高中生物选修三知识点整理(完整加强版)

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生物选修三知识点总结

生物选修三知识点总结

生物选修三知识点总结生物选修三是高中生物课程中的重要组成部分,涵盖了现代生物技术的多个方面。

以下是对生物选修三知识点的详细总结。

一、基因工程基因工程,又称为 DNA 重组技术,是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。

(一)工具1、限制性核酸内切酶(简称限制酶):能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列,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。

2、 DNA 连接酶:连接两个 DNA 片段,恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。

3、载体:常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

载体需要具备的条件有:能在受体细胞中复制并稳定保存;具有一至多个限制酶切点,供外源 DNA 片段插入;具有标记基因,便于重组DNA 的筛选。

(二)基本操作步骤1、目的基因的获取:从基因文库中获取、利用 PCR 技术扩增、人工合成。

2、基因表达载体的构建:这是基因工程的核心步骤,目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。

3、将目的基因导入受体细胞:导入植物细胞常用农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法;导入动物细胞常用显微注射法;导入微生物细胞常用感受态细胞法。

4、目的基因的检测与鉴定:分子水平的检测包括检测转基因生物染色体的 DNA 上是否插入了目的基因、检测目的基因是否转录出了mRNA、检测目的基因是否翻译成蛋白质;个体水平的鉴定包括抗虫或抗病的接种实验等。

二、细胞工程(一)植物细胞工程1、植物组织培养:在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。

2、植物体细胞杂交:将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。

(二)动物细胞工程1、动物细胞培养:从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。

高中生物选修3知识点总结(全)

高中生物选修3知识点总结(全)

高中生物选修3知识点总结(全)高中生物选修3课程主要涉及动植物的生殖与发育、生物技术与人类生活、病毒与人类健康、生态系统的稳定与破坏等内容。

下面是这门课程的主要知识点总结:1. 动物生殖与发育:- 不同动物群体的繁殖方式:无性生殖与有性生殖。

- 生殖器官的功能以及生殖激素的作用。

- 人类的生殖与发育过程,包括精子与卵子的形成、受精过程、胚胎的发育以及分娩过程等。

- 常见的生殖障碍和生育技术,如体外受精、试管婴儿技术等。

2. 植物生殖与发育:- 植物的有性生殖与无性生殖,包括花的结构与繁殖方式等。

- 花粉的产生与传播,以及受精与胚胎的发育过程。

- 植物生长发育的调控,包括植物激素的作用、光合作用与呼吸的调节、水分与营养物质的吸收等。

3. 生物技术与人类生活:- 基因工程与基因编辑技术,包括基因克隆、基因转导、基因突变等。

- 重组DNA技术在农业、医药、生物科学等领域的应用。

- 细胞培养与组织工程技术,包括细胞分裂、细胞培养、干细胞及其应用等。

4. 病毒与人类健康:- 病毒的结构、生活史以及病毒感染与人类免疫系统的关系。

- 常见病毒性疾病的传播途径、防治措施和预防方法,如流感、艾滋病、乙肝等。

- 疫苗的种类与原理,以及疫苗接种的意义和作用。

5. 生态系统的稳定与破坏:- 生态系统的组成与结构,包括生物群落、食物链、食物网等。

- 生态位与种间关系,包括捕食者与被捕食者、竞争者与合作者等。

- 生态系统的流能性与循环性,包括能量流与物质循环的路径与过程。

- 生态系统的稳定因素与破坏因素,包括人类活动对生态环境的影响与保护措施。

以上是高中生物选修3课程的主要知识点总结,希望对你有帮助!。

生物选修3必背知识点

生物选修3必背知识点

生物选修3必背知识点知识点一:细胞分裂细胞分裂是生物体生长发育和繁殖的基本过程之一。

主要包括有丝分裂和无丝分裂两种方式。

丝分裂的步骤1.前期:染色质开始缩短、浓缩,成为可见的染色体。

核膜开始溶解。

2.早期:纺锤体形成,有丝分裂纺锤丝从极微管中心体向两极伸展。

3.中期:染色体在纺锤丝的引导下按照染色体的大小、形状和染色体的染色波纹等特征排列在中央板上。

4.晚期:染色体分离成两套相同数量的染色体移向两极,称为有丝分裂的分裂期。

无丝分裂的过程无丝分裂是指染色体不出现纺锤丝分裂的现象,通常见于原核生物。

知识点二:遗传与进化遗传和进化是生物学的重要内容,也是生物选修3中的重点内容。

遗传的基本规律1.孟德尔定律:孟德尔通过对豌豆杂交的观察发现,遗传是由基因决定的,遗传过程中的基本规律包括显性和隐性、分离和独立性等。

2.基因型和表型:基因型决定了个体遗传特点,而表型是基因型与环境相互作用的结果。

进化的基本原理1.自然选择:达尔文提出的自然选择理论认为,物种中存在变异,有利于适应环境的个体更容易生存和繁殖,从而逐渐形成适应环境的特征。

2.突变和基因漂变:突变和基因漂变是引起物种进化的重要原因,它们可以导致基因频率的变化。

知识点三:生态系统和生物多样性生态系统的组成生态系统是由生物群落和非生物因子组成的,包括生物圈、大地系统、水域系统、气候系统等。

生物多样性的保护生物多样性是指地球上生物种类的丰富程度和多样性,保护生物多样性对于维持生态平衡和人类的可持续发展至关重要。

知识点四:免疫系统免疫系统是人体对抗病菌和外界侵扰的一种自然保护机制。

免疫系统的组成免疫系统由体液免疫和细胞免疫两部分组成,包括白细胞、淋巴细胞、抗体等。

免疫的类型1.先天免疫:人体的先天免疫是与生俱来的,通过皮肤、黏膜等机制抵御外界的病原体。

2.后天免疫:人体的后天免疫是通过抗体和记忆淋巴细胞等机制产生的,对特定病原体具有抵抗能力。

以上就是生物选修3中的必备知识点,希望对您的学习有所帮助。

高中生物选修3知识点总结(全)

高中生物选修3知识点总结(全)

高中生物选修3知识点总结(全)生物质与天然气是两种常见的可再生能源,它们在减少化石燃料使用和减少空气污染方面都有着重要作用。

下面我们将对生物质和天然气进行比较。

一、定义生物质是指来自植物和动物等生物体的可再生、有机的原料,包括木材、麦秸、秸秆、谷物皮、枯枝落叶等。

天然气指的是主要由甲烷组成的一种气体燃料,通常来自石油和天然气田。

二、来源生物质可以通过农作物、林业、草原系畜牧业等方式获得。

生物质利用可以促进农业、林业、草原生态环境的可持续发展,也可以解决农作物秸秆等废弃物的处理问题。

天然气则主要来自油气井,是地球上自然形成的化石燃料。

三、能源密度生物质的能源密度较低,普遍不能直接用作燃料,需要进行加工处理。

例如,生物质可以经过压缩成为生物质颗粒进行燃烧,或者制成液态生物质燃料进行利用。

而天然气的能源密度较高,可以直接用于工业、生活和交通等领域。

四、环境影响生物质燃烧会产生二氧化碳,但这些二氧化碳不会对大气环境产生影响,因为这些二氧化碳来自于生物质在生长过程中吸收的二氧化碳。

而燃烧化石燃料会产生大量的二氧化碳,进一步加剧气候变化和环境污染。

天然气的燃烧会产生二氧化碳和少量的一氧化碳等污染物,但与化石燃料相比,它们排放的污染物要少得多。

五、可持续性生物质是可持续的能源来源,因为它们是可再生和可回收的。

生物质产生的废弃物可以用于肥料或其他用途,从而最大限度地减少了浪费和污染。

天然气则是一种非可再生和枯竭的资源。

六、价格与供应目前,天然气的价格较为稳定,主要取决于市场供需关系和国际油价。

而生物质的价格相对较低,但受到生产成本、产量和销售渠道等因素的影响。

生物质的供应也不够稳定,因为它们的收集和加工需要大量的能源和资金。

综上所述,生物质和天然气都是重要的可再生能源,它们在环保和可持续性方面具有很大的潜力,但它们也存在一些差异。

因此,在选择可再生能源时,应根据不同的能源来源、应用和地区,综合考虑其成本、可持续性和环保效益等因素。

重点高中生物选修三知识点整理(完整加强版)

重点高中生物选修三知识点整理(完整加强版)

重点高中生物选修三知识点整理(完整加强版)————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:生物选修3知识点(区别不同工程和不同操作水平)专题1 基因工程概念: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。

基本原理:让目的基因在受体细胞内稳定且高效的表达理论基础:DNA是生物遗传物质的发现,DNA双螺旋结构,遗传信息传递方式核心:构建重组DNA分子(一)基本工具(技术基础)Cf 工具&工具酶1.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(不切割自身DNA的原因:原核生物中无该限制酶的识别序列或其已被修饰)(2)功能:识别和切割DNA分子内一小段特殊的脱氧核苷酸序列(偶数碱基对回文序列)特异性表现:识别特定片段、切割该片段中的特定位点、形成一种末端Cf —G↓GATCC— & —↓GATC—(3)结果:DNA片段末端形成末端碱基互补的黏性末端或平末端①用切割(质粒)②根据目的基因的位置或剪辑序列来确定限制酶的种类③切割后的片段要画全2.DNA连接酶(1)功能:连接具有末端碱基互补的2个DNA片段,形成重组DNA分子Cf DNA聚合酶:只能将单个脱氧核苷酸逐个添加到已有的脱氧核苷酸链之后,需模板DNA,连接磷酸二酯键3.载体(1)条件:①能在受体细胞中稳定保存并大量复制,基本不影响受体细胞正常生命活动②一至多个限制酶酶切位点(必须在所需标记基因外),供外源DNA片段插入③标记基因,便于筛选含有重组DNA分子的受体细胞——往往需要根据需求改造天然载体(2)功能:①作为运载工具将目的基因转移到受体细胞内——载体选质粒的原因:具有环状结构,能够携带目的基因②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制和转录/表达(3)质粒(最常用的载体)一种能够自主复制,在细菌(或酵母菌)中独立于染色体之外存在的双链环状DNA分子(4)其它载体:噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步:获取目的基因1.目的基因:人们所需要的编码蛋白质的结构基因2.方法(1)序列已知①化学合成法——较长DNA单链合成过程中容易出现碱基缺失如反转录法(e.g获取mRNA逆转录成cDNA再用DNA聚合酶生成双链)②聚合酶链式反应(PCR)扩增Polymerase Chain Reaction(1)原料:水、缓冲液、4种游离脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶、模板DNA(……基因)、对…基因特异的2段DNA引物(防止相互或自身折叠)(2)过程:第一步:加热至90~95℃,DNA在高温下变性解链第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链(退火)第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成能量来源于dNTP(2)序列未知建立基因文库:建立一个包括目的基因在内的基因文库(保存在受体菌中),再从基因文库中获取3.目的基因大量扩增/分子水平的克隆①利用受体细胞(如E.coli)无性繁殖,利用基因探针钓取,再导入最终受体细胞e.g目的基因→大肠杆菌→农杆菌→植物细胞→植物(主要在细菌分裂时几何级扩增,尽管质粒独立于拟核,可在分裂时发生自我复制,但由于多数细菌对胞内质粒数量有限制,故该种复制对扩增效果不大)②PCR技术第二步:形成重组DNA分子(基因表达载体:启动子+目的基因+终止子+标记基因)1.目的:转运目的基因,并使在受体内稳定存在、复制、表达/转录并稳定遗传(基因型X0)2.过程:(1)单酶切:用同种限制酶分别切割目的基因和载体从而形成相同的粘性末端,然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来——有时用不同限制酶也可以形成相同的粘性末端(2)双酶切:用两种限制酶切割使目的基因和载体两端各形成两种粘性末端,防止载体和目的基因自身环化第三步:将重组DNA分子导入受体细胞——需将目的基因整合到动植物细胞的染色体DNA上目的基因是否整合到染色体DNA上决定于基因表达载体上是否有相关序列(形成酶)1.植物体细胞:农杆菌转化法(插入Ti质粒上的T-DNA),基因枪法、花粉管通道法——导入叶绿体DNA中,由于细胞质/器DNA的遗传与性别相关联,故可避免因花粉传播而造成基因污染(目的基因传播到非转基因生物中)2.动物受精卵:显微注射技术用(如显微注射)技术/方法将目的基因导入cf转基因/基因工程技术3.原核细胞:CaCl2/Ca2+ 处理法(先用Ca2+处理增加细胞壁通透性,使之成为感受态细胞,再将重组质粒与感受态细胞混合,在一定温度下感受态细胞吸收DNA分子)——原核生物作为受体细胞的原因:①繁殖快②体积小新陈代谢旺盛(目的产物合成效率高)③遗传物质少(便于操作)、④单细胞(容易培养)第四步:筛选含有目的基因的受体细胞1.原因:受体细胞接纳重组DNA分子存在概率2.原理:载体如质粒上的抗性基因等标记基因3.方法:利用选择培养基筛选①蔗糖转运蛋白:仅以蔗糖作为碳源的培养基②菌落表现型:抗……不抗……第五步:目的基因的检测和表达——目的基因导入受体细胞可能仅进行大量扩增,但不一定以此为目的1.DNA/核酸分子杂交技术用cDNA作为探针与从受体细胞中提取并解旋的DNA/mRNA杂交,观察是否会出现杂交带检测①染色体DNA上是否插入了目的基因②目的基因是否转录出了mRNA——①一种基因探针只能检测水体中的一种病毒;检测病毒可对照核酸序列②放射性同位素标记探针③基因探针是一小段cDNA,可以与相应基因转录出的mRNA结合(即使被切割)采用DNA分子杂交技术/方法,用基因探针检测2.抗原-抗体杂交:目的基因是否翻译成蛋白质如E.coli合成人胰岛素原3.个体水平的鉴定:如转基因抗虫植物(让害虫吞食该转基因棉植株的叶片,观察害虫存活情况,以确定其是否具有抗虫形状)——根本原因:联系基因层面,cf基因序列&碱基对/脱氧核苷酸序列(三)基因工程的应用1.动植物基因、细胞工程:优点①所需时间短②克服远缘杂交不亲和的缺陷(对应传统缺点)2.基因工程药物:首次是生长素释放抑制激素,然后胰岛素(E.coli产酶原)、干扰素等干扰素:我国第一个基因重组新药。

高中生物选修3知识点总结(全)3篇

高中生物选修3知识点总结(全)3篇

高中生物选修3知识点总结(全)第一篇:细胞一、细胞的基本结构1. 细胞膜:具有半透性,细胞内外物质交换的主要通道。

2. 细胞质:包括细胞器、细胞基质和细胞骨架等。

3. 细胞核:储存和传递遗传信息。

4. 质体:植物细胞特有的细胞内含体,具有代谢和储存的功能。

二、细胞的代谢活动1.蛋白质合成:转录、翻译和修饰等。

2.细胞呼吸:分为有氧呼吸和无氧呼吸,产生能量。

3.光合作用:植物细胞中进行的一种能量转化过程,产生的有机物供给后续细胞代谢。

三、细胞分裂1. 有丝分裂:包括纺锤体形成、核分裂、细胞质分裂等。

2. 减数分裂:包括两个减数分裂、四个核的形成等。

细胞作为所有生命活动的基本单位,具有极其重要的地位。

对于细胞的基本结构和代谢活动的了解,可以更好的理解生命现象的起源和本质,为后续的学习打下坚实的基础。

第二篇:遗传和基因工程一、遗传与基因的相关概念1. 遗传:生物种类在基因水平上延续的现象。

2. 基因:遗传信息的基本单位,包括DNA分子、克隆基因等。

二、遗传的规律1. 孟德尔遗传定律:包括单因遗传、基因相对论、自由组合继承法等。

2. 染色体遗传学定律:包括第一、二、三定律,描述了基因在染色体上的分布和随机分离现象。

三、基因工程1. 基因克隆技术:包括DNA切割、连接和转化等。

2. 基因编辑技术:如CRISPR/Cas9等。

基因的研究和应用,已经逐渐成为生命科学、医学、农业等领域的重要组成部分。

对于相关知识和技术的掌握,有助于更好地理解生命的本质和生命学科的研究方向。

第三篇:进化和生态一、进化的基本概念和特点1. 进化:生物在长期的时间尺度上发生的适应、变异和演化。

2. 生物分类学:基于相似性和进化关系的生物分类体系。

3. 进化论:基于遗传学和生态学原理的生物进化学理论。

二、进化的驱动力1. 自然选择:适应环境的有利特征被选择并延续。

2. 形态拟态:物种进化逐渐趋向相似,以适应环境。

3. 适应性辐射:物种在分布区域上快速演化,适应多样的生态位。

高中生物选修三知识点归纳

高中生物选修三知识点归纳

高中生物选修三知识点归纳高中生物选修三知识点归纳一、生物技术1、基因工程(1)概念:将外源基因通过人工方法导入受体细胞,并使其在受体细胞中复制、表达的过程。

(2)应用:基因治疗、基因工程药物、基因疫苗等。

2、细胞工程(1)概念:在细胞水平上进行的生物工程,包括细胞培养、细胞融合等。

(2)应用:单克隆抗体、骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合产生单克隆抗体等。

3、蛋白质工程(1)概念:对蛋白质分子的结构与功能进行设计改造的基因工程。

(2)应用:胰岛素、干扰素、各种酶的改造等。

二、生态工程1、概念:应用生态系统中物质循环原理,结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统。

2、应用:农业生态工程、林业生态工程、工业生态工程等。

三、环境保护1、水体污染:工业废水、农业污水、生活污水等。

2、大气污染:工业废气、交通工具尾气等。

3、土壤污染:农药、重金属等。

4、噪声污染:工业、交通等。

5、辐射污染:核辐射、电磁辐射等。

6、处理方法:物理处理法、化学处理法、生物处理法等。

四、人体健康1、癌症:环境因素、生活方式、遗传因素等。

2、心血管疾病:高血压、冠心病等。

3、呼吸道疾病:感冒、肺炎等。

4、消化道疾病:胃炎、肝炎等。

5、性传播疾病:艾滋病、梅毒等。

6、处理方法:预防为主,治疗为辅。

五、总结本文对高中生物选修三的知识点进行了归纳,包括生物技术、生态工程、环境保护、人体健康等方面。

这些知识点是高中生物学习的重要内容,也是我们生活中经常遇到的问题。

希望通过本文的归纳,能够帮助大家更好地掌握这些知识点,为今后的学习与生活提供帮助。

高中生物选修3知识点总结

高中生物选修3知识点总结

高中生物选修3知识点总结高中生物选修3知识点总结高中生物选修3是高中生物学课程的一部分,主要涉及生物的遗传与进化、分子与细胞、生态与环境等内容。

以下是对这些知识点的总结。

一、生物的遗传与进化1. 遗传的基本规律:孟德尔遗传规律、重组规律和分离规律。

2. 遗传物质:DNA的结构与功能,包括正式DNA和非正式DNA。

3. 遗传的分子基础:DNA复制、转录和翻译的过程,RNA的种类和功能。

4. 遗传与个体的性状:单基因遗传、多基因遗传和环境与遗传的相互作用。

5. 种群及其遗传:杂交、基因流、突变和选择等进化的驱动力。

二、分子与细胞1. 细胞膜:结构与功能,细胞膜的渗透、扩散、溶酶体、纤毛和鞭毛等的结构和功能。

2. 细胞的内质网:内质网的结构、功能和代谢过程。

3. 细胞的核及其功能:核的结构、核仁和染色质的结构与功能。

4. 细胞分裂:有丝分裂和无丝分裂的过程和机制。

5. 遗传信息的表达与调控:基因的表达、激素和生长因子的作用、基因调控网络的结构和功能。

三、生态与环境1. 环境的组成和变化:生物圈、生物多样性、生物群落和生态系统等。

2. 生态系统的物质循环:光合作用、呼吸作用和原核生物的氮循环。

3. 生物间的相互关系:捕食与被捕食关系、共生关系和竞争关系等。

4. 环境污染和保护:水体污染、空气污染、土壤污染和生物多样性保护等。

5. 全球变化与可持续发展:全球变暖、酸雨、臭氧层破坏和可持续发展等。

以上是高中生物选修3的主要知识点,其中包括了生物的遗传与进化、分子与细胞、生态与环境等内容。

这些知识点对于理解生物学的基本概念和原理非常重要,能够帮助学生进一步掌握生物学的知识,拓宽视野,培养科学的思维方式和解决问题的能力。

在学习这些知识点时,学生可以通过阅读相关的教材和参考书籍,和同学一起讨论和研究,参加实验课程等方式来加深对这些知识点的理解和掌握。

此外,还可以通过做题和做实验等方式来检验自己的学习效果,发现自己的不足之处,并进行针对性的学习和提高。

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生物选修3知识点(区别不同工程和不同操作水平)专题1 基因工程概念: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。

基本原理:让目的基因在受体细胞内稳定且高效的表达理论基础:DNA是生物遗传物质的发现,DNA双螺旋结构,遗传信息传递方式核心:构建重组DNA分子(一)基本工具(技术基础)Cf 工具&工具酶1.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(不切割自身DNA的原因:原核生物中无该限制酶的识别序列或其已被修饰)(2)功能:识别和切割DNA分子内一小段特殊的脱氧核苷酸序列(偶数碱基对回文序列)特异性表现:识别特定片段、切割该片段中的特定位点、形成一种末端Cf —G↓GATCC— & —↓GATC—(3)结果:DNA片段末端形成末端碱基互补的黏性末端或平末端①用切割(质粒)②根据目的基因的位置或剪辑序列来确定限制酶的种类③切割后的片段要画全2.DNA连接酶(1)功能:连接具有末端碱基互补的2个DNA片段,形成重组DNA分子Cf DNA聚合酶:只能将单个脱氧核苷酸逐个添加到已有的脱氧核苷酸链之后,需模板DNA,连接磷酸二酯键3.载体(1)条件:①能在受体细胞中稳定保存并大量复制,基本不影响受体细胞正常生命活动②一至多个限制酶酶切位点(必须在所需标记基因外),供外源DNA片段插入——往往需要根据需求改造天然载体(2)功能:①作为运载工具将目的基因转移到受体细胞内——载体选质粒的原因:具有环状结构,能够携带目的基因②利用它在受体细胞内对目的基因进行大量复制和转录/表达(3)质粒(最常用的载体)一种能够自主复制,在细菌(或酵母菌)中独立于染色体之外存在的双链环状DNA分子(4)其它载体:噬菌体、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步:获取目的基因1.目的基因:人们所需要的编码蛋白质的结构基因2.方法(1)序列已知①化学合成法——较长DNA单链合成过程中容易出现碱基缺失如反转录法(e.g获取mRNA逆转录成cDNA再用DNA聚合酶生成双链)②聚合酶链式反应(PCR)扩增Polymerase Chain Reaction(1)原料:水、缓冲液、4种游离脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶、模板DNA(……基因)、对…基因特异的2段DNA引物(防止相互或自身折叠)(2)过程:第一步:加热至90~95℃,DNA在高温下变性解链第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链(退火)第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成能量来源于dNTP(2)序列未知建立基因文库:建立一个包括目的基因在内的基因文库(保存在受体菌中),再从基因文库中获取3.目的基因大量扩增/分子水平的克隆①利用受体细胞(如E.coli)无性繁殖,利用基因探针钓取,再导入最终受体细胞e.g目的基因→大肠杆菌→农杆菌→植物细胞→植物(主要在细菌分裂时几何级扩增,尽管质粒独立于拟核,可在分裂时发生自我复制,但由于多数细菌对胞内质粒数量有限制,故该种复制对扩增效果不大)②PCR技术第二步:形成重组DNA分子(基因表达载体:启动子+目的基因+终止子+标记基因)1.目的:转运目的基因,并使在受体内稳定存在、复制、表达/转录并稳定遗传(基因型X0)2.过程:(1)单酶切:用同种限制酶分别切割目的基因和载体从而形成相同的粘性末端,然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来——有时用不同限制酶也可以形成相同的粘性末端(2)双酶切:用两种限制酶切割使目的基因和载体两端各形成两种粘性末端,防止载体和目的基因自身环化第三步:将重组DNA分子导入受体细胞——需将目的基因整合到动植物细胞的染色体DNA上目的基因是否整合到染色体DNA上决定于基因表达载体上是否有相关序列(形成酶)1.植物体细胞:农杆菌转化法(插入Ti质粒上的T-DNA),基因枪法、花粉管通道法——导入叶绿体DNA中,由于细胞质/器DNA的遗传与性别相关联,故可避免因花粉传播而造成基因污染(目的基因传播到非转基因生物中)2.动物受精卵:显微注射技术用(如显微注射)技术/方法将目的基因导入cf转基因/基因工程技术3.原核细胞:CaCl2/Ca2+ 处理法(先用Ca2+处理增加细胞壁通透性,使之成为感受态细胞,再将重组质粒与感受态细胞混合,在一定温度下感受态细胞吸收DNA分子)——原核生物作为受体细胞的原因:①繁殖快②体积小新陈代谢旺盛(目的产物合成效率高)③遗传物质少(便于操作)、④单细胞(容易培养)第四步:筛选含有目的基因的受体细胞1.原因:受体细胞接纳重组DNA分子存在概率2.原理:载体如质粒上的抗性基因等标记基因3.方法:利用选择培养基筛选①蔗糖转运蛋白:仅以蔗糖作为碳源的培养基②菌落表现型:抗……不抗……第五步:目的基因的检测和表达——目的基因导入受体细胞可能仅进行大量扩增,但不一定以此为目的1.DNA/核酸分子杂交技术用cDNA作为探针与从受体细胞中提取并解旋的DNA/mRNA杂交,观察是否会出现杂交带检测①染色体DNA上是否插入了目的基因②目的基因是否转录出了mRNA——①一种基因探针只能检测水体中的一种病毒;检测病毒可对照核酸序列②放射性同位素标记探针③基因探针是一小段cDNA,可以与相应基因转录出的mRNA结合(即使被切割)采用DNA分子杂交技术/方法,用基因探针检测2.抗原-抗体杂交:目的基因是否翻译成蛋白质如E.coli合成人胰岛素原3.个体水平的鉴定:如转基因抗虫植物(让害虫吞食该转基因棉植株的叶片,观察害虫存活情况,以确定其是否具有抗虫形状)——根本原因:联系基因层面,cf基因序列&碱基对/脱氧核苷酸序列(三)基因工程的应用1.动植物基因、细胞工程:优点①所需时间短②克服远缘杂交不亲和的缺陷(对应传统缺点)干扰素:我国第一个基因重组新药。

一组具有多种功能的活性蛋白质(主要是糖蛋白),是一种由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子。

具有抗病毒、抗细胞分裂、免疫调节等多种生物学功能,是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。

干扰素是一种广谱抗病毒剂,并不直接杀伤或抑制病毒,而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白,从而抑制乙肝病毒的复制;同时还可增强自然杀伤细胞(NK细胞)、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力,从而起到免疫调节作用,并增强抗病毒能力。

3.基因治疗:将正常功能的外源基因导入缺陷细胞内(初级实验阶段、未临床实践)——Cf有基因缺陷的染色体/DNA分子上:具体与哪条DNA分子结合随机——治疗隐性遗传病(正常基因相对缺陷基因呈显性)4.安全性问题:在导入目的基因的同时可能会导入其他基因如抗生素抗性基因,可能会使人体内细菌抗药性增强,以致某些药物的药效减弱(四)蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。

(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)转录翻译专题2 细胞工程(一)克隆1.克隆clone:无性繁殖系(只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新一代…)2.克隆技术cloning:从众多基因或细胞群体中通过无性繁殖和选择获得目的基因或特定类型细胞的操作技术3.内容:(1)分子水平:基因克隆即目的基因的复制(受体细胞的无性繁殖)、分离(特定基因探针选择、钓取目的基因)过程(2)细胞水平:杂交瘤制备单克隆抗体(3)个体水平:不通过两性细胞的结合,从一个单一(体)细胞繁殖出生物个体——胚胎细胞克隆以胚胎/卵细胞作为供体、利用核移植,不是严格意义上的动物个体克隆4.条件:(1)理论条件:细胞全能性/细胞有发育成完整个体的全套遗传物质(根本原因)(2)基本条件:①具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞②具有能有效调控细胞核发育的细胞质物质 e.g去核卵细胞③完成胚胎发育的必要的环境条件 e.g胚胎早期培养环境/子宫5.非正面影响:丰富生物多样性,促进生物进化,维护生态平衡(二)植物克隆1.全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>胚胎/全能干细胞>多能(干)细胞>专能(干)细胞>体细胞;——生殖细胞在一定刺激下染色体可加倍;一些动物存在孤雌生殖植物细胞>动物细胞;低等动物>高等动物——不同种类植物或同种植物的不同基因型个体间全能性的表达程度大不相同长期培养后的全能性下降原因:染色体畸变、核变异、非整倍体产生;细胞或组织中激素平衡被打破;细胞对外源生长物质的敏感性改变;形成缺乏成胚性的细胞系——植株在多次继代培养后,会逐渐丧失细胞全能性的表达能力2.植物组织培养(植物克隆的技术基础)(1)理论基础:植物细胞全能性,即植物体的每个生活细胞都具有遗传上的全能性,因而都具有发育成完整植株的潜能(2)过程:①离体植物细胞、组织或器官(外植体)→获得愈伤组织→诱导形成试管苗→新植株——外植体选取形成层(分生组织)部分易于诱导形成愈伤组织A.培养条件:首先是离体培养(生物体内细胞中基因在特定时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不同组织、器官,故无法表现出全能性)半/固体培养基(固体为例)a.营养物质:水、无机盐、蔗糖、维生素、有机添加剂(氨基酸、琼脂凝固剂等)b.植物激素/生长调节剂(适当浓度配比诱导分化出芽/根的顶端分生组织/花)——IAA>CTK诱导外植体脱分化形成愈伤组织c.无菌条件(外植体70%酒精消毒、器械高温蒸汽灭菌)——杂菌争夺产毒d.适宜的pH、温度和渗透压B.光照:若外植体是(带叶)茎段,不经历脱分化再分化,组培全过程均需要光照;若外植体是非光合作用部位(如胡萝卜块根),再分化成芽后光照C.试管苗移栽前需炼苗(草炭土/蛭石,逐渐降湿)D.愈伤组织:排列疏松的高度液泡化的活的薄壁组织团②外植体→愈伤组织→摇床液体悬浮培养分散成单细胞→胚状体→人工种子——单细胞植物克隆,类似受精卵的卵裂、分化、器官发生、形态建成A.单细胞:细胞质丰富、液泡小、细胞核大(胚性细胞特征)③酶解细胞壁→原生质体培养→新植株(2)用途:微型繁殖、制造人工种子(胚状体阶段)、单倍体育种、作物脱毒(植物分生组织细胞,分裂旺盛病毒极少Cf抗病毒)、在培养基中加入不同浓度的氯化钠溶液,可诱发和筛选抗盐植株细胞产物工厂化生产(愈伤组织阶段已可,试管培养苗、细胞培养反应器也可)3.原生质体融合/植物体细胞杂交(不同植物)获得原生质体:在甘露醇溶液环境(较高渗透压)中用纤维素酶和果胶酶混合液处理用网筛过滤原生质体到离心管内,离心后收集沉淀物,用等渗溶液洗涤;检验原生质体是否符合要求:依据渗透作用原理,采用低渗胀破法(见比较表格)4.植物细胞工程:培养植物细胞(包括原生质体),借用基因工程技术将外源DNA导入受体细胞或通过细胞融合将不同源的遗传物质重新组合,再通过细胞培养,获得具有特定性状的植株Cf 细胞工程:细胞培养和细胞融合(若基因型不同为细胞杂交)——基因定位:利用细胞杂交中染色体丢失与特定基因产物的对应关系(三)动物细胞工程1. 动物细胞培养指明“动物”细胞培养(1)概念:动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织,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。

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