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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,基因工程,操作环境,操作对象,操作水平,基本过程,结果,生物体外,基因,分子水平,剪切,拼接,导入,表达,人类需要的基因产物,一、基因工程,DNA,重组技术,实质：,基因重组,二、基因操作的工具,1,、基因的剪刀,限制酶,2,、基因的针线,DNA,连接酶,3,、基因的运输工具,运载体,2,、,基因的的针线,DNA,连接酶,连接的部位： 磷酸二酯键在“梯子的扶手处， 不是氢键在“梯子的踏板处。,结果：两个一样的黏性末端的连接。,思考,用DNA连接酶连接两个一样的黏性末端要连接几个磷酸二酯键？,用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二酯键？,个,个,、基因的运输工具,运载体,作用：,具备的条件,种类：,将外源基因送入受体细胞。,能在宿主细胞内复制并稳定地保存,具有多个限制酶切点,具有某些标记基因,质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒。,使用运载体的目的：,用它作为运载工具，将目的基因送到宿主细胞中去。,质粒上会存在某些标记基因，标记基因有什么用途？鉴别受体细胞是否含有目的基因并筛选含目的基因的受体细胞,思考,三、基因操作的根本步骤,1,、目的基因的获取,2,、基因表达载体的构建,3,、将目的基因导入受体细胞,4,、目的基因的检测和鉴定,1,、目的基因的获取,(,一,),、目的基因主要是,_,编码蛋白质的构造基因,二、获取目的基因的常用方法有哪些?,1从基因文库中获取,2利用PCR技术扩增,3人工合成,1、从基因文库中获取目的基因,将含有某种生物不同基因的许多,DNA,片断，导入到,受体菌的群体,中，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库,.,基因文库,基因组文库,部分基因文库,（如,:cDNA,文库）,基因文库,:,概念：,PCR,全称为,_,，是一项,在生物,_,复制,_,的核酸合成技术,条件：,_,、,_,、,_,、,_,.,原理：,_,多聚酶链式反响,体外,特定,DNA,片段,DNA,双链复制,模板,DNA,四种脱氧核苷酸,DNA,引物,热稳定,DNA,聚合酶,利用,PCR,扩增目的基因,过程：,a、DNA变性90-95：双链DNA模板,在热作用下，_断裂，形成_,b、退火复性55-60：系统温度降低，引 物与DNA模板结合，形成局部_。,c、延伸70-75：在Taq酶的作用下，,合成与模板互补的_。,D、循环,氢键,单链,DNA,双链,DNA,链,人工合成：,根据的氨基酸序列合成DNA,蛋白质的氨基酸序列,mRNA,的核苷酸序列,构造基因的核苷酸序列,推测,推测,目的基因,化学合成,2,基因表达载体的构建：,它们有什么作用？,a,、目的基因,b,、启动子,c,、终止子,d,、标记基因,位于基因的首端,是,RNA,聚合酶识别和结合位点,位于基因的末端,终止转录,鉴别受体细胞是否含有目的基因并筛选含目的基因的受体细胞,常用的受体细胞：,有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌、酵母菌和动植物细胞等,。,将目的基因导入受体细胞的原理,借鉴,细菌或病毒侵染细胞,的途径,。,3,、将目的基因导入受体细胞,1将目的基因导入植物细胞,农杆菌转化法,基因枪法,花粉管通道法,2将目的基因导入动物细胞,显微注射技术,：将基因表达载体提纯，用显微仪,注射到,受精卵,中,3导入微生物细胞,原核生物特点：繁殖快、单细胞、遗传物质少,用,Ca,2+,处理细胞 感受态细胞 表达载体与感受态细胞混合 感受态细胞吸收,DNA,分子,方法：,四,、,目的基因的检测与鉴定,检测,导入检测：目的基因是否导入受体细胞,DNA,DNA,DNA,分子杂交,表达检测,转录检测,分子杂交,翻译检测,抗原抗体,杂交,分子检测法,鉴定,抗虫鉴定,抗病鉴定,活性鉴定等,个体水平的鉴定,小 结,基因工程的基本内容,基因操作,的基本步骤,基因操作,的工具,限制性内切酶,DNA,连接酶,运载体,目的基因与运载体结合,目的基因的检测和表达,将目的基因导入受体细胞,目的基因的提取,基因工程药品的生产,基因诊断,返 回,基因治疗,一基因工程与医药卫生,基因工程的应用,蛋白质工程,蛋白质工程是指以蛋白质分子的构造规律及其与生物功能的关系作为根底,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进展改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。,蛋白质工程流程图,从预期的蛋白质功能出发,设计预期的蛋白质构造,推测应用的氨基酸序列,找到相应的脱氧核苷酸序列,比较：基因工程和蛋白质工程,基因工程,蛋白质工程,相同点,都要改造基因，都属于分子水平,产生新的,基因型，无新基因,基因（型）,产生的蛋白质,原有的,新的,联系,蛋白质工程以基因工程为基础，,是基因工程的应用和延伸,32,用转基因技术培育出了抗,TMV,的烟草，主要流程如图,-21,所示。,1经过程获得的目的基因两侧除应含有相关 的酶切位点外，目的基因的两端还必须有 。,2由图分析，构建的重组质粒上含有的标记基因是 基因。,3过程采用的是植物组织培养技术，培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加 ，以保证受体细胞能培养再生成植株。,限制酶,启运子和终止子,卡那霉素抗性,植物激素,216分，每空1分下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图甲、图乙中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请答复以下问题：,1一个图甲所示的质粒分子经Sma 切割前后，分别含有 、 个游离的磷酸基团。,2假设对图中质粒进展改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越 。,3用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Srna 切割，原因是 。,4为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并参加 酶。,5重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。,21(6分，每空1分),10、2,2高,3Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因,4DNA连接,5鉴别和筛选含有目的基因的细胞,专题,2,细胞工程,细胞工程,应用的原理和方法,研究的水平,研究的目的,细胞生物学和分子生物学,细胞整体水平或细胞器水平,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品,概念,分类,植物细胞工程,动物细胞工程,植物细胞工程的理论根底是： 植物细胞的全能性,植物细胞工程常用的技术是,植物组织培养,植物体细胞杂交,全能性上下：,受精卵,胚胎干细胞,生殖细胞体细胞,植物细胞,动物细胞,植物细胞工程常用的技术,植物组织培养,植物组织培养的条件,1离体细胞、组织或器官,2适宜的外界环境条件，例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等,3培养基一定的营养物质，植物激素,植物组织培养的过程,离体的植物器官、组织或细胞,脱分化又叫去分化,愈伤组织排列疏松而无规那么，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞,再分化,根或芽等器官,植物体,植物,A,细胞,植物,B,细胞,去壁,原生质体,A,原生质体,B,原生质体融合,融合体,再生壁,杂种细胞,细胞分裂,愈伤组织,杂种植株,去壁的常用方法：,酶解法（纤维素酶、果胶酶等）,原生质体融合方法,：,物理法：离心、振动、电刺激等,化学法：聚乙二醇（,PEG,）,植物体细胞杂交,过程示意图,概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物也叫快速繁殖技术,原理：植物细胞的全能性,优点：繁殖率高，可大批量生产,取材少,培养周期短,保持优良性状,微型繁殖,植物细胞工程的实际应用,作物脱毒,病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差,分生区附近茎尖、根尖的病毒极少，甚至没有,采用茎尖进展植物组织培养,人工种子,构造：,人工薄膜+胚状体、不定芽、顶芽、腋芽,技术：,植物组织培养,原理：,植物细胞全能性,单倍体育种,方法：,花药离体培养植物组织培养,技术：,组织培养获得单倍体,秋水素处理单倍体的幼苗，使染色体加倍,优点：,明显缩短了育种年限,后代稳定遗传,植物细胞工程的实际应用,繁殖植物的新途径,微型育种,作物脱毒,人工种子,育种新方法,单倍体育种,诱导突变体,细胞产物的工厂化生产,细胞产物的工厂化生产,红豆杉与紫杉醇,人参皂甘的生产,动物细胞工程,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,核移植,动物细胞工程常用技术,2,、动物细胞培养过程：,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬液,胰蛋白酶,10,代细胞,原代培养,50,代细胞,传代培养,细胞株,无限传代,细胞系,单个细胞,加培养液,遗传物质未改变,遗传物质已改变,动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。,分解弹性纤维,细胞贴壁过程,植物组织培养和动物细胞培养的比较,比较项目,植物组织培养,动物细胞培养,原理,植物细胞的全能性,细胞增殖,培养基性质,固体培养基,液体培养基,培养基特有成分,蔗糖 植物激素,葡萄糖 动物血清,培养结果,植物体,细胞株、细胞系,培养目的,快速繁殖、培育无病毒植株,获得细胞或细胞分泌蛋白,动物细胞融合与,单克隆抗体,1、动物细胞融合细胞杂交2个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程,细胞,A,细胞,B,杂交细胞,灭活的病毒,物理法,化学法,仙台病毒,疱疹病毒,新城鸡瘟病毒,离心振动电激,聚乙二醇,一、动物细胞融合,植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较,比较项目,植物体细胞杂交,动物细胞融合,细胞融合原理,细胞膜一定流动性、,细胞膜一定流动性,细胞融合的方法,去除细胞壁后诱导原生质体融合,使细胞分散后诱导细胞融合,诱导方法,物理（离心、振荡、电刺激）,化学（聚乙二醇）,物理、化学方法（同左）,灭活的病毒,用途,获得杂种植株,制备单克隆抗体,单克隆抗体,由单个B淋巴细胞经过无性繁殖克隆，形成基因型一样的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。,特点：,特异性强、灵敏度高、能大量制备、,如何大量生产单克隆抗体？,利用,B,淋巴细胞产生抗体的功能,利用肿瘤细胞无限增殖的特性,利用细胞融合的技术将,两种细胞融合,获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的,杂交瘤细胞,利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞,单克隆抗体制备过程,注射抗原,B,淋巴细胞,骨髓瘤细胞,细胞融合、筛选,杂交瘤细胞,细胞培养,筛选，继续培养,能产生特定抗体的细胞群,体外培养,注射到小鼠腹腔,单克隆抗体,1 以下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌抗体的实验方案,2,、该方案能达到预期效果吗？为什么？,4,、图中,B,为,_,过程，常用,_,作为诱导剂，该细胞继承,_,的遗传特性，既能,_,又能,_,。,1,、该实验方案的目的是,_,3,、,A,是从小鼠的脾脏中取得,_,该细胞能够产生,_,5,、,C,过程指细胞培养，该过程包括,_,培养和,_,培养两个阶段。,制备单克隆抗体,B,细胞,抗体,细胞融合,灭活病毒,双亲细胞,分泌特异性抗体,无限增殖,原代,传代,50,B,体外培养,骨髓瘤细胞,杂交瘤细胞,足够数量的细胞群,注射到,小鼠腹腔,A,C,2、以下图是动物细胞培养的根本过程示意图。请据此图答复,(1)容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自_。,(2)容器A中的动物器官或组织首先要进展的处理是_，然后用 酶处理，这是为了使细胞分散开来。这样做的目的是_.,(3)培养首先在B瓶中进展。瓶中的培养基成分有,_ _等。,(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用_,处理，然后配置成_，再分装。,(5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡。原因是_。,幼龄动物的器官或组织、动物胚胎,剪碎,胰蛋白,使每个细胞能与培养液接触,葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和,动物血清,胰蛋白酶,细胞悬液,细胞没有发生瘤癌变,22(11分，每空1分) 以下图为细胞融合的简单过程，请据图答复：,(1)假设A、B是植物细胞，在细胞融合之前已处理，一般用 法除去 ；A、B到细胞C的过程中，常用的化学方法是用 加以诱导。融合完成的标志是 。,(2)假设A、B是植物细胞，那么形成的D细胞一般应用 技术把D培养成植株。,(3)假设A、B是动物细胞，一般取自 ，然后用 处理使其分散开来。,(4)假设该过程是制备单克隆抗体，A为小鼠B淋巴细胞，那么，在获得此细胞之前，小鼠已被注射了 ，图中B为 。在A、B到C的过程中，所形成的C有 种，用来培养的D细胞应该是 。,22(11分，每空1分),1酶解 细胞壁 聚乙二醇 形成新的细胞壁,2植物组织培养,3幼龄动物组织或胚胎 胰蛋白酶,4相应的抗原 骨髓瘤细胞 3 杂交瘤细胞,专题,3,胚胎工程,专题,3:,胚胎工程,操作对象：早期胚胎和配子,技术手段：胚胎移植、体外受精、,胚胎分割、胚胎干细胞培养等,理论根底：哺乳动物的受精卵和早期胚胎,的发育规律,实例,1,：,1.以下不属于胚胎工程技术的是 ,A.体外受精,B.胚胎分割、胚胎移植,C.胚胎干细胞培养,精原细胞,有丝分裂,初级精母细胞,次级精母细胞,精细胞,精子,M,第一阶段,第二阶段,第三阶段,M,精子发生的过程,多个精原细胞,染色体复制,变形,精子细胞变形中的主要变化：,1.细胞核,2.高尔基体,3.中心体,4.线粒体,5.细胞内其他物质,精子头的主要局部,头部的顶体,精子的尾,线粒体鞘,(,尾的基部,),原生质滴,(,球状,最后脱落,),(1)发生部位：卵巢,(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。,卵原细胞,有丝分裂,多个卵原细胞,染色体复制,初级卵母细胞,M,第一极体,次级卵母细胞,两个第二极体,第二极体,卵子,退化消失,3卵子发生过程,M,排卵前后完成,在受精过程完成,被卵泡细胞包围,形成卵泡,胎儿时期完成,1.,一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？,2.,排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？,3.,刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？,答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到,减数第二次分裂的中期,才能与精子结合完成受精过程。排出的卵,子是在,输卵管,内与精子受精的。,答：正常情况下，一个卵泡只能形成,一个,成熟的卵子。,答：是指,卵子,从卵泡中排出。,二)受精阶段:,1)精子穿越放射冠和透明带,顶体反响使顶体内的顶体酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞,透明带反响是防止多精入卵受精的第一道屏障,2)精子进入卵细胞膜,卵细胞膜反响是防止多精入卵受精的第二道屏障,3)原核形成： 雄原核形成和雌原核形成,4)配子结合： 雌雄原核融合形成合子(受精卵),受精,穿过放射冠：,在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。,受精卵,卵裂期,桑椹胚,囊胚内含囊胚腔,原肠胚内含原肠腔,胎儿形成,：在透明带内进展有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。,：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列严密，形似桑椹,内细胞团：发育成胎儿各组织,滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘,：最初发育在输卵管进展有丝分裂,三.,胚胎发育,滋养层,外胚层,中胚层,内胚层,原肠腔,试管动物技术,是指通过人工操作使,卵子,和,精子,在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。,试管动物技术过程：,第一步：,体外受精,第二步：,早期胚胎的培养,第三步：,胚胎移植,请同学们分小组设计并绘制“试管牛工厂化生产的技术流程图解。,胚胎移植,采集卵母细胞,体外培养,采集精子,体外获能,体外受精,早期胚胎培养,受体牛,小,结,时期： ,1超数排卵试剂,2活体取卵仪器,3从屠宰的卵巢取卵,方法,方法，试剂,试剂,培养条件、目的阶段,成熟的卵子,获能的精子,MII,中期,方法,有性生殖,无性生殖,核移植技术、,胚胎移植,遵循,不遵循,体外受精,胚胎移植,试管动物,克隆动物,生殖方式,技术手段,遗传物质,遗传规律,比较试管动物和克隆动物,来自,2,个个体,主要来自核供体,一,.,胚胎移植,1.概念:将雌性动物的早期胚胎,或者通过其他方式得到的胚胎,移植到同种的.生理状态一样的其他雌性动物的体内,使之发育为新个体的技术.,供体：提供胚胎的个体。,受体：承受胚胎的个体。,选择,供体母牛,受体母牛,同期发情处理,超数排卵,供体公牛,配种,冲卵,质量检查、培养,胚胎移植,妊娠检查,分娩胚胎移植的犊牛,39. 【生物选修1：现代生物科学技术】15分,胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图答复以下问题：,(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于 ，细胞B的名称是 。,(2)应用2中牛完成体内受精的场所是_，刚种植在子宫内的胚胎其发育程度一般为 ，胚胎种植后可以通过_从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有 至少答出2种等。,(3)应用3中细胞C取自牛胎儿的 ，或 细胞。,(4)应用4中通过 技术获得二分胚和，得到两只小牛，可以通过PCR技术进展小牛早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对_的分析进展性别鉴定。,
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