2021届全国新高考生物备考复习现代生物科技核心知识

2021届全国新高考生物备考复习现代生物科技核心知识选修三知识点-专题一：基因工程☆1.基因工程“三工具”工具功能/特点种类结果“剪刀，，一限制酶能够识别DNA分子特定核苷酸序列，使相邻两个脱氧核苷酸之间磷酸一酯键断开。特点：具有专一性，主要来自原核生物。EcoR口限制酶:图1产生黏性末端Sma口限制酶：图2产生平末端“针线”一DNA连接酶将两个DNA分子拼接起来，缝合磷酸二酯键。（比较它与DNA聚合酶的异同）E-coliDNA连接酶缝合黏性末端T^NA连接酶缝合两种末端“运输车”一载体□能在受体细胞中复制并稳定保存；口具有多个限制酶切点，供外源DNA插入；口具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。质粒（来自细菌）噬菌体衍生物、动植物病毒等形成表达载体（重组DNA）切点_GAAllTC …G AATTC1丫马卜开 1CCC GGG111!111 . 1 + 1 'I'4'I'CTT!AAG CTTAA G ]11仃仃G.CCC1LI [I]『行灯 匚匚门1]:f中轴统切点 黏性末端 中轴线「凯审j 平末端图1 1*12【注意】1.正确选择限制酶的要点：（1）载体和目的基因都有识别位点和形成相同黏，性末端；（2）不能切坏标记基因与目的基因；（3）载体的识别位点应位于启动子和终止子之间。2.只用一种限制酶切割质粒和目的基因会存在两个缺点：（1）目的基因自己环化；（2）目的基因与质粒反向连接，使基因不能正常表达。止2.基因工程“四步曲”///选修三：现代生物科技(1)目的基因的获取口目的基因：主要是指编码蛋白质的基因。口获取目的基因的方法a.直接分离法：从自然界已有的物种中分离，如从基因组文库或cDNA文库中获取。b.人工合成：如果基因比较小，核甘酸序列又已知，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成；以RNA为模板，在逆转录酶的作用下人工合成。口扩增目的基因：利用PCR技术扩增目的基因。(2)基因表达载体的构建——基因工程的核心口目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，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。口基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。【注意】1.载体+目的基因=表达载体；质粒+目的基因=重组质粒。2.启动子：位于基因(DNA)的首端；它是RNA聚合酶识别、结合的部位，启动转录过程。W起始密码子3.终止子：位于基因的尾端。作用是使转录过程停止。W终止密码子。4.起始密码子和终止密码子位于mRNA上，分别控制翻译过程的启动和终止。(3)将目的基因导入受体细胞生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法(下图)显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒将含有目的基因的表Ca2+处理细胞一感受2///选修三：现代生物科技

的TDNA上一农杆菌―导入植物细胞一整合到受体细胞染色体的DNA上一表达达载体提纯一取卵（受精卵）一显微注射一受精卵发育一获得具有新性状的动物态细胞一重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合一感受态细胞吸收DNA分子插入目的基冈的染色的＞NA导人粒糊T细胞转入农表现班新性状的植株TTJN*携带外源含白的匣因的含重组Ti转入农表现班新性状的植株TTJN*携带外源含白的匣因的含重组Ti诵 植物细胞其因的DNA就虫】」加粒粒的农杆雨（4）目的基因的检测与鉴定口分子水平的检测：检测目的基因-DNA分子杂交技术，检测mRNA一分子杂交技术 '出现杂交带（放射性标记）检测蛋白质-抗原-抗体杂交口个体水平的鉴定：抗病、抗虫接种实验。【补充】DNA分子杂交技术用到的基因探针为：用放射性同位素标记的目的基因。..动物基因工程的应用：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。.植物基因工程的应用：培育抗虫转基因植物（如抗虫棉）、抗病转基因植物（如转基因烟草）和抗逆转基因植物（如抗寒番茄）；利用转基因改良植物的品质（如新花色矮牵牛）。.利用转基因工程菌或者乳腺生物反应器生成药物。.利用体外和体内基因治疗攻克多种疾病。///选修三：现代生物科技会7.蛋白质工程的概念：是指以蛋白质分子的结构规律及生物功能的关系作为基础，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要。.蛋白质工程依据的原理：中心法则.蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核甘酸序列（基因）一基因表达-产生需要的蛋白质。其流程图如下：.PCR技术，即多聚酶链式反应，是一项生物体外复制DNA片段的核酸合成技术。.PCR技术的原理：DNA半保留复制。.PCR技术的条件：（1）模板：目的基因；（2）酶：T叫酶（热稳定DNA聚合酶）；（3）2种引物（单链DNA或RNA）；（4）能量和原料：dATP、dCTP、dGTP、dTTP。13.PCR技术的过程:高温：变性（解旋）90-95口低温：复性55-60口中温：延伸70-75口'y111111111111:.[加…『SIII|1|||R11+> ♦]111P1!IP1P1AII1Ir।j] । 5\~[□丁|।rII1.45引物[3 3弓演1111111111：rIII1111[111引物T 引物口犍仲方向：5r一牙///选修三：现代生物科技///选修三：现代生物科技

T专题二：细胞工程.概念：是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或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学科技术。.细胞工程主要包括植物细胞工程与动物细胞工程两大领域。（3）（3）应用:口微型繁殖：既保持了优良品质的遗传特性，又可快速扩繁。口作物脱毒技术：选取作物无毒组织（如茎尖）进行组织培养，获得脱毒苗的技术。口人工种子：以胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。（4）植物激素在植物组织培养中的作用①生长素高于细胞分裂容易诱导生根;②细胞分裂素高于生长素容易诱导生芽;③生长素与细胞分裂素比例适中诱导产生愈伤组织。.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。///选修三：现代生物科技（2）原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。☆（3）过程：原.生质体A胞的全能性。☆（3）过程：原.生质体A旌懿的整一组轨杂种植物,M原生质体B植物曲胞H①用纤维素酶和果胶酶除去植物细胞壁；②诱导融合的方法：物理法（离心、震动、电激）、化学法（PEG诱导）；③再生细胞壁（融合完成的标志）；植物加蔻A（4）意义：克服不同生物远缘杂交的不亲和的障碍。一动物细胞工程.动物细胞培养技术:（1）概念：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，让这些细胞生长和增殖。（2）原理：细胞增殖☆（3）过程：如图所示（基中，让这些细胞生长和增殖。（2）原理：细胞增殖☆（3）过程：如图所示（4）几个重点概念：口细胞贴壁：悬液分散的细胞贴附在瓶壁上。口细胞的接触抑制：贴壁细胞分裂生长到表面取动物组织块剪碎组织\\㈱发白辞处理

3分楹成单个细胞制成细胞悬液转入培养液中占—放入二氧化碳*培养箱中培养贴耦瓶壁的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞..制成细胞悬液转人培养

液中进行

传代培养相互接触时，细胞会停止分裂的现象。口原代培养：组织消化后的初次培养。口传代培养：贴壁细胞用胰蛋白酶处理后，分瓶继续的培养（4）培养条件///选修三：现代生物科技

口无菌、无毒环境：培养液和工具无菌消毒；培养液加入抗生素；定期跟换培养液，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。口营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。口适宜的温度:36.5口±0.5口；适宜的pH：7.2〜7.4。口气体环境：95%空气为细胞提供O2；5%CO2可以维持培养液的PH。（5）意义：动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。.核移植技术：（1）原理：动物细胞核具有全能性。（2）核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。（体细胞核移植难度大于胚胎细胞核移植，因为细胞分化程度越高，全能性越难表达）（3）核移植过程（以克隆高产奶牛为例）本胞

明细

。体胞养细培体胞供细巢母胞卵卵细H期减I本胞

明细

。体胞养细培体胞供细巢母胞卵卵细H期减I1（不同方

法促进）

细胞的合供体核进胚胎人受体卵彩植*母细胞， 异构建重代孕母半出体物本的生供传基同牛与遗质相犊（5）应用：口加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。口保护濒危物种。口生产医用蛋白。口作为异种移植的供体。口用于组织器官的移植。【补充】选用去核卵（母）细胞的原因：卵（母）细胞体积比较大，容易操作；卵（母）细胞细胞质多，营养丰富，含有促进细胞核全能性表达的物质。.动物细胞融合技术:///选修三：现代生物科技

口原理：细胞膜的流动性。口融合方法：聚乙二醇8£6）、灭活的病毒、电激等。口意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。☆8.【经典实例】单克隆抗体的制备口制备过程:骨而林巴细胞细胞◎杂交细胞——第口制备过程:骨而林巴细胞细胞◎杂交细胞——第I次崎选：T 端逸加♦工褶细胞@杂交榴细胞注射特定的杭原蛋白・・・：・*麻选——第2次暗选：[H 茄选出能产生所需抗体a的柒交瘤细胞体外培养本内培养从培养戒心彳从小鼠腹■水中提取中提取7^加中克隆抗体注意：.第1次筛选：杂交细胞中B+B、骨+骨、杂交瘤细胞等。目的是筛选出既能无限增殖又能分泌抗体的杂交瘤细胞。.第2次筛选：做克隆化培养和抗体检测，筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。口优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。□用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。.血清中提取的抗体特点：产量低、纯度低、特异性差。.杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一抗体。///选修三：现代生物科技

T专题三：胚胎工程.概念：是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和技术处理。.胚胎工程包括的技术：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。>T体内受精和早期胚胎发育10.精子与卵子的发生:10项目精子的发生卵子的发生场所睾丸的曲细精管卵巢（M口）、输卵管（M口）时间从初情期开始，直到生殖机能衰退口卵泡的形成和在卵巢内的储备：出生前；口排卵：初情期后过程梢原细胞一［有"分裂第精喙细胞 而1 段初皴精母细胞二号1 干次级精母和胞阶段ryijl 上精子细胞=夏［变形肃精了 1段1卯展细胞期初级卵1母域胞穹打士的丁仞级卵母触胞生长吁胞^成1Ml鼐细胞帙初次桀卵 一马排合孑”公「受精■I3.……过程特点□M□和M□是连续的，需变形;口两次分裂细胞质都是均等分配□M□和M□是不连续的，不需要变形；口只有M口中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体相同口原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂:口原始生殖细胞产生成熟生殖细胞为减数分裂；减数分裂过程中染色体复制一次，///选修三：现代生物科技

占八、、细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半占八、、细胞分裂两次，子细胞中染色体数目减半.受精(1)准备阶段1-精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。(2)准备阶段2T卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期(M□中期)时，才具备与精子受精的能力。☆(3)受精阶段：口穿越放射冠：获能的精子与卵子相遇时发生顶体反应;口穿越透明带：顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子穿越透明带，并接触到卵黄膜。触及卵黄膜的瞬间发生透明带反应(第一道屏障)。口进入卵黄膜：精子头部进入立即发生卵黄膜封闭作用(第二道屏障)。口原核形成：精子核膜破裂重新形成一个核膜，形成雄原核；卵子完成减速第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。口配子结合：雄、雌原核充分发育后，相向移动，融合为一个细胞核，形成合子。【注意】1.受精完成的标志是卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体。2.排卵是指卵子从卵泡中排出。3.卵细胞力卵子。5.早期胚胎发育:受精卵一桑根胚一囊胚一原肠胚【要点】□卵裂期：受精卵在透明带内进行有丝分裂数目成倍增加，但胚胎总体积不变。口桑棋胚：胚胎细胞数达32个左右时，形似桑棋。11///选修三：现代生物科技

11☆口囊胚：细胞开始出现分化。聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞团（ICM）,将来发育成胎儿的各种组织；沿透明带内壁排歹列的、个体较小的细胞称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。口原肠胚：内细胞团表层的细胞形成处胚层下方的细胞形成内胚星内胚层包围的囊腔叫原肠腔。胚胎内部形成囊胚腔。口原肠胚：内细胞团表层的细胞形成处胚层下方的细胞形成内胚星内胚层包围的囊腔叫原肠腔。【补充】从输卵管中冲取卵子之前用促性腺激素处理母体，使其超速排卵。>T早期胚胎培养技术.培养液成分：无机盐、有机盐（西盐）；维生素、激素（两素）；氨基酸、核甘酸（两酸），以及血清（一血）等。.胚胎去向：向受体移植或冷冻保存（-196口的液氮中）。///选修三：现代生物科技【比较】早期胚胎培养液与动物细胞培养液成分的比较///选修三：现代生物科技项目早期胚胎培养液动物细胞培养液盐类无机盐、有机盐无机盐、微量元素营养物质氨基酸、核昔酸糖、氨基酸12

调节物质维生素、激素促生长因子特有成分血清血清、血浆一胚胎移植技术.概念：概念：将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。.实质：早期胚胎在相同生理环境下空间位置的转移。.地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。.生理学基础：（1）13///选修三：现代生物科技

13.意义：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。.材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。.实质：胚胎分割可增加动物后代，其实质是动物的无性繁殖或克隆。.【注意】对囊胚分割时，注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。取滋养层细胞做DNA分析性别。.牛胚胎分割示意图:——己知性别腌胎——己知性别腌胎）一胚胎干细胞.简称：ES或EK细胞。来自：早期胚胎或原始性腺。.特点：形态上，体积小、细胞核大、核仁明显；功能上