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      高中生物選修三基因工程知識點總結(jié)

      時間: 文娟843 分享

        基因工程是生物選修三課本的內(nèi)容,也是高中生要掌握的重要知識點。下面學(xué)習(xí)啦小編為大家整理高中生物選修三基因工程知識點,希望對大家有所幫助!

        高中生物選修三基因工程知識點

        一、基因工程的概念

        基因工程是指按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計,通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù),賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品?;蚬こ淌窃贒NA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的,又叫做DNA重組技術(shù)。

        二、基因工程的原理及技術(shù)原理:基因重組技術(shù)

        基因工程的基本工具

        1.“分子手術(shù)刀”——限制性核酸內(nèi)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DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開,因此具有專一性。

        (3)結(jié)果:經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式:黏性末端和平末端.

        2.“分子縫合針”——DNA連接酶

        (1)兩種DNA連接酶(E•coliDNA連接酶和T4DNA連接酶)的比較:

       ?、?相同點:都縫合磷酸二酯鍵。

        ②.區(qū)別:E•coliDNA連接酶來源于T4噬菌體,只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來;而T4DNA連接酶能縫合兩種末端,但連接平末端的之間的效率較低。

        (2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端,形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端,形成磷酸二酯鍵。

        3.“分子運(yùn)輸車”——載體

        (1)載體具備的條件:

       ?、倌茉谑荏w細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

       ?、诰哂幸恢炼鄠€限制酶切點,供外源DNA片段插入。

       ?、劬哂袠?biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇。

        (2)最常用的載體是質(zhì)粒:

        它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細(xì)菌染色體之外,并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

        (3)其它載體:噬菌體的衍生物、動植物病毒

        基因工程的基本操作程序

        第一步:目的基因的獲取

        1.目的基因是指:編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

        2.原核基因采取直接分離獲得,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(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。

        3.PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

        (1)原理:DNA雙鏈復(fù)制

        (2)過程:①加熱至90~95℃DNA解鏈;

        ②冷卻到55~60℃,引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈;

       ?、奂訜嶂?0~75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成

        第二步:基因表達(dá)載體的構(gòu)建

        1.目的:使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳至下一代,使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。

        2.組成:目的基因+啟動子+終止子+標(biāo)記基因

        (1)啟動子:是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

        (2)終止子:也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段 ,位于基因的尾端。

        (3)標(biāo)記基因的作用:是為了鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來。常用的標(biāo)記基因是抗生素基因。

        第三步:將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞

        1.轉(zhuǎn)化的概念:是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。

        2.常用的轉(zhuǎn)化方法:將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞:采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,其次還有 基因槍法和 花粉管通道法等。

        3.將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞:最常用的方法是 顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞:

        4.重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后,篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是

        標(biāo)記基因是否表達(dá).

        第四步:目的基因的檢測和表達(dá)

        1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用 DNA分子雜交技術(shù).

        2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,方法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與mRNA

        雜交。

        3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì),方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取

        蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交。

        4.有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。

        基因工程的應(yīng)用:

        1.植物基因工程:抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。

        2.動物基因工程:提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。

        3.基因治療:把正常的外源基因?qū)氩∪梭w內(nèi),使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。

        蛋白質(zhì)工程的概念:

        蛋白質(zhì)工程:

        是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì))

        (1)蛋白質(zhì)工程崛起的緣由:基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)

        (2)蛋白質(zhì)工程的基本原理:它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),又稱為第二代的基因工程。

        (3)基本途徑:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā),設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測應(yīng)有的氨基酸序列,找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑;以下按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)

        (4)設(shè)計中的困難:如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列

        高中生物選修三知識要點

        1.基因工程的誕生

        (1)基因工程:按照人們的意愿,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計,并通過體外 DNA 重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù),從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。

        (2)基因工程誕生的理論基礎(chǔ)是在生物化學(xué)、分子生物學(xué)和微生物學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,技術(shù)支持有基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn)、工具酶的發(fā)現(xiàn),DNA 合成和測序儀技術(shù)的發(fā)明等。

        2.基因工程的原理及技術(shù)

        基因工程操作中用到了限制酶、DNA 連接酶、運(yùn)載體

        3. 基因工程的應(yīng)用

        (1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上:主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力(如:抗除草劑、抗蟲、抗病、抗干旱和抗鹽堿等),以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。

        (2)基因治療不是對患病基因的修復(fù),基因檢測所用的 DNA 分子只有處理為單鏈才能與被檢測的樣品,按堿基配對原則進(jìn)行雜交。

        4. 蛋白質(zhì)工程

        蛋白質(zhì)工程的本質(zhì)是通過基因改造或基因合成,對先有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造新的蛋白質(zhì),所以被形象地稱為第二代基因工程;基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)

        高中生物選修三知識點

        1. 植物的組織培養(yǎng)

        (1)細(xì)胞工程:指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法,通過細(xì)胞水平或者細(xì)胞器水平上的操作,按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲取細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。在細(xì)胞器水平上改變細(xì)胞的遺傳物質(zhì),屬于細(xì)胞工程。

        (2)細(xì)胞全能性:具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。

        考點細(xì)化:

       ?、?都具有該生物全部遺傳信息,因此從理論上講,生物體的每一個活細(xì)胞都應(yīng)該具有全能性。

       ?、?細(xì)胞在生物體內(nèi)沒有表現(xiàn)出全能性的原因是基因選擇性表達(dá)。

        ③ 植物細(xì)胞的全能性得以實現(xiàn)的條件是離體,合適的營養(yǎng)和激素,無菌操作。

       ?、?在生物的所有的細(xì)胞中,受精卵細(xì)胞的全能性最高。

        (3)植物組織培養(yǎng):在無菌和人工控制的條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配置的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽,最終形成完整的植株。

        考點細(xì)化:

       ?、?已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程叫脫分化。

       ?、?再分化是愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng),重新分化出根或芽等器官。

        ③ 愈傷組織細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則,高度液泡化的呈不定型狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。

        ④ 植物組織培養(yǎng)時培養(yǎng)基的成分有礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素、有機(jī)添加物,與動物細(xì)胞培養(yǎng)相比需要蔗糖、植物激素,不需要動物血清。

        ⑤ 在植物組織培養(yǎng)脫分化過程中,需要植物激素

       ?、?植物組織培養(yǎng)全過程中都需要無菌,愈傷組織之前不需要光照

        (4)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的用途:微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。

        考點細(xì)化:

       ?、?用植物體的莖尖、根尖來獲得無病毒植物

        ②人工種子中人工胚乳相當(dāng)于大豆種子的子葉,人工種子與正常種子相比發(fā)芽率高。

       ?、?轉(zhuǎn)基因植物的培育需要植物組織培養(yǎng)

        (5)將不同種植物的體細(xì)胞,在一定條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體叫做植物體細(xì)胞雜交。

        考點細(xì)化:

       ?、?用纖維素酶、果膠酶去除細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體

       ?、?物理方法:電刺激、振蕩、離心;化學(xué)方法:聚乙二醇

       ?、?植物體細(xì)胞雜交完成的標(biāo)志是新細(xì)胞壁的形成

       ?、?融合后的雜種細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成完整的植物體

        (6)植物體細(xì)胞雜交這一育種方法的最大優(yōu)點是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙

        2.動物的細(xì)胞培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆

        (7)動物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段有動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體、胚胎移植等

        (8)動物細(xì)胞培養(yǎng)經(jīng)過原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)

        考點細(xì)化:

       ?、?動物細(xì)胞培養(yǎng)液的成分有糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等

        ② 動物細(xì)胞培養(yǎng)基液體,植物細(xì)胞培養(yǎng)基固體,培養(yǎng)的動物細(xì)胞通常取自胚胎、幼齡動物的組織器官

       ?、?動物細(xì)胞培養(yǎng)時的氣體環(huán)境是95%的空氣+5%二氧化碳的混合氣體,CO2 起到調(diào)節(jié) PH值作用

       ?、?使用胰蛋白酶處理使動物組織分散成單個細(xì)胞

       ?、?動物組織處理使細(xì)胞分散后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)

       ?、?貼滿瓶壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理,然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng),讓細(xì)胞繼續(xù)增殖。這樣的培養(yǎng)過程通常被稱為傳代培養(yǎng)。

        3.細(xì)胞融合與單克隆抗體

        (9)動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的區(qū)別:操作步驟不同:植物原生質(zhì)體融合需要先去除細(xì)胞壁,動物細(xì)胞無細(xì)胞壁;誘導(dǎo)方法不同:動物細(xì)胞融合可以用物理、化學(xué)和生物三種方法,植物原生質(zhì)體融合只能用物理、化學(xué)方法;最終目的不同:植物原生質(zhì)體融合最終是為了獲得雜種植株,動物細(xì)胞融合最主要目的是獲得單克隆抗體。

        (10)單克隆抗體與血清抗體相比特異性強(qiáng)、靈敏度高并可大量制備

        (11)熟悉單克隆抗體制備過程。

        考點細(xì)化

       ?、?生產(chǎn)雜交瘤細(xì)胞要用B 淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合

       ?、?注射相應(yīng)抗原后,從小鼠脾臟中提取出B 淋巴細(xì)胞

       ?、?雜交瘤細(xì)胞既能大量增殖,又能產(chǎn)生專一抗體。

       ?、?制備單克隆抗體過程中需要兩次篩選

       ?、?體外條件下做大規(guī)模培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞或者注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖,從細(xì)胞培養(yǎng)液或者小鼠腹水內(nèi)就可以提取出大量的單克隆抗體。


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