高中生物选修3基础知识点总结

高中生物学选项3基本知识摘要主题1基因工程原理：基因重组基因工程的概念：基因工程是指根据人类的欲望进行严格的设计，通过体外DNA重组和基因改造技术赋予生物新的遗传特性，制造更适合人们需要的新生物类型和生物产品。基因工程在DNA分子水平设计和建造，也称为DNA重组技术。对生物的遗传性状进行定向改造。(a)基因工程的基本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶(限制性酶)(1)资料来源：主要从原核生物中分离纯化。基因工程的昵称基因剪接技术或DNA重组技术生产环境生物体中操控物件基因操作级别DNA分子水平基本课程剪切连接导入表达本质基因重组结果人类需要的基因产品(方向性)(2)功能：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列(回文序列)，在每条链的特定部分分离两个核苷酸之间的磷酸二酯键，因此具有完全的性质。请注意“酯”的表达(3)结果：酶切产生的DNA片段的末端通常有两种形态：粘性末端和末端。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶(EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶)比较：同点：磷酸二酯结合缝合。差异：EcoliDNA连接酶来源于大肠杆菌，只能连接双链DNA片段补充的粘性末端之间的磷酸二酯连接。T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可以缝合两端，但连接扁平端的之间效率低下。(2)DNA聚合酶、RNA聚合酶、DNA连接酶比较：3.“分子卡车”运载器(1)载体具有的条件：在受体细胞中复制，可以稳定。有一个或多个限制性酶切点用于外源DNA。插入片段。标记基因进行重组DNA鉴定和选择。安全无毒适当尺寸(2)最常用的载体是质粒，是暴露、结构简单、独立于细菌染色体、具有自我复制功能的双链环DNA分子。(。(3)其他矢量：噬菌体衍生物、动植物病毒(b)基因工程的基本操作程序第一步：获得目标基因1.目的基因是指编码蛋白质的结构基因或起调节作用的因子。2.有三种获取目标基因的方法：从基因库中获取；PCR扩增目的基因；用人工化学方法合成。3.PCR技术扩增目的基因(1)原则：复制DNA(2)过程：第一阶段：90 95加热至DNA衰变；第二阶段：冷却到55 60 ，引物结合在互补的DNA链上；第三阶段：加热到70 75 后，热稳定DNA聚合酶(Taq酶)从引物开始合成互补链。(3)条件：模板、高温DNA聚合酶(Taq酶)、引物、脱氧核苷酸、精确的温度调节、能量第二步：基因表达载体的构建1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并遗传给下一代，使目的基因表达和运作。2.配置：目的基因启动子终止标记基因(克隆原点)(1)启动子：启动目标基因的转录。位于基因第一端，具有特殊结构的DNA片段，RNA聚合酶识别并结合，在mRNA中转录基因，获得所需的蛋白质。(2)终止符：终止目的基因的转录。位于基因末端，具有特殊结构的DNA片段。(3)标记基因的作用：确认受体细胞是否有目标基因，筛选包含目标基因的细胞。常用的标记基因是抗生素基因。步骤3:将目标基因导入受体细胞_1.转基因概念：目的基因进入受体细胞内，在受体细胞内保持稳定和表达的过程。常用转换方法：将目标基因导入植物细胞。最常用的方法包括亚基帕变形法、基因枪法、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镜注射。这种方法的受体细胞大部分是受精卵。向微生物细胞引入目的基因：Ca2转化注意：将目标基因注入受体细胞，目前开发了多种方法，每种方法都适合不同的受体细胞。究竟选择什么方法，要根据具体情况来定。以上介绍的多种方法在导入受体细胞之前必须经过目标基因表达载体的构建过程。也就是说，导入受体细胞必须是重组DNA分子，而不是直接导入目的基因。步骤4:检测和表达目标基因1.首先要用DNA分子杂交技术检测转基因生物的染色体DNA中是否插入了目标基因。2.接着检查目标基因是否转录mRNA。这是以标记的目的基因为探针，与mRNA杂交，即分子杂交技术。3.最终检查对象基因是否翻译成蛋白质是从转基因生物中提取蛋白质，用相应抗体进行抗原抗体杂交的方式。4.有时需要个别生物学水平的识别，进行抗虫接种试验，观察植物的抗虫特性。(c)基因工程的应用(a)植物遗传工程取得了丰硕的成果1.抗虫转基因植物2。抗病转基因植物抗逆转基因植物对盐碱、干旱、低温、水灾等不利环境条件培养的耐腐蚀性、干旱、耐寒、水灾利用转基因提高植物质量主要绩效基因转移方法转基因高赖氨酸玉米将富含赖氨酸的蛋白质编码基因注入玉米细胞，成功表达转基因扩展番茄将调节西红柿果实成熟的基因导入西红柿转基因矮牵牛向矮牵牛引入与植物花色苷代谢相关的基因转基因烟草苗萤火虫的发光基因在烟草上的(b)动物遗传工程有广阔的前景。动物遗传工程在动物品种改良、生物反应器建立、器官移植等诸多方面表现出广泛的应用前景。1.用于提高动物生长速度将外源生长激素基因导入动物，在其中合成很多生长激素用于提高畜产品质量用转基因动物生产药物乳腺(房间)生物反应器：动物乳腺生物反应器的工作方式与基因工程动物一样。为了使目标产品在乳汁中形成，必须使用在乳腺组织中特异性表达的启动子，在编码目的蛋白的基因序列前添加在乳腺组织中特异性表达的启动子，将其制作为表达载体。操作过程大致概括如下：构建目标基因(如血清白蛋白基因)基因表达载体(在血清白蛋白基因前具有特异性表达的启动子)将微注射导入哺乳动物的受精卵中胚胎形成将胚胎传递给母体动物开发成转基因动物(只有转移基因才能表达)。4.用转基因动物作为器官移植的捐赠者(c)基因工程药物(主要是微生物)基因工程药物的种类：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。原理：在基因工程的细菌细胞内，使外源基因高效表达。利用DNA重组技术生产的人类蛋白质药物种类(部分)(d)基因治疗(1)体外基因治疗(2)体内基因治疗基因治疗是向患者体内注入正常基因，发挥该基因的表达产物功能，达到治疗疾病的目的的最有效的手段。结论：动物基因工程中的受体细胞是受精卵或胚胎干细胞，因为受精卵或胚胎干细胞只有接受目的基因，才会发育成具有新性状的动物个体。植物细胞工程中的受体细胞可以是受精卵或其他体细胞。(d)蛋白质工程蛋白质工程的基本原理：根据人的需要设计蛋白质的结构，这也称为第二代遗传工程。基本途径：从预期的蛋白质功能，设计预期的蛋白质结构，推测正当的氨基酸序列，寻找相应的脱氧核苷酸序列(基因)以上，是蛋白质工程固有的方法；以下是遗传工程的一般步骤。(注：目的基因只能使用合成方法)设计难点：非编码区和内含子的脱氧核苷酸序列的估计方法(1)基因工程与蛋白质工程的比较基因工程蛋白质工程相同基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程不同概念P1P27黑体目的得到自然中已经存在的蛋白质得到自然界中不存在的蛋白质预设路径遵循中心法则先进行中心法则的逆推，然后遵循中心法则注意：蛋白质的工程集中在已经存在的蛋白质的分子改造上，变形的对象是编码蛋白质的DNA序列。转化基因的蛋白质可以遗传，但直接转化的蛋白质不能遗传。主题2细胞工程(a)植物细胞工程1.理论基础(原理):植物细胞可塑性植物组织培养技术(1)过程：隔离的植物器官、组织或细胞愈伤组织-试管苗- 植物(2)用途：小型繁殖、作物脱毒、人工种子制造、单倍体育种、细胞产品的工厂生产。A.植物繁殖微繁殖：能高效、快速地实现苗木的大量繁殖。作物脱毒：利用茎尖组织培养去除病毒(因为植物分裂区附近几乎没有病毒或完全没有病毒)人工种子：用人工膜包装以植物组织培养获得的胚胎体、不定芽、蒂、腋芽等材料制成的种子。优点：不分季节，完全保持优良品种的遗传特性；保管和运输方便B.农作物新品种栽培单倍体育种：a过程：植物(AaBb)通过减数分裂获得花粉(Ab，aB，AB四种类型)；花粉的花药离体培养(技术是植物组织培养)；获得单倍体植株。苗期处理秋水仙素。得到了正常的半合子植物(AAbb、aaBB、AABB、AABB四种类型)。优点：大幅减少繁殖年限C.突变利用：组织培养中出现突变，从有用的突变中选育新品种(如抗病、耐盐、高蛋白突变体筛选)。植物组织培养过程容易发生突变)D.细胞产品的生产：通过能够生产对人们有利的产品的细胞进行组织培养，可以生产很多细胞产物。(3)地位：将转基因植物、植物体细胞杂交培育为新植物品种的最后过程。植物细胞杂交技术(1)过程：去除细胞壁，再生原生质体-原生质体融合-杂种细胞-杂种细胞的筛选-杂种细胞-细胞壁-植物组织培养(2)诱导融合的方法：物理方法包括离心力、震动、电击等。化学法使用聚乙二醇(peg)作为衍生物。(3)意义：克服了远处杂交的不兼容障碍。(4)注意：脱分化开始：孤立的植物器官、组织、细胞(花粉)结束：愈伤组织再分化的起点：愈伤组织脱分化和被光的原因：有利于产生愈伤组织再分化需要光的原因：有利于细胞分化和有机物生成植物细胞杂交完成的象征：形成新的细胞壁(高尔基)植物体细胞杂交的重要性：克服远缘杂交的不兼容障碍(b)动物细胞工程1.动物细胞培养(1)概念：动物细胞培养是从动物身体中移除相关组织，将其分散到各个细胞中，然后放入适当的培养基中，使这些细胞生长和繁殖。(2)动物细胞培养过程：提取动物组织块(动物胚胎或幼小动物的器官或组织)切割胰蛋白酶或胶原酶分散到个别细胞的工作制作细胞悬浮转移到培养瓶，进行原代培养装满瓶壁的细胞再利用胰蛋白酶或胶原酶处理，分散到单个细胞继续进行传代培养。(3)细胞附着和抑制接触：悬浮中分散的细胞迅速附着在瓶壁上，称为细胞附着。随着细胞数量的不断增加，附着细胞分裂为了在表面相互接触而生长，使细胞停止分裂和增殖，这种现象称为抑制细胞的接触。(4)动物细胞培养必须符合以下条件无菌、无毒环境：培养液，培养环境无菌处理。一般情况下，在培养液中添加一定量的抗生素，以防在培养过程中受到污染。另外，要定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞本身的危害。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。需要添加血清、血浆和其他天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物大部分为36.50.5；Ph: 7.2至7.4。气体环境：95%空气5% CO2。O2是细胞代谢必不可少的，CO2的主要作用是维持培养液的pH值。(5)动物细胞培养技术的应用：准备杀毒、准备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的多种细胞。动物体细胞核移植技术与克隆动物哺乳动物核移植可分为胚胎核移植(更容易)和体核移植(更难)。(2)受体在第二次分裂的中间减少核(雌)细胞的原因：卵(雌)细胞比较大，容易操作；细胞质多，营养丰富，含有促进细胞核全能表达的物质。(3)体细胞核移植的一般过程如下：高产奶牛(提供体细胞)细胞培养；同时，采集卵母细胞，在体外培养减少2分段中间的卵母细胞，进行去核(微处理)。将捐赠者细胞注入核卵母细胞。用电刺激融合两个细胞，公体核进入受体卵母细胞，重组细胞用物理或化学方法刺激，完成细胞分裂和发育。构建重组胚胎。把胚胎转移到受体(代孕)母牛身上。产下与供体奶牛遗传基因相同的小牛。(4)体细胞核移植技术的应用：加快家畜遗传改良过程，促进优良家畜的繁殖。保护濒危物种，增加生存数量。宝贵的医疗蛋白生产；作为异种移植的捐赠者；用于组织和器官移植。(5)体细胞核移植技术的问题：克隆动物有健康问题，表示遗传和生理缺陷等。动物细胞融合(1)动物细胞融合，也称为细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞称为杂交细胞。(2)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方法相似，通常诱导因子有聚乙二醇、惰性病毒、电击等。(3)动物细胞融合的重要性：克服了远缘杂交的不相容性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤、生物物种新品种培育的重要手段。4.单克隆抗体(1)抗体：b淋巴细胞只分泌一种特定的抗体。(2)单克隆抗体的制备：注射特定抗原蛋白给免疫小鼠(目的是让小鼠产生血浆细