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第1页共4页选修3《现代生物科技专题》知识点总结专题1基因工程基因工程的概念基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。（一）基因工程的基本工具1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。（3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。2.“分子缝合针”——DNA连接酶(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，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”——载体（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。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。标记基因的作用：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。常用的标记基因是抗生素基因。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体：λ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一步：获得目的基因2.对于序列已知的目的基因应当使用化学合成法合成，PCR(DNA聚合酶链式反应)扩增，若序列未知，可以建立一个包括目的基因在内的基因文库，从中找到我们研究所需的目的基因。第二步：形成重组DNA分子第三步：将重组DNA分子导入受体细胞2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法和基因枪法将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用CaCl2处理大肠杆菌，增强大肠杆菌细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。第四步：筛选含有目的基因的受体细胞.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第五步：目的基因的表达3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质4.表达指转录与翻译（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：转基因动物是指转入了外源基因的动物提高动物生长速度3.基因治疗：向目标基因中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，但缺陷基因仍然存在。第2页共4页专题2细胞工程（一）植物的克隆1.理论基础（原理）：细胞全能性技术基础：植物组织培养全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞2.植物组织培养技术过程：a.配制含有适当营养物质和植物生长调节剂的含琼脂的培养基，倒在灭菌试管中凝固成半固体b.从消毒的根茎或叶上切取一些小组织块c.将组织块放在半固体培养基上进行培养即进行脱分化过程，获得愈伤组织（创伤组织）d.以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导愈伤组织，直到再升出新植株。愈伤组织：在创伤表面形成由一种相对没有分化的活的薄壁细胞团组成的新生组织，这就是愈伤组织。愈伤组织(胚性细胞团)最后形成新植株的两个方法(1)______________________________________________(2)______________________________________________胚性细胞的特征：细胞质丰富，液泡小而细胞核大。获得原生质体：在甘露醇溶液环境中（即较高渗透压环境下）用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，获得原生质体。（二）动物克隆1.技术基础：动物的细胞和组织培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，经过机械消化或胰酶消化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乃至接触抑制和有规律的的衰老，死亡等生命活动现象。（2）细胞系：指可连续传代的细胞。分为连续细胞系（能连续培养下去的细胞系）和有限细胞系（不能连续培养下去的细胞系，通常是二倍体细胞）。连续细胞系被认为是发生了转化的细胞系，大多数具有异倍体核型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致瘤性；有的连续细胞系获得了不死性，但保留接触抑制现象，不致癌。（3）细胞株：通过一定的选择或纯合方法，从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为细胞株。细胞株一般具有恒定的染色体组型，同功酶类型，病毒敏感性和生化特性等。可以连续多次传代的细胞株称为连续细胞株，可传代次数有限的系胞株被称为有限细胞株。（4）细胞株与细胞系的联系：细胞系是泛指可传代的细胞，细胞株是具有特殊性质的细胞系。2.克隆培养法：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术，叫做克隆培养法或细胞克隆。未经克隆化得细胞系具有异质性。克隆难易程度：单细胞通常不如群体细胞；原代细胞，有限细胞通常不如无限细胞，转化细胞系或肿瘤细胞系。提高克隆形成率的措施：选择适宜的培养基，添加血清（胎牛血清最好），以滋养细胞（如经射线照射本身失去生殖能力的小鼠成纤维细胞）支持生长，激素（胰岛素刺激，作用：促进细胞对葡萄糖的吸收利用），使用CO2培养箱调节PH等。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核全能性得到表达。体克隆羊的克隆成功证明了：（1）高度分化的细胞经过一定的技术处理也可以恢复到类似受精卵核移植时期的功能（2）在胚胎和个体发育过程中，细胞质具有调控细胞核（包括异源的细胞核）发育的作用。说明：重组卵细胞最初分裂时虽然复制了DNA，但基因的转录并未开始。第3页共4页专题3胚胎工程1.受精作用：包括精卵识别，精子附着于卵膜，精卵质膜融合，精卵细胞核融合。2．胚胎发育：受精卵发育到幼体动物胚胎发育的基本过程（1）卵裂期（2~8）：细胞数量增加，有机物总量以及总体积减小，每个细胞都具有全能性，未出现细胞分化，每个细胞都能发育成完整新个体（2）桑椹胚（16~32）（3）囊胚：细胞开始分化，形成滋养层（胚胎附属结构/胚外结构）和内细胞团（胚胎干/ES细胞，发育全能性），之间为囊胚腔（4）原肠胚：三胚层分化，其将分化成各种器官原基；PS早期胚胎（桑葚胚和早期囊胚）3.胚胎工程研究对象主要限定于高等脊椎动物，尤其是哺乳动物；重点内容包括胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。（1）.体外受精卵母细胞的采集和培养：①卵巢经促性腺激素处理超数排卵②体外培养至成熟精子的采集和获能（获得能与卵细胞结合的能力）：获能液由相关物质组成非ATP受精：获能精子和成熟卵细胞在体外合适环境中共同培养一段时间便可以受精，受精后的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是发育到8细胞以上的胚胎，如早期囊胚。4.胚胎移植成为胚胎工程获得后代的唯一方法(1)供体：经济价值高、遗传性状优良受体：①同种②生理状态相同/同期发情（使用孕激素）但未配种(3)基本程序主要包括：供体动物发情（用孕激素）排卵（用促性腺激素）并经配种后，在一定时间从其生殖器官（输卵管和子宫角）取出早期胚胎，然后把它们分别移植到另外一头与供体同时发情排卵，但未经配种的受体的相应部位（输卵管或子宫角）5.胚胎分割（无性繁殖）（1）定义：借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。（2）胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快上繁殖良种畜的方法。（3）操作过程：(1)①用切割针/刀将内细胞团（早期囊胚，桑葚胚）均等分割（否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育）②采用酶处理将卵裂球中的细胞分散开(2)分割的胚胎/细胞直接移植或体外培养至囊胚阶段再移植6.胚胎干细胞1、哺乳动物胚胎干细胞来源于囊胚内细胞团（ES）2、形态特征：未分化，具有发育全能性和二倍体核型，胚胎干细胞可被诱导分化为多种细胞，组织。3.胚胎干细胞体外培养：分离早期胚胎中的内细胞团：用酶消化或机械剥离内细胞团，再用酶消化成单个细胞。饲养层（胚胎成纤维细胞）：促进生长，抑制分化第4页共4页