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高中二年级生物

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    作物脱毒、改善畜产品的品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素、检测有毒物质、性别鉴定依次是下列哪项生物技术的应用
    ①基因工程 ②细胞工程 ③蛋白质工程 ④胚胎工程
    [     ]

    A.①②②③④④
    B.②①①③②④
    C.②①②③②④
    D.②①②④③②
    本题信息:2011年0103期末题生物单选题难度一般 来源:李静
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本试题 “作物脱毒、改善畜产品的品质、抗除草剂作物、可保存的干扰素、检测有毒物质、性别鉴定依次是下列哪项生物技术的应用①基因工程 ②细胞工程 ③蛋白质工程 ④胚胎工...” 主要考查您对

蛋白质工程的崛起

植物细胞工程的实际应用

体外受精和早期胚胎培养

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蛋白质工程的崛起:

1、蛋白质工程的概念
蛋白质工程:指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)。
2、蛋白质工程崛起的缘由:基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。
3、蛋白质工程的基本原理:它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构,又称为第二代的基因工程。

4、基本途径:从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径;以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意:目的基因只能用人工合成的方法)。
5、蛋白质工程的步骤:

蛋白质工程和基因工程的不同:

项目 蛋白质工程 基因工程
区别 原理 中心发展的逆推 基因重组
过程 预期蛋白质供能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性,一伙的人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)
结果 生产自然界没有的蛋白质 生产自然界已有的蛋白质
联系 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二代基因工程,因为是对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,所以必须通过基因修饰或基因合成实现

知识拓展:

1、设计中的困难:如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列。
2、蛋白质工程和基因工程的区别:将目的基因导入受体细胞;基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质;蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求。而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品。因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。
植物细胞工程的实际应用:

植物细胞工程的实际应用:植物微型繁殖、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体的利用、细胞产物(蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等)的工厂化生产等。
1、微型繁殖
(1)概念:是指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,也叫快速繁殖技术。
(2)实质:植物组织培养
(3)原理:植物细胞的全能性
(4)完成植物的微型繁殖技术的生理过程:细胞分裂和细胞分化。
(5)优点:保持亲本的优良性状;可以快速大量培育出新个体,有利于工厂化培育;选材少、培养周期短,繁殖率高,便于自动化管理。
(6)成功应用举例:优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物等。
2、培育无病毒的植株
(1)原理:生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染,从而导致品种的严重退化、减产和降低品质。利用植物分生组织(刚刚产生,病毒很少,甚至无毒)进行培养可以使新长成的植株脱去病毒。
(2)常选用部位:茎尖组织。
(3)操作过程:切取一定大小的茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。
(4)成功应用举例:马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等。
利用微型繁殖和作物脱毒都是离体快繁技术,离体快繁技术的优点:繁殖速度快;幼苗遗传背景均一,重复性好;不受季节和地区限制。
3、制备人工种子
(1)概念:人工种子是指以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)人工种子的结构:由胚状体、作为保护外壳的人工种皮和提供发育所需营养的人工胚乳三部分构成。
(3)与天然种子相比较,其优越性有:可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖;固定杂种优势;是一种快捷高效的繁殖方式;可人为控制植物的生长发育和抗逆性等。
(4)成功应用举例:芹菜、花椰菜、桉树和水稻的胚状体制备的人工种子。
(5)结构:

4、单倍体育种
单倍体育种:
①过程:植株(AaBb)通过减数分裂得到花粉(AB、Ab、aB、ab四种类型);对花粉进行花药离体培养(技术是植物组织培养);得到单倍体植株;对其幼苗时期进行秋水仙素处理;得到了正常的纯合二倍体植株(AABB、Aabb、aaBB、aabb四种类型)。
②优点:明显缩短育种年限
5、突变体利用:在组织培养中会出现突变体,通过从有用的突变体中选育出新品种(如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体)。
6、细胞产物的工厂化生产:
(1)种类:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
(2)技术:植物组织培养。
(3)工厂化生产人身皂苷的基本流程:
第一步,选择人参根作为外植体进行培养,产生愈伤组织,经过培养选择找到增殖速度快而且细胞内人身皂苷含量高的细胞株,其中一部分作为种子保存,以备下一次生产用,一部分进行发酵生产。
第二步,将第一步选择到得细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行发酵生产。
第三步,将发酵罐中培养的细胞进行破碎,从中提取人身皂苷。
体外受精与胚胎的早期培养:

1、体外受精的原理:人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等),使初级卵母细胞成熟和精子获能,最
终完成受精和胚胎保存。
2、体外受精主要操作步骤
(1)卵母细胞的采集和培养:
方法一:对小型动物一般用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。
方法二:对大型动物是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精(或从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞)
(2) 精子的采集和获能:在体外受精前,要对精子进行获能处理。
采集方法:假阴道法、手握法和电刺激法等。
获能方法:培养法和化学法。
(3) 受精:获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
3、胚胎的早期培养:
(1)培养目的:精子与卵子在体外受精后,应将受精卵移入发育培养液中继续培养,以检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)培养液成分:除一些无机盐和有机盐外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。
(3)当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植,小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植,人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植)。
知识拓展:

1、早期胚胎是指可用于移植的胚胎,在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。
2、受精后形成的受精卵需经早期发育培养,才能完成植入或着床。
3、胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同,除无机盐、营养成分和调节物质外,还需要血清、抗生素等,两者都是液体培养基,但植物组织培养为固体培养基,其中加入琼脂,所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。
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