代，遗传物质没有发生改变。

而细胞系是当细胞传至50代以后不能再传下去，但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，带有癌变的特点，从而有可能在培养的条件下无限制地传代下去。

动物细胞和组织的培养需要无菌、无毒的环境，培养液应进行无菌处理，通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。

此外，营养也是必要条件，合成培养基成分包括糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常需加入血清、血浆等天然成分。

适宜温度为哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃，pH为7.2～7.4，气体环境为95%空气＋5%CO2，CO2的主要作用是维持培养液的pH。

动物细胞培养技术的应用很广泛，可以制备许多有重要价值的生物制品，如病毒疫苗和单克隆抗体，还可以进行有毒物质和药物的检测，进行大面积烧伤或烫伤病人的皮肤移植，以及培养医学研究的各种细胞，有助于细胞全能性的揭示、细胞周期及其调控等基础研究的进行。

动物组织培养与动物细胞培养方法类似，不需要使用胰蛋白酶等使组织块中的细胞离散。

细胞核移植技术是一种将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟卵细胞内放入技术。

哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。

体细胞核移植的大致过程是：选用去核卵(母)细胞，将其细胞核去除，再将体细胞的细胞核移植到去核卵细胞内，经激活后移植到母体内发育。

体细胞核移植技术（克隆技术）的应用包括加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育等。

3、动物细胞融合单克隆抗体技术动物细胞融合技术是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞。

这项技术可以克服远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。

单克隆抗体制备过程中，一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。

但从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。

因此，使用动物细胞融合技术制备单克隆抗体。

制备过程要经过两次筛选，第一次用特定的选择培养基从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞，第二次在多孔培养板上培养，筛选出能产生特异性抗体的细胞群。

杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。

单克隆抗体的优点是特异性强，灵敏度高，并能大量制备。

单克隆抗体技术的应用非常广泛。

首先，作为诊断试剂，可以准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。

其次，单克隆抗体还可以用于治疗疾病和运载药物，主要用于治疗癌症，可制成“生物”，也有少量用于治疗其他疾病。

虽然动物细胞融合技术与植物体细胞杂交的原理相似，但是在处理方法和应用方面还是存在一些差异。

植物细胞杂交主要是通过酶解法除去细胞壁，然后使用物理法、化学法和生物法等方法促进细胞融合，以克服有性远缘杂交不亲和性和母系遗传。

而动物细胞融合则主要使用聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等因素诱导细胞融合，以克服远缘杂交的不亲和性。

本文介绍了生物技术和生态工程的相关知识。

首先介绍了原生质体制备和融合以及单克隆抗体的提纯方法。

接着，介绍了注射特定抗原法免疫处理正常小鼠、杂交瘤细胞的筛选和培养等技术。

在生态工程方面，简述了生态工程的概念和建设目的，以及农林牧副渔一体化生态工程的实例。

同时，介绍了生态工程的原理，包括物种共生原理、生态位原理、食物链原理和物种多样性原理。

生态工程的建设需要遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。

生态工程的设计必须遵循社会发展和经济运行的基本规律，运用系统工程的理论和方法来指导生态工程的实现和管理。

除了必须遵循上述各种基本原理外，还要考虑通过适当满足物种生存、生长或繁殖的环境条件来提高物种的适应能力。

生态工程遵循的基本原理包括物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理和系统学和工程学原理。

其中，物质循环再生原理强调物质在各类生态系统中进行循环利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。

物种多样性原理则指出，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。

协调与平衡原理强调处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。

整体性原理则强调生态工程建设时需要考虑到经济和社会等系统的影响力。

最后，系统学和工程学原理则强调生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。

根据性质和设计目标的不同，生态工程可分为不同的类型。

例如，具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程；以环境保护为目标的林业生态工程，包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等；以治理环境污染为目标的治污生态工程，包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。