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(一)基因工程又叫或。原理是,操作水平是水平。优点:;地改造生物的遗传性状。
(二)基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——
(1)来源:主要从中分离纯化出来。
(2)功能:使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开(3)特点具有
性。
(4)结果:经限制酶切割产生的DN***段末端通常有两种形式:和。
2.“分子缝合针”——
(1)两种DNA连接酶(E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶)的比较:
①相同点:都缝合。②区别:E·coliDNA连接酶只能连接末端;而T4DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将加到已有的脱氧核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接的末端,形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——(1)载体具备的条件:①能够稳定保存并;②有一至多个
酶切位点③含有,便于筛选。④对受体细胞无害。
(2)最常用的载体是 ,化学本质是。(3)其它载体:
(三)基因工程的基本操作程序第一步:
。
。二者的区别:
文库类型
文库大小
基因中是否有
启动子
基因中是否有
内含子
基因多少
物种间基因交流
cDNA文库
基因组文库
:基因比较;核苷酸序列。
(1)PCR是的缩写,原理。
(2)过程:
第一步:加热至90~95℃,DNA,不需要解旋酶;第二步:冷却到55~60℃,结合到互补DNA链。变性和复性利用了DNA的原理;第三步:加热至70~75℃,
从引物起始互补链的合成。
第二步:组成:除了目的基因外,还必须有等。启动子是识别和结合的部位。标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中是否含有,从而将筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
第三步:常用的导入方法:将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是,其次还有和等。将目的基因导入动物细胞:最常用的方法是。此方法的受体细胞多是。将目的基因导入微生物细胞:原核生物作为受体细胞的原因是,最常用的原核细胞是,其转化方法是:先用处理细胞,使其成为,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,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程。
第四步:
,这是目的基因能否在真核生物中
的关键。方法是采用。
,方法是。
,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行。
。如:检测转基因抗虫植物是否出现抗虫性状,需要做
实验。
(四)基因工程的应用
:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,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;用转基因动物生产药物:如生物反应器和生物反应器,方法是将目的基因导入哺乳动物的中,使其发育成转基因动物。
,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗的目的,这是。
(五)蛋白质工程的概念:蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构和规律及其与生物功能的关系作为基础,通过或,对进行改造,或者制造一种,以满足人类的生产和生活的需要。基因工程在原则上只能生产的蛋白质,蛋白质工程是在的基础上,延伸出来的第二代基因工程。基本途径是:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的→推测应有的序列→找到相对应的序列。
专题2细胞工程
(一)植物细胞工程
(1)原理:
(2)过程:的植物器官、组织或细胞脱分化再分化
常用的植物激素和。
(3)用途:微型繁殖、作物脱毒(选材应该选择)、制造人工种子、单倍体育种(最大的优点是)、筛选突变体、细胞产物的工厂化生产。
(1)原理:
(2)过程:
去壁的方法:用去除细胞壁;诱导融合的方法:物理法包括等。化学法是用作为诱导剂。
(3)意义:
(二)动物细胞工程动物细胞工程中常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等,其中,是其他技术的基础。
(1)流程:取动物组织块→剪碎→用处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶处理分散成单个细胞继续培养。
(2)悬液中分散的细胞很快就贴服在瓶壁上,称为。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为。
(3)动物细胞培养需要满足以下条件
①:培养液应进行处理。通常还要在培养液中添加一定量的
,以防培养过程中的污染。此外,应定期更换培养液,防止。
②:培养基成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐等。通常需加等天然成分。
③:适宜温度:℃+℃;pH:~。
④:95%空气+5%。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是。
(4)动物细胞培养技术的应用:制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质。
(1)哺乳动物核移植可以分为核移植(比较容易)和核移植(比较难)。
(2)选用去核的原因:;
。
(3)体细胞核移植的大致过程是:(书本P74)
供体体细胞→细胞培养→将
↓注入()
卵巢中卵母细胞(MII中期)→去核→代孕动物遗传基础相同的犊牛
(1)动物细胞融合也称,原理是。
(2)诱导动物细胞融合方法与植物原生质体融合方法类似,常用的诱导因素有等。
(3)动物细胞融合的意义:克服了,成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。
(1)单克隆抗体的制备过程:
给小鼠注射→分离出融合()培养基
培养骨髓瘤细胞→骨髓瘤细胞
单克隆抗体
克隆体内培养
阳性细胞体外培养
(2)单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的:第一次筛选目的:;第二次筛选目的:。
(3)杂交瘤细胞的特点:既能大量,又能产生。
(4)单克隆抗体的优点:。
(5)单克隆抗体的作用:①作为诊断试剂:准确识别各种物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有的优点。
②用于治疗疾病和运载药物:可制成“”,将药物定向带到癌细胞所在位置。
专题3胚胎工程
(一)体内受精和早期胚胎发育
,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
(1)精子的发生:①场所:。②时间:至生理机能衰退。③精子发生的三个阶段。④精子变形:变为精子的头部的主要部分;高尔基体发育为;
演变为精子的尾;线粒体聚集在尾的基部形成,其他物质浓缩为球状的,最后脱落。
(2)卵子的发生①场所:。②卵子发生过程中:减数第一次分裂发生在
(时候),减数第二次分裂发生在过程中。
(1)场所:。(2)刚排出的精子,不能立即与卵子结合,必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后,才能获得受精能力,这一生理现象成为。排出的卵子要在输卵管内进一步成熟,当达到时,才具备与精子受精的能力。
(3)受精的过程:精子穿越放射冠和,进入,形成和配子结合。
和是防止多精入卵的两道屏障。
(4)判断卵子是否受精的标志是。
(1)卵裂期:特点:细胞进行分裂,细胞数量不断增加,但胚胎的总体积。
(2)桑椹胚:特点:胚胎细胞数目达到32个左右时,胚胎形成致密的细胞团,形似桑椹。是。(3)囊胚:特点:细胞开始出现(该时期细胞的全能性仍比较高)。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为,将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为。则发育为胎儿的胎膜和胎盘。(4)原肠胚:有了三胚层的分化,内胚层包围的腔叫。
(二)体外受精和早期胚胎培养
:对实验动物如小鼠、兔以及家畜猪、羊等,等,用处理,从输卵管冲取卵子(可直接受精);对大家畜或大型,如
牛,从中采集卵母细胞(要在体外培养成熟)。
:采集的方法有假***法、手握法、点刺激法等;获能的方法有两种:对啮齿动物、家兔和猪等动物的精子,一般采用法;对牛、羊等家畜的精子,常采用法,即将精子放在一定浓度的或溶液中,诱导获能。
:可在溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
:培养液的成分除一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及等物质。
(三)胚胎工程的应用
“工序”。
(1)生理学基础:①动物发情排卵后,同种动物的供、受体***官的生理变化。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。②早期胚胎在一定时间内处于状态。这为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
(2)胚胎移植的意义:大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性。
(3)基本程序主要包括:①对供受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体,供体和受体是物种。并用进行,用对供体母牛做处理。
②配种或人工受精。
③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的
冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到阶段。直接向受体移植或放入-196℃中保存。
④对早期胚胎进行移植。⑤移植后的检查。对受体母牛进行的检查。
(1)意义:提高胚胎的利用率,使来自同一胚胎的后代具有的遗传物质,属于繁殖。
(2)材料:发育良好,形态正常的。
(3)操作过程:对囊胚阶段的胚胎分割时,要将均等分割,否则影响分割后胚胎的进一步发育。
(1)哺乳动物的胚胎干细胞简称细胞,是由或中分离出来的一类细胞。
(2)具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积,细胞核,明显;在功能上,具有发育的,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
专题4生物技术的安全性和伦理问题
(一)转基因生物的安全性争论:阅读课本P87-93
(二)生物技术的伦理问题
克隆人:中国政府的态度:。四不原则:
任何生殖性克隆人的实验。
(三)生物武器(1)种类:。
(2)特点:传染性强、污染面广、难以防治、容易受外界影响等。
专题5生态工程的原理
①基本原理:原理(如无废弃物农业)②原理(提高生态系统的抵抗力稳定性)③原理(处理生物与环境的协调与平衡,考虑环境容纳量)④原理(考虑自然系统、经济系统和社会系统的统一)⑤原理(:考虑系统内部不同组分之间的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的;:实现总体功能大于各部分之和的效果)。