15讲课前资料选修三重难点复习核心概念.docx
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15讲课前资料选修三重难点复习核心概念
选修三重难点复习
一.基因工程
1.含义
(1)操作对象:
_____。
(2)过程:
获取目的基因→构建基因表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测和鉴定
(3)目的:
按照人们的意愿,定向改造生物的遗传性状。
2原理:
_________________。
3特点
(1)可以在_____间进行,即可以将一种生物的优良性状移植到另一种生物身上。
(2)可以按照人们的意愿________地改造生物,培育出新品种。
4理论基础
DNA是遗传物质的证明
DNA双螺旋结构和中心法则的确立
遗传密码的破译
5基本工具
(1)基因的“剪刀”:
指_________(简称___),具有___,即一种限制酶只能识别一种______序列,并在特定的位点上切割_____,使____键断裂。
(2)基因的“针线”:
指______,它能在脱氧核糖与磷酸之间形成一定的化学键即____键,连接成______,而互补的碱基之间通过__连接的。
(3)基因的运载体:
常用的运载体、___、_____等。
质粒主要存在于许多__及___等生物中,其作用是将外源基因送入受体细胞。
载体需要具备的条件:
载体DNA必须有一个或多个________,以便目的基因可以插入到载体上去。
载体DNA必须具备自我复制的能力,或整合到受体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制。
载体DNA必须带有____,以便重组后进行重组子的筛选。
载体DNA必须是安全的,不会对细胞有害,或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞去。
载体DNA分子的大小应适合,以便提取和在体外进行操作。
思考:
自然存在的质粒可以作为载体使用吗?
6基本步骤
1.过程:
获取目的基因→_________(基因工程的核心步骤)→将目的基因导入受体细胞→__________。
2.每个步骤的基本方法。
第一步:
目的基因的获取
目的基因:
编码蛋白质的结构基因
目的基因的获取方法:
(1)从供体细胞直接提取——主要是原核生生物基因
(2)从基因文库中获取:
基因组文库;利用_______得到cDNA文库
(3)利用PCR扩增技术
原理:
DNA复制
条件:
_____,__________,______,____
过程:
加热至90~95℃,DNA解链→冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链→加热至70~75℃,关键是有______________酶(Taq酶)
(4)人工(化学)合成
第二步:
基因表达载体的构建
构成:
____+___+___+____
(1)启动子:
是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是______识别和结合的部位,能启动基因转录出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DNA片段,位于基因的尾端,终止基因的转录。
(3)标记基因:
主要是为了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,常用的标记基因是_______。
构建:
以质粒作载体为例
第三步:
将目的基因导入受体细胞
转化:
是____进入____内,并且在受体细胞内维持__和__的过程。
常用的转化方法:
受体细胞不同导入方法有所不同
植物细胞:
最常用的是______,其次还有____和______等,受体细胞可以是植物___
动物细胞:
最常用的是____技术,受体细胞多是___
微生物细胞:
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,受体细胞多为____
第四步:
目的基因的检测与鉴定
检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因——________检测目的基因是否转录出了mRNA——用_______作探针与mRNA杂交
检测目的基因是否表达(翻译成蛋白质)——从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行_______
有时还需进行个体生物学水平的鉴定——抗虫抗病__实验,以确定是否有__以及_____。
特别提醒:
在基因工程操作步骤中,只有______________不需要碱基互补配对,其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
1.成功的标志:
__________。
7.基因工程的应用
(1)转基因生物
(1)概念
(2)优点
(2)基因工程的应用
(1)品种改良:
提高农作物抗逆能力,改良作物和畜产品品质,提高动物生长速度
(2)药物研制:
利用基因工程,培育转基因生物,利用转基因生物生产出各种高质量、低成本的药品,如胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等——生物反应器。
转基因动物作为_______等。
(3)基因诊断和基因治疗:
利用基因检测的方法,判断患者是否出现了基因异常或者携带病原体。
利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。
(4)环境保护:
如利用转基因细菌降解有毒有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。
8.蛋白质工程
(1)概念:
以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因__或基因__,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。
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,是包含多学科的综合科技工程领域。
(2)方法步骤:
预期蛋白质功能测定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)应用:
速效型胰岛素,电子元件
二.植物细胞工程
1.细胞工程概述与植物细胞工程
(1)细胞工程:
指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过__水平或___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。
(2)植物细胞工程的理论基础:
________(细胞全能性是指___________________,其根本原因是细胞内含有_____________)。
(3)细胞表现出全能性的条件:
(1)__________(必要条件);
(2)一定的____:
(水、无机盐、维生素、氨基酸等)、____(细胞分裂素、生长素);
(3)适宜的条件:
(__、_____、__)。
(4)细胞全能性大小比较:
植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性);
受精卵>生殖细胞(配子、精子、卵细胞)>体细胞;
幼嫩的细胞>衰老的细胞。
在体细胞中:
分化程度低的>分化程度高的,细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
2植物组织培养
(1)植物组织培养过程:
__________
愈伤组织
根、芽
植物体。
离体的植物器官、组织或细胞,在培养了一段时间以后,会通过细胞分裂,形成____。
愈伤组织的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。
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为植物细胞的___,或者叫做___。
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫做___。
再分化形成的试管苗,移栽到地里,可以发育成完整的植物体。
(2)组培条件:
(1)激素诱导分化:
当细胞分裂素与生长素共同使用时,能强烈地刺激愈伤组织的形成。
当细胞分裂素/生长素的比值高时,有利于_______的发生;当______时,则有利于____的发生。
(2)严格的无菌条件:
离体的植物细胞没有像植物体整体的保护组织,容易被细菌侵蚀,导致细胞的死亡。
所以植物的组织培养需要严格的无菌环境,这是植物组织培养成功的前提。
(3)完全的营养条件:
离体的植物细胞失去了植物的自养能力,所以需要为其提供包括_、____、____等营养物质。
(3)植物组织培养的应用:
(1)快速繁殖,又称微繁殖。
(2)培育无病毒植物:
如利用______技术实现高产土豆的脱毒。
原理:
____________________
(3)细胞产物的工厂化生产:
通过大规模的植物细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。
例如,从大量培养的紫草____中提取的紫草素,是制造治疗烫伤和割伤的药物以及染料和化妆品的原料。
(4)制人工种子:
用植物组织培养的方法,诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构,又称胚状体,包裹上人造种皮,制成人工种子,可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。
(5)作物新品种的培育:
转基因植物、植物体细胞杂交、单倍体育种;突变体的利用。
3植物体细胞杂交
(1)植物体细胞杂交的原理:
_______、_________
(2)植物体细胞杂交的过程:
(见下图)
(3)植物体细胞杂交过程中的关键环节:
(1)用____和___去除细胞壁,获得有活力的原生质体;
(2)原生质体间的融合:
物理法:
__、__、___;化学法:
_____________处理
(3)植物体细胞杂交过程中杂种细胞的筛选和培养:
以烟草与大豆细胞融合为例。
烟草与大豆的原生质体融合后,将原生质体转移到适当的培养基上培养,使原生质体再生出细胞壁。
这时,在细胞混合物中,不仅有烟草-大豆细胞,还有烟草细胞、大豆细胞、烟草-烟草细胞、大豆-大豆细胞,因此需要对杂种细胞进行__,得到_____细胞后,再通过________,培育杂种植株。
(4)原生质体与原生质层辨析:
原生质体:
脱去___的植物、真菌或细菌细胞;一个动物细胞就相当于一个原生质体。
原生质层:
成熟植物细胞(且只有在植物细胞中)的____、____________和____________。
(4)植物体细胞杂交的意义:
能克服_______障碍,扩大杂交亲_______品种。
(5)植物组织培养和植物体细胞杂交的关系
植物组织培养和植物体细胞杂交的原理都依据了__________。
在植物杂交过程中,融合的植物细胞必须经过植物组织培养过程才能最终发育为杂种植株。
也就是说,植物组织培养技术是植物体细胞杂交的基础。
三.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的过程。
(2)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____或胶原蛋白酶处理分散成____→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行____→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____。
(3)相关要点:
(1)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____。
(2)原代培养阶段,培养的细胞最接近于体内组织或细胞的生长特性,很适合用于药物测试、基因表达等实验研究。
(3)一般情况下,传代培养10-50次后,细胞增殖会明显减缓,甚至完全停止。
少部分细胞的__________发生变化,获得不死性(等同癌细胞)。
目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内。
(4)动物细胞培养需要满足
以下条件:
(1)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___,以防培养过程中的污染。
此外,应定期更换___,防止____积累对细胞自身造成危害。
(2)营养:
合成培养基成分:
糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血清、血浆等天然成分。
(3)温度:
适宜温度:
哺乳动物多是36.5℃+0.5℃;pH:
7.2~7.4。
(4)气体环境:
置于95%空气+5%___的混合气体培养箱培养。
O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是________。
(5)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.动物细胞融合
(1)概念
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___________细胞,称为杂交细胞。
(2)原理
动物细胞融合与植物原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:
(1)物理法:
__、__、___
(2)化学法:
_________处理
(3)生物法:
_______
(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
实验成功标志
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
融合细胞长出新的细胞壁
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
融合细胞的细胞核发生融合
3单克隆抗体的制备
(1)抗体:
指机体的免疫系统在抗原刺激下,由__________所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
__________:
由单个B细胞通过无性繁殖(克隆)形成细胞群,由它们产生出化学性质单一,特异性强的抗体。
__________:
从动物血清中分离所得的抗体,产量低、特异性差、纯度低,反应不够灵敏。
(2)单克隆抗体的制备过程:
(3)制备过程中的两次筛选:
第一次是筛选出_____,第二步是筛选出能产生_____的杂交瘤细胞。
(4)杂交瘤细胞的特点:
既能____,又能产生_____。
(5)单克隆抗体的优点:
____,___高,并能大量制备。
(6)单克隆抗体的作用:
(1)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。
(2)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。
四.核移植
1.动物细胞核移植概念:
将动物的一个细胞核,移入一个_______的__细胞中,使其重组并发育成为一个新的胚胎,并最终发育为动物个体(克隆动物)的过程。
2.多利羊培育过程
3.相关要点:
(1)分类:
①胚胎细胞核移植:
细胞分化程度低,恢复全能性容易
②体细胞核移植:
细胞分化程度高,恢复全能性不容易
(2)受体细胞用卵母细胞的原因:
卵母细胞体积大,便于操作;含有营养物质丰富,提供早期胚胎发育所需的营养;含有激活细胞核体现全能性的物质。
(3)克隆动物不会是核供体动物100%的复制:
①遗传原因:
克隆动物绝大部分DNA来自于_____,但其核外还有少量的DNA,即线粒体中的DNA是来自于______。
②环境原因:
核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同,其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同。
4.应用前景:
(1)畜牧业:
加速家畜遗传改良的进程
(2)保护濒危物种
(3)医药卫生领域:
生产医用蛋白质及组织器官的移植
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