人教版高中生物選修3全套課件操作環境操作對象操作水平基本過程結果生物體外基因ＤＮＡ分子水平剪切拼接導入表達人類需要的基因產物一、基因工程DNA重組技術實質：基因重組第二頁，共74頁。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——運載體第三頁，共74頁。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）。結果：兩個相同的黏性末端的連接。

思考（１）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？（２）用限制酶切一個特定基因要切斷幾個磷酸二酯鍵？２個４個第四頁，共74頁。３、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。能在宿主細胞內復制并穩定地保存具有多個限制酶切點具有某些標記基因質粒、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。第五頁，共74頁。

質粒上會存在某些標記基因，標記基因有什么用途？（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）

思考第六頁，共74頁。三、基因操作的基本步驟1、目的基因的獲取2、基因表達載體的構建3、將目的基因導入受體細胞4、目的基因的檢測和鑒定第七頁，共74頁。1、目的基因的獲取(一)、目的基因主要是______________________編碼蛋白質的結構基因（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技術擴增（3）人工合成第八頁，共74頁。（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

基因組文庫部分基因文庫（如:cDNA文庫）基因文庫:第九頁，共74頁。①概念：PCR全稱為_______________，是一項在生物____復制___________的核酸合成技術③條件：___________、_______________、___________、___________

.

②原理：__________多聚酶鏈式反應體外特定DNA片段DNA雙鏈復制模板DNA四種脫氧核苷酸DNA引物熱穩定DNA聚合酶利用PCR擴增目的基因第十頁，共74頁。④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（復性55℃-60℃）：系統溫度降低，引物與DNA模板結合，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、循環氫鍵單鏈DNA雙鏈DNA鏈第十一頁，共74頁。人工合成：——根據已知的氨基酸序列合成DNA蛋白質的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列結構基因的核苷酸序列推測推測目的基因化學合成第十二頁，共74頁。2基因表達載體的構建：它們有什么作用？a、目的基因b、啟動子c、終止子d、標記基因位于基因的首端,是RNA聚合酶識別和結合位點位于基因的末端,終止轉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第十三頁，共74頁。常用的受體細胞：

有大腸桿菌、枯草桿菌、土壤農桿菌、酵母菌和動植物細胞等。將目的基因導入受體細胞的原理借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。3、將目的基因導入受體細胞第十四頁，共74頁。（1）將目的基因導入植物細胞①農桿菌轉化法②基因槍法③花粉管通道法（2）將目的基因導入動物細胞顯微注射技術：將基因表達載體提純，用顯微儀注射到受精卵中第十五頁，共74頁。（3）導入微生物細胞①原核生物特點：繁殖快、單細胞、遺傳物質少用Ca2+處理細胞感受態細胞表達載體與感受態細胞混合感受態細胞吸收DNA分子②方法：第十六頁，共74頁。四、目的基因的檢測與鑒定檢測①導入檢測：目的基因是否導入受體細胞DNADNA——DNA分子雜交②表達檢測轉錄檢測——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第十七頁，共74頁。小結基因工程的基本內容

基因操作的基本步驟

基因操作的工具限制性內切酶DNA連接酶運載體目的基因與運載體結合目的基因的檢測和表達將目的基因導入受體細胞目的基因的提取第十八頁，共74頁。基因工程藥品的生產基因診斷返回基因治療（一）基因工程與醫藥衛生第十九頁，共74頁。蛋白質工程

蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規律及其與生物功能的關系作為基礎,通過基因修飾或基因合成,對現有蛋白質進行改造,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類的生產和生活的需求。

第二十頁，共74頁。蛋白質工程流程圖從預期的蛋白質功能出發設計預期的蛋白質結構推測應用的氨基酸序列找到相應的脫氧核苷酸序列第二十一頁，共74頁。比較：基因工程和蛋白質工程基因工程蛋白質工程相同點都要改造基因，都屬于分子水平產生新的基因型，無新基因基因（型）產生的蛋白質原有的新的聯系蛋白質工程以基因工程為基礎，是基因工程的應用和延伸第二十二頁，共74頁。32．用轉基因技術培育出了抗TMV的煙草，主要流程如圖-21所示。

第二十三頁，共74頁。（1）經過程②獲得的目的基因兩側除應含有相關

的酶切位點外，目的基因的兩端還必須有

。（2）由圖分析，構建的重組質粒上含有的標記基因是

基因。（3）過程⑤采用的是植物組織培養技術，培養基中除含有卡那霉素及植物必需的各種營養成分外，還必須添加

，以保證受體細胞能培養再生成植株。限制酶啟運子和終止子卡那霉素抗性植物激素第二十四頁，共74頁。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限制酶的酶切位點。請回答下列問題：

第二十五頁，共74頁。（1）一個圖甲所示的質粒分子經SmaⅠ切割前后，分別含有

、

個游離的磷酸基團。（2）若對圖中質粒進行改造，插入的SmaⅠ酶切位點越多，質粒的熱穩定性越

。第二十六頁，共74頁。（3）用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用SrnaⅠ切割，原因是

。（4）為了獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合，并加入

酶。（5）重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了

。第二十七頁，共74頁。21．(6分，每空1分)

（1）0、2（2）高（3）SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因、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第二十八頁，共74頁。

專題2細胞工程

第二十九頁，共74頁。細胞工程應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品概念分類植物細胞工程動物細胞工程第三十頁，共74頁。植物細胞工程的理論基礎是：

植物細胞的全能性植物細胞工程常用的技術是植物組織培養植物體細胞雜交全能性高低：

①受精卵＞胚胎干細胞＞生殖細胞＞體細胞②植物細胞＞動物細胞植物細胞工程常用的技術第三十一頁，共74頁。植物組織培養植物組織培養的條件1）離體細胞、組織或器官2）適宜的外界環境條件，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等3）培養基（一定的營養物質，植物激素）

第三十二頁，共74頁。植物組織培養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（排列疏松而無規則，高度液泡化的呈無定形狀態的薄壁細胞）再分化根或芽等器官植物體第三十三頁，共74頁。植物A細胞植物B細胞去壁原生質體A原生質體B原生質體融合融合體再生壁雜種細胞細胞分裂愈傷組織雜種植株去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）

原生質體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG）植物體細胞雜交過程示意圖第三十四頁，共74頁。概念：應用組織培養技術，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技術）原理：植物細胞的全能性優點：繁殖率高，可大批量生產取材少培養周期短保持優良性狀微型繁殖植物細胞工程的實際應用第三十五頁，共74頁。作物脫毒病毒在作物體內逐年積累，會導致作物產量降低，品質變差分生區附近（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第三十六頁，共74頁。人工種子結構：人工薄膜+胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽技術：植物組織培養原理：植物細胞全能性第三十七頁，共74頁。單倍體育種方法：花藥離體培養（植物組織培養）

技術：組織培養獲得單倍體秋水素處理單倍體的幼苗，使染色體加倍優點：明顯縮短了育種年限后代穩定遺傳第三十八頁，共74頁。植物細胞工程的實際應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突變體細胞產物的工廠化生產第三十九頁，共74頁。細胞產物的工廠化生產紅豆杉與紫杉醇人參皂甘的生產第四十頁，共74頁。動物細胞工程2.2第四十一頁，共74頁。動物細胞培養動物細胞融合單克隆抗體技術核移植動物細胞工程常用技術第四十二頁，共74頁。2、動物細胞培養過程：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50代細胞傳代培養細胞株無限傳代細胞系單個細胞加培養液遺傳物質未改變遺傳物質已改變動物組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質，將細胞網絡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）第四十三頁，共74頁。細胞貼壁過程第四十四頁，共74頁。植物組織培養和動物細胞培養的比較比較項目植物組織培養動物細胞培養原理植物細胞的全能性細胞增殖培養基性質固體培養基液體培養基培養基特有成分蔗糖植物激素葡萄糖動物血清培養結果植物體細胞株、細胞系培養目的快速繁殖、培育無病毒植株獲得細胞或細胞分泌蛋白第四十五頁，共74頁。動物細胞融合與單克隆抗體第四十六頁，共74頁。1、動物細胞融合（細胞雜交）－2個或多個動物細胞結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、動物細胞融合第四十七頁，共74頁。植物體細胞雜交和動物細胞融合的比較比較項目植物體細胞雜交動物細胞融合細胞融合原理細胞膜一定流動性、細胞膜一定流動性細胞融合的方法去除細胞壁后誘導原生質體融合使細胞分散后誘導細胞融合誘導方法物理（離心、振蕩、電刺激）化學（聚乙二醇）物理、化學方法（同左）滅活的病毒用途獲得雜種植株制備單克隆抗體第四十八頁，共74頁。單克隆抗體

由單個B淋巴細胞經過無性繁殖（克隆），形成基因型相同的細胞群，這一細胞群所產生的化學性質單一、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、

第四十九頁，共74頁。如何大量生產單克隆抗體？利用B淋巴細胞產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技術大量培養雜交瘤細胞第五十頁，共74頁。

單克隆抗體制備過程

注射抗原B淋巴細胞骨髓瘤細胞細胞融合、篩選雜交瘤細胞細胞培養篩選，繼續培養能產生特定抗體的細胞群體外培養注射到小鼠腹腔單克隆抗體第五十一頁，共74頁。

1下圖為某同學根據雜交瘤技術的方法，設計的生產破傷風桿菌抗體的實驗方案2、該方案能達到預期效果嗎？為什么？4、圖中B為________過程，常用_________作為誘導劑，該細胞繼承___________的遺傳特性，既能__________,又能___________。1、該實驗方案的目的是__________3、A是從小鼠的脾臟中取得_______,該細胞能夠產生______5、C過程指細胞培養，該過程包括_____培養和_____培養兩個階段。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50B體外培養骨髓瘤細胞雜交瘤細胞足夠數量的細胞群注射到小鼠腹腔AC第五十二頁，共74頁。2、下圖是動物細胞培養的基本過程示意圖。請據此圖回答

(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)培養首先在B瓶中進行。瓶中的培養基成分有_______

___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瓶中正常培養了一段時間后，發現細胞全部死亡。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生瘤癌變第五十三頁，共74頁。22．(11分，每空1分)

下圖為細胞融合的簡略過程，請據圖回答：(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，常用的化學方法是用

加以誘導。融合完成的標志是

。(2)若A、B是植物細胞，則形成的D細胞一般應用

技術把D培養成植株。(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，用來培養的D細胞應該是

。第五十四頁，共74頁。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（3）幼齡動物組織或胚胎胰蛋白酶（4）相應的抗原骨髓瘤細胞3雜交瘤細胞第五十五頁，共74頁。專題3胚胎工程專題3:胚胎工程第五十六頁，共74頁。操作對象：早期胚胎和配子技術手段：胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養等理論基礎：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發育規律第五十七頁，共74頁。實例1：1.下列不屬于胚胎工程技術的是（）A.體外受精B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干細胞培養D.轉基因鯉魚的培育第五十八頁，共74頁。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MⅠ第一階段第二階段第三階段MⅡ精子發生的過程多個精原細胞染色體復制變形第五十九頁，共74頁。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.細胞內其他物質——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)原生質滴(球狀,最后脫落)第六十頁，共74頁。2.卵子的發生(1)發生部位：卵巢(2)時間：減數第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成；減數第二次分裂是在精子和卵子結合的過程完成的。第六十一頁，共74頁。卵原細胞有絲分裂多個卵原細胞染色體復制初級卵母細胞MⅠ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）卵子發生過程MⅡ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第六十二頁，共74頁。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，僅完成第一次減數分裂，需要在輸卵管內進一步成熟，直到減數第二次分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。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。第六十三頁，共74頁。二)受精階段:1)精子穿越放射冠和透明帶

頂體反應使頂體內的頂體酶釋放出來并溶解放射冠內的卵丘細胞

透明帶反應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)配子結合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)受精第六十四頁，共74頁。穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個精子，它們首先穿放射冠。第六十五頁，共74頁。受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內含囊胚腔）原腸胚（內含原腸腔）胎兒形成：在透明帶內進行有絲分裂，細胞數量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。：由具有全能性細胞構成，細胞數在32個左右，排列緊密，形似桑椹內細胞團：發育成胎兒各組織滋養層細胞：發育成胎膜和胎盤：最初發育在輸卵管進行有絲分裂三.胚胎發育滋養層外胚層中胚層內胚層原腸腔第六十六頁，共74頁。試管動物技術

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，并通過培養發育成早期胚胎后，再經移植產生后代的技術。第六十七頁，共74頁。試管動物技術過程：第一步：體外受精第二步：早期胚胎的培養第三步：胚胎移植請同學們分小組設計并繪制“試管牛”工廠化生產的技術流程圖解。第六十八頁，共74頁。胚胎移植采集卵母細胞體外培養采集精子體外獲能體外受精早期胚胎培養受體牛小結（時期：）

1）超數排卵