生物三知识点

专题1 基因工程

基因工程的概念

基因工程是把一种生物的遗传物质移到另一种生物的细胞中去，并使这种遗传物质所带的遗传信息在受体细胞中表达。基因工程核心是构建重组DNA分子，又叫做DNA重组技术。

基础理论：DNA是遗传物质；DNA双螺旋结构和中心法则的确立；遗传密码的破译。

技术支持：基因转移载体的发现；工具酶的发明；DNA体外重组的实现；重组DNA表达实验的成功。

基因工程的原理：基因重组

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶）

功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。

2.“分子缝合针”——DNA连接酶：缝合相同黏性末端的磷酸二酯键。

3.“分子运输车”——载体

载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。

最常用的载体是质粒,其它载体：λ噬菌体，动植物病毒

(二)基因工程的基本操作程序

第一步：目的基因的获取：目的基因未知采取建立基因文库获得，目的基因已知常是人工合成或用PCR扩增目的基因，人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。

第二步：形成重组DNA分子过程：将目的基因与载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA 重新组合的过程。如果以质粒作为载体，首先要用一定的限制酶切割质粒，使质粒出现一个切口，露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因，使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入到质粒的切口处，再加入适量的DNA连接酶，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就会因碱基互补配对而结合，形成了一个重组DNA分子。

考虑两两分子连接，常有质粒—质粒；目的基因—目的基因；质粒—目的基因三种。

第三步：将重组DNA分子导入受体细胞_常用的方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：原核生物作为受体细胞的原因是繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，最常用的原核细胞是大肠杆菌，其转化方法是：先用CaCl2处理细胞，增大其细胞壁的通透性，使重组DNA分子进入大肠杆菌，完成导入过程。

第四步：筛选含目的基因的受体细胞：依据是：标记基因是否表达。先将受体细胞培养，取一部分细胞放入选择培养基筛选。质粒上若有两个抗性基因，插入目的基因时，一般破坏其中一个。则质粒—质粒结合的可以在两种选择培养基上存活；目的基因—目的基因都不存活；质粒—目的基因一种培养基上存活。

第五步：目的基因的表达：可以检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用用标记的目的基因作探针与相应的mRNA杂交。可以检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原－抗体杂交。有时还可以进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

（三）基因工程的应用

（1）植物基因工程成果：略（2）动物基因工程成果：略（3）基因工程与疾病治疗：

基因工程药物（利用转基因工程菌生产淋巴因子、抗体、疫苗等）。

注：如果工程菌为原核生物，因其没有内质网、高尔基体，所以不能生产糖蛋白类物质。大肠杆菌中若导入人的胰岛素基因，合成的是人的胰岛素原，进一步加工后才具生物活性。

基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，以纠正和补偿基因的缺陷，使该基因表达产物发挥作用。但其并没有替换原来的基因。

常涉及考点还有：1.转基因生物不属于新物种，很多仍可以与原物种杂交，造成基因污染。

2.转入基因所在染色体的同源染色体上无等位基因等。

专题2 细胞工程

克隆：概念：即无性繁殖系，指不通过两个分子、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新一代分子、细胞或个体。

（一）植物细胞工程

1.理论基础（原理）：细胞全能性

全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞

2.植物组织培养技术：取外植体（离体的器官、组织、细胞），注意要消毒（可用次氯酸钠、无菌水处理，在超净工作台上操作）；将外植体接种到灭菌后的培养基，并封口（培养基成分：蔗糖、生长素、细胞分裂素、水、矿质元素、琼脂）；通过脱分化（由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程），形成愈伤组织（特点：排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的薄壁细胞。）；将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上，通过液体悬浮培养可以分散成单细胞，这种单细胞细胞质丰富、液泡小而细胞核大，这是胚性细胞的特征。适宜的培养基中，这种单细胞可发育成胚状体，进行转接到分化培养基上，进行再分化（产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根、芽等器官。生长素浓度较高利于生根，细胞分裂素浓度较高利于生芽）；再分化过程一定要光下，一段时间后诱导出试管苗；移栽到大田。

用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。

植物细胞全能性的体现：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能力，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，细胞的全能性的表达程度大不相同。长期培养中培养物胚胎发生和器官形成能力下降的可能原因有染色体畸变、细胞核变异或非整倍体产生等。而且不可逆；细胞或组织中激素平衡被破坏，或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变；随时间推移，由于其他各种原因产生缺乏成胚性的细胞系。

要克隆成功，要做到:①深入探讨特定植物细胞全能性的表达条件。②在植物克隆试验研究中，尽量选择优良、细胞全能性表达充分的基因型。

3.其他技术

植物细胞培养：植物细胞在体外条件下得存活或生长，不形成组织，以生产次生代谢产物为目的。

植物器官培养：将植物各种器官从母体上分离，放在无菌人工环境上进一步发育成幼苗。

原生质体培养：在0.5—0.6mol／L的甘露醇溶液环境（较高渗透压）下用纤维素酶和果胶酶混合液处理细胞，获得球形原生质体。

（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，经过机械消化和胰酶消化，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。