現(xiàn)代生物科技講座

現(xiàn)代生物科技講座第1頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

21世紀(jì)將是基因工程迅速發(fā)展并完善的世紀(jì)，也是它產(chǎn)生巨大效益的世紀(jì)！基因工程將在醫(yī)療衛(wèi)生、食品工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、環(huán)保等許多方面發(fā)揮重大的作用！第2頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)螢火蟲發(fā)光基因兔導(dǎo)入人基因具特殊用途的小鼠第3頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月基因工程的應(yīng)用第4頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月一、植物基因工程碩果累累轉(zhuǎn)基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,以及改良農(nóng)作物的品質(zhì)和利用植物生產(chǎn)藥物等方面.第5頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第6頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

我國(guó)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是轉(zhuǎn)入了

基因培育出來的。因?yàn)橛没瘜W(xué)農(nóng)藥防治害蟲最大的危害是環(huán)境污染，因此可將具有殺蟲活性的基因?qū)氲睫r(nóng)作物中。Bt毒蛋白主要?dú)⑾x基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因等第7頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月抗病基因：病毒外殼蛋白基因、病毒的復(fù)制酶基因.抗真菌基因：幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因.2.抗病轉(zhuǎn)基因植物引起生物生病的微生物，主要有病毒、真菌和細(xì)菌等第8頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物第9頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月抗鹽堿抗干旱抗?jié)澈购钩輨┺D(zhuǎn)基因抗除草劑玉米轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄轉(zhuǎn)基因植物：提高作物

能力，改良農(nóng)作物的

。抗逆品質(zhì)3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物第10頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月不會(huì)引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆優(yōu)點(diǎn)：改善糧食作物的營(yíng)養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質(zhì)4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)第11頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月紫色番茄第13頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)生長(zhǎng)激素基因小鼠水母熒光轉(zhuǎn)基因小豬第14頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國(guó))，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)抗乙肝西紅柿，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)過多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。用轉(zhuǎn)基因的植物生產(chǎn)藥物第16頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月異想天開第17頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月二、動(dòng)物基因工程前景廣闊1.用于提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度第18頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月例如將

導(dǎo)入奶?；蚪M，使轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大

。乳糖酶基因減低2.用于改善畜產(chǎn)品的品質(zhì)第19頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月方法：乳腺生物反應(yīng)器注意：雌性個(gè)體才能生產(chǎn)藥物3.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物生產(chǎn)藥物第20頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達(dá)場(chǎng)所呢？⑴乳腺是一個(gè)外分泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。⑵從乳汁中獲取目的基因產(chǎn)物，產(chǎn)量高，易提純，表達(dá)的蛋白質(zhì)已經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性。⑶從乳汁中源源不斷獲得目的基因的產(chǎn)物的同時(shí)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物又可無限繁殖。第21頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子2、用顯微注射法導(dǎo)入到受精卵3、將受精卵植入母體生長(zhǎng)發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)入泌乳期后，提取乳汁產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長(zhǎng)激素、α-抗胰蛋白酶第22頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月胰島素從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！使其價(jià)格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素第23頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月從人血中提取干擾素，300L血才提取1mg！通過基因工程的方式創(chuàng)造了能合成人干擾素的大腸桿菌，每1Kg的培養(yǎng)液可提取20—40mg干擾素人造血液及其生產(chǎn)基因工程藥品——干擾素第24頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月4.用轉(zhuǎn)基因的動(dòng)物器官作移植的供體導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠圖為2001年12月底出生的5只可愛的轉(zhuǎn)基因克隆小豬。據(jù)培育者英國(guó)PPL醫(yī)療公司稱，這些轉(zhuǎn)基因小豬將為研究和“生產(chǎn)”適用于人體移植手術(shù)使用的動(dòng)物器官提供巨大的幫助。第25頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月原理二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)概念概念原理過程過程2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)意義第26頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月月季第27頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月重瓣長(zhǎng)壽第28頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月落地生根第29頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么植物的花瓣可以培育成完整的植株呢？一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)第30頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、植物組織培養(yǎng)原理：細(xì)胞的全能性1）概念:已高度分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。

2）原因：生物體細(xì)胞含有本物種所特有的全套遺傳信息第31頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么植物的莖、葉、花瓣在植物體內(nèi)沒有能發(fā)育成完整的植株，而是分化成不同的組織器官？在生物體內(nèi)，在特定的時(shí)間和空間條件下，細(xì)胞基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞不能表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織器官。3）全能性表現(xiàn)的條件：植物花瓣怎樣才能培育成完整的植株呢？離體條件一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無菌環(huán)境激素其他適宜的外界條件第32頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月脫分化：再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官。讓已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程.閱讀課本：第33頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月愈傷組織：已經(jīng)分化的細(xì)胞,經(jīng)過激素誘導(dǎo)后，形成一種具有分生能力的薄壁組織細(xì)胞。第34頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月離體的植物器官、組織、細(xì)胞愈傷組織根芽胚狀體植物體脫分化再分化2、組織培養(yǎng)的過程高度分化、失去分裂能力細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素協(xié)同調(diào)控“激素杠桿”外植體一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無菌環(huán)境第35頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月植物組織培養(yǎng)就是在

條件下，將

，培養(yǎng)在人工配制的

上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生

、

，最終形成

。

3、植物組織培養(yǎng)的概念：無菌和人工控制離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)基愈傷組織叢芽完整的植株第36頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月拓展查閱相關(guān)資料，幫助焦農(nóng)設(shè)計(jì)香蕉組織培養(yǎng)流程？第37頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月20世紀(jì)60年代，有的科學(xué)家提出這樣一個(gè)設(shè)想：讓番茄和馬鈴薯雜交，培育出一種地上結(jié)番茄果實(shí)，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。第38頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1、概念：將兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的過程。二、植物體細(xì)胞雜交2、意義：打破了不同種生物間的生殖隔離限制（克服不同生物的遠(yuǎn)源雜交），大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍。第39頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖如何溫和去除細(xì)胞壁呢？用纖維素酶和果膠酶?。。。?）要想讓兩個(gè)來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個(gè)障礙是什么？第40頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月流動(dòng)性（2）把原生質(zhì)體的放在一起會(huì)自然融合嗎？物理法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）常用人工誘導(dǎo)方法第41頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月再問（3）如果兩個(gè)來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對(duì)此細(xì)胞做何種處理？植物組織培養(yǎng)3、原理：1）細(xì)胞膜的流動(dòng)性2）植物細(xì)胞的全能性第42頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株植物細(xì)胞A植物細(xì)胞B原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合去壁去壁人工誘導(dǎo)再生壁脫分化再分化融合完成的標(biāo)志植物組織培養(yǎng)4、流程：注意第43頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例白菜白菜甘藍(lán)體細(xì)胞雜交甘藍(lán)第44頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月蘿卜-白菜第45頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月異想天開第46頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？探討主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。

第47頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月材料消毒愈傷組織試管苗完整植株誘導(dǎo)培養(yǎng)基分化培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)流程圖移栽到大田第48頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用第49頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

資料1科學(xué)家應(yīng)用多倍體育種的方法，培育出的三倍體無子西瓜，具有無子、含糖高、口感好等特點(diǎn)。但因其不結(jié)種子，每年必須用四倍體和二倍體西瓜雜交培育種子，不僅增加了生產(chǎn)成本，也給無籽西瓜的普及帶來困難。第50頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

資料2病毒引起的植物病害有500多種。受害的植物包括糧食作物、蔬菜、果樹和花卉，如水稻、小麥、棉花、馬鈴薯、油菜、大蒜、蘋果、棗、唐菖蒲、蘭花等。而且沒有有效的防治辦法，只能拔除病株，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

病毒多集中在種子、老葉等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的組織中較少，在分生區(qū)幾乎不含病毒。第51頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

資料3蘭花因高雅美麗而深受人們喜愛。蘭花常用分根法和種子進(jìn)行繁殖。在蘭花的常規(guī)繁殖中，遇到的難題是：用分根法繁殖速度緩慢，不利于新品種的推廣;用種子繁殖又很困難，因?yàn)樘m花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。第52頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月回憶：植物組織培養(yǎng)的原理及過程原理：細(xì)胞的全能性高度分化的組織（離體的植物器官、組織或細(xì)胞）脫分化（又叫去分化）愈傷組織（排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化、呈無定形狀態(tài)、薄壁。）再分化幼根或芽（胚狀體）完整的植株過程：第53頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能做哪些工作？

第54頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月一、植物繁殖的新途徑１、微型繁殖技術(shù)（1）概念:（2）優(yōu)點(diǎn):①繁殖速度快；②“高保真”——高效保持優(yōu)良品種的遺傳特性、無性繁殖③不受自然生長(zhǎng)季節(jié)的限制（因?yàn)樵诰哂幸欢ㄈ斯ぴO(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。是快速高效實(shí)現(xiàn)種苗繁植培育優(yōu)良植物品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫快速繁殖技術(shù)。第55頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月教材38頁討論1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進(jìn)行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項(xiàng)技術(shù)的哪些特點(diǎn)？提示：植物“微型”繁殖技術(shù)具有高效性和可以保持種苗的優(yōu)良遺傳特性的優(yōu)勢(shì)。工廠化大規(guī)模育苗生產(chǎn)正是利用了植物“微型”繁殖技術(shù)的這兩方面優(yōu)勢(shì)。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時(shí)間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。第56頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月產(chǎn)業(yè)化育苗第57頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟(jì)作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價(jià)格高等特點(diǎn)，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長(zhǎng)期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長(zhǎng)緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。第58頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月作物脫毒材料:作物脫毒方法:結(jié)果:分生區(qū)（如根尖或莖尖）組織培養(yǎng)脫毒苗2、作物脫毒（適用于無性生殖生物）第59頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足不少植物需要生長(zhǎng)數(shù)年才能結(jié)出種子優(yōu)良雜種的后代因發(fā)生性狀分離而喪失其優(yōu)良特性種子的生產(chǎn)受季節(jié)、氣候和地域的限制制種需要占用大量土地第60頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月自然種子胚種皮胚乳第61頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)：3、神奇的人工種子人工薄膜（海藻酸鈉）+胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）第62頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月探究：人工種子有哪些優(yōu)點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：（3）時(shí)間短，占地少（2）保留優(yōu)良性狀（1）不受氣候、季節(jié)、地域的限制。第63頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

養(yǎng)分、無機(jī)鹽、有機(jī)碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等。教材40頁討論第64頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月思考：常規(guī)選育出一個(gè)可以穩(wěn)定遺傳的農(nóng)作物優(yōu)良品種，一般要經(jīng)過5~6年的連續(xù)篩選。