《选修3最后复习》PPT课件.ppt

2011届现代生物科技专题专题复习 1 基因工程 第一章 2 克隆技术 第二章 3 胚胎工程 第三章 4 生物技术的安全性和伦理问题 第四章 5 生态工程 第五章 1 基因工程的诞生 P1 基因工程的核心 构建重组DNA分子 基因表达载体的构建 基因工程诞生的基础 DNA是遗传物质的发现 DNA双螺旋结构的确立 中心法则 1 基因工程的诞生 P1 基因工程的核心 构建重组DNA分子 基因表达载体的构建 限制性核酸内切酶 限制酶 DNA连接酶 载体 运载体 三大工具 工具酶仅指限制酶和DNA连接酶 不包含载体 工具与工具酶的区别 基因工程的技术保障 分析限制酶的切割作用的一般方法 先将告知的单链变双链 明确识别序列及其碱基对数 然后根据切点画出黏性末端 对不同限制酶的末端进行比较作出答案 下面是5种限制酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图 箭头表示剪切点 切出的断面为黏性末端 限制酶1 GATC 限制酶2 CATG 限制酶3 G GATCC 限制酶4 CCGC GG 限制酶5 CCAGG 下例叙述正确的是 A 限制酶2和4识别的序列都包含4个碱基对B 限制酶3和5识别的序列都包含5个碱基对C 限制酶1和2切出的黏性末端相同D 限制酶1和3切出的黏性末端相同 已知BamHI与Bgl 的识别序列及切割位点如图所示 用这两种酶和DNA连接酶对一段含有数个BamHI和BglU识别序列的DNA分子进行 反复的切割 连接操作 若干循环后 和 序列明显增多 A TCTAG GATCT A G CCTAG GATCC G 限制性核酸内切酶 通常是用相同的限制性核酸内切酶 不同的限制性内切酶也可以切除相同的黏性末端 且常用于防止在基因工程中防止目的基因和被切割的载体DNA自身环化 见2008海南卷26题 2010江苏卷17题 天津7题 DNA连接酶在脱氧核糖与磷酸基之间形成磷酸二酯键 DNA连接酶与DNA聚合酶的比较 将与模板链碱基互补配对的脱氧核苷酸连接起来形成子链 将两个DNA分子连接起来形成重组DNA分子 运载体 能将外源基因送入受体细胞的工具就是运载体 种类 质粒 噬菌体和动 植物病毒 转基因技术的核心是构建重组DNA分子重组DNA分子 基因表达载体 一个基因表达载体必须具有目的基因外 还应该有启动子 终止子和标记基因等 为什么不能将目的基因直接导入受体细胞完成转化呢 获得目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 2 基因工程的的原理及技术 常用的受体细胞 大肠杆菌 枯草杆菌 土壤农杆菌 酵母菌和动植物细胞等 常用方法 显微注射技术 Ca2 处理诱导法 农杆菌介导法 增加细菌细胞壁还是细胞膜的通透性 先导入土壤农杆菌的目的 获得目的基因 形成重组DNA分子 将重组DNA分子导入受体细胞 筛选含有目的基因的受体细胞 目的基因表达 2 基因工程的的原理及技术 利用核酸 DNA RNA 分子杂交法看是否生成了相应mRNA 用抗原 抗体发生特异性结合看是否合成了相应的蛋白质 从个体水平看是否表现出特定的性状 如用棉花叶喂虫 看虫食用后是否死亡判断抗虫基因在棉花植株上的表达 2 克隆技术 基因克隆 分子水平 细胞克隆 细胞水平 个体克隆 植物克隆和动物克隆 一 克隆概念的发展 三个水平 2 克隆技术 二 克隆技术的发展 1 微生物克隆 细胞克隆 2 遗传工程克隆 DNA克隆 3 个体水平克隆 2 植物组织培养 理论基础 植物组织培养 核心概念 2 植物组织培养理论基础 植物细胞的全能性 细胞具有发育成完整植株的潜能 这种潜能 植物细胞的全能性 植物体的每个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 不同种类 不同个体的植物细胞全能性相同吗 2 植物组织培养的过程 离体的植物器官或组织或细胞 外植体 愈伤组织 细胞分裂和脱分化 胚状体 植物幼体 继续发育 单细胞 分散 一棵完整的植株 细胞分裂和再分化 光照问题 形成愈伤组织不需要光照而愈伤组织的再分化需要光照 愈伤组织细胞中有叶绿体吗 适当调整植物激素的比例生长素与细胞分裂素的浓度及其比例不同调控脱分化和根与芽的再分化 2 植物组织培养中的核心概念 愈伤组织 胡萝卜的愈伤组织 细胞排列疏松而无规则 是相对未分化的薄壁细胞群 脱分化 由高度分化的植物器官 组织或细胞产生愈伤组织的过程 称为植物细胞的脱分化 实质是指已经分化的细胞失去其特有的结构和功能变成具有未分化细胞 胚性细胞 特征的过程 2 植物组织培养中的核心概念 无毒植物 抗毒植物 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官 这一过程称为植物细胞的再分化 实质是指已去分化的胚性细胞在某种诱导因素的激活下 再出现程序化的分化 2 动物克隆 高度分化了的体细胞的细胞核具有全能性 细胞质对细胞核的发育具有调控作用 直接意义 动物克隆成功的意义 2 动物克隆的技术基础 细胞核移植 动物细胞培养 2 动物克隆的技术基础 动物细胞培养 动物体内一部分组织 分散的单个细胞 机械消化或胰酶消化 原代培养 传代培养 分散成单个细胞后容易培养 细胞所需的营养容易供应 其代谢废物容易排出 同时 分散成单个细胞培养 可使得在细胞水平操作的其他技术得以实现 用酶消化的是细胞间基质 细胞间基质主要成分有胶原蛋白 层粘连蛋白 纤粘连蛋白 弹性蛋白等成分 用胰蛋白酶可使其消化 从而使细胞相互分离 为什么动物细胞要分散成单个细胞培养 用酶消化的是什么物质 动物细胞培养 动物体内一部分组织 分散的单个细胞 机械消化或胰酶消化 原代培养 传代培养 原代培养到一定时期 细胞会因为密度过大和代谢消耗引起营养枯竭 有害代谢产物积累 导致细胞不能正常生长 贴壁生长还会出现接触抑制现象 所以需要进行传代培养 原代培养和传代培养 动物体内一部分组织 分散的单个细胞 机械消化或胰酶消化 原代培养 传代培养 分瓶前的培养是原代培养 分瓶后的培养为传代培养 动物细胞培养 动物体内一部分组织 分散的单个细胞 机械消化或胰酶消化 原代培养 传代培养 动物血清 使用CO2培养箱 把一个单细胞从群体中分离出来单独培养 使之繁衍成一个新的细胞群体的技术叫做克隆培养法 细胞克隆 克隆培养法 细胞克隆 第三章 95 空气 5 CO2 O2是细胞代谢所必需的 CO2的主要作用是维持培养液的pH 3 胚胎工程 胚胎工程是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 胚胎工程中需要用到的技术手段有体外受精 胚胎体外培养 动物细胞培养 胚胎移植等 1 胚胎工程和相应的技术手段 3 胚胎工程 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减数分裂 所以在胚胎工程的体外受精中有卵细胞的采集和培养环节 2 刚排出的卵是成熟的卵子吗 3 胚胎工程 体内受精过程中精子是在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后 才获得受精能力 胚胎工程的体外受精中精子获能的方法有培养法和化学诱导法 牛 羊的精子常用化学药物诱导获能 诱导获能的药物常用肝素和钙离子载体 3 精子获能问题 3 胚胎工程 受精卵 卵裂球 桑椹胚 囊胚 原肠胚 三胚层分化为各种组织和器官 从卵膜孵出的幼体或从母体产出的幼体 4 胚胎发育的过程 3 胚胎工程 2009年浙江省会考试题 下列有关动物胚胎移植的叙述 错误的是A 受精卵或胚胎均能移植B 超数排卵技术要使用相关的激素C 受体母畜必须处于与供体母畜同期发情的状态D 试管动物培养只是受精及早期卵裂过程在试管中进行 5 受精卵可直接动物胚胎移植吗 5 受精卵可直接动物胚胎移植吗 解析 受精卵不断分裂 初期形成实心细胞团 形如桑椹 叫做桑椹胚 接着卵裂下去 桑椹胚中出现一个腔 形成一个囊泡状的结构 称为胚泡 胚泡的周围是一单层细胞 称为滋养层 进入子宫的胚泡 通过滋养层可分泌蛋白消化酶 与子宫内膜接触处的滋养层细胞迅速分化出另一层细胞 它们的细胞膜消失 形成一团含多个细胞核的细胞质 合胞体滋养层 合胞体滋养层侵入子宫内膜 消化它所接触的子宫细胞 使子宫内膜溶解成一缺口 胚泡由此逐渐埋入子宫内膜 子宫上皮细胞增生将缺口修复 完成着床 植入 由于受精卵表面没有滋养层结构 直接移植到子宫无法完成着床 所以在胚胎移植时用早期胚胎而不是受精卵 陈阅增 普通生物学 第2版192页 3 胚胎工程 促性腺激素可以促进雌性激素的分泌和卵细胞的生成 如果大量注射雌性激素 就会通过负反馈调节影响到下丘脑 垂体和卵巢的分泌功能 减少 抑制卵巢活动 严重的话会导致卵巢萎缩 对机体健康造成了严重的危害 为什么对供体母牛和受体母牛注射促性腺激素而不是雌性激素 促性腺激素 3 胚胎工程 内细胞团是囊胚阶段才出现 它是发育为胚胎本身的基础细胞 其他细胞为滋养细胞 只为胚胎和胎儿发育提供营养 若分割时不能将内细胞团均等分割 会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强 少的部分发育受阻或发育不良 甚至不能发育等问题 会影响胚胎的恢复和进一步发育 但分割的份数越多 技术的难度会越大 移植后的恢复和发育的难度会越大 移植成功率自然会降低 对囊胚阶段的胚胎进行分割时 为什么要将内细胞团均等分割 第四章 2 下列有关胚胎工程的叙述 正确的是A 胚胎干细胞培养时 为了抑制其分化 常需接种在胚胎成纤维细胞上B 从附睾取出的成熟精子可直接与成熟的卵细胞受精C 胚胎分割的对象应选择受精卵D 胚胎移植最适宜的时期是原肠胚时期 第四章 采用显微手术 机械方法 的方法将早期胚胎分割成2分胚 4分胚或8分胚 经体内或体外培养后植入受体 以得到同卵双胎或同卵多胎的技术 胚胎分割的时期为 囊胚或桑椹胚 51页 用于饲养层的细胞一般是胚胎成纤维细胞 4 生物技术的安全性和伦理问题 a 外源基因插入宿主基因组的部分往往是随机的 可能破坏正常基因的结构 如 2008江苏卷 如果将外源基因导入小鼠受精卵 则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中 这种受精卵有的可发育成转基因小鼠 有的却死亡 请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因是 b 基因间存在相互作用的关系 外源基因引入后 是否会影响其他重要的调节基因 甚至会激活原癌基因 c 转基因生物可能威胁生态系统中其他生物的生存 使生态系统的稳定性发生改变 d 转基因技术广泛应用是可能产生 超级生物 导致难以消灭的新病原体出现 产生生物入侵等造成生态学灾难 e 人类摄食大量转基因食品可能对有些人产生转基因食品过敏 1 对转基因生物安全性的担忧 4 生物技术的安全性和伦理问题 1 反对进行克隆人的理由 克隆人严重违反了人类伦理道德 克隆人冲击了现有的婚姻家庭和两性关系等传统的伦理道德观念 克隆人是制造在心理上和社会地位上都不健全的人 克隆技术尚不成熟 2 赞成进行克隆人的理由 技术问题可以通过胚胎分割 基因诊断和染色体检查等方法得到解决 克隆人是一项科学研究 既然是科学 就应该允