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文檔簡(jiǎn)介
選修3易考知識(shí)點(diǎn)背誦專題1
基因工程基因工程的概念基因工程的別名
基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)操作環(huán)境
生物體外操作對(duì)象
基因操作水平
DNA分子水平基本過程
剪切→拼接→導(dǎo)入→表達(dá)結(jié)果
產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物特點(diǎn)
打破種的界線,定向改造生物本質(zhì)
基因重組(一)基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)(1)來(lái)源:重要是從原核生物中分離純化出來(lái)的。(2)功能:可以辨認(rèn)雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開,因此具有特異性。(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”——DNA連接酶(1)兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較:①相同點(diǎn):都縫合磷酸二酯鍵。②區(qū)別:E·coliDNA連接酶來(lái)源于T4噬菌體,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(lái);而T4DNA連接酶能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:?????????DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵。3.“分子運(yùn)送車”——載體(1)載體具有的條件:①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一至多個(gè)限制酶切點(diǎn),供外源DNA片段插入。③具有標(biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇。(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸的、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。(3)其它載體:噬菌體、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步:目的基因的獲?。?目的基因是指:是人們所需要轉(zhuǎn)移或改造的基因2.獲取目的基因的方法基因文庫(kù)、人工合成、PCR技術(shù)3.原核基因采用直接分離獲得,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_。4.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1)原理:DNA雙鏈復(fù)制(2)過程:第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈;第二步:冷卻到55~60℃,引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈;第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。第二步:重組DNA分子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,使目的基因可以表達(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+復(fù)制原點(diǎn)(1)啟動(dòng)子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶辨認(rèn)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,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)胞中是否具有目的基因,從而將具有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。第三步:轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞1.轉(zhuǎn)化的概念: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,另一方面尚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)。此方法的受體細(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)胞的因素是繁殖快、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+解決細(xì)胞,使其成為感受態(tài)細(xì)胞,再將重組表達(dá)載體DNA分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)胞吸取DNA分子,完畢轉(zhuǎn)化過程。3.第四步:目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1.一方面要檢測(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分子雜交技術(shù)。2.另一方面還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,方法是采用用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交。4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。(三)基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程:抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物,運(yùn)用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動(dòng)物基因工程:3.基因治療:把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。(四)蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)的改造大改:設(shè)計(jì)并制造自然界中不存在的全新蛋白質(zhì),使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能中改:在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域小改:通過基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù),有目的改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基,以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能定點(diǎn)誘變技術(shù)是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心之一PCR技術(shù)是基因定點(diǎn)誘變的常用方法蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系
蛋白質(zhì)工程基因工程實(shí)質(zhì)通過改造基因,以定向改造天然蛋白質(zhì),甚至發(fā)明自然界不存在的蛋白質(zhì)將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞,并在受體細(xì)胞中表達(dá)結(jié)果合成自然界不存在的蛋白質(zhì)
只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)聯(lián)系
蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上,延伸出的第二代基因工程專題2細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程(一)植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、理論基礎(chǔ)(原理):細(xì)胞全能性細(xì)胞具有全能性的因素:每個(gè)細(xì)胞都具有該物種的全套遺傳物質(zhì)全能性表達(dá)的難易限度: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,請(qǐng)排序受精卵>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、過程:離體的植物器官、組織或細(xì)胞(又稱外植體)―→愈傷組織―→胚狀體―→試管苗―→植物體愈傷組織的特點(diǎn):一團(tuán)沒有特定結(jié)構(gòu)和功能不處在旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞脫分化:已經(jīng)分化的植物細(xì)胞形成愈傷組織的過程再分化:愈傷組織生長(zhǎng)一段時(shí)間后,再移植到新的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng),從新誘導(dǎo)分化形成根和芽等器官的過程。3、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)。A植物繁殖微型繁殖:可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖作物脫毒:采用莖尖組織培養(yǎng)來(lái)除去病毒(由于植物分生區(qū)附近的病毒很少或沒有)人工種子:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料,經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。優(yōu)點(diǎn):完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性,不受季節(jié)的限制;方便儲(chǔ)藏和運(yùn)送人工種子的結(jié)構(gòu)涉及:人工種皮、胚狀體和人工胚乳。B作物新品種哺育單倍體育種:a過程:植株(AaBb)通過減數(shù)分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四種類型);對(duì)花粉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)(技術(shù)是植物組織培養(yǎng));得到單倍體植株;對(duì)其幼苗時(shí)期進(jìn)行秋水仙素解決;得到了正常的純合二倍體植株(AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型)。b優(yōu)點(diǎn):明顯縮短育種年限(二)植物細(xì)胞培養(yǎng):通過可以產(chǎn)生對(duì)人們有利的產(chǎn)物的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng),從而讓它們可以產(chǎn)生大量的次級(jí)代謝產(chǎn)物。注意:1、原理:細(xì)胞增殖2、大規(guī)模獲得細(xì)胞產(chǎn)品應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)到愈傷組織階段(三)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、過程:2、植物誘導(dǎo)融合的方法:物理法涉及離心、振動(dòng)、電刺激等?;瘜W(xué)法一般是用聚乙二醇作為誘導(dǎo)劑。(3)注意:a生理基礎(chǔ):細(xì)胞膜流動(dòng)性,植物細(xì)胞全能性b植物細(xì)胞融合前需用纖維素酶和果膠酶除去細(xì)胞壁(3)意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。二、動(dòng)物細(xì)胞工程一般涉及動(dòng)物細(xì)胞與組織培養(yǎng)、細(xì)胞核移植、體細(xì)胞克隆、細(xì)胞融合、單克隆抗體的制備等技術(shù)(一)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)→剪碎→用胰蛋白酶解決分散成單個(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)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶解決分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(3)細(xì)胞貼壁和接觸克制:懸液中分散的細(xì)胞不久就貼附在瓶壁上,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)到表面互相克制時(shí),細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸克制。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌解決。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,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)胞自身導(dǎo)致危害。②營(yíng)養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分:糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。③溫度:適宜溫度:哺乳動(dòng)物多是36.5℃+0.5℃;pH:④氣體環(huán)境:(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。(6)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與組織培養(yǎng)的重要區(qū)別動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程需要用胰蛋白酶等是組織塊中的細(xì)胞分散(二)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(母)細(xì)胞的因素: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)胞核移植的大體過程是:(右圖)注意:(1)eq\o\ac(○,a)細(xì)胞核移植eq\o\ac(○,b)胚胎移植(2)原理:細(xì)胞核全能性克隆羊性別:白面綿羊3、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用:①加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)良畜群繁育;②保護(hù)瀕危物種,增大存活數(shù)量;③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白;④作為異種移植的供體;⑤用于組織器官的移植等。4、體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題:克隆動(dòng)物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。(三)動(dòng)物細(xì)胞融合1、動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似,常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。2、動(dòng)物細(xì)胞融合的意義: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、腫瘤和生物新品種哺育的重要手段。3、動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較:(重點(diǎn)記憶)細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動(dòng)性融合前解決酶解法去除細(xì)胞壁(纖維素酶、果膠酶)注射特定抗原,免疫解決正常小鼠誘導(dǎo)手段物理法:離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法:聚乙二醇(PEG)物理法:離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法:聚乙二醇生物法:滅活的病毒(滅活的仙臺(tái)病毒)誘導(dǎo)過程第一步:原生質(zhì)體的制備(酶解法)第二步:原生質(zhì)體融合(物、化法)第三步:雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)第四步:雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定正常小鼠免疫解決動(dòng)物細(xì)胞的融合(物、化、生法)雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng)專一抗體檢查陽(yáng)性細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純用途和意義克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙,大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍應(yīng)用:白菜-甘藍(lán)等雜種植株制備單克隆抗體診斷、治療、防止疾病,例如“生物導(dǎo)彈”治療癌癥4.單克隆抗體(1)a.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。b.B淋巴細(xì)胞特點(diǎn):可以產(chǎn)生抗體,但不能無(wú)限增殖;骨髓瘤細(xì)胞特點(diǎn):能無(wú)限增殖,但不能產(chǎn)生抗體。(2)單克隆抗體的制備過程:注入小鼠注入小鼠細(xì)胞融合分離抗原注入小鼠體內(nèi)B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)養(yǎng)選擇培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)基體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)從腹水提取從培養(yǎng)液提取單克隆抗體(3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn):既能大量繁殖,又能產(chǎn)生專一的特異性抗體。(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:①作為診斷試劑:準(zhǔn)確辨認(rèn)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,具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速的優(yōu)點(diǎn)。②用于治療疾病和運(yùn)載藥物:重要用于治療癌癥治療,可制成“生物導(dǎo)彈”(連接上抗癌藥物的單克隆抗體),也有少量用于治療其它疾病。補(bǔ)充:淋巴因子中的干擾素是治療病毒的特效藥,通常只能從體內(nèi)獲得,且數(shù)量非常的少,為了在體外獲得大量的干擾素,我們可以用鼠的效應(yīng)T淋巴細(xì)胞與其骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合,進(jìn)而從小鼠的腹水中或從培養(yǎng)液中提取。干擾素是由效應(yīng)T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的,所以在進(jìn)行細(xì)胞融合時(shí),選用的是效應(yīng)T淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞。專題3胚胎工程(一)生殖細(xì)胞的發(fā)生和受精作用1.精子與卵細(xì)胞的發(fā)生過程(1)精子的發(fā)生:精原細(xì)胞先進(jìn)行有絲分裂后進(jìn)行減數(shù)分裂;變形過程中,細(xì)胞核為精子頭的重要部分,高爾基體發(fā)育為頂體,中心體演變?yōu)榫拥奈?,線粒體在尾基部形成線粒體鞘膜,其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴直至脫落。[線粒體為精子運(yùn)動(dòng)提供能量](2)卵子的發(fā)生:卵原細(xì)胞演變成初級(jí)卵母細(xì)胞[被卵泡細(xì)胞包圍],減一分裂在排卵前后完畢,形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體進(jìn)入輸卵管準(zhǔn)備受精;減二分裂是在受精過程中完畢的。(3)精子與卵細(xì)胞發(fā)生過程比較項(xiàng)目精子的發(fā)生過程卵子的發(fā)生過程發(fā)生場(chǎng)合
發(fā)生時(shí)間
發(fā)生過程是否連續(xù)
核物質(zhì)含量
是否變形
結(jié)果
細(xì)胞質(zhì)分裂
2.受精作用:(1)受精場(chǎng)合:是母體的輸卵管上段(2)受精前的準(zhǔn)備a.精子獲能(在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi));b.卵子的準(zhǔn)備(排出的卵子要在輸卵管中進(jìn)一步成熟到減數(shù)第二次分裂中期才具有受精能力);(3)受精過程[卵子周邊的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi):放射冠、透明帶、卵黃膜],a頂體反映:精子釋放頂體酶溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì),穿越放射冠。b透明帶反映:頂體酶可將透明帶溶出孔道,精子穿入,在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來(lái)精子進(jìn)入透明帶的生理反映[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障];c卵黃膜的封閉作用:精子外膜和卵黃膜融合,精子入卵后,卵黃膜會(huì)拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)的過程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障];精子尾部脫落,原有核膜破裂形成雄原核,同時(shí)卵子完畢減二分裂,形成雌原核[注意:受精標(biāo)志是第二極體的形成;受精完畢標(biāo)志是雌雄原核融合成合子](二)動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程1.胚胎發(fā)育是指受精卵發(fā)育成_____(dá)_____(dá)___(dá)__的過程2.胚胎發(fā)育的各個(gè)階段的特點(diǎn):(1)卵裂期:特點(diǎn):細(xì)胞有絲分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增長(zhǎng),但胚胎的總體體積并不增長(zhǎng)。(2)桑椹胚:特點(diǎn):胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)成32個(gè)左右時(shí),胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑椹。是全能細(xì)胞。(3)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)胞群稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán),將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織。而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤;胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔[注:囊胚的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂,胚胎伸展出來(lái),這一過程叫孵化](4)原腸胚:特點(diǎn):有了三胚層的分化,具有原腸腔。(三)胚胎工程的應(yīng)用胚胎工程指對(duì)動(dòng)物初期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和解決技術(shù),由體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、胚胎分割技術(shù)、胚胎冷凍保存技術(shù)和性別控制技術(shù)等組成的現(xiàn)代生物技術(shù)。1.體外受精和胚胎的初期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng):重要方法:用促性腺激素解決,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,才干與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能:在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行獲能解決。(3)受精:(4)胚胎的初期培養(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(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(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、羊一般要哺育到桑椹胚或囊胚階段才干進(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8~16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)物的初期胚胎,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“供體”,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,都必須通過胚胎移植技術(shù)才干獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。(2)胚胎移植的意義:大大縮短了供體自身的繁殖周期,充足發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。(3)生理學(xué)基礎(chǔ):①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。②初期胚胎在一定期間內(nèi)處在游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了也許。③受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎不發(fā)生免疫排斥反映。這為胚胎在受體的存活提供了也許。④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。(4)基本程序重要涉及:①對(duì)供、受體的選擇和解決。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體,有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體,供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行同期發(fā)情解決,用促性腺激素對(duì)供體母牛做超數(shù)排卵解決。②配種或人工授精。③對(duì)胚胎的收集、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(lái)(也叫沖卵)。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入-196℃的液氮④對(duì)胚胎進(jìn)行移植。⑤移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割(1)概念:是指采用機(jī)械方法將初期胚胎切割2等份、4等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。(2)意義:來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),屬于無(wú)性繁殖。(3)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的發(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),要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。(四)胚胎干細(xì)胞及其應(yīng)用1.干細(xì)胞分類(1).按照分化潛能的大小分___(dá)_____(dá)____(dá)__(例________(dá)____(dá)____(dá)________(dá)___)、___(dá)____(dá)______(dá)_(例__(dá)_____(dá)____(dá)_____)、____(dá)____(dá)__(dá)____(例____________(dá)_)。(2).按來(lái)源分______________(dá)_____、____(dá)___(dá)___(dá)____(dá)_______。2.胚胎干細(xì)胞(1)、哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞,來(lái)源于初期胚胎或從原始性腺中分離出來(lái)。(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。此外,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。(3)、胚胎干細(xì)胞的重要用途是:(了解)①可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律;②是在體外條件下研究細(xì)胞分化的抱負(fù)材料,在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時(shí),就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化,這為揭示細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡的機(jī)理提供了有效的手段;③可以用于治療人類的某些頑疾,如帕金森綜合癥、少年糖尿病等;④運(yùn)用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性,移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能;⑤隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展,通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化,定向哺育出人造組織器官,用于器官移植,解決供體器官局限性和器官移植后免疫排斥的問題。專題四生態(tài)工程一、生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)原則,結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級(jí)運(yùn)用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。二、生態(tài)工程的基本原理生態(tài)工程的設(shè)計(jì)所依據(jù)的是生態(tài)學(xué)和工程學(xué)原理1、生態(tài)學(xué)原理(1)物種共生原理:自然界任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁衍,存在著共生、競(jìng)爭(zhēng)等關(guān)系,這構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制。(2)生態(tài)位原理:生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位,依據(jù)此原理,可構(gòu)建一個(gè)具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。(3)食物鏈原理:食物鏈/食物網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的基礎(chǔ),物種間的食物關(guān)系是生態(tài)工程設(shè)計(jì)的重要因素。(4)物種多樣性原理:生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高,抵抗力穩(wěn)定性越陷越高,生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。(如“三北防護(hù)林”蟲害、珊瑚礁區(qū)的生機(jī))2、工程學(xué)原理(1)物質(zhì)循環(huán)再生原理:物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù),分層分級(jí)運(yùn)用。我國(guó)古代的“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”——運(yùn)用收集到的一切也許的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料,改善了土壤結(jié)構(gòu),哺育了土壤微生物,實(shí)現(xiàn)了N、P、K等元素的循環(huán)運(yùn)用。(2)協(xié)調(diào)與平衡原理:要解決好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡,生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力(環(huán)境容納量)的限度。太湖等水體富營(yíng)養(yǎng)化,導(dǎo)致水葫蘆和藻類瘋長(zhǎng)現(xiàn)象;西北衰敗的楊樹和繁茂的本地樹種間的大反差。(3)整體性原理:生態(tài)工程建設(shè),不僅要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,還要考慮到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)的影響力。只有應(yīng)用整體性原理,才干統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系,保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。三、生態(tài)工程建設(shè)的基本過程1.生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)是技術(shù)設(shè)計(jì).2.生態(tài)工程設(shè)計(jì)的方法及實(shí)例(1)食物鏈(網(wǎng))的“相接”,如稻田養(yǎng)魚農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。(2)食物鏈(網(wǎng))的“加環(huán)”,如玉米芯的充足運(yùn)用。3.生態(tài)工程在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到有助于人和自然兩方面,突出低消耗、多效益、可連續(xù)的特性。二、我國(guó)生態(tài)工程建設(shè)的實(shí)例1.治污生態(tài)工程(1)內(nèi)容:重要涉及固體、液體、有機(jī)廢物的解決,生態(tài)肥料的研制與試用,湖區(qū)污染的生態(tài)治理,塑料的再生運(yùn)用。(2)實(shí)例——“人工濕地”生態(tài)工程:(1)濕地的重要特點(diǎn)之一是生物多樣性豐富,濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的功能,被譽(yù)為“地球之腎”。(2)“人工濕地”的凈化作用是通過濕地環(huán)境中所發(fā)生的物理、化學(xué)和生物作用的綜合效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,由不同類型的水生植物和微生物的共同作用來(lái)完畢。(3)水生植物可吸取、轉(zhuǎn)化污水中的N、P等物質(zhì),還能促進(jìn)細(xì)菌等微生物對(duì)污水的解決和凈化。【拓展】人工濕地是一個(gè)綜合的生態(tài)系統(tǒng),它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理,結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則,在促進(jìn)廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下,充足發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力,防止環(huán)境的再污染,獲得污水解決與資源化的最佳效益。2.生態(tài)恢復(fù)工程(1)生態(tài)恢復(fù)工程的第一步是恢復(fù)植被.(2)實(shí)例a.礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程:在礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)中,植被要注意選擇生長(zhǎng)快和抗逆性強(qiáng)的樹種,優(yōu)先選擇承擔(dān)樹種,盡量選擇適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種,注意樹種的多功能效益。b.西部的生態(tài)治理水土流失是西部生態(tài)問題中最本質(zhì)、最突出的矛盾。3.生態(tài)農(nóng)業(yè)工程生態(tài)農(nóng)業(yè)以保持生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡為主導(dǎo)思想,促進(jìn)物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)和反復(fù)使用,以最少的投入獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。填空選修3易考知識(shí)點(diǎn)背誦專題1
基因工程基因工程的概念P9基因工程的別名
操作環(huán)境
操作對(duì)象
操作水平
基本過程
結(jié)果
特點(diǎn)(優(yōu)點(diǎn))
本質(zhì)(原理)
(一)基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——--___(dá)__(dá)______(dá)__________(dá)________(1)來(lái)源:重要是從________(dá)____(dá)_______中分離純化出來(lái)的。(2)功能:可以辨認(rèn)雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的_________(dá)__(dá)斷開,因此具有___(dá)__(dá)___(dá)__(dá)____(dá)_____。(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:______(dá)____(dá)_和_______(dá)_________(dá)__。2.“分子縫合針”——__________(dá)_____(dá)_____(dá)(1)兩種DNA連接酶(E·coliDNA連接酶和T4-DNA連接酶)的比較:①相同點(diǎn):都縫合_________(dá)__(dá)_________(dá)___(dá)_____。②區(qū)別:E·coliDNA連接酶來(lái)源于T4噬菌體,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(lái);而T4DNA連接酶能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。(2)與DNA聚合酶作用的異同:??????DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個(gè)DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵。3.“分子運(yùn)送車”——_______(dá)____(dá)__(dá)__(dá)____(dá)___(1)載體具有的條件:①__(dá)______(dá)________(dá)_____(dá)_____(dá)___(dá)___(dá)__(dá)_____。②____(dá)____(dá)____(dá)___(dá)_____(dá)_________(dá)___________(dá)③____(dá)__(dá)_________(dá)______________(dá)__________(dá)_(2)最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)樸的、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。(3)其它常見載體___(dá)__________(dá)_____(dá)____(dá)____(dá)________(dá)_____(dá)_(二)基因工程的基本操作程序第一步:___(dá)____(dá)___(dá)__(dá)___(dá)___________________(dá)__(dá)1.目的基因是指:____(dá)______(dá)____(dá)_______________(dá)____(dá)__(dá)。2.獲取目的基因的方法__________(dá)___________(dá)____(dá)__(dá)______(dá)__(dá)__(dá)_____3.原核基因采用直接分離獲得,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_。4.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因(1)原理:DNA雙鏈復(fù)制(2)過程:第一步:加熱至90~95℃DNA解鏈;第二步:冷卻到55~60℃,引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈;第三步:加熱至70~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成。第二步:_________(dá)____(dá)________(dá)_____(dá)____(dá)_____(dá)_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,使目的基因可以表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成:_________(dá)__________(dá)___(dá)__(dá)___(dá)______(dá)____(1)啟動(dòng)子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶辨認(rèn)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,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____(dá)_____(dá)__(dá)__(dá)__,從而將具有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。常用的標(biāo)記基因是____(dá)________(dá)___(dá)____(dá)。第三步____(dá)___________(dá)____(dá)________(dá)___(dá)______1.轉(zhuǎn)化的概念: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_____(dá)____(dá)____,另一方面尚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___(dá)____(dá)________。此方法的受體細(xì)胞多為__________(dá)_______________2.目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞:原核生物作為受體細(xì)胞的因素是繁殖快、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__________(dá)____(dá)_,其轉(zhuǎn)化方法是:先用Ca2+解決細(xì)胞,使其成為感受態(tài)細(xì)胞,再將重組表達(dá)載體DNA分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)胞吸取DNA分子,完畢轉(zhuǎn)化過程。3.第四步:目的基因的檢測(cè)和表達(dá)1.一方面要檢測(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分子雜交技術(shù)。2.另一方面還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,方法是采用用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA雜交。3.最后檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交。4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。(三)基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程:_________(dá)_____(dá)_____(dá)___(dá)___________(dá)______(dá)__________(dá)___(dá)____(dá)______(dá)______(dá)______________(dá)______(dá)___________(dá)____(dá)______(dá)__2.動(dòng)物基因工程:3.基因治療:概念___(dá)____(dá)__(dá)____(dá)__(dá)______(dá)________(dá)____(dá)_____(dá)__________基因檢測(cè)原理____(dá)____(dá)__(dá)____(dá)___(dá)__(dá)____(dá)____(dá)__(dá)__(dá)_____(dá)______作用________(dá)___(dá)___(dá)__(dá)__________(dá)______________(dá)________________(dá)____(四)蛋白質(zhì)工程的概念蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)的改造__(dá)___:設(shè)計(jì)并制造自然界中不存在的全新蛋白質(zhì),使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期功能_____(dá):在蛋白質(zhì)分子中替代某一個(gè)肽段或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域_____:通過基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù),有目的改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基,以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能___(dá)___(dá)___(dá)______是改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的核心之一__________(dá)是基因定點(diǎn)誘變的常用方法蛋白質(zhì)工程與基因工程的關(guān)系
蛋白質(zhì)工程基因工程實(shí)質(zhì)
結(jié)果
聯(lián)系
專題2細(xì)胞工程一、植物細(xì)胞工程(一)植物組織培養(yǎng)技術(shù)1、理論基礎(chǔ)(原理):_____(dá)________(dá)細(xì)胞具有全能性的因素:____________(dá)_________(dá)___(dá)________(dá)__(dá)_____全能性表達(dá)的難易限度: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,請(qǐng)排序____(dá)_____(dá)___(dá)____(dá)_____(dá)____(dá)___(dá)_____;________(dá)_______(dá)____2、過程:離體的植物器官、組織或細(xì)胞(又稱_______)―→愈傷組織―→胚狀體―→試管苗―→植物體愈傷組織的特點(diǎn):__(dá)_______________(dá)_______(dá)_____(dá)______(dá)____(dá)__(dá)__(dá)_____(dá)__(dá)__(dá)脫分化:__(dá)___(dá)___________(dá)__(dá)_____(dá)______________(dá)______再分化__(dá)__(dá)__(dá)___(dá)______(dá)______(dá)____(dá)__(dá)____(dá)____(dá)___(dá)_______(dá)__________(dá)______(dá)_____(dá)___(dá)__(dá)__3、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)。A植物繁殖微型繁殖:可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖作物脫毒:采用莖尖組織培養(yǎng)來(lái)除去病毒(由于植物分生區(qū)附近的病毒很少或沒有)人工種子:以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料,經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。優(yōu)點(diǎn):完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性,不受季節(jié)的限制;方便儲(chǔ)藏和運(yùn)送人工種子的結(jié)構(gòu)涉及:__(dá)______(dá)、__(dá)____(dá)_和_____(dá)___(dá)。B作物新品種哺育單倍體育種:a過程:植株(AaBb)通過減數(shù)分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四種類型);對(duì)花粉進(jìn)行___(dá)______(dá)_(技術(shù)是植物組織培養(yǎng));得到單倍體植株;對(duì)其幼苗時(shí)期進(jìn)行_____(dá)___(dá)__解決;得到了正常的___(dá)__(dá)____植株(AABB、AAbb、aaBB、aabb四種類型)。b優(yōu)點(diǎn):___(dá)__(dá)________(dá)__(二)植物細(xì)胞培養(yǎng):通過可以產(chǎn)生對(duì)人們有利的產(chǎn)物的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng),從而讓它們可以產(chǎn)生大量的_____(dá)___(dá)__產(chǎn)物。注意:1、原理:______(dá)____2、大規(guī)模獲得細(xì)胞產(chǎn)品應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)到__(dá)__(dá)___(dá)_____階段(三)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)1、過程:2、植物誘導(dǎo)融合的方法:物理法涉及離心、振動(dòng)、電刺激等。化學(xué)法一般是用_____(dá)__(dá)______(dá)作為誘導(dǎo)劑。(3)注意:a生理基礎(chǔ):_____(dá)__(dá)___(dá)_____(dá),__(dá)___(dá)____(dá)______(dá)b植物細(xì)胞融合前需用_____(dá)__(dá)____(dá)和__(dá)_____(dá)____除去細(xì)胞壁(3)意義:___________(dá)_____(dá)____(dá)__二、動(dòng)物細(xì)胞工程一般涉及___(dá)___(dá)______(dá)____(dá)_____________(dá)___________(dá)_________(dá)____(dá)_______(dá)__(dá)___(dá)_等技術(shù)(一)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)→剪碎→用____(dá)____(dá)__解決分散成單個(gè)細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行____(dá)___(dá)培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶解決分散成單個(gè)細(xì)胞繼續(xù)_________培養(yǎng)。(3)細(xì)胞貼壁和接觸克制:懸液中分散的細(xì)胞不久就貼附在瓶壁上,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)到表面互相克制時(shí),細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為_______(dá)_____(dá)____(dá)_。(4)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無(wú)菌、無(wú)毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌解決。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,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)胞自身導(dǎo)致危害。②營(yíng)養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分:糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。③溫度:適宜溫度:哺乳動(dòng)物多是36.5℃+0.5℃;pH:④氣體環(huán)境:(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。(6)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與組織培養(yǎng)的重要區(qū)_____(dá)____(dá)___(dá)________(dá)__(dá)_____(dá)________(dá)__(dá)_____(dá)_____(dá)_(二)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(母)細(xì)胞的因素: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)胞核移植的大體過程是:(右圖)注意:(1)eq\o\ac(○,a)__________(dá)eq\o\ac(○,b)___(dá)_____(dá)(2)原理:____(dá)_____全能性克隆羊性別:___(dá)___(dá)__3、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用:①加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)良畜群繁育;②保護(hù)瀕危物種,增大存活數(shù)量;③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白;④作為異種移植的供體;⑤用于組織器官的移植等。4、體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題:克隆動(dòng)物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。(三)動(dòng)物細(xì)胞融合1、動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似,常用的誘導(dǎo)因素___(dá)___(dá)__(dá)__(dá)_____________等。2、動(dòng)物細(xì)胞融合的意義:克服了______(dá)____________,成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種哺育的重要手段。3、動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較:(重點(diǎn)記憶)細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性、細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞增殖、細(xì)胞膜的流動(dòng)性融合前解決酶解法去除細(xì)胞壁(纖維素酶、果膠酶)注射特定抗原,免疫解決正常小鼠誘導(dǎo)手段物理法:離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法:聚乙二醇(PEG)物理法:離心、振動(dòng)、電激化學(xué)法:聚乙二醇生物法:滅活的病毒(滅活的仙臺(tái)病毒)誘導(dǎo)過程第一步:原生質(zhì)體的制備(酶解法)第二步:原生質(zhì)體融合(物、化法)第三步:雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)第四步:雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定正常小鼠免疫解決動(dòng)物細(xì)胞的融合(物、化、生法)雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng)專一抗體檢查陽(yáng)性細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體的提純用途和意義克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙,大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍應(yīng)用:白菜-甘藍(lán)等雜種植株制備單克隆抗體診斷、治療、防止疾病,例如“生物導(dǎo)彈”治療癌癥4.單克隆抗體(1)a.抗體:一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種__(dá)__(dá)__(dá)____(dá)___。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。b.B淋巴細(xì)胞特點(diǎn):可以產(chǎn)生___(dá)____(dá)_,但不能無(wú)限增殖;骨髓瘤細(xì)胞特點(diǎn):能_______(dá)___,但不能產(chǎn)生抗體。(2)單克隆抗體的制備過程:注入小鼠注入小鼠細(xì)胞融合分離抗原注入小鼠體內(nèi)B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)養(yǎng)選擇培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)基體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)從腹水提取從培養(yǎng)液提取單克隆抗體? (3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn):既能大量___(dá)___,又能產(chǎn)生____(dá)______(dá)_____(dá)__。(4)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn):___________(dá)______(dá)___________(dá)____________(dá)___(dá)____。(5)單克隆抗體的作用:①作為診斷試劑:準(zhǔn)確辨認(rèn)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,具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速的優(yōu)點(diǎn)。②用于治療疾病和運(yùn)載藥物:重要用于治療癌癥治療,可制成“生物導(dǎo)彈”(____(dá)___(dá)__(dá)__(dá)____(dá)_____(dá)__(dá)___(dá)____(dá)),也有少量用于治療其它疾病。補(bǔ)充:淋巴因子中的干擾素是治療病毒的特效藥,通常只能從體內(nèi)獲得,且數(shù)量非常的少,為了在體外獲得大量的干擾素,我們可以用鼠的效應(yīng)T淋巴細(xì)胞與其骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合,進(jìn)而從小鼠的腹水中或從培養(yǎng)液中提取。干擾素是由效應(yīng)T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的,所以在進(jìn)行細(xì)胞融合時(shí),選用的是效應(yīng)T淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞。專題3胚胎工程(一)生殖細(xì)胞的發(fā)生和受精作用1.精子與卵細(xì)胞的發(fā)生過程(1)精子的發(fā)生:精原細(xì)胞先進(jìn)行有絲分裂后進(jìn)行減數(shù)分裂;變形過程中,細(xì)胞核為精子頭的重要部分,高爾基體發(fā)育為頂體,中心體演變?yōu)榫拥奈?線粒體在尾基部形成線粒體鞘膜,其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴直至脫落。[線粒體為精子運(yùn)動(dòng)提供能量](2)卵子的發(fā)生:卵原細(xì)胞演變成初級(jí)卵母細(xì)胞[被卵泡細(xì)胞包圍],減一分裂在___(dá)___(dá)____(dá)_____,形成次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體進(jìn)入輸卵管準(zhǔn)備受精;減二分裂是在___(dá)______過程中完畢的。(3)精子與卵細(xì)胞發(fā)生過程比較項(xiàng)目精子的發(fā)生過程卵子的發(fā)生過程發(fā)生場(chǎng)合
發(fā)生時(shí)間
發(fā)生過程是否連續(xù)
核物質(zhì)含量
是否變形
結(jié)果
細(xì)胞質(zhì)分裂
2.受精作用:(1)受精場(chǎng)合:是母體的______________(dá)(2)受精前的準(zhǔn)備a.精子獲能(在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi));b.卵子的準(zhǔn)備(排出的卵子要在輸卵管中進(jìn)一步成熟到____(dá)____(dá)____(dá)___才具有受精能力);(3)受精過程[卵子周邊的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi):放射冠、透明帶、卵黃膜],a頂體反映:精子釋放頂體酶溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì),穿越放射冠。B__(dá)_____(dá)__:頂體酶可將透明帶溶出孔道,精子穿入,在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來(lái)精子進(jìn)入透明帶的生理反映[它是防止多精子入卵受精的第一道屏障];C______(dá)______(dá)______:精子外膜和卵黃膜融合,精子入卵后,卵黃膜會(huì)拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)的過程[它是防止多精子入卵受精的第二道屏障];精子尾部脫落,原有核膜破裂形成雄原核,同時(shí)卵子完畢減二分裂,形成雌原核[注意:受精標(biāo)志是__(dá)________(dá)_的形成;受精完畢標(biāo)志_____(dá)_____(dá)__(dá)___(dá)_____(二)動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程1.胚胎發(fā)育是指受精卵發(fā)育成___________(dá)____的過程2.胚胎發(fā)育的各個(gè)階段的特點(diǎn):(1)卵裂期:特點(diǎn):細(xì)胞進(jìn)行______分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增長(zhǎng),但胚胎的總體體積并不增長(zhǎng)。(2)桑椹胚:特點(diǎn):胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)成32個(gè)左右時(shí),胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán),形似桑椹,是___(dá)___(dá)細(xì)胞。(3)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)胞群稱為____(dá)______(dá)_,將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織。而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤;胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)_______[注:囊胚的擴(kuò)大會(huì)導(dǎo)致透明帶的破裂,胚胎伸展出來(lái),這一過程叫孵化](4)原腸胚:特點(diǎn):有了_____(dá)_的分化,具有原腸腔。(三)胚胎工程的應(yīng)用胚胎工程指對(duì)動(dòng)物初期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和解決技術(shù),由_____(dá)___、________(dá)___(dá)、_____(dá)_______、胚胎冷凍保存技術(shù)和_________技術(shù)等組成的現(xiàn)代生物技術(shù)。1.體外受精和胚胎的初期培養(yǎng)(1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng):重要方法:用_______(dá)_____(dá)_解決,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,才干與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能:在體外受精前,要對(duì)精子進(jìn)行______解決。(3)受精:(4)胚胎的初期培養(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(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(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、羊一般要哺育到_____(dá)或____(dá)__階段才干進(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8~16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)物的初期胚胎,或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎,移植到______(dá)_____(dá)__(dá)_______其它____(dá)_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“___(dá)”。(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,都必須通過胚胎移植技術(shù)才干獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。(2)胚胎移植的意義:大大縮短了供體自身的繁殖周期,充足發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力。(3)生理學(xué)基礎(chǔ):①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。②初期胚胎在一定期間內(nèi)處在游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了也許。③受體對(duì)移入子宮的外來(lái)胚胎不發(fā)生______(dá)____(dá)__。這為胚胎在受體的存活提供了也許。④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。(4)基本程序重要涉及:①對(duì)供、受體的選擇和解決。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體,有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體,供體和受體是同一物種。并用激素進(jìn)行______(dá)______,用促性腺激素對(duì)供體母牛做___(dá)__(dá)____(dá)___解決。②配種或人工授精。③對(duì)胚胎的收集、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(lái)(也叫沖卵)。對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查,此時(shí)的胚胎應(yīng)發(fā)育到____(dá)____(dá)___(dá)____階段。直接向受體移植或放入-196℃的液氮④對(duì)胚胎進(jìn)行移植。⑤移植后的檢查。對(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割(1)概念:是指采用機(jī)械方法將____(dá)_________(dá)_切割2等份、4等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。(2)意義:來(lái)自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),屬于_____(dá)__繁殖。(3)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的__________(dá)___。(桑椹胚至囊胚的發(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_____(dá)______均等分割,否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。(四)胚胎干細(xì)胞及其應(yīng)用1.干細(xì)胞分類(1).按照分化潛能的大小分______(dá)________(例__(dá)_________________(dá)___(dá)_____)、_____(dá)_____(dá)___(dá)_(例__(dá)___(dá)_________(dá)__)、__(dá)____(dá)________(例________(dá)___(dá)__)。(2).按來(lái)源分______(dá)____(dá)__(dá)______(dá)_、___(dá)__(dá)__________(dá)__(dá)____。2.胚胎干細(xì)胞(1)、哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞,來(lái)源于_____(dá)_____(dá)___或___(dá)_____(dá)____中分離出來(lái)。(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。此外,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。(3)、胚胎干細(xì)胞的重要用途是:(了解)
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