现代生物科技

高中人教版2004生物选修三完整细致提纲！内容包括：基因工程、细胞工程、胚胎技术、生物技术的安全性和伦理问题、生态工程。在复习的同时梳理每个专题的知识框架有利于知识的融会贯通。让我们一起冲冲冲！

现代生物科技专题

• 基因工程
  • DNA重组技术的基本工具
    • 限制酶（分子手术刀）
      • 从原核生物分离纯化，约4000种
      • 识别双链DNA分子的某种特定，大多识别6个核苷酸
    • DNA连接酶（分子缝合针）
      • E.coliDNA：大肠杆菌/黏性末端
      • T4DNA连接酶：T4噬菌体/黏，平
      • &DNA聚合酶：
        • 俩个互补的末端（片段～片段）&单个游离核苷酸～片段
        • 不需&需要模板链
        • 形成完整的DNA分子&形成DNA一条链
        • 基因工程&DNA复制
        • 催化磷酸二酯键形成 都是蛋白质
    • 载体（分子运输车）
      • 作用
        • 运输，复制，表达
      • 条件
        • 有自我复制能力
        • 有一个至多个酶切位点供外源DNA片段插入其中
        • 有特殊的标记基因
        • 供重组DNA的鉴定和选择
        • 对受体细胞无害
      • 种类
        • 质粒
        • 入噬菌体的衍生物
        • 动植物病毒
  • 基因工程的基本操作程序
    • 目的基因的获取
      • 主要是编码蛋白质的基因，也可以是具有调控作用的因子
      • 基因文库
        • 基因组文库
        • 部分基因组文库
      • PCR技术（多聚酶链式反应）
        • 体外复制特定DNA片段的核酸合成
          • 一般经历30多次循环
            • 90-95℃DNA变性解链
            • 55-60℃复性：引物与DNA模板链结合
              • 引物
                • 已知一段目的基因的核苷酸序列 以便根据这一序列合成引物
                • 为什么：因为Taq酶只能从引物3'添加单个 脱氧核苷酸，而不能直接起始一条新链
                • 本质：单链DNA或RNA核苷酸序列
                • 注意：2个引物之间不应存在互补性 引物自身不应存在互补序列 （太短：随机性）（太长：频率低）
            • 70-75℃：在Taq酶作用下从引物5'→3'延生 合成与模板链互补的新DNA链
      • 化学方法
        • 逆转录法
          • 目的基因RNA→单链DNA→（DNA合成仪）→双链DNA
        • 化学合成法
          • 蛋白质的DNA序列→mRNA序列→基因序列→目的基因
            • 蛋白质工程
    • 基因表达载体的构建（5）
      • 启动子
        • 一段特殊结构的DNA片段，RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动基因转录出mRNA
      • 终止子
      • 标记基因
      • 目的基因
      • 复制原点
      • 方法：
        • 单酶切&双酶切
        • 双抗筛选
    • 将目的基因导入受体细胞
      • 导入植物细胞（转基因植物）
        • 农杆菌转化法（双子叶）
        • 基因枪法（单子叶）
        • 花粉管通道法
      • 导入动物细胞
        • 显微镜注射法
      • 导入微生物细胞
        • 感受态细胞法
          • Ca+缓冲液
    • 目的基因的检测与鉴定
      • 目的基因（是否插入）
        • DNA分子杂交
          • 原理：碱基互补配对 DNA与DNA杂交
      • mRNA（是否转录）
        • 分子杂交
      • 蛋白质（是否翻译/是否在受体中表达）
        • 抗原抗体杂交
          • 免疫学原理： 抗原抗体特异性杂交
      • 个体（是否鉴定）
        • 抗虫抗病接种实验
          • 是否抗虫抗病
      • 是否出现杂交带
  • 基因工程的应用
    • 植物
      • 抗虫转基因植物
        • 用于杀虫的基因 Bt毒蛋白基因：转基因抗虫棉 蛋白酶抑制剂基因：大豆，豇豆，番茄，马铃薯 淀粉酶抑制剂基因：禾谷类植物，豆科植物 植物凝集素基因：广泛存在
      • 抗病转基因植物
        • 所用基因
          • 抗病毒：病毒外壳蛋白基因，病毒复制酶基因
          • 抗真菌：几丁质酶基因，抗毒素合成基因
      • 抗逆转基因植物
        • 抗干旱
        • 抗盐碱
        • 调节细胞渗透压的基因
          • 鱼抗冻基因导入烟草和番茄
          • 抗除草剂基因转入大豆，玉米
      • 利用转基因改良植物的品质
        • 必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因
          • 富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米
        • 转基因延熟番茄
        • 植物花青素有关基因导入花卉植物矮牵牛花中
    • 动物
      • 用于提高动物生长速度
        • 外源生长激素基因→转基因绵羊，鲤鱼
      • 用于改善畜产品的品质
        • 肠乳糖酶基因→乳汁中含量大大减低
      • 用于转基因动物生产药物
        • 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子→显微注射→乳腺生物反应器或乳房生物反应器&膀胱生物反应器
      • 用转基因动物作器官移植的供体
        • 将器官供体基因组织导入某种调节因子， 抑制抗原决定基因的表达或设法除去抗原决定基因，再结合克隆技术，培养出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官
    • 基因工程药物
    • 基因治疗
      • 把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能（临床试验阶段）
        • 体外途径
          • 将腺苷酸脱氨酶→患者的淋巴细胞
        • 体内途径
      • 用于基因治疗的基因种类
        • 从健康人体上分离的正常基因
        • 通过产生mRNA分子与病变基因产生mRNA进行互补：反义基因
        • 可以杀死癌细胞蛋白酶基因：自杀基因
• 细胞工程
  • 植物
    • 植物组织培养技术
      • 植物微型繁殖
      • 人工种子
        • 胚状体，不定芽，顶芽，腋芽
        • 培养基
      • 作物脱毒
        • 分生组织
      • 体细胞诱变育种
      • 新品种的培育
        • 单倍体育种
        • 工厂化生产
          • 人参皂开甙
          • 三七，紫草，银杏
          • 紫木醇（抗癌）
      • 原理：植物细胞全能性
    • 植物体细胞杂交技术
      • 植物细胞工程育种
        • 杂种细胞
          • 原理：植物细胞全能性 细胞膜具有一定流动性
  • 动物
    • 动物核移植技术
      • 胚胎细胞核移植技术
      • 体细胞核移植技术（克隆）
        • 重组细胞
          • 原理：细胞核全能性
    • 动物细胞培养技术
      • 原理：细胞增殖
        • 培养基条件
          • 无毒无菌的环境
          • 营养：葡萄糖，氨基酸，促生长因子，无机盐，微量元素， 血清，血浆
          • 温度36±0.5℃
          • pH7.2-7.4
          • 气体环境95%空气＋5%CO2
    • 动物细胞融合技术
      • 杂交细胞
        • 原理：细胞膜流动性 细胞增殖
• 胚胎工程
  • 
    • 受精过程
      • 准备阶段
        • 精子获能 （在生殖道内获能）
          • 从初情期直到生殖机能衰退
            • 变形
              • 中心体→尾
              • 线粒体→线粒体鞘（尾的基部）
              • 细胞核→头的主要部分
              • 细胞质→原生质滴（脱落）
              • 高尔基体→顶体
          • 培养法→人工配制的获能液：啮齿动物，家兔，猪
          • 化学诱导法→一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中
        • 卵子准备 （发育到MII期才有受精能力）
      • 受精阶段
        • 精子与卵子相遇 （输卵管）
          • 顶体反应
            • 
              • 使顶体的酶释放出来，直接溶解 卵丘细胞之间的物质，形成精子 穿越放射冠的通路
        • 精子穿越放射冠和透明带
          • 透明带反应
            • 触及细胞膜的瞬间，透明带硬化， 产生阻止后来精子进入透明带的 生理反应，避免多精入卵
        • 精子与卵细胞接触
          • 微绒毛抱合，俩膜融合
        • 精子入卵
          • 卵细胞膜反应
            • 立即发生，卵细胞膜将缩增厚， 拒绝其他精子再进入卵内
        • 
          • 精子：尾部脱离，原核细胞膜破裂→原核雄原核
          • 卵子：MII排出第二级体→雌原核
        • 充分发育后融合→合子（受精卵）
    • 早期胚胎发育
      • 卵裂期
        • 细胞分裂方式：有丝分裂
        • 细胞数量↑
        • 胚胎总体积：并不↑或略↓
      • 桑椹胚
        • 细胞数目32个左右
        • 细胞具有全能性
      • 囊胚
        • 细胞开始出现分化
        • 结构
          • 内细胞团→胎儿各种组织
          • 滋养层细胞→胎膜，胎盘
          • 囊胚腔：内含液体
      • 原肠胚
        • 外胚层：由内细胞团表层细胞形成
        • 内胚层：由内细胞团下方细胞形成
        • 原肠腔：由内胚层包围的囊腔
  • 体外受精
    • 卵母细胞
      • 采集
        • 输卵管冲取法
          • 用促性腺激素处理 从输卵管冲出卵子
            • 无须体外培养 可直接受精
              • 小鼠，羊，兔，猪
        • 摘巢取卵法
          • 从屠宰雌性动物体内摘取卵巢 再从卵巢中采集卵母细胞
        • 活体采卵法
          • 借助超声波探测仪，内窥镜 或腹腔镜等工具直接从活体动物的卵巢吸取
            • 需要在体外人工培养成熟才能受精
              • 大型动物
    • 精子
      • 采集
        • 假阴道法→大型动物
        • 手握法→体型小，易控制
        • 电刺激法→野生或经济动物
      • 获能
        • 培养法
        • 化学诱导法
    • 受精
      • 卵巢→卵母细胞→（培养）→MII期的卵母细胞
      • 采集精子→离心处理→精子获能处理→获能精子
      • 体外受精（在获能溶液或专用的受精溶液） →受精卵培养
  • 早期胚胎培养
    • 培养液
      • 俩盐俩酸俩素＋血清
    • 目的：①精子和卵细胞在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵发育能力 ②当胚胎发育到适宜阶段时，进行是（生理状况相同）受体移植或冷冻保存
    • 移植时间
      • 牛羊一般在桑椹胚或囊胚阶段
      • 人在8-16个细胞阶段
      • 马：囊胚
      • 小鼠，家兔：桑椹胚前
      • 几乎所有动物都不能在原肠胚阶段移植 因为此时分化程度高
    • 试管牛工厂化生产技术流程
  • 胚胎移植
    • 概念
    • 意义
    • 生理学基础及其意义
    • 基本程序和方法
  • 细胞分割
    • 胚胎分割
      • 方法：机械方法
      • 对象：早期胚胎
      • 特点：来自同一胚胎后代具有相同遗传物质
      • 实质：无性生殖或克隆
      • 目的：获得同卵双胎或多胎
      • 操作过程
        • 选择胚胎：发育良好，形态正常的桑葚胚或囊胚
        • 分割：奖囊胚的内细胞团均等分割
      • 意义
      • 注意
    • 胚胎干细胞
      • 来源：早期胚胎或原始性腺中分离出来
      • 特点：
        • 形态上：体积小细胞核大核仁明显
        • 功能上：具有发育全能性
        • 体外培养条件下可以增殖而不发生分化 对它进行冷冻保存也可进行遗传改造
      • 应用：
        • ①用于治疗人类某些顽症
        • ②可以培育人造器官，解决临床上存在的供体器官和 器官移植后免疫排斥的问题
        • ③是研究体外细胞分化的理想材料
        • ④可用于对哺乳动物个体发生 和发育规律的研究
      • 种类：
        • 受精卵→全能干细胞
        • →多能干细胞
        • →专能干细胞
      • 培养过程
• 单克隆抗体
  • 特异性强，灵敏度高，可大量制备
  • “生物导弹”：单克隆抗体＋放射性同位素＋化学药物或细胞毒素结合