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1.转化的概念:是目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。 2.常用的转化方法:

①将目的基因导入植物细胞:采用最多的方法是农杆菌介导转化技术(农杆菌转化法),其 次还有基因枪介导转化技术(基因枪法)和花粉管通道技术(花粉管通道法)。 ②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。

③将目的基因导入微生物细胞:Ca处理法。

(四) 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达(目的基因的检测与鉴定)

1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因,方法是采用DNA分子杂交技术。

2.其次还要检测目的基因是否转录出mRNA,方法是采用DNA分子杂交技术。 3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是采用抗原—抗体杂交技术。 4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。

第二节 基因工程的应用

1.运用基因工程改良动植物品种最突出的优点是:能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。

2.基因工程的应用

(1)植物基因工程:抗虫、抗病、抗逆转基因植物,利用转基因改良植物的品质。 (2)动物基因工程:提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质,用转基因动物生

产药物,用转基因动物作器官移植的供体等。

(3)基因诊断和基因治疗:

基因诊断:又称为DNA诊断,是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或

携带病 原体。

基因治疗:指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。

实例:ADA基因缺陷症的基因治疗

细胞工程

(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

(1)过程:离体的植物器官、组织或细胞 ―→愈伤组织 ―→试管

苗 ―→植物体

(2)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。

(3)地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的

最后一道工序。

3.植物细胞培养(苏教版)

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(1)概念:在实验室工厂化生产的条件下,将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中,进行悬浮培养,得到分散游离的悬浮细胞,通过继代培养使细胞增殖,从而获得大量的细胞群体的一种技术。 (2)与植物组织培养的关系 ①植物组织培养是基础。

②目的不同:植物组织培养的目的是得到更多的植物体,植物细胞培养的目 的是获得人类所需的细胞

(3)实例:成功地培养红豆杉的细胞,从中提取出重要的抗肿瘤药物——紫杉醇。 4.植物体细胞杂交技术 (1)过程:

(2)诱导融合的方法:物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。

(3)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。

(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→

用胰蛋白酶或胶原蛋白酶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)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞

数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。 (4)动物细胞培养需要满足以下条件

①无菌、无毒的环境:培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素,

以防培养过程中的污染。此外,应定期更换培养液,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。

②营养:合成培养基成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血

清、血浆等天然成分。

③温度:适宜温度:哺乳动物多是36.5℃+0.5℃;pH:7.2~7.4。

④气体环境:95%空气+5%CO2。O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH。 (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。

(3)体细胞核移植的大致过程是:

核移植

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胚胎移植

(4)体细胞核移植技术的应用:

①加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育; ②保护濒危物种,增大存活数量; ③生产珍贵的医用蛋白; ④作为异种移植的供体; ⑤用于组织器官的移植等。

(5)体细胞核移植技术存在的问题:

克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。 4.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,称为杂交细胞。

(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,常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。 (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。 (4)动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较: 比较项目 细胞融合的原理 细胞融合的方法 诱导手段 用法 植物体细细胞膜的流动性 去除细胞壁后诱离心、电刺激、克服了远缘杂交胞杂交 导原生质体融合 振动,聚乙二醇的不亲和性,获得等试剂诱导 杂种植株 除应用植物细胞动物细胞细胞膜的流动性 使细胞分散后诱制备单克隆抗体杂交手段外,再加的技术之一 融合 导细胞融合 灭活的病毒诱导 5.单克隆抗体

(1)抗体:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。

(2)单克隆抗体的制备过程: 抗原注入小鼠体内

分离

B淋巴细胞 细胞融合 杂交瘤细胞 细胞培选择培养细胞 注入小体内培养 从腹水提取 单克隆抗体 骨髓瘤细胞 培养基 体外培养 从培养液提(3)杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。 (4)单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。 (5)单克隆抗体的作用:

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① 作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。

② 用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其它疾病。

生态工程

一、生态工程的概念

1、是指应用生态系统中物种共生和物质循环再生原理、结构和功能协调原则,结合经系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。 2、实例:农林牧副渔一体化生态工程

依据生态学基本原理,其关键是调控系统内部的结构和功能,进行优化组合,提高生态系统物质再生和能量转化的能力,充分发挥物质生产的潜力,尽量充分利用原料、产品、副产品、废弃物以及时间、空间和营养生态位,提高整体的综合效益。 3、(人教版)

人类设计生态工程的根本目的是在促进自然界良性循环的前提下,充分发挥资源的生产潜力,防治环境污染,达到生态效益与经济效益的同步发展。与传统的工程相比,生态工程具有低消耗、多效益、可持续的特征。 4、(人教版)生态经济:主要是通过实行“循环经济”的原则,使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或者另一个系统的生产原料,从而实现废弃物的资源化,而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。

二、生态工程所遵循的基本原理(人教版) 1、物质循环再生原理:

物质能够在各类生态系统中,进行区域小循环和全球地质大循环,循环往复,分层分级利用,从而达到取之不尽、用之不竭的效果。 2、物种多样性原理:

一般而言,物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。 生物多样性高,可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存,就可以在有限的资源条件下,产生或容纳更多的生物量,提高系统生产力。即使某个物种由于某种原因而死亡,也会很快有其他物种占据它原来的生态位置,从而避免了系统结构或功能的失衡。 3、协调与平衡原理:

处理好生物与环境的协调与平衡,除了考虑生物的生态适应性外,还需要考虑环境承载力。

环境承载力(又称环境容纳量):是指某种环境所能养活的生物种群的数量。 4、整体性原理:

人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时,不但要考虑到自然生态系统的规律,更重要的是,还要考虑到经济和社会等系统的影响力。除此之外,社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论,是解决生态环境问题的必要基础。 5、系统学和工程学原理:

(1)系统的结构决定功能原理:

生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构,通过改变和优化结构,达到改善系统功能的目的。

(2)系统整体性原理:

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系统各组分之间要有适当的比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转化和流通,并且实现总体功能大于各部分之和的效果,即“1+1>2”。

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