高中生物选修三目录 求高中生物选修3各种现代生物科技的原理

admin 生活知识 2023-12-12 214 0
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有基因工程,细胞工程,胚胎工程,生态工程。首先基因工程特别重要,是这几个工程中最爱考的,出题也可以出得很难。

其次,是细胞工程,细胞工程又包括了动物细胞工程和植物细胞工程,这也是爱考察的知识点,再者胚胎工程基本上都是需要记的内容会比较多了,只要能记住专业术语,基本上没啥问题,生态工程也是。

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求高中生物选修3各种现代生物科技的原理

第一个是基因工程。 基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础, 以分子生物学和微生物学的现代方法为手段, 将不同来源的基因(DNA分子),按预先设计的蓝图, 在体外构建杂种DNA分子, 然后导入活细胞, 以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、 生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

它的原理是基因重组。

第二个是蛋白质工程。所谓蛋白质工程,就是利用基因工程手段,包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造,以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上,融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。其内容主要有两个方面:根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质;确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上,实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能,设计合成具有特定生物功能的全新的蛋白质,这也是蛋白质工程最根本的目标之一。

它的原理是利用通过造成一个或几个碱基定点突变,以达到修饰蛋白质分子结构目的的技术,称为基因定点突变技术。

第三个是细胞工程。细胞工程(Cell engineering):(高中概念)是指应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过某种工程学手段,在细胞水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质,从而获得新型生物或特种细胞产品、或产物的一门综合性科学技术。 其中应用了许多技术, 如细胞融合技术, 核移植技术,染色体或基因移植技术,组织和细胞培养技术。

最后是生态工程

生态工程运用生态学和系统工程原理设计的工艺系统。将生物群落内不同物种共生、物质与能量多级利用、环境自净和物质循环再生等原理与系统工程的优化方法相结合,达到资源多层次和循环利用的目的。如利用多层结构的森林生态系统增大吸收光能的面积、利用植物吸附和富集某些微量重金属以及利用余热繁殖水生生物等。

生态工程的基本原理有以下几点。

(1)、物质循环再生原理

理论基础:物质循环

意义:可避免环境污染及其对系统稳定性和发展的影响

(2)、物种多样性原理

理论基础:生态系统的抵抗力稳定性

意义:生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力

(3)、协调与平衡原理

理论基础:生物与环境的协调与平衡

意义:生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏

(4)、整体性原理

理论基础:社会—经济—自然复合系统

意义:统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定

(5)、系统学与工程学原理

a. 理论基础:系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式

意义:改善和优化系统的结构以改善功能

b. 理论基础:系统整体性原理:整体大于部分

意义:保持系统很高的生产力

高中生物选修3知识点

首先要明白,这里的标记基因针对的是基因工程操作,如果需要克隆一个基因,需要把这个基因重组到载体中去,进一步把重组载体送到受体细胞中。

但是这个基因不一定是纯的,可能和其他的DNA片段混合在一起,发生重组的载体就可能有两类,一类是重组了目的基因的,一类是重组了非目的基因的。当然还有未发生重组的空载体。

进而发生转化(载体进入受体细胞)是可能有三种情况:一是未重组的载体进入受体细胞;二是重组目的基因的载体进入受体细胞;三是重组非目的基因的载体进入受体细胞。

那么就有两个问题要解决:一是如何判断重组载体进入受体细胞了;二是如何判断重组有目的DNA的载体进入受体细胞。

标记基因因为存在于载体上,可以作为受体细胞接受外来载体的标志(不论是何种载体);如果重组载体与DNA重组的位置在另一标记基因内部,则可能导致该标记基因失活。那么两个遗传标记都存在的就是空载体发生转化,只有一个遗传标记的是重组载体发生转化。

但是如何判断重组有目的DNA的载体进入受体细胞?

可以采用分子杂交的方法,实质就是用目的基因的序列(探针)去跟未知的受体细胞中的DNA杂交,如果能够杂交,说明该受体细胞中含有和探针序列相同的DNA(就是重组有目的基因的载体)。而这种杂交一般发生在固体支持介质上(比如琼脂糖凝胶或者硝酸纤维膜等),杂交信号表现的是一个条带,称之为杂交带。

总结起来就是遗传标记能筛选出接受重组载体的受体细胞;DNA分子杂交技术检测接受重组有目的基因载体的受体细胞。

基因的操作工具 针线:DNA连接酶:扶手(磷酸二脂键)不是踏板(氢键)

条件①复制保存②多切点③标记基因

种类:质粒、病毒

运输工具:运载体 ①染色体外小型环状DNA

②存在于细菌、酵母菌

质粒特点 ③质粒是常用的运载体

④最常用:大肠杆菌

⑤对宿主细胞的生存无

基因工程 (基因拼接技术、DNA重组技术、转基因技术) 决定性作用

直接分离 常用鸟枪法

提取目的基因 人工合成(反转录法、根据已知AA序列合成DNA)

目的基因与运载体结合 同一种限制酶

110、基因操作步骤 将目的基因导入受体细胞→细菌、酵母菌、动植物

CaCl2处理细胞壁 ( 受精卵好 繁殖速度快)

目的基因的检测和表达:标记基因、目的基因是否表达?

逆转录 碱基互补配对

mRNA 单链DNA 双链DNA

推测 推测 合成

氨基酸序列 mRNA序列 DNA碱基序列 目的基因

药(胰岛素、干扰素、白细胞介素、乙肝疫苗)

111、基因工程的成果 治病:基因诊断与基因治疗(基因替换)

新品种(转基因) 食品工业(食物)

环境监测(DNA分子杂交 探针)

生物固氮、基因诊断、基因治疗、单细胞蛋白(微生物菌体本身)、

单克隆抗体、生物导弹(单抗+抗癌药物)

112、 间接联系 核心 核膜

高尔基体 内质网 细胞膜

线粒体膜

间接(具膜小泡) (内吞外排说明双向)

分泌蛋白:抗体、蛋白质类激素、胞外酶(消化酶)等分泌到细胞外

粗面内质网上的核糖体 内质网运输加工 高尔基体加工 成熟蛋白质 胞外

113、生物膜系统(不等于生物膜):细胞膜、核膜及由膜围绕而成的细胞器

离体→营养物质+激素 适宜温度+无菌

植物组织培养 离体→愈伤组织→根芽(胚状体)→植物体

选无病毒 尖(生长点) 紫草素

114、植物细胞工程 两种不同→杂种细胞→新植物体

植物体细胞 去掉细胞壁→原生质体→杂种细胞→新植物体

杂交 种间存在生殖隔离 不能有性杂交

好处:克服远源杂交不亲和障碍 培育新品种

是其它动物细胞工程技术的基础

动物细胞培养 液体培养基:动物血清

115、 动 取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织

物 用胰蛋白酶处理

细 原代培养→传代培养(细胞株→细胞系 遗传物质发生改变)

胞 灭活的病毒做诱导剂+物理、化学方法

工 动物细胞融合 最重要用途:制备单克隆抗体

程 理论基础:细胞膜的流动性

单克隆抗体→指单个B淋巴细胞经克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、特异性强的抗体(优点:特异性强、灵敏度高)。每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体(共百万种) *杂交瘤细胞 *生物导弹

116、微生物包含了除植物界和动物界以外的所有生物

质粒(小型环状DNA)控制抗药性、固氮、抗生素生成

核区(大型环状DNA)控制主要遗传性状 有的细菌有荚膜、芽孢、鞭毛

碳源:无机/有机碳源 自养/异养

117、 微生物生长 氮源:加不加额外的氮源

所需的营养物质 生长因子:(维生素、氨基酸、碱基→构成酶和核酸)

水:

无机盐:

固体培养基:分离、鉴定、计数

物理性质 半固体培养基:运动、保藏菌种

液体培养基:工业生产

118、培养基 天然培养基:工业生产

化学性质 合成培养基:分类鉴定

选择培养基 青霉素→选出酵母菌、霉菌等真菌

用途 NaCl:金黄色葡萄球菌

鉴定培养基:伊红美蓝→大肠杆菌→深紫色和金属光泽

自己设计实验:把混合在一起的圆褐固氮菌、硝化细菌、大肠杆菌区分开,并筛选纯种。

酶合成的调节 诱导酶:基因和诱导物控制

119、微生物代谢调节 酶活性的调节 结构改变 可逆 快速 准确

必需物质,一直产生 氨基酸、核苷酸、维生素

初级代谢产物 无种的特异性 多糖、脂类

120、代谢产物 非必需物质,一定阶段 抗生素、毒素

次级代谢产物 有种的特异性 四素 色素、激素

121、微生物群体生长曲线: 3

2 4

1

(1)调整期:代谢活跃,开始合成诱导酶 初级代谢产物收获的最佳时期

(2)对数期:形态和生理特性稳定,代谢旺盛;科研用菌种,接种最佳时期

(3)稳定期:次级代谢产物收获最佳时期,芽孢生成(种内斗争最剧烈)

及时补充营养物质,可以延长稳定期

(4)衰亡期:多种形态,出现畸形,释放次级代谢产物 生存环境恶劣

与无机环境斗争最激烈的是4衰亡期。

营养物质消耗有害代谢产物积累PH不适宜导致3.4时期的出现。

注意:前三个时期类似“S”型增长曲线,但是多了衰亡期

122、影响微生物生活的环境因素

PH值:影响酶的活性、细胞膜的稳定性,从而影响微生物对营养物质的吸收

温度:影响酶和蛋白质的活性

O2浓度:产甲烷杆菌

123、高压蒸汽灭菌法:1/5、1/2、2/3、75% 由里向外、细密、不重复

溶化后分装前必须要 调节pH

细菌培养的过程:培养基的配制→灭菌→搁置斜面→接种→培养观察

实例:谷氨酸发酵(黄色短杆菌、谷氨酸棒状杆菌)

概念:

菌种选育:诱变育种、基因工程、细胞工程

培养基的配制:成分、比例,pH适宜

124、发酵工程 内容 灭菌:去除杂菌

扩大培养和接种:菌种多次培养达到一定数量

发酵过程:(中心阶段)控制各种条件,生产发酵产品

分离提纯 菌体:过滤、沉淀(单细胞蛋白即微生物菌体本身)

代谢产物:蒸馏、萃取、离子交换

应用 医药工业:生产药品和基因工程药品

食品工业:传统发酵产品、食品添加剂、单细胞蛋白等

125、 C/N=4/1 菌体大量繁殖但产生的谷氨酸少(P79)

记住 C/N=3/1 菌体繁殖受抑制,但谷氨酸的合成量大增

溶氧不足: 产生乳酸或琥珀酸

pH呈酸性: 产生乙酰谷氨酰胺(P95)(55555高中老师看到得多感动啊,我现在还记着呢)

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