高三一轮复习生物_选修三知识点复习课件.pptx

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1、选修三知识点复习,一、基因工程、安全性及伦理问题1、基因工程的工具,3,类型,来源,功能,相同点,差别,EcoliDNA连接酶,T4DNA连接酶,大肠杆菌,T4噬菌体,恢复磷酸二酯键,只能连接黏性末端,能连接黏性末端和平末端(效率较低),载体的作用,载体的必要条件,载体的种类,1）必需有一个或多个限制酶的切割位点2）必须具备自我复制能力3）必须有标记基因，以便重组后进行筛选4）对受体细胞无害5）大小应适合，以便提取和体外操作。,1）作为运载工具，将目的基因导入受体细胞中2）在受体细胞内对目的基因进行大量复制,细菌的质粒病毒：噬菌体衍生物、动植物病毒等。,有标记基因的存在，可用含青霉素的培养基鉴

2、别。,有切割位点,能复制并带着插入的目的基因一起复制,质粒裸露的、结构简单的、独立于细菌拟核之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。,最常用运载体质粒,实际上在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。,一、基因工程、安全性及伦理问题2、基因工程的基本操作程序,基因工程基本操作的四个步骤,1、目的基因的获取,2、基因表达载体的构建,3、目的基因导入受体细胞,4、目的基因的检测与鉴定,获取目的基因的常用方法：（1）从基因文库中获取（2）利用PCR技术扩增（3）人工合成,对比基因组文库与cDNA文库,转化细菌,cDNA文库,国家图书馆,某市或某单位图

3、书馆,基因的结构（补充知识）,与RNA聚合酶结合位点,终止子,1、编码区：能转录相应的信使RNA，能编码蛋白质的序列。,2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动子、终止子），不编码蛋白质。,一、原核细胞的基因结构,启动子是在非编码区内，基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 终止子是在非编码区内，基因的尾端，它能阻碍RNA聚合酶的移动，并使其从DNA模板链上脱离下来，使转录终止。,二、真核细胞的基因结构,编码区,内含子,外显子,启动子,终止子,基因的结构（补充知识）,与RNA聚合酶结合位点,1、编码区,2、非编码区 ：调控遗传信息表达的核苷酸序列(启动

4、子、终止子），不编码蛋白质。,基因的结构,非编码区,非编码区,编码区,RNA聚合酶结合位点,外显子,内含子,终止子,启动子,原核,真核,部分基因可以,可以,物种之间的基因交流,某种生物的全部基因,某种生物的部分基因,基因多少,有,无,基因中内含子,有,无,基因中启动子,大,小,文库大小,基因组文库,cDNA文库,文库类型, 概念：PCR全称为_，是一项 在生物_复制_的核酸合成技术,条件：_、_、_、 _.,原理：_,特点：以_方式扩增，即_（n为扩增循环的次数）,结果：,多聚酶链式反应,体外,特定DNA片段,DNA复制,四种脱氧核苷酸（原料）,2种引物,热稳定DNA聚合酶(Taq酶),指数,

5、2n,在短时间内大量扩增目的基因,2.利用PCR技术扩增目的基因,已知目的基因的核苷酸序列（DNA模板）,高温（90-95）变性 DNA解链低温（55-60）复性 引物结合中温（70-75）延伸 互补链的合成,PCR基本操作过程：,注意：双链DNA是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个过程不需要解旋酶。,3. 人工合成法,在基因较小，核苷酸序列已知的情况下，可以利用DNA合成仪人工合成。,蛋白质的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,基因的核苷酸序列,目的基因,化学合成,推测,推测,思考：化学法合成的目的基因含内含子、启动子和终止子吗？,合成的目的基因不含内含子、启动子、终止子,人工合成法,反

6、转录法,目的基因的信使RNA,目的基因,单链DNA,合成,化学合成法,肽链氨基酸序列,信使RNA序列,基因的核苷酸序列,目的基因,合成,推测,推测,基因表达载体的构建 基因工程的核心,1、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。,2、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因+复制原点,2、将目的基因直接导入受体细胞不是更简便吗？如果这么做，结果会怎样？（P11寻根问底）,如果将一个生物中的总DNA导入受体细胞，没有进行表达载体的构建，这种方法针对性差，完全靠运气，也无法确定什么基因导入了受体植物。此法目前争议颇多，严格来讲不算

7、基因工程。,1、目的基因与载体两种DNA片段连接形成的的产物有几种？载体就是表达载体吗?,思考与讨论,目的基因-目的基因、目的基因-载体、载体-载体。含有目的基因的载体才是表达载体。,转化：,方法,将目的基因导入植物细胞,将目的基因导入动物细胞（受精卵）,将目的基因导入微生物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,显微注射法,Ca2+ 处理法,目的基因进入_内，并且在 受体细胞内维持_和_的过程,受体细胞,稳定,表达,三、将目的基因导入受体细胞,1、鉴定分子水平的鉴定,转基因生物的DNA,探针,15N,15N,（1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因,基因探针：,放射性同位素

8、等标记的含有目的基因的DNA分子,方法：,DNA分子杂交技术,变性,变性,出现杂交带（碱基互补配对原则），表明目的基因已插入染色体DNA中,15N,15N,四、目的基因的检测与鉴定,1、鉴定分子水平的鉴定,变性,方法：,分子杂交技术,（2）检测目的基因是否转录出了mRNA,探针,15N,15N,转基因生物的mRNA,出现杂交带，表明目的基因转录出了mRNA,15N,15N,方法：,抗原抗体杂交,相应的抗体,转基因生物中提取蛋白质,（3）检测目的基因是否翻译成蛋白质,出现杂交带,（表明目的基因已形成蛋白质产品）,2、鉴定个体水平的鉴定,抗虫或抗病接种实验活性比较实验（基因工程产品与天然产品功能进

9、行活性比较，以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。）,一、基因工程、安全性及伦理问题3、基因工程的应用,植物基因工程技术主要应用：,1.提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）2.改良农作物的品质3.利用植物生产药物等方面,蛋白质三维结构,氨基酸序列多肽链,基因DNA,预期功能,分子设计,mRNA,生物功能,转录,翻译,折叠,图1-29蛋白质工程流程图,一、基因工程、安全性及伦理问题4、蛋白质工程,二、细胞工程（一）植物细胞工程1、植物组织培养：原理、流程2、植物体细胞杂交技术,植物组织培养技术的流程简图。,外植体（消毒）,愈伤组织,再分化,诱导,试管苗（胚状体

10、或丛芽，进而发育成小植株）,移栽到大田,培养成正常植株,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人工诱导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志,植物细胞B,二、植物体细胞杂交技术,思考：体细胞融合成功后，培养基中有几种类型的细胞？全部类型的细胞都符合要求吗？,比较,细胞全能性,脱分化再分化,保持优良性状繁殖速度快、大规模生产提高经济效益,杂交技术应用了组织培养,克服不同种生物远缘杂交不亲和障碍,去除细胞壁融合形成杂种细胞组织培养,细胞膜流动性细胞全能性,二

11、、细胞工程（二）动物细胞工程1、动物细胞培养（基础）2、动物细胞核移植3、动物细胞融合4、单克隆抗体,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬液,10代细胞,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,过程：,（三）动物细胞培养条件,能否用胃蛋白酶代替胰蛋白酶？,1、无菌、无毒的环境,对培养液和培养用具进行无菌处理；在培养液中添加一定量的抗生素;定期更换培养液。,2、营养,葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素等。,动物血清、血浆。,3、温度和pH,温度36.50.5度，pH7.27.4。,4、气体环境,O2和CO2（95%空气和5% CO2 ）。,O2是细胞代谢所必需的。,CO2维持培养液的

12、pH。,供体细胞（供核）,细胞培养,体细胞,卵巢卵母细胞（M中期：供质）,去核,无核卵母细胞,注入,细胞融合,重组细胞,构建重组胚胎,胚胎移植,代孕母体,生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛,归纳:1.共分成两大阶段：核移植和胚胎移植2.取卵母细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞,易操作,它发育可直接表达性状。,核移植过程,激活受体细胞,二、细胞工程（二）动物细胞工程3、动物细胞融合4、单克隆抗体,细胞膜的流动性,灭活的病毒、PEG、电激等,诱导的手段？,融合后细胞的类型？,AB杂交细胞遗传物质有什么特点？,三种AA、AB、BB（A、B）,含两种生物的遗传物质,过程,原理？,BB 、B瘤 、

13、瘤瘤 （B、瘤）,（一选）选择性培养基：只有杂交瘤细胞才能存活,获得产生相应抗体的B淋巴细胞（浆细胞）,（二选）：选能产生所需专一抗体的杂交瘤细胞,体外培养,小鼠腹腔内培养,杂交瘤细胞特点：既能产生特异性抗体，又能大量增殖。,单克隆抗体：单一B淋巴细胞克隆后产生的化学性质单一、特异性强的抗体,思考：1、制备过程中进行了哪些筛选？2、筛选的目的是什么？3、杂交瘤细胞的特点是什么？4、单克隆抗体可以从哪些地方提取？5、试着归纳单克隆抗体的概念。,3、单克隆抗体的应用,1、诊断试剂最广泛应用,单克隆抗体最主要的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。,准确、高效、简易、快速,“生物导弹” 单克隆抗体

14、药物单抗导向作用,2、治疗疾病和运载药物,主要用于治疗癌症治疗，单克隆抗体作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”，准确杀伤癌变细胞。,三、胚胎工程1、精子和卵子的形成、受精作用与早期胚胎培养,睾丸,卵巢输卵管,初情期后,性别分化后开始，排卵前后完成M， M是在精子和卵子的结合过程中完成的。,1、 M和M是连续的，需变形2、细胞质均等分配,1、M和M是不连续的，不需变形2、细胞质不均等分配,形成4个精子细胞,形成一个卵子和3个极体,1.原始生殖细胞的增殖为有丝分裂2.生殖细胞的成熟为减数分裂3.成熟过程中均经一次染色体复制和两次减数分裂， 子细胞中染色体数目减半,过程,受精前的准备阶段,受精阶

15、段,准备阶段1：精子获能,准备阶段2：卵子的准备,精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。,卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（M）时，才具备受精能力。,精、卵相遇,顶体反应,顶体酶释放,顶体酶溶解透明带,接触透明带,穿越放射冠,溶解卵丘细胞 （放射冠）,穿越透明带,接触卵细胞膜,产生透明带反应,形成第一道屏障（作用 ）,精子被微绒毛抱合,精子外膜与卵细胞膜融合,精子进入卵,精子进入卵后,变化,变化,变化,产生卵细胞膜反应,形成第二道屏障 （作用？）,尾部脱离核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体,发育 移动 接触 合并,形成受精卵

16、,受精完成的标志是雌雄原核的融合,区分受精的标志和受精完成的标志,当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经受精 而受精完成的标志是雌雄原核形成合子，才是受精完成的标志。,受精作用意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 ；对于生物的遗传和变异十分重要。,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚（内含囊胚腔）,原肠胚（内含原肠腔）,胎儿形成,外胚层中胚层内胚层原肠腔,：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最初在输卵管进

17、行有丝分裂,开始孵化,开始分化,卵裂期的特点：,细胞分裂方式为_细胞数目_每个细胞体积_每个细胞核内遗传质 、胚胎总体积_或略有_胚胎DNA数目_有机物总量_有机物种类_,有丝分裂,增加,不增加,缩小,减小,减少,增加,增加,不变,囊胚期,滋养层：发育成 胎膜、胎盘，胚胎可通过这些组织从母体 中获得正常发育所需的氧气和营养物质,内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，具有全能性，能发育成胎儿的各种组织，形成完整的胚胎,滋养层,内细胞团,囊胚的形成,注意：囊胚进一步扩大，导致透明带的破裂，胚胎 。,孵化,细胞开始分化,囊胚腔,胚胎移植,采集卵母细胞,体外培养,采集精子,体外获能,体外受精

18、,早期胚胎培养,受体牛,（时期： ）,1）超数排卵 2）活体取卵 3）从屠宰的卵巢取卵,方法,（受精溶液成分？）,（培养条件、移植时期）,成熟的卵子,获能的精子,MII中期,方法,胚胎的体外早期培养,2.发育过程要点：,应及时检查受精状况和受精卵的发育能力。,1.培养液的成分：,无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。,3.适时移植或冷冻保存。,三、胚胎工程2、胚胎移植,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩（胚胎移植的犊牛）,胚胎移植实质： 是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。,胚胎分割操作注意

19、事项： 对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。 原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。,胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。 早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和发育的难度

20、会越大，移植成功率自然会降低。,胚胎干细胞,1.概念：简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。,2.特点:1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。2)功能：具有全能性；3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。3.主要用途(1)治疗人类的某些顽症(2)培育出人造组织器官，用于器官移植(3)研究体外细胞分化的理想材料,四、生态工程生态工程基本原理,1、物质循环再生原理 地球以有限的空间和资源，长久维持着众多生物的生存、繁衍和发展，奥秘就在于物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，

21、从而达到取之不尽，用之不竭的效果。,理论基础:物质循环,无废弃物农业我国古代传统农业的辉煌成就之一，是生态工程最早和最生动的一种模式。,2、物种多样性原理,单一的樟子松林被松毛虫害死,食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌。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。,理论基础：生态系统的稳定性,生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好,珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。,3、协调与平衡原理,由于周边城市、工业和农田的排水中氮、磷的浓度较高，使太湖水体中的水葫芦和藻类疯长,理论基础：生物与环境的协

22、调与平衡,西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，“杨家将”因为不适应长成了“小老头“防护林变成了残败的”灰色长城“,提示：抗寒、耐旱，适应性强的沙棘，耐盐碱力较强的沙枣等植物。,P111资料分析问题讨论 从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些特征的树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？,提示： 西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。,4、整体性

23、原理,进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，要考虑到经济和社会等系统的影响力。,理论基础：社会、经济、自然复合系统,另外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。,只有应用整体性原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发与环境建设之间的关系，保障生态系统平衡和稳定。,5、系统学和工程学原理,系统的结构决定功能原理 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。系统整体性原理 系统各组分之间要在适当的比例关系，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和的效果，即“1+12”

24、。,理论基础：分布式优于集中式和环式,理论基础：整体功能大于部分之和,系统结构决定功能原理,若把系统的结构比作计算机网络，分析三种计算机网络结构示意图：,工作的可靠性哪个高？为什么？,系统结构决定功能原理,5、系统学和工程学原理,系统结构决定功能原理,高效生态系统,5、系统学和工程学原理,系统整体性原理例如：珊瑚礁之所以能够保持很高的系统生产力，得益于珊瑚虫和藻类组成的高效的植物动物营养循环。通常情况下，失去了共生藻类的珊瑚虫会因为死亡而导致珊瑚礁逐渐“白化”，失去其鲜艳的色彩，那里的生物多样性也将锐减，从而造成系统的崩溃。豆科作物和固氮菌的共生也是一例。固氮菌为豆科作物提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。,试分析下列事件可用何种生态工程原理来解释,1.畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量2.使用堆肥和沤肥法实现生态农业3.广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。 4.针对过度放牧的草原，一方面要减少畜牧量，进行草地承包，有效管理。另一方面要设法增加农牧民的收入途径。,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,