專題1---《基因工程知識點匯總》.docx

專題1 基因工程知識點匯總11 DNA重組技術(shù)的基本工具一、基因工程的原理：基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設計，通過體外和，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。由于基因工程是在 水平上進行設計和施工的，因此又叫做。二、限制性核酸內(nèi)切酶1、切割DNA的工具是，又稱。2、這類酶在生物體內(nèi)能將外來的DNA切斷，即能夠限制異源DNA的侵入并使之失去活力，但對自己的DNA卻無損害作用，這樣可以保持細胞原有的遺傳信息。3、由于這種切割作用是在DNA分子內(nèi)部進行的，故名限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）。 4、DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段，末端通常有兩種形式，即和。三、DNA連接酶“分子縫合針”根據(jù)DNA連接酶的來源不同，可以將它分為兩類：一類是從大腸桿菌中分離得到的，稱為DNA連接酶。DNA連接酶只能將連接起來，不能將雙鏈DNA片段平末端之間進行連接。另一類是從分離出來的，稱為T4DNA連接酶。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的，但連接之間的效率比較低。四、基因進入受體細胞的載體“分子運輸車”1、基因操作過程中使用載體兩個目的：一是用它作為運載工具，將目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中去；二是利用它在宿主細胞內(nèi)對目的基因進行大量的復制。2、現(xiàn)在通常使用的載體是，它是一種相對分子質(zhì)量較小、獨立于擬核DNA之外的環(huán)狀DNA，有的細菌中有一個，有的細菌中有多個。3、質(zhì)粒通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉(zhuǎn)移，可以 復制，也可整合細菌擬核DNA中，隨著擬核DNA的復制而復制。4、其他載體還有和等。5、作為載體必須具備以下條件：能夠在宿主細胞中 ；具有多個 ，供外源基因連接；具有某些 ，便于進行篩選，如對抗菌素的抗性基因、產(chǎn)物具有顏色反應的基因等。12 基因工程的基本操作程序一、目的基因的獲?。?、目的基因：符合人們需要的，編碼蛋白質(zhì)的。2獲取目的基因的方法（1）從基因文庫中獲取目的基因 基因文庫：將含有某種生物不同基因的許多，導人受體菌的群體中，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫。 種類 基因組文庫：含有一種生物的 基因cDNA文庫：含有一種生物的 基因 目的基因的獲?。焊鶕?jù)基因的有關信息：基因的序列、基因在上的位置、基因的產(chǎn)物mRNA、基因的產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性獲取目的基因。（2）利用PCR技術(shù)擴增目的基因。 PCR：是一項在生物體外特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。原理：前提：有一段已知目的基因的 序列。以便根據(jù)這一序列合成 。 過程：目的基因DNA受熱形成，與結(jié)合，然后在_的作用下進行延伸成DNA。方式：指數(shù)擴增=2n（n為擴增循環(huán)的次數(shù)）（3）人工合成法：基因較小，核苷酸序列已知，可以人工合成。二、基因表達載體的構(gòu)建1、表達載體的組成：目的基因+ + + 標記基因等。2、啟動子：位于基因的，它是 結(jié)合的部位，驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA。3、終止子：位于基因的 ，終止 。4、表達載體的目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且給下一代；使目的基因_和發(fā)揮作用。5、標記基因： 受體細胞是否含有目的基因。6、不同的受體細胞及目的基因?qū)胧荏w細胞的方法不同，基因表達載體的構(gòu)建上也會有所差別。三、將目的基因?qū)胧荏w細胞（一）轉(zhuǎn)化：目的基因進人受體細胞內(nèi)，并在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和的過程。（二）方法1、將目的基因?qū)胫参锛毎?）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 農(nóng)桿菌特點：易感染植物和裸子植物，對_植物沒有感染力；Ti質(zhì)粒的可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體上。 轉(zhuǎn)化：目的基因插人農(nóng)桿菌導入植物細胞目的基因整合到植物細胞染色體上目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達。（2）基因槍法：是單子葉植物中常用的一種基因轉(zhuǎn)化方法，但是成本較高。（3）花粉管通道法：2將目的基因?qū)雱游锛毎?）方法： 技術(shù)。（2）操作程序：目的基因表達載體取卵（受精卵） 顯微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性動物的_內(nèi)發(fā)育新性狀動物。3將目的基因?qū)宋⑸锛毎?）原核生物特點：繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等。（2）轉(zhuǎn)化： 處理細胞 細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合 _ _細胞吸收DNA分子。四、目的基因的檢測與鑒定1檢測（1）方法：標記了的 、抗原抗體雜交。（2）內(nèi)容 檢測轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入。 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄。 檢測目的基因是否翻譯成。2鑒定： 鑒定，如抗蟲棉的抗蟲、抗病鑒定等。13 基因工程的應用一、植物基因工程的成果：植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的 能力，以及改良農(nóng)作物的 和利用植物生產(chǎn)藥物等方面。（一）抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1殺蟲基因種類：Bt毒蛋白基因、抑制劑基因、抑制劑基因、植物凝集素基因等。2成果：抗蟲植物：棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。（二）抗病轉(zhuǎn)基因植物 1植物的病原微生物：、真菌和細菌等。2抗病基因種類（1）抗病毒基因：病毒基因和病毒的復制酶基因。（2）抗真菌基因：基因和抗毒素合成基因。（3）成果：煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。（三）抗逆轉(zhuǎn)基因植物抗逆基因：調(diào)節(jié)細胞基因使作物抗堿、抗旱；魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒；抗除草劑基因，使作物抗除草劑。（四）轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)1優(yōu)良基因：必需氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因、控制番茄果實成熟的基因和植物花青素代謝有關的基因。2成果：轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因延熟番茄和轉(zhuǎn)基因矮牽牛。二、動物基因工程的成果（一）提高動物的生長速度1生長基因：外源基因。2成果：轉(zhuǎn)基因綿羊、轉(zhuǎn)基因鯉魚。（二）改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)1優(yōu)良基因：腸乳糖酶基因。2成果：轉(zhuǎn)基因牛 含量少。（三）轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物1基因來源：藥用基因+蛋白基因的啟動子。2成果：乳腺生物反應器。（四）轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體1器官供體：抑制或除去抗原決定基因。2成果：利用克隆技術(shù)培育沒有免疫排斥反應的豬器官。（五）基因工程藥物1來源：轉(zhuǎn)基因。2成果：人胰島素、細胞因子、抗體、疫苗、激素等。三、基因治療1概念：把導入病人體內(nèi)，使該基因的表達產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達到治療疾病的目的。2成果：將腺苷脫氫酶基因?qū)牖颊叩牧馨图毎?4蛋白質(zhì)工程的崛起一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由：1基因工程的實質(zhì)：將一種生物的轉(zhuǎn)移到另一處生物體內(nèi)，后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的，從而產(chǎn)生新性狀。2蛋白質(zhì)工程目的：生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的。二蛋白質(zhì)工程基本原理1目標：根據(jù)人們對功能的特定需求，對結(jié)構(gòu)進行分析設計。2原理：基因改造。3過程：預期蛋白質(zhì)功能設計結(jié)構(gòu)推測應有序列找到對應的序列（基因）。三、蛋白質(zhì)工程的進展和前景例如：科學家通過對 的改造，已使其成為速效型藥品；用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件，具有 、 和 的特點，因此有極為廣闊的發(fā)展前景。專題2 細胞工程1、細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過 或 的操作，按照人的意愿來 或 的一門綜合科學技術(shù)。根據(jù) 的不同，可分為 和 兩大領域。2、細胞全能性是指 。3、細胞脫分化是指 。4、外植體經(jīng)過脫分化形成 ，它是由 細胞形成的。5、在生物體內(nèi)，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種組織和器官。這是因為 。6、植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理 。其過程是（用文字和箭頭表示） 。植物組織培養(yǎng)的條件 。植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基大多數(shù)是由 四部分組成。7、植物體細胞雜交技術(shù)的原理 。植物體細胞雜交去掉細胞壁的原因是 ，利用 除去這層細胞壁，獲得具有活力的 。人工誘導原生質(zhì)體融合的方法可以分為兩大類 和 。物理法包括 等，化學法一般是 作為誘導劑。8、植物體細胞雜交就是將不同種的植物 ，在一定條件下融合成 ，并把 培育成 的技術(shù)。其優(yōu)點是 。9、植物繁殖的新途徑有 、 、 。所謂人工種子就是以植物組織培養(yǎng)得到的 、 、 和 等為材料，經(jīng)過 包裝得到的種子。10、作物新品種的培育有 和 。11、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)，細胞產(chǎn)物包括 等。12、動物細胞工程常用的技術(shù)手段有 ，其中 是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎。13、動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成 ，然后放在 中，讓這些細胞 。其原理是 。用 處理一段時間，將組織分散成單個細胞。在培養(yǎng)的過程中懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上稱為 。當貼壁的細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為 。人們通常將 稱為原代培養(yǎng)。 稱為傳代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)的細胞一般傳至 后就不易傳下去了。14、動物細胞培養(yǎng)的條件 、 、 、 。通常在培養(yǎng)液中添加一定量的 ，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外還應該定期 ，以便 ，防止 。動物細胞培養(yǎng)基的成分包括 。細胞培養(yǎng)所需氣體主要有 ，其作用分別是 、 。15、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應用 、 、 、 、 。16、動物細胞核移植是將動物的一個細胞的 ，移入一個 中，使其 ，這個 最終發(fā)育為 。用核移植的方法得到的動物稱為 ?？梢苑譃?和 。17、體細胞核移植技術(shù)的應用前景有 、 、 、 、 、 。18、動物細胞融合也稱 ，是指 結(jié)合形成 的過程，融合后形成的具有原來 的單核細胞，稱為 。動物細胞融合的原理是 。常用的誘導因素有 等。19、制備單克隆抗體的原理是 。其過程是將鼠的 與脾細胞中產(chǎn)生的 融合，再用特定的 培養(yǎng)基進行篩選，在該培養(yǎng)基上 都會死亡， 才能生長。經(jīng)過篩選后的細胞的特點是 ，經(jīng)選擇性培養(yǎng)基篩選的雜交瘤細胞還需要進行 培養(yǎng)和 檢測，獲得所需的細胞。單克隆抗體最主要的優(yōu)點是 。20、單克隆抗體的應用包括 、 。把抗癌細胞的單克隆抗體跟 相結(jié)合，制成 ，注入體內(nèi)，借助單克隆抗體的 作用，能將 藥物定向帶到癌細胞所在位置，在原位殺死 。這樣既不 ，又減少了 。專題3 胚胎工程 概念：胚胎工程是指對動物 所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如 等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的 ，還需移植到 生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。一、 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育1、精子的發(fā)生場所： 時間： 過程：（1）精原細胞先進行 產(chǎn)生大量精原細胞，其中部分精原細胞經(jīng)過 ，形成初級精母細胞。（2）1個初級精母細胞通過 形成2個次級精母細胞再通過 形成4個精子細胞。（3）精子細胞通過 過程形成精子， 變成精子頭的主要部分； 發(fā)育成頭部的頂體； 演變成精子的尾；線粒體集中在 形成 ；細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫做 ，最后脫落。2、卵子的發(fā)生場所： 時間： 過程：在 時期，卵原細胞進行 增加數(shù)量，進一步演變成 ，被卵泡細胞包圍，減一分裂在 完成，其結(jié)果產(chǎn)生 和 進入 準備受精；減二分裂是在 過程中完成的。1個初級卵母細胞1個次級卵母細胞第一極體（排卵前后完成）1個次級卵母細胞1個卵子第二極體（精子和卵子結(jié)合過程中完成）3、受精概念：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程 場所： 過程：（1）受精前的準備階段1 （在雌性動物生殖道內(nèi)） （2）受精前的準備階段2 （M中期）（排出的卵子要在輸卵管中進一步成熟到 才具備受精能力）； （3）受精階段：a.精子穿越放射冠：發(fā)生 反應，精子釋放 溶解卵丘細胞之間的物質(zhì)，穿越放射冠。b.精子穿越透明帶：發(fā)生 反應，頂體酶可將 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 的第一道屏障。c.進入卵黃膜：發(fā)生 ，精子外膜和卵黃膜融合，精子入卵后，卵黃膜會拒絕其他精子再進入卵內(nèi)的過程，它是防止 的第二道屏障。d.原核形成：精子入卵后，_形成,精子入卵后的變化： ；卵子入卵后的變化： 。e.配子結(jié)合：_充分發(fā)育后，移動接觸，二者_，形成一個_。注意： a 受精的標志：在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時 b 受精完成的標志: 雌雄原核形成合子4、胚胎發(fā)育a卵裂期：細胞進行 分裂，數(shù)量增加， 不增加；b桑椹胚： 個細胞左右的胚胎，這一階段前所有細胞都能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬 細胞；c囊胚：細胞開始分化，其中個體較大的細胞叫 將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而 細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤；胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn) ，囊胚的擴大會導致透明帶的破裂，胚胎伸展出來，這一過程叫 ；d原腸胚：內(nèi)細胞團表層形成 ，下方細胞形成 ，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫 。二、體外受精和早期胚胎培養(yǎng)試管動物技術(shù)是指：通過_使卵子和精子在_成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為_后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。屬 生殖過程。這項技術(shù)的前期工作包括_和_。（一）體外受精哺乳動物的體外受精主要包括_ _、_ _和_等主要步驟。1、卵母細胞的采集和培養(yǎng) （1）主要方法是：對于實驗動物如小鼠、兔、豬、羊，采用_處理，使其排出更多的_，然后從_中沖取卵子。（2）對于大型動物或大家畜，如牛，一般從已屠宰母畜的_中采取，或借助于超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，直接從活體動物的_中吸取卵母細胞。（3）從_中沖取的卵子，可直接與獲能的精子在體外受精；從_中采取的卵母細胞，需要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精。2、精子的采集和獲能（1）收集精子的方法假陰道法：大家畜或大型動物。_：體型較小，易于控制的。_：野生動物或經(jīng)濟動物。（2）精子體外獲能的方法_法：對于_、家兔及_等動物的精子，采用將精子放人人工配制的_中使其獲能。 法：對于_等家畜的精子，可采用將精子放在一定濃度的_或 溶液中，用_誘導精子獲能。 3、受精_和培養(yǎng)成熟的卵子，一般情況下都可以在_或_中完成受精。（二）胚胎的早期培養(yǎng)1哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分：_、_、_、_、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及_等物質(zhì)。2胚胎早期培養(yǎng)的目的(1)精子和卵細胞在體外受精后，將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查_和_。(2)當胚胎發(fā)育到適宜的階段進行_或_。3胚胎移植的時間(1)牛、羊一般在_或_進行移植。(2)人的體外受精胚胎，即試管胚胎，可在_階段移植。三、胚胎工程的應用及前景1、胚胎移植（1）概念：將雌性動物的 ，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到 其它 性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為 ，接受胚胎的個體稱為 。通過轉(zhuǎn)基因、核移植、體外受精獲得的胚胎必須移植給受體才能獲得后代。是 的最后一道“工序”。（2）意義：可以充分發(fā)揮 ，縮短供體本身的繁殖周期。（3）生理學基礎：動物發(fā)情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的 。這就為 提供了相同的生理環(huán)境。早期胚胎在一定時間內(nèi)處于 狀態(tài)。這就為 提供了可能。受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生 。這為 提供了可能。供體胚胎可與受體子宮建立正常的 聯(lián)系，但供體胚胎的 在孕育過程中不受影響。 （4）胚胎移植的程序： 。選擇 優(yōu)秀的供體，有 的受體，供體和受體是 物種。并用激素進行 ，用 對供體母牛做超數(shù)排卵處理。 。 。配種或輸精后第7天，用特制的 裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對胚胎進行 檢查，此時的胚胎應發(fā)育到 階段。直接向受體移植或放入 中保存。 。移植后的檢查。對受體母牛進行 的檢查。2、胚胎分割（1）概念：是指采用機械方法將 切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得 的技術(shù)。（2）意義：來自同一胚胎的后代具有 的遺傳物質(zhì)，屬于 繁殖。（3）材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的 。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但其 ，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 分割，否則會影響 和進一步發(fā)育3、胚胎干細胞（1）含義：由 或 中分離出來的一類細胞，又叫ES或EK細胞。（2）特征：在形態(tài)上表現(xiàn)為 小， 大， 明顯；在功能上，具有 ，可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以 而不發(fā)生 ，可進行 保存，也可進行 。（3）應用：可以用于治療 ，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；是在體外條件下研究 的理想材料，ES細胞在 細胞上，或在添加 的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入 ，如牛黃酸、 等化學物質(zhì)時，就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化，這為揭示 的機理提供了有效的手段；利用可以被誘導分化形成 的特性，移植ES細胞可使 的部位得以修復并恢復正常功能；隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細胞 ，定向培育出 ，用于 ，解決供體器官不足和器官移植后 的問題。專題4 生物技術(shù)的安全性和倫理問題（一）轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論 ：(1)基因生物與食物安全：反方觀點：反對“實質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點：有安全性評價、科學家負責的態(tài)度、無實例無證據(jù)(2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響反方觀點：擴散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限(3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護農(nóng)田土壤環(huán)境（二）生物技術(shù)的倫理問題(1)克隆人：兩種不同觀點，多數(shù)人持否定態(tài)度。否定的理由：克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人?？隙ǖ睦碛桑杭夹g(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實踐才能使之成熟。中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點，多數(shù)人持認可態(tài)度。否定的理由：把試管嬰兒當作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”?？隙ǖ睦碛桑航鉀Q了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷。(3)基