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文檔簡(jiǎn)介
1、 基因工程一、DNA重組技術(shù)基本工具(一)、基因工程的原理:基因工程是指按照人們的愿望,進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì),通過體外和,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。由于基因工程是在水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工的,因此又叫做。(二)基因工程的工具2、限制性核酸內(nèi)切酶“分子手術(shù)刀”(1)切割DNA的工具是。主要是從體內(nèi)獲得的(2)能夠識(shí)別雙鏈 分子的某種 的核苷酸序列,并且使每一條鏈中 部位的兩個(gè)核苷酸之間的 斷開。(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: 和 。(二)“分子針線” 1分類:根據(jù)酶的來源不同,可分為 連接酶和 連接酶兩類2功能:恢復(fù)被限制酶切開了的
2、兩個(gè)核苷酸之間的 。相同點(diǎn):都縫合 鍵區(qū)別:EcoIiDNA連接酶來源于大腸桿菌,只能使 之間連接;T4DNA連接酶從 中分離出來,能縫合 ,但連接平末端之間的效率較 。(三) “分子運(yùn)輸車” 2.基因工程常用的載體有: 、 和 等。最早應(yīng)用的載體是 ,它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的雙鏈 DNA分子。3、具備什么條件才能充當(dāng),“分子運(yùn)輸車”?能在受體細(xì)胞中 并 ;具有一至多個(gè) ,供外源DNA片段插入;具有 ,供重組DNA的鑒定和選擇;對(duì)受體細(xì)胞無(wú)害。一、目的基因的獲?。?目的基因:主要是指編碼蛋白質(zhì)的 ,或是一些具有 作用的因子。2獲取目的基因的方法(1)從 中獲取目的基因基因組文庫(kù):含有一種生物
3、的 基因種類cDNA文庫(kù):含有一種生物的基因目的基因的獲取根據(jù)基因的有關(guān)信息:基因的序列、基因的功能、基因在 上的位置、基因的產(chǎn)物mRNA、基因的產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性獲取目的基因。(2)利用 技術(shù)擴(kuò)增目的基因。PCR:是一項(xiàng)在生物體外特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。條件:已知目的基因的序列。過程:目的基因DNA受熱形成,與結(jié)合,然后在_的作用下進(jìn)行延伸形成DNA。擴(kuò)增方式: (3) :基因較小,核苷酸序列已知,可以人工合成。二、基因表達(dá)載體的構(gòu)建(基因工程的 )1表達(dá)載體的組成:目的基因+標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)等。2啟動(dòng)子:位于基因的,它是識(shí)別和結(jié)合的部位,驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA。3終止子:位于基因的
4、,終止。4表達(dá)載體的功能:使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且給下一代;使目的基因_和發(fā)揮作用。5標(biāo)記基因:受體細(xì)胞是否含有目的基因。三、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(一)轉(zhuǎn)化:目的基因進(jìn)人受體細(xì)胞內(nèi),并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和的過程。(二)方法1將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法農(nóng)桿菌特點(diǎn):易感染 植物和裸子植物,對(duì)_植物沒有感染力;Ti質(zhì)粒的可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞的 的DNA上。轉(zhuǎn)化:目的基因插人農(nóng)桿菌導(dǎo)入植物細(xì)胞目的基因整合到植物細(xì)胞染色體上目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。(2)基因槍法 (3)花粉管通道法2將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞(1)方法:注射技術(shù)。(2)操作程序:目的
5、基因表達(dá)載體取卵(受精卵) 顯微注射注射了目的基因的受精卵移植到_性動(dòng)物的_內(nèi)發(fā)育新性狀動(dòng)物。3將目的基因?qū)宋⑸锛?xì)胞(1)原核生物特點(diǎn):繁殖、多為細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)等。(2)轉(zhuǎn)化:處理細(xì)胞細(xì)胞表達(dá)載體與感受態(tài)細(xì)胞混合 _細(xì)胞吸收DNA分子。四、目的基因的檢測(cè)與鑒定首先,要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA是否插入。(這是目的基因能否在真核細(xì)胞穩(wěn)定遺傳的 )檢測(cè)方法: 檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了。檢測(cè)方法: 檢測(cè)目的基因是否翻譯成。檢測(cè)方法: 除了上訴的檢測(cè)外,有時(shí)還需要進(jìn)行 水平的鑒定:鑒定、抗病鑒定等。一、植物基因工程的成果:植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的 能力,以及改良農(nóng)作物的 和利用植
6、物生產(chǎn) 等方面。(一)抗蟲轉(zhuǎn)基因植物1殺蟲基因種類:Bt毒蛋白基因、 抑制劑基因、 抑制劑基因、植物凝集素基因等。2成果:抗蟲植物:棉、玉米、馬鈴薯、番茄等。3.抗蟲作物的使用,不僅 了農(nóng)藥的用量,大大降低了 ,而且還減少了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的 。(二)抗病轉(zhuǎn)基因植物1植物的病原微生物:主要有、真菌和細(xì)菌等。2抗病基因種類(1)抗病毒基因:病毒基因和病毒的復(fù)制酶基因。(2)抗真菌基因:基因和抗毒素合成基因。(3)成果:煙草花葉病毒的轉(zhuǎn)基因煙草和抗病毒的轉(zhuǎn)基因小麥、甜椒、番茄等。(三)抗逆轉(zhuǎn)基因植物1抗逆基因:調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi) 基因使作物抗堿、抗旱;魚的抗凍蛋白基因使作物耐寒;抗除草劑基因,使作物抗除草劑。
7、(四)轉(zhuǎn)基因改良植物品質(zhì)二、動(dòng)物基因工程的成果(一)提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度1生長(zhǎng)基因:外源基因。 (二)改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) (三)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物1基因來源:藥用基因+蛋白基因+啟動(dòng)子等調(diào)控組件,導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中,通過分泌的乳汁來生產(chǎn)藥物,成為 (四)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體1器官供體: 或 抗原決定基因。(五)基因工程藥物三、基因治療1概念:把導(dǎo)入病人體內(nèi),使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能,從而達(dá)到治療疾病的目的。包括: 基因治療:例如T淋巴細(xì)胞,進(jìn)行培養(yǎng),然后,在 完成基因轉(zhuǎn)移,再篩選 轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng),最后重新輸入患者體內(nèi)。這種直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的治病方法叫 基因治療。2成果:
8、將腺苷脫氫酶基因?qū)牖颊叩牧馨图?xì)胞。一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由:1、基因工程的實(shí)質(zhì):將一種生物的轉(zhuǎn)移到另一處生物體內(nèi),后者產(chǎn)生它本不能產(chǎn)的,從而產(chǎn)生新性狀。基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界 的蛋白質(zhì)。2蛋白質(zhì)工程目的:生產(chǎn)符合人們生活需要的并非自然界已存在的。二蛋白質(zhì)工程基本原理1概念:蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的 及其與 關(guān)系作為基礎(chǔ),通過 或 ,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種 的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需要。2原理: 。3目標(biāo):根據(jù)人們對(duì)功能的特定需求,對(duì) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。4.過程:預(yù)期蛋白質(zhì) 設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)的 推測(cè)應(yīng)有 序列找到對(duì)應(yīng)的 序列(基因)。三、蛋白質(zhì)工程的進(jìn)展和前景例如
9、:科學(xué)家通過對(duì) 的改造,已使其成為速效型藥品;用蛋白質(zhì)工程方法制成的電子元件,具有 、 和 的特點(diǎn),因此有極為廣闊的發(fā)展前景。因?yàn)?所以蛋白質(zhì)工程發(fā)展較慢。細(xì)胞工程1、細(xì)胞工程的概念:應(yīng)用 和 的原理和方法,通過 水平或 水平上的操作,按照人的意愿來 細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。2、種類: 兩大領(lǐng)域。一、植物組織培養(yǎng)1、概念:在 或 條件下,將 的植物器官、組織、細(xì)胞,培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生 、叢芽最終形成完整的 。2、原理: 具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)活細(xì)胞,都具有發(fā)育成完整 的潛能,也就是說,每個(gè)生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。
10、全能性大小的比較:受精卵 生殖細(xì)胞 體細(xì)胞 ; 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞 分裂能力弱全能性表達(dá)的條件: 全能性的實(shí)質(zhì): 3、過程:愈傷組織的特點(diǎn)? 實(shí)驗(yàn):胡蘿卜的組織培養(yǎng)1、取材: 2、試劑:70%的 ,20%的 一、植物體細(xì)胞雜交1、概念:將 的植物體細(xì)胞,在一定的條件下融合成雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新的 的技術(shù)。2、原理: 3、過程:1、 去壁的方法: 2、 誘導(dǎo)融合的方法:物理方法: ;化學(xué)方法: 3、雜種細(xì)胞形成的標(biāo)志: ;與之有關(guān)的細(xì)胞器是 4、意義: 一、植物繁殖的新途徑1、微型繁殖特點(diǎn):保持優(yōu)良品種的 。 地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖2、作物脫毒材料:植物的 附近 (如莖尖
11、)常用方法:莖尖 技術(shù)。3、人工種子概念:以植物組織培養(yǎng)得到的 、 、頂芽和腋芽等位實(shí)驗(yàn)材料,經(jīng)過人工 包裝得到的種子。二、作物新品種的培育1、單倍體育種獲得單倍體植株的方法: 優(yōu)點(diǎn): 2、突變體的利用產(chǎn)生的原因:在植物的組織培養(yǎng)過程中,易受 和外界壓力的影響產(chǎn)生突變體。三、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、細(xì)胞產(chǎn)物種類:蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。2、要獲得,人參皂甙干粉,紫草素需要從 獲取。一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的概念:從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織,將它 ,然后,放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞 和 。 2動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程: 3動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件無(wú) 、無(wú) 的環(huán)境:a對(duì) 和 進(jìn)行無(wú)
12、菌處理; b添加一定量的 ;c定期更換 。營(yíng)養(yǎng):有 等,另外還需要加入 等一些天然成分。 和 :哺乳動(dòng)物多以 為宜,多數(shù)細(xì)胞生存的最適pH為 。 環(huán)境:細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要有 和 , 是細(xì)胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的 。進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),通常采用 或 培養(yǎng)瓶,將其置于含 加 的混合氣體的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。4動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用大規(guī)模生產(chǎn)有重要價(jià)值的 ;如:病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體。為 技術(shù)提供受體細(xì)胞; 檢測(cè) ;用于生理、病理、藥理等方面的研究。如用于篩選抗癌藥物等,為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù)。二、動(dòng)物細(xì)胞核移植1動(dòng)物核移植技術(shù)概念:將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的 ,移入一
13、個(gè)已經(jīng) 的 細(xì)胞中,使其 并發(fā)育成一個(gè)新的 ,這個(gè)新的胚胎最終發(fā)育成動(dòng)物 (克隆動(dòng)物)。2動(dòng)物細(xì)胞核移植的原理: 。3動(dòng)物細(xì)胞核移植的種類: 細(xì)胞核移植 細(xì)胞核移植4體細(xì)胞核移植的過程:5體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景:在畜牧生產(chǎn)中,可以 ;保護(hù) ;在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域,轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物可作為 ,生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白;轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織器官可以作為 ;人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化形成相應(yīng)的組織、器官,可用于組織器官的 。研究克隆動(dòng)物和克隆細(xì)胞可使人類更深入地了解 及 過程;用克隆動(dòng)物作 ,能使人們更好的追蹤研究疾病的發(fā)展過程及治療疾病三、動(dòng)物細(xì)胞融合1概念:也稱 ,是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合
14、形成一個(gè)細(xì)胞的過程。2誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法:常見的誘導(dǎo)因素有 、 、 等。3意義:突破了 ,使 稱為可能;稱為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段;為制造 開辟了新途徑。二、單克隆抗體1單克隆抗體的制備過程:(1)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)是 。(2)單克隆抗體特點(diǎn)是_。2單克隆抗體的應(yīng)用單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的 、 并可能 。作為 ; 具有 的優(yōu)點(diǎn)。用于 和 。生物導(dǎo)彈:把 的單克隆抗體跟 、 或 結(jié)合。胚胎工程1、概念:對(duì)動(dòng)物 或 所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù),如:體外受精、胚胎 、胚胎 、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后的胚胎,還需要移植到 動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生后代,以滿足人類的各種需求。一、精子和卵子的發(fā)生1精子的發(fā)生(1)場(chǎng)所:精子的發(fā)生是在內(nèi)完成的。(2)時(shí)期:從 開始直到生殖機(jī)能 。(3)過程:發(fā)生的過程大體可分個(gè)階段。變形: 變?yōu)榫宇^部的主要部分, 發(fā)育為頭部的頂體, 演變?yōu)榫拥奈玻?形成線粒體鞘膜,其他物質(zhì)濃縮成 。 (4)精子的
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