生物技術(shù)概論期末總結(jié)

生物技術(shù)概論學(xué)習(xí)心得體會(huì)

現(xiàn)代生物技術(shù)(生物工程)是指對(duì)生物有機(jī)體在分子、細(xì)胞或個(gè)體水平上通過一定的技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)操作，為達(dá)到目的和需要，以改良物種質(zhì)量和生命大分子特性或生產(chǎn)特殊用途的生命大分子物質(zhì)等。包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程，其中基因工程為核心技術(shù)。由于生物技術(shù)將會(huì)為解決人類面臨的重大問題如糧食、健康、環(huán)境、能源等開辟廣闊的前景，它與計(jì)算器微電子技術(shù)、新材料、新能源、航天技術(shù)等被列為高科技，被認(rèn)為是21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的核心。世界各大醫(yī)藥企業(yè)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，紛紛投入巨額資金，開發(fā)生物技術(shù)，展開了面向21世紀(jì)的空前激烈競爭。

在寫學(xué)習(xí)心得的時(shí)候我想了很多，主要是不知道怎么寫，從哪里開始寫，對(duì)于這門課我沒有學(xué)習(xí)多久，對(duì)于這本書我的了解也不是很多，我只能憑著自己在學(xué)校里學(xué)習(xí)的記憶來寫一些自己的感受。拿到這本書后隨便翻看了一下，其中很多內(nèi)容在以前的學(xué)習(xí)中已經(jīng)深入的學(xué)習(xí)過，剛開始覺得這門課程沒必要開，后來學(xué)習(xí)一段時(shí)間以后覺得對(duì)以前的課程有歸納總結(jié)的作用，覺得不錯(cuò)，但是我認(rèn)為應(yīng)該在大一上才好，當(dāng)時(shí)覺得應(yīng)該上一點(diǎn)關(guān)于專業(yè)課程設(shè)置和發(fā)展方向的課程。這是我的一點(diǎn)看法現(xiàn)將一些心得體會(huì)總結(jié)如下：一，在學(xué)習(xí)方法上對(duì)于這門課程，在我來看應(yīng)該是一門綜述類型的科目，內(nèi)容繁雜但是相對(duì)來說都比較淺不會(huì)在每個(gè)點(diǎn)上點(diǎn)的太深，所以針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，我覺得一概在上課的時(shí)候跟老師很好的互動(dòng)這樣就夠了，學(xué)習(xí)之余可以試著寫一個(gè)章節(jié)提綱，或者畫一張各個(gè)知識(shí)的關(guān)系圖譜，記得我在學(xué)習(xí)生物化學(xué)的時(shí)候做過一張個(gè)中循環(huán)之間的一個(gè)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，復(fù)習(xí)的時(shí)候可真派上大用場了，關(guān)于記筆記我該說幾句，如果要的高分還是乖乖的記筆記，但是我習(xí)慣上課看書再聽聽老師講課這樣比較好，如果記筆記我可就不能專心了，不過我的筆記還是記了-課后的功勞啊。

但是自己在學(xué)習(xí)的過程中還是很茫然，現(xiàn)在讓我回憶一下上課萬老師給我們講了什么？說實(shí)在的我什么都不記得了。不是說萬老師講的不夠好或者說講的不夠仔細(xì)，主要是自己就是提不起興趣每次自己都想認(rèn)真的去聽，但是每次都堅(jiān)持不到幾分鐘自己的思維就不知道飄到哪里去了。有可能是自己沒有提前預(yù)習(xí)完全不知道講到哪里去了，在這一點(diǎn)上我需要改進(jìn)。

但同時(shí)我也想對(duì)萬老師說幾點(diǎn)建議:

老師講我們聽的模式，對(duì)于我們來說已經(jīng)成了一種習(xí)慣。也在心里認(rèn)定了老師就因該這樣講課的固定模式，就是因?yàn)檫@種模式對(duì)于我們來說已經(jīng)成了習(xí)慣。這樣不僅效率不高同學(xué)們也沒有幾個(gè)人認(rèn)真在聽。我覺得課堂上就要有活力，可以讓我們先對(duì)要講的章節(jié)給點(diǎn)時(shí)間先讓我們自學(xué)，您可以根據(jù)章節(jié)的重點(diǎn)出幾個(gè)問題，讓我們來回答。這不僅可以讓我們熟悉所講的內(nèi)容，集中我們的注意力和提高學(xué)習(xí)效率。還有就是讓同學(xué)們來講，上課的模式很重要，一個(gè)輕松的課堂就是老師講的輕松，學(xué)生學(xué)的輕松。

生物技術(shù)的學(xué)習(xí)對(duì)我們今后的作用以及影響:過去學(xué)歷史的時(shí)候老師給我們講簡史，那是因?yàn)槭裁次覀儗?duì)歷史沒有深入學(xué)習(xí)過，簡史是一個(gè)概要，可以幫助我們?nèi)ピ诒姸喾彪s的內(nèi)容里面理出一個(gè)框架來，生物技術(shù)概論做為生物技術(shù)專業(yè)的一門框架性的學(xué)科也起著和簡史一樣的作用，但是生物技術(shù)導(dǎo)論比簡史更有意義，因?yàn)楹喪穬H僅是對(duì)歷史的簡要的概述，而生物技術(shù)作為一個(gè)前沿的學(xué)科，他的很多秘密還不為我們所了解，所以生物技術(shù)概論這門課程介紹有關(guān)生物工程的四大工程，即基因工程、細(xì)胞工程、蛋白質(zhì)工程和發(fā)酵工程的概念和發(fā)展。不僅有概述的左右還有啟迪我們心智，做出一些方向型的指引，思想是做科學(xué)的前提，唯物主義為自然科學(xué)的發(fā)展開辟了蔚藍(lán)的天空，生物技術(shù)導(dǎo)論也為生物技術(shù)的發(fā)展構(gòu)畫藍(lán)圖。從小的方面說，這門課程為什么我生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)只是做了一個(gè)藍(lán)圖，靠著這張藍(lán)圖我們將能更加高效有條不紊的學(xué)習(xí)這個(gè)專業(yè)。

生物技術(shù)對(duì)人類的影響：現(xiàn)代生物工程技術(shù)極大地改善了人類生活的質(zhì)量，主要包括：更加準(zhǔn)確地診斷、開發(fā)疫苗、預(yù)防或治療遺傳性疾病和傳染病；開發(fā)可以生產(chǎn)化學(xué)藥物、生物多聚體、氨基酸、酶類、各種食品添加劑的微生物；有效地作物的產(chǎn)量，獲得具有抗病蟲害、抗逆境、品質(zhì)形狀優(yōu)良的農(nóng)作物和家畜及其他動(dòng)物；簡化從環(huán)境中清除污染物和廢棄物的程序，并將這些污染物和廢棄物再生轉(zhuǎn)化為可利用的物質(zhì)。

擴(kuò)展閱讀：生物技術(shù)概論重點(diǎn)總結(jié)

生物技術(shù)概念：

生物技術(shù)（biotechnology），是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)科學(xué)的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的科學(xué)

技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。

生物技術(shù)的種類

生物技術(shù)不完全是一門新興學(xué)科，它包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)兩部分。傳統(tǒng)生物技術(shù)：指舊有的制造醬、酒、面包、奶酪、酸奶及其它食品的傳統(tǒng)工藝。現(xiàn)代生物技術(shù)：包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程

基因工程

基因工程是20世紀(jì)70年代隨著DNA重組技術(shù)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一門新技術(shù)。是指在基因水平上操作并改變生物遺傳特性的技術(shù)，也稱為DNA重組技術(shù)。

細(xì)胞工程

是指以細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按人們的意愿發(fā)生改變，

從而達(dá)到改良生物品種和創(chuàng)造新品種的目的，加速繁育動(dòng)植物個(gè)體，或獲得某種有用物質(zhì)的技術(shù)。

酶工程

酶工程是利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來

生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。

發(fā)酵工程

是指利用包括工程微生物在內(nèi)的某些微生物或動(dòng)植物細(xì)胞及其特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)手段生產(chǎn)各種特定

的有用物質(zhì)，或者把微生物直接用于某些工業(yè)化生產(chǎn)的一種技術(shù)。

蛋白質(zhì)工程

是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過有控制的修飾和合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)加以定向

改造和設(shè)計(jì)，構(gòu)建并最終生產(chǎn)出性能比自然界存在的蛋白質(zhì)更加優(yōu)良、更符合人類需要的新型蛋白質(zhì)。

細(xì)胞中的主要物質(zhì)

遺傳物質(zhì)（即基因，編碼蛋白質(zhì))

蛋白質(zhì)（催化生化反應(yīng)、構(gòu)成細(xì)胞骨架、運(yùn)輸物質(zhì)等）碳水化合物（提供能量）微量元素（激活或抑制蛋白）水（溶劑）

微生物工程菌發(fā)酵工程

基因工程蛋白質(zhì)或酶蛋白質(zhì)工程或酶工程產(chǎn)品

動(dòng)、植物個(gè)體或細(xì)胞細(xì)胞工程

優(yōu)良動(dòng)、植物品系

現(xiàn)代生物技術(shù)的理論背景：

現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的�！�1944年Avery等闡明了DNA是遺傳信息的攜帶者

◆1953年Watson&Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)開創(chuàng)分子生物學(xué)

◆1961年Nirenberg破譯了遺傳密碼,揭開了DNA編碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質(zhì)這一秘密

生物技術(shù)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)中的作用

1改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決食品短缺1）提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)

培育抗逆的作物優(yōu)良品系植物種苗的工廠化生產(chǎn)提高作物品質(zhì)

生物固氮，減少化肥使用量

2）發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)

動(dòng)物的大量快速無性繁殖培育動(dòng)物的優(yōu)良品系

2提高生命質(zhì)量，延長人類壽

1）開發(fā)制造貴重的新型藥品2）疾病的預(yù)防和診斷3）基因治療

4）人類基因組計(jì)劃3解決能源危機(jī)、治理環(huán)境污染1）解決能源危機(jī)

生物能源將是最有希望的新能源之一，而其中又以乙醇最有希望成為新的替代能源。2）保護(hù)環(huán)境

人們可以利用微生物凈化有毒的化合物，降解石油污染，清除有毒氣體和惡臭物質(zhì)，綜合利用廢水和廢

渣，處理有毒金屬，達(dá)到凈化環(huán)境、保護(hù)環(huán)境、廢物利用并獲得新的產(chǎn)品的目的。

4制造工業(yè)原料、生產(chǎn)貴重金屬1）制造工業(yè)原料

利用微生物在生長過程中積累的代謝產(chǎn)物,生產(chǎn)食品工業(yè)原料,種類繁多。2）生產(chǎn)貴重金屬

利用微生物的浸礦技術(shù)對(duì)廢渣礦、貧礦、尾礦、廢礦進(jìn)行提煉。5生物技術(shù)的安全及其對(duì)倫理、道德、法律的影響

1）基因工程對(duì)微生物的改造是否會(huì)產(chǎn)生某種有致病性的微生物，這些微生物都帶有特殊的致病基因，如

果它們從實(shí)驗(yàn)室逸出并且擴(kuò)散，有可能造成類似鼠疫那樣的可怕疾病的流行。

2）轉(zhuǎn)基因作物及食品的生產(chǎn)和銷售，是否對(duì)人類和環(huán)境造成長期的影響，擅自改變植物基因是否可能引

起一些難以預(yù)料的危險(xiǎn)。

3）分子克隆技術(shù)在人類身上的應(yīng)用可能造成巨大的社會(huì)問題，并對(duì)人類自身的進(jìn)化產(chǎn)生影響；而應(yīng)用在其他生物上同樣具有危險(xiǎn)性，因?yàn)樗鶆?chuàng)造出的新物種有可能具有極強(qiáng)的破壞力而引發(fā)一場浩劫。

4）生物技術(shù)的發(fā)展將不可避免地推動(dòng)生物武器的研制與發(fā)展，使籠罩在人類頭上的生存陰影越來越大。5）動(dòng)物克隆技術(shù)的建立，如果被某些人用來制造克隆人、超人，將可能破壞整個(gè)人類社會(huì)的和平。

1.核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)堿基

2.核酸的分類

核酸分為：

1.）脫氧核糖核酸(DeoxyribonucleicacidDNA),DNA含A,T,G,C四種堿基和脫氧核糖2.）核糖核酸(RibonucleicacidRNA)，RNA含A,U,G,C四種堿基和核糖DNA的堿基組成

（1）組成1）A+G=C+T,G=C,A=T

2）同種生物的不同組織的堿基組成相同,不同生物的同種組織的堿基組成不同

3）年齡,營養(yǎng),環(huán)境不影響堿基組成

（2）DNA的書寫方式

如：5’-GATCATAATTC-3’

3’-CTAGTATTAAG-5’

可寫成：5’-GATCATAATTC-3’

（3）DNA雙鏈的存在形式：

幾乎所有的真核生物的DNA都以線形存在，大部分原核生物的染色體DNA和全部線粒體DNA以及細(xì)菌

的質(zhì)粒DNA是環(huán)狀DNA分子。病毒和噬菌體中有的含線形DNA，有的含環(huán)狀DNA。

（4）DNA雙鏈的基本特點(diǎn)：

1）DNA分子是由兩條互相平行的脫氧核甘酸長鏈盤旋而成。

2）DNA分子中的脫氧核糖和磷酸交替連接，排在外側(cè)，構(gòu)成基本的骨架，堿基排在內(nèi)側(cè)。3）兩條鏈上的堿基通過氫鍵結(jié)合，形成堿基對(duì)，它們的組成有一定的規(guī)律。

DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)

一級(jí)結(jié)構(gòu)即四種核苷酸的連接及其排列順序DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)

指兩條多核苷酸鏈反向平行盤繞所生成的雙螺旋結(jié)構(gòu)DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu)

1）核小體2）30nm纖維3）300nm棒4）染色體

DNA分子結(jié)構(gòu)特征

原核生物DNA分子中有基因重疊現(xiàn)象真核生物DNA分子中普遍存在插入序列編碼的核苷酸順序就攜帶著遺傳信息

4.RNA的結(jié)構(gòu)

組成上與DNA相似，但為核糖核酸，堿基為A，U，G，C。單鏈，不存在堿基比例關(guān)系。

局部能形成堿基對(duì)，出現(xiàn)雙螺旋，不配對(duì)區(qū)域形成突起(環(huán))

RNA的分類

信使RNA(mRNA)-轉(zhuǎn)錄遺傳信息轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)-運(yùn)載氨基酸核糖體RNA(rRNA）-蛋白質(zhì)合成

mRNA的特點(diǎn)

線形單鏈結(jié)構(gòu)，攜帶DNA信息，作為指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的模板真核生物5-端有帽子結(jié)構(gòu)，免遭核酸酶的破壞有非翻譯序列

真核生物3--polyA結(jié)構(gòu)，提高mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性

tRNA的特點(diǎn)1.四環(huán)四臂

2.氨基酸臂與反密碼臂是識(shí)別氨基酸與密碼的重要結(jié)構(gòu)

rRNA的特點(diǎn)

是細(xì)胞內(nèi)含量最多（82%），也是質(zhì)量最大的RNA與蛋白結(jié)合形成核糖體參與蛋白合成不具備單獨(dú)功能

5.DNA分子的功能

DNA分子能在細(xì)胞內(nèi)半保留復(fù)制

DNA復(fù)制在生物細(xì)胞中要從DNA分子上特定位置開始。這個(gè)特定的位tRNA的特點(diǎn)置就稱為復(fù)

制起點(diǎn)(Originofreplication)，用ori表示。

DNA復(fù)制從起點(diǎn)開始雙向進(jìn)行直到終點(diǎn)為止，每一個(gè)這樣的DNA單位稱為復(fù)制子或復(fù)制單元(replicon)。在原核生物中，每個(gè)DNA分子上就有一個(gè)復(fù)制子;而在真核生物中，每個(gè)DNA分子有許多個(gè)復(fù)制子，每個(gè)復(fù)制子長約50-200kb。

攜帶遺傳信息

DNA的轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄包括：轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子、轉(zhuǎn)錄區(qū)

轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子：是5端上游區(qū)的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之與模板DNA準(zhǔn)確相結(jié)合并具有轉(zhuǎn)錄起始

的特異性

原核生物：-10區(qū)（TATAAT）、-35區(qū)（TTGACA）真核生物：-25---30區(qū)（TATA）、-70---80區(qū)（CAAT）、-80---100區(qū)（GC）轉(zhuǎn)錄區(qū)：從轉(zhuǎn)錄RNA的起錄點(diǎn)開始，包括基因編碼區(qū)和轉(zhuǎn)錄終止子

（一）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

蛋白質(zhì)含有：碳、氫、氧、氮、硫。

蛋白質(zhì)水解可成為肽，肽進(jìn)一步水解為氨基酸，它是組成蛋白質(zhì)的最小單位。氨基酸的化學(xué)通式

組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有二十種，通式如下：R不同，組成的氨基酸就不同

氨基酸的分類

對(duì)于20種標(biāo)準(zhǔn)的氨基酸，按照側(cè)鏈化學(xué)性質(zhì)的不

為以下三組：疏水性的氨基酸

同，可以分

Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Pro和Met

帶電氨基酸

Arg、Lys（+）和Asp、Glu（-）

親水性氨基酸

Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、His、Tyr、Trp

肽鍵、肽和多肽

不同數(shù)目的氨基酸以肽鍵順序相連，形成鏈狀分子，即是肽或多肽，通常分子量在

以上的為多肽，-NH2端為N末端寫在左，另一端為C末端，寫在右

蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)

1500以下的為肽，在1500

肽鍵肽鏈

氨基酸排列順序等

二級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鏈的主鏈在空間的走向

α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲無序結(jié)構(gòu)

三級(jí)結(jié)構(gòu)

在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的肽鏈再折疊形成的構(gòu)象親水基位于球體表面,疏水基位于球體內(nèi)部

四級(jí)結(jié)構(gòu)

組成蛋白質(zhì)的多條肽鏈在天然構(gòu)象空間上的排列方式，多以弱鍵互相連接。疏水力、氫鍵、鹽鍵每條肽鏈本身具有一定的三級(jí)結(jié)構(gòu)，就是蛋白質(zhì)分子的亞基

球蛋白

近似球形，表面富含親水基團(tuán)，溶于水如：酶、多種蛋白質(zhì)激素、各種抗體細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜中的蛋白質(zhì)

纖維蛋白蛋白質(zhì)分子圍繞一個(gè)縱向軸纏繞成螺旋狀如：指甲、毛發(fā)、真皮、韌帶等

（四）蛋白質(zhì)的空間作用力

氫鍵

鹽鍵(離子鍵)疏水鍵范德華力二硫鍵脂鍵

（五）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系序列分析空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)分析

空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1）蛋白變性的特點(diǎn)：蛋白質(zhì)變性后，生物活性喪失，溶解度下降，粘度增加。2）可逆變性3）不可逆變性

（六）蛋白質(zhì)的生物合成

核糖體是蛋白質(zhì)合成的場所，mRNA是蛋白質(zhì)合成的模板，tRNA是模板與氨基酸之間的接合體。

蛋白質(zhì)的合成步驟

翻譯的起始核糖體與mRNA結(jié)合并與氨基酰-tRNA生成起始復(fù)合物。

肽鏈的延伸核糖體沿mRNA5端向3端移動(dòng)，導(dǎo)致從N端向C端的多肽合成。肽鏈的終止以及肽鏈的釋放核糖體從mRNA上解離，準(zhǔn)備新一輪合成反應(yīng)

三、基因與基因表達(dá)的一般概念

基因作為唯一能夠自主復(fù)制、永久存在的單位，其生理學(xué)功能以蛋白質(zhì)形式得到表達(dá)。DNA序列是遺傳信息的

貯存者，它通過自主復(fù)制得到永存，并通過轉(zhuǎn)錄生成mRNA，翻譯生成蛋白質(zhì)的過程控制所有生命現(xiàn)象。

基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個(gè)階段。轉(zhuǎn)錄是指拷貝出一條與DNA鏈序列完全相

同（除了T→U之外）的RNA單鏈的過程，是基因表達(dá)的核心步驟。翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)子遺傳密碼翻譯成氨基酸序列、合成蛋白質(zhì)多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。

基因的概念：基因是一段有功能的DNA片段，基因位于染色體上，基因決定生物的性狀、發(fā)育、代謝和免疫狀態(tài)等。

囊性纖維化

囊性纖維化（CF）是一種侵犯多臟器的遺傳性疾病。主要表現(xiàn)為外分泌腺的功能紊亂，粘液腺增生，分泌液粘

稠，汗液氯化鈉含量增高。臨床上有肺臟、氣道、胰腺、腸道、膽道、輸精管、子宮頸等的腺管被粘稠分泌物堵塞所引起一系列癥狀，而以呼吸系統(tǒng)損害最為突出。

PCR

20世紀(jì)80年代初期，PCR是由一位勇于創(chuàng)新的年輕分子生物學(xué)家穆利斯在加利福尼亞西特斯生物技術(shù)公司工作期間研究出來的。

穆利斯認(rèn)使用一個(gè)極其簡單的方法，即利用為人熟知且能通過商業(yè)途徑獲得的酶來擴(kuò)增任何DNA樣本，無論這

個(gè)樣本有多小都能被擴(kuò)增到我們所需要的量。

該技術(shù)獲得1992年諾貝爾獎(jiǎng)，它為癌癥診斷和親子鑒定翻開了新的一頁，有力地推動(dòng)了我們發(fā)現(xiàn)和克隆人類基

因的進(jìn)程。

PCR定義

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)簡稱PCR（英文全稱：PolymeraseChainReaction，簡稱PCR）。它是體外酶促合成特異DNA片

段的一種方法,由高溫變性、低溫退火及適溫延伸三步反應(yīng)組成一個(gè)周期,循環(huán)進(jìn)行,使目的DNA得以迅速擴(kuò)增,具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡便、省時(shí)等特點(diǎn)。它不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎(chǔ)研究,還可用于疾病的診斷或任何有DNA,RNA的地方。

技術(shù)原理

1）DNA的半保留復(fù)制是生物進(jìn)化和傳代的重要途徑。

2）雙鏈DNA在多種酶的作用下可以變性解鏈成單鏈，在DNA聚合酶與啟動(dòng)子的參與下，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則復(fù)制成同樣的兩分子挎貝。

3）在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DNA在高溫時(shí)也可以發(fā)生變性解鏈，當(dāng)溫度降低后又可以復(fù)性成為雙鏈。因此，通過溫度變

化控制DNA的變性和復(fù)性，并設(shè)計(jì)引物做啟動(dòng)子，加入DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的體外復(fù)制。

4）但是，DNA聚合酶在高溫時(shí)會(huì)失活，因此，每次循環(huán)都得加入新的DNA聚合酶，不僅操作煩瑣，而且價(jià)格

昂貴，制約了PCR技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。發(fā)現(xiàn)耐熱DNA聚合同酶--Taq酶對(duì)于PCR的應(yīng)用有里程碑的意義，該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活，不需要每個(gè)循環(huán)加酶，使PCR技術(shù)變得非常簡捷、同時(shí)也大大降低了成本，PCR技術(shù)得以大量應(yīng)用，并逐步應(yīng)用于臨床。工作原理

1）PCR由變性--退火(復(fù)性）--延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成：

2）模板DNA的變性：模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時(shí)間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；

3）模板DNA與引物的退火(復(fù)性)：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；

4）引物的延伸：DNA模板--引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，于72℃左右，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈。

5）重復(fù)循環(huán)變性--退火--延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個(gè)循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時(shí)就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。

反應(yīng)體系與反應(yīng)條件

1）PCR反應(yīng)五要素：引物、酶、dNTP、模板和緩沖液（其中需要Mg2+)。2）溫度控制由PCR儀完成。

PCR產(chǎn)物檢測電泳電泳的定義：

依據(jù)分子或顆粒所帶的電荷、形狀和大小等不同，因而在電場介質(zhì)中移動(dòng)的速度不同，從而達(dá)到分離的技術(shù)。測序

基因測序定義：對(duì)基因中堿基排列順序的測定。

分子標(biāo)記

1)分子標(biāo)記是以生物的大分子，尤其是生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)DNA的多態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記，是DNA水平上遺傳變異的直接反映。

2)20世紀(jì)70年代Grodzicker等首創(chuàng)DNA限制片段長度多態(tài)性(Restrictionfragmentlengthpolymorphism,RFLP)技術(shù)，開創(chuàng)了應(yīng)用分子標(biāo)記作為遺傳標(biāo)記的新階段，并開始應(yīng)用于植物遺傳育種的研究。隨著PCR技術(shù)的發(fā)展，又產(chǎn)生各種新型的分子標(biāo)記，如RAPD、SSR、AFLP、小衛(wèi)星DNA、STS、SSLP、CAPS、IRA、SAMPL、SSCP等。

RAPD標(biāo)記

RAPD即隨機(jī)擴(kuò)增DNA多態(tài)性技術(shù)是Williams和Welsh兩個(gè)研究小組在1990年發(fā)展起來的一種DNA遺傳標(biāo)記，它是建立在PCR基礎(chǔ)之上，以隨機(jī)的寡聚核苷酸（10個(gè)堿基）作為PCR的反應(yīng)引物，對(duì)基因組DNA進(jìn)行擴(kuò)增，由擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性而顯示基因組的多態(tài)性的檢測技術(shù)。

RAPD原理

RAPD原理基本與PCR原理相同，它的應(yīng)用是基于這樣的一個(gè)推理：對(duì)于不同來源DNA，用同一引物擴(kuò)增既可能得到相同的片段（不同來源DNA間可能具有同源性），也可能得到不同的帶譜。僅在某一特定來源中出現(xiàn)的條帶就可作為該模板的分子標(biāo)記。

RAPD標(biāo)記的特點(diǎn)

①無需專門設(shè)計(jì)RAPD擴(kuò)增反應(yīng)引物，也無須預(yù)先知道被研究生物基因組的核苷酸序列，引物可隨機(jī)合成

和隨機(jī)選定。

②每個(gè)RAPD反應(yīng)中，僅加單個(gè)引物，就可通過引物和DNA隨機(jī)配對(duì)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)增，擴(kuò)增無特異性；

③退火溫度低，一般為36℃，這樣的溫度能保證核苷酸引物與模板的穩(wěn)定結(jié)合，同時(shí)允許適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤配對(duì)，以擴(kuò)大引物在基因組DNA中配對(duì)的隨機(jī)性，使RAPD有較高的檢出率。④RAPD技術(shù)簡便易行、省時(shí)省力，不需要RFLP分析的預(yù)備性工作：如同位素標(biāo)記及分子雜交。RAPD易于程序化，利用一套隨機(jī)引物可得到大量的分子標(biāo)記，并可借助于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

⑤RAPD分析所需的DNA樣品量極少，僅需要25ng左右，這對(duì)于生物早期取樣鑒定或在DNA受限制的情況下是十分有利的。

重要作物的巨大變革全仰仗：

20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的兩項(xiàng)新技術(shù)，即植物克隆和轉(zhuǎn)基因。以及植物細(xì)胞的全能性。

植物細(xì)胞全能性：

指植物的每個(gè)細(xì)胞都包含著該物種的全部遺傳信息，從而具備發(fā)育成完整植株的遺傳能力。在適宜條件下，任何一個(gè)細(xì)胞都可以發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體。植物細(xì)胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)。

動(dòng)物細(xì)胞具備全能性嗎？1）不具備。

2）動(dòng)物細(xì)胞分化程度較高，雖然每一個(gè)細(xì)胞核也具有個(gè)體的全部遺傳信息，但由于不同組織細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)不

同，極大的限制了遺傳信息的表達(dá)，從而導(dǎo)致單細(xì)胞不能再生個(gè)體。

3）動(dòng)物細(xì)胞核是具備全能性的，把細(xì)胞核取出注入取出細(xì)胞核的受精卵內(nèi)一樣可以再生動(dòng)物個(gè)體。該技術(shù)即動(dòng)

物克隆。

植物外源基因轉(zhuǎn)化方法

根據(jù)不同轉(zhuǎn)化方法過程中是否存在載體介導(dǎo)，可將現(xiàn)有轉(zhuǎn)基因方法分為直接導(dǎo)入法和間接導(dǎo)入法兩大類。1外源基因間接轉(zhuǎn)化法

間接轉(zhuǎn)化法是指通過生物體介導(dǎo)，將外源基因轉(zhuǎn)入植物體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化方法。根據(jù)介導(dǎo)生物體的不同，間接轉(zhuǎn)化法又可分為農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、病毒介導(dǎo)法和細(xì)菌球質(zhì)體介導(dǎo)法，其中應(yīng)用最為廣泛的是農(nóng)桿菌介導(dǎo)法。

農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化

是在其Ti質(zhì)粒的T-DNA區(qū)和Vir區(qū)的相互作用下完成的，其中T-DNA區(qū)是轉(zhuǎn)移到植物基因組的區(qū)段，而Vir區(qū)負(fù)責(zé)對(duì)T-DNA區(qū)進(jìn)行切割、轉(zhuǎn)移和整合到植物基因組。

其侵染過程主要包括5個(gè)階段，分別為：（1）農(nóng)桿菌在植物敏感細(xì)胞上吸附；

（2）農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的vir區(qū)基因被激活；（3）T-DNA切割和T-DNA復(fù)合物形成；（4）T-DNA復(fù)合物由農(nóng)桿菌進(jìn)入植物細(xì)胞；（5）T-DNA整合到植物染色體上并且進(jìn)行表達(dá)。

農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的優(yōu)點(diǎn)

農(nóng)桿菌作為一種自然界中存在的基因轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，在其介導(dǎo)轉(zhuǎn)化植物受體時(shí)基因的轉(zhuǎn)移具有自發(fā)性，T-DNA插入的拷貝數(shù)較少，重排程度低，其轉(zhuǎn)移基因具有穩(wěn)定遺傳且呈孟德爾遺傳的優(yōu)點(diǎn)；此外，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法還具有操作簡單、轉(zhuǎn)化率高、嵌合體少的特點(diǎn)，是進(jìn)行大規(guī)模轉(zhuǎn)化的首選方法。

農(nóng)桿菌介導(dǎo)法的缺點(diǎn)

農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化也存在一些缺點(diǎn)，比如農(nóng)桿菌感染過程會(huì)對(duì)植物材料造成損傷，T-DNA整合時(shí)其邊界可能會(huì)發(fā)生短截，T-DNA以串聯(lián)形式整合；轉(zhuǎn)移T-DNA區(qū)的兩個(gè)基因未必共表達(dá)等。

2外源基因直接轉(zhuǎn)化法

早期轉(zhuǎn)基因的研究主要針對(duì)雙子葉植物，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法均能獲得較高的轉(zhuǎn)化率，但在后來的研究中發(fā)現(xiàn)農(nóng)桿菌

介導(dǎo)法無法實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分單子葉植物的轉(zhuǎn)化，這可能是由于單子葉植物不是農(nóng)桿菌的天然寄主造成的。因而在后來的研究中又逐漸發(fā)展了外源基因的直接轉(zhuǎn)化法。

外源基因直接轉(zhuǎn)化法

是指通過物理或化學(xué)的方法將外源基因?qū)�入植物�?xì)胞或原生質(zhì)體，由此獲得轉(zhuǎn)基因植株的方法。主要包括化學(xué)刺激法、基因槍法、電擊法和顯微注射法等。

化學(xué)刺激法

化學(xué)刺激法是利用原生質(zhì)體本身易于攝取外來物質(zhì)的特性，再加以化學(xué)藥劑刺激，使外源基因轉(zhuǎn)入原生質(zhì)體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化方法。其使用的化學(xué)藥劑主要有磷酸鈣、氯化鈣和PEG等，其中最常用的是PEG刺激法。PEG即聚乙二醇。PEG刺激法的原理是將原生質(zhì)體細(xì)胞懸于含有DNA質(zhì)粒和PEG的溶液中，首先由PEG擾亂原生質(zhì)細(xì)胞表面電荷，從而造成細(xì)胞間融合；然后質(zhì)粒DNA在滲透壓的作用下透過原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)并最終隨機(jī)的整合入基因組中。

基因槍法

基因槍法又稱微彈轟擊法，它是利用火藥爆炸或高壓氣體加速，將包裹了帶目的基因的DNA溶液的高速微彈直接送入完整的植物組織和細(xì)胞中，然后通過細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)，再生成植株，其中表現(xiàn)為轉(zhuǎn)基因陽性的植株即為轉(zhuǎn)基因植株。電擊法

電擊法也是一種以原生質(zhì)體為受體的外源基因轉(zhuǎn)化技術(shù)，其原理是利用高壓電脈沖作用，在原生質(zhì)體膜上形成可逆的瞬間通道。當(dāng)外源DNA附著于細(xì)胞質(zhì)膜靠近電擊點(diǎn)時(shí)，DNA分子就有可能通過小孔進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而整合到受體細(xì)胞的基因組上。

顯微注射法

顯微注射法是使用毛細(xì)微管在顯微鏡下將外源DNA注射入植物細(xì)胞或原生質(zhì)體的一種直接而完善的外源基因轉(zhuǎn)移方法。在植物轉(zhuǎn)基因的應(yīng)用過程中，由于植物細(xì)胞的細(xì)胞壁和原生質(zhì)體的彈性，通常將細(xì)胞用瓊脂糖多聚賴氦酸固定，也可用吸管吸取單個(gè)細(xì)胞固定，然后將外源DNA通過特制的毛細(xì)微管注入細(xì)胞、原生質(zhì)體或直接注入核內(nèi)。

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