生物技術(shù)內(nèi)容的復習.ppt

現(xiàn)代生物技術(shù)內(nèi)容的復習,合肥九中王艷艷,植物細胞工程理論基礎(chǔ)？細胞全能性：,概念?原因（物質(zhì)基礎(chǔ)）?各種細胞全能性大小比較?是不是所有的細胞具有?理論上，什么樣的細胞具有，而實際上?,細胞的全能性,植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是什么？（離體狀態(tài)，一定的營養(yǎng)物質(zhì)？激素？和其他一些外界條件？）生物體內(nèi)已經(jīng)分化的細胞為何不能表達出全能性？植物組織培養(yǎng)的成功證明了?,植物組織培養(yǎng)的基本過程,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化根、芽植物體,植物體的什么部位適合做外植體?是不是一定要用體細胞？離體的植物器官、組織或細胞能不能直接拿來做植物組織培養(yǎng)？在植物組織培養(yǎng)過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？,植物組織培養(yǎng)的基本過程,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化根、芽植物體,需要什么條件才能發(fā)生脫分化？脫分化的概念?愈傷組織的特點?離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？,植物組織培養(yǎng)的基本過程,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化根、芽植物體,再分化的概念?決定植物細胞脫分化、再分化的關(guān)鍵因素是什么？,植物組織培養(yǎng)有哪些應用？,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化根、芽植物體,培育無病毒植物（怎樣獲得無病毒植株？）單倍體育種（花藥離體培養(yǎng)階段）大規(guī)模的植物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)藥物、食品添加劑、香料、色素和殺蟲劑等,植物組織培養(yǎng)有哪些應用？,離體的植物器官、組織或細胞（外植體）脫分化愈傷組織再分化根、芽植物體,制造人工種子；（？什么是人工種子？人工種子應由哪幾部分構(gòu)成？有哪些優(yōu)點？）快速繁殖（哪些植物需要？）,植物體細胞雜交基本過程,什么是原生質(zhì)體？為何要制備原生質(zhì)體？如何制備？如果將去除細胞壁的植物細胞放在等滲溶液中，細胞呈現(xiàn)什么形狀？理由是什么？人工誘導原生質(zhì)體融合的方法？,植物體細胞雜交基本過程,原生質(zhì)體融合后就形成雜種細胞？植物體細胞雜交和植物組織培養(yǎng)有何區(qū)別和聯(lián)系？,動物細胞培養(yǎng)基本過程,多細胞動物和人體的細胞都生活在？內(nèi)環(huán)境可以為細胞提供?體外培養(yǎng)的細胞需要什么樣的環(huán)境條件？動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)液的成分是？,動物細胞培養(yǎng)基本過程,取材？為什么動物細胞要分散成單個細胞培養(yǎng)？如何分散？,動物細胞培養(yǎng)基本過程,進行動物細胞傳代培養(yǎng)時用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質(zhì)主要是什么成分？用胃蛋白酶行嗎？胰蛋白酶真的不會把細胞消化掉嗎？,動物細胞培養(yǎng)基本過程,為什么要定期用胰蛋白酶把培養(yǎng)細胞從瓶壁上脫離？原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的概念？細胞株和細胞系的概念？,動物細胞培養(yǎng)的應用,從動物細胞培養(yǎng)的目的看其應用：用于檢測有毒物質(zhì)檢測原理？優(yōu)點？大規(guī)模地生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等；為皮膚大面積燒傷的病人提供移植用的皮膚優(yōu)點？,動物細胞融合,人工誘導動物細胞融合的方法有？動物細胞融合與精子和卵細胞的融合有什么不同？誘導融合后的細胞是不是就是雜種細胞？融合后的細胞會表現(xiàn)出什么樣的表型特征？,單克隆抗體的制備,運用了動物細胞工程的什么技術(shù)手段？制備單克隆抗體時，為什么要選用B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞？關(guān)鍵環(huán)節(jié)？,單克隆抗體,單克隆抗體的概念及特點？（化學性質(zhì)單一、特異性強、靈敏度高，產(chǎn)量也大大高于血清抗體）單克隆抗體的應用？,體細胞核移植技術(shù),例：1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為34t。（1）能利用體細胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達嗎？（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達的任務交給你，你將如何對它進行克??？,體細胞核移植技術(shù),在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細胞，想一想，這是為什么？你認為用上述體細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？為什么？,哺乳動物的克隆,用到哪些現(xiàn)代生物技術(shù)？為什么用去核卵細胞或卵母細胞？克隆動物的成功證明了？克隆動物的意義？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,1菌種的選育：為何要選育?如何從自然界分離菌種？如何選育？谷氨酸發(fā)酵中選擇什么樣的菌種來進行谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)？為什么？如何獲得這樣的菌種？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,2.培養(yǎng)基的配制需注意什么問題？（培養(yǎng)基配制的三個基本原則；盡量降低成本）谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的培養(yǎng)基的原料和分類？該培養(yǎng)基從化學成分和物理性質(zhì)上屬于何種類型的培養(yǎng)基？（天然、液體培養(yǎng)基）這種培養(yǎng)基在工業(yè)生產(chǎn)上有何好處？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,3滅菌：滅菌的目的？雜菌指什么？什么東西需滅菌？滅菌方法？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,4.擴大培養(yǎng)和接種：為何要進行擴大培養(yǎng)?怎樣進行？和發(fā)酵過程所需的條件是否一致？接種時應注意什么？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,5發(fā)酵過程：為什么說發(fā)酵過程是發(fā)酵的中心環(huán)節(jié)？需檢測哪些項目？需控制哪些發(fā)酵條件？控制的原因？這些條件為何會變化？怎樣控制？實際生產(chǎn)中為何常用連續(xù)培養(yǎng)的方法?,發(fā)酵工程的內(nèi)容,谷氨酸發(fā)酵過程的條件控制？谷氨酸發(fā)酵過程的前期處理?發(fā)酵、發(fā)酵工程及發(fā)酵過程概念的差異？,發(fā)酵工程的內(nèi)容,6分離提純：分離提純的方法？如何制成味精？（從發(fā)酵工程的兩大類產(chǎn)品聯(lián)系其應用）,發(fā)酵工程的應用,1.在醫(yī)藥方面：（1）發(fā)酵工程能生產(chǎn)人們所需的藥品。例如：通過青霉發(fā)酵能生產(chǎn)青霉素。（2）通過發(fā)酵工程能生產(chǎn)基因藥品。例如：將合成的人的胰島素基因轉(zhuǎn)移到大腸桿菌細胞內(nèi)構(gòu)建成“工程菌”，再通過培養(yǎng)“工程菌”即可獲得人的胰島素。,2在食品工業(yè)方面：（1）發(fā)酵工程能為人們提供豐富優(yōu)質(zhì)的傳統(tǒng)發(fā)酵產(chǎn)品。如：生產(chǎn)呻酒，果酒等。（2）發(fā)酵工程能生產(chǎn)各種食品添加劑：酸味劑：檸檬酸、乳酸等。鮮味劑：谷氨酸等。色素：-胡蘿卜素等。甜味劑：高果糖漿等。,3發(fā)酵工程能為解決人類糧食短缺問題開辟新途徑。例如：通過發(fā)酵可獲得大量的微生物菌體單細胞蛋白。20世紀80年代中期全世界的單細胞蛋白年產(chǎn)量已達2.0 x107t，廣泛用于食品加工和飼料中。生產(chǎn)一些營養(yǎng)物質(zhì)如維生素、氨基酸等,基因工程的概念,基因工程的基本步驟：,1提取目的基因：什么是目的基因？獲取目的基因的方法有哪些？圖中所示的方法為？,基因工程的基本步驟：,2目的基因與運載體結(jié)合：運載體的作用?運載體必須具備的條件是什么？運載體的種類？最常用的運載體是什么？,基因工程的基本步驟：,為何要使用同一種限制酶來分別切割目的基因和質(zhì)粒？（作用特點？這體現(xiàn)了酶的？專一性）也決定了限制酶具有？（多樣性）結(jié)果？為什么要使用DNA連接酶？,基因工程的基本步驟：,要想將某個特定基因與質(zhì)粒相連，需要用幾種DNA限制性內(nèi)切酶和幾種DNA連接酶處理？為什么細菌中限制酶不剪切細菌本身的DNA？,基因工程的基本步驟：,3將目的基因?qū)胧荏w細胞：將目的基因?qū)胧荏w細胞的途徑？將含目的基因的重組質(zhì)粒導入細菌受體細胞的過程中常用到哪種化學試劑？其作用是什么？常用的受體細胞有哪些？,基因工程的基本步驟：,4目的基因的檢測和表達：在目的基因的檢測過程中，檢測的對象是什么？為何要進行檢測？舉例說明如何檢測?轉(zhuǎn)基因生物形成的標志？,生物工程各分支領(lǐng)域之間的關(guān)系,人們通常將基因工程和細胞工程看做生物工程的上游處理技術(shù)，將發(fā)酵工程和酶工程看做生物工程的下游處理技術(shù)。基因工程和細胞工程可以為發(fā)酵工程和酶工程提供菌種。無論從微生物得到酶或用遺傳工程菌獲得產(chǎn)品，都必須依賴發(fā)酵工程技術(shù)。,生物工程各分支領(lǐng)域之間的關(guān)系,酶工程可以為基因工程、細胞工程和發(fā)酵工程提供所需的工具酶。酶工程中酶的生產(chǎn)一般要通過發(fā)酵工程來進行。細胞工程最主要和基礎(chǔ)的技術(shù)是動植物細胞的培養(yǎng)技術(shù)，而基因工程中受體細胞的培養(yǎng)和篩選，胚胎工程中動物細胞的培養(yǎng)都需要細胞培養(yǎng)的技術(shù)。,現(xiàn)代生物技術(shù)內(nèi)容與生命的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),組成細胞的元素和化合物植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)、基因工程和發(fā)酵工程中微生物的培養(yǎng)都需要提供一定的營養(yǎng)物質(zhì)：培養(yǎng)基比較(植物組織培養(yǎng)的,動物細胞培養(yǎng)的,發(fā)酵工程的，基因工程的)且都需要滅菌（或消毒）和無菌操作,細胞的顯微結(jié)構(gòu)與亞顯微結(jié)構(gòu)細胞工程中就要在細胞整體水平或細胞器水平上按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品：植物體細胞雜交要去除細胞壁，要誘導融合的原生質(zhì)體再生出細胞壁；細胞融合證明細胞膜具有流動性；細胞器移植；核移植等基因工程中的質(zhì)粒；發(fā)酵工程中更是離不開微生物細胞,細胞的增殖基因工程，發(fā)酵工程中微生物的培養(yǎng)要涉及微生物的分裂植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)都要發(fā)生真核細胞的有絲分裂；,細胞的分化與細胞的全能性植物組織培養(yǎng)，植物體細胞雜交，胚胎分割，克隆動物，試管嬰兒細胞的癌變單克隆抗體的制備，“生物導彈”，動物細胞培養(yǎng)中的細胞系細胞的衰老動物細胞培養(yǎng)中的取材，細胞代數(shù)問題，細胞株、細胞系等,現(xiàn)代生物技術(shù)與生物的新陳代謝,1酶與現(xiàn)代生物技術(shù)：（1）生物工程本身需要酶：如基因工程中需限制酶、DNA連接酶等；細胞工程中需纖維素酶、果膠酶，胰蛋白酶等；發(fā)酵工程酶工程更是離不開酶（2）生物工程生產(chǎn)酶：基因工程為一些特定酶的生產(chǎn)提供菌種，通過發(fā)酵工程可以獲得特定的酶,（3）酶的專一性與多樣性在生物工程中有體現(xiàn)如限制酶的作用特點及種類，DNA連接酶的特定作用，去除植物細胞壁的酶解法，動物細胞工程中胰蛋白酶的運用，微生物代謝旺盛和其體內(nèi)酶的種類繁多密切相關(guān)（4）酶的催化作用需要適宜的條件植物組織培養(yǎng)、動物細胞培養(yǎng)、基因工程和發(fā)酵工程的微生物培養(yǎng)中都需要提供合適的溫度和酸堿度,2細胞的代謝產(chǎn)物：細胞的代謝廢物有害代謝廢物的積累是細胞培養(yǎng)、發(fā)酵工程中需要注意的問題微生物（包括轉(zhuǎn)基因菌種）、植物細胞、動物細胞的一些特定的代謝產(chǎn)物是現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)品,3新陳代謝的類型：（1）植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中有蔗糖，且培養(yǎng)的一段時間內(nèi)要求無光異養(yǎng)；（2）動物細胞培養(yǎng)說明其代謝類型？（3）發(fā)酵工程中培養(yǎng)的微生物多為異養(yǎng)需氧型，也有異養(yǎng)厭氧型，要根據(jù)所培養(yǎng)的微生物的不同代謝類型提供培養(yǎng)條件,現(xiàn)代生物技術(shù)與生命活動的調(diào)節(jié),1植物的激素調(diào)節(jié)植物組織培養(yǎng)中要用到生長素、細胞分裂素2動物的激素調(diào)節(jié)動物細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中要含有動物血清3微生物代謝的調(diào)節(jié)運用于微生物菌種的選育（如誘變選育出不能合成高絲氨酸脫氫酶的黃色短桿菌用于生產(chǎn)賴氨酸；通過一定的手段使谷氨酸棒狀桿菌的細胞膜通透性增大利于谷氨酸的生產(chǎn)）；發(fā)酵過程中溫度和酸堿度的人工調(diào)控,生物工程與生殖,（1）核移植、體外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細胞的培養(yǎng)等技術(shù)對動物的生殖提供了幫助，動物胚胎移植能夠提高動物的繁殖率：(可屬于細胞工程?)如試管嬰兒、試管牛有性生殖；克隆羊無性生殖（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)可用于快速繁殖試管苗，培養(yǎng)無病毒植株，制人工種子等，植物組織培養(yǎng)的優(yōu)勢能夠提高自然繁殖率比較低的名貴花卉、瀕危物種等的無性繁殖率。一般情況是無性生殖，但外植體是花藥對話，即進行的是花藥離體培養(yǎng)就屬于有性生殖,（3）基因工程和細胞融合能夠克服遠緣雜交的不親和性，實現(xiàn)親緣關(guān)系較遠的種間雜交。細胞工程不僅可以在植物與植物之間、動物與動物之間、微生物與微生物之間進行雜交，甚至可以在動物與植物與微生物之間進行融合，形成前所未有的雜交物種。,（4）微生物的生殖：一般利用其無性生殖及繁殖速度快：發(fā)酵工程中的擴大培養(yǎng)及發(fā)酵過程中的微生物（包括工程菌）繁殖：發(fā)酵工程正是利用了微生物繁殖速度快這一特點，通過人工培養(yǎng)在短時間內(nèi)快速繁殖產(chǎn)生大量后代，從而獲得大量的代謝產(chǎn)物或單細胞菌體本身。如培養(yǎng)酵母菌時根據(jù)不同需要控制條件使它進行不同的生殖方式。基因工程中利用微生物本身的快速繁殖在短時間內(nèi)獲得大量的目的基因。,（5）病毒增殖借用病毒增殖過程中的侵染細胞的途徑可以將目的基因?qū)胧荏w細胞；利用滅活的病毒誘導動物細胞融合；而在發(fā)酵工程中及細胞工程中要防止病毒的增殖，所以需要滅菌或消毒,及取用不含病毒等外植體進行植物組織培養(yǎng)來獲取無病毒植株,現(xiàn)代生物技術(shù)與遺傳和變異,1遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)：基因是有遺傳效應的DNA片段，生物的體細胞中含有全套的遺傳信息，基因通過一定的路徑表達來體現(xiàn)生物的性狀，細胞中含有一定的基因就有可能表現(xiàn)一定的性狀，所有的生物共用一套遺傳密碼子，所以某種真核生物的基因不僅可以在其他真核生物細胞中表達，也可以在原核生物細胞中表達細胞的全能性；基因工程，細胞融合有價值的基礎(chǔ)；,原核生物的基因與真核生物的基因結(jié)構(gòu)上有差異，真核生物的基因含有不表達的DNA片段，不能直接用于基因的擴增和表達，因此在獲取真核細胞中的目的基因時一般不用人工合成基因的方法。,可遺傳的變異的來源與現(xiàn)代生物技術(shù)中的育種問題,（1）生物工程與育種的關(guān)系：增加育種方式，可以做到定向育種，培育出傳統(tǒng)的育種方式不可能培育出的品種，大大提高育種速度。生物工程本身需通過育種獲得菌種,（2）基因突變誘變育種的原理，可獲取發(fā)酵工程中所需的菌種，另外基因工程中也需要一些特定的菌種基因重組基因工程，細胞工程中進行了人工的基因重組，可以造就定向的變異，可以根據(jù)人們的意愿改造生物的遺傳特性,甚至創(chuàng)造新的生命類型。能夠克服遠緣雜交不親和的障礙，不受物種生殖隔離的限制，可以使人、動物、植物、微生物的基因進行人為地相互轉(zhuǎn)移。,染色體數(shù)目的變異單倍體育種：先進行花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株，再利用秋水仙素使其染色體加倍獲得純合體。大大縮短育種年限。使育種質(zhì)量與進程大大提高。（3）植物組織培養(yǎng)：可以獲得無病毒品種,現(xiàn)代生物技術(shù)與生態(tài)問題,1生態(tài)因素：非生物因素光、溫度、氧和水等是細胞工程、發(fā)酵工程中需考慮的和調(diào)控的。生物因素種間關(guān)系中的競爭、寄生關(guān)系是細胞工程、發(fā)酵工程中消毒和滅菌的原因；種內(nèi)關(guān)系中的種內(nèi)斗爭是影響到發(fā)酵過程中微生物數(shù)量變化的因素之一,2.種群數(shù)量的變化根據(jù)影響微生物群體生長的相關(guān)因素，在發(fā)酵工程中注意營養(yǎng)物質(zhì)的供給，有害代謝產(chǎn)物的積累，發(fā)酵條件的控制。如連續(xù)培養(yǎng)方法的運用可以有助于延長穩(wěn)定期、提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量。,有利于生態(tài)環(huán)境的方面：,（1）開發(fā)生物技術(shù)殺蟲新方法:防治效率高，專一性強，不污染環(huán)境，轉(zhuǎn)基因生物天敵：微生物殺蟲劑農(nóng)用抗生素（2）治理環(huán)境污染：利用基因工程、細胞工程可獲得同時能分解多種有毒物質(zhì)的新型菌種，如“超級細菌”可用于治理石油污染,有利于生態(tài)環(huán)境的方面,（3）培育轉(zhuǎn)基因固氮生物進行生物固氮，減少化肥使用量.避免帶來了土地板結(jié)，肥力下降；本身化肥的生產(chǎn)和使用還會導致環(huán)境污染，因此減少了環(huán)境污染。（4)環(huán)境監(jiān)測：如利用DNA探針可以檢測水中病毒含量；利用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)對影響有毒有害物質(zhì)檢測（5）保護瀕危物種，保護生物多樣性：植物組織培養(yǎng)，克隆動物，試管動物（6）利于物質(zhì)循環(huán)：例如發(fā)酵工程中常利用一些工農(nóng)業(yè)的廢棄物做培養(yǎng)基的原料,不利于生態(tài)環(huán)境的方面,1.轉(zhuǎn)基因作物的高額利潤會促使種植者放棄那些經(jīng)濟價值較低但對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有特別重要意義的其他作物。2.轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全性問題基因污染：轉(zhuǎn)基因作物本身成為雜草的可能性；具有除草劑耐性因子的轉(zhuǎn)基因作物的遺傳因子可能通過授粉和種子遷移傳播給野生植物。獲得這些耐性后的野生植物有可能會變成對一般除草劑有耐性的“超級”雜草。為了清除這些雜草，將不得不使用更強大的，濃度更大的除草劑，這必然會引起土壤板結(jié)、土質(zhì)變壞、藥物殘留等，從而對生態(tài)環(huán)境造成破壞。,轉(zhuǎn)基因作物可能產(chǎn)生新的病毒或疾??；轉(zhuǎn)基因作物對非目標生物的危害轉(zhuǎn)基因作物作為外來種對新環(huán)境的入侵，使生物多樣性受到威脅；轉(zhuǎn)基因作物對生態(tài)系統(tǒng)及生態(tài)過程的影響；其他一些不可預計的風險。,現(xiàn)代生物技術(shù)與人體健康,（一）有利方面制備基因工程疫苗：疾病快速診斷技術(shù)：可利用單克隆抗體診斷藥箱、DNA探針、酶傳感器等快速準確診斷各種疾病，如血糖快速測試儀化驗血糖靈敏度高、速度快疾病治療：藥物的生產(chǎn)，基因治療提供營養(yǎng)物質(zhì)：如氨基酸，維生素等；轉(zhuǎn)基因食物水質(zhì)監(jiān)測：如多酚氧化酶傳感器，DNA探針檢測水中病毒,（二）轉(zhuǎn)基因食物的食用安全性問題：1標記基因的傳遞可能引起的抗生素耐性2轉(zhuǎn)基因食品引起食物過敏的可能性3毒性方面4因為交換遺傳物質(zhì)，可能產(chǎn)生新的有害生物