高中生物选修三总复习

普通高中生物课程标准（实验）选修3现代生物科技专题复习建议本模块教材的特点：1、技术流程及细节较多2、涉及到较多的讨论和辩论活动3、各章之间的知识难度相差较大现代生物科技专题科学技术现代基因工程克隆技术胚胎工程生态工程基本概念和基本原理技术流程、操作和应用伦理问题生物技术的安全性与伦理问题社会交流、讨论、辩论课程标准中有关现代生物科技专题的核心知识的要求本模块知识内容的构建顺序：基因工程细胞工程胚胎工程生态工程分子水平细胞水平个体水平群体水平微观宏观中观例1:胚胎工程-“受精阶段”内容标准具体要求目标层次简述动物胚胎发育的基本过程举例说出受精作用的几个必要阶段I牛体外受精胚胎工厂化生产流程图P73过程不必掌握，只需要求学生理解体外授精还需要对精子进行处理和卵细胞的获取还需要一定的方法例2：胚胎的早期培养•基因工程的基本原理•植物组织培养的基本原理•胚胎工程的基本原理•单克隆抗体生产的基本原理•生态工程的基本原理本模块教材中的一些重要的基本原理：问题探讨：(1)什么是单克隆抗体？生产单抗的基本原理是什么？(2)什么是免疫的小鼠，怎样进行对小鼠进行免疫？(3)图中的B淋巴细胞有何功能？骨髓瘤细胞有何功能？(4)怎样才能将B细胞与骨髓瘤细胞融合？(5)融合后可能有几种类型的细胞?(6)两次筛选的目的是什么？(7)培养杂交瘤细胞的方式有哪两种？(8)小鼠体内培养的原理是什么？怎样理解从小鼠的腹水中获取抗体？(9)单克隆抗体有哪些特点和应用价值?(阅读文本)专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具重点1.2基因工程的基本操作程序重点1.3基因工程的应用1.4蛋白质工程的崛起1.1DNA重组技术的基本工具突出基本原理的理解而不是简单地识记1.限制酶和DNA连接酶的作用分别是什么?限制酶的作用是切割特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键DNA连接酶的作用是连接被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键问题探讨：2.为什么限制酶和DNA连接酶在微生物中能够分离到,而高等植物和动物中没有?引导学生从噬菌体侵染细菌中获得灵感为什么限制酶不能将自己的DNA分子剪切掉？1、DNA分子不具备该种限制酶的识别切割序列；2、通过甲基化酶将甲基转移到所识别序列的碱基上，使了限制酶不能切开。3.DNA聚合酶与DNA连接酶是同一种酶的不同名称吗?相同区别DNA聚合酶形成磷酸二脂键只能将单个核苷酸连接到核酸片段上;以一条DNA链为模板,形成互补的DNA链。DNA连接酶将两个DNA片段之是形成磷酸二脂键；将DNA双链上的两个缺口同时连接起来，不需要模板。问题:DNA复制时需要哪些酶?4.标记基因的作用及其应用标记基因抗四环素的基因抗氨苄青霉素的基因特定颜色的基因四环素氨苄青霉素习题:已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因,现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么?请设计实验、预期实验结果，并得出相应的实验结论对照组：不添加抗生素实验组1：添加一定浓度的四环素实验组2：添加一定浓度的氨苄青霉素实验组3：添加一定浓度的四环素和氨苄青霉素对照组实验组1实验组2实验组3结论预期一++++既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因预期二++——只含有抗四环素基因预期三+—+—只含有抗氨苄青霉素基因预期四+———既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因1.2基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定基因工程的基本过程1）切用相同的限制性内切酶切开外源基因和载体分子。2）接用DNA连接酶将外源基因连接到载体分子上。3）导将含有目的基因的载体分子导入受体细胞。4）检筛选和鉴定转化细胞及目的基因。重点一：基因文库的构建基因组文库：一般针对原核生物的基因，因为基因少部分基因文库：一般针对真核生物的基因，如cDNA文库反转录酶限制酶和DNA连接酶基因的核苷酸序列基因的转录产物mRNA基因翻译产物蛋白质不同的DNA片段反转录分别与不同的载体结合分别导入不同的受体菌一定条件下保存目的基因的获取可适当补充原核生物基因和真核生物基因结构的知识重点二:利用PCR技术扩增目的基因问题:为什么要扩增目的基因?(学生不理解)原理:碱基互补配对原料:4种脱氧核苷酸条件:(1)引物:人工合成的一段核苷酸系列(2)酶:DNA聚合酶特点:快速(指数形式扩增)重点三:目的基因的检测与鉴定检测步骤目的方法原理工具现象1DNA分子杂交技术碱基互补配对放射性同位素作标记的含目的基因的DNA片段杂交带2检测目的基因是否转录出了mRNADNA分子杂交技术碱基互补配对放射性同位素作标记的含目的基因的DNA片段杂交带3检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原-抗体杂交抗体的专一性特定抗体杂交带(阳性反应)检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因拓展：对载体及质粒的认识载体的三大功能：1）为外源基因提供进入受体细胞的转移能力。2）为外源基因提供在受体细胞的的复制能力或整合力。3）为外源基因提供在受体细胞的的扩增和表达能力。理想载体具备四个条件：1)具有对受体细胞的可转移性，提高导入细胞的效率。2)具有与特定受体细胞相适应的复制位点或整合位点，使外源基因在受体细胞中稳定遗传。3)具有多种单一的核酸内切酶识别切割位点，有利于外源基因的拼接插入。4)具有合适的选择标记（报告基因），便于DNA重组分子的检测。问题:为什么需要载体,直接将基因导入受体细胞行不行?质粒的构建与改造1)删除不必要的DNA区域，缩小分子量，提高外源DNA片段装载量。2)灭活某些质粒的编码基因。3)加入易于识别的选择标记基因。4)加入特殊的基因表达调控元件。一般来说，天然运载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的运载体进行人工改建。专题2细胞工程•简述植物的组织培养•简述动物的细胞培养与体细胞克隆•举例说出细胞融合与单克隆抗体具体内容标准和教材的对应关系克隆技术科技探究之路细胞工程的发展历程2.1植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术2.1.2植物细胞工程的实际应用2.2动物细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体专题2细胞工程问题:为什么课标中为”克隆技术”,而教材中为”细胞工程”?问题:为什么课标中为”克隆技术”,而教材中为”细胞工程”?基因工程克隆技术细胞工程胚胎工程生态工程原因1：克隆：克隆是英文clone一词的音译，就是指无性繁殖。克隆一词常用于分子、细胞水平的描述。一般认为生物学上有三个层次的克隆：分子水平的克隆：（目的）基因克隆、PCR技术植物细胞克隆：组培获得愈份组织细胞水平的克隆动物细胞培养动物细胞的克隆单克隆抗体的制备植物组织培养个体水平的克隆动物克隆（核移植技术）克隆克隆技术（cloning）是指从众多的基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择目的基因或特定类型细胞的技术的操作。原因2：细胞工程：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科学技术.根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域.2.1植物细胞工程植物的组织培养是教学中的重点外植体脱分化（去分化）愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽生长类激素、细胞分裂类激素条件营养条件激素温度无菌水、无机盐、蔗糖、氨基酸、有机酸等光工厂化生产药物人工种子微型繁殖作物脱毒单倍体育种突变体的利用？人工种皮胚状体人造种皮:其成份通常为海藻酸钠、明胶、树脂、琼脂糖等大分子有机物，具有细胞膜结构的功能：能透气，有韧性，耐压，对胚状体无毒害含有胚状体萌发所需要的营养成分可添加植物激素可添加杀菌剂方法：花药的离体培养花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植物接种离体培养脱分化再分化移栽染色体加倍问题探讨:1.植物组织培养的基本原理是什么?2.激素在脱分化和再分化中的作用有何不同?3.在实验操作过程中为什么要换瓶操作?4.组培过程中的每一步都需要光照吗?5.灭菌和消毒的区别及在组培中的应用?6.组培中用的蔗糖作为能源和原料物质，用葡萄糖行不行？7.花药离体培养获得的植物幼苗都是单倍体吗？２．２动物细胞工程一、动物细胞培养的过程、条件和应用（一）培养条件：思考：培养细胞实际上是为细胞创设一个良好的体外生活和生长环境，请根据多细胞和人体的细胞都生活在内环境中，回答下列问题：（１）体外培养细胞时需要提供那些物质？（２）体外培养的细胞需要什么样的环境条件？营养——与人体内环境的成份基本相同（加入血清、血浆等天然成分）温度——与动物体温相似pH——7.2-7.4无菌、无毒环境气体环境——主要有O2、CO21、取动物组织2、剪碎组织3、用胰蛋白酶处理分散成单个细胞思考：（1）为什么要分散成单个细胞？（2）用胰蛋白酶处理分散细胞，说明细胞间的物质主要成分是什么？用胃蛋白酶行吗？4、制成细胞悬液5、转入培养液中进行原代培养6、贴满瓶的细胞用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，制成细胞悬液（二）培养过程7、转入培养液中进行传代培养原代培养——通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养传代培养——贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。这样的培养过程通常称为传代培养。细胞株、细胞系目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持正常的二倍体核型。植物细胞和动物细胞培养的比较细胞株、细胞系愈伤组织或植物体培养结果获得细胞或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育无病毒植株培养目的（应用）葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素培养基特有成分液体培养基固体培养基培养基性质细胞有丝分裂细胞的全能性及有丝分裂原理动物细胞培养植物组织培养比较项目二、动物体细胞核移植技术和克隆动物体细胞核移植过程流程图(帮助理解原理)教学策略：P481.从宏观的角度理解技术流程2.从微观的角度理解操作原理为什么不直接用体细胞，而要形成重组细胞？产下的小牛的遗传物质有何特点，性别有何特点？专题3胚胎工程3.1体内受精和早期胚胎发育3.2体内受精和早期胚胎培养3.3胚胎工程的应用及前景1、技术细节较多、较细2、与生产实践联系较紧密编写特点：受精作用（受精阶段）体外培养的具体细节胚胎早期培养的生产流程胚胎移植的基本程序一、重视必修与选修之间的内在联系的知识例1精子的变形与细胞器的分化学生弄混淆的地方：（1）认为顶体是由核糖体分化而成；（2）中心体与尾之间的联系二、不要过分关注于技术细节，而应从技术流程中寻找关键环节和问题顶体反应顶体产生、释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质（放射冠）顶体酶卵黄膜透明带反应产生阻止其他精子进入卵黄膜封闭作用精子入卵形成雄原核激活卵子减Ⅱ分裂受精卵雌原核例2受精阶段的教学从流程中寻找重点问题：1、受精作用分为哪几步？2、顶体是由什么细胞器形成的？顶体酶的作用是什么？3、卵黄膜怎样阻止其他精子进入？4、精子进入卵细胞时卵细胞处于分裂的什么时期？例3胚胎移植的基本程序P76（三）淡化实践操作的细节，注重于基本原理和程序的理解问题：为什么要进行胚胎移植？（意义）胚胎的获取胚胎的移植1、将优良的种公牛和母牛进行配种或人工授精形成胚胎2、收集胚胎并进行质量检查1、移植于受体母牛2、产下优良的小牛专题4生物技术的安全性和伦理问题•让学生了解在生命科学发展过程中，所引出的种种伦理、社会和法律问题。•在学生在已有的生命科学基础知识之上，引导学生对科技成果的应用进行正确的思考。•要让学生了解，由于个人所处的社会在政治制度、经济发展水平、宗教信仰、历史背景、传统伦理观念等方面的差别，就会产生出不同价值观。这样，对于生命科学中同一个伦理、社会或法律问题，在不同社会中不仅会有不同的看法，而且还会引导出截然不同的社会措施、政策和法规。•对于中国来说，所有的判断和所立的法规，都必须符合自己的国情，符合国家的最高利益：既要有利于中国科学家占领科学研究制高点、有利于国家科学技术的繁荣，又要有利于促进国家经济的发展。设置本专题的意义：本专题的教学目的要求知识方面•1.简述与生物技术安全性和伦理问