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高中生物选修三 现代生物专题知识点全覆盖

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专题一 基因工程 ·最新考纲1．基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。 一、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纯化而来。 (2)作用：识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (3)结果：产生黏性末端或平末端。 2．DNA连接酶 (1)作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成DNA分子。 (2)类型 常用类型 E·coli DNA连接酶 T4 DNA连接酶 来源 大肠杆菌 T4噬菌体 功能 连接黏性末端 连接黏性末端和平末端 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 3.载体

(1)常用载体——质粒 化学本质：双链环状DNA分子特点 能自我复制有一个至多个限制酶切割 位点有特殊的标记基因 (2)其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。 深度思考 如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，则图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序如何？

提示 限制性核酸内切酶能将DNA分子切割为DNA片段，符合图中①；DNA聚合酶在

DNA复制过程中将脱氧核苷酸连接成DNA链，符合图中④；DNA连接酶能连接不同的DNA片段，符合图中②；解旋酶能打开DNA双链形成DNA单链，符合图中③。故正确顺序应为①④②③。 二、基因工程的操作程序

1.获取目的基因— ①从基因文库中获取②利用PCR技术扩增③通过化学方法人工合成 2.基因表达载体的构建—组成



 ①目的基因②启动子③终止子④标记基因

3.将目的基因导入受体细胞—方法 ①植物：农杆菌转化法、基因枪法、花粉 管通道法②动物：显微注射技术③微生物：感受态细胞法

4.目的基因的检测与鉴定—



 ①利用DNA分子杂交技术检测目的基因的有无②利用分子杂交技术检测目的基因的转录③利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因的翻译④利用个体生物学水平的鉴定检测重组性状的表达

深度思考 基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—；限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。

请据图分析： 切割目的基因时宜选择限制酶Ⅰ还是限制酶Ⅱ切割质粒呢？请说明理由。 提示 由题图及题干信息知，目的基因两侧分别含—GGATCC—序列和－GATC－序列，若使用酶Ⅰ切割，只能切断一侧，不能切断另一侧，若使用酶Ⅱ切割，则可同时切断两侧，从而切出目的基因，同理，质粒中也含两种酶识别位点，且两识别位点均位于标记基因部位。若使用酶Ⅱ切割质粒，则可同时破坏两个标记基因，使用酶Ⅰ切割则可保留Gene Ⅰ作标记基因，故切割目的基因应选择酶Ⅱ，切割质粒应选择酶Ⅰ。 1．基因工程的基本原理和理论基础概括(如下图)

2．限制酶选择的注意事项 (1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类 ①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。 ②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。 ③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类 ①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。 ②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma Ⅰ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 3.易错警示！ 基因工程操作基本工具的8个易错点 (1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。 (3)在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。 (4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。 (5)不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶切割，产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。 (8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。 三．基因工程操作的基本步骤 1．目的基因的获取 目前有两种途径：一是直接提取目的基因，如从基因文库中获取。二是人工合成目的基因，常用的方法有化学合成法和反转录法。 2．基因表达载体的构建 (1)基因表达载体的组成

(2)构建过程 3．将目的基因导入受体细胞 细胞类型 常用方法 受体细胞 转化过程 植物细胞 农杆菌转化法 体细胞 将目的基因插入Ti质粒的T—DNA上→转入农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上

动物细胞 显微注射技术 受精卵 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵→获得受精卵→显微注射→早期胚胎培养→胚胎移植→发育成为具有新性状的动物

微生物细胞 Ca2＋处理增大细胞膜通透性 原核细胞或酵母菌

用Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组

表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收

4.目的基因的检测与鉴定

四、基因工程的应用1．基因工程的应用 (1)动物基因工程：用于提高动物生长速度从而提高产品产量；用于改善畜产品品质；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。 (2)植物基因工程：培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物；利用转基因改良植物的品质。 (3)基因诊断：又称为DNA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。 (4)基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：ADA基因缺陷症的基因治疗。 2．转基因生物的安全性与生物武器 (1)转基因生物存在安全性问题的原因 ①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。 ②目的基因往往是异种生物的基因。 ③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。 (2)对转基因生物安全性的争论：主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在激烈的争论。 (3)理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。 (4)生物武器 ①生物武器的种类(连一连)

②中国政府的态度：在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。 二、蛋白质工程 1．概念理解 (1)基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)操作：基因修饰或基因合成。 (3)结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。 (4)目的：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计。 2．蛋白质工程的设计流程

专题二 细胞工程 ·最新考纲 1．植物的组织培养(Ⅱ)。2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。 一、植物细胞工程 1．细胞工程 (1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。 (2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。 2．植物细胞的全能性 (1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 (2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。 (3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 3．植物组织培养技术 (1)概念理解 ①培养对象：离体的植物组织、器官或细胞。 ②培养条件：无菌、人工配制的培养基、相关激素等人工控制条件。 ③培养结果：产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 (2)操作流程

4．植物体细胞杂交技术 (1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 (2)操作流程

(3)流程分析 ①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。 ②过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定的流动性。 ③诱导b融合的两种方法：物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 ④过程c是原生质体融合后再生出细胞壁。 ⑤过程d是植物组织培养技术，其原理是细胞的全能性。 (4)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。 5．植物细胞工程的应用 (1)植物繁殖

的新途径 微型繁殖：保持优良品种的遗传特性，高效快速地实现大量繁殖作物脱毒：利用分生区附近如茎尖组织培养获得脱毒苗人工种子：胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等包上人工种皮制成 (2)作物新品种的培育：单倍体育种、突变体的利用。 (3)细胞产物的工厂化生产：培养到愈伤组织阶段。 深度思考 研究人员研究了马铃薯茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如下图，请思考。

(1)实验结果表明，茎尖大小与脱毒率、成苗率关系如何？ (2)马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为多少mm? 提示 (1)据图可知，茎尖越小脱毒率越高，成苗率越低。 (2)当茎尖大小为0.27 mm时脱毒率和成苗率相对都较高。 二、动物细胞工程 1．动物细胞培养——动物细胞工程技术的基础 (1)动物细胞的培养过程

(2)培养条件 ①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。 ②营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆等一些天然成分。 ③适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。 ④气体环境：含95%空气加5%CO2的混合气体，其中后者的作用是维持培养液的pH。 (3)应用：生物制品的生产、检测有毒物质、医学研究。 2．动物体细胞核移植技术和克隆动物

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(2021年整理)高中选修3现代生物科技专题知识点总结

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选修3易考知识点背诵专题1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，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性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

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:主要是从原核生物中分离纯化出来的.（2)功能:能够识别双链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，因此具有专一性.(3)结果:经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：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T4DNA连接酶）的比较：①相同点：都缝合磷酸二酯键。

②区别:E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体,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聚合酶作用的异同：DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，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）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

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选修3《现代生物科技专题》知识点总结基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，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性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

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。

操作水平：DNA分子水平原理：基因重组优点：1.突破物种界限 2.定向改造生物的遗传特性（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：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点切割，因此具有专一性。

（3）作用的化学键：切割磷酸二酯键(4)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

2.“分子缝合针”——DNA连接酶(1)作用：将两个具有相同粘性末端的DNA片段连接起来，形成重组DNA（2）连接的化学键：磷酸二酯键（3）与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，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。

（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

④对受体细胞无害。

（2）最常用的载体是质粒,它是一种环状DNA分子。

（3）其它载体：噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.从基因文库中获取（不知道目的基因的核苷酸序列的情况下采用）2.人工合成。

常用方法有：（1）反转录法（已经获得mRNA的情况下采用）（2）化学合成法（知道目的基因的核苷酸序列、基因比较小的情况下采用）3.PCR技术扩增目的基因（知道目的基因两端的核苷酸序列、基因比较大的情况下采用）（1）PCR的含义：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：获取大量的目的基因（3）原理：DNA双链复制（4）过程：第一步：变性，加热至90～95℃DNA解链为单链；（高温解旋）第二步：复性，冷却到55～60℃，引物与两条单链DNA结合；第三步：延伸，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。

高中生物选修三知识点整理(完整加强版)

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生物选修3知识点（区别不同工程和不同操作水平）专题1 基因工程概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

基本原理：让目的基因在受体细胞内稳定且高效的表达理论基础：DNA是生物遗传物质的发现，DNA双螺旋结构，遗传信息传递方式核心：构建重组DNA分子（一）基本工具（技术基础）Cf 工具&工具酶1.限制性核酸内切酶（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的（不切割自身DNA的原因：原核生物中无该限制酶的识别序列或其已被修饰）（2）功能：识别和切割DNA分子内一小段特殊的脱氧核苷酸序列（偶数碱基对回文序列）特异性表现：识别特定片段、切割该片段中的特定位点、形成一种末端Cf —G↓GATCC— & —↓GATC—（3）结果：DNA片段末端形成末端碱基互补的黏性末端或平末端①用切割（质粒）②根据目的基因的位置或剪辑序列来确定限制酶的种类③切割后的片段要画全2.DNA连接酶（1）功能：连接具有末端碱基互补的2个DNA片段，形成重组DNA分子Cf DNA聚合酶：只能将单个脱氧核苷酸逐个添加到已有的脱氧核苷酸链之后，需模板DNA，连接磷酸二酯键3.载体（1）条件：①能在受体细胞中稳定保存并大量复制，基本不影响受体细胞正常生命活动②一至多个限制酶酶切位点（必须在所需标记基因外），供外源DNA片段插入③标记基因，便于筛选含有重组DNA分子的受体细胞——往往需要根据需求改造天然载体（2）功能：①作为运载工具将目的基因转移到受体细胞内——载体选质粒的原因：具有环状结构，能够携带目的基因②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制和转录/表达（3）质粒（最常用的载体）一种能够自主复制，在细菌(或酵母菌)中独立于染色体之外存在的双链环状DNA分子（4）其它载体：噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：获取目的基因1.目的基因：人们所需要的编码蛋白质的结构基因2.方法(1)序列已知①化学合成法——较长DNA单链合成过程中容易出现碱基缺失如反转录法（e.g获取mRNA逆转录成cDNA再用DNA聚合酶生成双链）②聚合酶链式反应(PCR)扩增Polymerase Chain Reaction（1）原料：水、缓冲液、4种游离脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶、模板DNA(……基因)、对…基因特异的2段DNA引物（防止相互或自身折叠）（2）过程：第一步：加热至90～95℃，DNA在高温下变性解链第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链（退火）第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成能量来源于dNTP(2)序列未知建立基因文库：建立一个包括目的基因在内的基因文库(保存在受体菌中)，再从基因文库中获取3.目的基因大量扩增/分子水平的克隆①利用受体细胞（如 E.coli）无性繁殖，利用基因探针钓取，再导入最终受体细胞e.g目的基因→大肠杆菌→农杆菌→植物细胞→植物（主要在细菌分裂时几何级扩增，尽管质粒独立于拟核，可在分裂时发生自我复制，但由于多数细菌对胞内质粒数量有限制，故该种复制对扩增效果不大）②PCR技术第二步：形成重组DNA分子（基因表达载体：启动子＋目的基因＋终止子＋标记基因）1.目的：转运目的基因，并使在受体内稳定存在、复制、表达/转录并稳定遗传（基因型X0）2.过程：（1）单酶切：用同种限制酶分别切割目的基因和载体从而形成相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来——有时用不同限制酶也可以形成相同的粘性末端（2）双酶切：用两种限制酶切割使目的基因和载体两端各形成两种粘性末端，防止载体和目的基因自身环化第三步：将重组DNA分子导入受体细胞——需将目的基因整合到动植物细胞的染色体DNA上目的基因是否整合到染色体DNA上决定于基因表达载体上是否有相关序列（形成酶）1.植物体细胞：农杆菌转化法（插入Ti质粒上的T-DNA），基因枪法、花粉管通道法——导入叶绿体DNA中，由于细胞质/器DNA的遗传与性别相关联，故可避免因花粉传播而造成基因污染（目的基因传播到非转基因生物中）2.动物受精卵：显微注射技术用（如显微注射）技术/方法将目的基因导入cf转基因/基因工程技术3.原核细胞：CaCl2/Ca2+ 处理法（先用Ca2+处理增加细胞壁通透性，使之成为感受态细胞，再将重组质粒与感受态细胞混合，在一定温度下感受态细胞吸收DNA分子）——原核生物作为受体细胞的原因：①繁殖快②体积小新陈代谢旺盛（目的产物合成效率高）③遗传物质少（便于操作）、④单细胞（容易培养）第四步：筛选含有目的基因的受体细胞1.原因：受体细胞接纳重组DNA分子存在概率2.原理：载体如质粒上的抗性基因等标记基因3.方法：利用选择培养基筛选①蔗糖转运蛋白：仅以蔗糖作为碳源的培养基②菌落表现型：抗……不抗……第五步：目的基因的检测和表达——目的基因导入受体细胞可能仅进行大量扩增，但不一定以此为目的1.DNA/核酸分子杂交技术用cDNA作为探针与从受体细胞中提取并解旋的DNA/mRNA杂交，观察是否会出现杂交带检测①染色体DNA上是否插入了目的基因②目的基因是否转录出了mRNA ——①一种基因探针只能检测水体中的一种病毒；检测病毒可对照核酸序列②放射性同位素标记探针③基因探针是一小段cDNA，可以与相应基因转录出的mRNA结合（即使被切割）采用DNA分子杂交技术/方法，用基因探针检测2.抗原－抗体杂交：目的基因是否翻译成蛋白质如E.coli合成人胰岛素原3.个体水平的鉴定：如转基因抗虫植物（让害虫吞食该转基因棉植株的叶片，观察害虫存活情况，以确定其是否具有抗虫形状）——根本原因：联系基因层面，cf基因序列&碱基对/脱氧核苷酸序列（三）基因工程的应用1.动植物基因、细胞工程：优点①所需时间短②克服远缘杂交不亲和的缺陷（对应传统缺点）2.基因工程药物：首次是生长素释放抑制激素，然后胰岛素（ E.coli产酶原）、干扰素等干扰素：我国第一个基因重组新药。

2019-2020年人教版高中生物选修3《现代生物科技专题》知识点整理

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2019-2020年人教版高中生物选修3《现代生物科技专题》知识点整理专题1 基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，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性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

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：主要是从原核生物中分离纯化出来的。

（2）功能：能够识别双链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，因此具有专一性。

（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：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区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，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聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，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）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。

②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。

③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。

（3）其它载体：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：目的基因的获取1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。

2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。

人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。