选修三现代生物科技专知识点
选修三现代生物科技专题 一、基因工程 基因工程是在业_分子水平上进行设计和施工的,又叫做DNA重组技术。 原理: 基因重组 (一) 基因工程的基本工具 1. “分子手术刀“一一限制性核酸内切酶(限制酶) (1) 来源:主要来自原核生物。 (2) 功能:能够识别双链DNA分子的某种特定的核昔酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个 核昔酸之间的磷酸二酯键断开,因此具有专一性。 (3) 结果:产生黏性末端和平末端。 2. “分子缝合针”——DNA连接酶 (1) 两种连接酶比较:E - coliDNA连接酶将双链DNA片段互补的壑性盅遍之间的磷酸二酯键连接起 来;而T4DNA连接酶能缝合两种末端,但连接平末端的之间的效率较低。 (2) 与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核普酸片段连接,形成磷酸二酯键;DNA连接 酶是连接两个DNA片段的末端,形成磷酸二酯键。 3. “分子运输车”一一裁佳 (1) 载体具备的条件:①能在受体细胞中夏制或整合到染色体NA上,随染色体DNA同步复制 ② 具有一至多个限制酶切点,供外源DNA片段插入。 ③ 具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。 (2) 最常用的载体:质粒,它是一种双链环状DNA分子。自然的质粒须经人工改造 (3) 其它载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二) 基因工程的基本操作程序 第_步:目的基因的获取 1. 目的基因是指:编码蛋白质的结构基因。 2. 获取目的基因的方法:r基因组文库:限制酶 大直启动子内含子 从基因文库中获取目的基因:[cDNA文库:反转录法 小无启动子内含子 PCR技术扩增目的基因(1)原理:DNA双链复制(模板、脱氧核昔酸、ATP、Taq酶、引物 (2) 过程:解链,冷却,弓I物结合到互补DNA链,Taq酶从引物起始 互补链的合成。 A(3)优点:短时间内大量扩增目的基因 人工合成有反转录法和化学合成法 第、步:基因表达载体的构建:目的基因稳定存在,遗传给下一代,使目的基因能够表达和发挥 作用。 1. 组成:启动子+目的基因+终止子+标记基因 (1) 启动子:位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA, 最终获得所需的蛋白质。 (2)终止子:位于基因的尾端。(3)标记基因:为了鉴定筛选受体细胞中是否含有目的基因, 常用的标记基因是抗生素抗性基因。 2. 用到的工具酶:限制酶、DNA连接酶 第三步:将目的基因导入受体细胞 1. 转化:目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2. 常用的转化方法: 目的基因导入植物细胞:多采用农杆菌转化法,其次还有基因枪法和花粉管通道法等。 目的基因导入动物细胞:最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。 目的基因导入微生物细胞:首先用宜处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中业分子的 生理状态,这种细胞称为感受态细胞。第二步是将重组表达载体DNA 分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定温度下促进感受态细胞 吸收DNA,完成转化过程。 第四步:目的基因的检测与鉴定:包括:包括分子水平检测和个体水平检测 1. 检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子杂交技术。 2. 检测目的基因是否转录出了 mRNA,方法是采用分子杂交技术。 3. 检测目的基因是否翻译成蛋白质(是否表达),方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相 应的 抗体 进行抗原一抗体杂交技术。 4. 有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否抗虫,需要做抗虫接种实验。 (三)基因工程的应用 1. 植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改良植物的品质。 2. 动物基因工程:提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。 3. 基因治疗:把正常的外源基因导入病人体内,使该基因表达产物发挥作用。体内和体外治疗。 (四)蛋白质工程的概念: 途径:从预期的蛋白质址能出发T设计预期的蛋白质结构T推测应有的氨基酸序列T找 到相应的脱氧核普酸序列 实质:最终必须通过改造基因来完成。 (五)基因工程和蛋白质工程的主要区别:基因工程只能生产自然界已有蛋白质。 二、细胞工程 (一)植物细胞工程 1. 植物组织培养技术 (1)原理:植物细胞的全能性 (2)过程:离体的植物器官、组织、细胞(瞄尧 愈伤组织 星睥,、 丛芽T试管苗一植物 k mt 7T 一 分化) >A (避)光(分化)培养基 环境条件:无菌无毒、温度:21 3〜 培养基的组成:由无机营养成分、有机营养成分、邀重、琼脂四部分组成 生长素类主要诱导 根 分化,细胞分裂素类主要诱导 芽 有分化 (3)应用:繁殖(微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子)、育种、细胞产物的工厂化生产。 2. 植物体细胞杂交技术 (1)原理:酶解法、细胞膜的流动性、 植物细胞的全能性 (2)过程: 植物细胞A*原生质体A )融合 杂种细胞植物组织培养 杂种植株 去壁/ 植物细胞B.原生质体B A (3)去细胞壁:用纤维素酶和果胶酶 (4)诱导融合方法:物理法:益、振动、电激等;化学法:聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。 (5)细胞融合完成的标志:再长出新细胞壁 (6)融合后形成的细胞有三种(AA型、AB型、BB型),AB型是我们需要的,所以需要进行筛选。 (7)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍 动物细胞工程:包括:动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单隆抗体等技 术,其中以动物细胞培养技术为基础 (二) 1. 动物细胞培养 (1)流程: 动物组织块剪碎T胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞T制成细胞悬液T培养T胰 蛋白酶传代培养 (2)细胞贴壁生长和细胞的接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。 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 现象称为细胞的接触抑制。 (3)原代培养的细胞一般传至10〜50代左右时,增殖会逐渐缓慢,以至于完全停止。当继续传代 培养时少部分细胞会克服细胞寿命的自然极(3)细胞在传至10〜50代左右时,增殖会逐渐 缓慢,以至于完全停止。当继续传代培养时少部分细胞会克服细胞寿命的自然极限,获得丕 死性,这部分细胞已经发生了窸变。 (4)目前使用或冷冻保存的细胞通常是坦代内的细胞,以保持细胞正常二倍体核型。 (5)细胞培养的条件: ① 无菌、无毒的环境:培养液和培养用具进行无菌处理,通常在培养液中添加 抗生素;应定 期更换培养液。 ② 营养:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分。 ③ 温度:36. 5°C+0. 5°C; pH: 7. 2〜7. 4。 ④ 气体:95%空气+5%C02; O2是细胞代谢所必需的,CO,的主要作用是维持培养液的pH值。 (6)动物细胞培养技术的应用:制备生物制品、转基因细胞的