高中生物選修3教案.doc

第一章 基因工程 一.基本工具 (一)限制性核酸內(nèi)切酶1. 分布:原核生物2. 作用:一種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列,并且在特定部位 進(jìn)行切割,使兩個(gè)核苷酸間的磷酸二酯鍵斷開。3. 作用結(jié)果：產(chǎn)生黏性末端或平末端（2） DNA連接酶1. 分類（1）E.coliDNA連接酶來(lái)源：大腸桿菌 功能：只能連接黏性末端 （2）T4DNA連接酶來(lái)源：T4噬菌體 功能：連接黏性末端和平末端2. 作用：將DNA連接起來(lái) （三）基因進(jìn)入受體細(xì)胞的載體1. 條件（1）具有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源基因插入 （2）可自我復(fù)制或整合到染色體DNA中進(jìn)行同步復(fù)制。 （3）具有標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇2. 種類：噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒、質(zhì)粒 質(zhì)粒：雙鏈環(huán)狀DNA分子，最常用，要人工改造 二。基本操作程序 （一）目的基因的獲取1. 目的基因：編碼蛋白質(zhì)的基因或具有調(diào)控作用的因子2. 獲取方法（1）從基因文庫(kù)中獲取 *基因組文庫(kù)，部分基因文庫(kù) （2）利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因 （3）化學(xué)方法直接人工合成：基因小，核苷酸序列已知 （二）基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心步驟）1. 目的(1)穩(wěn)定存在，遺傳給下一代 （2）表達(dá)和發(fā)揮作用2. 結(jié)構(gòu)：?jiǎn)?dòng)子、目的基因、終止子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn) *啟動(dòng)子：RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄 *終止子：使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止； *標(biāo)記基因：鑒別受體細(xì)胞中是否含目的基因。 （三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞1. 轉(zhuǎn)化：目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi) 維持穩(wěn)定和表達(dá)2. 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞（1）農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（2）基因槍法 （3）花粉管通道法3. 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：顯微注射法4. 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：Ca+處理使細(xì)胞處于感受態(tài) *原核細(xì)胞特點(diǎn)：繁殖快，單細(xì)胞，遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 （四）目的基因的檢測(cè)與鑒定1. 分子水平的檢測(cè) （1）檢測(cè)受體細(xì)胞中是否插入了目的基因:DNA分子雜交技術(shù) （2）檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了 mRNA：DNA分子雜交技術(shù) （3）檢測(cè)目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)：抗原抗體雜交法*檢測(cè)成功會(huì)出現(xiàn)雜交帶2. 個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定：接種實(shí)驗(yàn)3 基因工程的應(yīng)用1. 動(dòng)物、植物基因工程的成果 （1）植物：提高抗逆性、改良品質(zhì)、生產(chǎn)藥物； （2）動(dòng)物：品種改良、建立生物反應(yīng)器、器官移植；2. 基因工程藥物：細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素；3. 基因治療（1）概念： （2）方法體外基因治療 體內(nèi)基因治療4 蛋白質(zhì)工程的崛起1. 理論推測(cè)，人工合成2. 基因工程，蛋白合成（自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)） 第二章 細(xì)胞工程 一.細(xì)胞工程 1.原理和方法:細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué) 2.操作水平:細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平 3.目的:按照人們的意愿改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品 4.分類:植物細(xì)胞工程和動(dòng)物細(xì)胞工程2. 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù) (一)植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1.原理:植物細(xì)胞具有全能性 2.條件 (1)材料:離體 (2)培養(yǎng)基:營(yíng)養(yǎng) 激素 (3)外界條件:無(wú)菌等 3.過(guò)程:離體組織器官脫分化 愈傷組織 再分化 胚狀體 植株 (二)植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1.概念:不同種 雜種細(xì)胞 植物體 2.原理：植物細(xì)胞具有全能性 3.過(guò)程(1)制備原生質(zhì)體方法酶解法 酶:纖維素酶和果膠酶 結(jié)果:獲得原生質(zhì)體 (2)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法:a物理法離心、振動(dòng)、電激 b化學(xué)法:聚乙二醇(PEG) 標(biāo)志:雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁 結(jié)果：形成雜種細(xì)胞 （3）雜種細(xì)胞的篩選：AA BB AB AB （4）植物組織培養(yǎng)：雜種細(xì)胞 雜種植株 4.意義：克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 *生殖方式：無(wú)性生殖 變異類型：染色體數(shù)目變異（三）實(shí)際應(yīng)用 1.植物繁殖的新途徑（1） 微型繁殖：植物組織培養(yǎng)（2） 作物脫毒：莖尖組織培養(yǎng)（3） 人工種子：胚狀體、芽 + 人工薄膜 *可加入固氮菌、抗生素、除草劑等有利于生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量 2.作物新品種的培育 （1）單倍體育種（2）突變體的利用 3.細(xì)胞產(chǎn)物的工產(chǎn)化生產(chǎn)（1）細(xì)胞產(chǎn)物種類蛋白質(zhì)、糖類、藥物、香料、生物堿（2）一般為愈傷組織時(shí)期 第二課時(shí)3 動(dòng)物細(xì)胞工程 （一）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程 細(xì)胞株 細(xì)胞系取材處理 單個(gè)細(xì)胞 培養(yǎng) 細(xì)胞懸浮 10代細(xì)胞 50代細(xì)胞 原代培養(yǎng) 傳代培養(yǎng) 1. 取材：胚胎細(xì)胞或幼齡動(dòng)物的組織器官2. 處理：剪碎、胰蛋白酶或膠原蛋白酶3. 培養(yǎng)：（1）培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基 （2）條件無(wú)菌無(wú)毒環(huán)境（滅菌 抗生素 更換） 營(yíng)養(yǎng):、維生素、動(dòng)物的血清、血漿 溫度PH:36.5+/-0.5 7.27.4 氣體環(huán)境：O2代謝所必需；CO2維持培養(yǎng)液PH4. 原代培養(yǎng)：細(xì)胞貼壁、接觸抑制、冷凍保存（110代）5. 傳代培養(yǎng)：酶處理、分裝； 細(xì)胞株：1050代，正常 細(xì)胞系：50代以后，有癌變特點(diǎn)6. 應(yīng)用：皮膚移植、生產(chǎn)蛋白質(zhì)制品、有毒物質(zhì)的檢測(cè)、研究 四.動(dòng)物細(xì)胞核移植和克隆動(dòng)物1. 概念:核移植 重組胚胎 個(gè)體2. 原理:動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性3. 分類:胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植4. 過(guò)程:見(jiàn)課本5. 應(yīng)用與存在的問(wèn)題 (1)畜牧業(yè)、保護(hù)瀕危物種、醫(yī)藥衛(wèi)生、治療疾病、器官移植 (2)問(wèn)題:成功率低 健康問(wèn)題 食品安全問(wèn)題 五.動(dòng)物細(xì)胞融合1. 概念:2. 原理:細(xì)胞膜的流動(dòng)性3. 方法(1)物理法(2)化學(xué)法(3)生物法：滅活的病毒4. 意義：5. 用途：制備單克隆抗體 六.單克隆抗體1. 概念:化學(xué)性質(zhì)單一,特異性強(qiáng)的抗體2. 制備過(guò)程(1)免疫動(dòng)物：注入特定抗原 (2)細(xì)胞融合：滅活病毒 (3)篩選雜交瘤細(xì)胞 用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞 抗體抗原雜交檢測(cè)出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞 (4)生產(chǎn)并提純單克隆抗體 體內(nèi)：動(dòng)物腹腔 體外：液體培養(yǎng)基3. 優(yōu)點(diǎn):特異性強(qiáng) 靈敏度高 能大量制備應(yīng)用:(1)診斷(2)治療:生物導(dǎo)彈 第三章 胚胎工程1 精子的發(fā)生1. 場(chǎng)所：睪丸2. 時(shí)間：初情期 生殖機(jī)能衰退 有絲分裂 精原細(xì)胞3. 過(guò)程：精原細(xì)胞 MI MII 精細(xì)胞 變形 精子4. 變形：細(xì)胞核 頭部 高爾基體 頂體 中心體 尾部 線粒體 線粒體鞘 其他物質(zhì) 原生質(zhì)滴（脫落）*精子的大小與動(dòng)物體型的大小無(wú)關(guān)2 卵子的發(fā)生1. 場(chǎng)所：卵巢 輸卵管2. 時(shí)間：胎兒期 初情期3. 過(guò)程：（1）胎兒期 卵原細(xì)胞 有絲分裂 卵原細(xì)胞 復(fù)制 卵泡形成：初級(jí)卵母細(xì)胞 + 卵泡細(xì)胞（卵巢） 卵巢 MI （2）初情期 排卵 次級(jí)卵母細(xì)胞 + 第一極體 （輸卵管） 受精 輸卵管 MII 合子 + 第二極體*卵子發(fā)生過(guò)程中MI MII不連續(xù)*初級(jí)卵母細(xì)胞周圍形成透明帶*卵子受精的標(biāo)志:卵細(xì)胞膜與透明帶間可觀察到兩個(gè)極體*精卵發(fā)生的重要區(qū)別：胎兒期卵泡的形成和儲(chǔ)備3 受精1. 場(chǎng)所：輸卵管2. 過(guò)程：（1）精子獲能：場(chǎng)所為雌性生殖道內(nèi) （2）卵子準(zhǔn)備：發(fā)育至MII中期 （3）受精階段： 精子穿越放射冠和透明帶 a頂體反應(yīng)：釋放頂體酶 b透明帶反應(yīng)：防止多精入卵受精（第一道屏障） 進(jìn)入卵細(xì)胞膜 a時(shí)間：精子入卵后 b作用：防止多精入卵受精（第二道屏障） 原核形成和融合 a精子頭尾分離 形成雄原核 b受精后MII，排極體，形成雌原核 c雄原核與雌原核融合4 胚胎發(fā)育 （一）卵裂 1.受精卵：個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn) 2.桑椹胚：之前細(xì)胞具有全能性 3.囊胚：開始分化 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)（個(gè)大) 滋養(yǎng)層(個(gè)小) 具有囊胚腔 *卵裂特點(diǎn):有絲分裂 細(xì)胞增多 總體積不變或縮小 *孵化:透明帶破裂 (二)原腸胚 (1)內(nèi)細(xì)胞團(tuán):外胚層 內(nèi)胚層 原腸腔 組織器官 (2)滋養(yǎng)層:胎盤和胎膜 第二課時(shí) 胚胎工程1 體外受精5 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)1. 小型動(dòng)物（1）處理：促性腺激素 超數(shù)排卵 （2）場(chǎng)所：輸卵管中沖取卵子2. 大型動(dòng)物（1）場(chǎng)所：卵巢 （2）培養(yǎng)：人工培養(yǎng)至MII中期 （二）精子的采集和獲能1. 收集精子的方法（1）假陰道法（2）手握法（3）電刺激法2. 精子獲能的方法（1）培養(yǎng)法：獲能液 （2）化學(xué)誘導(dǎo)法：肝素或鈣離子載體A23187溶 液 + 化學(xué)藥物 （三）受精：獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤? 胚胎的早期培養(yǎng) 1.發(fā)育培養(yǎng)液（1）成分：有無(wú) 兩素 兩酸 血清 （2）繼續(xù)發(fā)育 檢查發(fā)育能力 2.結(jié)果：早期胚胎3 胚胎移植的生理基礎(chǔ) 1.發(fā)情處理后，供體、受體生殖器官的生理變化相同 2.早期胚胎處于游離狀態(tài)，可收集 3.受體對(duì)外來(lái)胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) 4.孕育過(guò)程中胚胎的遺傳特性不受影響4 胚胎移植的基本程序 1.對(duì)供體、受體的選擇和處理（1） 選擇供體：遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀 受體：體質(zhì)和繁殖能力正常（2）處理性激素：同期發(fā)情處理 促性腺激素：超數(shù)排卵 2. 配種或人工受精 3.對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存 收集：子宮中沖卵 檢查：桑椹胚或囊胚 保存：-196液氮 4.胚胎移植（1）手術(shù)法（2）非手術(shù)法 5.妊娠檢查、分娩*優(yōu)勢(shì)：充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖能力5 胚胎分割 1.概念：機(jī)械 2n 移植