2022年人教版生物选修三知识点.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 专题 1 基因工 程基因工程的概念基因工程是根据人们的意愿,将一种生物的基因导入另一种生物体内,创造出符合人们需要的生物新类型和生物产品,又叫做DNA 重组技术;操作环境:生物体外;操作水平: 分子水平 ;操作对象: 基因 (或 DNA );(一)基因工程的基本工具能定向 转变生物的遗传特性;1.“ 分子手术刀” 限制性核酸内切酶(限制酶)(1)来源:主要是从 原核生物 中分别纯化出来的;(2)功能:识别 双链 DNA分子的 特定 的核苷酸序列, 并在 特定位点 切割两个核苷酸之间的 磷酸二酯键 ,因此具有专一性;(3)限制酶切割的结果:黏性末
2、端和平末端;2.“ 分子缝合针” DNA 连接酶1 两种 DNA 连接酶的比较:相同点:都能缝合 双链 DNA片段之间的 磷酸二酯键 ;区分:1EcoliDNA连接酶来源于 大肠杆菌 ,只能 连接 黏性末端 ;T4DNA连接酶来源于 T4噬菌体 ,能缝合 两种 末端,连平末端效率较低;2 与 DNA 聚合酶的比较 : 异: DNA 聚合酶只能将 单个 核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,需要模板;而 DNA 连接酶是连接 两个 DNA 片段的末端,不需要模板;同:都形成磷酸二酯键;3.“ 分子运输车” 载体(不管哪种载体都 需要 人工改造)(1)具备的条件:能在受体细胞中 复制 并稳固 储存 ;
3、具有一至多个限制酶 识别位点 ;具有 标记基因 ,供鉴定和挑选;(2)最常用的载体是 质粒 ,它是一种 暴露 的(不与蛋白质结合)、独立 于细菌拟核 DNA 之外,具有自我 复制 才能的 双链环状 DNA分子;(3)其它载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒等;(4)限制酶、 DNA 连接酶和 DNA 聚合酶化学本质都是 蛋白质 ;质粒的化学本质为 DNA; 二 基因工程的基本操作程序原核基因与真核基因:名师归纳总结 1、原核基因选修三学问点汇总第1页(共 14 页)第 1 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 非编码区编码区非编码区编码区上游
4、编码区下游启动子 终止子编码区:能转录相应的信使 RNA,能编码蛋白质原核细胞的 不能转录为信使 RNA,不能基因结构 编码蛋白质;有 调控遗传信息表达 的核非编码区 苷酸序列,在该序列中,最重要的是位于编码区上游的 RNA聚合酶结合位点;留意:起始密码:位于 mRNA 上,开头蛋白质的合成;终止密码: 位于 mRNA 上,终止蛋白质的合成;2、真核基因编码区非编码区非编码区编码区下游编码区上游启动子终止子与RNA聚合酶结合真核细胞的编码区外显子内含子外显子:能编码蛋白质的序列内含子:不能编码蛋白质的序列基因结构非编码区:有调控作用的核苷酸序列,包括位于编码区上游的 RNA聚合酶结合位点 等;
5、留意:非编码序列原核基因 : 非编码区真核基因 : 非编码区 + 内含子选修三学问点汇总第2页(共 14 页)名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一步:目的基因的猎取1.目的基因是指:编码蛋白质的结构基因;2.原核基因实行 直接 分别获得,真核基因是人工 合成;人工合成目的基因的常用方法有 反(逆) 转录 法和化学合成 法;补充:、原核基因编码区不含内含子,可直接 用于物种间的基因沟通;、真核基因 含有 内含子,而原核生物 没有 内含子的剪切拼接系统,因而不能直接 在原核生物中表达;、反转录法:以 mRNA 为模板
6、, 在逆转录酶 的催化作用下, 得到一条与该 mRNA 互补的 DNA 单链;然后经核酸酶(水解 RNA 的酶)的作用水解掉 mRNA ;然后以此条 DNA 链为模板,在下,得到双链 DNA (即 cDNA);DNA聚合酶 的催化作用、用某种生物发育的某个时期的mRNA 反转录得到的多种cDNA ,构建成的基因文库为 部分基因文库 ,叫做 cDNA文库 ;、对于真核生物而言,反转录得到的cDNA 不含 内含子和非编码区,人工加上启动子和终止子后,可直接用于基因的沟通;3.PCR 技术扩增目的基因(1)原理: DNA 双链复制(2)过程:第一步( 变性 ):加热至 90 95 DNA 解链( 高
7、温 使氢键 断裂);其次步( 复性 ):冷却到 55 60 , 引物 结合到 互补 DNA 链;第三步( 延长 ):加热至 70 75 ,在 热稳固 DNA 聚合酶催化 作用下,从引物处起始互补链的合成;(3)需要引物的缘由:由于DNA 聚合酶只能将 单个 核苷酸加到已存在的核苷酸片段的末端,所以需要引物作为子链延长的 起点 ;(4)在生物体内进行 DNA 复制时:解旋方式为 解旋酶 催化;温度条件 温和;也 需要引物 ;其次步:基因表达载体的构建(基因工程的 核心 )组成: 目的基因启动子终止子标记基因(1)启动子: 是一段 DNA片段, 位于基因首端, 是 RNA聚合酶 识别和结合的部位,
8、能驱动基因转录出 mRNA ;(2)终止子:也是一段 DNA片段,位于基因的尾端,使转录 停止 下来;(3)标记基因: 为了鉴定受体细胞中是否已导入有目的基因,从而将含有目的基因的细胞挑选出来;常用的标记基因是抗生素基因;(4)如目的基因来自于基因组文库 或直接 从生物体中提取, 本身已携带有启动子和终止子;如目的基因来自于 cDNA 文库,刚需 另外加上 启动子和终止子;(5)要让标记基因发挥作用,得保证标记基因的 完整 ,因此所用限制酶的切割位点需在标记基因以外的位置;名师归纳总结 选修三学问点汇总第3页(共 14 页)第 3 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - -
9、 - - - - - - - 第三步:将目的基因导入受体细胞常用的转化方法:导入植物细胞: 采纳 最多 的方法是农杆菌转化法 ,其次仍有基因枪法 (导入单子叶植物常用方法)和花粉管通道法(中国科学家独创) 等;农杆菌转化法原理:农杆菌能感染 双子叶植物和 裸子 植物 . 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 DNA 上;因此,如将目的基因插入到 T-DNA 中,就可随 T-DNA整合到植物细胞的染色体 DNA 中;导入动物细胞:最常用的方法是 显微注射 技术;受体细胞多是 受精卵 ;导入微生物细胞: 最常用的原核细胞是大肠杆菌,转化方法是: 用
10、Ca 2+ 处理细胞,使其成为感受态细胞,在肯定的温度下促进感受态细胞 吸取 DNA 分子,完成转化过程;第四步:目的基因的检测和表达1.第一要检测转基因生物的染色体DNA 上是否插入了 目的基因 ,方法是采用 DNA分子杂交技术 ;2.其次仍要检测目的基因是否转录出了 mRNA ,方法是采纳标记的目的基 因作探针与 mRNA 杂交( DNA-RNA分子杂交 );3.最终检测目的基因是否翻译成 蛋白质 ,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行 抗原抗体杂交 ;4.有时仍需进行 个体 生物学水平的鉴定;如转基因抗虫植物是否显现抗虫性状;留意:不同生物的 DNA 能够连接在一起的缘由:基
11、因结构相同 ;目的基因在受体细胞中表达出相应蛋白质的缘由:共用一套遗传密码子;(三)基因工程的应用1、植物基因工程用于杀虫的基因主要是 Bt 毒蛋白基因(来自于苏云金芽孢杆菌),Bt 基因编码的蛋白质在害虫的肠道中被降解为较小的、有毒的 多肽 ,多肽结合于肠上皮细胞的 特异性受体 上,导致细胞膜穿孔,细胞肿胀裂解,最后害虫死亡;2、动物基因工程(1)用 外源生长激素基因提高动物的生长速率,要区分于植物的生长素;(2)乳腺(或乳房)生物反应器:指通过分泌的乳汁来生产所需要药品的转基因 雌性 动物个体;在培育时,药用蛋白基因前须加上 只在乳腺组织细胞中才启动转录过程(组织特异性)的启动子;现在又显
12、现了膀选修三学问点汇总第4页(共 14 页)名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 胱生物反应器:由膀胱上皮细胞合成目的蛋白,并分泌到膀胱腔中,再随尿液排出体外;不分雌雄 ,皆可生产药用蛋白;(3)用猪作为异种器官移植供体的 优点 :猪的内脏构造、 大小、 血管分布与人极为相像;缺点:存在免疫排斥反应 ,这是由于猪器官细胞表面的抗原蛋白(由 抗原打算基因 编码)刺激受体的免疫系统引起细胞免疫造成的;解决方法:在器官供体基因组导入某种调剂因子,以 抑制抗原打算基因的表达,或 直接除去 之;(4)由基因治疗的概念可知,基因治
13、疗不是修复或切除原有基因,而是导入正常基因以补偿功能的缺陷;因此,在细胞中正常基因和反常基因同时存在;由于正常基因只是导入了体细胞中以改善患者的功能,所以不能遗传给下一代;(5)基因治疗包括体外基因治疗和体内基因治疗;床试验阶段,没有大规模生产应用;蛋白质工程的概念基因治疗目前仍处于临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 质,以满意人类的生产和生活的需求;改造 ,或制造一种 新的蛋白(1)基因工程在原就上 只能 生产自然界 已存在 的蛋白质;蛋白质工程生产满意人们生产和生活需要但 质;非自然界已存在 的蛋白(2)由于基
14、因掌握蛋白质的合成,因此蛋白质工程改造蛋白质时,是通过改造基因 实现的;而且改造过的基因可以遗传给下一代;(3)目前蛋白质工程胜利的例子 不多 ,主要是由于蛋白质发挥功能依靠于正确的空间结构 ,而目前对大多数蛋白质的空间结构明白仍 很不够 ;转录 翻译专题 2 细胞工程(一)植物细胞工程1. 理论基础(原理):细胞全能性细胞具全能性的 缘由 :细胞中含有该物种的全部 遗传信息(或基因);全能性表达的难易程度:受精卵生殖细胞体细胞;植物细胞动物 细胞;未分化或分化程度低的细胞分化程度高的细胞;细胞的分化程度不断提高,全能性逐步减小;2. 植物组织培育技术名师归纳总结 选修三学问点汇总第5页(共
15、14 页)第 5 页,共 14 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - (1)过程:离体的植物器官、组织或细胞(外植体)伤组织再分化 胚状体或丛芽试管苗(脱分化 )愈植物体、愈伤组织的 特点 :其细胞排列疏松而无规章,是一种高度液泡化的呈无定外形态的具分生才能的薄壁细胞、培育基中的糖为蔗糖 :一能作为 碳源 供能;二能维护较稳固的渗透压 ;、当生长素和细胞分裂素比例不同时,产生的成效不同;当生长素含量 高于细胞分裂素时,诱导 当生长素含量 低于细胞发裂素时,诱导脱分化和 根的形成;再分化和 芽的形成;当二者比例 适中 时,愈伤组织只分裂不分化;、诱导外植体
16、脱分化时要避光 ;诱导再分化时 赐予 光照;(2)用途:微型繁衍、作物脱毒(选用 分生区 邻近的细胞作为外植体)、制造人工种子(人工种皮起爱护作用,人工胚乳供应养分、植物激素类似物等)、单倍体育种(用的是生殖细胞,生殖方式为 有性生殖 )、细胞产物的工厂化生产(只需 培育到愈伤组织即可) ;(3)位置:是培育转基因植物、 植物体细胞杂交培育植物新品种的 最终 一道工序;3.植物体细胞杂交技术(1)过程:(2)去壁方法:酶解法(用纤维素酶和果胶酶);(3)原生质 体:细胞核 + 细胞质 + 细胞膜;原生质 层:液泡膜 + 细胞膜 + 两层膜之间的细胞质;(4)由于融合是随机融合, 因此要进行 挑
17、选 ;考虑 两个 原生质体间的融合,有三种 融合的原生质体;(5)原生质体融合胜利的标志:与) ;再生出细胞壁(有高尔基体和线粒体参(6)杂种细胞的基因型,染色体组数,染色体数目皆为亲代细胞的 之和 ;(7)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电刺激等;化学法一般是用聚乙二醇( PEG)作为诱导剂;(8)原理 :细胞膜的流淌性和细胞的全能性;(9)缺点:目前仍 不能 让杂种植物按意愿表现出所需要的全部性状;(10 )变异类型: 染色体数目的变异;(11 )意义 :克服了远缘杂交不亲和的障碍;名师归纳总结 选修三学问点汇总第6页(共 14 页)第 6 页,共 14 页- - - - - - -
18、精选学习资料 - - - - - - - - - (二)动物细胞工程 1. 动物细胞培育(1)原理:细胞增殖;(2)流程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄 动物的器官或组织)剪碎分散成单个细胞(用 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 )制成细胞悬液转入培育瓶中 进行 原代培育细胞贴壁成 单层 细胞增殖铺满瓶壁接触抑制用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分瓶连续传代 培育传代 1050 代(遗传物质 正常)大部分细胞衰老死亡, 少数存活(此时遗传物质可能会 转变 )连续传代其中少数细胞发生突变,获得 不死性 ;留意:、由于把细胞粘连在一起主要是细胞之间的蛋白质 ,所以用胰蛋白酶或胶原蛋白酶消化掉细胞间的蛋白质,可把细胞分散
19、开来;、传代中的“ 代” 与细胞增殖代数中的“ 代”不同 :传代中的一代指把细胞放入培育瓶中培育 间;这段时间细胞会增殖 多次;、不死性细胞具有癌细胞的一些特性:黏着性 蛋白削减 ;、目前使用的或冷冻储存的正常细胞通常为 质的正常;直到再 分瓶培育的这段时 降低 ;细胞膜表面的糖 10 代以内 ,以保持遗传物、 动物细胞培育只是让细胞进行生长和增殖,没有脱分化 的过程;(3)条件无菌、无毒的环境:培育液应进行无菌处理;通常仍要添加肯定量的 抗生素 ,以防培育过程中的污染; 此外,应定期 更换 培育液,防止代谢产物 积存对细胞自身造成危害;养分:合成培育基成分:糖(葡萄糖 )、氨基酸、促生长因子
20、、无机盐、微量元素等;通常( 不是必需 )需加入血清、血浆等自然成分;温度:相宜温度:哺乳动物多是36.5 0.5;pH :7.2 7.4(由于胃蛋白酶的最适 PH 值约为 2.0,所以分散细胞时 不能用 );气体环境: 95%空气5%CO 2;O2 细胞代谢所必需,CO2 维护培育液的 pH ;2. 动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)分为胚胎细胞核移植(较简单 )和体细胞核移植( 较难);(2)选用去核卵 母细胞的 缘由:卵母细胞比较大,简单操作;卵 母细胞细胞质多,养分丰富;细胞质中含有 使体细胞核表达出全能性 所必需的因子;(3)克隆:指共同的祖先经过 无性繁衍 得到一大群分子,细胞或
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