人教版高中生物選修3全套ppt課件

基因工程 生物體外 基因 分子水平 剪切 拼接 導(dǎo)入 表達 人類需要的基因產(chǎn)物 一 基因工程DNA重組技術(shù) 實質(zhì) 基因重組 二 基因操作的工具 1 基因的剪刀 限制酶 2 基因的針線 DNA連接酶 3 基因的運輸工具 運載體 2 基因的的針線 DNA連接酶 連接的部位 磷酸二酯鍵 在 梯子 的扶手處 不是氫鍵 在 梯子 的踏板處 結(jié)果 兩個相同的黏性末端的連接 思考 用DNA連接酶連接兩個相同的黏性末端要連接幾個磷酸二酯鍵 用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵 個 個 基因的運輸工具 運載體 作用 具備的條件種類 將外源基因送入受體細胞 能在宿主細胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定地保存具有多個限制酶切點具有某些標(biāo)記基因 質(zhì)粒 噬菌體的衍生物和動植物病毒 使用運載體的目的 用它作為運載工具 將目的基因送到宿主細胞中去 質(zhì)粒上會存在某些標(biāo)記基因 標(biāo)記基因有什么用途 鑒別受體細胞是否含有目的基因并篩選含目的基因的受體細胞 思考 三 基因操作的基本步驟 1 目的基因的獲取 2 基因表達載體的構(gòu)建 3 將目的基因?qū)胧荏w細胞 4 目的基因的檢測和鑒定 1 目的基因的獲取 一 目的基因主要是 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 二 獲取目的基因的常用方法有哪些 1 從基因文庫中獲取 2 利用PCR技術(shù)擴增 3 人工合成 1 從基因文庫中獲取目的基因 將含有某種生物不同基因的許多DNA片斷 導(dǎo)入到受體菌的群體中 各個受體菌分別含有這種生物的不同基因 稱為基因文庫 基因文庫 概念 PCR全稱為 是一項在生物 復(fù)制 的核酸合成技術(shù) 條件 原理 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 體外 特定DNA片段 DNA雙鏈復(fù)制 模板DNA 四種脫氧核苷酸 DNA引物 熱穩(wěn)定DNA聚合酶 利用PCR擴增目的基因 過程 a DNA變性 90 95 雙鏈DNA模板在熱作用下 斷裂 形成 b 退火 復(fù)性55 60 系統(tǒng)溫度降低 引物與DNA模板結(jié)合 形成局部 c 延伸 70 75 在Taq酶的作用下 合成與模板互補的 D 循環(huán) 氫鍵 單鏈DNA 雙鏈 DNA鏈 人工合成 根據(jù)已知的氨基酸序列合成DNA 蛋白質(zhì)的氨基酸序列 mRNA的核苷酸序列 結(jié)構(gòu)基因的核苷酸序列 推測 推測 目的基因 化學(xué)合成 2基因表達載體的構(gòu)建 它們有什么作用 a 目的基因 b 啟動子 c 終止子 d 標(biāo)記基因 位于基因的首端 是RNA聚合酶識別和結(jié)合位點 位于基因的末端 終止轉(zhuǎn)錄 鑒別受體細胞是否含有目的基因并篩選含目的基因的受體細胞 常用的受體細胞 有大腸桿菌 枯草桿菌 土壤農(nóng)桿菌 酵母菌和動植物細胞等 將目的基因?qū)胧荏w細胞的原理 借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑 3 將目的基因?qū)胧荏w細胞 1 將目的基因?qū)胫参锛毎?農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 基因槍法 花粉管通道法 2 將目的基因?qū)雱游锛毎?顯微注射技術(shù) 將基因表達載體提純 用顯微儀注射到受精卵中 3 導(dǎo)入微生物細胞 原核生物特點 繁殖快 單細胞 遺傳物質(zhì)少 用Ca2 處理細胞感受態(tài)細胞表達載體與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子 方法 四 目的基因的檢測與鑒定 檢測 導(dǎo)入檢測 目的基因是否導(dǎo)入受體細胞DNA DNA DNA分子雜交 表達檢測 轉(zhuǎn)錄檢測 分子雜交 翻譯檢測 抗原抗體雜交 分子檢測法 鑒定 抗蟲鑒定抗病鑒定活性鑒定等 個體水平的鑒定 小結(jié) 基因操作的工具 限制性內(nèi)切酶 DNA連接酶 運載體 目的基因與運載體結(jié)合 目的基因的檢測和表達 將目的基因?qū)胧荏w細胞 目的基因的提取 基因工程藥品的生產(chǎn) 基因診斷 返回 基因治療 一 基因工程與醫(yī)藥衛(wèi)生 基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ) 通過基因修飾或基因合成 對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造 或制造一種新的蛋白質(zhì) 以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求 蛋白質(zhì)工程流程圖 從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)用的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列 比較 基因工程和蛋白質(zhì)工程 32 用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出了抗TMV的煙草 主要流程如圖 21所示 1 經(jīng)過程 獲得的目的基因兩側(cè)除應(yīng)含有相關(guān)的酶切位點外 目的基因的兩端還必須有 2 由圖分析 構(gòu)建的重組質(zhì)粒上含有的標(biāo)記基因是基因 3 過程 采用的是植物組織培養(yǎng)技術(shù) 培養(yǎng)基中除含有卡那霉素及植物必需的各種營養(yǎng)成分外 還必須添加 以保證受體細胞能培養(yǎng)再生成植株 限制酶 啟運子和終止子 卡那霉素抗性 植物激素 21 6分 每空1分 下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點 圖甲 圖乙中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點 請回答下列問題 1 一個圖甲所示的質(zhì)粒分子經(jīng)Sma 切割前后 分別含有 個游離的磷酸基團 2 若對圖中質(zhì)粒進行改造 插入的Sma 酶切位點越多 質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越 3 用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒 不能使用Srna 切割 原因是 4 為了獲取重組質(zhì)粒 將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合 并加入酶 5 重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了 21 6分 每空1分 1 0 2 2 高 3 Sma 會破壞質(zhì)粒的抗性基因 外源DNA中的目的基因 4 DNA連接 5 鑒別和篩選含有目的基因的細胞 專題2細胞工程 細胞工程 植物細胞工程的理論基礎(chǔ)是 植物細胞的全能性 全能性高低 受精卵 胚胎干細胞 生殖細胞 體細胞 植物細胞 動物細胞 2 1 1植物細胞工程常用的技術(shù) 植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)的條件1 離體細胞 組織或器官2 適宜的外界環(huán)境條件 例如無菌 適宜的溫度 濕度 光照等3 培養(yǎng)基 一定的營養(yǎng)物質(zhì) 植物激素 植物組織培養(yǎng)的過程 離體的植物器官 組織或細胞 脫分化 又叫去分化 愈傷組織 排列疏松而無規(guī)則 高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞 再分化 根或芽等器官 植物體 融合體 雜種細胞 去壁的常用方法 原生質(zhì)體融合方法 植物體細胞雜交過程示意圖 概念 應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù) 快速繁殖植物 也叫快速繁殖技術(shù) 原理 植物細胞的全能性優(yōu)點 繁殖率高 可大批量生產(chǎn)取材少培養(yǎng)周期短保持優(yōu)良性狀 微型繁殖 2 1 2植物細胞工程的實際應(yīng)用 作物脫毒 病毒在作物體內(nèi)逐年積累 會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低 品質(zhì)變差分生區(qū)附近 莖尖 根尖 的病毒極少 甚至沒有采用莖尖進行植物組織培養(yǎng) 人工種子 結(jié)構(gòu) 人工薄膜 胚狀體 不定芽 頂芽 腋芽技術(shù) 植物組織培養(yǎng)原理 植物細胞全能性 單倍體育種 方法 花藥離體培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng) 技術(shù) 組織培養(yǎng)獲得單倍體秋水素處理單倍體的幼苗 使染色體加倍優(yōu)點 明顯縮短了育種年限后代穩(wěn)定遺傳 2 1 2植物細胞工程的實際應(yīng)用 繁殖植物的新途徑微型育種作物脫毒人工種子育種新方法單倍體育種誘導(dǎo)突變體細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 紅豆杉與紫杉醇 人參皂甘的生產(chǎn) 動物細胞工程 2 2 動物細胞培養(yǎng) 動物細胞融合 單克隆抗體技術(shù) 核移植 動物細胞工程常用技術(shù) 2 動物細胞培養(yǎng)過程 動物胚胎或幼齡動物的組織 器官 細胞懸液 胰蛋白酶 10代細胞 原代培養(yǎng) 傳代培養(yǎng) 無限傳代 單個細胞 加培養(yǎng)液 動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質(zhì) 將細胞網(wǎng)絡(luò)起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官 分解彈性纖維 細胞貼壁過程 植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較 動物細胞融合與單克隆抗體 2 2 2 1 動物細胞融合 細胞雜交 2個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程 細胞A 細胞B 雜交細胞 滅活的病毒 物理法化學(xué)法 仙臺病毒皰疹病毒新城雞瘟病毒 離心振動電激 聚乙二醇 一 動物細胞融合 植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較 單克隆抗體 由單個B淋巴細胞經(jīng)過無性繁殖 克隆 形成基因型相同的細胞群 這一細胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一 特異性強的抗體稱為單克隆抗體 特點 特異性強 靈敏度高 能大量制備 如何大量生產(chǎn)單克隆抗體 利用B淋巴細胞產(chǎn)生抗體的功能利用腫瘤細胞無限增殖的特性利用細胞融合的技術(shù)將兩種細胞融合獲得具有淋巴細胞和腫瘤細胞特性的雜交瘤細胞利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)大量培養(yǎng)雜交瘤細胞 單克隆抗體制備過程 細胞融合 篩選 能產(chǎn)生特定抗體的細胞群 單克隆抗體 1下圖為某同學(xué)根據(jù)雜交瘤技術(shù)的方法 設(shè)計的生產(chǎn)破傷風(fēng)桿菌抗體的實驗方案 制備單克隆抗體 B細胞 抗體 細胞融合 滅活病毒 雙親細胞 分泌特異性抗體 無限增殖 原代 傳代 50 2 下圖是動物細胞培養(yǎng)的基本過程示意圖 請據(jù)此圖回答 1 容器A中放置的是動物器官或組織 它一般取自 2 容器A中的動物器官或組織首先要進行的處理是 然后用酶處理 這是為了使細胞分散開來 這樣做的目的是 3 培養(yǎng)首先在B瓶中進行 瓶中的培養(yǎng)基成分有 等 4 為了把B瓶中的細胞分裝到C瓶中 用 處理 然后配置成 再分裝 5 在C瓶中正常培養(yǎng)了一段時間后 發(fā)現(xiàn)細胞全部死亡 原因是 幼齡動物的器官或組織 動物胚胎 剪碎 胰蛋白 使每個細胞能與培養(yǎng)液接觸 葡萄糖 氨基酸 無機鹽 維生素和動物血清 胰蛋白酶 細胞懸液 細胞沒有發(fā)生瘤癌變 22 11分 每空1分 下圖為細胞融合的簡略過程 請據(jù)圖回答 1 若A B是植物細胞 在細胞融合之前已處理 一般用法除去 A B到細胞C的過程中 常用的化學(xué)方法是用加以誘導(dǎo) 融合完成的標(biāo)志是 2 若A B是植物細胞 則形成的D細胞一般應(yīng)用技術(shù)把D培養(yǎng)成植株 3 若A B是動物細胞 一般取自 然后用處理使其分散開來 4 若該過程是制備單克隆抗體 A為小鼠B淋巴細胞 那么 在獲得此細胞之前 小鼠已被注射了 圖中B為 在A B到C的過程中 所形成的C有種 用來培養(yǎng)的D細胞應(yīng)該是 22 11分 每空1分 1 酶解細胞壁聚乙二醇形成新的細胞壁 2 植物組織培養(yǎng) 3 幼齡動物組織或胚胎胰蛋白酶 4 相應(yīng)的抗原骨髓瘤細胞3雜交瘤細胞 專題3胚胎工程 專題3 胚胎工程 操作對象 早期胚胎和配子技術(shù)手段 胚胎移植 體外受精 胚胎分割 胚胎干細胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ) 哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律 實例1 1 下列不屬于胚胎工程技術(shù)的是 A 體外受精B 胚胎分割 胚胎移植C 胚胎干細胞培養(yǎng)D 轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育 精原細胞 有絲分裂 初級精母細胞 次級精母細胞 精細胞 精子 M 第一階段 第二階段 第三階段 M 精子發(fā)生的過程 多個精原細胞 染色體復(fù)制 變形 精子細胞變形中的主要變化 1 細胞核 2 高爾基體 3 中心體 4 線粒體 5 細胞內(nèi)其他物質(zhì) 精子頭的主要部分 頭部的頂體 精子的尾 線粒體鞘 尾的基部 原生質(zhì)滴 球狀 最后脫落 2 卵子的發(fā)生 1 發(fā)生部位 卵巢 2 時間 減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成 減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結(jié)合的過程完成的 卵原細胞 有絲分裂 多個卵原細胞 染色體復(fù)制 初級卵母細胞 M 第一極體 次級卵母細胞 兩個第二極體 第二極體 卵子 退化消失 3 卵子發(fā)生過程 M 排卵前后完成 在受精過程完成 被卵泡細胞包圍 形成卵泡 胎兒時期完成 1 一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子 2 排卵是指卵子從卵泡中排出 還是指卵泡從卵巢中排出 3 剛排出的卵是成熟的卵子嗎 它在母體的什么部位與精子受精 答 剛排出的卵子尚未完全成熟 僅完成第一次減數(shù)分裂 需要在輸卵管內(nèi)進一步成熟 直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程 排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的 答 正常情況下 一個卵泡只能形成一個成熟的卵子 答 是指卵子從卵泡中排出 二 受精階段 1 精子穿越放射冠和透明帶頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的頂體酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障2 精子進入卵細胞膜卵細胞膜反應(yīng)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 配子結(jié)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 內(nèi)含囊胚腔 原腸胚 內(nèi)含原腸腔 胎兒形成 在透明帶內(nèi)進行有絲分裂 細胞數(shù)量不斷增加 但胚胎總體積并不增加 或略有減少 由具有全能性細胞構(gòu)成 細胞數(shù)在32個左右 排列緊密 形似桑椹 內(nèi)細胞團 發(fā)育成胎兒各組織 滋養(yǎng)層細胞 發(fā)育成胎膜和胎盤 最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂 三 胚胎發(fā)育 滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔 試管動物技術(shù) 是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精 并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后 再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù) 試管動物技術(shù)過程 第一步 體外受精 第二步 早期胚胎的培養(yǎng) 第三步 胚胎移植 請同學(xué)們分小組設(shè)計并繪制 試管牛 工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖解 胚胎移植 采集卵母細胞 體外培養(yǎng) 采集精子 體外獲能 體外受精 早期胚胎培養(yǎng) 受體牛 小結(jié) 時期 1 超數(shù)排卵 試劑 2 活體取卵 儀器 3 從屠宰的卵巢取卵 方法 方法 試劑 試劑 培養(yǎng)條件 目的階段 成熟的卵子 獲能的精子 MII中期 方法 有性生殖無性生殖 核移植技術(shù) 胚胎移植 遵循不遵循 體外受精胚胎移植 比較試管動物和克隆動物 來自2個個體主要來自核供體 一 胚胎移植 1 概念 將雌性動物的早期胚胎 或者通過其他方式得到的胚胎 移植到同種的 生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi) 使之發(fā)育為新個體的技術(shù) 供體 提供胚胎的個體 受體 接受胚胎的個體 選擇 供體母牛 受體母牛 同期發(fā)情處理 超數(shù)排卵 供體公牛 配種 沖卵 質(zhì)量檢查 培養(yǎng) 胚胎移植 妊娠檢查 分娩 胚胎移植的犢牛 4 胚胎移植的基本程序 39 生物 選修1 現(xiàn)代生