高中生物必背知识点选修.docx
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1、高中生物必背学问点选修3一、 基因工程1、(a)基因工程的诞生(一)基因工程的概念基因工程是指根据人们的愿望,进展严格的设计,通过体外DNA重组和转基因技术,给予生物以新的遗传特性,创建出更符合人们须要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子程度上进展设计和施工的,又叫做DNA重组技术。2、(a)基因工程的原理及技术原理:基因重组技术:(一)基因工程的根本工具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:可以识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且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,因此具有专一性。(3)结
2、果: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.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比拟:一样点:都缝合磷酸二酯键。区分:EcoliDNA连接酶来源于T4噬菌体,只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。(2)与DNA聚合酶作用的异同: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,形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。3.“分子运输车”载体(1)载体具备的条件:能在受体细胞中复制并稳定保
3、存。具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入。具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。(2)最常用的载体是质粒,它是一种袒露的、构造简洁的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制实力的双链环状DNA分子。(3)其它载体: 噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的根本操作程序第一步:目的基因的获得1.目的基因是指: 编码蛋白质的构造基因 。2.原核基因实行干脆分别获得,真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反转录法_和化学合成法_。3.PCR技术扩增目的基因(1)原理:DNA双链复制(2)过程:第一步:加热至9095DNA解链;第二步:冷却到5560,引物结合到互补DNA链;第三步
4、:加热至7075,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。第二步:基因表达载体的构建1.目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因可以表达和发挥作用。2.组成:目的基因启动子终止子标记基因(1)启动子:是一段有特别构造的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。(2)终止子:也是一段有特别构造的DNA片段 ,位于基因的尾端。(3)标记基因的作用:是为了鉴定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挑选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步:将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念:是目的基
5、因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。2.常用的转化方法:将目的基因导入植物细胞:采纳最多的方法是 农杆菌转化法,其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞:3.重组细胞导入受体细胞后,挑选含有基因表达载体受体细胞的根据是标记基因是否表达。第四步:目的基因的检测和表达1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采纳 DNA分子杂交技术。2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA,方法是采纳 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最终检测 目的
6、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 抗体进展 抗原抗体杂交。4.有时还需进展 个体生物学程度的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。(三)(b)基因工程的应用1.植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改进植物的品质。2.动物基因工程:进步动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物消费药物。3.基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。(四)(a)蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的构造规律及其生物功能的关系作为根底,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进展改造,或制造一种新的蛋白质,以满意人类的消费和生活的需求。(
7、基因工程在原则上只能消费自然界已存在的蛋白质)(1)蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能消费自然界已存在的蛋白质(2)蛋白质工程的根本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的构造,又称为第二代的基因工程。根本途径:从预期的蛋白质功能动身,设计预期的蛋白质构造,推想应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下根据基因工程的一般步骤进展。(留意:目的基因只能用人工合成的方法)设计中的困难:如何推想非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列二、细胞工程(一)植物细胞工程 1.理论根底(原理):细胞全能性2.植物组织培育技术(b)(1)过程:离体的植物器官、组织或细胞 愈伤
8、组织 试管苗 植物体(2)用处:微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化消费。A 植物繁殖微型繁殖:可以高效快速地实现种苗的大量繁殖作物脱毒:采纳茎尖组织培育来除去病毒(因为植物分生区旁边的病毒极少或没有)人工种子:以植物组织培育得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经人工薄膜包装得到的种子。优点:完全保持优良品种的遗传特性,不受季节的限制;便利贮存和运输B 作物新品种培育单倍体育种:a过程:植株(AaBb)通过减数分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四种类型);对花粉进展花药离体培育(技术是植物组织培育);得到单倍体植株;对其幼苗时期进展秋水仙素处理;得到了正常的纯
9、合二倍体植株(AABB、AAbb、aaBB、aabb四种类型)。b 优点:明显缩短育种年限C 突变体利用:在组织培育中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种(如挑选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体)D 细胞产物的消费:通过可以产生对人们有利的产物的细胞进展组织培育,从而让它们可以产生大量的细胞产物。(3)地位: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。植物细胞A植物细胞B杂种细胞愈伤组织杂种植株图(2)3.植物体细胞杂交技术(1)过程:(2)诱导交融的方法: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。(3)意义:克制了远缘杂交不亲和的障碍
10、。(二)动物细胞工程 1. 动物细胞培育(a)(1)概念:动物细胞培育就是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在相宜的培育基中,让这些细胞生长和繁殖。(2)动物细胞培育的流程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培育瓶中进展原代培育贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞接着传代培育。(3)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到外表互相抑制时,细胞就会停顿分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(4)动物细胞培育须要满意以
11、下条件无菌、无毒的环境:培育液应进展无菌处理。通常还要在培育液中添加确定量的抗生素,以防培育过程中的污染。此外,应定期更换培育液,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。养分:合成培育基成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需参加血清、血浆等自然成分。温度:相宜温度:哺乳动物多是36.50.5;pH:7.27.4。气体环境:95%空气5%CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培育液的pH。(5)动物细胞培育技术的应用:制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培育医学探讨的各种细胞。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比拟
12、简洁)和体细胞核移植(比拟难)。(2)选用去核卵(母)细胞的缘由:卵(母)细胞比拟大,简洁操作;卵(母)细胞细胞质多,养分丰富。(3)体细胞核移植的大致过程是:高产奶牛(供应体细胞)进展细胞培育;同时采集卵母细胞,在体外培育到减二分裂中期的卵母细胞,去核(显微操作)注:为什么要用卵细胞?它可以供应足够的养分;操作简便;细胞质不会抑制细胞核全能性的表达;将供体细胞注入去核卵母细胞;通过电刺激使两细胞交融,供体核进入受体卵母细胞,构建重组胚胎;将胚胎移入受体(代孕)母牛体内;生出与供体奶牛遗传基因一样的犊牛(4)体细胞核移植技术的应用:加速家畜遗传改进进程,促进良畜群繁育;爱护濒危物种,增大存活数
13、量;消费宝贵的医用蛋白;作为异种移植的供体;用于组织器官的移植等。(5)体细胞核移植技术存在的问题:克隆动物存在着安康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞交融(1)动物细胞交融也称细胞杂交,是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。交融后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞,称为杂交细胞。(2)动物细胞交融与植物原生质体交融的原理根本一样,诱导动物细胞交融的方法与植物原生质体交融的方法类似,常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。(3)动物细胞交融的意义:克制了远缘杂交的不亲和性,成为探讨细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。(4)动物细胞交融与植
14、物体细胞杂交的比拟:细胞工程植物体细胞杂交动物细胞交融理论根底细胞的全能性、细胞膜的流淌性细胞增殖、细胞膜的流淌性交融前处理酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)注射特定抗原,免疫处理正常小鼠诱导手段物理法:离心、振动、电激化学法:聚乙二醇(PEG)物理法:离心、振动、电激化学法:聚乙二醇生物法:灭活的病毒(灭活的仙台病毒)诱导过程第一步:原生质体的制备(酶解法)第二步:原生质体交融 (物、化法)第三步:杂种细胞的挑选和培育第四步:杂种植株的诱导与鉴定正常小鼠免疫处理动物细胞的交融(物、化、生法)杂交瘤细胞的挑选与培育专一抗体检验阳性细胞培育单克隆抗体的提纯用处和意义克制远缘杂交的不亲和障碍,大
15、大扩展杂交的亲本组合范围应用:白菜-甘蓝等杂种植株(1) 制备单克隆抗体(2) 诊断、治疗、预防疾病,例如“生物导弹”治疗癌症4.单克隆抗体(1)抗体:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分别出的抗体产量低、纯度低、特异性差。(2)单克隆抗体的制备过程:对免疫小鼠注射特定的抗原蛋白(目的使小鼠产生了效应B细胞);提取B淋巴细胞;同时用动物细胞培育的方法培育骨髓瘤细胞并提取;促使它们细胞交融注:交融的结果是有许多不符合要求的;如有2个B淋巴细胞交融的细胞等,所以要进展挑选;在特定的选择培育基上挑选出交融的杂种细胞特点是能快速大量增殖,又能产生专一的抗体;然后对它进展克隆化培育和抗体检测挑
16、选出可以分泌所需抗体的杂种细胞;最终将杂交瘤细胞在体外做大规模培育或注射入小鼠腹腔内增殖,从细胞培育液或小鼠腹水中可得到大量的单克隆抗体。(3)杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。(4)单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。(5)单克隆抗体的作用:作为诊断试剂:精确识别各种抗原物质的微小差异,并跟确定抗原发生特异性结合,具有精确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其它疾病。三、胚胎工程(一)动物胚胎发育的根本过程(1)精子的发生:补充,精原细胞先进展有丝分裂后进展减数分裂;变形过程中,细胞核为
17、精子头的主要局部,高尔基体发育为顶体,中心体演化为精子的尾,线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜,其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。线粒体为精子运动供应能量(2)卵子的发生:在胎儿时期,卵原细胞进展有丝分裂演化成初级卵母细胞被卵泡细胞包围,减一分裂在排卵前后完成,形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管打算受精;减二分裂是在受精过程中完成的。(3)受精:精子获能(在雌性动物生殖道内);卵子的打算(排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精实力);受精阶段卵子四周的构造由外到内:放射冠、透亮带、卵黄膜,a顶体反响:精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质,穿越放射冠。b透亮带反响:顶体酶可将透亮带溶出孔
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