基因工程生物知识点

《基因工程生物知识点》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基因工程生物知识点（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、第一章 基因工程基因工程是狭义的遗传工程，遗传工程的核心是构建重组 DNA 分子。基因工程也称为“重组 DNA 技术”。第一节工具酶的觉察和基因工程的诞生基因工程的理论根底：DNA 是遗传物质，DNA 的双螺旋构造，以及遗传信息的传递方式。基因工程的技术保障：限制性核酸内切酶，DNA 连接酶和质粒载体觉察与应用。一、限制性核酸内切酶：能够识别和切割 DNA 分子内一小段特别核苷酸序列的酶。平末端和黏性末端限制性核酸内切酶可作为切割 DNA 分子的手术刀，它的觉察和应用，使 DNA 重组成为可能。二、DNA 连接酶：将具有末端碱基互补的 2 个 DNA 片段连接在一起，形成的DNA 分子称为重组

2、DNA 分子。DNA 连接酶具有缝合 DNA 片段的作用。三、质粒：能够自主复制的双链环状 DNA 分子，它们在细菌中以独立于大型 DNA 分子之外的方式存在，是一种特别的遗传物质。最常用的是大肠杆菌的质粒，其含有抗生素抗性基因。标志基因工程诞生的试验：通过重组，使大肠杆菌同时具有四环素和卡那霉素的抗性。四、基因工程的载体载体是运载外源 DNA 进入宿主细胞的车子，即运载工具。除质粒外，基因工程载体还有 入噬菌体、植物病毒和动物病毒。入噬菌体：将外源基因载入大肠杆菌等宿主细胞。植物病毒：将外源基因带入植物细胞。动物病毒：将外源基因带入动物细胞。其次节基因工程的原理和技术基因工程的根本原理是让人

3、们感趣的基因目的基因在宿主细胞中稳定和高效表达。基因工程的根本要素：工具酶、目的基因、载体和宿主细胞。基因工程的根本操作步骤：A 目的基因的获得；B 重组 DNA 的形成；C 重组 DNA 导入受体细胞宿主细胞；D 筛选含有目的基因的受体细胞；E 目的基因的表达。一、获得目的基因目的基因序列：化学合成方法合成目的基因，PCR 扩增目的基因。目的基因序列未知：构建基因文库。二、形成重组 DNA 分子用一样的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体，两者形成一样的黏性末端， 然后用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接在一起，形成重组DNA 分子。三、将重组 DNA 分子导入受体细胞受体细胞：大肠杆菌

4、，枯草杆菌，酵母菌和动植物细胞等。质粒做载体：受体细胞应中选择大肠杆菌，用氯化钙处理大肠杆菌，增加其细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒进入大肠杆菌宿主细胞。四、筛选含有目的基因的宿主细胞载体上含有抗性基因，含有重组质粒的受体细胞可以在抗性培育基中生长。五、目的基因的表达目的基因在宿主细胞中表达，产生人们需要的功能物质。第三节基因工程的应用一、基因工程与遗传育种转基因植物：基因工程抑制了远缘亲本难以杂交的障碍。转基因动物：指转入了外源基因的动物。传统的育种方法费时，费力。二、基因工程与疾病治疗1、基因工程药物：生长素释放抑制激素，胰岛素，生长激素，干扰素，乙型肝炎疫苗等。胰岛素：一种蛋白质

5、激素。干扰素：干扰素是病毒侵入细胞后产生的糖蛋白。干扰素具有抗病毒、抗细胞分裂、免疫调整等多种生物学功能，是治疗病毒性肝炎和肿瘤的药物。2、基因治疗：是向目标细胞中引入正常功能的基因，以订正或补偿基因的缺陷，到达治疗的目的。三、基因工程与生态环境保护利用基因工程技术来改善环境。如：利用转基因微生物吸取环境中的重金属，降解有毒化合物和处理工业废水。第四节基因工程的进展前景一、科学家在基因工程方面的最尝试光合作用：植物和某些细菌蓝藻，又名蓝细菌，是一种原核生物。生物固氮：自生固氮微生物、共生固氮微生物和联合固氮微生物。自生固氮微生物： A 光合固氮微生物 B 化能自养固氮微生物 C 异养固氮微生物

6、生物反响器： 利用转基因的栽培植物和饲养动物来生产蛋白药物或者疫苗，将动植物作为生物反响器，期望降低产品价格。蛋白质工程： 利用基因工程对自然蛋白质进展改造，以便获得具有抱负生物学功能的蛋白质。蛋白质工程是在基因工程的根底上进展起来的。二、基因工程的将来其次章 克隆技术生命的根本特征之一：自我复制和自我生殖。生殖分为无性生殖和有性生殖。有性生殖：经过异性生殖细胞的结合，产生合子，再由合子发育成下一代个体的生殖方式。无性生殖：不经过异性生殖细胞的结合，直接由母体产生下一代个体的生殖方式。无性生殖的个体保持了亲本的遗传性状，一次产生后代的数量可以很大，可以快速扩大其种群数量。第一节什么是克隆个体通

7、过无性生殖可连续传代并形成群体，这样的群体称为无性生殖系，即克隆。克隆技术：从众多的基因或细胞群体中通过无性生殖和选择，获得目的基因或特定类型细胞的技术操作。当用于个体水平的描述时， 克隆是一种通过单个细胞，特别是来自特定个体的单个体细胞进展无性生殖，从而产生个体的过程或技术。一、无性生殖与克隆只要不通过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只 由一个模板分子、母细胞或母体直接形成一代分子、细胞或个体，就是无性生殖，即克隆。在分子水平上，基因克隆是指某种目的基因的复制，分别过程。在细胞水平上，细胞克隆技术在杂交瘤制备单克隆抗体的操作中得到充分运用。 从理论上讲，由于细胞核具有基因组全套遗传信息，

8、生物的体细胞有潜力直接发育成胚胎和形成与核供体完全一样的个体克隆，但实际上动物胚胎发育的条件和基因调控机理简单，动物克隆的实现并不是一件简洁的事情。二、克隆技术的进展1、微生物克隆：由一个细菌分裂复制出多个和它完全一样的细菌而形成菌落。2、遗传工程克隆：如DNA 克隆。用特定的限制性核酸内切酶切割某个DNA 分子目的基因，把它重组到被限制性核酸内切酶切割出匹配末端的载体分子上，再把这样的杂合分子导入特定的宿主细胞如细菌这一导入过程叫转化。在被转化的宿主细胞中可以随着重组载体复制出大量的目的基因，这就是 DNA 克隆或基因克隆。3、个体水平上的克隆：不通过两性细胞的结合，从一个单一的细胞生殖诞生

9、物个体。注：动物的克隆，都是用胚胎细胞作为供体，利用细胞核移植技术取得成功的，而克隆原意是无性生殖系，因此，胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动物个体克隆。三、克隆的条件1、具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞如乳腺上皮细胞2、能有效调控细胞核发育的细胞质物质去核卵的细胞质3、完成胚胎发育的必要环境条件诱导核-质重组细胞生长，分化的试验条件和怀胎母体的子宫环境其次节 植物的克隆植物克隆的技术根底是：植物组织培育植物细胞全能性： 植物体的每一个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而都具有发育为完整植株的潜能。一、 植物组织培育程序：植物组织块切口处的细胞在创伤刺激下脱分化分裂的细胞分裂增殖愈伤组织芽和

10、根的顶端分生组织的植株1、胚性细胞：胞质丰富，液泡小而核大。胚性细胞在适宜的培育基中，发育成胚状体，胚状体连续发育，形成植株。2、用纤维素酶和果胶酶水解细胞壁，可以获得分别的植物细胞原生质体细胞中有代谢活性的原生质局部，包括细胞膜，细胞质和细胞核，用适当的方法进展原生质体培育，也可以获得植株。二、植物细胞全能性的表达植物体几乎全部组织如根，茎、叶、花药、子房及幼胚等组织的细胞，通过诱导都可再生植株。也就是说，植物体的每个生活细胞，即使是已经高度成熟和分化的细胞，都保持了恢复到分生状态的力量，都具有遗传上的全能性。由于不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传性的差异，细胞全能性的表达程度大

11、不一样。如拟南芥等能在多个世代中保持细胞全能性的表达，而小麦， 玉米等在屡次继代培育后，会丧失细胞全能性的表达力量。三、细胞培育和器官培育细胞培育：单细胞细胞团球形胚心形胚胚状体完整植株 有的植物如风信子可以在愈伤组织的根底上直接发育出花器官。器官发生和形态建成主要是通过平衡植物激素配比进展调控。如：适量的感动素和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化；适量的吲哚乙酸及适当减除其他某些激素，则可以诱导生根。四、 原生质体培育和植物细胞工程植物细胞工程的操作过程：培育植物细胞包括原生质体，借助基因工程方法，将外源遗传物质DNA导入受体细胞包括原生质体受体中，或通过细胞融合、显微注射等将不同来源的遗传物质

12、重组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞进展培育，获得具有特定性状的植株。第三节 动物的克隆动物克隆的技术根底：动物的细胞培育和组织培育。一、动物的细胞培育和克隆形成细胞是构成生物有机体的根本构造和功能单位。1、动物细胞、组织培育（1） 动物细胞培育：首先，将动物体内的一局部组织取出，经过机械消化或胰酶消化，使其分散成单个细胞；然后在人工掌握的培育条件下，使这些细胞得以生存并保持生长、分裂乃至接触抑制和有规律的年轻、死亡性能等生命活动现象。在细胞培育中，由于细胞之间并非彼此独立而是在生命活动中相互依存，所以在某种程度上像体内一样呈现肯定的组织特异性。（2） 动物组织培育：动物组织在体外及人工条

13、件下维持生活状态或生长特性。动物组织培育过程中可以伴随组织分化。2、动物组织培育技术的进展在细胞培育中，有原代培育和传代培育。将细胞从一个培育瓶转移或移植到另一个培育瓶就称为传代培育。3、细胞系，细胞株细胞系泛指可传代的细胞，细胞株是具有特别性质的细胞系。4、克隆培育法把一个单细胞从群体中分别出来单独培育，使之繁衍成一个的细胞群体的技术， 叫做克隆培育法或者细胞克隆。细胞克隆的最根本要求：必需保证分别出来的细胞是一个而不是多个，即必需确定所建成的克隆来源于单个细胞。二、动物的细胞融合技术及其应用细胞工程是细胞水平上的生物工程，其主要的技术手段是细胞培育和细胞融合。1、细胞融合与细胞杂交细胞融合

14、是指两个或多个细胞融合成一个细胞的现象。植物细胞的原生质体可以相互融合，动物细胞在肯定的物质灭火的仙台病毒，聚乙二醇等介导下可以相互融合。细胞融合可以在基因型一样或不同的细胞间进展，其中基因型不同的细胞间的融合就是细胞杂交。2、杂交瘤技术和单克隆抗体制备杂交瘤技术制备单抗的根本方法：1用外界抗原刺感动物小鼠，兔子等，使其发生免疫反响，使B 淋巴细胞产生抗体；2利用仙台病毒或者聚乙二醇等介导，使经免疫的动物脾细胞与可以无限传代的骨髓瘤细胞融合；3经过筛选，克隆培育，获得来自单一细胞的既能产生特异抗体，又能无限增殖的杂交瘤细胞克隆。 杂交瘤技术的最大优点：可以从特异抗原成分比例极少的抗原混合物中获

15、得单抗。三、动物的克隆生殖1、动物细胞全能性的表现程度受精卵具有全能性，即具有使后代细胞形成完整个体的潜能。多能细胞单能细胞 2、动物难以克隆的根本缘由细胞分化使得细胞发生基因的差异表达3、细胞核移植试验和动物的克隆生殖核移植：利用一个细胞的细胞核供体核来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的合子。胚胎核移植的成功率远高于体细胞。多莉羊问世证明体细胞核移植成功。体细胞羊的克隆证明：(1)高度分化细胞经过肯定技术处理，也可回复到类似受精卵时期的功能；2在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核包括异源细胞核发育的作用。动物细胞融合：电脉冲第三章胚胎工程第一节从受精卵谈起动物的胚胎发育是指受精卵发

16、育成幼体的过程。一、受精作用成熟的精卵融合成为受精卵的过程称为受精。受精包括：精卵识别，精子附着于卵膜、精卵质膜融合等几个过程。同种动物精子、卵细胞外表有特异性相互识别的蛋白。二、胚胎发育的过程受精卵是个体发育的起点。受精卵卵裂卵裂球连续分裂囊胚胚泡外表的一层扁平细胞称为滋养层，胚胎的附属构造及胎盘由滋养层发育而来。囊胚内部的细胞团不断增殖分化，发育成完整的胚胎原肠胚各种器官原基注：卵裂球含有 2-8 个细胞时，每一个细胞都具有全能性，均可以发育成为一个完整的个体。内细胞团的细胞，称为胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，具有发育全能性，能分化出成体动物的全部组织和器官。三个胚层的分化：外胚层：表，

17、感，神经。内胚层：呼，消，肝，胰。其次节胚胎工程胚胎工程通常指各种胚胎操作技术。胚胎工程的争论对象：主要限定于高等脊椎动物，特别是哺乳动物。胚胎工程的争论重点：体外受精，胚胎体外培育，胚胎移植，胚胎分割，胚胎干细胞等。一、体外受精和胚胎体外培育体外受精就是实行雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。受精后的受精卵需经早期发育培育，才能完成植入或着床，通常移植的最适宜时期是发育到 8 细胞以上的胚胎，如早期囊胚；最终经分娩产仔就得到“试管动物”。胚胎体外培育是应用人工制造的环境，对猎取的早期胚胎进展体外培育。胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进展胚胎体外培育时，必需配制一系列含有不

18、同成分的培育液，用以培育不同发育时期的胚胎。二、胚胎移植胚胎移植技术是指将经济价值较高，遗传性状优秀的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。供给胚胎的动物称为供体，承受胚胎的动物称为受体。三、胚胎分割胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫中发育，产生同卵多仔后代的技术。胚胎分割可成倍增加胚胎数量，是一种快速生殖良种畜的方法。四、胚胎干细胞的培育当受精卵分裂发育成早期胚胎囊胚时，内细胞团的细胞为胚胎干细胞。胚胎干细胞是一种未分化细胞，具有发育全能性和二倍体核型。在适当条件下，胚胎干

19、细胞可被诱导分化为多种细胞，组织，具有重要的生产和临床医学价值。胚胎干细胞培育的关键是需要一种培育体系，这种体系必需能促进胚胎干细胞的生长，同时还要抑制胚胎干细胞的分化，培育胚胎干细胞时，首先在培育皿底部制备一层细胞，称为饲养层，然后将干细胞接种在饲养层上面。用于饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞，由于胚胎成纤维细胞可以分泌一些能抑制细胞分化的物质，满足促进细胞生长的同时抑制干细胞分化的条件。五、胚胎干细胞核移植胚胎干细胞核移植是指把胚胎干细胞核移植到去核的卵细胞中，经过胚激活、胚胎培育、胚胎移植后直接由受体完成克隆动物的技术。第四章生物技术的安全性和伦理问题第一节来自生物技术的忧虑现代生物技术

20、产生巨大的社会经济效益的同时，冲击人类生活，带来安全隐患，生物技术既可以造福人类，又能威逼社会。一、对遗传工程的生疏有利的：通过基因工程，可以在某种生物中引入它所没有的某种外源性基因。不利的：基因的很多影响是不简洁掌握的。一旦有害基因进入动植物甚至人体，就会随 DNA 复制而传递。现在，在科学技术和科学治理的根底上，生物工程包括对致病生物体的遗传操作 可以朝着安康方向进展。二、动物体细胞克隆带来的挑战从伦理上讲，人的克隆将极大地冲击社会的根本组织单位家庭，将直接在文明和道德标准上威逼人类社会。不允许用克隆技术来生殖人类本身。三、基因专利和基因安全问题在基因组数据共享问题上，世界人类基因组组织实

21、行了乐观行动。有关基因安全问题，人们对极具有破坏性的“生物武器”的担忧是有肯定道理的。但是，只要依靠科学力气和人类的文明合作，“生物武器”会受到限制。其次节现代生物技术对人类社会的总体影响一 、现代生物技术改善人类生活以基因工程为标志的生物技术革命所实现的生命的复制和改造，将极大提高人类的生活质量，不但可以改造生活环境，而且可以改造人类自身。生物技术为人类安康带来了实惠。二、现代生物技术对社会和环境的影响1、生物技术带来的问题：遗传多样性降低，危害生存环境等。2、正确对待生物技术的作用：合理标准地使用生物技术，让生物技术把握在具有职业道德的科学家手中，以对全人类负责人的态度使用生物技术。生物技

22、术的乐观作用确定远远大于消极作用，作为进展中的中国，必需大力进展生物技术，不遗余力的进展先进的生物技术，使之造福人类，避开不良后果。第五章生态工程人口暴涨，粮食短缺，资源枯竭，空气污染，生态环境破坏，人类面临着生存和进展的挑战。第一节生态工程的主要类型生态工程的原理：“整体，协调，循环，再生”。生态工程的争论对象：社会经济自然复合生态系统。一、物质循环利用的生态工程将生活垃圾中的有机局部、人畜粪便等转化为优质生态复合肥；农作物秸秆“过腹还田”。二、节水和废水处理与应用的生态工程节水浇灌技术，节水系统的开发等。如造糖厂用废弃的糖蜜制酒精；造纸厂用废液回收钙粉，木质素等物质；屠宰场利用废血提取生产

23、凝血酶、血红蛋白等。寓废水处理于利用之中，属于废水处理与利用的生态工程。三、山区小流域综合治理与开发的生态工程在治理恢复小流域生态环境的根底上，可持续利用小流域自然资源，将治坡、治沟、修梯田与进展草业、牧业、林业结合起来。四、清洁及可再生能源系统组合利用的生态工程沼气，太阳能，风能。其次节生态工程在农业中的应用生态农业有效促进了物质循环，能量流淌，信息流淌的畅通。人与环境和谐相处，经济、生态环境和社会效益同步进展，是实现农业现代化过程中保证农业可持续进展的一种生产方式。一、庭院生态工程存在生产者、消费者、分解者。也存在能量流淌和物质循环。二、农业生态工程农业主要包括种植业和畜牧业，是人类食物生

24、产系统的两大支柱。三、我国农业生态工程的主要技术1、物质的良性循环技术：“过腹还田”2、干净可再生的能源开发技术：太阳能热水器，沼气，风能，潮汐能。3、种植业和畜牧业合理优化技术：以农业生态系统内部物质良性循环为根底，“退耕还林”，“退耕还草”。进展生态农业，农民问题、农业问题和农村问题才能得以比较彻底的解决。第三节水利工程中的生态学问题人类在地球上修建的水利工程主要是两大类：筑坝蓄水，跨流域调水。一、水利工程会打破流域生态系统的动态平衡大型水利工程的兴建都会给流域生态环境带来有利和不利的影响。有利的是：1、改善水库周边环境；2、防止洪涝灾难；3、改善大坝上游的航运条件； 4、开发清洁能源水电能。不利的是：1、破坏原生态系统的生物生活环境；2、转变两岸土壤特性；3、诱发地震；4、水质变化。二、水利工程要与生态保护工程同步进展承受先进技术，削减水利工程建设对生态环境的破坏。第四节生态工程的前景一、生态工程的争论对象扩展为“社会经济自然复合生态系统” 二、可持续进展是生态工程的总体目标三、生态工程的前景：坚持走可持续进展的道路