高中生物選修三基因工程知識點總結(jié)
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。
?、?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.“分子運輸車”——載體
(1)載體具備的條件：
?、倌茉谑荏w細胞中復(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;
?、诶鋮s到55～60℃，引物結(jié)合到互補DNA鏈;
?、奂訜嶂?0～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成
第二步：基因表達載體的構(gòu)建
1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(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：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。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細胞
1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。
2.常用的轉(zhuǎn)化方法：將目的基因?qū)胫参锛毎翰捎米疃嗟姆椒ㄊ?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)雱游锛毎鹤畛Ｓ玫姆椒ㄊ?顯微注射技術(shù)。此方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因?qū)胛⑸锛毎?/p>
4.重組細胞導(dǎo)入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是
標(biāo)記基因是否表達.
第四步：目的基因的檢測和表達
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)的抗體進行抗原-抗體雜交。
4.有時還需進行個體生物學(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)細胞工程：指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細胞水平或者細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲取細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。在細胞器水平上改變細胞的遺傳物質(zhì)，屬于細胞工程。
(2)細胞全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。
考點細化：
?、?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胞都應(yīng)該具有全能性。
?、?細胞在生物體內(nèi)沒有表現(xiàn)出全能性的原因是基因選擇性表達。
?、?植物細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。
④ 在生物的所有的細胞中，受精卵細胞的全能性最高。
(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。
考點細化：
?、?已分化的細胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程叫脫分化。
?、?再分化是愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，重新分化出根或芽等器官。
?、?愈傷組織細胞排列疏松而無規(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、有機添加物，與動物細胞培養(yǎng)相比需要蔗糖、植物激素，不需要動物血清。
?、?在植物組織培養(yǎng)脫分化過程中，需要植物激素
⑥ 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、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。
考點細化：
?、?用植物體的莖尖、根尖來獲得無病毒植物
?、谌斯しN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胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體叫做植物體細胞雜交。
考點細化：
?、?用纖維素酶、果膠酶去除細胞壁獲得原生質(zhì)體
?、?物理方法：電刺激、振蕩、離心;化學(xué)方法：聚乙二醇
?、?植物體細胞雜交完成的標(biāo)志是新細胞壁的形成
?、?融合后的雜種細胞通過植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育成完整的植物體
(6)植物體細胞雜交這一育種方法的最大優(yōu)點是克服遠緣雜交不親和障礙
2.動物的細胞培養(yǎng)與體細胞克隆
(7)動物細胞工程常用的技術(shù)手段有動物細胞培養(yǎng)、動物細胞核移植、動物細胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體、胚胎移植等
(8)動物細胞培養(yǎng)經(jīng)過原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)
考點細化：
?、?動物細胞培養(yǎng)液的成分有糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等
?、?動物細胞培養(yǎng)基液體，植物細胞培養(yǎng)基固體，培養(yǎng)的動物細胞通常取自胚胎、幼齡動物的組織器官
?、?動物細胞培養(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胞
?、?動物組織處理使細胞分散后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)
⑤ 貼滿瓶壁的細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.細胞融合與單克隆抗體
(9)動物細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胞壁，動物細胞無細胞壁;誘導(dǎo)方法不同：動物細胞融合可以用物理、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、靈敏度高并可大量制備
(11)熟悉單克隆抗體制備過程。
考點細化
?、?生產(chǎn)雜交瘤細胞要用B 淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合
② 注射相應(yīng)抗原后，從小鼠脾臟中提取出B 淋巴細胞
?、?雜交瘤細胞既能大量增殖，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)雜交瘤細胞或者注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖，從細胞培養(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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