高中生物选修生物科技专题知识点总结归纳.docx
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1、选修3易考学问点背诵专题1 基因工程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,赐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。 原理:基因重组(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
2、端。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4-DNA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,
3、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、独立于细菌拟核之外,并具有自我复制实力的双链环状DNA分子。质粒存在于很多细菌以及酵母菌(真核生物)的细胞中.(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.获得目的基因的方法:从基因文库中获得目的基因、PCR技术扩增目的基因、用dna合 成仪干脆人工合成.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:加热至707
4、5,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:启动子目的基因终止子标记基因(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:是目的基因进入受体细胞
5、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。此方法的受体细胞多是 体细胞。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:原核生物作为受体细胞的缘由是 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 ,最常用的原核细胞是 大肠杆菌 ,其转化方法是:先用 Ca2+ 处理细胞,使其成为 感受态细胞 ,再将 重组表达载体DNA分子 溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在确定的温度下促进感受态细胞汲取DNA分子,完成转化过程。3.重组细胞导入受体
6、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 探针:在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记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,这是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键,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 用分子杂交技术(标记的目的基因作探针与 mRNA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 转基因抗虫棉是否出现抗虫性状让害虫吞食转基因棉
7、花的叶子,视察害虫的存活状况,以确定性状(三)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(科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调空组件重组再一起,通过显微注射法,导入哺乳动物的受精卵中,转基因动物通过分泌的乳汁来消费所须要的药品。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。留意:基因文库的构建包含了基因工程的前三步.(四)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,
8、或制造一种新的蛋白质,以满意人类的消费和生活的需求。(基因工程在原则上只能消费自然界已存在的蛋白质)转录 翻译蛋白质工程是中心法则的逆过程专题2 细胞工程(一)植物细胞工程 1.理论根底(原理):植物细胞全能性全能性表达的难易程度:受精卵生殖细胞干细胞体细胞;植物细胞动物细胞植物细胞工程包括两个技术:植物组织培育和植物体细胞杂交2. 植物组织培育技术:(1) 定义:植物组织培育就是在无菌和人工限制条件下,将离体的植物器官 组织 细胞,培育在人工配置的培育基上,赐予相宜的培育条件,诱导其产生由愈伤组织 丛芽,最终形成完好的植株。 (2)过程:离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 试管苗 植物体(
9、3)脱分化须要在避光条件下培育,再分化在有光条件以及生长素和细胞分裂素等激素的调整(4)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。(5)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。3. 植物体细胞杂交技术: 定义:这就是将不同种的植物体细胞,在确定条件下交融成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。(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) 过程:植物体细胞交融 植物组织培育(4) 原理:细胞膜的流淌性 植物细胞全能性(3)意义:克制了远缘杂交不亲和的障碍。
10、(二) 动物细胞工程 动物细胞工程常用技术手段有动物细胞培育、动物细胞核移植、动物细胞交融、消费单克隆抗体等,其中动物细胞培育技术是其他动物细胞工程技术的根底。 1. 动物细胞培育(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
11、。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
12、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:(右图)核移植胚胎移植(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
13、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、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。(4)动物细胞交融与植物体细胞杂交的比拟:比拟工程细胞交融的原理细胞交融的方法诱导手段用法植物体细胞杂交细胞膜的流淌性去除细胞壁后诱导原生质体交融离心、电刺激、振动,聚乙二醇等试剂诱导克制了远缘杂交的不亲和性,获得
14、杂种植株动物细胞交融细胞膜的流淌性使细胞分散后诱导细胞交融除应用植物细胞杂交手段外,再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一4.单克隆抗体(1)抗体:一个以免疫的B淋巴细胞(浆细胞)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:注入小鼠细胞交融分别抗原注入小鼠体内B淋巴细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞细胞培育养选择培育细胞培育基体内培育体外培育从腹水提取从培育液提取单克隆抗体(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
15、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。专题3 胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育胚胎工程的建立场所:睾丸的曲细精管时间:从初情期开场,到生殖机能衰退精子的发生 1)精原细胞多个初级精母细胞(通过数次有丝分裂)过程 2)1个初级精母细胞2个次级精母细胞4个精子细胞(通过减数分裂,即MI 和MII) 3)精子细胞精子(通过变形) 场所:卵巢 时间:从胎儿时期开场(胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储藏)卵子的发生 1)卵原细胞初级卵母细胞过程 2)1个初级卵母细胞1
16、个次级卵母细胞第一极体(排卵前后完成)3)1个次级卵母细胞1个卵子第二极体(精子和卵子结合过程中完成) 概念:精子和卵子结合成合子(受精卵)的过程。 受精 场所:雌性的输卵管内1)受精前的打算阶段1:精子获能 过程 2)受精前的打算阶段2:卵子的打算(减数第二次分裂中期的次级卵母细胞)a.精子穿越放射冠和透亮带:顶体反响,透亮带反响3)受精阶段 b.进入卵细胞膜:卵细胞膜封闭作用c.原核形成和配子结合 卵裂期:细胞在透亮带中进展有丝分裂早期胚胎发育 桑椹胚:胚胎细胞达32个左右,每一个细胞都是细胞囊胚:有囊胚腔,出现了囊胚从透亮带中伸展出来的孵化过程原肠胚:内细胞团细胞形成外胚层和内胚层,滋养
17、层发育成胎膜和胎盘,内胚层包围 着原肠腔3.2 体外受精和早期胚胎培育试管动物技术:通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培育发育为早期胚胎后,再经移植产生后代的技术。 方法一:用促性腺激素处理,使其超数排卵,从中输卵管冲取精子(针对卵母细胞的采集 试验动物,家畜猪、羊等) 方法二:从屠宰母畜卵巢中采集方法三:借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具干脆从活体母畜 卵巢中汲取(针对大家畜或大型动物,如牛) 体外受精 卵母细胞的培育:在体外人工培育成熟 精子的采集:方法有假阴道法、手握法和电刺激法等精子的获能:方法有培育法(通过获能培育液)、化学诱导法 (通过肝素或钙离子载体 A2
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