小中高 精品 教案 试卷
专题14 现代生物科技专题
一、基因工程和蛋白质工程 1.掌握基因工程的3种工具:
(1)限制性核酸内切酶:识别特定核苷酸序列,并在特定位点切割DNA分子,切开磷酸二酯键,产生黏性末端或平末端。
(2)DNA连接酶:连接两个DNA片段形成磷酸二酯键。 (3)载体:有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 2.掌握基因工程的操作流程: (1)获取目的基因的3种途径: ①从基因文库中获取。 ②利用PCR技术扩增。 ③通过化学方法人工合成。 (2)基因表达载体的构建: ①目的基因。
②启动子:RNA聚合酶识别和结合部位,驱动基因转录。 ③终止子:RNA聚合酶脱离部位,终止转录。
④标记基因:鉴别受体细胞中是否导入含有目的基因的基因表达载体。 (3)将目的基因导入受体细胞: 导入方法根据生物的种类不同而不同:
①植物:农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法。 ②动物:显微注射技术(导入受精卵)。 ③微生物:感受态细胞法(Ca处理)。 (4)目的基因的检测与鉴定:
①检测目的基因是否导入受体细胞:DNA分子杂交技术。 ②检测目的基因是否转录出mRNA:分子杂交技术。 ③检测目的基因是否翻译成蛋白质:抗原-抗体杂交技术。 ④个体生物学水平鉴定:根据表达性状判断。 3.PCR技术:
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(1)原理:DNA双链复制。
(2)条件:引物、DNA模板、TaqDNA聚合酶、四种脱氧核苷酸。 (3)过程:变性→复性→延伸。
(4)结果:目的基因呈指数形式扩增(约为2,n为扩增循环次数)。 (5)与体内DNA复制不同:不需要解旋酶,需耐高温的DNA聚合酶。 4.蛋白质工程:
(1)原理:中心法则的逆推。 (2)实质:改造基因。
(3)产物:产生自然界中没有的新蛋白质。 二、细胞工程 1.植物组织培养:
(1)条件:离体,一定营养物质,激素(生长素、细胞分裂素)等。 (2)培养基状态:固体培养基。
(3)植物组织培养的目的不同,培养阶段也就不一样: ①若生产人工种子,则培养到胚状体阶段。 ②若提取细胞产物,则培养到愈伤组织阶段。 ③若培育新个体,则应培养到试管苗阶段。 2.植物体细胞杂交:
(1)植物体细胞杂交技术:将不同的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的过程。不管是染色体数、基因组数,还是染色体组都采用直接相加的方法计算。 (2)酶解法:用纤维素酶和果胶酶处理去除细胞壁。
(3)诱导原生质体融合:物理法(离心、振动、电激)、化学法(聚乙二醇)。 (4)原生质体融合成功的标志——再生出新的细胞壁。 (5)杂种植物细胞培育成功的原理:植物细胞的全能性。 3.动物细胞培养的特殊营养条件: (1)液体培养基,加入动物血清、血浆等。 (2)通入氧气以满足代谢的需要。 (3)通入二氧化碳以维持培养液的pH。 4.动物体细胞核移植技术: (1)流程图:
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(2)原理:动物细胞核的全能性。 (3)卵母细胞去核的方法:显微操作法。
(4)供体细胞:传代10代以内的细胞。因为10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。 (5)细胞核移植技术中也可将供体细胞直接注入去核卵母细胞中。 5.动物细胞融合:
(1)原理:细胞膜的流动性、细胞增殖。
(2)诱导方法:物理法、化学法和生物法(灭活的病毒)。 6.单克隆抗体: (1)三种细胞特点不同:
①免疫后的B淋巴细胞:能分泌抗体,不能增殖。 ②骨髓瘤细胞:能大量增殖,不能分泌抗体。 ③杂交瘤细胞:既能分泌抗体,又能大量增殖。 (2)两次筛选的目的不同:
第一次筛选:通过选择培养基筛选出杂交瘤细胞。
第二次筛选:通过克隆化培养、抗体检测,筛选出能产生特异性抗体的细胞群。 三、胚胎工程
1.操作对象:早期胚胎或配子(生殖细胞、受精卵和早期胚胎细胞)。
2.实质:在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。 3.理论基础:哺乳动物受精机制和早期胚胎发育的规律。 4.技术:体外受精技术、胚胎移植技术、胚胎分割技术。 5.胚胎移植过程中的四个解读: (1)排卵是指卵子从卵泡中排出。
(2)受精过程3大反应:顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应。 (3)区别两个标志:
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受精标志:卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。 受精完成标志:雌雄原核融合成合子。
(4)防止多精入卵受精的两大屏障:透明带反应和卵细胞膜反应。
7.胚胎移植的生理学基础:
(1)胚胎移入的基础:哺乳动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。 (2)胚胎收集的基础:哺乳动物的早期胚胎形成后,在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态。
(3)移入胚胎存活的基础:受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
(4)保留遗传特性的基础:供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。 四、生态工程 1.生态工程的原理: (1)物质循环再生原理。 (2)物种多样性原理。 (3)协调与平衡原理。 (4)整体性原理。 (5)系统学和工程学原理。 2.生态工程基本原理的判断方法:
(1)强调物质循环、废物利用、减轻环境污染→物质循环再生原理。 (2)体现物种多,营养关系复杂→物种多样性原理。
(3)强调生物与环境的协调与平衡;涉及环境承载力→协调与平衡原理。 (4)涉及自然、经济和社会,指整个系统,如林业生态工程建设→整体性原理。
(5)涉及结构、功能,分布式、集中式、环式→系统的结构决定功能原理(系统学和工程学原理)。 (6)涉及系统组分的比例关系、总体功能大于各部分之和,指系统内部,如互利共生→系统整体性原理(系统学和工程学原理)。
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