選修3現(xiàn)代生物科技專題重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)

1、選彳3現(xiàn)代生物科技專題知識(shí)點(diǎn)總結(jié)專題1 基因工程、基因工程的基本工具1. ”分子手術(shù)刀” 一一(1)來源：主要是從 生物中分離純化出來的。(2)功能：能夠識(shí)別DNA 分子的某種 的核甘酸序列，并且使每一條鏈中 部位的兩個(gè)核甘酸之間的 斷開，因此具有 性。(3)結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式： 和。2. ”分子縫合針” 一一(1)兩種DNA連接酶(E-coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較：相同點(diǎn)：都縫合 鍵。區(qū)別：E - coliDNA連接酶來源于 ,只能將雙鏈 DNA片段互補(bǔ)的 之間的磷酸二酯鍵連接起來；而T,DNA!接酶能縫合 ，但連接平末端的之間的效率較。

2、(2)與DNAm合酶作用的異同：DNAm合酶只能將 加到已有的核甘酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA1接酶是連接 的末端，形成磷酸二酯鍵。DNAI接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)連接的DNA鏈鏈模板模板模板連接的對(duì)象2個(gè)DNA段單個(gè)脫氧核甘酸加到已存在的單鏈DN函段上相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)形成化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3. ”分子運(yùn)輸車" 一一 (1)運(yùn)載體具備的條件：。具有,供。(2)最常用的運(yùn)載體是 ,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于 ,并具有 的雙鏈。、基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1 .目的基主要是指： ，也可以是一些具有 的因子。2 .原核基因采取直接分離獲得,真核基因是人工合成。人工

3、合成目的基因的常用方法有法和 法。技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1) PCR勺含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。(2)目的：獲取大量的目的基因(3)原理：(4)過程：第一步：加熱至 9095 C, DNA由鏈為;第二步：冷卻到 5560 C, 與兩條單鏈 DNA吉合；第三步：加熱至 7075 C, 從引物起始進(jìn)行 的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建1 .目的：使目的基因在受體細(xì)胞中 ,并且可以,使目的基因能夠。2 .組成：+(1)啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 ,位于基因的 ,是識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因 ，最終獲得所需的 。(2)終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 ,位于基因的 。(3)標(biāo)

4、記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中 ,從而將篩選出來。常用的標(biāo)記基因是 。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(2)用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。培育植物新品種的最后一道工序。1 .:是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2 .常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞： 采用最多的方法是 ，其次還有 和(3)地位：是培育3 .植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)過程：將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞： 最常用的方法是 。方法的受體細(xì)胞多是 c將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是 ,最常用的原核細(xì)胞是 ,其轉(zhuǎn)化方法是：先用 處理細(xì)胞，使其

5、成為 ,再將 溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DN肪子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1 .首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物 DNAh是否，方法是采用 技術(shù)。2 .其次還要檢測(cè)目的基因是否 ，方法是采用 技術(shù)。3 .最后檢測(cè)目的基因是否 ,方法是采用 技術(shù)。4 .有時(shí)還需進(jìn)行 的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。專題2細(xì)胞工程、植物細(xì)胞工程1 .理論基礎(chǔ)(原理)：全能性表達(dá)的難易程度：受精卵生殖細(xì)胞干細(xì)胞體細(xì)胞；植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞2 .植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞一-愈傷組織一-試

6、管苗一-植物體(2)誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括 等?；瘜W(xué)法一般是用()作為誘導(dǎo)劑。(3)意義：。、動(dòng)物細(xì)胞工程1 .動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的 ，將它分散成 , 然后放在適宜的 中，讓這些細(xì)胞 。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊(動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織)一剪碎一用 處理分散成 一制成 一轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行 培養(yǎng) 一 貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù) 培養(yǎng)。(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就 上，稱為。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面 時(shí)，細(xì)胞就會(huì) ,這種現(xiàn)象稱為。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下

7、條件:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行 處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的,以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期,防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。:合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入 等天然成分。:適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是 36.5 C+ 0.5 C ; pH:二。: 95%+ 5%。O是 所必需的,CO的主要作用。(5)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測(cè) 培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。2 .動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物(1)哺乳動(dòng)物核移植可以分為 核移植(比較容易)和 核移植(比較難)(2)選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞;卵(母)細(xì)胞;卵(母)

8、細(xì)胞含有。(3)體細(xì)胞核移植的大致過程是：(左圖)(3)動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：克服了 ,成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞 免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。4.單克隆抗體(1)抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量 二純 度、特異性。(2)單克隆抗體的制備過程：核移植胚胎移植3.動(dòng)物細(xì)胞融合(1)動(dòng)物細(xì)胞融合也稱 ,是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的 過程。融合后形成的具有原來 細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為(2)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生 質(zhì)體融合方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有 等。(3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)： (4)單克

9、隆抗體的優(yōu)點(diǎn):(4)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較：比較項(xiàng)目原理方法誘導(dǎo)手段用法植物體 細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流動(dòng)性去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合離心、電刺激、振 動(dòng)，聚乙二醇等試 劑誘導(dǎo)克服了遠(yuǎn)緣雜交 的/、親和性，狀 得雜種植株動(dòng)物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合除應(yīng)用植物細(xì)胞雜 交手段外，再加滅 活的病毒誘導(dǎo)制備單克隆抗體的技術(shù)之一（5）單克隆抗體的作用：作為:準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異,并跟一定抗原發(fā)生特異性 結(jié)合，具有 的優(yōu)點(diǎn)。 用于治療疾病和運(yùn)載藥物： 主要用于治療 ,可制成“” 也有少量用于治療其它疾病。專題3胚胎工程體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育. 胚胎工程的建立r場(chǎng)所：

10、的曲細(xì)精管時(shí)間：從 開始，到精子的發(fā)生Ji ）精原細(xì)胞一多個(gè) 細(xì)胞（通過數(shù)次有絲分裂）過程/ 2）1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞一 2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞一 4個(gè)精子細(xì)胞1 13）精子細(xì)胞一精子（通過變形）廣場(chǎng)所：時(shí)間：從胎兒時(shí)期開始（胎兒期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備）卵子的發(fā)生（1 ）卵原細(xì)胞一初級(jí)卵母細(xì)胞過程，2 ） 1個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞一 1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞+第一極體 （完成）< Q） 1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞一 1個(gè)卵子+第二極體（ 過程中完成） 廠概念：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程。受精乂場(chǎng)所：雌性的 內(nèi)p）受精前的準(zhǔn)備階段 1：精子獲能一過程 2 ）受精前的準(zhǔn)備階段 2:卵子的準(zhǔn)備C.精子穿越:

11、頂體反應(yīng)，透明帶反應(yīng)3）受精階段進(jìn)入: 反應(yīng)c.原核形成和配子結(jié)合:細(xì)胞在透明帶中進(jìn)行有絲分裂:胚胎細(xì)胞達(dá) 個(gè)左右，每一個(gè)細(xì)胞都是細(xì)胞早期胚胎發(fā)育1:有囊胚腔，出現(xiàn)了囊胚從透明帶中伸展出來的 過程、體外受精和早期胚胎培養(yǎng)，試管動(dòng)物技術(shù)：通過人工操作使卵子和精子在 條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為 后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。,，方法一：用促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵，從中輸卵管沖取卵子（針對(duì)卵母細(xì)胞的采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，家畜豬、羊等）（卵子的采集 方法二：從屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體【 母畜中吸?。ㄡ槍?duì)大家畜或大型動(dòng)物，如牛）（體外受精卵母細(xì)胞的培養(yǎng)

12、：在體外人工培養(yǎng)成熟（到達(dá) 期） 精子的采集：方法有假陰道法、手握法和電刺激法等 精子的獲能：方法有 J培養(yǎng)法（通過）t（通過肝素或鈣離子載體 A23187）I受精：在 或?qū)Ｓ玫?溶液中完成受精胚胎早期培養(yǎng) 條件：受精卵在 培養(yǎng)液中培養(yǎng)I ）受精階段|培養(yǎng)液成分：、胚胎工程的應(yīng)用及前景(一)動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如 等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的 還需移植到 生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。2、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程(1)受精場(chǎng)所是母體的 。(2)卵裂期：特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積 (3)桑棋胚：特點(diǎn)：胚

13、胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑棋。是(4)囊 胚：特點(diǎn)：細(xì)胞開始出現(xiàn) (該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高)。聚集在胚 胎一端個(gè)體較大的細(xì)胞稱為 ,將來發(fā)育成胎兒的各種組織。 中間的空腔稱為。(5)原腸胚：特點(diǎn)：有了 的分化。(二)胚胎干細(xì)胞1、哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱 ES或EK細(xì)胞，來源于 中分離出來。2、具有胚胎細(xì)胞的特性,在形態(tài)上表現(xiàn)為 小，大，明顯；在功能上， 具有，可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條 件下，可以 而不發(fā)生 ,可進(jìn)行 保存，也可進(jìn)行 。隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞,定向培育出 ,用于,解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥

14、的問題。(三)胚胎工程的應(yīng)用1 .體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：主要方法：用 處理，使其排出更多的卵子，然后，從 中沖取 卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛 中采集卵母細(xì)胞； 第三種方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從 中吸取卵母細(xì)胞。 采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與 的精子受精。(2)精子的采集和獲能：在體外受精前，要對(duì)精子進(jìn)行 處理。(3)受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入 中繼續(xù)培養(yǎng)， 以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成

15、分較復(fù)雜， 除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核甘酸等營(yíng)養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)， 可將其取出向 。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到 胚階段才能進(jìn)行移植，小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在階段移植,人的體外受精胚胎可在4個(gè)細(xì)胞階段移植。)2 .胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到 的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。 其中提供胚胎的個(gè)體稱為“:，接受胚胎的個(gè)體稱為“:。(供體為優(yōu)良品種, 作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。) 地位：如、，等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的

16、胚胎，都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的 ，充分發(fā)揮(3)生理學(xué)基礎(chǔ)：動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的 。這就為供體的胚胎移入受體提供了 。早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的 提供了可能。受體對(duì)移入子宮的外來胚胎不發(fā)生 。這為胚胎在受體的 提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的 聯(lián)系，但供體胚胎的 在孕育過程中不受影響。(4)基本程序主要包括：對(duì)供、受體的選擇和處理。選擇 的供體，有 的受體，供體和受體是 物種。并用激素進(jìn)行 卷里用 激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵處理。配種或人工授精。對(duì)胚胎的收集、

17、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置,把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫 )。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到 階段。直接向受體移植或放入 中保存。對(duì)胚胎進(jìn)行移植。移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否 的檢查。3 .胚胎分割(1)概念：是指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得 的技術(shù)。(2)意義：來自同一胚胎的后代具有 的遺傳物質(zhì)，屬于 繁殖。(3)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的 。(桑棋胚至囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始 分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。)(4)操作過程：對(duì)囊胚階段的胚胎分割時(shí)，要將 分割，否則會(huì)影響專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題1

18、 .轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭(zhēng)論包括： 、2 .生物技術(shù)的倫理問題(1)克隆人：兩種不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持否定態(tài)度。否定的理由：克隆人嚴(yán)重違反了 ,是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了 等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在 都不健全的人?？隙ǖ睦碛桑杭夹g(shù)性問題可以通過胚胎分級(jí)、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實(shí)踐才能使之成熟。中國(guó)政府的態(tài)度:四不原則： 任何生殖性克隆人的實(shí)驗(yàn)。(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點(diǎn)，多數(shù)人持認(rèn)可態(tài)度。否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是 ;早期生命 也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”。肯定的理由：解決了不育

19、問題，提供骨髓中造血干細(xì)胞救治患者 的方法, 提供骨髓造血干細(xì)胞并不會(huì)對(duì) 造成損傷?；蛏矸葑C：否定的理由：個(gè)人基因資訊的泄漏造成 ,勢(shì)必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個(gè)人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠(yuǎn)等嚴(yán)重后果。肯定的理由：通過基因檢測(cè)可以及早采取預(yù)防措施,適時(shí)進(jìn)行治療，達(dá)到挽救患者生命的目的。專題5生態(tài)工程1 ( ) 原理：物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，分層分級(jí)利用2 )原理：物種繁多復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性生態(tài)工程 3 ) 原理：生態(tài)系統(tǒng)的生物數(shù)量不能 的原理以及生物與環(huán)境相適應(yīng)4 ) 原理：生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)要考慮自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的整體影響5 I ) 原理：r 原理：要通過改善和優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改善

20、功能，如 原理：系統(tǒng)各組分間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，使得能量、物質(zhì)、信息等的轉(zhuǎn)換和流通順利完成，并實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即 “ 1 + 1>2”選彳3現(xiàn)代生物科技專題知識(shí)點(diǎn)總結(jié)專題1 基因工程、基因工程的基本工具1. ”分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)(1)來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。(2)功能：能夠識(shí)別雙鏈 DNA分子的某種特定的核甘酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的 兩個(gè)核一酸之間的磷酸二酯鍵斷開,因此具有專一性。(3)結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2. ”分子縫合針” 一一 DNA1接酶(1)兩種DNA連接酶(

21、E-coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較：相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵。區(qū)別：E coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；而 T4DNAj接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的 效率較彳睡(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個(gè)核甘酸加到已有的核甘酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA1接酶是連接兩個(gè) DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNAI接酶DNAM合酶不同點(diǎn)連接的DNA里鏈模板不要模板要模板連接的對(duì)象2個(gè)DNM段單個(gè)脫氧核甘酸加到已存在的單鏈DNM段上相同點(diǎn)作用實(shí)質(zhì)形成磷酸二酯鍵化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3. ”分子運(yùn)輸

22、車”一一運(yùn)載體(1)運(yùn)載體具備的條件：能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn)，供外源DNA片段插入。具有標(biāo)記基因，供重組 DNA的鑒定和選擇。(2)最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、獨(dú)立于細(xì)菌染色體之外，并具有 自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀 DNA分子。、基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1 .目的基因主要是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 ，也可以是一些具有調(diào)控作用的因子。2 .原核基因采取直接分離獲得,真核基因是人工合成。 人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1) PCR勺含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。(2

23、)目的：獲取大量的目的基因(3)原理：DNA鏈復(fù)制(4)過程：第一步：加熱至 9095 C, DNAM鏈為單鏈;第二步：冷卻到 5560 C,引物與兩條單鏈 DNA結(jié)合;第三步：加熱至 7075C, TaqDNAm合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建1 .目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代， 使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2 .組成：目的基因+啟動(dòng)子+終止子+標(biāo)記基因(1)啟動(dòng)子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNM段,位于基因的首端，是 RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA最終獲得所需的蛋白質(zhì)。(2)終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段

24、，位于基因的尾端。(3)標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1 .轉(zhuǎn)化概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。2 .常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和 花粉管通道法等。將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，最常用的原核細(xì)胞是 大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是:先用Ca2+處理細(xì)胞,使

25、其成 為 感受態(tài)細(xì)胞，再將重組表達(dá)載體 DN后子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合,在一定的 溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DN酚子，完成轉(zhuǎn)化過程。3 .重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。第四步：目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1 .首先要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子雜交(DNA-DNA菽術(shù)。2 .其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA方法是采用 DNg子雜交(DNA-RNA肢術(shù)。3 .最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原一抗體雜交技術(shù)。4 .有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。專題2細(xì)胞工程、植

26、物細(xì)胞工程1 .理論基礎(chǔ)(原理)：細(xì)胞全能性全能性表達(dá)的難易程度：受精卵生殖細(xì)胞干細(xì)胞體細(xì)胞；植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞2 .植物組織培養(yǎng)技術(shù)(1)過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞一-愈傷組織一-試管苗一-植物體(2)用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。(3)地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。3.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(1)過程：(2)誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等。化學(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG作為誘導(dǎo)劑。(3)意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。、動(dòng)物細(xì)胞工程1 .動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取

27、出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后放 在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動(dòng)物組織塊(動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的器官或組織)一剪碎一用 胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞-制成細(xì)胞懸液-轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培 養(yǎng)一貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù) 目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn) 象稱為細(xì)胞的接觸抑制。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。 通常還要在培養(yǎng)液中添加

28、一定量的抗生素， 以防培養(yǎng)過程中的污染。 此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液， 防止代謝產(chǎn)物積累 對(duì)細(xì)胞自身造成危害。營(yíng)養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入 血清、血漿等天然成分。溫度:適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是36.5 C + 0.5 C ; pH:二。氣體環(huán)境:95吸氣+ 5%CO Q是細(xì)胞代謝所必需的,CO的主要作用是維持培養(yǎng)液的 pH(5)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測(cè)有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué) 研究的各種細(xì)胞。2 .動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物(1)哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植(比較容易)和體細(xì)胞核移植(比較難)。(2)選用去核卵(

29、母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比較大，容易操作；卵 (母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營(yíng) 養(yǎng)豐富。(3)體細(xì)胞核移植的大致過程是：(左圖)(1)抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、 特異性差。(2)單克隆抗體的制備過程：胚胎移植核移植3 .動(dòng)物細(xì)胞融合(1)動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過程。融合 后形成的具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞,稱為雜交細(xì)悵(2)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生 質(zhì)體融合方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。(3)動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：

30、克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。(4)動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較:比較項(xiàng)目原理方法誘導(dǎo)手段用法植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流動(dòng)性去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合離心、電刺激、振動(dòng)，聚乙二醇 等試劑誘導(dǎo)克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，獲得雜種植株動(dòng)物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動(dòng)性使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合除應(yīng)用植物細(xì)胞 雜交手段外，再 加滅活的病毒誘 導(dǎo)制備單克隆抗體的技木之一4.單克隆抗體(3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。(4)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。(5)單克隆抗體的作用： 作為診斷試劑：準(zhǔn)確識(shí)別各種

31、抗原物質(zhì)的細(xì)微差異,并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合, 具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速的優(yōu)點(diǎn)。用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少 量用于治療其它疾病。專題3胚胎工程體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育胚胎工程的建立廣場(chǎng)所：睪丸的曲細(xì)精管時(shí)間：從初情期開始，到生殖機(jī)能衰退精子的發(fā)生i r）精原細(xì)胞一多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞（通過數(shù)次有絲分裂）過程。）1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞一 2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞一 4個(gè)精子細(xì)胞J3）精子細(xì)胞一精子（通過變形）Q所：卵巢時(shí)間：從胎兒時(shí)期開始（胎兒期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備）卵子的發(fā)生i ）卵原細(xì)胞一初級(jí)卵母細(xì)胞過程,2 ）1個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞一 1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞+

32、第一極體 （排卵前后完成）<3） 1個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞一 1個(gè)卵子+第二極體（受精過程中完成）概念：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程。受精 < 場(chǎng)所：雌性的輸卵管內(nèi)1 1）受精前的準(zhǔn)備階段1:精子獲能過程，2 ）受精前的準(zhǔn)備階段 2:卵子的準(zhǔn)備a a.精子穿越放射冠和透明帶:頂體反應(yīng)，透明帶反應(yīng)13）受精階段 4）.進(jìn)入卵細(xì)胞膜:卵細(xì)胞膜反應(yīng)L c.原核形成和配子結(jié)合卵裂期：細(xì)胞在透明帶中進(jìn)行有絲分裂早期胚胎發(fā)育 J桑棋胚：胚胎細(xì)胞達(dá) 32個(gè)左右，每一個(gè)細(xì)胞都是細(xì)胞囊胚：有囊胚腔，出現(xiàn)了囊胚從透明帶中伸展出來的孵化過程原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞形成外胚層和內(nèi)胚層，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤，

33、<內(nèi)胚層包圍著原腸腔、體外受精和早期胚胎培養(yǎng)，試管動(dòng)物技術(shù)：通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為 早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。/r方法一：用促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵，從中輸卵管沖取卵子（針對(duì)卵母細(xì)胞的采集實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，家畜豬、羊卵子的采集方法二：從屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體 母畜卵巢中吸?。ㄡ槍?duì)大家畜或大型動(dòng)物，如牛）體外受精卵母細(xì)胞的培養(yǎng)：在體外人工培養(yǎng)成熟精子的采集：方法有假陰道法、手握法和電刺激法等精子的獲能：方法有1r培養(yǎng)法（通過獲能培養(yǎng)液）卜化學(xué)誘導(dǎo)法（通過肝素或鈣離子載體A23187）受精：獲

34、能的精子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫咛ピ缙谂囵B(yǎng) "條件：受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng)Y培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核甘酸、血清等三、胚胎工程的應(yīng)用及前景（一）動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如胚胎移植、5 外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng) 物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。2、動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程（1）受精場(chǎng)所是母體的輸卵管。（2）卵裂期：特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略 有減小。（3）桑棋胚：特點(diǎn)：胚胎細(xì)胞數(shù)目

35、達(dá)到32個(gè)左右時(shí)，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑棋。是全能細(xì)胞。（4）囊 胚：特點(diǎn)：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化（該時(shí)期細(xì)胞的全能性仍比較高）。聚集在胚胎一端個(gè)體較大的細(xì)胞稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空 腔稱為囊胚腔。(5)原腸胚：特點(diǎn)：有了三胚層的分化,具有囊胚腔和原腸腔。(二)胚胎干細(xì)胞1、哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。2、具有胚胎細(xì)胞的特性,在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上,具有發(fā)_育的全能性，可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可 以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存,也可進(jìn)行遺傳改造。隨著組織工

36、程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，定向培育出人造組織器官，用于器 _官移植,解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。(三)胚胎工程的應(yīng)用1 .體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：主要方法：用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。 第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞; 第三種 方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能：在體外受精前，要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理。(3)受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在

37、獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜， 除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核甘酸等營(yíng)養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動(dòng)物胚胎移植的時(shí)間不同。(牛、羊一般要培育到桑棋胚或囊胚階段才能進(jìn)行移植,小鼠、家兔等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可在更早的階段移植,人的體外受精胚胎可在 4個(gè)細(xì)胞階段移植。)2 .胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動(dòng)物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同

38、的其它雌性動(dòng)物的體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個(gè)體的技術(shù)。其中提供胚胎的個(gè)體稱為接受胚胎的個(gè)體稱為“受體”。(供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動(dòng)物應(yīng)為常見或存量大的品種。)地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項(xiàng)胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過 胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。(3)生理學(xué)基礎(chǔ)：動(dòng)物發(fā)情排卵后，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。受體對(duì)移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。(