2022年选修《现代生物科技专题》知识点总结.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 选修 3现代生物科技专题学问点总结专题 1 基因工程( DNA重组技术)1. 基因工程的概念:基因工程是在 DNA 分子水平;上进行设计和施工的,又叫做 DNA 重组技术;原理(实质):基因重组特点:目的性强(可以定向 改造某些生物性状) ;实现不同物种间的基因重组(打破生殖隔离 / 克服远缘杂交不亲和障碍) ;2. 基因工程 (DNA重组技术) 的工具: 限制酶 、DNA连接酶 、载体(最常用: 质粒);基因工程( DNA重组技术)的工具酶:限制酶 、DNA连接酶 ;3. 限制性核酸内切酶(限制酶)“ 分子手术刀” :精准确割 DNA ;来源
2、(分布):主要是从 原核生物 中分别纯化出来的;功能(作用):能够识别 双链 DNA分子 的 某种特定核苷酸序列,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(特异性);结果:DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的黏性末端和平末端;DNA片段末端通常有两种形式4. DNA 连接酶 “ 分子缝合针”:将 DNA片段连接起来; 不具有专一性 (特异性);作用:将 双链 DNA片段“ 缝合” 起来,复原被 限制酶 切开的两个核苷酸之间的 磷酸二酯键;两种 DNA连接酶( Ecoli DNA 连接酶和 T4 DNA连接酶)的比较:相同点:都缝合 磷酸二酯键;区分:
3、 E coli DNA 连接酶 来源于 大肠杆菌,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;T4 DNA连接酶 来源于 T 4 噬菌体,能缝合双链 DNA片段的 两种末端( 互补的黏性末端和平末端),但连接平末端的之间的效率较 低;与 DNA聚合酶作用的异同 : 名师归纳总结 - - - - - - -DNA聚合酶 是将 单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键,催化 DNA 复制过程,需要模板;DNA连接酶 是连接 两个双链 DNA片段 的末端,形成 磷酸二酯键, 不需要 模板;第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - -
4、5. 基因进入受体细胞的载体“ 分子运输车”:将重组 DNA分子导入受体细胞载体具备的条件:有一个至多个 限制酶切割位点,供外源 DNA片段(基因)插入 其中;进入受体细胞后,在受体细胞中进行 自我复制 ,或整合到染色体 DNA上,随染色体 DNA进行 同步复制,并能在受体细胞中 稳固储存;有特别的 标记基因,供重组 DNA的 鉴定和挑选;例如:四环素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因 最常用的载体是 质粒 , 它是一种暴露的、结构简洁的、独立于 细菌拟核之外,并具有 自我复制才能 的很小的 双链环状 DNA分子;其它载体: 噬菌体的衍生物、 动植物病毒;6. 基因工程的基本操作程序:目的基因的猎取
5、; 基因表达载体的构建;将目的基因导入受体细胞; 目的基因的检测与鉴定;7. 基因工程的第一步:目的基因的猎取;目的基因是指:符合人们需要 的,编码蛋白质 的基因 ;目的基因可以 从自然界中已有的物种中分别 出来,也可以用 人工的方法合成;目的基因的猎取方法: 从基因文库中猎取 目的基因; 利用 PCR技术扩增 目的基因;通过 DNA合成仪 用化学方法直接人工合成 目的基因; 基因文库:将含有某种生物不同基因的很多 DNA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 ,称为基因文库;种类 基因组文库:包含了一种生物 全部的 基因;部分基因文库:只包含一种生物的 一
6、部分 基因,如 cDNA文库;从基因文库中猎取目的基因:依据目的基因的 有关信息 猎取目的基因;如:根据基因的 核苷酸序列、基因的 功能 、基因在染色体上的 位置 、基因的转录产物 mRNA 、基因的表达(翻译)产物蛋白质 等特性来猎取目的基因; PCR:全称为 多聚酶链式反应,是一项在 生物体外 复制 特定 DNA片段的 核酸合成 技术;原理: DNA 双链复制;过程: a. 加热至 9095 DNA 受热变性后,解链为单链;b. 冷却到 5560, 引物与单链相应互补序列结合;c. 加热至 7075,在 Taq 酶(热稳固 DNA聚合酶)的作用下进行 延长;d. 循环;名师归纳总结 - -
7、 - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 特点: DNA数量呈指数形式式增加,即 2n (n 为扩增循环的次数);前提:要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便依据这一序列合成引物;8. 基因工程的其次步:基因表达载体的构建基因工程的核心;基因表达载体构建的目的(基因表达载体的功能):使目的基因在受体细胞中 稳固存在,并且可以 遗传给下一代;使目的基因能够 表达和发挥作用;基因表达载体的组成:目的基因启动子终止子标记基因;启动子:是一段有特别结构的 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 m
8、RNA ,最终获得所需的 蛋白质;终止子:也是一段有特别结构的 DNA 片段,位于基因的 尾端 ,使 转录 在所需要的地方 停止 下来;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抗性基因,如:氨苄青霉素抗性基因、四环素抗性基因、卡那霉素抗性基因 基因表达载体的构建过程: 同种限制酶 处理质粒和含目的基因的 DNA; DNA 连接酶 连接切割后的质粒和目的基因;9. 基因工程的第三步:将目的基因导入受体细胞 _;转化:目的基因 进入 受体细胞内,并且在受体细胞内 维护稳固和表达 的过程;将目的基因导入植物细胞:采纳最多的
9、方法是 农杆菌转化法,其次仍有 基因枪法 和 花粉管通道法 等;将目的基因导入动物细胞:最常用也是最有效的方法是 显微注射技术;此方法的受体细胞多是受精卵;(缘由:受精卵的全能性最高;)其次仍可以是 胚胎干细胞;(缘由:胚胎干细胞具有发育的全能性;)将目的基因导入微生物细胞的方法是:先用 Ca 2+ 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,在肯定的温度下促进感受态细胞吸取DNA分子,完成转化过程;原核生物作为受体细胞的缘由是 繁衍快、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;重组 DNA导入受体细胞后,挑选含有基因表达载
10、体受体细胞的依据是 标记基因是否表达;名师归纳总结 第 3 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 10. 基因工程的第四步:目的基因的检测与鉴定 检查基因工程是否做胜利的第一步;检测转基因生物的 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固遗传的关键;方法是采纳 DNA 分子杂交 技术 DNA-mDNA;检测目的基因是否 转录出 mRNA 检测目的基因是否发挥功能作用的第一步;方法是采纳 分子杂交 技术DNA-RNA;检测目的基因是否 翻译成蛋白质,方法是采纳 抗原抗体杂交 技术;有时仍需进行 个体生物学水平 的鉴定;如生
11、物抗虫或抗病特性的鉴定,需要做抗虫或抗病的接种试验等;11. 基因工程的应用提高农作物的抗逆才能(如:抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱 )利用转基因改良植物的品质;提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因植物、动物和转基因工程菌生产药物;如:细胞因子、抗体、疫苗、激素 基因治疗:把 正常基因 导入病人体内,使该基因的 表达产物 发挥功能;是治疗 遗传病 最有效的手段;基因诊断:又称为 DNA诊断,是采纳 基因检测 的方法来判定患者是否显现了基因反常或携带病原体;方法: DNA 分子杂交 技术;12. 蛋白质工程: 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
12、成,对现有蛋白质进行 改造,或 制造 一种 新的蛋白质,以满意人类的生产和生活的需求;13. 蛋白质工程的基本途径 / 流程: 预期 蛋白质功能 设计 预期的蛋白质结构 估计应有的 氨基酸 序列 找到对应的 脱氧核苷酸 序列(基因);14. 蛋白质工程与基因工程的区分:实质蛋白质工程基因工程通过对编码蛋白质的基因进行将一种生物的基因转移到另一改造,以定向改造自然蛋白质,甚种生物体内,后者可以产生它本不能至制造自然界不存在的蛋白质;产生的蛋白质,进而表现出新的性状;结果 可以合成 自然界不存在 的蛋白质 只能生产自然界已存在 的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上,延长出的 其次代基因工程;
13、15. 蛋白质工程是一项 难度很大 的工程;缘由:蛋白质的 高级结构(空间结构)非常复杂,科学家对其明白仍很不够;名师归纳总结 第 4 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 专题 2 细胞工程1. 细胞工程的概念:操作水平:细胞水平 和 细胞器水平;2. 细胞工程分为 植物细胞工程 和 动物细胞工程 两大领域;植物细胞工程的基本技术:植物组织培育 和 植物体细胞杂交;其中 植物组织培育 是基础;动物细胞工程常用的技术手段:动物细胞培育、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体 其中 动物细胞培育技术 是其他动物细胞工程技术的基础;3.
14、植物细胞工程的理论基础(原理):植物细胞的全能性;4. 细胞具有全能性的缘由 / 基础:含全部遗传信息 / 遗传物质 /DNA/基因;5. 细胞全能性表达的简洁程度:植物细胞 动物细胞;同一个体:受精卵 生殖细胞干细胞 体细胞 ;同一细胞:刚产生 成熟 衰老;分裂才能强 分裂才能弱 不分裂 ;分化程度低 分化程度高;6. 植物组织培育技术的过程:脱分化和再分化;离体的植物器官、组织、细胞(外植体) 脱分化 (不需光)愈伤组织(一些具有分生才能的薄壁细胞) 再分化 (需光、分化培育基)根、芽等组织(胚状体)完整植株7. 脱分化: 让 已经分化 的细胞,经过 诱导 后,失去其特有的 结构和功能 而
15、转变成 未分化细胞 的过程;8. 植物组织培育的应用:微型繁衍、作物脱毒、 制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产 微型繁衍(快速繁衍)用于快速繁衍优良品种的 植物组织培育 技术;优点:保持 优良品种的 遗传特性,高效快速地 大量繁衍;作物脱毒茎尖组织培育技术;缘由:植物 分生区 邻近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒;人工种子:胚状体 + 人工种皮;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 过程:花药 / 花粉 精子)脱分化愈伤组织再分化单倍体植株单倍体育种肯定浓度的秋水仙素处理,诱导染色体数目加倍正常植株(纯合的
16、二倍体) ;优点:明显缩短 育种年限;细胞产物的工厂化生产:离体的植物器官、组织、细胞脱分化愈伤组织反复培育,提取细胞产物9. 植物组织培育的位置: 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;10植物体细胞杂交技术的过程:包括植物细胞融合和植物组织培育;11. 诱导植物细胞 原生质体 融合的方法:物理法:包括 离心、振动、电激 等;化学法:一般是用 聚乙二醇( PEG)作为诱导剂;12. 植物体细胞杂交技术的意义 (优点): 克服远缘杂交不亲和障碍 / 打破生殖隔离;13. 动物细胞培育: 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
17、些细胞 生长和繁衍;14. 细胞贴壁: 悬液中分散的细胞很快就 贴附在瓶壁上,称为 细胞贴壁;15. 接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面 相互接触 时,细胞就会 停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制;16. 动物细胞培育的过程:名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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单个细胞 加培育液(液体培育基)细胞悬液 放入培育瓶,相宜条件培育原代培育贴满瓶壁时(接触抑制) ,用胰蛋白酶等处理,分瓶,连续培育;传代培育17. 传代培育的细胞一般传至 1
18、0 代后 就不易传下去了;18. 目前使用的或冷冻储存的正常细胞通常为 10 代以内 的细胞;(缘由是: 10 代以内的细胞一般可以保持正常的二倍体核型;)19. 动物细胞培育的条件:培育液和全部培育用具应进行 无菌 处理;无菌、无毒的环境 在培育液中 添加肯定量的抗生素,以防培育过程中的污染;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:糖(葡萄糖)、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等;通常需加入 血清、血浆 等自然成分;温度和 pH :相宜;哺乳动物多是:温度: 36.5 0.5 ;pH: 7.2 7.4 ;气体环境:细胞培育所需气体主要有 O 2 和 CO2 ;通常采
19、纳 5% 空气5% CO2 ;用培育皿或松盖培育瓶;O2是 细胞代谢 所必需的, CO 2的主要作用是 维护培育液的 pH ;20. 动物细胞培育技术的应用:制备病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素 ;检测有毒物质;培育医学讨论的各种细胞 21. 植物组织培育和动物细胞培育的区分:植物组织培育动物细胞培育的原理植物细胞的全能性细胞增殖培育基性质固体培育基液体培育基(培育液)培育基特有成分植物激素、蔗糖动物血清、葡萄糖培育结果植物体或细胞产物细胞群22. 动物核移植: 将动物的一个细胞的细胞核 ,移入一个已经去掉细胞核名师归纳总结 第 7 页,共 20 页- - - - - - -精选学习资料 - -
20、- - - - - - - 卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,最终发育为动物个体;23. 哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植;24. 核移植技术中,选用去核卵 母 细胞作为受体细胞的缘由:卵 母 细胞比较大,简洁操作;(因子) ;卵 母 细胞细胞质多, 养分丰富, 含有促进细胞全能性表达的物质25. 体细胞核移植的大致过程:26. 体细胞核移植技术涉及到的生物技术:27. 体细胞核移植技术涉及到的生物工程:动物细胞培育、 动物细胞核移植、 胚胎移植;细胞工程、胚胎工程;28. 体细胞核移植技术中作为受体细胞的卵母细胞所处的时期:M中期;29. 克隆动物的性状主要与供应
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