选修三现代生物技术详尽复习.ppt
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1、生物选修三复习,高二生物,先问问自己,这些都掌握了没有?,1、什么是基因工程? 2、世界上第一个转基因小鼠是用什么方法导入目的基因的? 3、世界上第一例转基因烟草是用什么方法导入目的基因的? 4、DNA重组技术需用哪些基本工具? 5、简述基因工程的基本操作程序。 6、什么是目的基因? 7、标记基因的作用是什么? 8、什么是PCR技术? 9、分子杂交技术在基因工程上有哪些应用? 10、什么是“工程菌”?它在基因工程中有何作用?,11、限制性核酸内切酶的来源? 12、限制性核酸内切酶的功能是什么? 13、限制性核酸内切酶切割产生的DNA片断末端有哪两种形式? 14、DNA连接酶的作用是什么? 15
2、、E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶的功能有什么不同? 16、DNA连接酶和DNA聚合酶有什么区别? 17、具备什么条件才能充当“分子运输车”? 18、基因工程中使用的载体有哪几种? 19、获取目的基因有哪几种方法? 20、PCR技术的原理是什么?,21、PCR技术中基因增加的方式是什么? 22、PCR技术的步骤包括哪几步? 23、基因表达载体包括哪些必需部分? 24、启动子的作用是什么?通常启动子来自哪里? 25、终止子的作用是什么? 26、将目的基因导入植物细胞有哪几种方法? 27、将目的基因导入动物细胞的常用方法是? 28、动物基因工程的受体细胞通常是? 29、原核生物具有什么特
3、点? 30、大肠杆菌最常用的转化方法是什么?,概念:,原理:,工具,步骤,应用,基因工程小结,限制性核酸内切酶:,DNA连接酶:,载体:,来源;作用及特点;结果,种类;作用,作用;必备条件;常用载体,目的基因的获取,基因表达载体的构建,将目的基因导入受体细胞 (称为转化),目的基因的检测与鉴定,从自然界已有物种中分离,从基因文库中获取,人工合成,利用PCR技术扩增,:构建目的、组成,导入植物细胞方法,导入动物细胞方法,导入微生物细胞方法,分子水平,检测插入染色体,检测转录mRNA,检测翻译蛋白质,个体水平鉴定,基因工程概念,基因工程是指按照人们的意愿,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基
4、因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。 由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的,因此又叫做DNA重组技术,定向改造生物啦!,1、基因工程又叫做_ _或_ 。,基因工程相关要点,基因拼接技术,DNA重组技术,2、基本工具: “分子手术刀”: “分子缝合针”: 基因进入受体细胞的载体:,3、基本操作步骤:,运载体,DNA连接酶,限制性核酸内切酶,1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建(核心) 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定,基因拼接技术或DNA重组技术,生物体外,基因,DNA分子水平,新生物类型、生物产品,剪切, 拼
5、接, 导入, 表达,基因重组,基因工程相关要点,1.限制性核酸内切酶,EcoRI,基因工程的基本工具,来源:原核生物 作用特点:特异性,即识别特定核苷酸序列(反向对称重复排列),切割特定切点(磷酸二酯键)。 结果:产生黏性未端(EcoRI)(碱基互补配对)或平末端(SmaI)。,基因工程的基本工具,1、限制性核酸内切酶-“分子手术刀”,基因工程的基本工具,2.DNA连接酶“分子缝合针”,1)、种类: 2)、作用部位:,磷酸二酯键,DNA连接酶可把平未端或黏性末端之间的缝隙“缝合”起来,即相当于把梯子两边的扶手的断口连接起来,这样一个重组DNA分子就形成了。,对比DNA聚合酶,具有1至多个限制酶
6、切点,供外源DNA片段插入 在受体细胞中能复制并稳定保存 具有标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,作用:将外源基因送入受体细胞。 常用载体:拟核外环状DNA (质粒) 其他种类:噬菌体衍生物和动植物病毒 条件:,3.分子运载车运载体,质粒细菌拟核DNA之外结构简单、能自主复制的很小的环状DNA分子。,小结,基因工程基本操作的四个步骤:,1、目的基因的获取,2、基因表达载体的构建,3、将目的基因导入受体细胞,4、目的基因的检测与鉴定,(一)目的基因的提取,目的基因:主要是指_ 。 获取方法: 1、_中获取目的基因 2、人工合成法:化学方法合成DNA片段(反转录法、直接合成法) 3、 PCR反应扩
7、增DNA,三、基本操作步骤,从基因文库,编码蛋白质的结构基因,原理:DNA复制 过程:加热DNA解链 冷却引物结合到互补DNA链 互补链合成 条件 :耐高温DNA聚合酶,聚合酶链式反应(PCR),模板DNA 4种脱氧核苷酸 一对引物 热稳定DNA聚合酶(Taq酶)温度控制,原理:DNA半保留复制,前提:一段已知目的基因的核苷酸序列,条件:,延伸(70 -75 ),变性(90-95 ),退火(55 -60 ),过程:,利用PCR技术扩增目的基因,PCR的全称: 聚合酶链式反应 PCR的原理: DNA复制 PCR技术扩增目的基因的前提条件: 要有一段已知的目的基因的核苷酸序列。,选修1P58,模板
8、 原料 引物 酶 控制温度,利用PCR技术扩增目的基因,目的基因DNA,四种脱氧核苷酸,如单链DNA分子片段,耐热的DNA聚合酶,PCR仪自动调控,PCR的条件:,用化学方法直接人工合成,条件:,基因较小,核苷酸序列已知。,小,大,无,有,无,有,某生物的部分基因,某生物的全部基因,可以,部分可以,.基因组文库与cDNA文库的构建,.利用PCR技术扩增目的基因,总结:获取目的基因,(二)基因表达载体构建,1、基因表达载体由 _、_ _、_、_ 四(五)部分组成。,目的基因,启动子,标记基因,终止子,2、启动子作用:,3、标记基因的作用:,RNA聚合酶识别和结合的位点,启动转录的“开关”。,鉴别
9、受体细胞中是否含有目的基因 ,从普通细胞中筛选出含目的基因的受体细胞,(复制原点),(1)用一定的_切割质粒,使其出现一个切口,露出_。 (2)用_切断目的基因,使其产生 _。,(3)将切下的目的基因片段插入质粒的_处,再加入适量_,形成了一个重组DNA分子(重组质粒),限制酶,黏性末端(平末端),同一种限制酶,相同的黏性末端,切口,DNA连接酶,重组质粒形成过程:,转化:目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。,将目的基因导入受体细胞,农杆菌转化法(双子叶植物、裸子植物) 基因枪法(单子叶植物) 花粉管通道法,显微注射技术:目的基因表达载体提纯 取卵(受精卵)显微注射受
10、精卵发育新性状动物,用Ca2+处理细胞感受态细胞表达载体与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子,将目的基因导入微生物细胞,原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少,故早期常作为受体细胞。,重组表达载体DNA 溶于缓冲液,导入,分子水平检测: 检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因: 方法DNA分子杂交(探针与基因组DNA) 检测目的基因是否转录出了mRNA: 方法分子杂交(探针与生物体mRNA) 检测目的基因是否翻译成蛋白质: 方法抗原抗体杂交(生物中蛋白质与抗体),个体水平鉴定(性状) 抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等,目的基因的检测与鉴定,分子探针:同位素标记的目的基因的单链
11、,转基因生物,转基因生物是指利用 技术导入 培育出的能够将新性状稳定地 给后代的 生物。,基因工程,外源基因,遗传,基因工程,优点:,打破了常规育种难以突破的 , 的改变了生物的遗传性状.,物种之间的界限(生殖隔离),定向,四、 基因工程的应用,1、植物基因工程成果,2、动物基因工程成果,抗虫转基因植物(抗虫棉) 抗病转基因植物(病毒外壳蛋白基因) 抗逆转基因植物(抗性基因) 改良植物品质(营养、实用、观赏价值),提高动物生长速度(外源生长激素基因) 改善畜产品质量 生产药物(乳腺生物反应器) 做器官移植供体(导入调节因子,避免排异反应) 基因工程药物(转基因工程菌生产抗体、细胞因子等),方法
12、:,3、基因诊断:用放射性同位素(如32P)、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,达到检测疾病的目的。,基因工程的应用,4、基因治疗:把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的。,蛋白质工程,概念:以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产生活的需要。,原理:,步骤:,DNA,mRNA,肽链,具有空间结构的蛋白质,基因 DNA,氨基酸序列 多肽链,蛋白质 三维结构,预期功能,生物功能,mRNA,转录,翻译,折叠,DNA合成,分子设计,比较
13、:基因工程和蛋白质工程,基因工程步骤,1,3,4,2,(2009福建卷) 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa等四种限制酶切割位点。请回答:,1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶 , 对 进行切割。,(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有 ,作为标记基因。,(3)香蕉组织细胞具有 ,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的 。,(2)抗卡那霉素基因,Pst、EcoR,含抗病基因的DNA、质粒,全能
14、性,脱分化、再分化,(10福建卷)32生物现代生物科技专题(10分)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白,可用于治疗肾衰性贫血等疾病由于天然EP0来源极为有限,目前临床使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)期间要生产流程如右图,(1)图中所指的是 技术。 (2)图中所指的物质是 ,所指的物质是 。 (3)培养重组CHO 细胞时,为便于清除代谢产物,防止细胞严物积累对细胞自身造成危害,应定期更换 。 (4)检测 rhEPO外活性需用抗rhEPO单克隆抗体。分泌单克隆抗体的 细胞,可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成
15、,PCR,mRNA,rhEPO,培养液,杂交瘤,(10天津卷).(14分)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因,ampR表示氨苄青霉素抗性金银,BamHI、HindIII、SmaI直线所示为三种限制酶的酶切位点。 据图回答: (1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用 限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含 的培养基上进行。,Hind和BamH;氨苄青霉素,(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是 (填字母代号)。 A.启动子 B. tetR C.复制原点 D. ampR (3)过程可采用的操作方
16、法是 (填字母代号)。 A.农杆菌转化 B. 大肠杆菌转化 C.显微注射 D. 细胞融合 (4)过程可采用的生物技术是 。,胚胎移植技术,A,C,(5)对早期胚胎进行切割,经过程可获得多个新个体。这利用了细胞的 性。 (6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用 (填字母代号)技术。 A.核酸分子杂交 B. 基因序列分析 C.抗原抗体杂交 D. PCR,全能,C,3、以重组DNA技术为核心的基因工程正在改变人类的生活,请回答有关问题: (1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤:第一步是目的基因的获取,获得目的基因的方法通常包括 和 ;第二步是基因表达载体的构建,第三步是将目的基因导入受体细胞
17、,第四步是 。 通常在第一步和第二步的操作中需要相同的工具酶是 。 利用PCR技术扩增目的基因的过程中,目的基因受热形成单链并与引物结合,在 酶的作用下延伸形成DNA。 基因表达载体的组成包括 四个部分, 将目的基因导入植物细胞一般采用 ,培养该细胞再生成植株的过程中,往往需要使用植物激素,人为地控制细胞的 和 。 (多选)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白,将引起的安全性问题包括 ( )。 A生物安全 B环境安全 C食品安全 D伦理道德问题 蛋白质工程的基本原理是:预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的 序列找到相对应的 序列。,人工合成,基因文库获得,目的基因的检测与表达,限制性核酸内
18、切酶,DNA聚合,启动子、目的基因、终止子、标记基因,农杆菌转化法,氨基酸,脱氧核苷酸,脱分化,再分化,ABC,1、什么是细胞的全能性? 2、请简述植物组织培养的过程?哪些步骤需要激素的诱导? 3、什么是脱分化?需要哪些条件? 4、请简述植物体细胞杂交的过程? 5、杂种细胞形成的标志是什么? 6、人工诱导的方法有哪些?具体方法如何? 7、植物体细胞杂交培育新品种的优点是什么? 8、快繁的优点有哪些? 9、作物脱毒的常用方法是怎样的? 10、人工种子由哪几部分组成? 11、单倍体育种的优点是什么? 12、请简述细胞产物工厂化生产的过程。,先问问自己,这些都掌握了没有?,13、动物细胞工程包括哪些
19、技术?这些技术中作为基础的是哪项技术? 14、简述动物细胞培养的概念?过程? 15、动物细胞培养在取材上有什么讲究? 16、胰蛋白酶在动物细胞培养中起的作用是什么?什么是接触抑制? 17、什么是原代培养?什么是传代培养? 18、细胞株指多少代的细胞?细胞系指多少代的细胞? 19、动物细胞培养需要哪些条件?为何要定期更换培养液? 20、什么是合成培养基?什么是选择培养基? 21、为何对动物细胞培养时常要加动物血清? 22、动物细胞培养的气体环境有什么具体要求?,23、什么是动物核移植?使用什么时期的卵母细胞? 24、动物核移植技术在畜牧业应用中有什么优点? 25、什么是动物细胞融合?杂交细胞有何
20、特点? 26、动物细胞融合的过程是怎样的?诱导方法有哪些? 27、单克隆抗体有什么优点? 28、请简述单克隆抗体的过程?要经过几次筛选?每次筛选的作用是什么? 29、什么是生物导弹?其原理是什么?,细胞工程,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,1、概念:,植物细胞工程 动物细胞工程 微生物工程(略),细胞工程,细胞分化原因?,所有细胞含全套基因 但表达的基因不同-分化的根本原因 使转录的mRNA不同 翻译成的蛋白质不同-分化的直接原因 导致细胞的形态、结构、功能不同,细胞的全能性,定义:生物体
21、的细胞,具有使后代细胞发 育成完整个体的潜能。 原因:生物的每一个细胞都含有该物种所 特有的全套遗传物质。,全能性大小:受精卵生殖细胞体细胞,具有全能性一定能表现出全能性吗?,概念:,分类,细胞工程小结,植物细胞工程,动物细胞工程,植物体细胞杂交,植物组织培养,(基础),动物细胞核移植,动物细胞培养,生产单克隆抗体,动物细胞融合,(基础),原理、过程、应用(3项),原理、过程、优势及缺陷、应用(1项),原理、过程、培养条件、应用(4项),原理、过程、类型、应用(5项)、问题,原理、过程、应用(1项),原理、过程、单抗特点、应用(2项),例题,例题,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的
22、技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,一、植物细胞工程,原理:,过程:,应用:,细胞全能性(概念?原因?大小?分化?),(关键步骤?培养条件?),植物繁殖的新途径,作物新品种的培育,细胞产物的工厂化生产,微型繁殖,作物脱毒,人工种子,单倍体育种,突变体的利用,(优势?),(原理?方法?),(组成?优势?),(步骤?优势?),(原因?),(生产材料?),?,?,1、植物组织培养,(离体的植物 器官、组织或细胞),脱分化,再分化,培养条件:,离体、含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适合的光照等,外植体,举例:,花药离体培养;基因工程培育的抗棉铃虫
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