选修3-模块归纳整合课件.ppt

1、菜 单隐 藏一、基因工程一、基因工程1限制性内切酶使双链限制性内切酶使双链DNA特定部位的磷酸二脂键断开，解旋酶特定部位的磷酸二脂键断开，解旋酶使双链使双链DNA的氢键断开。的氢键断开。2DNA连接酶与连接酶与DNA聚合酶都能催化形成磷酸二酯键，前者催化聚合酶都能催化形成磷酸二酯键，前者催化连接连接DNA片段，后者催化单个的脱氧核苷酸聚合形成片段，后者催化单个的脱氧核苷酸聚合形成DNA。RNA聚聚合酶催化单个的核糖核苷酸聚合，形成合酶催化单个的核糖核苷酸聚合，形成RNA。3基因组文库包含了某种生物全部基因，基因组文库包含了某种生物全部基因，cDNA文库只包含某种生文库只包含某种生物的部分基因。

2、物的部分基因。4启动子位于基因的首端，它驱动基因转录出启动子位于基因的首端，它驱动基因转录出mRNA，起始密码，起始密码子位于子位于mRNA的首端，它驱动的首端，它驱动mRNA翻译成多肽链。翻译成多肽链。菜 单隐 藏5将目的基因导入植物细胞常用土壤农杆菌转化法，常导入植物将目的基因导入植物细胞常用土壤农杆菌转化法，常导入植物体细胞，经组织培养后形成转基因植株；导入动物细胞常用显微注射体细胞，经组织培养后形成转基因植株；导入动物细胞常用显微注射法，常导入受精卵，经胚胎移植获得转基因动物；利用基因工程生产法，常导入受精卵，经胚胎移植获得转基因动物；利用基因工程生产药物时，常将基因导入微生物，导入大

3、肠杆菌常用药物时，常将基因导入微生物，导入大肠杆菌常用Ca2处理成感受处理成感受态细胞再进行转化。态细胞再进行转化。6检测是否导入目的基因及目的基因是否转录出检测是否导入目的基因及目的基因是否转录出mRNA常用常用DNA分子杂交法，检测目的基因是否表达出蛋白质常用分子杂交法，有时分子杂交法，检测目的基因是否表达出蛋白质常用分子杂交法，有时基因工程还需要进行个体生物学水平鉴定。基因工程还需要进行个体生物学水平鉴定。7DNA复制用解旋酶打开氢键获得模板链，复制用解旋酶打开氢键获得模板链，PCR利用高温使氢键利用高温使氢键断裂得到模板链。断裂得到模板链。8基因工程通过转基因获得异种生物的蛋白质，蛋白

4、质工程通过基因工程通过转基因获得异种生物的蛋白质，蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，对蛋白质进行改造或制造出自然界没有的蛋白基因修饰或基因合成，对蛋白质进行改造或制造出自然界没有的蛋白质。质。菜 单隐 藏12008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光。借助出荧光。借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。况，帮助推断蛋白质的

5、功能。GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，如图表示培育绿基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，如图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：色荧光小鼠的基本流程：请根据上述材料回答下列问题：请根据上述材料回答下列问题：菜 单隐 藏请根据上述材料回答下列问题：请根据上述材料回答下列问题：(1)用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必须有启动子、_、_和和_等。图中过程等。图中过程常用的方法是常用的方法是_；过程；过程利用的生物技术是利用的生物技术是_；在进行过程；在进行过程前，利前，利用用_可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。可以

6、获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。(2)GFP基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，基因与目的基因一起构建到载体上不影响目的基因的表达，也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒也不影响由目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性，因此性，因此GFP基因可以作为基因表达载体上的基因可以作为基因表达载体上的_。(3)目前科学家们通过目前科学家们通过_工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，该工程是直接改造光蛋白等，该工程是直接改造GFP分子，还是改造分子，还是改造GFP基因？基因？_。该工程的基本流程是。该工程的基

7、本流程是_。菜 单隐 藏解析：解析：基因表达载体由基因表达载体由4部分组成，分别是目的基因、启动子、终部分组成，分别是目的基因、启动子、终止子、标记基因。把目的基因导入动物受体细胞的常用方法是显微注止子、标记基因。把目的基因导入动物受体细胞的常用方法是显微注射技术。由受精卵培养得到早期胚胎，这属于细胞培养技术，可以利射技术。由受精卵培养得到早期胚胎，这属于细胞培养技术，可以利用胚胎分割技术由一个胚胎获得多个胚胎。用胚胎分割技术由一个胚胎获得多个胚胎。GFP基因不影响目的基因基因不影响目的基因控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性，又可以发出荧光控制合成的蛋白质的结构与功能，且对细胞无毒性

8、，又可以发出荧光，因此可以作为标记基因。蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，因此可以作为标记基因。蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，获得各种各样的自然界中没有的蛋白质。，对现有蛋白质进行改造，获得各种各样的自然界中没有的蛋白质。蛋白质工程的基本流程：预期蛋白质功能蛋白质工程的基本流程：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应基因的脱氧核苷酸序列找到相对应基因的脱氧核苷酸序列修饰修饰(合合成成)相应的基因相应的基因表达出相应蛋白质。表达出相应蛋白质。答案：答案：(1)GFP基因终止子标记基因显微注射法早期

9、胚胎培基因终止子标记基因显微注射法早期胚胎培养技术养技术(细胞培养技术细胞培养技术)胚胎分割胚胎分割(2)标记基因标记基因(3)蛋白质蛋白质GFP基基因因(绿色荧光蛋白基因绿色荧光蛋白基因)预期蛋白质功能预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测应有的氨基酸序列找到相对应基因的脱氧核苷酸序列找到相对应基因的脱氧核苷酸序列修饰修饰(合合成成)相应的基因相应的基因表达出相应蛋白质表达出相应蛋白质菜 单隐 藏二、细胞工程与胚胎工程中的几个问题二、细胞工程与胚胎工程中的几个问题1单克隆抗体制备中的两次筛选单克隆抗体制备中的两次筛选(1)第一次筛选是将未融合的第一次筛

10、选是将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合融合的细胞、瘤的细胞、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细瘤融合的细胞。胞。(2)第二次筛选是将能产生特定抗体的第二次筛选是将能产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的抗原检测的办法筛选出来。因为从体内取免疫过的B淋巴细胞有很多淋巴细胞有很多种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出能产生特定抗体的杂种，形成的杂交瘤细胞有很多种，所以需筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。交瘤细胞。菜 单隐 藏2与胚胎移植

11、有关的几条规律与胚胎移植有关的几条规律(1)该过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情该过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。处理；第二次用于供体的超数排卵。(2)该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。受体母牛是否妊娠进行检查。(3)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。(4)冲卵的含义

12、是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。菜 单隐 藏3如何区分试管动物与克隆动物如何区分试管动物与克隆动物菜 单隐 藏4.分析克隆动物与供核亲本是否是分析克隆动物与供核亲本是否是100%的复制的复制克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所是来自于受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是对供核动物完全相同的复制。此外，即便动述的方法克隆的动物不是对供核动物完全相同的复制。此外，即便动物的遗传基础完全相

13、同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物生活的环境与供核动物所生活的环境不会完全有很大关系，克隆动物生活的环境与供核动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和供核体动物完全相同。另外，相同，其形成的行为、习性也不可能和供核体动物完全相同。另外，在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供体动物没有的性状。在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供体动物没有的性状。基于上述三个方面的原因，克隆动物不会是供体动物基于上述三个方面的原因，克隆动物不会是供体动物100%的复制。的复制。菜 单隐 藏5生物工程

14、技术应用的组合生物工程技术应用的组合(1)转基因植物培育：基因工程植物组织培养；转基因植物培育：基因工程植物组织培养；(2)转基因动物培育：基因工程动物细胞培养胚胎移植；转基因动物培育：基因工程动物细胞培养胚胎移植；(3)核移植核移植(克隆克隆)动物培育：核移植动物细胞培养胚胎移植；动物培育：核移植动物细胞培养胚胎移植；(4)胚胎移植：有性生殖动物细胞培养胚胎移植；胚胎移植：有性生殖动物细胞培养胚胎移植；(5)植物体细胞杂交：酶工程体细胞融合植物组织培养；植物体细胞杂交：酶工程体细胞融合植物组织培养；(6)试管婴儿：体外受精动物细胞培养胚胎移植。试管婴儿：体外受精动物细胞培养胚胎移植。菜 单隐

15、 藏2(2012年宁波模拟年宁波模拟)为大力发展我国奶牛养殖业，科学家们对育种途为大力发展我国奶牛养殖业，科学家们对育种途径进行了大胆探索，如图甲为相关构思过程。运用细胞培养技术可以径进行了大胆探索，如图甲为相关构思过程。运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞(ES细胞细胞)，如图乙。，如图乙。菜 单隐 藏(1)图甲过程中所涉及的现代生物技术有图甲过程中所涉及的现代生物技术有_、_和和_等。等。(2)目前使用的供体细胞一般都选择传代目前使用的供体细胞一般都选择传代10代以内的细胞，原因是代以内的细胞，原因是_。(3)在供体细胞核与受体卵母细

16、胞结合之前，先要去掉受体卵母细胞在供体细胞核与受体卵母细胞结合之前，先要去掉受体卵母细胞的核的原因是：的核的原因是：_。(4)在图乙所示的培养过程中，必须用在图乙所示的培养过程中，必须用_处理内细胞团，使之处理内细胞团，使之分散成单个细胞。分散成单个细胞。(5)体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？_。为什么？为什么？_。菜 单隐 藏解析：解析：由于传代由于传代10代以内的细胞的遗传物质未发生改变，因此可以代以内的细胞的遗传物质未发生改变，因此可以作为供体细胞；在细胞重组之前，首先要把受体细胞的核去掉，保证作为供体细胞；在细胞重组之前，首先要把受体细胞的核去掉

17、，保证重组细胞的遗传物质绝大部分来自于供体细胞；动物细胞在培养过程重组细胞的遗传物质绝大部分来自于供体细胞；动物细胞在培养过程中，由于存在接触性抑制现象，因此需要用胰蛋白酶处理，使之分散中，由于存在接触性抑制现象，因此需要用胰蛋白酶处理，使之分散成单个细胞；细胞体外培养的结果，只能使细胞的数量增加，而不是成单个细胞；细胞体外培养的结果，只能使细胞的数量增加，而不是使细胞进行分化形成各种组织和器官。使细胞进行分化形成各种组织和器官。答案：答案：(1)核移植技术动物细胞培养胚胎移植核移植技术动物细胞培养胚胎移植(2)传代传代10代以内的细胞的遗传物质未发生改变代以内的细胞的遗传物质未发生改变(3)

18、使所得犊牛的遗传物质基本上全部来自优质供体奶牛使所得犊牛的遗传物质基本上全部来自优质供体奶牛(4)胰蛋白酶胰蛋白酶(5)不能胚胎干细胞在体外培养条件下只可以增殖而不发生分化不能胚胎干细胞在体外培养条件下只可以增殖而不发生分化菜 单隐 藏细胞工程与胚胎工程细胞工程与胚胎工程(一一)细胞工程的有关问题细胞工程的有关问题1动物细胞培养需使用液体培养基，培养基中需添加动物血清等，动物细胞培养需使用液体培养基，培养基中需添加动物血清等，植物组织培养常使用固体培养基，培养基中需加矿质元素、植物激素植物组织培养常使用固体培养基，培养基中需加矿质元素、植物激素等。等。2动物细胞培养过程需使用胰蛋白酶将相关的组

19、织处理成游离的动动物细胞培养过程需使用胰蛋白酶将相关的组织处理成游离的动物细胞，植物体细胞杂交需使用纤维素酶和果胶酶去壁得到原生质物细胞，植物体细胞杂交需使用纤维素酶和果胶酶去壁得到原生质体。体。3植物体细胞杂交包括诱导融合得到杂种细胞和将杂种细胞进行组植物体细胞杂交包括诱导融合得到杂种细胞和将杂种细胞进行组织培养得到杂种植株。织培养得到杂种植株。4两个二倍体植株的体细胞杂交得到的杂种植株染色体倍数为四倍两个二倍体植株的体细胞杂交得到的杂种植株染色体倍数为四倍体。体。菜 单隐 藏5植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂

20、交的亲本组合范围。用于杂交的亲本组合范围。6杂交育种的基本原理是基因重组，植物体细胞杂交的原理是原杂交育种的基本原理是基因重组，植物体细胞杂交的原理是原生质体融合和组织培养。生质体融合和组织培养。7动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理，其他物理、动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同。同。8制备单克隆抗体过程中有两次筛选，第一次是筛选出杂交瘤细制备单克隆抗体过程中有两次筛选，第一次是筛选出杂交瘤细胞，第二次是用相应抗原检测的办法筛选出产生特定抗体的杂交瘤细

21、胞，第二次是用相应抗原检测的办法筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞。胞。9核移植技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的核移植技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。核移植技术获得的动物与供核动物性全能性而非动物细胞的全能性。核移植技术获得的动物与供核动物性状不一定完全相同。状不一定完全相同。菜 单隐 藏(二二)胚胎移植的有关问题胚胎移植的有关问题1胚胎移植中胚胎移植中“供体供体”与与“受体受体”的确定：提供胚胎的个体称为的确定：提供胚胎的个体称为“供体供体”，接受胚胎移植的个体称为，接受胚胎移植的个体称为“受体受体”；供体为优良品种，作为；供体为优良品

22、种，作为受体的雌性动物一般为常见或存量大的品种。受体的雌性动物一般为常见或存量大的品种。2胚胎移植的实质：胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条胚胎移植的实质：胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各件下空间位置的转换，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此各种性状均能保持其原来的优良特性。其遗传信息与受体动物无关。种性状均能保持其原来的优良特性。其遗传信息与受体动物无关。3胚胎移植的优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短胚胎移植的优势：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期。供体本身的繁殖周期。4胚胎移

23、植时间：不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养胚胎移植时间：不同动物其胚胎移植的时间不同。牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚前；人胚胎可在到桑椹胚或囊胚阶段；小鼠、家兔在桑椹胚前；人胚胎可在4个细胞阶个细胞阶段移植。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度段移植。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。高，移植成功率很低。菜 单隐 藏如图为纯种荷斯坦小奶牛的繁殖过程，请据图回答下列问题：如图为纯种荷斯坦小奶牛的繁殖过程，请据图回答下列问题：菜 单隐 藏(1)克隆动物培养过程与图示繁殖过程相比特有的技术手段是克隆动物培养过程与图示繁

24、殖过程相比特有的技术手段是_技术，这两种繁殖动物的方式相比，实质性的区别为前者是技术，这两种繁殖动物的方式相比，实质性的区别为前者是_，后者是，后者是_。(2)一般用一般用_激素对供体母牛做超数排卵处理，用激素对供体母牛做超数排卵处理，用_激激素处理受体牛以便接受胚胎。素处理受体牛以便接受胚胎。(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及_等物质。等物质。(4)如果培养转基因荷斯坦奶牛，可采用如果培养转基因荷斯

25、坦奶牛，可采用_技术将药用蛋白基技术将药用蛋白基因导入到因导入到_中，在检测受体细胞中的染色体中，在检测受体细胞中的染色体DNA上是否插入了上是否插入了目的基因时，常采用的方法是目的基因时，常采用的方法是_技术，根据是否显示出杂交带技术，根据是否显示出杂交带进行鉴定。进行鉴定。菜 单隐 藏(5)上述技术应用于人类所得到的婴儿通常叫上述技术应用于人类所得到的婴儿通常叫_，在生育方面有，在生育方面有什么积极意义？但在传统伦理道德观念上又有什么争论？什么积极意义？但在传统伦理道德观念上又有什么争论？_。(6)“试管婴儿试管婴儿”技术诞生后，继而出现了技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿设计试管婴儿”

26、技术，技术，二者在对人类作用上的区别是二者在对人类作用上的区别是_，在技术手段上的区别是在技术手段上的区别是_。现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_。菜 单隐 藏解析：解析：动物克隆的技术手段主要是核移植，而图示技术手段为体外动物克隆的技术手段主要是核移植，而图示技术手段为体外受精受精(其实质是有性生殖其实质是有性生殖)。为使图示技术流程顺利完成，一般用促性。为使图示技术流程顺利完成，一般用促性腺激素处理供体牛使其超数排卵，用孕激素处理受体牛使其易接受胚腺激素处理供体牛使其超数排卵，用孕激素处理受体牛使其易接受胚胎并利于胚胎着床。与试管婴儿相比，设计试

27、管婴儿在操作技术上的胎并利于胚胎着床。与试管婴儿相比，设计试管婴儿在操作技术上的特点是胚胎在移植前，需进行遗传学诊断。有些人认为那些配型不合特点是胚胎在移植前，需进行遗传学诊断。有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死，及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等适的胚胎被丢弃或杀死，及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等引起性别比例失调，违反了伦理道德。引起性别比例失调，违反了伦理道德。答案：答案：(1)核移植无性生殖有性生殖核移植无性生殖有性生殖(2)促性腺孕促性腺孕(3)动物血清动物血清(4)显微注射受精卵显微注射受精卵DNA分子杂交分子杂交(5)试管婴儿解决患不孕不育症夫妇的生育问题；冲击现有的婚姻试管婴儿解决患不孕不育症夫妇的生育问题；冲击现有的婚姻、家庭和两性关系、家庭和两性关系(6)前者主要用于治疗不孕不育夫妇的不孕不育症，后者可以用于治前者主要用于治疗不孕不育夫妇的不孕不育症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病后者胚胎在移植前需进疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断破坏人类正常的性别比例，违反伦理道德行遗传学诊断破坏人类正常的性别比例，违反伦理道德菜 单隐 藏菜 单隐 藏本小节结束请按ESC键返回