高中生物選修3易考知識(shí)點(diǎn)

生物選修3易考知識(shí)點(diǎn)專(zhuān)題1基因工程基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。（一）基因工程的基本工具1.“分子手術(shù)刀”——限制酶（1）來(lái)源：主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的。（2）功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的（脫氧）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(kāi)，因此具有專(zhuān)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”——DNA連接酶與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。注意：DNA連接酶是連接兩個(gè)相同的黏性末端或平末端,一般用同一種限制酶切割目的基因與質(zhì)粒，需出相同的黏性末端，但是同一種限制酶切割形成的末端相同,可能導(dǎo)致目的基因與質(zhì)粒會(huì)反向連接,從而使目的基因無(wú)法表達(dá)。所以最好同時(shí)用兩種能形成相同黏性末端的限制酶。3.“分子運(yùn)輸車(chē)”——載體（1）載體具備的條件：①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。②具有一個(gè)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)單的、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外，并具有自我復(fù)制能力的小型雙鏈環(huán)狀DNA分子。(作載體的質(zhì)粒要在天然質(zhì)粒的基礎(chǔ)上進(jìn)行人工改造)（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取1.基因文庫(kù)中獲取基因文庫(kù)即導(dǎo)入某種生物不同基因的受體菌，分為基因組文庫(kù)和部分基因文庫(kù)（CDNA文庫(kù)）。2.人工合成目的基因:常用方法有反轉(zhuǎn)錄法（通過(guò)mRNA逆轉(zhuǎn)錄出基因）和化學(xué)合成法（基因較小，核苷酸序列已知）。3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制（2）過(guò)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?；緱l件：1.模板DNA（即目的基因）2.四種脫氧核苷酸3.熱穩(wěn)定DNA聚合酶4.引物（通過(guò)一段已知目的基因的核苷酸序列合成的DNA單鏈，將來(lái)DNA復(fù)制從引物開(kāi)始）第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(基因工程的核心)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，同時(shí)能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。2.組成：?jiǎn)?dòng)子＋目的基因＋終止子＋標(biāo)記基因（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：位于基因的尾端，也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段。（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(lái)。常用的標(biāo)記基因是抗生素抗性基因。第三步：將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1.轉(zhuǎn)化：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(guò)程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：主要是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法。原理是農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,所以操作時(shí)首先將目的基因插入T-DNA上，通過(guò)農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用(即感染植物)，最終可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞中的染色體的DNA上,使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。(2)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。(3)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)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過(guò)程。3.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(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)和鑒定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分子雜交技術(shù)。即用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA單鏈作探針，與基因組DNA（染色體上DNA）雜交，觀察是否顯示雜交帶。2.其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用分子雜交法，即用標(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)(即基因是否表達(dá))，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)(當(dāng)作抗原)，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。如做抗蟲(chóng)或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。（三）基因工程的應(yīng)用1.乳腺生物反應(yīng)器：藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子重組在一起。2.轉(zhuǎn)基因克隆豬：將器官供體基因組中某種調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達(dá)，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。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。是治療遺傳病的最有效手段。（四）蛋白質(zhì)工程（即導(dǎo)入的目的基因是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造的，最終獲得到經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)改造成的蛋白質(zhì)）蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特殊需求，對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，（由于基因決定蛋白質(zhì)，最終還必須通過(guò)設(shè)計(jì)改造基因）（基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）專(zhuān)題2細(xì)胞工程（一）植物細(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(guò)程：（2）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)(即不同種的植物體細(xì)胞融合成雜種細(xì)胞)（1）過(guò)程：(用到纖維素酶和果膠酶)（2）誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等?；瘜W(xué)法用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。（3）意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。4.實(shí)際應(yīng)用：1.快速繁殖優(yōu)良品種2.用莖尖通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗3.以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體為材料得到人工種子4.通過(guò)脫分化得到的愈傷組織分裂產(chǎn)生大量的細(xì)胞產(chǎn)物（二）動(dòng)物細(xì)胞工程1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(其它動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ))（1）流程：取健康動(dòng)物體內(nèi)的組織塊→剪碎→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)→貼滿(mǎn)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)。（2）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(chēng)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(chēng)為細(xì)胞的接觸抑制。（3）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿(mǎn)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)菌處理。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(guò)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。②營(yíng)養(yǎng)：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：2.動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物(核移植得到的動(dòng)物,原理是細(xì)胞核的全能性)（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，含有細(xì)胞表達(dá)全能性所需的物質(zhì)。該卵母細(xì)胞需培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂中期。3.動(dòng)物細(xì)胞融合（1）動(dòng)物細(xì)胞融合也稱(chēng)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(guò)程。融合后形成的具有原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱(chēng)為雜交細(xì)胞。（2）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(lèi)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：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，4.單克隆抗體（1）一種效應(yīng)B細(xì)胞(即漿細(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(guò)程：至少兩次篩選：1.在具有篩選作用的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，篩選出雜交瘤細(xì)胞2.專(zhuān)一抗體檢驗(yàn)陽(yáng)性，篩選出能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞最后，可在體外條件培養(yǎng)或注射小鼠腹腔內(nèi)增殖（3）雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能大量增殖，又能產(chǎn)生專(zhuān)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：①作為診斷試劑：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：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，生物導(dǎo)彈：?jiǎn)慰寺】贵w起導(dǎo)向作用，將藥物定向帶到癌細(xì)胞位置，通過(guò)藥物原位殺死癌細(xì)胞。三、胚胎工程（一）體外受精和早期胚胎發(fā)育(體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植產(chǎn)生的動(dòng)物叫試管動(dòng)物)卵子受精的標(biāo)志：在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙觀察到兩個(gè)極體。受精階段：首先頂體反應(yīng)，接下去透明帶反應(yīng)與卵細(xì)胞膜反應(yīng)（防止多精入卵的兩道屏障）（二）胚胎干細(xì)胞(即早期胚胎細(xì)胞或原始性腺細(xì)胞)哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞簡(jiǎn)稱(chēng)ES或EK細(xì)胞，來(lái)源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來(lái)。(三).胚胎移植（優(yōu)勢(shì)是可充分發(fā)揮雌性?xún)?yōu)良個(gè)體的繁殖潛力）對(duì)供、受體母牛用激素進(jìn)行同期發(fā)情處理，供體母牛用促性腺激素處理(超數(shù)排卵處理)，與獲能的精子在體外受精。發(fā)育到桑椹胚或囊胚，然后向受體移植。(四).胚胎分割（能獲得多個(gè)相同的胚胎）（1）材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（4）操作過(guò)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、生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題生物武器：包括致病菌、病毒、生化毒劑，級(jí)經(jīng)過(guò)基因重組的致病菌?？寺?/p>