1、中 生 物 選 修 3高 考知識點專題1基因工程.基因拼接的理論基礎(1)大多數生物的遺傳物質是 DNA(2)DNA的基本組成單位都是四種脫氧核甘酸。雙鏈DN砌子的空間結構都是規則的雙螺旋結構.外源基因在受體內表達的理論基礎(1)基因是控制生物性狀的獨立遺傳單位。 遺傳信息的傳遞都遵循中心法則。(3)生物界共用一套遺傳密碼。基因工程的概念基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過 體外DNAK組和轉基因技 主，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產品 。基 因工程是在DN的子水平上進行設計和施工的,又叫做 DNAS組技術。(一)基因工程的基本工具”分子手術刀”

2、一位制性核酸內切酶(限制酶)(1)來源：主要是從 原核生物中分離純化出來的。(2)功能：能夠識別雙鏈DN的子的某種吐的核甘酸序列，并且使每一條鏈中 特定部 位的兩個核甘酸之間的 磷酸二酯鍵斷開,因此具有 專一性。(3)結果：經限制酶切割產生的 DNAt段末端通常有兩種形式： 黏性末端和平末端。”分子縫合針” ENAa接酶(1)兩種DN啦接酶(EcoliDNA連接酶和T4-DN啦接酶)的比較：相同點：都縫合 磷酸二酯鍵。區別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌,只能將雙鏈DNAt段互補的黏性末端之間的 磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA1接酶來源T4噬菌體，能縫合兩種末端,但連 接平末端的之間的

3、效率較 低。與DNA合酶作用的異同：DNA聚合酶只能將單個核甘酸加到已有的核甘酸片段的末 端，形成磷酸二酯鍵。DN啦接酶是連接兩個DNAt段的末端,形成磷酸二酯鍵。”分子運輸車”一遨隹(1)載體具備的條件： 能在受體細胞中復制并穩定保存。具有一至多個限制酶切點、供外源 DNAt段插入。具有標記基因，供重組DNA勺鑒定和選擇。(2)最常用的載體是質檢，它是一種裸露的、結構簡單的、獨立于細菌擬核之外，并具 有自我復制能力的雙鏈環狀 DN的子。(3)其它載體： 入噬菌體的衍生物、動植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的某因的獲取.目的基因是指：編碼蛋白質的結構基因和某些具有調控作用的因子。

4、.原核某因采取直接分離(從基因文庫中獲取) 獲得、真核基因是 人工合成。人工合成目的基因的常用方法有 反轉錄法 和化學合成法。.PCR技術擴增目的基因(1)原理：DNW鏈復制(2)過程：第一步：加熱至9095c DNA單鏈；第二步:冷卻到5560C,引物結合到 互補DNA8;第三步:加熱至 7075 C,熱穩定DN咪合酶從引物起始互補鏈的合成 。(3)條件：模板，引物，熱穩定 DNAIK合酶(taqDNA聚合酶)第二步：基因表達載體的構建(基因工程中的最關鍵步驟).目的：使目的基因在受體細胞中 穩定存在,并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠 表達和發揮作用。.組成：目的基因+啟動子+終止子+標

5、記基因(1)啟動子：是一段有特殊結構的 DNAt段,位于基因的首端,是RN咪合酶識別和結 合的部位，能驅動基因 轉錄出mRNA最終獲得所需的 蛋白質。(2)終止子：也是一段有特殊結構的 DNAt段，位于基因的星巡。(3)標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中 是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來(鑒定和篩選含有目的某因的受體細胞)。常用的標記基因是 抗生素基 因。第三步：將目的基因導入受體細胞一.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過 程。.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。T-

6、DNA作用：將目的基因導入到受體細胞并整合到染色體DNAh將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是 顯微注射技術。此方法的受體細胞多是 上精卵。將目的基因導入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺 傳物質相對較少，最常用的原核細胞是 大腸桿菌，其轉化方法是：先用CaCl2處理細 胞，使其成為 感受態細胞 （原因是：未經處理的細胞不能從外界環境中吸收 DNA , 再將重組表達載體DN協子溶于緩沖液中與感受態細胞混合,在一定的溫度下促進感 受態細胞吸收DNA子，完成轉化過程。.重組細胞導入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表叁第四步：目的基因的檢測和

7、表達首先要檢測轉基因生物的染色體DNAk是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜 交技術（原理是：堿基互補配對原則）。.其次還要檢測 目的基因是否轉錄出了 mRNA方法是采用 用標記的目的基因作探針與 mRN煤交（DNA-RN酚子雜交技術，原理是：堿基互補配對原則）。.最后檢測 目的基因是否翻譯成蛋白質,方法是從轉基因生物中提取 蛋白質,用相應 的 抗體進行抗原-抗體雜交。.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如轉基因抗蟲植物是否出現抗蟲性狀。 （三）基因工程的應用.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動

8、物生產藥物。.基因治療：把正常的外源基因導入病人體內，使該基因表達產物發揮作用。（四）蛋白質工程的概念分子設計頸期功能 生物痂自“氨基酸序冽* 竊肽推蛋白質工程是指以 蛋白質分子的結構規律及其生物功能的關系 作為基礎、通過 基因修飾 或基因合成，對現有蛋白質進行 改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生 活的需求。（基因工程在原則上只育褪丁承界已存在的蛋白質）基因翻浮DEU中心法則專題2細胞工程（一）植物細胞工程.理論基礎（原理）：細胞全能性全能性表達的難易程度：受精卵 生殖細胞干細胞 體細胞；植物細胞動物細胞.植物組織培養技術(1)過程：離體的植物器官、組織或細胞(2)用途：微型繁殖

9、(繁殖速度快，能保持親本的遺傳性狀)、作物脫毒(選擇植物根 尖和莖尖，因為它們不含毒)、制造人工種子、單倍體育種、細胞產物的工廠化生產。(3)地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。.植物體細胞雜交技術(1)過程：(纖維素噬或I膠酶)植捌細胞甲一 T忌1K原生質體甲醐細胞乙送乳田雅乙.新的甦質體普碰細胞脫分化，愈傷阻織再分化 雜種植株(2)誘導融合的方法：物理法包括 離心、振動、電刺激等。化學法一般是用聚乙二醇(PEG作為誘導劑。(3)意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。(4)融合成功標志：新細胞壁的形成(二)動物細胞工程1.動物細胞培養(1)概念：動物細胞培養就是從

10、動物機體中取出相關的 組織，將它分散成單個細胞,然 后放在適宜的培養基中,讓這些細胞生長和繁殖。(2)動物細胞培養的流程：取動物組織塊(健康的 動物胚胎或幼齡動物的器官或組織) 一剪碎一用胰蛋白酶或膠原蛋白酶 處理分散成單個細胞-制成細胞懸液-轉入培養 瓶中進行廈代培養一貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個 細胞繼續傳代培養。(3)細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就 貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細 胞數目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面 相互接觸時、細胞就會 停止分裂增 城，這種現象稱為細胞的接觸抑制。(4)動物細胞培養需要滿足以下條件無菌、無毒的環境：培養液應進行

11、 無邕處理。通常還要在培養液中添加一定量的 抗生 素，以防培養過程中的污染。止匕外，應定期更換培養液，防止 生 謝產物積累對細胞自身造成危害 。營養:合成培養基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加 入血清、血漿等天然成分(原因是人們對細胞所需要的營養物質還不完全清 楚)。溫度:適宜溫度：哺乳動物多是 36.5 C + 0.5 C ; pH: 7.27.4 。氣體環境:95短氣+5%O。Q是細胞代謝 所必需的，CO的主要作用是 維持培養液的p H。(5)動物細胞培養技術的應用:制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質、培養醫學研究的各種細胞.動物體細胞核移植技術和克隆動物

12、(原理是：細胞核的全能性)(1)哺乳動物核移植可以分為 胚胎細胞核移植(比較容易)和 體細胞核移植(比較 難)。(2)選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質 多，營養豐富。(3)(右圖)送異 供秣母牛 及律坦牛 J J 舊：斯愛情觸理4如如碓|郁皴撐卵俄陣密生覷脈沖督:植I 版構造.布喬 一 聊斯幃fi,I妊蹄梅要I號Ef用哈林帆的璘牛)(4)體細胞核移植技術的應用：加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育；保護瀕危物種，增大存活數量;生產珍貴的醫用蛋白：作為異種移植的供體：用于組織器官的移植等。(5)體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著 健鹿問題、表現

13、出遺傳和生理缺陷等。.動物細胞融合(1)動物細胞融合也稱細胞雜交,是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。 融合后形成的具有原來 兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞、稱為 雜交細胞。(2)動物細胞融合與植物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植 物原生質體融合的方法類似，常用的誘導因素有 聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激 等。(3)動物細胞融合的意義：克服了 遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免比較項 目細胞融合的原 理細胞融合的方 法誘導手段用法植物體細胞膜的流動去除細胞壁后離心、電刺克服了遠緣雜細胞雜性誘導原生質體激、振動，交的/、親和疫、月中瘤和生物新品種培育的重

14、要手段。(4)動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較：交融合聚乙二醇等 試劑誘導性，獲得雜種 植株動物細 胞融合細胞膜的流動 性使細胞分散后 誘導細胞融合除應用植物 細胞雜交手 段外，再加 火活的病毒 誘導制備單克隆抗 體的技術之一4.單克隆抗體(1)抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種 特異性抗體。從血清中分離出的抗體 產量低、純 度低、特異性差。(2)單克隆抗體的制備過程：(3)雜交瘤細胞的特點：既能大量 繁殖，又能產生專一的抗體(4)單克隆抗體的優點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備(5)單克隆抗體的作用： 作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異、并跟一定抗原發生特異性結合、具有準確、高效、

15、簡易、快諫的優點 用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療,可制成生物導彈”,也有少量用于治療其它疾病。專題3胚胎工程1概念、胚胎工程是指對動物 早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術，如 胚胎 移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養 等技術。經過處理后獲得的 胚胎，還需移 植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。2、動物胚胎發育的基本過程(1)精子的發生：補充，精原細胞先進行有絲分裂后進行減數分裂；變形過程中，細胞 核為精子頭的主要部分，高爾基體發育為頂體，中心體演變為精子的尾，線粒體在尾基 部形成線粒體鞘膜，其他物質濃縮為原生質滴直至脫落。線粒體為精子運動提供能量(2)

16、卵子的發生：在胎兒時期，卵原細胞進行有絲分裂演變成初級卵母細胞被卵泡細 胞包圍,減一分裂在排卵前后完成，形成次級卵母細胞和第一極體進入輸卵管準備受 精；減二分裂是在受精過程中完成的。(3)受精：精子獲能(在雌性動物生殖道內)；卵子的準備(排出的卵子要在輸卵管中 進一步成熟到減二中期才具備受精能力)；受精階段卵子周圍的結構由外到內：放射 冠、透明帶、卵黃膜,a頂體反應：精子釋放頂體酶溶解卵丘細胞之間的物質，穿越放 射冠。b透明帶反應：頂體酶可將透明帶溶出孔道，精子穿入，在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來精子進入透明帶的生理反應它是防止多精子入卵受精的第一道屏障;c卵細胞膜的封 閉作用：精子外膜和卵黃

17、膜融合，精子入卵后，卵黃膜會拒絕其他精子再進入卵內的過 程它是防止多精子入卵受精的第二道屏障;精子尾部脫落，原有核膜破裂形成雄原 核，同時卵子完成減二分裂，形成雌原核注意：受精標志是第二極體的形成；受精完成 標志是雌雄原核融合成合子。(1)受精場所是母體的 輸卵管。(2)胚胎發育：a卵裂期：細胞進行有絲分裂，數量增加， 胚胎總體積不增加；b桑棋 胚：32個細胞左右的胚胎之前所有細胞都能發育成完整胚胎的潛能屬全能細胞 ;c囊 胚：細胞開始分化，其中個體較大的細胞叫 內細胞團將來發育成胎兒的各種組織；而滋 養層細胞將來發育成 胎膜和胎盤；胚胎內部逐漸出現囊胚腔注：囊胚的擴大會導致透明 帶的破裂，胚

18、胎伸展出來，這一過程叫 孵化;d原腸胚：內細胞團表層形成外胚層，下 方細胞形成內胚層，由內胚層包圍的囊腔叫原腸腔。細胞分化在胚胎期達到最大限度(三)胚胎工程的應用.體外受精和胚胎的早期培養(1)卵母細胞的采集和培養：主要方法：用 促性腺激素處理,使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛 屠宰母畜 的卵巢中采集卵母細胞;第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從 活體動物的 卵巢中吸取卵母細胞。采集的卵母細胞，都要在體外經 人工培養成熟后,才能與獲能的 精子受精。b精子的采集假陰道法、手握法和電刺激法；獲能 對嚙齒動物、兔、豬等的精子用培養 法

19、(放入人工配制的獲能液中)；對牛、羊等精子用化學法(放在肝素或鈣離子載體溶 液中)(3)受精(屬于有性生殖)：獲能的精子和培養成熟的卵細胞在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。(4)胚胎的早期培養：精子與卵子在體外受精后，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，以檢查 受精狀況和受精卵的發育能力。培養液成分較復雜，除一些無機鹽和有機鹽 外，還需添加 維生素、激素、氨某酸、核昔酸 等營養成分、以及 血道等物質。當胚胎發 育到適宜的階段時，可將其取出向 受體移植或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培育到 桑根胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體

20、外受精胚胎可在4個細胞階段移植。).胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移 植到同種的、生理狀態相同的 其它雌性動物的體內,使之繼續發育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體稱為 供體”,接受胚胎的個體稱為 受體(供體為優良品種,作為 受體的雌性動物應為 常見或存量大的品種。)地位：如轉基因、核移植，或體外受精 等任何一項胚胎工程技術所生產的胚胎,都必須 經過胚胎移植技術 才能獲得后代，是 胚胎工程的最后一道工序”。(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發揮雌性優良個體的繁殖能 之。(3)生理學基礎：動物發情排卵后，同種動物的供、

21、受體具有相同的生理環境，這就為 供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環境。早期胚胎在不與母體子宮建立組織上的聯系。這就為胚胎的收集提供了可能。受體對移入子宮的外來胚胎不發生免疫排斥反應。這.為胚胎在受體的存活提供了可 能。受體不會改變外來胚胎的遺傳性狀(4)基本程序主要包括：對供、受體的選擇和處理。詵擇遺傳特性和牛產性能優秀的供體.有 健康的體質和正 常繁殖能力的受體、供體和受體是 回二物種。并用激素(性激素：孕激素)進行 同期發 情處理,用你性腺激素對供體母牛做招數排卵處理。配種或人工授精。對胚胎的收集、檢查、培養或保存。配種或輸精后第7天，用特制的世處裝置，把供 體母牛子宮內的胚胎沖洗出來(

22、也叫沖卵)。對胚胎進行質量檢查,此時的胚胎應發育到 至 棋或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入 196 C的液氮中保存。對胚胎進行移植。移植后的檢查。對受體母牛進行 是否妊娠的檢查。.胚胎分割(1)概念：是指采用機械方法將 早期胚胎切割2等份、4等份等，經移植獲得 同卵雙胎或 多胎的技術。(2)意義：來自同一胚胎的后代具有 相同的遺傳物質,屬于 無性繁殖。(3)材料：發育良好，形態正常的 桑棋胚或囊胚。(桑根胚至囊胚的發育過程中，細胞開 始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。)(4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，要將 內細胞團均等分割,否則會影響分割后胚 胎的恢復和進一步發育。(二)胚胎干細胞1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱 ES或EK細胞，來源于早期胚胎或從原始性腺 中分離出 來。2、具有胚胎細胞的特性,在形態上表現為 體積小,細胞核大,核仁明顯；在功能上，具 有發育的全能性，可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。另外，在體外培養的條件 下，用以增殖而不發牛 分化:用講可 冷凍保存:也可進行遺住改造。3、胚胎干細胞的主要用途是：可用于研究哺乳動物 個體發生和發育規律；是在體外 條件下研究細胞分化的理想材料,在培養液中加入分化誘導因子，如牛黃酸等化學物質 時，就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化，