原核细胞和真核细胞的概念:
(1)原核细胞:细胞较小,无核膜、无核仁,没有成形的细胞核;遗传物质(一个环状DNA分子)集中的区域称为拟核;没有染色体,DNA不与蛋白质结合;细胞器只有核糖体;有细胞壁,成分与真核细胞不同。
(2)真核细胞:细胞较大,有核膜、有核仁、有真正的细胞核;有一定数目的染色体(DNA与蛋白质结合而成);一般有多种细胞器。
原核细胞和真核细胞的比较:
比较项目 |
原核细胞 |
真核细胞 |
细胞大小 |
较小(0.1μm~10μm) |
较大(10μm以上) |
细胞壁 |
有,为肽聚糖 |
植物有为纤维素和果胶,动物没有 |
细胞核 |
没有核膜,称为拟核 |
有核膜,有成形的细胞核 |
染色体 |
无染色体,环状DNA不与蛋白质结合 |
有染色体,染色体由DNA和蛋白质结合 |
细胞器 |
只有核糖体 |
有核糖体、线粒体、内质网、高尔基体叶绿体(植物)等 |
主要类群 |
细菌、蓝藻、支原体、衣原体、放线菌 |
动物、植物、真菌等 |
知识点拨:
1、真核原核生物的本质区别是有无核膜包裹的细胞核。
2、有细胞结构的生物分为真核和原核生物,没有细胞结构的生物就是病毒。
自然界生物的分类:
知识拓展:
(1)原核生物:由原核细胞构成的生物。如:蓝藻、细菌、放线菌、支原体等都属于原核生物。
①蓝藻:蓝藻是单细胞原核生物,又叫蓝绿藻、蓝细菌,但不属于细菌,也不是绿藻。蓝藻是一类藻类的统称,其标志便是单细胞、没有以核膜为界限的细胞核。常见的蓝藻有蓝球藻(色球藻)、念珠藻、颤藻、发菜等。蓝藻都为单细胞生物,以细胞群形式出现时才容易看见,也就是我们通常见到的“水华”。衣藻属于绿藻,真核生物,不同于蓝藻。考试时考得比较多的是发菜和衣藻。一般考试时所说的藻类除了上述几种蓝藻大多是绿藻。注意蓝藻和绿藻的区别非常重要。蓝藻的繁殖方式有两类,一为营养繁殖,包括细胞直接分裂(即裂殖)、群体破裂和丝状体产生藻殖段等几种方法,另一种为某些蓝藻可产生内生孢子或外生孢子等,以进行无性生殖。孢子无鞭毛。目前尚未发现蓝藻有真正的有性生殖。在一些营养丰富的水体中,有些蓝藻常于夏季大量繁殖,并在水面形成一层蓝绿色蓝藻水华而有腥臭味的浮沫,称为“水华”,大规模的蓝藻爆发,被称为“绿潮”(和海洋发生的赤潮对应)。
②细菌:“菌”字之前有“杆、弧、球等”形状修饰的,这样的菌都是细菌类的。(如硝化细菌、乳酸菌、大肠杆菌、肺炎双球菌)。
(2)真核生物:由真核细胞构成的生物。如动物(草履虫、变形虫)、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。
(3)病毒:无细胞结构,由蛋白质和核酸组成,如噬菌体、艾滋病病毒、SARS病毒等,不要把它们看做原核生物。不属于生命系统,但病毒在宿主细胞中能繁殖,产生与亲代相同的子代病毒,繁殖是生物的基本特征之一,所以病毒属于生物。
例题:按要求对下列生物进行分类(只填序号)。
①蓝藻②酵母菌③变形虫④小球藻⑤水绵⑥青霉菌⑦大肠杆菌⑧流感病毒⑨肺炎双球菌
(1)具有核膜的一组生物是()
(2)含有核糖体,但无染色体的一组生物是()
答案(1)②③④⑤⑥(2)①⑦⑨
解析:真核生物含核膜,真核有酵母菌(真菌)、变形虫(单细胞动物)、小球藻(低等植物)、水绵(低等植物)、青霉菌(真菌),原核有蓝藻、大肠杆菌、肺炎双球菌,流感病毒是病毒没有细胞结构。第二小题中描述的就是原核生物,因为有细胞结构的都有核糖体,但是染色体只在真核细胞的细胞核中存在。
癌细胞的主要特征:
1、癌细胞能够无限增殖,这是癌细胞的主要特征。
2、癌细胞的形态结构发生了变化。转变正常的成纤维细胞(扁平梭形)癌细胞(球形)例如,体外培养的正常的成纤维细胞呈扁平梭形,转化成癌细胞后变成球形。癌细胞的细胞核都比正常细胞的大,有时形态也变得不规则,核仁也变大了,染色时,染色体的着丝点颜色也明显加深。
3、癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上糖蛋白等物质减少,细胞间的黏着性显著降低,导致癌细胞容易在体内到处游走分散,进行分裂、繁殖、形成肿块。
癌细胞与正常细胞的比较:
细胞来源 |
细胞周期 |
分裂次数 |
存活时间 |
正常人肝细胞 |
22小时 |
50-60次 |
45.8—55 |
天海拉宫颈癌细胞 |
22小时 |
无限次 |
1951年至今 |
知识点拨:
癌细胞特征的记忆要点
(1)“不死”指无限增殖。
(2)“变态”指癌细胞的形态发生变化。
(3)“易扩散”指由于癌细胞上的糖蛋白减少,细胞间的黏性降低,使癌细胞容易在体内扩散和转移。
基因工程的基本操作程序:1、目的基因的获取
(1)目的基因是指: 编码蛋白质的结构基因。
(2)获取方法:①从基因文库中获取;②人工合成(反转录法和化学合成法);③PCR技术扩增目的基因。
2、基因表达载体的构建
(1)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因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。如图:
①启动子:是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质。
②终止子:也是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的尾端。
③标记基因的作用:是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
(3)基因表达载体的构建过程:
3、将目的基因导入受体细胞
(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:
生物种类 |
植物细胞 |
动物细胞 |
微生物细胞 |
常用方法 |
农杆菌转化法 |
显微注射技术 |
Ca2+处理法 |
受体细胞 |
体细胞 |
受精卵 |
原核细胞 |
转化过程 |
将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达 |
将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 |
Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子 |
(3)重组细胞导入受体细胞后,筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
4、目的基因的检测和表达
(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,方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
(3)最后检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原--抗体杂交。
(4)有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
知识点拨:
1、构建基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下,便于获得所需的目的基因。
2、PCR技术:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目的基冈的一种非常有用的方法,也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。目的:通过指数式扩增获取大量的目的基因。
3、基因文库中不是直接保管相应基因,基因文库中的基因保存在受体菌中。
4、在基因工程的四个操作步骤中,只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对,其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
5、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少,有利于目的基因的复制与表达,因此常用大肠杆菌等原核生物作为受俸细胞。
6、植物细胞的全能性较高,可经植物组织培养过程成为完整植物体,因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞;动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。
7、转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中,从而使受体生物获得了新的遗传特性的现象,从其变化的实质看,这种变异属于可遗传变异中的基因重组。
知识拓展:
1、基因文库的构建:
(1)概念
①基因组文库:含有一种生物的全部基因。将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因组文库。
②cDNA文库:只包含了一种生物的部分基因。
(2)构建过程
基因组文库的构建 |
cDNA文库的构建 |
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2、人工合成目的基因
(1)反转录法:
(2)人工合成目的基因
3、PCR技术扩增目的基因
①原理:DNA双链复制
②过程:
第一步:加热至90~95℃DNA解链;
第二步:冷却到55~60℃,引物结合到互补DNA链;
第三步:加热至70~75℃,热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。