高中生物选修三知识点完整加强版

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。一组具有多种功能的活性蛋白质（主要是
糖蛋白），是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。具有抗病毒、抗细胞分
裂、免疫调节等多种生物学功能，是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。
3. 内容：（ 1）分子水平：基因克隆即目的基因的复制（受体细胞的无性繁殖）、
分离（特 定基因探针选择、钓取目的基因）过程
（ 2）细胞水平：杂交瘤制备单克隆抗体
（ 3）个体水平：不通过两性细胞的结合，从一个单一（体）细胞繁殖出 生物个体
——胚胎细胞克隆以胚胎 / 卵细胞作为供体、 利用核移植，
不是严格 意义上的动物个体克隆
成
A . 单细胞 ：细胞质丰富、液泡小、细胞核大（胚性细胞特征）
③酶解细胞壁→原生质体培养→新植株
（2）用途：微型繁殖、制造人工种子 ( 胚状体阶段 ) 、单倍体育种、
作物脱毒 （植物分生组织细胞，分裂旺盛病毒极少 Cf 抗病毒）、
在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液，可诱发和筛选抗盐植株
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细胞产物工厂化生产 （愈伤组织阶段已可，试管培养苗、细胞培养
凝固剂等 )
b.
植物激素 / 生长调节剂 （适当 浓度配比 诱导分化出芽 / 根的顶端分生组
织 / 花）
—— IAA>CTK诱导外植体脱分化形成愈伤组织
c.
无菌条件（外植体 70%酒精消毒、器械高温蒸汽灭菌）——杂菌争夺
产毒
d.
适宜的 pH、温度和渗透压
B. 光照 ：若外植体是（带叶）茎段，不经历脱分化再分化，组培全过程均
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
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， 核心：构建重组 DNA分子 （一）基本工具（技术基础） Cf 工具 &工具酶
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
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(……
——外植体选取形成层 ( 分生组织 ) 部分易于诱导形成愈伤组织
A. 培养条件 ：
首先是离体培养 ( 生物体内细胞中基因在特定时间和空间条件下选择性
表达，细胞
分化为不同组织、器官，故无法表现出全能性 )
半/ 固体培养基（固体为例）
a.
营养物质 ：水、无机盐、蔗糖、维生素、有机添加剂 ( 氨基酸、琼脂
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
(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
践）
—— Cf 有基因缺陷的染色体 /DNA分子上： 具体与哪条 DNA分子结合
随机
——治疗隐性遗传病（正常基因相对缺陷基因呈显性）
4. 安全性问题：在导入目的基因的同时可能会导入其他基因如抗生素抗性基因，
可能会使人体内细菌抗药性增强，以致某些药物的药效减弱 （四）蛋白质工程的概念 蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基
受精卵＞生殖细胞＞胚胎 / 全能干细胞＞多能（干）细胞＞专能（干）细胞＞体 细胞；
——生殖细胞在一定刺激下染色体可加倍；一些动物存在孤雌生殖 植物细胞＞动物细胞；低等动物＞高等动物 ——不同种类植物或同种植物的不同基因型个体间全能性的表达程度大不相同
长期培养后的全能性下降原因：染色体畸变、核变异、非整倍体产生；细胞或 组织中激素 平衡被打破；细胞对外源生长物质的敏感性改变；形成缺乏成胚性 的细胞系
DN
A 导入受体
细胞或通过细胞融合将不同源的遗传物质重新组合，再通过细胞培养，获得具
有特定性状
的植株
Cf 细胞工程 ：细胞培养和细胞融合（若基因型不同为细胞杂交）
——基因定位：利用细胞杂交中染色体丢失与特定基因产物
的对应关系
（三）动物细胞工程 1. 动物细胞培养 指明“动物”细胞培养
（ 1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细 胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
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
干扰素是一种广谱抗病毒剂，并不直接杀伤或抑制病毒，而主要是通过细胞表
面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制乙肝病毒的复制；同时还可增强自
然杀伤细胞 （ NK 细胞）、巨噬细胞和 T 淋巴细胞的活力， 从而起到免疫调节作用，
并增强抗病毒能力。
3. 基因治疗 ：将正常功能的外源基因导入缺陷细胞内（初级实验阶段、未临床实
反应器也可）
3. 原生质体融合 / 植物体细胞杂交（不同植物）
获得原生质体：在甘露醇溶液环境（ 较高渗透压 ）中用纤维素酶和果胶酶混合
液处理
用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，用等渗溶液洗涤；
检验原生质体是否符合要求：依据渗透作用原理，采用低渗胀破法
（见比较表格）
4. 植物细胞工程 ：培养植物细胞（包括原生质体），借用基因工程技术将外源
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
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。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
转录
翻译
专题 2 细胞工程
（一）克隆 1. 克隆 clone ：无性繁殖系 （只由一个模板分子、 母细胞或母体直接形成新一代…）
2. 克隆技术 cloning ：从众多基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择获得目的基因 或特定类 型细胞的操作技术
DNA双螺旋结构，遗传信息传递方式
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
——植株在多次继代培养后，会逐渐丧失细胞全能性的表达能力
→新植株
2. 植物组织培养（植物克隆的技术基础） （ 1）理论基础： 植物细胞全能性 ，即植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能
性，因而 都具有发育成完整植株的潜能
（ 2）过程： ①离体植物细胞、组织或器官（外植体）→获得愈伤组织→诱导形成试管苗
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
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 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
DNA
（ 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
（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/Ca 2+ 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
4. 条件：（1）理论条件 ：细胞全能性 / 细胞有发育成完整个体的全套遗传物质 （根 本原因）
（ 2） 基本条件 ：①具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞 ②具有能有效调控细胞核发育的细胞质物质 e.g 去核
卵细胞
③完成胚胎发育的必要的环境条件 e.g 胚胎早期培养 环境 / 子宫 5. 非正面影响：丰富生物多样性，促进生物进化，维护生态平衡 （二）植物克隆 1. 全能性表达的难易程度：
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
需要光照；
若外植体是非光合作用部位（如胡萝卜块根），再分化成芽后光
照
C. 试管苗移栽前需炼苗（草炭土 / 蛭石，逐渐降湿）
D. 愈伤组织 ：排列疏松的高度液泡化的活的薄壁组织团
②外植体→愈伤组织→摇床液体悬浮培养分散成单细胞→胚状体→人工种
子
——单细胞植物克隆，类似受精卵的卵裂、分化、器官发生、形态建
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