人教版高中生物选修3全套课件

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全能性高低: ①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞 ②植物细胞>动物细胞
植物组织培养
植物体细胞杂交
植物细胞的全能性
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
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
基因文库:
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.
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。
遗传物质 未改变
单个细胞
胰蛋白酶 (分解弹性纤维) 加培养液
细胞悬液 原代培养 10代细胞
细胞株
50代细胞
遗传物质 已改变
传代培养
细胞系 无限传代
细胞贴壁过程
植物组织培养和动物细胞培养的比较
④过程: a、DNA变性(90℃-95℃):双链DNA模板 氢键 断裂,形成___________ 单链DNA 在热作用下,_____ b、退火(复性55℃-60℃):系统温度降低,引 双链 物与DNA模板结合,形成局部________ 。 c、延伸(70℃-75℃):在Taq酶的作用下, DNA链 。 合成与模板互补的________ D、循环
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 ①原核生物特点:繁殖快、 单细胞、遗传物质少
②方法: 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
四、目的基因的检测与鉴定 ①导入检测:目的基因是否导入受体细胞DNA DNA—— DNA分子杂交 分 检测 转录检测——分子杂交 子 检 ②表达检测 测 翻译检测——抗原抗体杂 法 交 抗虫鉴定 鉴定 抗病鉴定 个体水平的鉴定
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 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 A 制备单克隆抗体 1、该实验方案的目的是__________ 2、该方案能达到预期效果吗?为什么? B 骨髓瘤细胞
人工种子

结构:

人工薄膜+胚状体、不定芽、顶芽、腋芽 植物组织培养

技术:


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) 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 明显缩短了育种年限 后代稳定遗传

技术:


优点:

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 单倍体育种 诱导突变体

育种新方法


细胞产物的工厂化生产
细胞产物的工厂化生产
人参皂甘的生产
红豆杉与紫杉醇
2.2
动物细胞培养 动物 细胞 工程 常用 技术 核移植 动物细胞融合 单克隆抗体技术
动物胚胎或幼龄动 2、动物细胞培养过程: 物的组织、器官



(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能 使用Srna Ⅰ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)SmaⅠ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
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
(1)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?2个 (2)用限制酶切一个特定基因要切断几个磷酸二 酯键?
4个
3、基因的运输工具——运载体
作用: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 具备的条件 具有多个限制酶切点
基因文库
基因组文库 部分基因文库 (如:cDNA文库)
利用PCR扩增目的基因
① 概念:PCR全称为多聚酶链式反应 _______________,是一项 体外复制特定 DNA片段 的核酸合成技术 在生物____ ___________ DNA双链复制 ②原理:__________ 四种脱氧核苷酸 模板 DNA ③条件:___________、_______________、 DNA引物 热稳定DNA聚合酶 . ___________ 、 ___________
疱疹病毒 新城鸡瘟病毒
杂交细胞
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
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 使细胞分散后诱 原生质体融合 导细胞融合 诱导方法 物理(离心、振荡、 物理、化学方法 电刺激) (同左) 化学(聚乙二醇) 灭活的病毒 用途 获得杂种植株 制备单克隆抗体
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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 Ⅰ 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 SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性 越 。
(3)培养首先在B瓶中进行。瓶中的培养基成分有 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清 _______ ___等。 (4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中,用_____ 胰蛋白酶 细胞悬液 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 细胞没有发生瘤癌变 部死亡。原因是_________________________ 。
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 幼龄动物的器官或组织、动物胚胎 自___________ 。 (2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的处理 剪碎 是__________ ,然后用 胰蛋白 酶处理,这是为了 使细胞分散开来。这样做的目的是 使每个细胞能与培养液接触 _______________.
物理法:离心、振动、电刺激等 化学法:聚乙二醇(PEG)
2.1.2植物细胞工程的实际应用
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
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
基因工程
一、基因工程 DNA重组技术
操作环境
操作对象
生物体外 基因
DNA分子水平
剪切 拼接 导入 表达
操作水平
基本过程


人类需要的基因产物
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
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质 培养基特有成分
植物细胞的全能 性 固体培养基
蔗糖
细胞增殖
液体培养基
植物激素 葡萄糖 动物血清
培养结果 培养目的
植物体 快速繁殖、培育 无病毒植株
细胞株、细胞系 获得细胞或细胞 分泌蛋白
2.2.2
一、动物细胞融合
细胞A
物理法
化学法
细胞B
仙台病毒
灭活的病毒
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 推测 mRNA的核苷酸序列 推测 结构基因的核苷酸序列 化学合成 目的基因
2 基因表达载体的构建:
a、目的基因
b、启动子 c、终止子 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
d、标记基因 鉴别受体细胞是否含有目的基因并筛
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
植物体细胞杂交过程示意图
植物A细胞 去壁 植物B细胞 杂种植株 原生质体B 愈伤组织 细胞分裂 杂种细胞 原生质体A
原生质体融合
融合体 再生壁
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:
杂交瘤细胞
C 3、A是从小鼠的脾脏中取得 抗体 _______, B细胞 该细胞能够产生______ 细胞融合过程,常用 足够数量的细胞群 4、图中B为________ 灭活病毒 _________作为诱导剂,该细胞继 双亲细胞 的遗传特性,既能 承___________ 体外培养 注射到 分泌特异 无限增殖 __________,又能___________。 性抗体 小鼠腹腔 5、C过程指细胞培养,该过程包括 原代 传代培养两个阶段。 _____培养和_____ 50
具有某些标记基因
种类: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。
思考
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)
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
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
选含目的基因的受体细胞
它们有什么作用?
3、将目的基因导入受体细胞 • 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。
(1)将目的基因导入植物细胞
①农杆菌转化法 ②基因枪法 ③花粉管通道法
(2)将目的基因导入动物细胞
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②获得的目的基因两侧除应含有相 关 限制酶 的酶切位点外,目的基因的两端还必 须有 启运子和终止子 。 (2)由图分析,构建的重组质粒上含有的标记 基因是卡那霉素抗性基因。 (3)过程⑤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 植物激素 ,以保证受体细胞 能培养再生成植株。
蛋白质工程流程图
1. 从预期的蛋白质功能出发 2. 设计预期的蛋白质结构 3. 推测应用的氨基酸序列 4. 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
相同点 产生新的 产生的蛋白质 联系
蛋白质工程
都要改造基因,都属于分子水平 基因型,无新基因 原有的 基因(型) 新的
蛋白质工程以基因工程为基础, 是基因工程的应用和延伸
活性鉴定等
小 结
基 因 工 程 的 基 本 内 容
基因操作 的工具
限制性内切酶 DNA连接酶 运载体 目的基因的提取
基因操作 的基本步骤
目的基因与运载体结合 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测和表达
(一)基因工程与医药卫生
基因工程药品的生产 基因诊断 基因治疗
返 回
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。
专题2 细胞工程
应用的原理和方法 概念
研究的水平
研究的目的
细 胞 工 程 分类
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
植物细胞工程
动物细胞工程
2.1.1植物细胞工程常用的技术
植物细胞工程常用的技术是
植物细胞工程的理论基础是:
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