现代生物技术专题讲座(陈景红).ppt
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1、高三生物专题讲座 现代生物技术,上海市实验学校 陈景红,考纲要求 考点解读 知识整合 情景题 2009年2月2日,山东省干细胞工程技术研究中心宣布成功克隆出5枚符合国际公认技术鉴定指标的人类囊胚。该课题首席专家称他们掌握此项技术不是为了制造克隆人,而是进行人类治疗性克隆研究。,知识整合,生物技术也称生物工程,它是人类应用生命科学理论和工程科学技术手段,按照预先设计的蓝图,大规模的生产人类所需要的物质和产品的技术。,主要服务领域:,人类健康 工农业 资源 能源 环境,生物工程主要领域之间关系,生物工程的特点,高效性和经济性 清洁和低耗 强调技术设计 可遗传和可扩散 对人类伦理道德观念有影响,一、
2、核心技术基因工程,概念:是一种通过体外DNA重组(人工的方法)创造生物新类型,并获得多肽或蛋白质等基因产品(表达)的技术。 分类:微生物基因工程、植物基因工程、动物基因工程。 过程:获取目的基因、目的基因与运载体重组、重组DNA分子导入受体细胞、筛选含目的基因的受体细胞。,过程图解,获取目的基因的方法(从细胞中分离、用化学方法人工合成) 鸟枪法 基因文库的构建 PCR法(聚合酶链反应) 反转录法 化学合成法 酶:限制酶、连接酶。 运载体的选择 能在宿主细胞内复制并稳定的保存 具有多个限制酶切点, 具有某些标记基因(荧光标记、抗生素标记等) 受体细胞的筛选:筛选目的基因表达的受体细胞,微生物基因
3、工程(发酵工程),由于微生物繁殖迅速、结构简单、遗传操作较为容易,所以微生物基因工程具有技术比较成熟、研制周期比较短、通过发酵可以大量生产等优点。,植物基因工程,培育抗逆植物、园艺植物、植物疫苗等,CK,抗虫,CK,抗虫,动物基因工程,概念:动物基因工程通常以动物的受精卵作为受体细胞,用显微注射的方法将目的基因导入动物的受精卵中,再使受精卵发育成个体而获得转基因动物。 应用: 1.在基因表达调控研究方面的应用 2.用于基因产品的制备(培育乳腺生物发生器) 3.动物品种的培育与改良 (获得优良性状的动物新品种 ),显微注射法进行动物转基因的基本过程,迄今应用得较为普遍而又最有成效的一种获得转基因
4、动物的技术。,胚胎干细胞法,胚胎干细胞介导法 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES)是指从哺乳动物胚胎囊胚期内的细胞团中分离出来的尚未分化的胚胎细胞,这种细胞具有发育的多能性,能够分化出各种组织。这个途径是将外源基因直接导人ES细胞,经体外培养筛选后再注入到受体囊胚腔中,与其中的囊胚细胞聚集在一起,成为受体胚胎的一部分,参与其分化。由这种胚胎发育而成嵌合体的转基因动物,即其中有一部分组织来源于整合有外源基因的供体ES细胞。在嵌合过程中,被转化的ES细胞分化而成的生殖细胞可通过杂交将引入的外源基因传递下去。,反转录病毒法,反转录病毒转移基因 反转录病毒是一类含有RNA的动物病
5、毒,它的基因组进入寄主细胞内,在反转录酶催化下合成DNA。反转录病毒的这种特性说明它有可能是一种天然的转导因子,可经人工操作改建为动物基因的转移载体。另外,反转录病毒感染效率高,但却不会招致寄主细胞的死亡,被它感染或转化的动物细胞常可持续许多世代。反转录病毒可用作载体的另一个优点是其寄主范围广泛,包括无脊椎动物和脊椎动物,其中有的还能够在人体细胞中生长。,基因治疗,概念:是一种从根本上治疗遗传病的方法,即用正常的基因置换遗传缺陷的基因,或增补缺失的基因。 体外治疗 体内治疗 (基因诊断DNA分子杂交法),体外治疗,转基因生物产品的安全性,对生态环境基因漂移,影响生物的多样性 对人类健康转基因食
6、品是否含致敏物质。,二、细胞工程,概念:就是在细胞水平上,以细胞生物学理论和技术为基础,结合现代工程技术手段以及其他学科的科学原理和技术,研究、开发和利用细胞的现代技术。,(一)植物组织和细胞培养技术,将无菌的外植体接种在含有营养物质和植物激素等的培养基中进行无菌培养,使其形成芽、根,并发育成完整植株的技术。分为以下四个阶段: 预备阶段(外植体、MS培养基) 诱导去分化阶段 再分化阶段(细胞分裂素与生长素浓度比不同诱导生成根、愈伤组织、芽) 移栽阶段,常用技术手段:植物组织培养,植物体细胞杂交。 理论基础:植物细胞的全能性 植物组织培养技术的应用范围:快速繁殖、培育无病毒植物,通过大规模的植物
7、细胞培养来生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。,(二)动物组织和细胞培养技术,概念:动物组织和细胞培养是从动物体内分离出组织和细胞,在无菌和适宜的温度和营养条件下,使组织或细胞生长和繁殖的一门技术。 应用:获得一定数量的细胞用于临床治疗;生产生物制品,如抗体、激素、酶、生长因子等。,条件:适宜的温度、pH值、溶解氧、渗透压。 培养基成分:葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等。,细胞悬浮液,原代培养,传代培养,(三)干细胞技术,干细胞概念:具有自我更新、分化能力的细胞称为干细胞。 成体干细胞(多能干细胞,如骨髓干细胞;单能干细胞,如皮肤基底细胞) 胚胎干细胞(早期胚胎中),人体细胞
8、的分化,(四)细胞融合技术,概念:是指用人工的方法,使不同来源的细胞相互融合,形成一个新细胞,即重组细胞的过程。应用细胞融合技术进行细胞杂交,能够克服远缘杂交不育的缺陷,对培育新品种具有广阔的应用前景。,最有价值的成就 单克隆抗体,概念:由单个杂交瘤细胞增殖产生的杂交瘤细胞群持续分泌的成分单一的特异性抗体称为单克隆抗体。,单克隆抗体导弹疗法,(五)细胞核移植技术,概念:将一种细胞的细胞核移植到另一种去核的细胞中的技术称为细胞核移植。 童第周:将鲤鱼胚胎细胞的细胞核移植到鲫鱼成熟的卵中。,克隆动物:一般是指通过无性繁殖形成动物后代。1997年,英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆了一只小母羊,
9、即多利绵羊。克隆是指无性繁殖系,具体地说,是指从一个共同的祖先,通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。克隆也可指无性繁殖的过程。,white sheep,black sheep,egg cell,udder cells,DNA,embryo,Dolly,surrogate mother,多利绵羊的培育,(六)胚胎移植技术,概念:胚胎移植技术是将动物的受精卵或早期胚胎移植到母体子宫内,使之继续妊娠发育为新个体的技术。 试管动物(婴儿):通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物或婴儿。在这一技术过程中,精子和卵子从动物(人)体内取出来,在人工提供的生活条件下(通常是在
10、试管中)进行受精,并让体外受精的受精卵在试管中发育,再把发育到一定阶段的胚胎移植到“代理母亲”动物(人)的子宫内继续发育直到诞生。试管婴儿主要是在夫妻间进行的,其目的是解决不育问题。,三、酶工程,概念:是一项借助生物反应装置和工艺过程来生产人类所需酶产品的现代生物技术 酶的生产与提纯 生产:提取、发酵、化学合成。 提纯:注意保持酶的活力。,酶的固定化技术,意义:可以回收再利用;连续进行反应,提高催化效率。 方法:,酶的应用,工业:洗涤剂 医疗:酶疗法、糖尿试纸 环保:降解废水中的污染物等。,四、发酵工程,概念:通过工程技术手段,由微生物生产出人类所需产品的技术。,发酵工程的内容,菌种的选育 配
11、置培养基和灭菌 扩大培养和接种 发酵过程 发酵产物的分离和提取,基因工程 细胞工程 诱变育种,PH 溶解氧 温度 搅拌,(99年上海)50.(7分)世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答: (1)写出图中 a 、b 所指的细胞工程名称:a ,b (2)实施细胞工程a 时,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是: (3)“多利”面部的毛色是 ,请根据遗传学原理说明判断的原因是: (4)继植物组织培养之后,克隆绵羊的培育成功,证明动物细胞也具有 。 (5)请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义,上海历届高考题汇编,(00年)48、(9分)昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产
12、生基因突变,导致酯酶活性升高,该酶可催化分解有机磷农药。近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来,通过生物工程技术将它导入细菌体内,并与细菌内的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请根据上述资料回答: (1)人工诱变在生产实践中已得到广泛应用,因为它能提高 ,通过人工选择获得。 (2)酯酶的化学本质是 ,基因控制酯酶合成要经过 和 两个过程。 (3)通过生物工程产生的细菌,其后代同样能分泌酯酶,这是由于 。 (4)请你具体说出一项上述科研成果的实际应用。 。 答案: (第(1)(2)小题每格1分,第(3)、(4)小题每格2分。) 基因突变频率 人们所需要的突变性状 (仅答突变性状不
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