高中生物苏教版与人教版教材结论性语句整合必修123选修3（答案版）

3.44可持续发展：“在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要”，它追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。

3.45生态工程的基本原理：①物质循环再生原理②物种多样性原理③协调与平衡原理④整体性原理⑤系统学和工程学原理

选修Ⅲ 现代生物科技 第一章 基因工程

基因工程的原理及技术（含PCR技术）

1. DNA重组技术的基本工具：

① 限制性核酸内切酶——能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式——黏性末端和平末端。

② DNA连接酶——能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键。一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coli DNA连接酶，只能连接黏性末端；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶，既可连接黏性末端又可连接平末端。

③ 基因进入受体细胞的载体——主要是利用质粒，它是具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。其次还包括λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。其中真正被用作载体的质粒，都是进行过人工改造的，含有目的基因插入位点、标记基因、复制原点。

2. 基因工程的基本操作程序：

第一步：获取目的基因

① 从基因文库中获取目的基因——将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，成为基因文库。含有一种生物的全部基因成为基因组文库，通过逆转录法得到部分基因称为cDNA文库。 ② 利用PCR技术扩增目的基因——PCR（多聚酶链式反应）是一项生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。其原理是DNA双链复制原理，其条件是需要：模板、引物、原料、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。其过程是：1、变性（加热90—95℃），目的基因DNA受热解旋为两条单链；2、复性（冷却55—60℃），引物与单链相应互补序列结合；3、延伸（加热70—75℃），在热稳定DNA聚合酶作用下，从引物起始进行互补链的合成。由于延伸后得到的产物同样可以和引物结合，因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式增长，约为2n。上述过程在PCR扩增仪中自动完成。 ③ 化学方法——如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA合成仪用化学方法直

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接人工合成。

④ 逆转录法——如果已经获得目的基因的mRNA，以其为模板，脱氧核苷酸为原料，在逆转录酶催化下合成目的基因。

第二步：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，并复制和表达。

② 基因表达载体的组成：1、启动子，位于目的基因的首端，RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA；2、目的基因；3、终止子，位于目的基因的尾端，转录终止的位置；4、标记基因，鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因；5、复制原点。

③ 过程：用同种限制性核酸内切酶，分别切割含目的基因的片段和质粒，使其具有相同的末端，然后再利用DNA连接酶将目的基因和质粒连接起来，形成重组DNA分子。一般情况下，使用两种限制酶，从而使目的基因和质粒的两端粘性末端不同，可以有效的防止目的基因自身连接和质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接，其最终目的是目的基因与质粒定向连接。

第三步：将目的基因导入受体细胞（转化受体细胞）

转化：目的基因进入受体细胞，并在受体细胞内维持稳定和表达的过程。

① 将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，当植物受伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞。农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。）因此，将目的基因插入到Ti质粒上的T-DNA上，利用农杆菌的转化作用，就可以将目的基因随机整合到植物细胞染色体的DNA上，然后将该植物细胞进行植物组织培养，通过脱分化和再分化，最终获得转基因植物。其次还包括基因枪法和花粉管通道法。

② 将目的基因导入动物细胞：采用最多的是显微注射技术，动物受体细胞一般是受精卵，注射了目的基因的受精卵经过早期胚胎培养和胚胎移植，使其发育成新性状的动物。 ③ 将目的基因导入微生物细胞：原核生物具有：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点。大肠杆菌最常用的转化方法是，先用Ca2+处理细胞，目的是改变细胞膜的通透性，使其变为能吸收周围环境中重组DNA分子的感受态细胞。 第四步：目的基因的检测与鉴定 Ⅰ分子水平检测：

① 目的基因是否导入： DNA分子杂交技术。即将转基因生物的基因组DNA提取出来，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因

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组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体。

② 目的基因是否转录出mRNA：DNA分子杂交技术。从转基因生物中提取出mRNA，同样用标记的目的基因作为探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。

③ 目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交。从转基因生物中提取蛋白质（相当于免疫学中的抗原），用相应标记的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已经形成蛋白质产品。 Ⅱ个体水平检测：

① 如一个抗虫或抗病毒的目的基因导入植物细胞后，获得的植物是否具有相应的抗性可以采用害虫和病毒的接种实验，与普通植物进行对比。

② 如一个抗冻、抗旱、抗盐碱等抗逆性目的基因导入植物细胞后，获得的植物是否具有相应的抗性可以进行移栽实验，与普通植物进行对比。

3. 基因工程的应用

Ⅰ植物基因工程硕果累累：

① 抗虫转基因植物：我国的抗虫棉就是转入Bt毒蛋白基因培育出来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。

② 抗病转基因植物：抗烟草花叶病毒的转基因烟草和抗病毒的转基因小麦。 ③ 抗逆转基因植物：抗盐碱、抗干旱、抗冻、抗除草剂等植物。 Ⅱ动物基因工程前景广阔：

① 用于提高动物生长速度：将外源生长激素基因导入绵羊体内或鲤鱼体内，提高生长速率。

② 用于改善畜产品的品质：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，获得转基因牛分泌的乳汁，乳糖含量大大减低，人食用该牛奶后不会出现腹痛、腹泻、腹胀。

③ 用转基因动物生产药物：科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后通过动物细胞培养、胚胎移植等技术得到转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，从分泌的乳汁中和获取所需药物，因此称为乳腺生物反应器。如果所获取的药物由膀胱上皮细胞分泌，从尿液当中提取，则称为膀胱生物反应器。 Ⅲ基因工程药物异军突起

① 利用转基因工程菌生产的药物包括细胞因子、抗体、疫苗、激素等。科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素。

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Ⅲ基因治疗曙光初照

基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，患者体内的原有缺陷基因没有改变。

① 体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，在体外完成目的基因导入，再筛选成功导入目的基因的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。如腺苷酸脱氨酶基因缺失引起的复合型免疫缺陷症。

② 体内基因治疗：直接向人体组织中转移基因的治病方法，如将囊性纤维化病的正常基因转入患者的肺组织中。

4. 蛋白质工程

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。 基本过程：预期蛋白质的功能—设计蛋白质的结构——推测应有氨基酸序列—找到对应脱氧核苷酸序列

其原理是中心法则的逆推。

第二章 细胞工程 植物细胞工程

1. 基本理论

① 分化的实质：特定的时间和空间条件下，基因的选择性表达。 ② 分化的特点：持久性、稳定性、普遍性和体内不可逆性。 ③ 全能性：是指已分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。 ④ 具有全能性的根本原因：细胞中具有本物种全套遗传信息。 ⑤ 有性生殖：两性（受精卵）生殖，单性（卵细胞、花药）生殖。

⑥ 脱分化：已经分化的细胞，经过诱导后，失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。

⑦ 杂交育种：通过有性生殖，将优良性状集中在一起，其原理是基因重组。如抗病矮杆小麦。

⑧ 原生质层：由细胞膜、液泡膜，以及两膜之间的细胞质组成。 ⑨ 原生质体：除去细胞壁后的植物细胞。 2. 植物组织培养技术（植物细胞工程的基本技术）

① 原理：植物细胞的全能性 ② 繁殖方式：一般是无性繁殖

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