高中生物选修三现代生物技术专题总复习

专题一专题一 基因工程基因工程一、基因工程的工具一、基因工程的工具 限制酶限制酶 DNA连接酶连接酶 载体载体二、基因工程的程序二、基因工程的程序获取获取构建构建导入导入检测检测1.用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述 不正确的是不正确的是（）A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 B.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 C.DNA连接酶和连接酶和 RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 D.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒质粒 C2.下列关于基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（下列关于基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度的影响限制性内切酶的活性受温度的影响C.限制性内切酶能识别和切割限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取限制性内切酶可从原核生物中提取C含重组质粒含重组质粒 土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基因含含kanr质粒质粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测3.3.在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（因（kankanr r）常作为标记）常作为标记 基因，只有含卡那霉素抗基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。图为获得抗虫棉的技术流程。含重组质粒含重组质粒 土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基因含含kanr质粒质粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测请据图回答：请据图回答：（1）A过程需要的酶有过程需要的酶有_。（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是条件是_。（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入还必须加入_。（4）如果利用）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，分子杂交原理对再生植株进行检测，D过过程应该用程应该用_ _ _ 作作为探针。为探针。限制性内切酶和限制性内切酶和DNA连接酶连接酶具有标记基因；能在宿主细胞内复制并稳定保存具有标记基因；能在宿主细胞内复制并稳定保存卡那霉素卡那霉素放射性同位素（或荧光分子）标记后的抗虫基因放射性同位素（或荧光分子）标记后的抗虫基因（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。合孟德尔遗传规律。将转基因植株与将转基因植株与_杂交，其后代杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型素敏感型 的数量比为的数量比为_。若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得则获得 的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占_%。含重组质粒含重组质粒土壤农杆菌土壤农杆菌抗虫基因抗虫基因含含kanr质粒质粒重组质粒重组质粒A构建构建土壤农杆菌土壤农杆菌导入导入B培养选择培养选择侵侵 染染转基因转基因抗虫植株抗虫植株离体棉花离体棉花叶片组织叶片组织愈伤组织愈伤组织C诱导选择诱导选择再生植株再生植株分化分化D检测检测非转基因植株非转基因植株3：1100三、基因工程的应用三、基因工程的应用如如转基因抗虫棉（水稻）转基因抗虫棉（水稻）减轻农药对环境的污染减轻农药对环境的污染抗病毒（细菌、真菌）转基因抗病毒（细菌、真菌）转基因植物，植物，如如抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因烟草等抗病毒转基因烟草等如如转鱼抗冻蛋白基因番茄、转鱼抗冻蛋白基因番茄、转基因抗除草剂玉米转基因抗除草剂玉米如如富含赖氨酸的转基因玉米、富含赖氨酸的转基因玉米、转番茄基因的延熟番茄转番茄基因的延熟番茄如如转生长激素基因鲤鱼转生长激素基因鲤鱼如如低乳糖转基因牛（转低乳糖转基因牛（转肠乳糖酶基因）肠乳糖酶基因）如如乳腺生物反应器乳腺生物反应器利用基因工程利用基因工程改造供体器官改造供体器官，抑抑制或去除制或去除供体器官供体器官抗原决定基因抗原决定基因的表达的表达，获得，获得没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的转基因克隆猪器官 利用基因工程技术，通过利用基因工程技术，通过微生物微生物生产蛋白质类药品。生产蛋白质类药品。从病人体内获得某种细胞，进行培养，在从病人体内获得某种细胞，进行培养，在体体外外完成完成基因转移基因转移，筛选筛选成功转移的细胞成功转移的细胞扩增培养扩增培养重新输入重新输入患者体内的治疗方法。患者体内的治疗方法。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。基因治疗就是将基因治疗就是将正常基因正常基因导入病人体内，使导入病人体内，使该基因的该基因的表达产物发挥功能表达产物发挥功能，从而，从而达到治疗疾病达到治疗疾病的目的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。的目的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。专题二专题二 细胞工程细胞工程植植 物物 细细 胞胞 工工 程程 植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，植物组织培养是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配将离体的植物器官、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，最终形成生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株完整的植株。动动 物物 细细 胞胞 工工 程程1.1.无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境添加一定量的抗生素，定期更换培养液。添加一定量的抗生素，定期更换培养液。2.2.营养物质营养物质 糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及以及动物或人血清动物或人血清等。等。3.温度和温度和pH温度温度pH4.气体环境气体环境与体内相近与体内相近 36.50.57.27.4O2CO2细胞代谢所必需细胞代谢所必需维持维持pH（二）单克隆抗体技术（二）单克隆抗体技术l 每一个每一个B淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。由单个由单个B B淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体就是化学性质单一、特异性强的抗体就是单克隆抗体单克隆抗体。l B淋巴细胞：能产生抗体，淋巴细胞：能产生抗体，体外培养不能无限增殖体外培养不能无限增殖。l 骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，不能产生抗体不能产生抗体。现有现有A和和B两个肉牛品种，两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成品种牛的细胞组成可表示为可表示为A细胞核、细胞核、A细胞质，细胞质，B品种牛则为品种牛则为B细胞核、细胞核、B细胞质。细胞质。（1）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核细胞核和和B细胞质组成，基本步骤是，从细胞质组成，基本步骤是，从A品种牛体内取出品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_注入注入B品种牛的品种牛的_卵母细胞，经过卵母细胞，经过某处刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为某处刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为_，将该胚胎移入代孕母牛的，将该胚胎移入代孕母牛的_中，通中，通过培育可达到目的。过培育可达到目的。细胞核细胞核去核去核重组胚胎重组胚胎子宫子宫（2）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母细胞的数量原因之一是卵母细胞的数量_，为解决这一问，为解决这一问题，可以用题，可以用_激素处理激素处理B品种母牛。品种母牛。（3）克隆牛的产生说明）克隆牛的产生说明_具有全能性。具有全能性。克隆牛的性状主要表现克隆牛的性状主要表现_品种牛的特征。由品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自核的遗传物质来自_个亲本，细胞质来自个亲本，细胞质来自_性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成_（相同，不同）。（相同，不同）。不足不足促性腺促性腺A动物体细胞核动物体细胞核2雌雌不同不同细胞核细胞核高尔基体高尔基体中心体中心体线粒体线粒体细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘(尾的基部尾的基部)原生质滴原生质滴(球状球状,最后脱最后脱落落)精细胞变形为精子精细胞变形为精子专题三专题三 胚胎工程胚胎工程卵子受精的标志 卵黄膜和透明带的间隙可以观察到卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体两个极体时，时，说明卵子已经完成了受精。说明卵子已经完成了受精。三、胚胎发育受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚（内含囊胚腔）（内含囊胚腔）原肠胚原肠胚（内含原肠腔）（内含原肠腔）胎儿胎儿卵裂卵裂试管动物技术试管动物技术 通过人工操作使卵子和精子在通过人工操作使卵子和精子在体外体外条件下条件下成熟成熟和和受受精精，并通过，并通过培养培养发育成发育成早期胚胎早期胚胎后，再经后，再经移植移植产生产生后代后代的技术。的技术。一、体外受精一、体外受精1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养u超数排卵技术：超数排卵技术：利用利用处理，使得卵巢中有更多的卵泡处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵超数排卵。采集雌性动物的卵细胞和雄采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在性动物的精子，使其在体外体外完成受精的过程。完成受精的过程。2.精子的采集和获能精子的采集和获能3.受精受精胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。（同期发情处理）（提供相同环境）（同期发情处理）（提供相同环境）供体的早期胚胎应在一定时间内处于游离状态。供体的早期胚胎应在一定时间内处于游离状态。（注意冲卵时间）（便于胚胎收集）（注意冲卵时间）（便于胚胎收集）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥 （供、受体同种）（利于胚胎存活）（供、受体同种）（利于胚胎存活）供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系 （注意胚胎时期）（保持遗传特性）（注意胚胎时期）（保持遗传特性）u胚胎移植成功与否的条件胚胎移植成功与否的条件专题四专题四 生态工程生态工程 人类应用人类应用生态学生态学和和系统学系统学等学科的基本原理和方等学科的基本原理和方法，通过法，通过系统设计、调控和技术组装系统设计、调控和技术组装，对，对已破坏的生已破坏的生态环境态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进而促进人类社会和自然环境和谐发展。人类社会和自然环境和谐发展。（一）生态工程建设目的（一）生态工程建设目的 遵循自然界遵循自然界物质循环物质循环的规律，充分发挥资源的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止的生产潜力，防止环境污染环境污染，达到，达到经济效益经济效益和和生生态效益态效益的同步发展。的同步发展。(少消耗、多效益、可持续少消耗、多效益、可持续)一、生态工程的基本原理一、生态工程的基本原理（二）传统农业生产模式（二）传统农业生产模式石油农业石油农业 (2(2）弊端：）弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，不注重生态环境的保护，没有考虑成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(1(1）模式内容：）模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业大量使用化肥、农药、机械的农业 生产方式。生产方式。石油农业石油农业：是指大量使用化肥、农药、机械：是指大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天的农业生产方式。由于需要大量的石油、煤、天然气等作为原料或动力而得名。然气等作为原料或动力而得名。主要是通过实行主要是通过实行“循环经济循环经济”原则，使一个原则，使一个系统产生出的系统产生出的污染物污染物，能够，能够成为成为本系统或者另一本系统或者另一个系统的个系统的生产原料生产原料，从而实现废弃物的资源化，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是生态工程。而实现循环经济最重要的手段之一是生态工程。（三）生态经济（三）生态经济模式：模式：实现实现原料原料产品产品原料原料产品产品的生产体系，的生产体系，实现废弃物的资源化。实现废弃物的资源化。1 1、物质循环再生原理、物质循环再生原理(1(1）内容：物质能够在各类生态系统中，进行）内容：物质能够在各类生态系统中，进行区区域小循环域小循环和和全球地质大循环全球地质大循环，循环往复，分层分，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。（四）生态工程所遵循的基本原理（四）生态工程所遵循的基本原理（3 3）意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发）意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。展的影响。（2 2）理论基础）理论基础:物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业(4(4）实例）实例2 2、物种多样性原理、物种多样性原理（1 1）内容：物种繁多而）内容：物种繁多而复杂复杂的生态系统具有的生态系统具有较高较高的抵抗力稳定性的抵抗力稳定性，可以在有限的资源条件下，产生，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。或容纳更多的生物量，提高系统生产力。（3 3）意义：避免系统结构或功能失衡。）意义：避免系统结构或功能失衡。（2 2）理论基础理论基础:生态系统的稳定性生态系统的稳定性（4 4）实例）实例 正面：由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区，物种繁多，系统稳定。反面：辽宁西部地区樟子松林的松毛虫肆虐；宁夏、内蒙古地区杨树天牛造成几十亿株杨树损毁。纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。3 3、协调与平衡原理、协调与平衡原理（1 1）内容：处理好生物与环境的协调与平衡，）内容：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑需要考虑环境承载力环境承载力即某种环境所能养活的生物即某种环境所能养活的生物种群的数量。如果生物的数量超过了环境承载力种群的数量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。的限度，就会引起系统的失衡和破坏。（2 2）理论基础）理论基础:生物与环境的协调与平衡生物与环境的协调与平衡（3 3）意义：避免系统的失衡和破坏。）意义：避免系统的失衡和破坏。（4 4）实例：）实例：太湖水葫芦泛滥太湖水葫芦泛滥4 4、整体性原理、整体性原理整体指整体指社会社会-经济经济-自然自然复合而成的巨大系统复合而成的巨大系统(1(1）内容：进行生态工程建设时，不但要考虑到自）内容：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。的影响力。(4(4）实例：在进行林业工程建设时，一方面要号）实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树召农民种树 ，另一方面要考虑贫困地区农民的生，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴及收入等。活问题，如粮食、烧柴及收入等。（3 3）意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与）意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与 稳定。稳定。（2 2）理论基础：）理论基础：社会、经济、自然复合系统社会、经济、自然复合系统（1 1）内容：生态工程需要考虑系统内部不同组分）内容：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。统功能的目的。5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（2 2）理论基础：）理论基础：分布式优于集中式和环式分布式优于集中式和环式u系统的结构决定功能原理系统的结构决定功能原理（3 3）意义：改善和优化系统的结构以改善功能。）意义：改善和优化系统的结构以改善功能。桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程。换型生态工程。（4 4）实例：）实例：桑基鱼塘桑基鱼塘u系统整体性原理系统整体性原理（1 1）内容：系统各组分之间要有适当的比例关）内容：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果。和的效果。（2 2）理论基础）理论基础:整体大于部分之和整体大于部分之和（4 4）实例：豆科作物和固氮菌的共生。）实例：豆科作物和固氮菌的共生。（3 3）意义：保持系统很高的生产力。）意义：保持系统很高的生产力。二、生态工程的实例二、生态工程的实例l物质循环再生原理物质循环再生原理l整体性原理整体性原理l物种多样性原理物种多样性原理案例案例1 1：窦店农村综合发展型生态工程：窦店农村综合发展型生态工程案例案例3 3：退耕还林还草生态工程：退耕还林还草生态工程 防沙治沙生态工程防沙治沙生态工程 “三北三北”防护林生态工程防护林生态工程（“三北三北”指华北北部、东北大部和西北大部）指华北北部、东北大部和西北大部）l物种多样性原理物种多样性原理l协调与平衡原理协调与平衡原理l整体性原理整体性原理