基因工程細胞工程胚胎工程

基因工程細胞工程胚胎工程1第1頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)案 基因工程與克隆技術(shù)核心術(shù)語——(記準(zhǔn)、寫準(zhǔn)、理解透，把握內(nèi)涵和外延) 1.基因工程（限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、載體、目的基因、基因表達載體、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射法、感受態(tài)細胞）

2.蛋白質(zhì)工程（預(yù)期功能、分子設(shè)計、DNA合成）

3.植物細胞工程［植物組織培養(yǎng)（脫分化、再分 化、愈傷組織、叢芽）、植物體細胞雜交（原生體融合、雜種細胞、雜種植株）］

4.動物細胞工程［動物細胞培養(yǎng)（原代培養(yǎng)、傳代培 養(yǎng)、細胞株、細胞系）、動物細胞核移植、動物細胞融合（雜種細胞、單克隆抗體）］2第2頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程相關(guān)知識整合

概述基因工程和蛋白質(zhì)工程基本操作過程，并思考下列問題。答案基因工程基本操作過程：獲取目的基因→構(gòu)建基因表達載體→將目的基因?qū)胧荏w細胞→目的基因的檢測與鑒定。蛋白質(zhì)工程基本操作過程：蛋白質(zhì)預(yù)期功能→蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) 氨基酸序列的多肽鏈基因（DNA）分子設(shè)計DNA合成3第3頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）基因工程的基本操作步驟中哪幾處用到了限制酶，其特性和來源是什么？又有哪幾處涉及堿基互補配對？答案限制酶在第1、2步中用到而且要求同一種，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端；限制酶主要從原核生物中分離純化而來，它能識別DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且切割兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵，產(chǎn)生的末端有黏性末端和平末端；只有第三步將目的基因?qū)胧荏w細胞不需堿基互補配對，其余三個步驟都涉及堿基互補配對。4第4頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）基因表達載體如何構(gòu)建？答案5第5頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）將目的基因?qū)胧荏w細胞的常用方法？答案植物細胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；動物細胞：顯微注射法；微生物：Ca2+處理法。（5）目的基因的導(dǎo)入與表達如何進行檢測與鑒定？答案①分子水平檢測a.插入檢測：DNA分子雜交技術(shù)，即使用放射性同位素標(biāo)記的含目的基因的DNA片段作探針檢測。b.表達檢測②個體生物學(xué)水平鑒定：對轉(zhuǎn)基因生物進行抗蟲或抗病的接種實驗。轉(zhuǎn)錄檢測：分子雜交法，即目的基因作 探針與mRNA雜交翻譯檢測：抗原—抗體雜交法6第6頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

（沈陽質(zhì)檢）轉(zhuǎn)基因植物油是由轉(zhuǎn)基因植物通過壓榨或浸出法加工制得的，因其出油率高而被廣泛采用。我國是植物油消費大國，每年都從國外進口大量的轉(zhuǎn)基因植物油。（1）在培育轉(zhuǎn)基因油料植物的過程中，基因操作需要的工具酶是

。在基因表達載體中，目的基因的首端必須含有

，它是

識別和結(jié)合位點。（2）請寫出一種將目的基因?qū)胗土现参锛毎梢圆捎玫姆椒ǎ?/p>

。若受體細胞為植物體細胞，可采用

技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因植物體，該技術(shù)所依據(jù)的原理是

。限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶啟動子RNA聚合酶農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化（或基因槍、花粉管通道）法植物組織培養(yǎng)植物細胞全能性7第7頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）若要檢測（2）中獲得的植物細胞染色體上是否含有目的基因，可采用

技術(shù)。而想要得知上述植物是否真的出油率高，應(yīng)如何做？

。（4）若利用蛋白質(zhì)工程繼續(xù)提高油料植物的出油率，其設(shè)計流程應(yīng)從預(yù)期的

出發(fā)，設(shè)計預(yù)期的

結(jié)構(gòu)，推測出應(yīng)有的

序列，然后找到相對應(yīng)的

序列，再用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改變其現(xiàn)有性狀。DNA分子雜交將該植物制出植物油與同等質(zhì)量的非轉(zhuǎn)基因植物制出的植物油稱重比較蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)氨基酸脫氧核苷酸8第8頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交

圖示植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交過程，并思考下列問題。9第9頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）上述兩過程依據(jù)的原理是什么？答案植物組織培養(yǎng)：細胞全能性；植物體細胞雜交：細胞膜的流動性和細胞的全能性。（2）在植物體細胞雜交過程中，原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)劑處理后，會有幾種細胞類型？答案5種：甲、乙、甲甲、乙乙、甲乙10第10頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

野生馬鈴薯品種的植株具有較強的抗病、抗蟲、抗鹽堿、抗寒能力，但塊莖不能食用。俄、德、芬蘭專家共同做實驗研究，用野生馬鈴薯與馬鈴薯的體細胞進行雜交，培育出了生活能力強的雜交系馬鈴薯。據(jù)圖分析回答問題：11第11頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）②過程可用聚乙二醇（PEG），其目的是

。（2）請用文字和箭頭表示出④⑤技術(shù)過程的實驗流程：

。由此過程可以看出植物細胞有形成完整個體的可能性，這是

。（3）在培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時間后，原生質(zhì)體會再生出細胞壁?？梢匀?，通過

實驗來鑒別細胞壁是否已經(jīng)再生。誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合融合細胞愈傷組織幼苗脫分化再分化植物細胞具有全能性的表現(xiàn)植物細胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原12第12頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）請說明運用植物體細胞雜交法的最大好處：

?？梢钥朔煌镞h緣雜交不親和的障礙13第13頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖示動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植和單克隆抗體制備過程，并思考以下問題。動物細胞工程技術(shù)的相關(guān)知識整合14第14頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月15第15頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月16第16頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）上述過程的原理是什么？答案①動物細胞培養(yǎng)：細胞增殖；②細胞核移植:細胞核全能性；③單克隆抗體的制備原理：a.免疫原理：經(jīng)免疫的B淋巴細胞產(chǎn)生特異性抗體。b.增殖原理：骨髓瘤細胞能在體外培養(yǎng)的條件下大量增殖。c.融合原理：細胞膜的流動性以及病毒對宿主細胞的穿透性。（2）區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)、細胞株和細胞系。答案原代培養(yǎng)：可有兩種表述。a.細胞懸浮液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細胞培養(yǎng)；b.第1代細胞的培養(yǎng)與傳10代以內(nèi)的細胞培養(yǎng)統(tǒng)稱為原代培養(yǎng)。兩種表述沒有本質(zhì)區(qū)別。17第17頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述。a.細胞懸浮液培養(yǎng)一段時間后，分瓶再進行的細胞培養(yǎng)；b.傳10代以后的細胞培養(yǎng)，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)。細胞株：原代培養(yǎng)的細胞一般傳至10代左右會出現(xiàn)生長停滯，衰老死亡，少數(shù)度過“危機”的細胞能傳40~50代，形成細胞株。細胞株的遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。細胞系：細胞株傳至50代以后，會出現(xiàn)第二次危機，少數(shù)度過第二次危機的細胞能夠無限制地傳下去，形成細胞系。細胞系的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，有癌細胞的特點。18第18頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）單克隆抗體制備過程中有哪兩次篩選？答案第一次篩選是將未融合的B細胞、骨髓瘤細胞以及BB融合、瘤瘤融合的細胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出B瘤融合的細胞。第二次篩選是將產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞通過細胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原檢測的辦法篩選出來。因為從體內(nèi)獲取的免疫過的B淋巴細胞有很多種，形成的雜交瘤細胞有很多種，所以需篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細胞。19第19頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

（濰坊質(zhì)檢）人CD20單克隆抗體是治療一些惡性腫瘤的特效藥物，目前主要是通過培養(yǎng)哺乳動物細胞的方式生產(chǎn)。我國科學(xué)家已經(jīng)培育出世界上第一頭轉(zhuǎn)入了CD20抗體基因的轉(zhuǎn)基因牛，可以從它產(chǎn)的牛奶中直接提取CD20抗體。這項技術(shù)成熟后，有望使這一特效藥的生產(chǎn)成本降至現(xiàn)在的1/10。請回答：（1）單克隆抗體的制備過程需先將

融合，這一過程的誘導(dǎo)方法與植物體細胞雜交不同的是

。（2）動物細胞培養(yǎng)需要在含

混合氣體的培養(yǎng)箱中進行，培養(yǎng)液中通常需加入

等一些天然成分。經(jīng)過免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞用滅活病毒誘導(dǎo)血清、血漿95%空氣加5%CO220第20頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心是

。該過程用到的工具酶有

和

。基因表達載體的構(gòu)建限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶知識依據(jù)單克隆抗體、植物體細胞雜交、動物細胞培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因完整分析單克隆抗體的制備首先是將經(jīng)過免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，其誘導(dǎo)方法與植物體細胞雜交不同的是用滅活的病毒誘導(dǎo)。動物體細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件：無菌無毒的環(huán)境、營養(yǎng)、溫度和21第21頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月pH以及氣體環(huán)境。氣體環(huán)境必須是含95%的空氣加5%的CO2，O2是細胞代謝所必需的，CO2是維持培養(yǎng)液的pH。在使用合成培養(yǎng)基培養(yǎng)動物細胞時，由于人們對一些細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)還沒有完全搞清楚，因此通常需加入血清、血漿等一些天然成分。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心是基因表達載體的構(gòu)建，用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。22第22頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月1.將目的基因?qū)胧荏w細胞生物種類植物細胞動物細胞微生物細胞常用方法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法顯微注射技術(shù)Ca2+處理法受體細胞體細胞受精卵原核細胞轉(zhuǎn)化過程將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上→農(nóng)桿菌→導(dǎo)入植物細胞→整合到受體細胞的DNA→表達將含有目的基因的表達載體提純→取卵（受精卵）→顯微注射→受精卵發(fā)育→獲得具有新性狀的動物Ca2+處理細胞→感受態(tài)細胞→重組表達載體與感受態(tài)細胞混合→感受態(tài)細胞吸收DNA分子23第23頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月2.動物細胞融合與植物體細胞雜交的不同項目動物細胞融合植物體細胞雜交原理細胞膜的流動性細胞膜的流動性及細胞的全能性誘導(dǎo)手段除物理、化學(xué)方法外還可用滅活的病毒物理、化學(xué)方法酶胰蛋白酶或膠原蛋白酶纖維素酶和果膠酶結(jié)果雜種細胞群雜種植株應(yīng)用制備單克隆抗體等培育白菜—甘藍等24第24頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月學(xué)案 胚胎工程核心術(shù)語——(記準(zhǔn)、寫準(zhǔn)、理解透，把握內(nèi)涵和外延) 1.胚胎工程（胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)技術(shù)）。

2.胚胎發(fā)育［受精卵、卵裂、桑椹胚、囊胚（內(nèi)細胞團、滋養(yǎng)層細胞）、原腸胚］。

3.同期發(fā)情、超數(shù)排卵、沖卵。

4.轉(zhuǎn)基因生物、生殖性克隆、治療性克隆、生物武器。25第25頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎工程的基礎(chǔ)知識整合

概述精子、卵子發(fā)生過程和胚胎發(fā)育文字流程圖，并思考以下問題。26第26頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月27第27頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）受精的標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志分別是什么？答案受精的標(biāo)志是卵黃膜和透明帶的間隙出現(xiàn)兩個極體；受精完成標(biāo)志是雌雄原核融合為合子。（2）卵裂期、桑椹胚和囊胚中細胞各具有什么特點？答案①卵裂期的特點：細胞有絲分裂使細胞數(shù)目增加，但胚胎總體積并不增加或略縮小，因此每個細胞的體積會隨分裂的進行不斷縮小，但核內(nèi)遺傳物質(zhì)并未減少。②桑椹胚以前的細胞均未分化，細胞全能性最高，是胚胎分割的最佳時期。28第28頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月③桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。其中個體較大的細胞叫內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤。（3）體外受精的操作步驟是什么？答案①卵母細胞的采集和培養(yǎng)。②精子的采集和獲能。③受精。（4）體外胚胎培養(yǎng)液的成分有什么？答案培養(yǎng)液成分鹽類：無機鹽和有機鹽營養(yǎng)物質(zhì)：氨基酸、核苷酸調(diào)節(jié)物質(zhì)：維生素、激素特有物質(zhì)：動物血清29第29頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎工程技術(shù)的相關(guān)知識整合

繪出牛胚胎移植過程圖、牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，并回答以下問題。答案胚胎移植過程圖：對供、受體母牛進行選擇，并用激素進行同期發(fā)情處理↓用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理超數(shù)排卵的母牛與優(yōu)秀的公牛進行配種或人工授精↓↓30第30頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月胚胎的收集（沖卵）對胚胎進行質(zhì)量檢查。這時的胚胎處于桑椹胚或囊胚階段，并培養(yǎng)或保存胚胎的移植對受體母牛進行是否妊娠的檢查受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢?！?1第31頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月性別鑒定與胚胎分割示意圖：32第32頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）胚胎移植的實質(zhì)是什么？答案胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持其原來的優(yōu)良特性。（2）胚胎移植成功的保障是什么？答案第一,供、受體生殖器官的生理變化是相同的。第二，哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。第三，受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。第四，供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。33第33頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月

（09·深圳3月）牛胚胎移植的基本程序如圖所示，請據(jù)圖回答：（1）圖中a、b、c過程分別是指

、

、

。（2）供體母牛的主要職能是

；受體母牛必須具備

。超數(shù)排卵沖卵胚胎移植只產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎健康的體質(zhì)和健康的繁殖能力34第34頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）為了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是

；處理的時期是

；理由是

。（4）從哺乳動物早期胚胎或原始性腺中分離出來的細胞，稱為ES或EK細胞。這類細胞的形態(tài)特征有

。（5）你認(rèn)為胚胎移植技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的主要意義有哪些？

。胚胎分割移植桑椹胚或囊胚期此時還未出現(xiàn)細胞分化或分化程度低體積小、細胞核大、核仁明顯胚胎移植技術(shù)可以加快優(yōu)良種畜的繁殖速度，迅速推廣新品種35第35頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月試管嬰兒與克隆技術(shù)

圖示試管嬰兒和克隆人的過程圖，并思考以下問題。答案試管嬰兒過程圖：克隆人過程圖：36第36頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）上述兩過程的技術(shù)基礎(chǔ)、生殖方式、遺傳物質(zhì)方面有什么區(qū)別？答案試管嬰兒克隆人技術(shù)基礎(chǔ)體外受精、胚胎移植核移植技術(shù)、胚胎移植生殖方式有性生殖無性生殖遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)來自兩個個體遺傳物質(zhì)主要來自核供體37第37頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）治療性克隆與生殖性克隆有什么區(qū)別與聯(lián)系？答案類型項目治療性克隆生殖性克隆區(qū)別目的治療人類疾病用于生育，產(chǎn)生新個體水平細胞水平個體水平聯(lián)系都屬無性繁殖；產(chǎn)生新個體、新組織，遺傳信息相同38第38頁，課件共42頁，創(chuàng)作于2023年2月 “試管嬰兒”技術(shù)是通過將不孕夫婦的精子和卵細胞取出在試管中完成受精，并在試管中培養(yǎng)受精卵使其發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段，再將胚胎移入女性子宮內(nèi)發(fā)育成胎兒。它不僅使一部分不能生育的男女重新獲得了生育的機會，也為人類的優(yōu)生開辟了新的途徑。