高中生物核心知识一本通(选三部分)-现代生物科技专题.pdf
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《高中生物核心知识一本通(选三部分)-现代生物科技专题.pdf》由用户(汀枫)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中生物 核心 知识 部分 现代 生物科技 专题 下载 _二轮专题突破_高考专区_生物_高中
- 资源描述:
-
1、现代生物科技专题 选修三选修三 209 专题 1 基因工程 第 1 节 DNA 重组技术的基本工具 一、 限制性核酸内切酶“分子手术刀” 1.来源: 原核生物 (主要) 。 2.作用: 识别、 切割 DNA 片段 (切割磷酸二酯键) 。只能识别并切割 DNA, 不能切割 RNA。 3.特点: 专一性。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列, 并且在特定的切点上切割 DNA 分子。 4.结果: 产生黏性末端或平末端的 DNA。 温馨提示: 同一种限制酶切割产生相同的黏性末端, 但产生相同黏性末端不一定都是用同一种限制酶 切割。 二、 DNA 连接酶“分子缝合针” E.coli DNA 连接酶 (
2、 只能连接互补的黏性末端 ) 1.种类: T4 DNA 连接酶 ( 能连接黏性末端和平末端 ) 2.作用: 形成磷酸二酯键, 把相同黏性末端的两个 DNA 连接起来形成重组 DNA (重组质粒) 。 温馨提示: 通常要产生相同的黏性末端, 要用同一种限制酶对目的基因和质粒进行切割。 3.结果: 使目的基因与运载体连接形成重组 DNA (重组质粒) 。 温馨提示: 限制酶和 DNA 连接酶作用的部位都是磷酸二酯键, 只是一个切割, 一个连接。都不是作用于氢键 (解 旋酶或高温断裂) 。 DNA 聚合酶与 DNA 连接酶的异同点: DNA 聚合酶DNA 连接酶 不同点 需要模板, 形成磷酸二酯键,
3、 将单个核 苷酸连接到已有的核酸片段上 不需要模板, 形成磷酸二酯键, 将两个 DNA 片段连接起来 相同点均形成磷酸二酯键 三、 基因进入受体细胞的载体 (运载体)“分子运输车” 质粒: 存在于细菌、 酵母菌等拟核 DNA 或核 DNA 外的, 能够自主复制的小型环状 DNA 1.种类: 噬菌体的衍生物 动植物病毒 2.作用: 携带目的基因进入受体细胞, 使目的基因在受体细胞稳定存在并表达。 3.特点: (1)能够在受体细胞中复制并稳定地保存。 (2)有一至多个限制酶切割位点, 便于与目的基因相连。 (3)具有标记基因 (抗生素抗性基因、 荧光蛋白基因) , 便于检测目的基因是否导入受体细胞
4、。 选修三 现代生物科技专题 210 高中生物核心知识一本通 第 2 节 基因工程的基本操作程序 一、 基因工程的基本操作步骤 1.目的基因的获取: (1)目的基因 : 能编码特定蛋白质的基因。 (2)获取目的基因的方法 : 从基因文库 ( gene library ) 中获取。 a. 基因文库: 将含有某种生物不同基因的 DNA 片段, 导入受体菌的群体中储存, 各个受体菌分别含有 这种生物的不同的基因, 称为基因文库。 基因组文库: 包含了某种生物的所有基因 (基因组基因) b. 基因文库类型 部分基因文库 (如: cDNA 文库) : 包含了某种生物部分基因 PCR 技术扩增目的基因 P
5、CR: 多聚酶链式反应 ( polymerase chain reaction ) a. 前提条件: 已知部分目的基因的核苷酸序列, 可以合成引物。 b. 原理: 双链 DNA 的复制 (体外) c. 过程: 加热至 9095, DNA 解链冷却到 5560, 引物结合到互补 DNA 链加热至 7075, DNA 聚合酶 ( Taq 酶, 耐高温) 从引物起始进行互补链的合成 (高温解旋、 低温复性、 中温延伸) 。 化学合成法: 人工合成法 反转录法: 基因的 mRNA 反转录 cDNA (基因) (需要逆转录酶和 DNA 聚合酶) 2.基因表达载体的构建 ( 核心 ): (1)目的: 使目
6、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。 (2)组成: 启动子目的基因终止子标记基因 (复制原点) 。 启动子: 一段特殊的 DNA 片段, 位于目的基因的首端, 是 RNA 聚合酶识别和结合的部位, 驱动基因 转录成 mRNA。 终止子: 一段特殊的 DNA 片段, 位于目的基因的尾端, 使 mRNA 的转录终止。 标记基因: 一般为抗生素抗性基因或荧光蛋白基因, 便于检测目的基因是否导入受体细胞。 3.将目的基因导入受体细胞 : (1)转化: 目的基因进入受体细胞内, 并且在受体细胞内稳定存在和表达的过程。 (2)常用的转化方法: 生物种类
7、植物细胞动物细胞微生物细胞 导入方法 农杆菌转化法 (最常用 ) 、 基因枪法 (常用于单子叶植物 ) 、 花粉管通道法 显微注射法 Ca2处理法 (感受态细胞法) 受体细胞受精卵或体细胞受精卵原核细胞 (细菌) 转化过程 将目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 上 Ca2 处理导入农杆菌细胞 侵染植物细胞目的基因整合到 受体细胞的染色体 DNA 上 (使目 的基因可以稳定遗传) 植物组织 培养试管苗表达目的基因, 产生 相应性状 将含有目的基因的表达 载体提纯取受精卵 显微注射获得导入目 的基因的受体细胞早 期胚胎培养胚胎移植 获得新性状的动物 Ca2 处理细胞感受态 细胞重组的基因表达
8、载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收 DNA 分子完成转化目的基 因表达, 获得新性状 (3)受体细胞是否发生转化: 检测标记基因是否表达。 蛋白质的氨基酸序列 mRNA 碱基序列 DNA (基因) 的核苷酸 ( 碱基 ) 序列 DNA 合成仪合成 现代生物科技专题 选修三选修三 211 4.目的基因的检测与鉴定: 类型检测内容检测方法步骤结果 分子水平检测 导入 检测 目的基因是否 导入受体细胞 DNA 分子杂交 提取出转基因生物的 DNA, 解旋 成单链与用放射性同位素标记或 荧光分子标记目的基因探针混合 是否 成功 显示 杂交 带 转录 检测 目的基因是否 转录出 mRNA 分子杂交 (
9、 DNA 和 mRNA 分子杂交) 提取出转基因生物的 mRNA, 与 用放射性同位素标记或荧光分子 标记的目的基因探针混合 翻译 检测 目的基因是否 翻译出蛋白质 抗原抗体杂交 提取出转基因生物的蛋白质, 与 相应的抗体混合 个体水平鉴定 检测是否产生目的基因对应的性状 (如: 做抗虫、 抗病的接种实验, 以确定是否有抗性及 抗性的程度; 对基因工程产物与天然产品的功能进行活性比较, 以确定功能活性是否相 同等) 212 高中生物核心知识一本通 第 3 节 基因工程的应用 一、 植物基因工程硕果累累 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆, 以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
10、1.抗虫转基因植物: (1)目的基因: Bt 毒蛋白基因、 蛋白酶抑制剂基因、 淀粉酶抑制剂基因、 植物凝集素基因等。 (2)实例: 抗虫棉、 转基因抗虫水稻等。 2.抗病转基因植物: (1)目的基因: 抗病毒基因 (病毒外壳蛋白基因、 病毒的复制酶基因等) 和抗真菌基因 (几丁质酶基因、 抗病 毒合成基因) 。 (2)实例: 抗病毒的转基因小麦、 抗病毒的转基因甜椒等。 3.其他抗逆转基因植物: (1)目的基因: 抗性基因 (调节细胞渗透压的基因、 抗冻蛋白基因、 抗除草剂基因等) 。 (2)实例: 抗盐碱地的烟草、 抗冻的烟草和番茄、 抗除草剂的大豆和玉米等。 4.转基因技术改良的植物:
11、(1)目的基因: 蛋白质编码基因、 控制番茄果实成熟的基因、 花青素代谢有关的基因等。 (2)实例: 富含赖氨酸的转基因玉米、 转基因延熟番茄、 转基因矮牵牛等。 二、 动物基因工程前景广阔 1.用于提高动物生长速度: (1)目的基因: 外源生长激素基因。 (2)实例: 转基因绵羊、 转基因鲤鱼等。 2.用于改善畜产品的品质: (1)目的基因: 肠乳糖酶基因等。 (2)实例: 乳糖分泌量大大减低的转基因奶牛等。 3.用转基因动物生产药物: (1)目的基因: 药用蛋白基因等。 (2)实例: 乳腺 (房) 生物反应器技术 (将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起, 采 用显微注射
12、技术导入哺乳动物受精卵中, 使之发育成转基因动物, 待转基因动物进入泌乳期时, 药用蛋白 基因表达产物进入乳汁中) 生产抗凝血酶、 血清白蛋白、 生长激素、 - 抗胰蛋白酶等。 4.用转基因动物做器官移植的供体: (1)方法: 抑制抗原决定基因的表达或除去抗原决定基因。 (2)实例: 转基因获得无免疫排斥反应的克隆猪器官。 三、 基因工程药物异军突起 1.来源: 利用基因工程培育的工程菌 * 生产。 2.成果: 细胞因子、 抗体、 疫苗、 激素等。 四、 基因治疗曙光初照 1.基因治疗的概念: 把正常基因导入病人体内, 使该基因的表达产物发挥功能, 从而达到治疗疾病的目 的。 2.种类: (1
13、)体外基因治疗: 患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选成功转移的细胞扩增培养输入患 者体内。 (2)体内基因治疗: 直接向患者体内组织细胞中转移基因。 * 外源基因得到高效表达的菌类细胞株系称为工程菌。 现代生物科技专题 选修三选修三 213 3.实例: 将腺苷酸脱氨酶基因转入患者的淋巴细胞。 (体外基因治疗) 温馨提示: 基因治疗的载体通常是经过修饰的对人体 无害的病毒 (如修饰的腺病毒) 。 基因治疗过程示意图 正常基因整合到病毒(选 择对人体无害的病毒做运 载体)的核酸上 病毒侵染患者骨髓细胞 克隆的基因(正常等位基因) 病毒的核酸 病毒 1 2 病毒DNA插入骨髓 细胞染色体中 3
14、 将细胞再注射 入患者体内 4 骨髓 引自上海教材 214 高中生物核心知识一本通 第 4 节 蛋白质工程的崛起 一、 蛋白质工程崛起的缘由 1.基因工程实质: 将一种生物的基因转移到另外一种生物体内, 使后者产生它本不能产生的蛋白质, 进 而表现出新的性状。 2.基因工程的不足: 原则上只能生产自然界已存在的天然蛋白质 (符合特定物种生存的需要, 却不一定 完全符合人类生产和生活的需要) 。 二、 蛋白质工程的基本原理 1.蛋白质工程的目标: 根据人们对蛋白质功能的特定需求, 对蛋白质的结构进行分子设计。 2.基本途径: 从预期蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应
15、 的脱氧核苷酸序列 (基因) 。 基因 DNA mRNA 蛋白质 三维结构 氨基酸序列 多肽链 预期功能 生物功能 分子设计DNA合成 转录翻译折叠 蛋白质工程 3.蛋白质工程的概念: 指以蛋白质分子的结构规律及其与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。 温馨提示: 蛋白质工程是在基因工程的基础上, 延伸出来的第二代基因工程。 三、 蛋白质工程的进展和前景 1.进展: 改造胰岛素成为速效型药品。 2.前景: 探索蛋白质工程应用于微电子方面。 3.目前面临的困难: 蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构
16、, 而目前科学家对大多数蛋白质的高 级结构的了解还很不够。 现代生物科技专题 选修三选修三 215 专题 2 细胞工程 细胞工程: 是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法, 通过细胞水平或细胞器水平上的操 作, 按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合性科学技术。 植物细胞工程 根据操作的细胞类型不同, 分为 动物细胞工程 第 1 节 植物细胞工程 一、植物细胞工程的基本技术 植物组织培养 植物细胞工程的技术手段 理论基础 植物细胞的全能性 植物体细胞杂交 一、 理论基础: 细胞的全能性 1.概念: 生物体的细胞具有发育成完整个体的潜能, 这种特性叫作细胞的全能性。 2.
17、原因 (物质基础) : 每一个体细胞都含有本物种发育成完整个体的全套遗传物质 (基因) 。 3.全能性的比较: (1)受精卵生殖细胞 (卵细胞、 精子) 体细胞。 (2)分化程度低的细胞分化程度高的细胞。 (3)植物细胞动物细胞。 4.全能性的实现条件: (1)离体 ( 必要条件 )。 (2)一定的营养物质 (水、 无机盐、 维生素、 氨基酸、 蔗糖) 和植物激素 (生长素、 细胞分裂素) 。 (3)适宜的条件 (无菌、 适宜的温度、 pH、 光照等) 。 5.体内细胞未表现全能性的原因: 基因选择性的表达, 表现出分化现象。 6.全能性的实例: 植物组织培养、 花药离体培养。 二、 植物组织
18、培养 1.理论基础: 植物细胞的全能性。 2.过程: 温馨提示: 植物组织培养的核心过程: 脱分化、 再分化。 基因选择性的表达, 表现出分化现象。 胡萝卜植株胡萝卜植株胡萝卜植株 胡萝卜 根的切片 从根的切片 分离的细胞 由单个细胞分裂 形成的细胞团 形成的细胞团 形成的细胞团 胚状体 试管植物 外植体: 离体的组织、 器官、 细胞 愈伤组织: 排列疏松、 高度液泡化、 无定形的薄壁细胞 胚状体: 与胚结构相似的组织 或丛芽 脱分化: 分化的细胞失去原来分化的状态 避光 需光再分化: 植物体 (试管苗) 分裂、 分化 216 高中生物核心知识一本通 外源植物激素 (生长素、 细胞分裂素不同配
19、比) 会影响脱分化 (能刺激愈伤组织的形成) 和再分化 (愈伤 组织的分化成不同的类型) : 细胞分裂素相对高利于芽的分化; 生长素相对高利于根的分化; 比例适中促 进愈伤组织的生长。 通常情况下, 脱分化不需要光; 再分化时需要光, 有利于芽和叶的分化。 植物组织培养过程中, 外植体需要消毒 (先用酒精消毒 30s 后立即用无菌水清洗 23 次, 再用次氯酸钠 溶液处理 30min 后立即用无菌水清洗 23 次) , 培养基和实验用具要严格灭菌, 接种外植体时要在酒精灯 火焰旁严格无菌操作。 外植体经过细胞分裂 (有丝分裂) 、 分化形成完整植株。 制备人工种子需将外植体培养到胚状体, 再在
20、外面包裹人工胚乳和人工种皮得到; 为了大量提取细胞 代谢产物 药物(人参皂甙、 紫杉醇、 紫草素)、 香料、 色素等 , 需要培养到愈伤组织获得更多的细胞以便提取。 外植体一般选取根尖、 茎尖形成层部位, 这些部位细胞容易诱导脱分化形成愈伤组织。 植物组织培养是培育转基因植物、 植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 三、 植物体细胞杂交 1.概念: 将不同种植物的体细胞, 在一定条件下融合成一个杂种细胞, 再把杂种细胞植物组织培养发育成新的植物体的技术。 2.理论基础: 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 3.过程: 4.意义: (1)克服了远缘杂交不亲和性 (生殖隔离) 的障碍。 (
21、2)大大地扩展了亲本杂交组合的范围, 得到许多种间或属间杂种。 温馨提示: 去除细胞壁的方法是: 酶解法 (纤维素酶、 果胶酶) 。 诱导原生质体融合的方法: 物理法 (离心、 振动、 电激) 、 化学法 聚乙 二醇 ( PEG ) 。 杂种细胞形成的标志: 融合原生质体再生出细胞壁; 可通过质壁分 离与复原的方法检测细胞壁的形成; 细胞壁的形成与高尔基体有关。 两两融合的细胞有 3 种类型: AA 型、 BB 型、 AB 型; 需要的是 AB 型, 因此融合后需要进行筛选。 变异类型: 染色体变异 (数目变异) 形成的异源多倍体。通常情况下, 马铃薯细胞 酶解法去壁 番茄细胞 马铃薯原生质体
22、番茄原生质体 物化法诱导融合 正在融合的原生质体 再生出细胞壁 杂种细胞 脱分化 再分化 愈伤组织 再生出小幼苗 杂种植株 植物细胞 A 纤维素酶、 果胶酶去除细胞壁 诱导融合 方法 物理法: 离心、 振动、 电激 化学法: 聚乙二醇 ( PEG ) 再生出细胞壁 脱分化 再分化 发育 植物细胞 B 原生质体 A 融合的原生质体 杂种细胞 愈伤组织 胚状体或丛芽 杂种植株 原生质体 B 植物细胞融合植物组织培养 现代生物科技专题 选修三选修三 217 杂种植株的染色体 (组) 数是两亲本染色体 (组) 数之和。 原生质体是指植物细胞去掉细胞壁的剩下的部分; 原生质层是细胞膜、 液泡膜以及它们之
23、间细胞的细 胞质。原生质滴是精子在变形的过程中, 细胞内的其他物质浓缩为球状的部分。 杂种植株细胞中的基因会相互干扰、 环境的不同等会影响基因的表达, 所以杂种植株并不都具备亲本 的所有优良性状。 二、植物细胞工程的实际应用 一、 植物繁殖的新途径 1.微型繁殖: (1)定义: 是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术, 也叫快速繁殖技术。 (2)特点: 由于是无性繁殖技术, 可以保持优良品种的遗传特性。 使用材料少, 培养周期短, 繁殖率高, 便于自动化管理, 有利于工业化生产, 高效快速地实现种苗的大 量繁殖。 (3)实例: 荷兰用植物组织培养兰花。 温馨提示: 微型繁殖属于植物组织培养
24、技术的范畴, 繁殖过程只涉及有丝分裂, 无减数分裂的过程。 通常情况下, 保留了与亲代相同的优良基因型和表现型。 2.作物脱毒: (1)植物病毒: 寄生在植物细胞内的病毒, 在无性繁殖的植物体内逐年积累, 会导致作物产量降低, 品质变 差。 (2)脱毒的方法: 取材: 分生区 (如茎尖、 根尖, 因为病毒极少, 甚至无病毒) 脱毒苗 (3)优点: 明显使农作物增产。 (4)实例: 马铃薯、 草莓等的脱毒。 3.人工种子: (1)定义: 以植物组织培养得到的胚状体、 不定芽、 顶芽和腋芽等为材料, 经过人工薄膜包装得到的种子。 (2)组成 : 胚状体 + 人工种皮 + 人工胚乳。 (3)优点:
展开阅读全文