资源描述
基因工程,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：两个相同的黏性末端的连接。,思考,（）用DNA连接酶连接两个相同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、基因操作的基本步骤,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_,编码蛋白质的结构基因,（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:,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：_,多聚酶链式反应,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：,根据已知的氨基酸序列合成DNA,蛋白质的氨基酸序列,mRNA的核苷酸序列,结构基因的核苷酸序列,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Ca2+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结构规律及其与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。,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结构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,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,21（6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。请回答下列问题：,（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）若对图中质粒进行改造，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，并加入酶。（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)（1）0、2（2）高（3）Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因（4）DNA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,植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性,全能性高低：,受精卵胚胎干细胞生殖细胞体细胞植物细胞动物细胞,2.1.1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（排列疏松而无规则，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,融合体,杂种细胞,去壁的常用方法：,原生质体融合方法：,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,2.1.2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行植物组织培养,人工种子,结构：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,2.1.2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,2.2,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,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,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,动物细胞融合与单克隆抗体,2.2.2,1、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,单克隆抗体,由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，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,细胞融合、筛选,能产生特定抗体的细胞群,单克隆抗体,1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,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,50,2、下图是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此图回答,(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行的处理是_，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瓶中进行。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)下图为细胞融合的简略过程，请据图回答：(1)若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)若A、B是植物细胞，则形成的D细胞一般应用技术把D培养成植株。(3)若A、B是动物细胞，一般取自，然后用处理使其分散开来。(4)若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基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律,实例1：,1.下列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D.转基因鲤鱼的培育,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,精子头的主要部分,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),2.卵子的发生,(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应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应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应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,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,：在透明带内进行有丝分裂，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，排列紧密，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行有丝分裂,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,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.生理状态相同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：接受胚胎的个体。,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）,4.胚胎移植的基本程序,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，请据图回答下列问题：(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技术进行小牛早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对_的分析进行性别鉴定。,
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