第一章 發酵工程第一節筆記
【新教材高中生物選擇性必修三筆記】1.發酵是指人們利用微生物在適宜的條件下,將原料通過微生物的代謝轉化為人類需要的產物的過程 。
2.多種微生物參與了豆腐的發酵,如酵母,曲霉,毛霉等,其中起主要作用的是毛霉 。
3.泡菜的腌制過程中,利用的微生物是乳酸菌,乳酸菌是厭氧細菌,在無氧的條件下,能將葡萄糖分解生成乳酸 。C6H12O6酶→2C3H6O3(乳酸)+能量
4.酵母菌是兼性厭氧微生物,在無氧條件下能進行酒精發酵,溫度是影響酵母菌生長的重要因素,釀酒酵母的最適溫度是280C 。C6H12O6酶→2C2H5OH(酒精)+2CO2+能量
5.醋酸菌是好氧細菌,當氧氣,糖源都充足時,能通過復雜的化學反應將糖分解成乙酸,當缺少糖原時則直接將乙醇轉化為乙醛,再將乙醛變為乙酸 。醋酸菌的最適生長溫度30到350C 。C6H12O6+ O2酶→ 2CH3COOH(乙酸)+ 2H2O+ 2CO2+能量 。C2H5OH +O2酶→ CH3COOH(乙酸)+ H2O+能量
6.許多新鮮水果的果皮表面附著有大量的不同種類的野生酵母菌 。
7.在酒精發酵的過程中,溫度要控制在18-300C進行發酵,每隔12小時將瓶蓋擰松一次,此后再擰緊瓶蓋,通過從發酵的瓶口取樣來對發酵的情況進行監測 。
第一章第二節微生物培養技術及應用
1.獲得純凈培養物的關鍵是防止雜菌污染 。
2.人們按照微生物對營養物質的不同需求,配置出其生長繁殖的培養基,不含凝固劑,成液體狀態的叫液體培養基,在液體培養基中加入瓊脂后稱為瓊脂固體培養基 。
3.微生物在瓊脂固體培養基表面或內部生長,可以形成肉眼可見的菌落 。
4.培養基的基本成分一般含有水,碳源,氮源,和無機鹽等營養物質 。
5.牛肉膏提供的營養是碳元磷酸鹽和維生素等;蛋白胨提供的是氮源和維生素等 。
6.在培養乳酸桿菌時,需要在培養基中添加維生素,在培養霉菌時,一般需要將培養基調至酸性,在培養細菌時,一般需要將培養基調至中性或弱堿性,在培養厭氧微生物時,需要提供無氧環境 。
7.消毒是指使用較為溫和的物理,化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物 。
8.滅菌是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物,包括芽孢和孢子 。
9.常用的消毒方法有,煮沸消毒,巴氏消毒,化學藥劑消毒法 。
10.滅菌有濕熱滅菌,干熱滅菌,灼燒滅菌等 。
11.生物消毒法是指利用生物或其代謝物,除去環境中部分微生物的方法 。
12.濕熱滅菌是一種利用沸水流通蒸汽或高壓蒸汽進行滅菌的方法,其中高壓蒸汽滅菌的效果最好,實驗室常用高壓蒸汽滅菌鍋,在壓力為100KPa,溫度為1210C的條件下來滅菌 。
13.培養基一般用濕熱滅菌 。玻璃器皿,金屬用具可用干熱滅菌,干熱滅菌的溫度在160--1700C 。微生物接種工具,如涂布器,接種環,接種針和接種金屬用具,可用灼燒滅菌 。
14.在微生物學中,將接種于培養基內在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體,稱為培養物 。
15.由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養物,獲得純培養物的過程就是純培養 。
16.檢驗培養基滅菌是否合格,可以將一個未接種的培養基放到適宜條件下,培養一段時間觀察是否有菌落產生 。
17.微生物的純培養包括:配置培養基,滅菌,接種,分離和培養等步驟 。
18.分散的微生物在適宜的固體培養基表面或內部可以繁殖,形成肉眼可見的有一定形態結構的子細胞群體,這就是菌落 。
19.酵母菌的純培養用的培養基是馬鈴薯瓊脂培養基 。
20.平板劃線法的操作過程:通過接種環在固體培養基表面連續劃線的操作,將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面,經過數次劃線后,培養可以分離得到單菌落 。
21.每次劃線要從上一次劃線的末端開始的目的是使菌液逐步稀釋為單一菌落 。
22.每次劃線之前都要灼燒接種環,防止雜菌污染 。
23.在微生物學中,將允許特定種類的微生物生長,同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養基稱為選擇培養基 。
24.分解尿素的酶叫脲酶 。
25.對微生物計數的方法常用稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計數法 。稀釋涂布平板法記的只有活菌,死菌不被計數 。顯微鏡計數包括活菌和死菌 。
26.稀釋涂布平板法的原理是,當樣品的稀釋度足夠高時,培養基表面生長的一個單菌落,來源于樣品稀釋液中的一個活菌 。
27.為了保證結果準確,一般選擇菌落數為30到300的平板進行計數 。同一稀釋度數下,應至少對三個平板進行重復計數,然后求平均值 。
28.稀釋涂布平板法統計的結果比實際的往往要低,原因是因為當兩個或多個細胞連在一起時,平板上觀察到的只有一個菌落,統計結果一般用菌落數而不是活菌數來表示 。
29.顯微鏡直接計數法利用特定的細菌計數板或血細胞計數板,在顯微鏡下觀察計數,然后再計算一定體積的樣品中微生物的數量,統計的結果一般是活菌數和死菌數的總和 。
30.血細胞計數板常用于相對較大的酵母菌細胞,霉菌,孢子等計數,用細菌計數板可對細菌等較小的細胞進行觀察和計數 。
31.土壤中分解尿素的細菌的分離與計數的實驗步驟:土壤取樣,樣品稀釋,微生物的培養和觀察 。
32. 細菌計數一般選擇1×104,1×105和1×106倍稀釋的稀釋液進行平板培養 。
33.不同種類的微生物往往需要不同的培養溫度和培養時間,細菌一般在30-370C的溫度下培養1--2天 。
34.每隔24小時統計一次菌落數目,目的是避免因時間不足而遺漏菌種的數量 。
35.一般來說,在相同的培養條件下,同種微生物表現出各自穩定的菌落特征,如形態大小,顏色以及隆起程度等 。
第一章第三節
1.發酵工程一般包括菌種的選育,擴大培養,培養基的配制,滅菌,接種,發酵和產品的分離,提純等 。
2.選育菌種可以從自然界篩選,也可以通過誘變育種或基因工程獲得 。生產檸檬酸需要篩選產酸量高的黑曲霉 。
3.在發酵之前,還需要對菌種進行擴大培養 。
4.發酵是發酵工程的中心環節,要隨時檢測培養液中微生物數量,產物濃度,及了解發酵進程,還要及時添加必需的營養組分,嚴格控制溫度、PH、溶解氧等發酵條件 。
5.如果發酵產品是微生物細胞本身,可在發酵結束后,采用過濾,沉淀等方法將菌體分離和干燥 。如果產品是代謝物,可根據產物的性質采取適當的提取分離和純化來獲得產品 。
6.發酵工程在食品工程方面的應用包含:生產傳統的發酵產品;生產各種各樣的食品添加劑;生產酶制劑 。
7.發酵工程在農牧業的應用:生產微生物肥料;生產微生物農藥;生產微生物飼料 。
第二章第一節植物細胞工程
1.細胞工程是指應用細胞生物學分子,生物學和發育生物學等多種學科的原理和方法,通過細胞器,細胞或組織水平上的操作,有目的的獲得特定的細胞,組織,器官,個體或其他產品的一門綜合性的生物工程 。
2.細胞經分裂和分化后,仍然具有產生完整生物體,或分化成其他各種細胞的潛能,即細胞具有全能性 。
3.在生物的生長發育過程中,并不是所有的細胞都表現出全能性,這是因為在特定的時間和空間條件下,細胞中基因會選擇性表達 。
4.植物組織培養是指將離體的植物器官,組織或細胞等,培養在人工配制的培養基上,給予適宜的培養條件,誘導其形成完整植株的技術 。
5.離體培養的植物器官組織或細胞稱為外植體 。
6.植物組織培養流程過程:接種外植體,脫分化形成愈傷組織,再分化誘導生芽,誘導生根,最后移栽成活 。
7.一定的激素和營養等條件的誘導下,已經分化的細胞可以經過脫分化,即失去特定的結構和功能轉變成未分化的細胞,進而形成不定型的薄壁組織團,稱為愈傷組織 。
8.愈傷組織能重新分化成芽根等器官,該過程稱為再分化 。
9.植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂脫分化和再分化的關鍵激素,它們的濃度,比例等都會影響植物細胞發育的方向 。
10.一般情況下:生長素/細胞分裂素:比值高,有利于根分化,抑制芽的形成;比值低,有利于芽分化,抑制根形成;比例適中,有利于愈傷組織生長 。
11.接種外植體的方向不要倒插 。由于植物生長素在從形態學上端向形態學下端運輸過程是一個極性運輸的過程,而生長素可以促進植物的生根以及生長發育,所以,在植物組織離體培養中外植體如果倒插的話,則會造成外植體在培養基中不能正常的完成生根及相關發育 。
12.誘導愈傷組織期間一般不需要光照,在后續培養過程中,每日需要給予適當的時間和強度的光照 。脫分化階段:避光培養,有利于脫分化產生愈傷組織(如果是在光照條件下,容易分化產生維管等組織,不利于產生大量的愈傷組織) 。再分化階段:一定要有光照,有利于葉片內葉綠素的合成 。
13. 不同的植物細胞之間是不能雜交的,因為存在生殖隔離 。
14.植物體細胞雜交技術的步驟,在進行體細胞雜交之前,必須先利用纖維素酶和果膠酶,除去細胞壁,獲得原生質體 。
15.人工誘導原生質體融合的方法分為兩類,物理法和化學法 。物理法包括電融合法,離心法等,化學法包括聚乙二醇PEG融合法,高Ca2+和高PH融合法 。融合后得到的雜種細胞,再經過誘導可形成愈傷組織,并進一步發育為完整的雜種植株 。
16.植物體細胞雜交是指將不同來源的植物體細胞在一定條件下融合成雜種細胞,并把雜種細胞培育成新植物體的技術 。
17.植物體細胞雜交技術在打破生殖隔離,實現遠緣雜交育種,培育植物新品種等方面展示出獨特的優勢 。
18.植物繁殖的新途徑:快速繁殖:作物脫毒 。
19.作物新品種的培育:單倍體育種,突變體的應用 。
20.單倍體育種可以通過花藥培養獲得單倍體植株,然后經過誘導染色體加倍就能培育出遺傳性狀穩定的純合二倍體植株,這極大地縮短育種年限,節約了人力物力 。
21.細胞產物的工廠化生產:細胞代謝會產生一些一般認為不是植物基本的生命活動必須的產物——次生代謝物,次生代謝物是一類小分子的有機物,與在植物抗病抗蟲方面發揮作用也是很多藥物、香料和色素等的重要來源 。
22.紫杉醇存在于紅豆杉植物體內的一種次生代謝物,具有高抗癌活性,現已被廣泛用于乳腺癌等癌癥的治療 。
第二章第二節動物細胞工程
1.動物細胞工程常用的技術包括動物細胞培養,動物細胞融合和動物細胞核移植等 。其中,動物細胞培養是動物細胞工程的基礎 。
2.動物細胞培養所需要的營養條件包括糖類,氨基酸,無機鹽和維生素等,其他條件如無菌無毒的環境,適宜的溫度,PH和滲透壓,適宜的氣體條件等 。
3.將細胞所需的營養物質按種類和所需量嚴格配置而成的培養基稱為合成培養基 。對細胞所需的營養物質尚未全部研究清楚,因此在使用合成培養基時需要加入血清等一些天然成分 。培養動物細胞一般用液體培養基也稱為培養液 。
4.由于在體外培養細胞時,必須保證無菌無毒,即需要對培養液和所有培養用具進行滅菌處理,以及在無菌環境下操作培養液,還需要定期更換,以便清除代謝物,防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害 。
5.哺乳動物細胞培養的溫度多以36.5加減0.50C為宜,多數動物細胞生存的PH適宜為7.2-7.4 。
6.動物細胞培養所需氣體主要有O2和CO2,CO2的主要作用是維持培養液的PH 。在進行細胞培養時,通常采用培養皿或松蓋培養瓶,并將它們置于含有95%空氣和5%的CO2的混合氣體在CO2培養箱中進行培養 。
7.在進行細胞培養時,首先對動物組織用機械的方法或胰蛋白酶,膠原蛋白酶處理一段時間,將組織分散成單個細胞,然后用培養液將細胞制成細胞懸液,再將細胞懸液放入培養皿或培養瓶類,置于適宜環境中培養 。
8.體外培養的動物細胞可以分為兩大類,一類細胞能夠懸浮于培養液中生長增殖,另一類需要貼附于某些基質表面才能生長增殖,大多數細胞屬于這種類型,這種類型細胞往往貼附在培養瓶的甁壁上,這種現象稱為細胞貼壁 。
9.貼壁生長的細胞在生長增殖時會發生接觸抑制現象,即當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時,細胞通常會停止分裂增殖,這時需要對細胞進行分瓶培養,讓細胞繼續增殖 。
10.人們通常將分瓶之前的細胞培養及動物組織經處理后的初次培養稱為原代培養,將分瓶后的細胞培養稱為傳代培養 。
11.在進行傳代培養時,懸浮培養的細胞直接用離心法收集 。貼壁細胞需要重新用胰蛋白酶處理,使之分散為單個細胞,然后再用離心法收集 。
12.動物細胞培養和植物細胞培養的相同之處與不同點 。
①培養基不同:植物細胞(固體培養基),動物細胞(液體培養基) 。
②培養基的成分不同:動物細胞培養必須利用動物血清,植物組織培養則不需要,而需要加入植物生長激素 。
③產物不同:植物組織培養最后一般得到新的植物個體,而動物細胞培養因為動物體細胞一般不能表達其全能性,因此得到的是只含同一種的細胞的一個細胞系(或者叫細胞群) 。
④原理不同:植物組織培養的原理為植物細胞的全能性,動物細胞培養的原理為細胞的增殖 。
⑤過程不同:植物組織培養的過程為脫分化和再分化,動物細胞培養的過程為原代培養和傳代培養 。
⑥培養目的不同:植物組織培養是為了快速繁殖和獲得無病毒植株,動物細胞培養是獲得生物制品 。
13.干細胞存在于早期胚胎骨髓和臍帶血等多種組織和器官中,包括胚胎干細胞和成體干細胞 。
14.胚胎干細胞簡稱ES細胞,存在于早期胚胎中,具有分化成年動物體內的任何一種類型的細胞,并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能 。
15.誘導多能干細胞簡稱iPS細胞iPS細胞治療了小鼠的鐮狀細胞貧血,還可以治療阿爾茨海默癥,心血管疾病等 。
16.動物細胞融合技術就是使兩個或多個細胞結合,形成一個細胞的技術融合后形成的雜交細胞,具有原來兩個或多個細胞的遺傳信息 。
17.動物細胞融合與植物細胞原生質體融合的基本原理相同,誘導動物細胞融合的常用的方法是PEG融合法,電融合法和滅活病毒誘導法等 。
18. 滅活是指用物理或化學手段,使病毒或細菌失去感染能力,但并不破壞他們的抗原結構 。
19.早期為了獲得抗體,就向動物體內反復注射某種抗原,使動物產生抗體,然后從動物血清中分離抗體,這種方法制備抗體,不僅產量低,純度低,而且特異性差 。
20.單克隆抗體的制備過程:讓注射過特定抗原得到的一種B淋巴細胞,在體外與大量增殖的骨髓瘤細胞融合產生多種雜交瘤細胞 。
21.用特定選擇培養基進行篩選,只有融合的雜交瘤細胞才能生長 。對經選擇培養的雜交瘤細胞進行克隆化培養和抗體檢測,經多次篩選就可以得到足夠數量的能分泌所需抗體的細胞,再將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞在體外條件下大規模培養或者注射到小鼠腹腔內增殖,就可以獲得大量的單克隆抗體 。
22.單克隆抗體的優點是特異性強,靈敏度高,可大量制備 。
23.抗體—藥物偶聯物ADC,通過將細胞毒素與能特異性識別腫瘤抗原的單克隆抗體結合,實現了對腫瘤細胞的選擇性殺傷,ADC通常由抗體、接頭和藥物三部分組成 。
24.細胞核移植技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中,使這個重新組合的細胞發育成新胚胎,既而發育成動物個體的技術 。
25.哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植 。
26.MⅡ期卵母細胞中的“核”,其實是紡錘體-染色體復合物,去“核”是除去該復合物 。
27.體細胞核移植流程:取動物卵巢,并將其在體外培養到MⅡ期,通過顯微操作去核,將高產供體細胞注入到去核的卵細胞 。通過電融方法使兩細胞融合,供體核進入卵母細胞,形成重構胚 。用物理或化學方法,激活重構胚,使其完成細胞分裂和發育進程,再將胚胎移入受體母牛體內 。
28.重構胚是指人工重新構建的胚胎,具有發育成完整個體的能力 。
29.目前,動物細胞核移植技術中普遍使用的去核方法是顯微操作法 。也有人采用梯度離心,紫外線短時間照射和化學物質處理等,這些方法沒有穿透卵細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性 。
第二章第三節胚胎工程
1.胚胎工程是指對生殖細胞受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理,然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內,產生后代以滿足人類的各種需求 。胚胎工程技術包括體外受精,胚胎移植和胚胎分割等 。
2.受精是精子和卵子結合形成合子的過程,包括受精前的準備階段和受精階段 。在自然條件下,哺乳動物的受精是在輸卵管內完成 。
3.準備階段1一精子獲能:使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道,使精子獲能,或將精子培養在人工配制的獲能液中,使其獲能等 。
4.準備階段2—卵子的準備:卵子要在輸卵管內進一步成熟到MⅡ期,才具備與精子受精的能力 。
5.受精階段:獲能后的精子與卵子相遇時,首先釋放出多種酶,以溶解卵細胞膜外的一些結構,同時借助自身的運動接觸卵細胞膜 。在精子觸及卵細胞膜的瞬間,卵細胞膜外的透明帶迅速發生生理反應,阻止后來的精子進入透明帶,然后精子進入卵內 。
6.阻止精子進入卵的兩道屏障,一是透明的反應,二是卵細胞膜反應 。
7.精子入卵后,尾部脫離原有的核膜破裂,并形成一個新的核膜,最后形成一個比原來精子的核還大的和叫做雄原核,與此同時,精子入卵后被激活的卵子完成MⅡ期,排出第二極體后,形成雌原核 。
8.雄,雌原核充分發育后,彼此靠近,核膜消失,這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵 。
9.受精的標志是觀察到兩個極體或觀察到雌、雄原核 。
10.受精卵在輸卵管內進行有絲分裂,細胞的數量不斷增加,但胚胎的總體積并不增加,這種受精卵的早期分裂稱為卵裂 。
11.當卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團,形成桑葚時,這時的胚胎稱為桑椹胚 。
12.胚胎進一步發育,細胞逐漸分化,聚集在胚胎一端的細胞形成內細胞團,將來發育成胎兒的各種組織,而沿透明帶內壁擴展和排列的細胞稱為滋養層細胞,他們將來發育成胎膜和胎盤 。
13.隨著胚胎的進一步發育,胚胎的內部出現了含有液體的腔——囊胚腔,這個時期的胚胎叫做囊胚 。囊胚進一步擴大,會導致透明帶破裂,胚胎從其中伸展出來,這個過程叫孵化 。
14.囊胚孵化后將發育形成原腸胚,原腸胚表面的細胞為外胚層,向內遷移的細胞形成內胚層,隨著發育的進行,一部分細胞還會在內外兩個胚層之間形成中胚層;這三個胚層將逐漸分化,形成各種組織器官等 。
15.胚胎早期發育的過程簡單說就是受精卵進行卵裂,到致密細胞團形成桑椹胚,出現囊胚腔形成囊胚,分化為三個胚層形成原腸胚 。
16.胚胎干細胞細胞體積較小,但是細胞核較大 。
17.試管牛,試管羊,首先要做的就是體外受精,哺乳動物體外受精,技術主要包括卵母細胞的采集,精子的獲取和受精等步驟 。
18.采集到的卵母細胞和精子要分別在體外進行成熟培養和獲能處理,然后才能用于體外受精 。
19.體外受精技術是提高動物繁殖能力的有效措施,還可以為胚胎移植提供可用的胚胎 。
20.胚胎移植是指通過體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的生理狀態相同的雌性動物體內使之繼續發育為新個體的技術 。
21.提供胚胎的個體稱為供體,接受胚胎的個體叫受體 。通過轉基因,核移植和體外受精等獲得的胚胎,都必須移植給受體才能獲得后代 。
22.胚胎移植主要包括供體,受體的選擇和處理,配種或人工授精,胚胎的收集,檢查,培養或保存,胚胎的移植以及移植后的檢查等步驟 。
23.進行胚胎移植的優勢可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力 。
24.胚胎分割是指采用機械方法將早期胚胎切割成二等份,四等份或八等份等,經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術 。
25.來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質,因此胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一 。
26.超數排卵是指應用外源促性腺激素,誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子 。
27.胚胎分割所需要的主要儀器設備為體視顯微鏡和顯微操作儀,在進行胚胎分割時,應選擇發育良好,形態正常的桑椹胚或囊胚,將它移入盛有操作液的培養皿中,然后再顯微鏡下用分割針或分割刀分割 。
第三章基因工程第一節
1.基因工程操作至少需要三種分子工具,既準確切割DNA分子的“分子手術刀”,將DNA片段再連接起來的“分子縫合針”和將體外重組好的DNA分子導入受體細胞的“分子運輸車” 。
2.限制性內切核酸酶——分子手術刀 。切割DNA分子的工具是限制性內切核酸酶簡稱限制酶,這種酶主要是從原核生物中分離純化出來的 。它能識別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵切開 。
3.大多數限制酶的識別序列由6個核苷酸組成,例如EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶的識別序列均為6個核苷酸,也有少數限制酶的識別序列由4個,8個或其他數量的核苷酸組成 。
4.DNA分子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 。
5.將切下來的DNA片段拼接成新的DNA分子,是靠DNA連接酶來完成的 。
6.在基因工程操作中,DNA連接酶主要有兩類,一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為E.coli DNA連接酶,另一類是從T4噬菌體中分離出的,稱為T4 DNA連接酶 。
7.基因進入受體細胞的載體——分子運輸車 。通常利用質粒作為載體,將基因送入細胞,質粒是一種裸露的,結構簡單,獨立于真核細胞細胞核或原核細胞擬核DNA之外,并具有自我復制能力的環狀雙鏈DNA分子 。
8.質粒DNA分子上有一個至多個限制酶切割位點,供外源DNA片段插入其中 。
9.基因工程操作中的質粒常常有特殊的標記基因,如四環素抗性基因,氨芐青霉素抗性基因等,便于重組DNA分子的篩選 。
10.基因工程中使用的載體除質粒外,還有噬菌體動植物病毒等 。
11.DNA不溶于酒精,但是某些蛋白質溶于酒精,利用這一原理可以初步分離DNA與蛋白質 。
12.DNA在不同濃度的氯化鈉溶液中溶解度不同,它能溶于2mol/L氯化鈉溶液 。
13.在水浴加熱條件下,DNA與二苯胺試劑會呈現藍色 。
第三章第二節基因工程的基本操作程序
1.培育轉基因抗蟲棉主要需要四個步驟,目的基因的篩選與獲取,基因表達載體的構建,將目的基因導入受體細胞,目的基因的檢測與鑒定 。
2.在基因工程的設計和操作中,用于改變受體細胞性狀或獲得預期表達產物等的基因就是目的基因 。
3.蘇云金桿菌通過產生蘇云金桿菌伴孢晶體蛋白—Bt抗蟲蛋白,殺死棉鈴蟲 。
4. 用PCR獲取和擴增目的基因 。PCR是聚合酶鏈式反應的縮寫,它的原理是DNA半保留復制,它是一種體外快速擴增DNA的技術 。
5.PCR體外復制DNA的基本條件:控制溫度,使DNA復制在體外反復進行;提供DNA復制的模板;以四種脫氧核苷酸為原料;以耐高溫的DNA聚合酶催化合成子鏈;需要兩種引物,使DNA聚合酶能夠從引物的3’端開始連接脫氧核苷酸;需要在一定的緩沖溶液中才能進行 。
6.真核細胞和細菌的DNA聚合酶都需要Mg2+激活,因此,PCR反應緩沖溶液中一般要添加Mg2+ 。
7.引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸 。用于PCR的引物長度通常為20到30個核苷酸 。
8.擴增的過程是:目的基因DNA受熱變性后解為單鏈,引物與單鏈相應互補序列結合,然后以單鏈DNA為模板,在DNA聚合酶作用下進行延伸,即將四種核苷酸加到引物的3’端,如此重復循環多次 。
9.PCR循環一般分為變性(溫度超過900C),復性(溫度下降到500C左右),延伸(溫度上升到720C左右) 。
10.PCR的產物鑒定常用瓊脂糖凝膠電泳 。
11.基因表達載體的構建:基因表達載體是載體的一種,除目的基因,標記基因外,它還必須有啟動子,終止子等 。
12.啟動子是一段有特殊序列結構的DNA片段,位于基因的上游,緊挨轉錄的起始位點,它是RNA聚合酶識別和結合的部位,有了它才能驅動動基因轉錄出信使RNA,最終表達出人類需要的蛋白質 。
13.終止子相當于一盞紅色信號燈,它位于基因的下游,也是一段有特殊序列結構的DNA片段 。
14.在構建抗蟲棉的基因表達載體時,首先會用一定的限制酶切割載體,使它出現一個切口,然后用同種限制酶或能產生相同末端的限制酶切割含有目的基因的DNA片段,再利用DNA連接酶將目的基因片段拼接到載體的切口處,這樣就形成了一個重組DNA分子 。
15.將目的基因導入受體細胞:可以用花粉管通道法,用微量注射器將含目的基因的DNA溶液直接注入子房中;還可以在植物授粉后的一定時間內,剪去柱頭,將DNA溶液滴加在花柱切面上,使目的基因借助花粉管通道進入胚囊 。
16.目的基因導入植物的方法,除花粉管通道法,還有農桿菌轉化法 。
17.轉化是指目的基因進入受體細胞內,并在受體細胞內維持穩定和表達的過程 。
18.農桿菌細胞內含有Ti質粒,當它侵染植物細胞后,能將Ti質粒上的T—DNA轉移到被侵染的細胞,并且將其整合到該細胞的染色體DNA上 。
19.目的基因的檢測與鑒定:首先是分子水平的檢測,包括通過PCR等技術檢測棉花的染色體DNA上是否插入了Bt基因或檢測Bt基因是否轉錄出信使RNA;從轉基因棉花中提取蛋白質,用相應的抗體進行抗原——抗體雜交,檢測Bt基因是否翻譯成Bt抗蟲蛋白等 。其次,還需要進行個體生物學水平的鑒定 。例如,通過采摘抗蟲棉的葉片是為棉鈴蟲來確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性以及抗性的程度 。
20.基因工程操作步驟簡單來說,就是獲取質粒,噬菌體等載體,篩選和獲取目的基因,用限制酶切割載體和含有目的基因的DNA片段,然后用DNA連接酶連接,構建基因表達載體,將有目地的表達載體導入受體細胞,檢測和鑒定目的基因是否穩定,維持和表達其遺傳特性 。
21.將目的基因導入動物受精卵的一種最常用的方法是利用顯微注射將目的基因注入動物的受精卵中 。在基因工程操作中,常用原核生物作為受體細胞 。其中,以大腸桿菌應用最為廣泛,研究人員一般先用Ca2+理大腸桿菌細胞,使細胞屬于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態,然后再將重組的基因表達載體導入其中 。
22.轉基因抗蟲棉有效控制了棉鈴蟲的種群,數量顯著減少了農藥的用量 。
23.基因工程在農牧業,醫藥衛生和食品工業等方面有廣闊的應用前景 。
第三章第四節蛋白質工程的原理和應用
1.蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎,通過改造或合成基因,來改造現有蛋白質,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類生產和生活的需求 。
2.將一種生物的基因轉移到另外一種生物體內,后者可以產生他本不能產生的蛋白質,進而表現出新的性狀,這就是基因工程的實質 。基因工程原則上只能生產自然界中的存在的蛋白質 。
3.蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求,對蛋白質的結構進行設計改造,由于基因決定蛋白質,因此要對蛋白質的結構進行設計改造,最終還必須通過改造或合成基因來完成 。發
4.蛋白質工程的基本思路,從預期的蛋白質的功能出,設計預期的蛋白質結構,推測應有的氨基酸序列,找到并改變相應的脫氧核苷酸序列或合成新的基因,從而獲得所需要的蛋白質 。
5.蛋白質工程是基因工程的延伸,是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎,通過改造或合成基因來改造現有的蛋白質或制造一種新的蛋白質,以滿足人類生產生活的需求 。
6.蛋白質工程在農業,醫藥工業及其他工業生產中有很大的應用價值 。
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