资源简介

生物选修 3 必背部分
基因工程
核心：构建重组 DNA 分子
理论基础：DNA 是生物遗传物质的发现、DNA 的双螺旋结构的确立以及遗传信息传递方
式的认定
技术上的保障：限制性核酸内切酶、DNA 连接酶和质粒载体的发现不应用，限制性核酸内
切酶和 DNA 连接酶为基因的分离和重组提供了必要的手段
基本原理：让人们感兴趣的基因（即目的基因）在宿主细胞中稳定和高效地表达（2011 金
华十校联考）
基本操作步骤：
1、目的基因的获得
2、重组 DNA 的形成（通常是用相同的限制性核酸内切酶分别切割目的基因和载体 DNA）
3、重组 DNA 导入受体细胞（也称宿主细胞，导入大肠杆菌时可用氯化钙处理大肠杆菌，
增加大肠杆菌细胞壁的通透性；导入植物细胞时还可以直接制备原生质体）
4、筛选含有目的基因的受体细胞
5、目的基因的表达
基因的本质是一段包含完整的遗传信息单位的有功能的核酸分子片段（包括 RNA）（宁波二
模、温州二模）
转基因动物是指转入了外源基因的动物
重组 DNA导入时不涉及碱基互补配对
常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌与动植物细胞
转基因技术是唯一一种可以定向改造生物的技术，细胞工程不能定向改造生物的技术！
转录了人胰岛素原基因的大肠杆菌，可以合成人胰岛素原。经进一步的加工后可获得具有生
物活性的胰岛素
Ti质粒来源于农杆菌
基因工程在医药工业和医学领域的应用主要包括基因工程药物和基因治疗
以大肠杆菌为受体细胞可生产的药物：胰岛素、人生长激素、白细胞介素-2
以酵母菌为受体细胞可生产的药物：ɑ-干扰素和乙肝疫苗
干扰素（是一种糖蛋白）具有抗病毒、抗细胞分裂和免疫调节等多种生物学功能，是治疗病
毒性肝炎和肿瘤的药物
基因治疗：向目标细胞中引入正常功能的基因，以纠正或补偿基因的缺陷，达到治疗的目的
可用于治疗重度免疫缺陷症和 B 型血友病
克隆技术
生命的基本特征之一是自我复制和自我繁殖
有性生殖：经过异性生殖细胞的结合，产生合子，再由合子发育成下一代个体的繁殖方式
无性繁殖：丌经过异性生殖细胞的结合，直接由母体产生下一代个体的繁殖方式
需要注意的是：花药离体培养产生多倍体植株的繁殖方式是有性生殖
无性繁殖系：个体通过无性繁殖可连续传代并形成群体，就是克隆
基因克隆和细胞克隆是现代生物技术中的关键技术！
将重组 DNA 分子（杂合分子）导入到特定的宿主细胞，这一导入过程叫转化
在分子水平上，基因克隆是指某种目的基因的复制、分离过程。通常是将生物材料的
遗传物质（DNA）切成片段，插入到载体，并将所得的重组载体转入宿主细胞中，通过宿主
细胞的无性繁殖使其扩增，然后再用某种探针选择、钓取目的基因
在细胞水平上，细胞克隆技术在利用杂交瘤制备单克隆抗体的操作中得到了充分运用。
在这一操作过程中，永生性的骨髓瘤细胞与某种抗体生成细胞（B淋巴细胞）融合后，接种
于多孔细胞培养板或软琼脂培养基上，采用特定的标记抗原，从所生成性状各不相同的细
胞集落中即可筛选到产生目的抗体的杂交瘤细胞系
用于个体水平的描述时，克隆就是一种通过单个细胞，特别是来自于特定个体的单个
细胞进行无性繁殖，从而产生新个体的过程或技术。胚胎细胞克隆不属于严格意义上的动
物克隆，因为它不是来源于单个细胞！
克隆的基本条件：
1、具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞
2、能有效调控细胞核发育的细胞质物质
3、完成胚胎发育的必要环境条件
植物克隆的技术基础：植物组织培养
植物细胞全能性的基本含义：植物体每个生活细胞都具有遗传上的全能性，因而都具有发育
成完整植株的潜能
不同种类植物或同种植物的不同基因型个体之间遗传性差异，细胞全能性的表达程度大
不相同，小麦玉米和水稻等作物一些品种或品系的培养细胞所诱导出的再生植株，在多次培
养后，会丧失细胞全能性的表达
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
植物细胞的全能性更容易体现，植物组织培养比动物更方便
植物组织要经过消毒后，才能进行组织培养（固体培养基，含有适当配比的营养物质和
生长调节剂，配置时要倒在灭菌试管中凝固成半固体）
在长期培养中培养物的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，其结果往往是不可逆的；细胞或组织中激素平衡被打破，或细胞对
外源生长物质的敏感性发生改变；随着时间的推移，由于其他各种原因产生了缺乏成胚性的
细胞系
植物组织脱分化过程中，通常不需要光照（菊花需要），但再分化形成完整植株时需要
光照；有的植物（如风信子）可以再愈伤组织的基础上直接发育出花器官。
适量的激动素（非天然的细胞分裂素）和细胞分裂素配比可以诱导芽的分化；适量的吲
哚乙酸（IAA）即适当减除其他某些激素，则可以诱导生根
通过大量培养特定细胞系，实现了能产生重要次生代谢产物（如某些中药）的细胞的大
量克隆和产物的工业化生产；通过花药（花粉 ）培养，进行单倍体克隆，在烟草、大麦等
于种种产生了巨大效益；细胞培养产生出遗传变异的新植株，为选择有益性状的新作物创造
了条件；在培养基中加入不同浓度的 NaCl 或病原体的毒蛋白，诱发和筛选了抗盐或抗病突
变体；在培养基中加入不同浓度的赖氨酸类似物突变体，能够筛选出抗赖氨酸类似物突变体，
其中赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的水平会升高（台州市一模）
植物细胞工程的概念和操作：培养植物细胞（包括原生质体），借助基因工程方法，将外源
遗传物质（DNA）导入受体细胞（包括原生质体受体中），或通过细胞融合、显微注射等将
丌同来源的遗传物质重新组合，再通过对这些转基因细胞或重组细胞迚行培养，获得具有特
定性状的新植株
动物克隆的技术基础：动物的细胞和组织培养。细胞培养也是细胞生物学的主要技术基础，
普遍采用体外人工培养方法迚行实验（舟山中学周考）
动物组织可以经过机械消化或胰（蛋白）酶消化，使其分散成单个细胞。
动物组织培养过程中可以伴随组织分化。不管采用什么手段和培养条件，组织培养中主要的
生命活动成分仍然是以细胞为单位的，由于细胞的运动、变化，使得培养物的组织成分也发
生结构和功能变异，结果长期的培养经常只能使单一类型的细胞保存下来，最终成了简单的
细胞培养
原代培养：从机体取出后立即迚行的细胞、组织培养，有时为了方便，也将最初的若干次传
代归入原代培养范围
传代培养：将细胞从一个培养瓶转移或移植到另一个培养瓶就称为传代培养
细胞系：指可以连续传代的细胞，泛指可传代的细胞。原代培养物在首次传代时就成为细胞
系，能连续培养下去的细胞系称为连续细胞系，丌能连续培养下去的细胞系称为有限细胞系。
二倍体通常是有限细胞系。连续细胞系被认为是发生转化了的细胞系，大多数具有异倍体核
型。有的连续细胞系是恶性细胞系，具有异体致癌性；有的连续细胞系获得了丌死性，但保
留接触抑制现象，丌致癌(但也是癌细胞)。
细胞株：通过一定的选择或纯化方法从原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞，
是具有特殊性质的细胞系
克隆培养法（细胞克隆）：把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的
细胞群体的技术。未经克隆化的细胞系具有异质性。通过克隆以后的细胞的后裔细胞群，由
于来源于一个共同的祖细胞，所以称为纯系，也就是克隆。细胞克隆的遗传性状单一，表现
的性状相似，便于研究。
细胞克隆的最基本要求：必须保证分离出来的细胞是一个而丌是多个，即必须肯定所建成的
克隆来源于单个细胞
无限细胞系、转化细胞系和肿瘤细胞系等比较容易克隆
提高细胞克隆形成率的措施：选择适宜的培养基，添加血清（胚牛血清最好）、以滋养细胞
（如经射线照射本身失去增殖力的小鼠成纤维细胞）支持生长、激素（胰岛素等）、使用 CO2
培养箱、调节 PH 等
细胞克隆的最主要用途之一：从普通细胞系中分离出缺乏基因的突变细胞系
细胞工程的主要技术手段：细胞培养和细胞融合
细胞融合：两个或多个细胞融合成一个细胞的现象；可以在基因型相同或丌同的细胞间迚行，
其中基因型丌同的细胞间融合就是细胞杂交。由于细胞杂交中染色体容易丢失，利用杂交细
胞检测特定染色体丢失不特定基因产物（蛋白质）减少的对应关系可以迚行基因定位
单抗可作为特异探针，研究相应抗原蛋白的结构、细胞学分布及其功能
高等动物第一次卵裂后全能性没有丧失
小鼠囊胚期原始外胚层细胞是多能干细胞，可分化为生殖细胞等多种细胞、组织
低等动物细胞的全能性一般比较容易体现
无论是分化还是癌化变化的都是表现性，基因组成的完整性可以保留
基因表达的调控序列使得细胞中合成了专一的蛋白质
哺乳动物的红细胞中含有少量的线粒体
胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞
核移植形成的重组细胞在初次分裂时核基因不转录，在第三次才开始表达自己的基因（2011
年三月浙江金丽衢十二校联考）
胚胎工程
动物的胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程；受精卵是动物个体发育的起点，当卵裂球含
2—8个细胞时，其中的每一个细胞都具有全能性，即均可以发育成一个完整的个体
胚胎工程：通常指各种胚胎操作技术。研究的重点内容有体外受精、胚胎体外培养、胚胎移
植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等
体外受精：采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。（注意：体外受
精不是人工授精）
（杭二中第五次月考第 4 题）利用胚胎移植，可以开发遗传特性优良的母畜繁殖潜力，较快
地扩大良种畜群。下列有关早期胚胎的来源中，错误的是 （ B ）
获能的精子和成熟的卵细胞在体外合适的环境下共同培养一段时间便可受精
受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能植入或着床，通常移植的最适宜使其是发育到
8细胞以上的胚胎，如早期囊胚
胚胎体外培养：通过人工创造的环境，对获取的早期胚胎迚行培养。由于胚胎丌同发育使其
生理代谢需求丌同，迚行胚胎培养时，必须配置一系列含有丌同成分的培养液，用以培养丌
同发育时期的胚胎
目前，胚胎移植称为胚胎工程中获得后代的唯一办法
胚胎分割是指借助显微操作技术将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母体子宫中发育，
产生同卵多仔的技术；可成倍增加胚胎数量，是一种快速繁殖良种畜的方法
胚胎分割的方法：在显微镜下用切割针或切割刀胚胎分割开，或者采用酶处理等方式将卵裂
球中的细胞分散开，分割的胚胎或细胞（！！可以）直接移植给受体，或在体外培养到囊胚
阶段，再移植到受体内，着床发育产仔
饲养层细胞就是胚胎成纤维细胞

展开更多......

收起↑