選修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概念基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，通過(guò)體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品基因工程是在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) 操作水平：DNA分子水平 原理：基因重組 優(yōu)點(diǎn)：1.突破物種界限 2.定向改造生物的遺傳特性（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：主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的2）功能：能夠識(shí)別特定的核苷酸序列，并在特定的切點(diǎn)切割，因此具有專一性3）作用的化學(xué)鍵：切割磷酸二酯鍵 (4)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)作用：將兩個(gè)具有相同粘性末端的DNA片段連接起來(lái)，形成重組DNA（2）連接的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵 （3）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。

DNA連接酶DNA聚合酶不同點(diǎn)連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對(duì)象2個(gè)DNA片段單個(gè)脫氧核苷酸添加到已存在的單鏈DNA片段上相同點(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)輸車”——運(yùn)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：目的基因的獲取1.從基因文庫(kù)中獲?。ú恢滥康幕虻暮塑账嵝蛄械那闆r下采用）2.人工合成常用方法有：（1）反轉(zhuǎn)錄法（已經(jīng)獲得mRNA的情況下采用） （2）化學(xué)合成法（知道目的基因的核苷酸序列、基因比較小的情況下采用）3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因（知道目的基因兩端的核苷酸序列、基因比較大的情況下采用）（1）PCR的含義：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：DNA雙鏈復(fù)制（4）過(guò)程：第一步：變性，加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；（高溫解旋）第二步：復(fù)性，冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；第三步：延伸，加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成。

5）特點(diǎn)：指數(shù)(2n)形式擴(kuò)增第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(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，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mRNA2）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，使轉(zhuǎn)錄停止3）標(biāo)記基因的作用：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)記基因是抗生素基因第三步：將目的基因?qū)胧荏w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(guò)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：感受態(tài)細(xì)胞法：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） 原核生物作為受體細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)： 繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少第四步：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)技術(shù)。

2.其次還要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(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—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(chóng)或抗病的鑒定等三）基因工程的應(yīng)用基因工程的應(yīng)用1.植物基因工程：抗蟲(chóng)、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)2.動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度；改善畜產(chǎn)品品質(zhì)；用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物：如乳腺生物反應(yīng)器和膀胱生物反應(yīng)器，方法是將目的基因?qū)氩溉閯?dòng)物的受精卵中，使其發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物3.基因治療是把正?；?qū)氩∪说捏w內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療的目的，這是治療遺傳病最有效的手段4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病原體四）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(guò)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)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā) 設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列 找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）★ 蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別專題2 細(xì)胞工程（一）植物細(xì)胞工程 1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）原理：植物細(xì)胞的全能性 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）過(guò)程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞 脫分化 愈傷組織 再分化 胚狀體 幼苗 常用的植物激素生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素。

3） 用途：微型繁殖、作物脫毒（選材應(yīng)該選擇莖尖組織）、制造人工種子、單倍體育種（最大的優(yōu)點(diǎn)是明顯縮短育種年限，得到的全為純種）、篩選突變體、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)4）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2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（1）原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性（2）過(guò)程：去壁的方法：酶解法；誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動(dòng)、電激等化學(xué)法是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑3）意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙二）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） 原理：細(xì)胞增殖（3）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)4）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。

5）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)：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：7.2～7.4④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH5）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(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)豐富卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞細(xì)胞核全能性得到表達(dá)3）體細(xì)胞核移植的大致過(guò)程是：（右圖）核移植 早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植（4）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。

5）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題： 克隆動(dòng)物存在著健康問(wèn)題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等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(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，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)量低、純度低、特異性差2）單克隆抗體的制備過(guò)程：兩次篩選:第一次篩選出雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞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） 在腹腔內(nèi)增殖的優(yōu)點(diǎn)：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴(yán)格的外界條件6） 篩選的時(shí)候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選小鼠內(nèi)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)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（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”（借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用），也有少量用于治療其它疾病專題3 胚胎工程〖3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育〗胚胎工程的建立 場(chǎng)所：睪丸的曲細(xì)精管時(shí)間：從初情期開(kāi)始，到生殖機(jī)能衰退精子的發(fā)生 1）精原細(xì)胞→多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞（通過(guò)數(shù)次有絲分裂）過(guò)程 2）1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞→2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞→4個(gè)精子細(xì)胞（通過(guò)減數(shù)分裂，即MI和MII）3）精子細(xì)胞→精子（通過(guò)變形） 。