现代生物科技专题

现代生物科技专题本文简介：现代生物科技专题一、基因工程概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。(一)DNA重组技术的基本工具回顾：DNA分子结构DNA分子的复制时期、需要条件、复制特点复制遵循的原则转录：翻译：基因控制性状的方式：质粒的特点：***、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型双链环状DNA分子。(二)基因工

现代生物科技专题本文内容：

现代生物科技专题

一、

基因工程

概念：基因工程——又叫基因拼接技术或DNA重组技术。

(一)DNA重组技术的基本工具

回顾：DNA分子结构

DNA分子的复制

时期、需要条件、复制特点

复制遵循的原则

转录：

翻译：

基因控制性状的方式：

质粒的特点：***、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型双链环状DNA分子。

(二)基因工程的基本操作程序（课本第8页流程图）

1．目的基因的获取

(1)利用PCR技术扩增目的基因

1、定义：聚合酶链式反应的缩写，是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成反应

2、原理：ＤＮＡ双链复制的基本原理

3、前提：一段已知目的基因的核苷酸序列

4、原料：四种脱氧核苷酸、DNA的两条链为模版、热稳定DNA聚合酶、引物、温度控制

5、过程：加热至90—95℃DNA解旋→冷却到55—60℃，引物结合到互补DNA链→加热至70—75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成

(2)用化学方法直接人工合成。

(3)从基因文库中获取。

基因组文库和cDNA文库

2．基因表达载体的构建

(1)基因表达载体的组成：

目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。

(2)基因表达载体的构建方法

质粒上的标记基因需有两个或以上，防止在切割时被切去，限制性内切酶切割目的基因产生四个末端，质粒长生两个末端。

3．将目的基因导入受体细胞

植物细胞

动物细胞

微生物细胞

常用方法

农杆菌转化法

显微注射技术

感受态细胞法(用Ca2+处理)

受体细胞

受精卵、体细胞

受精卵

原核细胞

当目的基因为合成脂蛋白，糖蛋白等的基因是受体细胞不能用原核细胞，这些物质需要高尔基体加工才具有生物活性。

4.目的基因的检测与鉴定、

(1)目的基因插入检测：DNA分子杂交；

(2)目的基因转录检测：(核酸)分子杂交；

(3)目的基因翻译检测：抗原—抗体杂交；

(4)个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。

(三)基因工程的应用

表现方面

具体内容

植物基因工程

①抗虫转基因植物

②抗病转基因植物

③抗逆转基因植物

④利用转基因改良植物品质

动物基因工程

①提高动物生长速度

②用转基因动物生产药物(如乳腺生物反应器)

③用转基因动物作***的供体

④用于改善畜产品的品质

基因工程药物

控制药品合成的相应基因

基因治疗

①体外基因治疗

②体内基因治疗

(四)基因工程与蛋白质工程的比较

项目

蛋白质工程

基因工程

区

别

过程

预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质

获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质

定向改造或生产人类所需的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品

结果

生产自然界没有的蛋白质

生产自然界中已有的蛋白质

联系

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，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现

二、克隆技术(细胞工程)

(一)

植物细胞工程

1、

植物组织培养

原理：植物细胞的全能性

脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程

再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程

愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞

激素使用：

①

能强烈刺激愈伤组织的形成（细胞分裂素、生长素共同使用）

②

影响再分化过程中根和芽的发生

细胞分裂素、生长素浓度比

2、植物体细胞杂交

植物细胞杂交成功的标志：

二、动物细胞工程

1.

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。

（2）动物细胞培养的流程：

取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用

处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→

转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。

（3）

生长特点：

贴壁生长：培养瓶中的悬浮液细胞，紧贴培养瓶内壁才能生长

接触抑制：当培养瓶中内壁生长细胞彼此紧密接触时，细胞不再分裂

（4）动物细胞培养需要满足以下条件

培养基：

状态

液体培养液

动物细胞生活的液体环境

成分

葡萄糖

满足能量需求、作为细胞碳源

氨基酸

合成蛋白质

无机盐

重要的细胞组成物质

维生素、动物血清等

生长调节作用

条件

恒温

动物细胞生长温度

无菌条件

防止微生物污染

（5）动物细胞培养技术的应用：制备病***、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。

动物细胞培养是其他动物细胞工程的基础

2、动物细胞融合

（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为

。

（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有

等。

（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。

3、单克隆抗体的制备

1．制备过程

2．特点：杂交瘤细胞：

单克隆抗体：

3．应用

(1)作为诊断试剂。

(2)用于治疗疾病和运载药物，如生物导弹。

(三)动物体细胞核移植

细胞核移植用卵母细胞的原因：

三、植物组织培养和动物细胞培养的比较

植物组织培养

动物细胞培养

原理

细胞全能性

细胞增殖

培养基的物理性质

固体

液体(合成培养基)

培养基

的成分

水、植物激素、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等

葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等

结果

新的植株或组织

细胞系或细胞株

应用

①微型繁殖

②作物脱毒

③生产人工种子

④单倍体育种

⑤突变体的利用

⑥细胞产物的工厂化生产

①蛋白质生物制品的生产

②皮肤移植材料的培育

③检测有毒物质

④生理、病理、药理学研究

条件

均需无毒环境无菌操作，适宜的营养、温度、pH、O2等

四、植物体细胞杂交与动物细胞融合比较

特别提示：(1)植物细胞培养的原理：植物细胞的全能性

(2)植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性

(3)植物原生质体融合的原理：细胞膜的流动性

(4)动物细胞融合的原理：细胞膜的流动性

(5)动物细胞培养的原理：细胞的增殖

(6)核移植技术的原理：动物细胞核的全能性

三、胚胎工程

(一)胚胎移植的生理学基础

1．哺乳动物排卵后，同种供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这是胚胎能够移入受体的生理基础。

2．早期胚胎形成后，未与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这是胚胎收集的生理基础。

3．受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，这是胚胎在受体内能够存活的生理基础。

4．供体胚胎与受体子宫建立正常的生理和组织联系，且不影响供体胚胎遗传特性，这是供体胚胎正常发育的生理基础。

(二)胚胎工程的应用

1．胚胎移植的过程：对供、受体的选择和处理→配种或人工授精→对胚胎的收集、检查、培养或保存→胚胎移植→检查。

2．胚胎分割：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

3．胚胎干细胞(ES或EK细胞)：

(1)来源：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。

(2)特点：体积小、细胞核大、核仁明显，具有发育的全能性。

(3)应用①治疗人类的某些顽症；②培育移植用的人造组织器官；③作为研究体外细胞分化的理想材料

项目

胚胎分割移植

胚胎移植

概念

借助显微操作技术或徒手操作方法____________成二、四等多等份再移植给受体母畜，从而获得同卵双胎或多胎的生物学新技术

它是将动物的受精卵或发育数日的胚胎，从供体移植到同种动物的受体，使之继续发育的技术

是否切割

切割

不切割

生殖方式

无性生殖

有性生殖

胚胎的来源

雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎

雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎

意义

主要作用是进行优良品种的快速繁殖。此外，为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料

主要作用是进行优良品种的快速繁殖。此外，充分发挥雌性个体的繁殖潜力。缩短供体本身的繁殖周期。保持供体优良特性。大规模繁殖。节约成本。用于保护珍稀动物等

举例

同卵双犊

试管动物和克隆动物

共性

胚胎分割移植和胚胎移植最终都涉及___胚胎的移植__

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