高中生物工程有哪些

　　生物工程是高中生物課程的重點內容，需要同學們掌握生物工程知識點。下面是小編為大家整理的高中生物工程知識點，希望對大家有所幫助!

　　高中生物工程一： 基因工程

　　基因工程：是指按照人們的願望，進行嚴格的設計，通過體外DNA重組和轉基因技術，賦予生物以新的遺傳特性，創造出更符合人們需要的新的生物型別和生物產品。基因工程是在DNA分子水平上進行設計和施工的，又叫做DNA重組技術。

　　***一***基因工程的基本工具

　　1. “分子手術刀”——限制性核酸內切酶***限制酶***

　　***1***來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

　　***2***功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，並且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

　　***3***結果：

　　經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。

　　2. “分子縫合針”——DNA連線酶

　　***1***兩種DNA連線酶***E·coliDNA連線酶和T4-DNA連線酶***的比較：

　　①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

　　②區別：E·coliDNA連線酶來源於大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連線起來;而T4DNA連線酶能縫合兩種末端，但連線平末端的之間的效率較低。

　　***2***與DNA聚合酶作用的異同：

　　DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連線酶是連線兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。

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　　3. “分子運輸車”——載體

　　***1***載體具備的條件：

　　①能在受體細胞中複製並穩定儲存。

　　②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。

　　③具有標記基因，供重組DNA的鑑定和選擇。

　　***2***最常用的載體是質粒,它是一種裸露的、結構簡單的、獨立於細菌染色體之外，並具有自我複製能力的雙鏈環狀DNA分子。

　　***3***其它載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒。

　　***二***基因工程的基本操作程式

　　第一步：目的基因的獲取

　　1. 目的基因是指： 編碼蛋白質的結構基因 。

　　2. 原核基因採取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉錄法和化學合成法。

　　3. PCR技術擴增目的基因

　　***1***PCR的含義：是一項在生物體外複製特定DNA片段的核酸合成技術。

　　***2***目的：獲取大量的目的基因

　　***3***原理：DNA雙鏈複製

　　***4***過程：

　　第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈;

　　第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結合;

　　第三步：加熱至70～75℃，熱穩定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。

　　***5***特點：指數***2n***形式擴增

　　第二步：基因表達載體的構建***核心***

　　1. 目的：使目的基因在受體細胞中穩定存在，並且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發揮作用。

　　2. 組成：目的基因+啟動子+終止子+標記基因

　　***1***啟動子：是一段有特殊結構的DNA片段，位於基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質。

　　***2***終止子：也是一段有特殊結構的DNA片段 ，位於基因的尾端。

　　***3***標記基因的作用：是為了鑑定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。

　　第三步：將目的基因匯入受體細胞

　　1. 轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，並且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。

　　2. 常用的轉化方法：

　　將目的基因匯入植物細胞：採用最多的方法是農桿菌轉化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

　　將目的基因匯入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。方法的受體細胞多是受精卵。

　　將目的基因匯入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少 ，最常用的原核細胞是大腸桿菌 ，其轉化方法是：

　　先用Ca2+處理細胞，使其成為感受態細胞 ，再將重組表達載體DNA分子溶於緩衝液中與感受態細胞混合，在一定的溫度下促進感受態細胞吸收DNA分子，完成轉化過程。

　　3. 重組細胞匯入受體細胞後，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據是標記基因是否表達。

　　第四步：目的基因的檢測和表達

　　1. 首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是採用DNA分子雜交***DNA-DNA***技術。

　　2. 其次還要檢測目的基因是否轉錄出mRNA，方法是採用分子雜交***DNA-RNA***技術。

　　3. 最後檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是採用抗原—抗體雜交技術。

　　4. 有時還需進行個體生物學水平的鑑定。如生物抗蟲或抗病的鑑定等。

　　***三***基因工程的應用

　　1. 植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。

　　2. 動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產品品質、用轉基因動物生產藥物。

　　3. 基因治療：把正常的外源基因匯入病人體內，使該基因表達產物發揮作用。

　　4. 基因診斷：又稱為DNA診斷，是採用基因檢測的方法來判斷患者是否出現了基因異常或攜帶病原體。

　　***四***蛋白質工程的概念

　　蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其生物功能的關係作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或製造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。***基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質***

　　蛋白質工程的基本途徑：

　　從預期的蛋白質功能出發

　　設計預期的蛋白質結構

　　推測應有的氨基酸序列

　　找到相對應的脫氧核苷酸序列***基因***

　　★蛋白質工程與基因工程區別

　　高中生物工程二：細胞工程

　　***一***植物細胞工程

　　1. 理論基礎***原理***：細胞全能性

　　全能性表達的難易程度：受精卵>生殖細胞>幹細胞>體細胞;植物細胞>動物細胞

　　2. 植物組織培養技術

　　***1***過程：離體的植物器官、組織或細胞→愈傷組織→試管苗→植物體

　　***2***用途：微型繁殖、作物脫毒、製造人工種子、單倍體育種、細胞產物的工廠化生產。

　　***3***地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最後一道工序。

　　***二***動物細胞工程

　　1. 動物細胞培養

　　***1***概念：動物細胞培養就是從動物機體中取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然後放在適宜的培養基中，讓這些細胞生長和繁殖。

　　***2***動物細胞培養的流程：取動物組織塊***動物胚胎或幼齡動物的器官或組

　　織***→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→製成細胞懸液→轉入培養瓶中進行原代培養→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續傳代培養。

　　***3***細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現象稱為細胞的接觸抑制。

　　***4***動物細胞培養需要滿足以下條件

　　①無菌、無毒的環境：培養液應進行無菌處理。通常還要在培養液中新增一定量的抗生素，以防培養過程中的汙染。此外，應定期更換培養液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。

　　②營養：合成培養基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。

　　③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃+0.5℃;pH：7.2～7.4。

　　④氣體環境：95%空氣+5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養液的pH。

　　***5***動物細胞培養技術的應用：製備病毒疫苗、製備單克隆抗體、檢測有毒物質、培養醫學研究的各種細胞。

　　2. 動物體細胞核移植技術和克隆動物

　　***1***哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植***比較容易***和體細胞核移植***比較難***。

　　***2***選用去核卵***母***細胞的原因：卵***母***細胞比較大，容易操作;卵***母***細胞細胞質多，營養豐富。卵細胞的細胞質可使體細胞細胞核全能性得到表達。

　　***3***體細胞核移植的大致過程是：

　　***4***體細胞核移植技術的應用：

　　①加速家畜遺傳改良程序，促進良畜群繁育;

　　②保護瀕危物種，增大存活數量;

　　③生產珍貴的醫用蛋白;

　　④作為異種移植的供體;

　　⑤用於組織器官的移植等。

　　***5***體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現出遺傳和生理缺陷等。

　　3. 動物細胞融合

　　***1***動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。融合後形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳資訊的單核細胞，稱為雜交細胞。

　　***2***動物細胞融合與植物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似，常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。

　　***3***動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。

　　4. 單克隆抗體

　　***1***抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產量低、純度低、特異性差。

　　***2***單克隆抗體的製備過程：

　　兩次篩選：第一次篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選出能產生特異性抗體的雜交瘤細胞。

　　***3***雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產生專一的抗體。

　　***4***單克隆抗體的優點：特異性強，靈敏度高，並能大量製備。

　　***5***在腹腔內增殖的優點：不需要特定的培養基，不需要嚴格的外界條件。

　　***6***篩選的時候用：特定的選擇性培養基進行篩選。

　　***5***單克隆抗體的作用：

　　①作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異，並跟一定抗原發生特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優點。

　　②用於治療疾病和運載藥物：主要用於治療癌症治療，可製成“生物導彈”***藉助單克隆抗體的導向作用***，也有少量用於治療其它疾病。