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选修内容,高考以一道大题形式出现。考察内容较容易,加强对课本知识点的记忆,是选修拿分的关键。
专题一:基因工程
基因工程的概念(别名;对象;水平):
基因工程是指按照,进行,并通过和,赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在水平上进行设计和施工的,又叫做。
基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——(限制酶)
来源:主要是从中分离纯化出来的。
功能(作用热点):能够识别双链DNA分子的,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的断开,因此具有。
(3)结果:经限制酶切割产生的DN***段末端通常有两种形式:和平末端。
“分子缝合针”——
及DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶(参及DNA复制)
3.“分子运输车”——载体
(1)载体具备的条件:
①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有,供外源DN***段插入。
③具有,供重组DNA的鉴定和选择。
最常用的载体——,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外,并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3)其它载体:、等。
二、基因工程的基本操作程序
第一步:
目的基因是指:编码蛋白质的结构基因。
:
①从基因文库中获取。
基因文库:将含有某种生物不同基因的许多,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同基因,称为基因文库。
基因组文库:含有一种生物的基因。
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部分基因文库:含有一种生物的基因,如cDNA文库。
②PCR扩增目的基因。
③人工合成。
(1)PCR含义:是一项在生物体外特定DN***段的核酸合成技术。
原理:复制
过程:第一步(变性):加热至90~95℃DNA解链;第二步(复性):冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;第三步(延伸):加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
方式:每次循环后目的基因的量增加一倍,即成扩增=2n(n为扩增循环的次数)。
前提:有一段已知目的基因的序列,以便根据这一序列合成。
第二步:——基因工程的核心
:使目的基因在受体细胞中,并且可以,使目的基因能够。
:+++
(1)启动子:是一段有特殊结构的DN***段,位于基因的首端,是识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。
(2)终止子:也是一段有特殊结构的DN***段,位于基因的尾端。
(3)标记基因的作用:是为了鉴定,从而将。常用的标记基因是抗抗生素基因。
第三步:。
:是目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
:
农杆菌转化法:①农杆菌特点:易感染植物和裸子植物,对______植物没有感染力;Ti质粒的可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体上。②转化过程:目的基因插人农杆菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物细胞染色体上→目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
基因枪法
花粉管通道法
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将目的基因导入动物细胞
方法:显微注射技术。
操作程序:目的基因表达载体→取卵(受精卵)→显微注射→注射了目的基因的受精卵移植到性动物的内发育→新性状动物。
原核生物特点:、多为、相对较少等。
大肠杆菌最常用的转化方法是:处理细胞→细胞→表达载体及感受态细胞混合→细胞吸收DNA分子。
第四步:
,方法是采用。
,方法是采用。用标记的作探针及mRNA杂交。
,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行杂交。
。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
三、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。
乳腺生物反应器:科学家将药用蛋白基因及乳腺蛋白基因的启动子等调空组件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵中,然后将受精卵送入母体内,,可以通过分泌的乳汁生产所需要的药品,因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。
基因治疗:把正常的目的基因导入病人体细胞内,达到目的基因表达产物治疗某种疾病的目的。
体外基因治疗:先从病人体内获得某种细胞进行培养,然后再体外完成转移,再筛选成功转移的细胞增植培养,最后重新输入患者体内,如腺苷酸脱氨酶基因的转移。
体内基因治疗:用基因工程的方法直接向人体组织细胞中转移基因的方法。
四、蛋白质工程
概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的的关系作为基础,通过或,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)。
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目标:根据人们对功能的特定需求,对结构进行分析设计。
过程:预期蛋白质功能→设计结构→推测应有序列→找到对应的序列(基因)。
专题二:细胞工程
细胞工程的概念(原理和方法,操作水平,目的,分类):
细胞工程是指导应用的原理和方法,通过水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程。
植物细胞培养:
(一)概念:是指依据细胞全能性的原理,在条件下,将离体的植物的器官、组织、细胞或原生质体(称为外植体),培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生、,最终形成完整植株。(长成部分或完整植株的技术。)
(二)原理:细胞的全能性
:具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞都具有发育成完整生物体的潜能,也就是说,每个生物细胞都具有全能性的特点。 
:生物体内几乎每一个细胞内都含有该物种的全套遗传物质,具有发育成为完整个体所必需的。 
过程:
离体的植物器官、组织或细胞——→脱分化——→愈伤组织——→再分化——→胚状体或丛芽——→试管苗 ——→植物体   
:
愈伤组织:细胞排列疏松而无规则是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞,是一团没有特定结构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。 
脱分化:由已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程。 
再分化:愈伤组织生长一段时间后再移植到新的培养基(分化培养基)上继续培养,重新诱导分化形成根、芽等器官的过程。
、脱分化和再分化的关键性激素。当同时使用这两种激素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向(来自选修一33页)。
。
,叫做外植体。外植体需要消毒。
。
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优点:植物组织培养不仅可以保持,还可以。因此植物组织培养被称为植物的微型繁殖技术,也叫快速繁殖技术。
用途:微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
人工种子:人工种子,就是以植物组织培养得到的、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经人工薄膜包装得到的种子。人工种子在适宜的条件下同样能够萌发长成幼苗。
植物体细胞杂交:
(一)概念:就是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(二)理论基础:植物细胞的全能性、细胞膜的流动性。 
(三)过程:去除细胞壁→诱导原生质体融合→筛选杂种细胞→组织培养 →植物体 
原生质体:是指去除植物细胞壁后获得的裸露的植物细胞结构等。
除细胞壁的方法:酶解法,用除去细胞壁。 
诱导植物细胞融合的方法:物理法(等)、化学法(一般用(PEG)作为诱导剂)。
(四)完成标志:杂种细胞再生出细胞壁 
(五)意义:克服的障碍。打破物种之间的,扩大遗传重组范围。
三、动物细胞培养:
(一)概念:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和繁殖。
(二)动物细胞培养的流程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
(三)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。
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(四)细胞传至10—50代左右时,增殖会逐渐缓慢,以至于完全停止,这时部分细胞的可能会发生变化。当继续传代培养时,少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限,获得,这些细胞已经发生了,正在朝着等同于的方向发展。目前使用的或保存的正常细胞通常为代以内,以保持细胞正常的二倍体核型。
(五)动物细胞培养需要满足以下条件:
①的环境:培养液应进行无菌处理。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,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
②:合成培养基成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入等天然成分。
③:适宜温度:℃+℃;pH:~。
④:95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是。
(六)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、培养医学研究的各种细胞。
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。
(2)选用去核卵(母)细胞的原因:卵(母)细胞比较大,容易操作;卵(母)细胞细胞质多,营养丰富。
(3)体细胞核移植的大致过程是:
(4)体细胞核移植技术的应用:
①加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育;②保护濒危物种,增大存活数量;
③生产珍贵的医用蛋白;④作为异种移植的供体;⑤用于组织器官的移植等。
(5)体细胞核移植技术存在的问题:克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
动物细胞融合及单克隆抗体:
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1、动物细胞融合 
(1)概念:指在一定条件下将 或 动物细胞结合形成一个细胞的过程。 
(2)过程:不同类型的动物细胞    细胞。 
(3)原理:              。
(4)诱导动物细胞融合的方法有三种:生物方法(      )、化学方法(        )、物理方法(       )。
单克隆抗体 
1、每个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,但不能。骨髓瘤细胞能无限增殖但不能。
2、单克隆抗体的制备 
(1)过程
                                        
                                                                                             
⑵融合形成的杂交细胞(杂交瘤细胞)的特点:_____________________。
⑶单克隆抗体的优点:__________、_________、____________。
3、单克隆抗体制备过程中的两次筛选
第一次筛选:用特定的选择培养基进行筛选,获得杂交瘤细胞,即AB型细胞(A为浆细胞,B为骨髓瘤细胞),不需要A、B、AA、BB型细胞。
第二次筛选:对上述杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗原—抗体杂交法筛选,获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
4、用途:
用途作为诊断试剂准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。
用于治疗疾病和运载药物。借助单克隆抗体的导向作用,能将药物定向带到癌细胞所在位置——生物导弹,具有疗效高、毒副作用小的优点。
专题三:胚胎工程
胚胎工程的概念:
胚胎工程是指对动物或所进行的多种和处理技术,如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。
一、体内受精和早期胚胎发育
1、精子的发生:
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(1)、场所:睾丸(的曲细精管内)
(2)、时期:初情期(人的青春期),直到生殖机能衰退
(3)、过程:精子的发生过程大体分为三个阶段:
①第一阶段:精原细胞先分裂为两个细胞,再经过数次有丝分裂,产生多个初级精母细胞。
②第二阶段:初级精母细胞经过减数分裂形成四个含单倍染色体的精子细胞。
③第三阶段:(精子的形成——变形):变为精子头部的主要部分,发育为头部的顶体,中心体演变为精子的尾,聚集在尾的基部形成线粒体鞘,其他物质浓缩为,最后脱落。
2、卵子的发生:
(1)场所:卵巢、输卵管。
(2)时期:胎儿时期(性别分化后)和和初情期以后。
(3)过程:
①动物的胚胎在性别分化以后,雌胎儿胎卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量,并进一步演变为初级卵母细胞,初卵泡细胞包围,形成卵泡,初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。
②卵子形成过程中的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成的,形成一个次级卵母细胞和第一极体;之后进入输卵管,在输卵管中及精子受精;
③卵子形成过程中的减数第二次分裂是在精子及卵子结合过程中完成的,形成一个卵子和第二极体。
④当在时,说明卵子已完成了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。
⑤哺乳动物,是在出生前(胎儿时期)完成的,这是精子和卵子在发生上的的重要区别。
3、受精:
(1)准备阶段:
①:精子在雌性动物生殖道中获能
②:卵母细胞在输卵管内发育到减数分裂第二次分裂中期
(2)受精场所:。
(3)过程:
①精子及卵细胞相遇时,精子首先发生顶体反应,顶体酶释放出来,溶解卵丘细胞之间的物质,并将透明带溶出一条通道,从而使精子先后穿过放射冠和透明带。
②精子在触及卵黄膜的瞬间,透明带发生,这是防止多精入卵的第一道屏障。
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③精子入卵后,卵黄膜立即发生拒绝其他精子进入卵的生理反应叫做,这是防止多精入卵的第二道屏障。
④精子入卵后,精子和卵子的变化:,原有核膜解体,形成比原细胞核大在雄原核;b次级卵母细胞完成减数第二分裂形成雌原核;c最后两核经过充分发育相互融合,形成合子。受精过程至此结束。
4、早期胚胎的发育:
①卵裂期:特点是有丝分裂,细胞数目不断增加,但胚胎总体积不增加或略有缩小。
②桑椹胚:细胞为全能细胞。每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
③囊胚:细胞出现分化,内细胞团发育成;滋养层细胞发育成;出现了囊胚腔。囊胚进一步扩大,使透明带破裂,胚胎伸展出来,称为。
④原肠胚:出现分化。内细胞团表层的细胞发育为外胚层,下方的细胞发育为内胚层,以后内胚层和外胚层之间的一些细胞发育成中胚层,这时内胚层包围的囊胚腔叫原肠腔。
二、体外受精和早期胚胎培养:
1、体外受精:
哺乳动物的体外受精主要包括卵细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等几个主要步骤。
(1)卵母细胞的采集
①超数排卵处理:处理,使其排出更多的的卵子,然后从输卵管中冲取卵子,直接及获能精子在体外受精。
②从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞。
③从活体动物的卵巢中直接吸取卵母细胞,称为活体采卵。需要借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具。
②③两种方法采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后,才能及获能精子受精。
(2)精子的采集和获能
①收集精子的方法:、、。
②精子体外获能的方法:和。
培养法是指将采集到的精子,放入人工配制的获能液中,培养一段时间,从而使精子获能。化学法是指将采集到的精子放在一定浓度的或钙离子A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能。
(3)获能的精子和培养成熟的卵子,可以在溶液或溶液中完成受精过程。
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2、胚胎的早期培养:
(1)早期胚胎培养的条件及基本相同。哺乳动物胚胎培养液成分:无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。
(2)胚胎发育到适宜阶段(牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚、人为8到16个细胞的胚),可以向或。
3、试管动物技术:通过人工操作使精子和卵子在体外条件下,并通过培养发育为,再经产生后代的技术。
三、胚胎工程的应用及前景:
1、胚胎移植:
(1)胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到的其他雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。其中,提供胚胎的个体称为,接受胚胎的个体称为。
(2)胚胎移植的生理学基础:
①同种动物排卵后,的生理变化是相同的,这就为移入的胚胎提供了相同的生理环境。
②早期胚胎不及子宫建立联系,处于游离状态,为胚胎的提供了可能。
③受体对外来胚胎基本上不发生,为胚胎在受体内存活提供了可能。
④供体胚胎可及受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其不受影响。
(3)基本程序(以牛为例):
①选择优良的供、受体母牛,并用激素进行处理;
供体应该选择和优秀的个体,受体应该选择健康的体质和能力的个体。
②注射,供体母牛超数排卵;
③对供体母牛人工授精或配种;
④胚胎的收集,将供体母牛子宫内的胚胎冲洗出,也叫;
⑤对胚胎进行检查,这时的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚阶段;合格后向受体移植或液氮保存;
⑥胚胎移植;
⑦对受体母进行妊娠检查;
⑧受体母牛产下胚胎移植的小牛。
胚胎移植的优势是:充分发挥潜力;
地位:是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。