高中生物選修必考知識點
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高中生物選修必考知識1
基因工程
基因工程：是指按照人們的愿望，進(jìn)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。基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。
(一)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T4-DNA連接酶)的比較：
①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。
②區(qū)別：E·coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，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：
①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。
②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。
③具有標(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(xì)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：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。
高中生物選修必考知識2
細(xì)胞工程
(一)植物細(xì)胞工程
1. 理論基礎(chǔ)(原理)：細(xì)胞全能性
全能性表達(dá)的難易程度：受精卵>生殖細(xì)胞>干細(xì)胞>體細(xì)胞;植物細(xì)胞>動物細(xì)胞
2. 植物組織培養(yǎng)技術(shù)
(1)過程：離體的植物器官、組織或細(xì)胞→愈傷組織→試管苗→植物體
(2)用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。
(3)地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細(xì)胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。
(二)動物細(xì)胞工程
1. 動物細(xì)胞培養(yǎng)
(1)概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。
(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組
織)→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞→制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。
(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時，細(xì)胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。
(4)動物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件
①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。
②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。
③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃+0.5℃;pH：7.2～7.4。
④氣體環(huán)境：95%空氣+5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。
(5)動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。
2. 動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物
(1)哺乳動物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植(比較容易)和體細(xì)胞核移植(比較難)。
(2)選用去核卵(母)細(xì)胞的原因：卵(母)細(xì)胞比較大，容易操作;卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞細(xì)胞核全能性得到表達(dá)。
(3)體細(xì)胞核移植的大致過程
(4)體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：
①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育;
②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量;
③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白;
④作為異種移植的供體;
⑤用于組織器官的移植等。
(5)體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。
3. 動物細(xì)胞融合
(1)動物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。
(2)動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。
(3)動物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性，成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。
4. 單克隆抗體
(1)抗體：一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。
(2)單克隆抗體的制備過程：
兩次篩選：第一次篩選出雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。
(3)雜交瘤細(xì)胞的特點：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。
(4)單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。
(5)在腹腔內(nèi)增殖的優(yōu)點：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴(yán)格的外界條件。
(6)篩選的時候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。
(5)單克隆抗體的作用：
①作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。
②用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”(借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用)，也有少量用于治療其它疾病。
高中生物選修必考知識3
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(kuò)增目的基因
(1)PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。
(2)目的：獲取大量的目的基因
(3)原理：DNA雙鏈復(fù)制
(4)過程：
第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈;
第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合;
第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互補鏈的合成。
(5)特點：指數(shù)(2^n)形式擴(kuò)增
第二步：基因表達(dá)載體的構(gòu)建(核心)
1. 目的：使目的基因在受體細(xì)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(dá)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(xì)胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細(xì)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(xì)胞
1. 轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。
2. 常用的轉(zhuǎn)化方法：
將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。
將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細(xì)胞多是受精卵。
將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：原核生物作為受體細(xì)胞的原因是繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少 ，最常用的原核細(xì)胞是大腸桿菌 ，其轉(zhuǎn)化方法是：
先用Ca2+處理細(xì)胞，使其成為感受態(tài)細(xì)胞 ，再將重組表達(dá)載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合，在一定的溫度下促進(jìn)感受態(tài)細(xì)胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。
3. 重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。
第四步：目的基因的檢測和表達(dá)
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(DNA-DNA)技術(shù)。
2. 其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。
3. 最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原—抗體雜交技術(shù)。
4. 有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。
(三)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(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。
4. 基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常或攜帶病原體。
(四)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(jìn)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))
蛋白質(zhì)工程的基本途徑：
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)
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