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高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理.doc

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高中生物选修3《现代生物科技专题》知识梳理.doc
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选修 3《现代生物科技专题》知识梳理 专题 1 基因工程1.1 基因工程的诞生一、基因工程的诞生1、20 世纪中叶,基础理论取得了重大突破• DNA 是遗传物质的证明:1944 艾弗里等人• DNA 双螺旋结构和中心法则的确立:1953 年沃森和克里克建立了 DNA 双螺旋结构模型。1958 年,梅塞尔松和斯塔尔用实验证明了 DNA的半保留复制,随后不久确立了中心法则。• 遗传密码的破译:1963 年,尼伦贝格等破译了遗传密码。2、技术的发明使基因工程的实施成为可能• 基因转移载体的发现• 工具酶的发明• DNA 合成和测序技术的发明• DNA 体外重组的实现• 重组 DNA 表达实验的成功:1973 年,博耶和科恩将两种不同来源的 DNA 分子进行体外重组,并首次实现了在大肠杆菌中的表达,至此,基因工程正式问世。• 第一例转基因动物问世:1980 年,科学家首次通过显微注射法,培育出世界上第一个转基因动物。这一实验被认为是基因工程发展史上的一个里程碑。• PCR 技术的发明:1985 年,科学家 莫里斯发明。二、基因工程的概念是指在体外通过人工“剪切” 和“ 拼接”等方法,对生物的基因进行改造和重新组合,然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达,产生人类需要的基因产物的技术。又称重组 DNA 技术。思考:(1)基因工程的物质基础是:所有生物的 DNA 均由四种脱氧核苷酸组成。(2)基因工程的结构基础是:所有生物的 DNA 均为双螺旋结构。(3)一种生物的 DNA 上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达,是因为它们共用一套遗传密码子。1.2 基因工程的原理及技术一、基因工程的工具——酶与载体1、分子手术刀:限制性核酸内切酶(简称限制酶) 。(1)来源:主要从原核生物中分离和纯化。(2)特点:每种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的位点上切割 DNA 分子。(切割的化学键:磷酸二酯键)(2)切割方式错位切:产生黏性末端。平切: 产生平口末端。2、分子针线:DNA 连接酶。(1)类型:E·coliDNA 连接酶、T 4DNA 连接酶等。(2)作用:可以将两个 DNA 片段之间的 2 各缺口通过磷酸二酯键同时连接起来。3、运载工具:载体。(1)种类:质粒(常用) 、噬菌体、可起载体作用的动植物病毒。(2)质粒:来源:是细菌细胞质中一种很小的环状、双链 DNA 分子。条件:①具有一个至多个限制酶切割位点。②能在受体细胞中自我复制,或整合到染色体 DNA 上,随染色体 DNA 进行同步复制。③具有某些标记基因。 (供重组 DNA 的 鉴定和选择)④能“友好”地“借居”在受体细胞内;二、基因工程的一般过程与技术苏教版 人教版1、获得目的基因 1、目的基因的获取2、制备重组 DNA 分子 2、基因表达载体的构建3、转化受体细胞 3、将目的基因导入受体细胞4、筛选出获得目的基因的受体细胞5、培养受体细胞并诱导目的基因的表达 4、目的基因的检测与鉴定1、目的基因的获取(1)目的基因:主要是指编码蛋白质的结构基因。(2)获取方法从自然界已有物种中分离人工合成补充:聚合酶链式反应技术(PCR 技术)(1)PCR:即聚合酶链式反应(2)PCR 技术:在体外通过酶促反应有选择地大量扩增目的基因或序列的技术。(3)方法:2、基因表达载体的构建(核心)(1)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因可以能够表达和发挥作用。(2)组成:目的基因 + 启动子 + 终止子 + 标记基因(3)构建步骤:用同一种限制酶切割目的基因和载体,从而产生相同的黏性末端,再用 DNA 连接酶连接。(形成的分子称:重组 DNA 分子或重组质粒。 )【特别提示】插入的目的基因只是目的基因部分,其表达需要调控序列,因而用作载体的质粒前需有启动子,后需有终止子。3、将目的基因导入受体细胞(转化)(1)受体种类不同,导入方法不同导入植物细胞:农杆菌转化法(常用) 、基因枪法、花粉管通道法。从基因文库中获取目的基因利用 PCR 技术扩增目的基因逆转录RNA 聚合酶识别和结合部位,位于基因的首端。 鉴别受体细胞中是否含有目的基因。终止信号,位于基因的尾端。导入动物细胞:显微注射法。导入微生物细胞:Ca 2+处理法 。(2)受体细胞的种类植物:可以是受精卵、体细胞(可经组织培养成完整个体)动物:受精卵(因为动物细胞的全能性受到抑制)(3)转化实质:目的基因整合到受体细胞的染色体 DNA 上。4、目的基因的检测与鉴定(1)分子检测①检测转基因生物的染色体 DNA 是否插入了目的基因(DNA 分子杂交法)②检测目的基因是否转录出了 mRNA(分子杂交法)③检测目的基因是否翻译出了蛋白质(抗原—抗体杂交法)
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