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1、1徐州二中 2011 届生物知识点汇总（选修三模块）考点一、基因工程：基因工程的诞生、基因工程的原理及技术、基因工程的应用、蛋白质工程一基因工程的概念操作环境 操作对象 操作水平 基本过程 结果生物体外 基因 分子水平 剪切拼接导入表达 人类需要的基因产物由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行操作,因此又叫做重组 DNA 技术。二基因工程的基本工具（一） “分子手术刀”限制性核酸内切酶（简称限制酶）1来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。2功能：识别双链 DNA 分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。3结果：经限制酶切割产生的 DNA 片段末
2、端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 （二） “分子针线”DNA 连接酶1分类：根据酶的来源不同，可分为 EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两类2功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。两种 DNA 连接酶(EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶)的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键 区别：EcoIiDNA 连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏性末端之间连接；T 4DNA 连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。(三) “分子运输车”载体1.载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存；具有一至多个限制酶切割位点，供外源 DNA片段插入；具有标记基因，供重组
3、DNA 的鉴定和选择。 2.基因工程常用的载体有： 质粒 、 噬菌体 和 动、植物病毒 等。最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一种很小的双链环状 DNA 分子。DNA 连接酶与 DNA 聚合酶作用的比较DNA 连接酶 DNA 聚合酶连接的 DNA 双链 单链模板 不要模板 要模板不同点连接的对象 2 个 DNA 片段 单个脱氧核苷酸加到已存在的单链 DNA 片段上作用实质 形成磷酸二酯键相同点化学本质 蛋白质三基因工程的基本过程(一) 获得目的基因1.获取方法主要有两种：从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。 （将含有某种生物不同基因的许多DNA 片段，导入受体细菌的群体中
4、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，建立基因文库，便于随时获取目的基因。 ） 用人工的方法合成：常用方法有反转录法（根据 mRNA 反转录形成双链 DNA）和化学合成法（知道了蛋白质的氨基酸序列推测出 mRNA,再推测出结构基因的核苷酸序列，利用游离的 4 种脱氧核苷酸合成DNA）获得原核细胞的目的基因可采取直接分离（鸟枪法），获取真核 细胞的目的基因一般是人工合成。2.利用 PCR（聚 合 酶 链 式 反 应 ）技术扩增目的基因（1）PCR 的含义：是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。 （2）目的：获取大量的目的基因 （3）原理：DNA 双链复制 （4
5、）特点：指数形式扩增 2（5）过程：每一次循环都包括：第一步：加热至 9095DNA 解旋链为单链（变性） ；第二步：冷却到5560，引物与两条单链 DNA 结合（退火） ；第三步：加热至 7075，热稳定 DNA 聚合酶从引物起始进行互补链的合成（延伸） 。(二) 制备重组 DNA 分子（基因表达载体的构建，这是基因工程的核心） 1重组 DNA 分子（基因表达载体）的组成：除了目的基因外，还必须有启动子（RNA 聚合酶识别和结合的部位，位于基因首端） 、终止子（终止信号，位于基因尾端） 、标记基因（鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 ）2方法：同种限制酶分别切
6、割载体和目的基因，再用 DNA 连接酶把两者连接。(三) 转化受体细胞（将目的基因导入受体细胞，只有这个步骤没有发生碱基互补配对）1.转化的概念：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。2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌介导转化技术（农杆菌转化法） ，其次还有基因枪介导转化技术（基因枪法）和花粉管通道技术（花粉管通道法） 。将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：CaCl 2处理法。 （在 Ca2+作用下使受体细胞变成感受态细胞，感受态细胞在基因表达载体的缓冲液中能吸收 D
7、NA 分子）(四) 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）1.首先要检测转基因生物的染色体 DNA 上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA 分子杂交技术。2.其次还要检测目的基因是否转录出 mRNA，方法是采用 DNA 分子杂交技术。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原 抗体杂交技术。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。四、基因工程的应用1运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。2基因工程的应用 （1）植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的
8、品质。（2）动物基因工程：提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体等。 （3）基因诊断：又称为 DNA 诊断，是采用基因检测（利用放射性同位素、荧光分子等标记的 DNA 分子做探针，利用 DNA 分子杂交原理测定被检测标本上的遗传信息）的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。途径有体内基因治疗和体外基因治疗。五、蛋白质工程1、实质：根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2、基本原理：预期蛋白质功能测定
9、蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3、蛋白质工程的应用：通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。合成嵌合抗体。改变蛋白质的活性。4、蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程 基因工程实质 通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果 合成自然界不存在的蛋白质 只能生产自然界已存在的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程3考点二、克隆技术：植物的组织培养、动物的细胞培养与体细胞克隆、细胞融合与单克隆抗体一、植物的细胞工程 1.理论基础（原理
10、）：细胞全能性 全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞体细胞；植物细胞动物细胞2.植物组织培养技术（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞（无菌条件下培养）愈伤组织 试管苗 植物体（2）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。（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物细胞培养（苏教版）（1）概念：在实验室工厂化生产的条件下，将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。（2）与植物组织培养的关系： 植物组
11、织培养是基础。 目的不同：植物组织培养的目的是得到更多的植物体，植物细胞培养的目的是获得人类所需的细胞（3）实例：成功地培养红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤药物 紫杉醇。4.植物体细胞杂交技术（最终得到的是杂种植物）（1）过程：（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。二、动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它用分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（2）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）
12、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。（3）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。（4）动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境：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抗生素，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。营养：动物合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常
13、需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是 36.50.5；pH：7.27.4。气体环境：9 5%空 气 5%CO2。 O2是 细 胞 代 谢 所 必 需 的 ， CO2的 主 要 作 用 是 维 持 培 养 液 的 pH。（5）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。2.动物组织培养（苏教版）： 动物细胞培养与动物组织培养方法类似，主要区别是动物细胞培养过程中需要用胰蛋白酶等使组织块中的细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。3.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
14、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。4（3）体细胞核移植的大致过程是：核移植胚胎移植（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量；生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体；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。4.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原
15、生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目 细胞融合的原理细胞融合的方法 诱导手段 用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一5.单克隆抗
16、体（1）抗体：一个效应 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）B 淋巴细胞在体外培养条件下不能大量增殖（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生特异性的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）单克隆抗体的作用： 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：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。考点三、胚胎工程：动物胚胎发育的基本过程、胚胎工程的理论基础、胚胎干细胞的移植、胚胎工程的应用一、哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用51、精子的发生： 精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂，最后形成 4 个精细胞，再经过成熟变形过程形成精子。形
