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1、选修3 现代生物科技专题知识点专题1 基因工程一知识网络 概念：又叫DNA重组技术，是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，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工具 来源：主要从原核生物分离纯化（“分子手术刀”） 限制性核酸内切酶（限制酶） 作用：识别双链DNA中某种特定的核苷酸序列，并使特定部位的磷酸二酯键断开 结果：产生黏性末端或平末端EcoliDNA连接酶DNA连接酶“分子缝合针” 基 来源：大肠杆菌 本 作用 ：连接黏性末端 T4 DNA连接酶 工 来源：T4 噬菌体 具 作用：可连接两种末端 常用载体：质粒 能在受
2、体细胞中复制并稳定保存 基因进入受体细胞的载体 必备条件 具有一至多个限制酶切点 （“分子运输车”） 具有标记基因 其他载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 目的基因：主要指编码蛋白质的结构基因从基文库中获取目的基因方法 利用PCR技术扩增目的基因用化学方法直接人工合成基因组文库部分基因文库（cDNA文库）目的基因的获取目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用组成：目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因基因表达载体基因工程的操作程序的构建将目的基因导入植物细胞：农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法将目的基因导入动物细胞：显微注射法 Ca2+
3、含重组DNA分将目的基因导入微生物细胞：受体细胞 感受态 子的缓冲液 感受态细胞吸 细胞 收DNA分子将目的基因导入受体细胞检测转基因生物的染色体DNA是否插入了目的基因（DNA分子杂交法） 检测目的基因是否转录出了mRNA（分子杂交法） 检测目的基因是否翻译成蛋白质（抗原抗体杂交法）目的基因的检测与鉴定抗虫转基因植物减轻农药对环境的污染植物基因工程 抗病转基因植物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的品质动物基因工程 用转基因动物生产药物用转基因动物作器官移植的供体基因工程药品的生产基因工程应用把正常基因导入体内，使该基因表达产物发挥作用基因治疗 体外基因治疗方法
4、 体内基因治疗 基因工程操作中的几个问题DNA连接酶、DNA聚合酶等的理解蛋白质工程与基因工程比较项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质功能设计蛋白质结构推测氨基酸序列推测脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建表达载体导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需蛋白质定向地改造生物的遗传性状，以获得人类所需的生物类型或生物产品（基因的异体表达）结果生产自然界没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现如果有一亲代DNA上某个碱基发生突变，一定
5、会使其子代的性状发生改变吗？体细胞中某基因发生改变，生殖细胞中不一定出现该基因；DNA上某个碱基对发生改变，它不一定位于基因的中能编码氨基酸的部位；若为父方细胞质内的DNA上某个碱基对发生改变，则受精后一般不会传给子代；若该亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因，并将该隐性基因传给子代，而子代为杂合子，则隐性性状不会表现出来；根据密码子的兼并性，有可能翻译出相同的氨基酸；性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果，在某些环境条件下，改变了的基因可能并不会在性状上表现出来。思考：真核生物的基因导入细菌细胞后，不能正常发挥功效的可能原因有哪些？被细菌体内的限制性内切酶破坏。该基因指导合
6、成的蛋白质不能在细菌体内正确修饰和表达。细菌的RNA聚合酶不能识别真核基因的位点，致使不能启动转录。细菌细胞中没有切除内含子转录部分的酶。专题2 细胞工程1. 植物组织培养与动物细胞培养的比较植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞的增殖培养基的物理性质固体液体（合成培养基）培养基的成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、激素等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果培育成新的植株或组织培育成细胞系或细胞株培养目的植株快速繁殖脱毒植株的培育人工种子生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学研究取材植物幼嫩的部位或或花药
7、等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织其他条件均为无菌操作，需要适宜的温度、pH、O2 等条件（1）植物组织培养（图见教材） （2）动物细胞培养 概念：取动物体的相关组织分散成单个细胞后，在适宜培养基中使细胞生长和增殖的过程。基本过程：培养的动物细胞大都取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官组织，将组织取出来以后，先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，使细胞分散成单个细胞，然后配制一定浓度的悬浮液，在培养瓶中进行原代培养。随着细胞的生长和增殖，大多数细胞不适应悬浮生长，它们必须在固定的表面上生长和分裂，细胞在培养瓶中贴壁生长，随着细胞越来越多，贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增
8、殖，这种现象叫接触抑制。这样就需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，配成细胞悬浮液，分装到两个或两上以上的培养瓶中进行传代培养。在传代培养中出现细胞株和细胞系两种类型。（如图所示）2植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交动物细胞融合细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞的全能性细胞融合方法用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合诱导手段离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等诱导 与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导结果获取杂种植株获得杂种细胞，以生产细胞产品用途克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种
9、制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等（1）植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交就是将不同种植物的体细胞，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。植物体细胞杂交的障碍，一是植物细胞有细胞壁，二是如何诱导植物细胞融合。利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁，这样可保持原生质体的活性。去除细胞壁的原生质体再利用人工诱导的方法融合，人工诱导的方法包括物理法和化学法。物理法包括离心、振动、电激等，化学法一般是用聚乙二醇（PEG）诱导原生质体融合。原生质体融合后的细胞是杂种细胞，利用植物组织培养技术把杂种细胞培养成杂种植株。（2）动物体细胞核移植动物体细胞核移植依据的原理还是细胞的全能性。动
10、物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难，但是动物的细胞核内仍含有该种动物的全部遗传基因，具有发育成完整个体的潜能，即动物的细胞核仍具有全能性。但只靠动物的细胞核是不行的，必需提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵母细胞是最合适的细胞。因为卵母细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。通过核移植形成重组细胞，重组细胞必须通过细胞培养形成重组胚胎，然后才能进行胚胎移植，进入代孕母体，发育成成熟胚胎，产出即是克隆动物，该动物的核基因型与供体体细胞完全相同，该技术是一种无性繁殖技术。（3）动物细胞融合、单克隆抗体
11、制备细胞融合是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，也叫细胞杂交。杂交细胞是具有两个或多个细胞的遗传信息的单核细胞。杂交细胞的形成需要人工诱导，如聚乙二醇（PEG）、灭活的仙台病毒、电激等。融合的细胞要繁殖就要进行动物细胞的培养，通过动物细胞的培养，杂交细胞表现出两个亲本各自的优良特点。单克隆抗体的制备，首先应获得杂交瘤细胞，其过程是用已免疫的效应B细胞和骨髓瘤细胞杂交获得三种细胞：BB细胞、B瘤细胞、瘤瘤细胞，然后用选择培养基筛选获得杂交瘤细胞。杂交瘤细胞要发挥其繁殖快、产生特异性抗体的优点，应通过动物细胞培养才能实现。所以无论是动物细胞融合还是单克隆抗体的制备，都是以动物细胞培养为基
12、础的。3生物技术与育种技术原理优点缺点诱变育种基因突变提高生物便宜的频率，使后代变异性状较快稳定；可大幅度改良某些性状，缩短育种进程盲目性大，需大量处理供试材料杂交育种基因重组使位于不同个体的优良性状集中于一个个体周期长，难以克服远缘杂交不亲和的障碍单倍体育种染色体变异获得个体均为纯种，明显缩短育种年限技术复杂，须与杂交育种配合、且需细胞工程参与多倍体育种染色体变异器官大，提高产量和营养成分适用于植物，动物方面难以展开基因工程育种分子遗传学原理打破物种界限，定向地改造生物遗传性状技术要求高细胞工程育种细胞生物学和分子生物学原理、基因突变植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，扩大了用于杂交的亲本范围；定向改造生物遗传性状远缘杂种不能按人们的需要表现出亲代的优良性状 一、知识网络 时间： 初情期以后 场所： 睾丸曲细精管 二者重要区别： 体 精子的发生
