1、专题九 现代生物科技专题,（一）概念： 基因工程是在 水平上进行的设计和施工，因此又叫做（二）基因工程的基本工具包括：。,DNA分子,DNA重组技术或基因拼接技术,限制酶、 DNA连接酶、运载体,知识一 基因工程,1、限制酶 （1）作用：能够识别双链DNA分子的的某种 序列，并且使每一条链中 的两个核苷酸之间的 断开。 EcoRI限制酶识别的列： 。 SmaI限制酶识别的序列： 。 一种限制酶只能识别 种核苷酸序列。 （2）作用结果：产生 或 。,特定核苷酸,特定部位,磷酸二酯键,GAATTC,CCCGGG,一,平末端,黏性末端,2、DNA连接酶 （1）作用部位： 。 （2）根据酶的来源不同，
2、可将这些酶分为两类： 连接酶 来源： 。 作用：只能“缝合”具有 的双链DNA片段。 连接酶 来源： 。 作用：既可以连接 ，又可以连接 。 3、运载体 常用的运载体有： 等。,磷酸二酯键,EcoliDNA,大肠杆菌,黏性末端,黏性末端,平末端,T4DNA,T4噬菌体,质粒、,噬菌体衍生物、,动植物病毒,（三）基因工程的基本操作程序步骤：；。 1、获取目的基因的方法 （1）未知基因的核苷酸序列时： 可从 中获取目的基因。 （2）已知基因的核苷酸序列时： 利用 扩增目的基因和 利用 直接人工合成目的基因。,目的基因获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞,目的基因的检测与鉴定,基因文库,
3、PCR技术,化学方法,（3）条件： 、 、 _ _等。,模板DNA,四种脱氧核苷酸,一对引物,热稳定DNA聚合酶（Taq酶）,利用PCR技术扩增目的基因,（2）原理：,（1）全称：,DNA双链复制,聚合酶链式反应,2、基因表达载体的构建 （基因工程的 ） 用一定的 切割 质粒，使其露出 。 用 切断目的 基因，使其产生 。 将切下的目的基因片段 插入质粒的切口处， 再加入适量 ， 形成了一个重组DNA分子。 一个基因表达载体的组成， 除了目的基因外，还必须 有 、 以及 等。,限制酶,末端,同种限制酶,相同的末端,DNA连接酶,启动子,终止子,标记基因,核心步骤,启动子：位于基因的 ，它是 识
4、别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。 终止子：位于基因的 ，能终止 。,首端,尾端,转录,RNA聚合酶,3、将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入植物细胞的方法：。 将目的基因导入动物细胞的方法：。 将目的基因导入微生物细胞的方法：。,农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法,显微注射技术,Ca2+处理法,4、目的基因的检测与鉴定 （1）检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因（目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。）方法： 。 （2）检测目的基因是否转录出了mRNA（检测目的基因是否发挥功能作用的第一步。）方法： 。 （3）检测目的基因是否翻译成蛋白质方法： 。,DNA分子杂交技术
5、,分子杂交技术,抗原抗体杂交,（一）植物组织培养技术 1、原理： 。 2、过程：,植物细胞的全能性,离体的植物器官、组织或细胞,一定的营养、激素,脱分化,愈伤组织,含有不同激素成分的培养基,再分化,胚状体或丛芽,完整小植株,知识二 细胞工程,一、植物细胞工程,（二）植物体细胞杂交技术 1、过程： （1）制备原生质体：用 酶和 酶去除细胞壁，获得具有活力的 。 （2）诱导原生质体间的融合 诱导方法： 物理法（包括 、 、 等） 化学法（用 （ ）诱导） （3）获得杂种细胞，在进行组织培养 2、意义：克服不同生物 的障碍。,纤维素,果胶,原生质体,离心,振动,电激,聚乙二醇,PEG,远缘杂交不亲和
6、,（三）植物细胞工程的实际应用 1、作物脱毒 （1）材料：植物的 （如茎尖） （2）常用方法： 。 2、人工种子 以植物组织培养得到的 等为材料，经过人工 包装得到的种子。 3、细胞产物的工厂化生产 利用组织培养技术形成 即可。,分生区附近,茎尖组织培养技术,胚状体,薄膜,愈伤组织,（一）动物细胞培养 1、原理： 2、过程： 取动物组织块分散组织细胞 （用 或 ）配置细胞悬液 培养 培养（最终不能培养成 ） 原代细胞具有 和 的特点。,胰蛋白酶,胶原蛋白酶,原代,传代,生物体,细胞贴壁,接触抑制,二、动物细胞工程,细胞增殖,3、动物细胞培养的条件 （1）无菌、无毒的环境： （2）营养： 合成培
7、养基，成分有： 、氨基酸、 、无机盐、微量元素、 、 等。 （3）适宜的温度和pH （4）气体环境 细胞培养所需气体主要有 和 。O2是细胞代谢所必需的；CO2的主要作用是 。,葡萄糖,促生长因子,血浆,血清,O2,CO2,维持培养液的pH,（二）核移植,1、概念：,动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的 中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。用核移植的方法得到的动物称为,卵母细胞,克隆动物,2、类型：,和,体细胞核移植,胚胎细胞核移植,3、原理：,动物细胞核的全能性,胚胎移植,细胞融合,减中期,供体动物中取出体细胞,供体细胞培养,供体细胞,
8、卵巢中的卵母细胞,去核,卵母细胞,注入,电刺激使两细胞融合,杂种细胞,分裂和发育,措施：用物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）,重组胚胎,代孕动物,与供体动物遗传物质基本相同的幼体。,方法：显微操作（普遍）、梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。,4、过程：,（三）动物细胞融合 1、原理： 。2、人工诱导的方法：物理法（离心、振动、电激等）、化学法（聚乙二醇）、生物法 （ ）。4、应用：克服了 的不亲和性，常利用该技术制造 。,细胞膜的流动性,灭活的病毒,远缘杂交,单克隆抗体,（四）单克隆抗体的制备过程 （1）产生特异性抗体的B淋巴细胞的制备： 向免疫小鼠体内
9、注射特定的 ，然后从小鼠 内获得相应的B淋巴细胞。 （2）杂交瘤细胞的获得：将鼠的 与B淋巴细胞融合，用特定的选择培养基筛选出 。 再通过 筛选出特定的杂交瘤细胞，该细胞既能 又能 。 （4）杂交瘤细胞的 或注射到 内增殖。 （5）提取单克隆抗体：从 或小鼠的中提取。,抗原蛋白,脾脏,骨髓瘤细胞,杂交瘤细胞,大量繁殖,产生专一抗体,体外条件下大规模培养,小鼠腹腔,细胞培养液,腹水,克隆化培养和抗体检测,（一）精子的发生 1、场所:精子的发生是在 内的 中完成的。 2、时期:从 到 。,睾丸,初情期,曲细精管,生殖机能衰退,知识三 胚胎工程,一、体内受精和早期胚胎发育,3、精子细胞变形中的主要变
10、化,细 胞 核 高尔基体 中 心 体 线 粒 体 细胞内其他物质,发育为,演变为,形成,浓缩成,变为,精子头的主要部分 头部的顶体 精子的尾 线粒体鞘(尾的基部) 原生质滴(球状),（二）卵子的发生 1、场所:卵子的发生是在 内中完成的。 2、时期:（动物胚胎）在 以后，即 。,卵巢,性别分化,胎儿期,极体,卵子结构图,1、概念:指 和 结合形成(即 )的过程。 2、标志:在 和 的间隙可以观察到两个极体时。 3、场所:受精是在 内完成的。,（三）受精,精子,受精卵,卵细胞膜,透明带,输卵管,卵子,合子,精子穿越 和,4、过程,受精前的准备阶段,受精阶段,受精过程,精子获能,卵子的准备,准备阶
11、段2：,放射冠,雌雄原核形成,透明带,受精卵的形成,卵黄膜,（四）胚胎发育 阶段：受精卵 原肠胚 1、桑椹胚 这一阶段的每个细胞都具有发育成 的潜能，属于 细胞。,卵裂,桑椹胚,囊胚,完整胚胎,全能,2、囊胚（细胞开始出现 的阶段） 内细胞团：将来发育成 。 滋养层：将来发育成 。 胚胎的内部出现含有液体的囊腔 。 囊胚扩大导致 破裂，胚胎从其中伸展出来，该过程称为 。 3、原肠胚： 内细胞团表层的细胞形成 ，下方细胞形成 ，出现 。,分化,胎儿的各种组织,胎膜和胎盘,囊胚腔,透明带,孵化,外胚层,内胚层,原肠腔,主要步骤包括 ：卵母细胞的采集精子的获取受精,（一）体外受精,二、胚胎工程技术,
12、（1）实验动物（如小鼠、兔，以及家畜猪、羊等） 卵母细胞采集的主要方法是：用 处理，使其排出更多的卵子，然后，从 中冲取卵子。 （2）大家畜或大型动物（如牛） 卵母细胞采集的主要方法是：从屠宰场已屠宰母畜的 中采集卵母细胞，也可以借助于 、 等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。,1、卵母细胞的采集和培养,促性腺激素,输卵管,卵巢,超声波（B超）探测仪,内窥镜,腹腔镜,（1）收集精子的方法有： 、 、 。（2）精子获能 精子体外获能方法有 和 两种。 培养法：即将取自附睾的精子，放入人工配制的 中，培养一段时间后，精子就获能。适用于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子。 化学诱导法：将精子放在
13、一定浓度的 或中，用化学药物诱导精子获能。适用于牛、羊等家畜的精子。,假阴道法,2、精子的收集和获能,手握法,电刺激法,培养法,化学诱导法,获能液,肝素,钙离子载体A23187溶液,3、受精,获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下在或 中完成受精过程。,获能溶液,专用的受精溶液,（二）胚胎的早期培养 培养液成分：一般包括 和 外，还需添加 、 、 、 等营养成分，以及 等物质。,无机盐,有机盐类,维生素,激素,氨基酸,核苷酸,血清,2、胚胎移植的生理学基础,（三）胚胎移植,（1）,（2）,（3）,（4）,供体和受体相同的生理环境,早期胚胎处于游离状态，为胚胎收集提供了可能,受体对移入子宫的外来
14、胚胎基本不发生免疫排斥,胚胎与受体建立正常联系，但遗传物质没有改变,1、概念,胚胎移植是指将雌性动物体内的 ，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到 的其他雌性动物的体内，使之继续发育成为新个体的技术。,早期胚胎,同种,的生理状态相同,3、胚胎移植的过程,对供、受体的选择和处理,配种或进行人工授精,对胚胎的收集、检查、培养或保存,对胚胎进行移植,胚胎移植后的检查,同期发情处理,超数排卵处理,冲卵,桑椹胚或囊胚阶段,液氮保存,4、意义,充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能,5、胚胎移植时间,1、选择的胚胎：分割时应选择发育良好、形态正常的 或 。 2、分割：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将 均等分割。,桑椹胚,囊胚,内细胞团,1、概念：简称 细胞，是由或 中分离出来的一类细胞。 2、特点: （1）形态： 、 、 。 （2）功能：具有发育的 。,ES或EK,早期胚胎,原始性腺,体积小,细胞核大,核仁明显,全能性,（四）胚胎分割,（五）胚胎干细胞,
