专题1基因工程” 和“专题2细胞工程.ppt

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1、“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX “专题专题1 1基因工程基因工程”和和“专题专题2 2细胞工细胞工程程”高中生物选修三复习高中生物选修三复习“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1.1.主要内容归纳主要内容归纳2.2.重难点突破重难点突破3.3.达标训练达标训练内内 容容 纲纲 要要“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 专题专题1 1 基基 因因 工工 程程“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1.1.基因工程的理论基础和概念的理解基因工程的理论基础和概念的理解2.2.明确基因工程所需三种基本工具的作用明确基因工程所需三种基本工具的作用4.4.简述基因工程的基本操作程序简述基因工程的基本

2、操作程序3.3.理解基因工程的原理和技术理解基因工程的原理和技术5.5.能列举出基因工程在植物、动物、医疗领域的具体应用及取能列举出基因工程在植物、动物、医疗领域的具体应用及取得的丰硕成果得的丰硕成果6.6.简述其基本原理及基本途径简述其基本原理及基本途径学学习习目目标标“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 本本章章知知识识网网络络基基因因工工程程理论基础和概念理论基础和概念基基本本工工具具基因的剪刀基因的剪刀限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶基因的针线基因的针线DNA连接酶连接酶基因的运载工具基因的运载工具运载体运载体1.获取目的基因获取目的基因2.构建基因表达载体构建基因表达载体3.将目的基

3、因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞4.目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定基基本本操操作作程程序序基因工程的应用（略）基因工程的应用（略）蛋白质工程（略蛋白质工程（略)“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1.1.时间：时间：2.2.理论基础：理论基础：（1 1）_是生物遗传物质的发现。是生物遗传物质的发现。（2 2）_结构的确立。结构的确立。20世纪世纪70年代年代（3 3）_传递方式的认定。传递方式的认定。3.3.技术上的保障：技术上的保障：限制性核酸内切酶、限制性核酸内切酶、_和和_载体的发现与应用载体的发现与应用DNADNA双螺旋双螺旋遗传信息遗传信息DNA连接酶连接酶质粒质粒（

4、一）基因工程的理论基础和技术基因工程的理论基础和技术“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 基因工程又叫基因拼接技术或基因工程又叫基因拼接技术或DNADNA重重组技术。该技术是在生物体外，通过对组技术。该技术是在生物体外，通过对DNADNA分子进行人工分子进行人工“剪切剪切”和和“拼接拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。的基因产物。（二）基因工程的概念（二）基因工程的概念“名师公益课堂”主讲标题XX

5、XXXX 基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对象操作水平操作水平基本过程基本过程实质（原理）实质（原理）结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平人类需要的基因产物人类需要的基因产物剪切剪切剪切剪切 拼接拼接拼接拼接 导入导入导入导入 表达表达表达表达基基 因因 重重 组组甲供体：提供目的基因 乙（受体：表达目的基因），即基因未变，合成蛋白质未变，只是合成场所的转移导入导入“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”(1)来源来源:(2)化学本质

6、：化学本质：(3)作用作用(4)作用特点：作用特点：(5)切割方式切割方式（三（三）基因工程的操作工具基因工程的操作工具催化作用催化作用,所以可重复利用所以可重复利用可用于可用于DNADNA的切割获取目的基因和载体的切割的切割获取目的基因和载体的切割错位切：产生两个相同的黏性末端错位切：产生两个相同的黏性末端平切：形成平末端平切：形成平末端主要是从原核生物中分离纯化出来的主要是从原核生物中分离纯化出来的蛋白质蛋白质特异性特异性,即限制酶可识别特定的脱氧核即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列苷酸序列,切割特定位点切割特定位点主要切割外源主要切割外源DNADNA，而对自身的，而对自身的DNADNA不

7、起作用，达到保不起作用，达到保护自身的目的护自身的目的“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 什么叫黏性末端？什么叫黏性末端？被限制酶切开的被限制酶切开的DNADNA两条单链的两条单链的切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间切口，带有几个伸出的核苷酸，他们之间正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。正好互补配对，这样的切口叫黏性末端。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 举举例例：大大肠肠杆杆菌菌的的一一种种限限制制酶酶（EcoR)EcoR)能能识识别别GAATTCGAATTC序序列列，并并在在G G和和A A 之之间间切切开开形形成成黏黏性性末末端端，SmaSma能能识识别别CCCGGGCCCGGG

8、序序列列，并并在在C C和和G G之之间间切切割形成平末端割形成平末端 。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 要想获得某个特定性状的基因必须要用限制要想获得某个特定性状的基因必须要用限制酶切几个切口？可产生几个黏性末端？酶切几个切口？可产生几个黏性末端？要切两个切口，产生四个黏性末端。要切两个切口，产生四个黏性末端。如果把两种来源不同的如果把两种来源不同的DNADNA用同一种限制酶来用同一种限制酶来切割，会怎样呢？切割，会怎样呢？会产生相同的黏性末端，然后让两者的会产生相同的黏性末端，然后让两者的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的黏性末端黏合起来，就似乎可以合成重组的DNADNA分子了。

9、分子了。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 注意注意：切割的化学键为磷酸二酯键。切割的化学键为磷酸二酯键。在在切切割割目目的的基基因因和和载载体体时时要要求求用用同同一一种种限限制制酶酶,目的是产生相同的黏性末端。目的是产生相同的黏性末端。将将一一个个基基因因从从D DN NA A分分子子上上切切割割下下来来,需需要要2 2个个限限制制 酶酶,同时产生同时产生4 4个黏性末端。个黏性末端。不不同同D DN NA A分分子子用用同同一一种种限限制制酶酶切切割割产产生生的的黏黏性性末末 端端都都相相同同,同同一一个个D DN NA A分分子子用用不不同同的的限限制制酶酶产产生生的的 黏性末端一般

10、不相同。黏性末端一般不相同。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 2.DNA2.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”常用类型常用类型E Ecolicoli DNADNA连接酶连接酶T T4 4 DNADNA连接酶连接酶来源来源大肠杆菌大肠杆菌T T4 4噬菌体噬菌体功能功能连接黏性末端连接黏性末端连接黏性末端或平末连接黏性末端或平末端端（后者效率低，需更多后者效率低，需更多的连接酶，的连接酶，DNADNA浓度更高）浓度更高）结果结果恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键酯键作用实质：使两个作用实质：使两个DNA的单链末端之间形成磷酸二酯键的单

11、链末端之间形成磷酸二酯键而连接成一个而连接成一个DNA“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 2 2、“分子缝合针分子缝合针”DNADNA连接酶连接酶 DNADNA连接酶可把黏性末端之间的缝隙连接酶可把黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，形成起来，形成_ 作用：作用：磷酸二酯键磷酸二酯键 DNADNA连接酶能封连接酶能封闭闭DNADNA双螺旋骨架双螺旋骨架上的切口，不能封上的切口，不能封闭缺口闭缺口“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例例 限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是G GGATCCGATCC，限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是GATC

12、GATC。在在质质粒粒上上有有酶酶的的一一个个切切点点，在在目目的的基基因因的的两侧各有两侧各有1 1个酶个酶的切点。的切点。请画出质粒被限制酶请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。切割后所形成的黏性末端。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例例 限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是GGATCCGGATCC，限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是GATCGATC。在在质质粒粒上上有有酶酶的的一一个个切切点点，在在目目的的基基因因的两侧各有的两侧各有1 1个酶个酶的切点。的切点。请请画画出出目目的的基基因因两两侧侧被被限限制制酶酶切切割割后后所

13、所形形成成的的黏黏性末端。性末端。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例例 限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是GGATCCGGATCC，限限制制性性内内切切酶酶的的识识别别序序列列和和切切点点是是GATCGATC。在在质质粒粒上上有有酶酶的的一一个个切切点点，在在目目的的基基因因的两侧各有的两侧各有1 1个酶个酶的切点。的切点。能能。上上述述两两种种不不同同限限制制酶酶切切割割后后形形成成的的黏黏性性末末端端相同，所以能连接起来。相同，所以能连接起来。在在DNADNA连连接接酶酶的的作作用用下下，上上述述两两种种不不同同限限制制酶酶切切割割后后形形成的黏性末端能否连

14、接起来？为什么？成的黏性末端能否连接起来？为什么？“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX DNADNA连接酶与连接酶与DNADNA聚合酶的比较聚合酶的比较DNADNA 连接酶连接酶DNADNA 聚合酶聚合酶作用实质作用实质都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键都是催化两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键是否需模板是否需模板不需要不需要需要需要连接连接DNADNA链链双链双链单链单链作用过程作用过程在两个在两个DNADNA片段片段之之间形成磷酸二酯键间形成磷酸二酯键将单个核苷酸加到已存将单个核苷酸加到已存在的核酸片段的在的核酸片段的33端的端的羟基上羟基上,形成磷酸二酯键形成磷酸二酯键作用结果作用结

15、果将两个将两个 DNADNA片段连接片段连接成重组成重组 DNADNA分子分子合成新的合成新的DNADNA分子分子“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 3.基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车”(1)(1)类型类型 (2)(2)功能：功能：(3)(3)应具备条件应具备条件最常用载体最常用载体:质粒质粒其他载体其他载体:噬菌体的衍生物、动植物病毒等噬菌体的衍生物、动植物病毒等提醒提醒 质粒本质是质粒本质是DNA,不是细胞器不是细胞器;特点特点:小型环状。小型环状。将目的基因导入受体细胞。将目的基因导入受体细胞。能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；能在宿主细胞内稳定保存

16、并大量复制；有一个至多个限制酶的切割位点有一个至多个限制酶的切割位点,以便于与外源以便于与外源基因连接；基因连接；有特殊的遗传标记基因有特殊的遗传标记基因,供重组供重组DNA的检测和鉴定。的检测和鉴定。能够自主复制并稳定地保存。能够自主复制并稳定地保存。对受体细胞无害。对受体细胞无害。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 质粒：质粒：质粒是染色体外能够进行自主复制的质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中核区外的细胞中核区外的DNADNA分子。现在习惯上用分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中核来专指细菌、酵母

17、菌和放线菌等生物中核以外的以外的DNADNA分子。分子。质粒是基因工程最常用的运载体。质粒是基因工程最常用的运载体。绝大多数细菌质粒都是闭合环状绝大多数细菌质粒都是闭合环状DNADNA分子。有的一个细菌中有一个，有的一个分子。有的一个细菌中有一个，有的一个细菌中有多个。细菌中有多个。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 大肠杆菌质粒的分子结构示意图：大肠杆菌质粒的分子结构示意图：DNA大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞质粒质粒目的基因插入位点目的基因插入位点复制原点复制原点氨苄青霉素氨苄青霉素抗性基因抗性基因“标记基因标记基因”质粒一般有几个到几百个基因，控制细菌的质粒一般有几个到几百个基因，控制细菌的

18、抗药性抗药性、固氮固氮、抗生素生成抗生素生成等性状等性状.有切割位点有切割位点能复制并带着插入的能复制并带着插入的目的基因一起复制目的基因一起复制有标记基因的有标记基因的存在，将来可存在，将来可用含青霉素的用含青霉素的培养基鉴别。培养基鉴别。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例题：例题：3.3.下列关于下列关于DNADNA连接酶作用的叙述，正确的是（连接酶作用的叙述，正确的是（）A.A.将单个核苷酸加到某将单个核苷酸加到某DNADNA片段末端，形成磷酸片段末端，形成磷酸 二酯键二酯键 B.B.将断开的两个将断开的两个DNADNA片段的骨架连接起来，重新片段的骨架连接起来，重新 形成磷酸二酯

19、键形成磷酸二酯键 C.C.连接两条连接两条DNADNA链上碱基之间的氢键链上碱基之间的氢键 D.D.只能将双链只能将双链DNADNA片段互补的黏性末端之间连接片段互补的黏性末端之间连接 起来，而不能将双链起来，而不能将双链DNADNA片段平末端之间进行片段平末端之间进行 连接连接B“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX （四）基因工程的基本操作程序（四）基因工程的基本操作程序1 1.基因工程图解基因工程图解:抗虫棉的培育过程抗虫棉的培育过程可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX （四）基因工程的基本操作程序（四）基因工程的基本操作程序(1)目的基

20、因的获取目的基因的获取(2)基因表达载体的构建基因表达载体的构建最核心步最核心步骤骤(3)将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞(4)目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 从基因文库从基因文库(基因组文库或基因组文库或cDNAcDNA文库文库)中获取中获取文库类型文库类型cDNAcDNA文库文库基因组文库基因组文库文库大小文库大小小小大大基因中启动子基因中启动子无无有有基因中内含子基因中内含子无无有有基因多少基因多少某种生物的部分基因某种生物的部分基因某种生物的全部基因某种生物的全部基因物种之间的物种之间的基因交流基因交流可以可以部分基因可以部分基

21、因可以说明说明基基因因文文库库的的组组建建过过程程就就包包含含基基因因工工程程的的基基本本操操作作步步骤骤。从从基基因因文文库库中中获获取取目目的的基基因因的的优优点点是是操操作作简简便便,缺缺点点是是工工作作量量大大,具具有有一一定定的的盲目性盲目性2.2.基基 本本 操操 作作 程程 序序从基因文库中获取从基因文库中获取利用利用PCRPCR技术扩增技术扩增利用化学方法人工合成利用化学方法人工合成(1)目的基因的获取目的基因的获取“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 人工合成目的基因人工合成目的基因:常用的方法有化学合成法和常用的方法有化学合成法和 反转录法。反转录法。化学合成法化学合成法:

22、蛋白质蛋白质 氨基酸序列氨基酸序列 RNARNA 碱基序列碱基序列 DNADNA碱基序列碱基序列 用用4 4种脱氧核种脱氧核 苷酸人工合成目的基因苷酸人工合成目的基因 反转录法反转录法:分离出供体细胞分离出供体细胞mRNA mRNA 单链单链DNADNA 合成目的基因（具体过程如下）合成目的基因（具体过程如下）分析分析推测推测推测推测逆转录酶逆转录酶DNADNA聚合酶聚合酶“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX cDNA cDNA 合合 成成 过过 程程 第一步，反转录酶以第一步，反转录酶以RNARNA为模板合成一条与为模板合成一条与RNARNA互补的互补的DNADNA单链，形成单链，形成RNA

23、-DNARNA-DNA杂交分子。杂交分子。第二步，核酸酶第二步，核酸酶H H使使RNA-DNARNA-DNA杂交分子中的杂交分子中的RNARNA链降解，链降解，使之变成单链的使之变成单链的DNADNA。第三步，以单链第三步，以单链DNADNA为模板，在为模板，在DNADNA聚合酶的作用下合聚合酶的作用下合成另一条互补的成另一条互补的DNADNA链，形成双链链，形成双链DNADNA分子。分子。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 利利 用用 PCR PCR 技技 术术 扩扩 增增“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX PCR技术技术聚合酶链式反应原理原理：前提：前提：条件：条件：PCR扩增仪扩增仪

24、DNA双链复制的基本原理双链复制的基本原理一段已知目的基因的核苷酸序列一段已知目的基因的核苷酸序列四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸一对引物一对引物热稳定热稳定DNADNA聚合酶聚合酶(TaqTaq酶）酶）DNADNA的两条链为模板的两条链为模板温度控制和缓冲液温度控制和缓冲液方式：以方式：以_方式扩增，即方式扩增，即_（n n为扩增循为扩增循 环的次数）环的次数）指数指数2 2n n结果：结果：使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增使目的基因的片段在短时间内成百万倍地扩增“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根前提：一段已知目的基因的核苷酸序列，根据这一序列合

25、成引物。据这一序列合成引物。引物：一小段单链引物：一小段单链DNADNA或或RNARNA，一般一般20203030个碱个碱基，能与基，能与DNADNA母链的一段碱基序列互补配对。母链的一段碱基序列互补配对。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX PCRPCR扩增技术与扩增技术与DNADNA复制的比较复制的比较PCRPCR技术技术DNADNA复制复制相相同同点点原理原理DNADNA复制复制(碱基互补配对碱基互补配对)原料原料四种游离的脱氧核苷酸四种游离的脱氧核苷酸条件条件模板、模板、ATPATP、酶、原料、引物、酶、原料、引物不不同同点点解旋解旋方式方式DNADNA在高温下变性解旋在高温下变性解旋

26、解旋酶催化解旋酶催化场所场所体外复制体外复制(PCR(PCR扩增仪扩增仪)主要在细胞核内主要在细胞核内酶酶热稳定的热稳定的DNADNA聚合酶聚合酶(TaqTaq酶酶)细胞内含有的细胞内含有的DNADNA聚合酶聚合酶结果结果在短时间内形成大量的在短时间内形成大量的DNADNA片段片段形成整个形成整个DNADNA分子分子“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX (2)(2)基因表达载体的构建基因表达载体的构建最核心步骤最核心步骤 基因表达载体的组成基因表达载体的组成:启动子、目的基因、启动子、目的基因、终止子以及标记基因等。终止子以及标记基因等。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 注注意意：与与载载

27、体体相相比比较较,增增加加的的启启动动子子、目目的的基基因因和和 终止子三个基因片段终止子三个基因片段,其功能各不相同。其功能各不相同。启启 动动 子子(D DN NA A片片 段段)起起始始密密码码子子(R RN NA A);终终 止止 子子 (DNA(DNA片段片段)终止密码子终止密码子(RNA)(RNA)。基因表达载体的构建方法基因表达载体的构建方法 提提 醒醒 该该过过程程把把三三种种工工具具(只只有有两两种种工工具具酶酶)全全 用用 上了上了,是最核心、最关键的一步是最核心、最关键的一步,在体外进行。在体外进行。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX (3)(3)将目的基因导入受体细胞

28、将目的基因导入受体细胞细胞细胞类型类型常用常用方法方法受体受体细胞细胞转化过程转化过程植物植物细胞细胞农杆菌农杆菌转化法转化法体细胞体细胞将目的基因插入将目的基因插入TiTi质粒的质粒的T-DNAT-DNA上上转入农杆菌转入农杆菌导入植物细胞导入植物细胞整合整合到受体细胞的到受体细胞的DNADNA上上动物动物细胞细胞显微注显微注射技术射技术受精卵受精卵将含有目的基因的表达载体提纯将含有目的基因的表达载体提纯取卵取卵获得受精卵获得受精卵显微注射显微注射早早期胚胎培养期胚胎培养胚胎移植胚胎移植发育成为发育成为 具有新性状的动物具有新性状的动物微生微生物细物细胞胞CaCa2+2+处处理增大理增大细胞

29、壁细胞壁通透性通透性原核原核细胞细胞或酵或酵母菌母菌用用CaCa2+2+处理细胞处理细胞感受态细胞感受态细胞重组重组表达载体表达载体DNADNA分子与感受态细胞混合分子与感受态细胞混合 感受态细胞吸收感受态细胞吸收“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 基因工程唯一不涉及到碱基互补基因工程唯一不涉及到碱基互补配对的操作配对的操作步骤。步骤。微生物做受体细胞主要是个体微小微生物做受体细胞主要是个体微小,代谢旺盛代谢旺盛,繁殖速度快繁殖速度快,获得目的基因产物多。获得目的基因产物多。植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。植物细胞还可用基因枪法和花粉管通道法。(4)4)目的基因的检测与鉴定目的基因的检

30、测与鉴定“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 目的基因的检测与鉴定目的基因的检测与鉴定检测检测步骤步骤目的目的方法方法原理原理工具工具现象现象1 1DNADNA分子分子杂交技术杂交技术碱基互碱基互补配对补配对放射性同位素作放射性同位素作标记的含目的基标记的含目的基因的因的DNADNA片段片段杂交带杂交带2 2检测目的基因检测目的基因是否转录出了是否转录出了mRNAmRNADNADNA分子分子杂交技术杂交技术碱基互碱基互补配对补配对放射性同位素作放射性同位素作标记的含目的基标记的含目的基因的因的DNADNA片段片段杂交带杂交带3 3检测目的基因检测目的基因是否翻译成蛋是否翻译成蛋白质白质抗原抗原

31、-抗抗体杂交体杂交抗体的抗体的专一性专一性特定抗体特定抗体杂交带杂交带(阳阳性反应性反应)检测转基因生物的检测转基因生物的染色体染色体DNADNA上是否上是否插入了目的基因插入了目的基因“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例题：例题：1.1.下列有关基因工程技术的叙述下列有关基因工程技术的叙述,正确的是（正确的是（）A.A.重组重组DNADNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶技术所用的工具酶是限制酶、连接酶 和载体和载体 B.B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸 序列序列 C.C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌选用细菌作为重组质粒的受

32、体细胞是因为细菌 繁殖快繁殖快 D.D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达只要目的基因进入受体细胞就能实现表达C“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 2.2.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所 需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了 在受体细胞中表达的是在受体细胞中表达的是（）A A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAmRNA C C山羊乳腺细胞中检测到人生长激素山羊乳腺细胞中检测到

33、人生长激素DNADNA序列序列 D D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白D“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 课课后后作作业业见附件见附件“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 专题专题2细细胞胞工工程程植植物物细细胞胞工工程程“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1 1、理解植物细胞的全能性、理解植物细胞的全能性2 2、了解植物细胞脱分化和再分化的结果、了解植物细胞脱分化和再分化的结果3 3、掌握植物组织培养的特点、掌握植物组织培养的特点4 4、理解植物体细胞杂交和植物细胞培养的、理解植物体细胞杂交和植物细胞培养的联系联系5 5、掌握微型繁殖和植物组织培养的联系、掌

34、握微型繁殖和植物组织培养的联系6 6、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和、掌握作物脱毒、人工种子的制备过程和意义意义学学 习习 目目 标标“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 植植物物细细胞胞工工程程概念概念原理：生物学原理和分子生物学原理原理：生物学原理和分子生物学原理水平：细胞整体水平或细胞器水平水平：细胞整体水平或细胞器水平目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品目的：改变细胞内的遗传物质，获得细胞产品细胞的全能性：概念、原因、大小细胞的全能性：概念、原因、大小植物组织培养植物组织培养过程：外植体过程：外植体愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体植物体植物体脱分化：形成愈伤组织脱分化：形成愈伤组织

35、再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体再分化：植物细胞选择性表达，形成胚状体特点：子代与亲代性状高度遗传特点：子代与亲代性状高度遗传去细胞壁：纤维素酶、果胶酶去细胞壁：纤维素酶、果胶酶诱导剂：诱导剂：PEGPEG融合完成的标志：新细胞壁的形成融合完成的标志：新细胞壁的形成过程：原生质体融合过程：原生质体融合+组织培养组织培养植植物物体体细细胞胞杂交杂交知知 识识 网网 络络“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 一一 植物组织培养及细胞全能性植物组织培养及细胞全能性1 1.操作流程及培养条件操作流程及培养条件 (1)(1)操作流程操作流程 (2)(2)培养条件：营养物质培养条件：营养物质(水、无

36、机盐、蔗糖、氨水、无机盐、蔗糖、氨 基酸和有机酸等基酸和有机酸等)、激素、激素(如细胞分裂素、生长素如细胞分裂素、生长素 等等)及其他条件及其他条件(无菌、适宜的温度和无菌、适宜的温度和pHpH等等)。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 注注 意意 幼幼嫩嫩的的组组织织脱脱分分化化较较为为容容易易,如如 茎茎 尖尖、根根尖尖、形形成成层层细细胞胞易易脱脱分分化化,而而植植物物的的茎茎、叶叶和和成成 熟的组织则较难。熟的组织则较难。对对外外植植体体要要进进行行消消毒毒处处理理,而而对对各各种种器器械械要要彻彻底底 灭菌。灭菌。植植物物组组织织培培养养中中用用到到的的有有机机碳碳源源一一般般为为

37、蔗蔗糖糖,用用 葡萄糖也可以葡萄糖也可以,但后者的成本高。但后者的成本高。诱诱导导愈愈伤伤组组织织再再分分化化形形成成胚胚状状体体或或丛丛芽芽及及生生根根 的的过过程程中中,要要进进行行换换瓶瓶处处理理,以以改改变变培培养养基基中中的的激激 素配比及浓度。素配比及浓度。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 2 2.脱分化和再分化的比较脱分化和再分化的比较比较内容比较内容脱分化脱分化再分化再分化过程过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织幼苗幼苗形成体特点形成体特点排列疏松、高度液泡排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞化的薄壁细胞有根、芽有根、芽需要条件需要条件a.a.离体离体b.b.适宜的营

38、养适宜的营养c.c.生长素生长素/细胞分裂细胞分裂素的比例适中素的比例适中d d.一般不需光一般不需光a.a.离体离体b.b.适宜的营养适宜的营养c.c.生长素生长素/细细胞分裂素的比胞分裂素的比例高或低诱导例高或低诱导生根或生芽生根或生芽d.d.光照光照“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 3.3.原理：全能性原理：全能性 (1 1)含含义义：生生物物体体的的细细胞胞具具有有使使后后代代细细胞胞形形成成完完整整 个体的潜能。个体的潜能。(2 2)物物质质基基础础：生生物物的的每每一一个个细细胞胞都都包包含含有有该该物物种种 所所特特有有的的全全套套遗遗传传物物质质,都都有有发发育育成成完完整

39、整个个体体所所必必 需的全部基因。需的全部基因。(3)(3)在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因 基基因因在在特特定定的的时时间间和和空空间间条条件件下下选选择择性性表表达达,细细 胞胞 分化为不同的组织、器官。分化为不同的组织、器官。(4)(4)全能性的实例全能性的实例 花花药药的的离离体体培培养养、植植物物的的组组织织培培养养、克克隆隆技技术术等等。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 二二 植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用1.1.植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 (1 1)微微型型繁繁殖殖：不不仅仅可可以以保保持持优优良良品品种种的的遗

40、遗传传特特性性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(2 2)作作物物脱脱毒毒：生生产产上上许许多多无无性性繁繁殖殖作作物物均均受受到到病病 毒毒的的侵侵染染,从从而而导导致致品品种种严严重重退退化化、产产量量降降低低和和品品 质质变变差差。利利用用植植物物分分生生组组织织(如如茎茎尖尖、根根尖尖)进进行行 培养培养,可以使新长成的植株脱除病毒。可以使新长成的植株脱除病毒。(3 3)人人工工种种子子：植植物物组组织织培培养养得得到到的的胚胚状状体体、不不定定 芽芽、顶顶芽芽或或腋腋芽芽,包包上上人人工工种种皮皮就就可可以以形形成成人人工工种种 子。子。“名师

41、公益课堂”主讲标题XXXXXX 2.2.作物新品种的培育作物新品种的培育 (1)(1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织 培养过程。培养过程。单单倍倍体体育育种种的的优优点点是是后后代代不不发发生生性性状状分分离离,都都是是纯纯 合合 子子,能能 够够 稳稳 定定 遗遗 传传,明明 显显 缩缩 短短 了了 育育 种种 年年 限限。(2 2)突突变变体体的的利利用用：在在植植物物组组织织培培养养过过程程中中,由由于于 培培养养细细胞胞一一直直处处于于不不断断的的分分生生状状态态,因因此此容容易易受受到到 培培养养条条件件和和外外界界压压力力(如如射射

42、线线、化化学学物物质质等等)的的影影“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 响响而而发发生生突突变变。从从这这些些产产生生突突变变的的个个体体中中可可以以筛筛 选选 出出 对对 人人 们们 有有 用用 的的 突突 变变 体体,进进 而而 培培 育育 成成 新新 品品 种种。(3 3)细细胞胞产产物物的的工工厂厂化化生生产产：可可以以利利用用植植物物组组织织培培 养养技技术术大大量量生生产产某某些些细细胞胞产产物物,如如蛋蛋白白质质、药药物物、香香料料等等“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 例题例题 某优良品种水稻的基因型为某优良品种水稻的基因型为AaBbAaBb，其花药通过组，其花药通过组 织

43、培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙织培养形成了试管苗。下列对这一培养过程的叙 述，错误的是述，错误的是（）A.A.花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程花粉形成试管苗要经过脱分化和再分化的过程 B.B.试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色试管苗有四种基因型，其体细胞含有一个染色 体组体组 C.C.通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产通过该过程培养出的试管苗还不能直接用于生产 D.D.这些试管苗自交，后代性状不发生分离这些试管苗自交，后代性状不发生分离D“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 三三 植物体细胞杂交植物体细胞杂交1.1.技术流程技术流程2 2.疑难解读疑难解读 (1

44、)(1)植物体细胞杂交的障碍植物体细胞杂交的障碍 植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理,用用 纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。原生质体融合。人工诱导方法包括物理法原生质体融合。人工诱导方法包括物理法,如离如离“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 心心、振振动动、电电激激;化化学学法法,如如聚聚乙乙二二醇醇(P PE EG G)等等。(2)(2)杂种细胞的类型杂种细胞的类型 有有三三种种：A AA A、B BB B、A AB B,符符合合要要求求的的只只有有A AB B,需需要要进进 行筛选。行筛选。(3 3)杂杂种种细细胞胞A A

45、B B形形成成的的标标志志：新新的的细细胞胞壁壁的的生生成成。(4 4)杂杂种种植植株株遗遗传传物物质质的的变变化化：细细胞胞融融合合属属于于染染色色 体体变变异异,杂杂种种植植株株的的染染色色体体数数通通常常是是两两亲亲本本细细胞胞染染 色体数目之和色体数目之和,形成异源多倍体。形成异源多倍体。(5 5)植植物物体体细细胞胞杂杂交交的的原原理理：原原生生质质体体融融合合的的过过程程 利利用用了了细细胞胞膜膜的的流流动动性性,杂杂种种细细胞胞发发育育成成杂杂种种植植株株 利用了细胞的全能性。利用了细胞的全能性。“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 3.3.该技术的目的该技术的目的 植植物物体体

46、细细胞胞杂杂交交的的终终点点是是培培育育成成杂杂种种植植株株,而而不不是是 形形成成杂杂种种细细胞胞就就结结束束。杂杂种种植植株株特特征征：具具备备两两种种 植植物物的的遗遗传传特特征征,原原因因是是杂杂种种植植株株中中含含有有两两种种植植物物 的遗传物质。的遗传物质。4.4.该技术在育种上应用时最大的优点该技术在育种上应用时最大的优点 克服远缘杂交不亲和的障碍。克服远缘杂交不亲和的障碍。5.5.未解决的问题未解决的问题 目目前前还还不不能能让让杂杂种种植植物物完完全全按按人人们们的的需需要要去去表表达达 亲代的优良性状亲代的优良性状,如番茄如番茄马铃薯。马铃薯。“名师公益课堂”主讲标题XXX

47、XXX 下下列列关关于于细细胞胞工工程程的的叙叙述述 错错 误误 的的 是是 ()A A.电电 刺刺 激激 可可 诱诱 导导 植植 物物 原原 生生 质质 体体 融融 合合 或或 动动 物物 细细 胞胞 融合融合 B B.去去 除除 植植 物物 细细 胞胞 的的 细细 胞胞 壁壁 和和 将将 动动 物物 组组 织织 分分 散散 成成 单单 个细胞均需酶处理个细胞均需酶处理 C C.小小鼠鼠骨骨髓髓瘤瘤细细胞胞和和经经抗抗原原免免疫疫小小鼠鼠的的B B淋淋 巴巴 细细 胞胞 融合可制备单克隆抗体融合可制备单克隆抗体 D D.某某 种种 植植 物物 甲甲 乙乙 两两 品品 种种 的的 体体 细细

48、胞胞 杂杂 种种 与与 甲甲 乙乙 两两 品品 种杂交后代的染色体数目相同种杂交后代的染色体数目相同D“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 专题专题2细细胞胞工工程程动动物物细细胞胞工工程程“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 一一 动物细胞培养技术动物细胞培养技术二二 动物细胞融合与单克隆抗体动物细胞融合与单克隆抗体三三 动物体细胞核移植技术与克隆动物动物体细胞核移植技术与克隆动物学学 习习 目目 标标“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 动动物物细细胞胞工工程程知知 识识 网网 络络动物细胞培养技术动物细胞培养技术动物细胞培养的操作流程动物细胞培养的操作流程培养条件培养条件原理原理单克隆抗

49、体的操作流程单克隆抗体的操作流程动物细胞融合与动物细胞融合与单克隆抗体单克隆抗体动物体细胞核移植动物体细胞核移植技术与克隆动物技术与克隆动物动物细胞融合操作流程动物细胞融合操作流程动物体细胞核移植技术操作流程动物体细胞核移植技术操作流程原理：动物细胞核的全能性原理：动物细胞核的全能性卵母细胞选择时期及原因卵母细胞选择时期及原因“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 1 1.动物细胞培养的操作流程动物细胞培养的操作流程2.2.知识梳理知识梳理 (1)(1)培养条件培养条件 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素杀无菌处理、加抗生素杀 菌、定期更换培养液。菌、定期更换培养液。一一 动物细

50、胞培养技术动物细胞培养技术动物机动物机体相关体相关组织组织“名师公益课堂”主讲标题XXXXXX 营养营养葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素元素+血清或血浆等天然成分血清或血浆等天然成分温度和温度和pHpH(36.5(36.50.5)0.5)和和(7.2(7.27.4)7.4)气体环境气体环境95%95%空气空气+5%CO+5%CO2 2注意注意COCO2 2作用作用调节培养基调节培养基pHpH 空气中空气中O O2 2作用作用细胞有氧呼吸细胞有氧呼吸 所用装置所用装置COCO2 2培养箱培养箱 (2)(2)原理：细胞增殖原理：细胞增殖 (3 3