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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：裸露、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：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9095DNA解旋冷却到5560，引物结合到互补DNA链加热至7075，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抗虫转基因植物 抗病转基因植物抗逆转基因植物 利用转基因改良植物品质动物基因工程提高动物生长速度用转基因动物生产药物(如乳腺生物反应器)用转基因动物作器官移植的供体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体外基因治疗 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： 能强烈刺激愈伤组织的形成（细胞分裂素、生长素共同使用） 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：制备病毒疫苗、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微型繁殖作物脱毒生产人工种子单倍体育种突变体的利用细胞产物的工厂化生产蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、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)应用治疗人类的某些顽症；培育移植用的人造组织器官；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