基因工程細(xì)胞工程胚胎工程課件

學(xué)案 基因工程與克隆技術(shù)核心術(shù)語(yǔ)——(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(dá)載體、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、顯微注射法、感受態(tài)細(xì)胞） 2.蛋白質(zhì)工程（預(yù)期功能、分子設(shè)計(jì)、DNA合成） 3.植物細(xì)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(xì)胞雜交（原生體融合、雜種細(xì)胞、雜種植株）］ 4.動(dòng)物細(xì)胞工程［動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)（原代培養(yǎng)、傳代培 養(yǎng)、細(xì)胞株、細(xì)胞系）、動(dòng)物細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞融合（雜種細(xì)胞、單克隆抗體）］1基因工程相關(guān)知識(shí)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(dá)載體→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)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(jì)DNA合成2（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(lái)源是什么？又有哪幾處涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)？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(lái)，它能識(shí)別DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且切割兩個(gè)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(xì)胞不需堿基互補(bǔ)配對(duì)，其余三個(gè)步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。3（4）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的常用方法？答案植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；動(dòng)物細(xì)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(dá)如何進(jìn)行檢測(cè)與鑒定？答案①分子水平檢測(cè)a.插入檢測(cè)：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(cè)。b.表達(dá)檢測(cè)②個(gè)體生物學(xué)水平鑒定：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行抗蟲或抗病的接種實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)錄檢測(cè)：分子雜交法，即目的基因作 探針與mRNA雜交翻譯檢測(cè)：抗原—抗體雜交法5（沈陽(yáng)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(guó)是植物油消費(fèi)大國(guó)，每年都從國(guó)外進(jìn)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(dá)載體中，目的基因的首端必須含有

，它是

識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn)。（2）請(qǐng)寫出一種將目的基因?qū)胗土现参锛?xì)胞可以采用的方法：

。若受體細(xì)胞為植物體細(xì)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(dòng)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(xì)胞全能性6（3）若要檢測(cè)（2）中獲得的植物細(xì)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(jì)流程應(yīng)從預(yù)期的

出發(fā)，設(shè)計(jì)預(yù)期的

結(jié)構(gòu)，推測(cè)出應(yīng)有的

序列，然后找到相對(duì)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7植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交 圖示植物組織培養(yǎng)和植物體細(xì)胞雜交過程，并思考下列問題。8 野生馬鈴薯品種的植株具有較強(qiáng)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(shí)驗(yàn)研究，用野生馬鈴薯與馬鈴薯的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，培育出了生活能力強(qiáng)的雜交系馬鈴薯。據(jù)圖分析回答問題：10（5）請(qǐng)說明運(yùn)用植物體細(xì)胞雜交法的最大好處：

?？梢钥朔煌镞h(yuǎn)緣雜交不親和的障礙121415（1）上述過程的原理是什么？答案①動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：細(xì)胞增殖；②細(xì)胞核移植:細(xì)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(xì)胞產(chǎn)生特異性抗體。b.增殖原理：骨髓瘤細(xì)胞能在體外培養(yǎng)的條件下大量增殖。c.融合原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性以及病毒對(duì)宿主細(xì)胞的穿透性。（2）區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)、細(xì)胞株和細(xì)胞系。答案原代培養(yǎng)：可有兩種表述。a.細(xì)胞懸浮液第一次在瓶中培養(yǎng)，沒有分瓶培養(yǎng)之前的細(xì)胞培養(yǎng)；b.第1代細(xì)胞的培養(yǎng)與傳10代以內(nèi)的細(xì)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。16傳代培養(yǎng)：同樣有兩種表述。a.細(xì)胞懸浮液培養(yǎng)一段時(shí)間后，分瓶再進(jìn)行的細(xì)胞培養(yǎng)；b.傳10代以后的細(xì)胞培養(yǎng)，統(tǒng)稱為傳代培養(yǎng)。細(xì)胞株：原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)停滯，衰老死亡，少數(shù)度過“危機(jī)”的細(xì)胞能傳40~50代，形成細(xì)胞株。細(xì)胞株的遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。細(xì)胞系：細(xì)胞株傳至50代以后，會(huì)出現(xiàn)第二次危機(jī)，少數(shù)度過第二次危機(jī)的細(xì)胞能夠無(wú)限制地傳下去，形成細(xì)胞系。細(xì)胞系的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變，有癌細(xì)胞的特點(diǎn)。17（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(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞以及BB融合、瘤瘤融合的細(xì)胞通過選擇培養(yǎng)基淘汰，篩選出B瘤融合的細(xì)胞。第二次篩選是將產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞通過細(xì)胞培養(yǎng)用相應(yīng)抗原檢測(cè)的辦法篩選出來(lái)。因?yàn)閺捏w內(nèi)獲取的免疫過的B淋巴細(xì)胞有很多種，形成的雜交瘤細(xì)胞有很多種，所以需篩選出產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。18（3）轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心是

。該過程用到的工具酶有

和

?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）DNA連接酶知識(shí)依據(jù)單克隆抗體、植物體細(xì)胞雜交、動(dòng)物細(xì)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(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，其誘導(dǎo)方法與植物體細(xì)胞雜交不同的是用滅活的病毒誘導(dǎo)。動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件：無(wú)菌無(wú)毒的環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)、溫度和20pH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(xì)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(dòng)物細(xì)胞時(shí)，由于人們對(duì)一些細(xì)胞所需的營(yíng)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(dá)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。212.動(dòng)物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的不同項(xiàng)目動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交原理細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性及細(xì)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(xì)胞群雜種植株應(yīng)用制備單克隆抗體等培育白菜—甘藍(lán)等23學(xué)案 胚胎工程核心術(shù)語(yǔ)——(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(xì)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(xì)胞團(tuán)、滋養(yǎng)層細(xì)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。2426（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(gè)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(xì)胞各具有什么特點(diǎn)？答案①卵裂期的特點(diǎn)：細(xì)胞有絲分裂使細(xì)胞數(shù)目增加，但胚胎總體積并不增加或略縮小，因此每個(gè)細(xì)胞的體積會(huì)隨分裂的進(jìn)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(xì)胞均未分化，細(xì)胞全能性最高，是胚胎分割的最佳時(shí)期。27③桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。其中個(gè)體較大的細(xì)胞叫內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來(lái)發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來(lái)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(xì)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(wú)機(jī)鹽和有機(jī)鹽營(yíng)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(dòng)物血清28胚胎的收集（沖卵）對(duì)胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查。這時(shí)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(duì)受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛↓↓↓↓30性別鑒定與胚胎分割示意圖：31（1）胚胎移植的實(shí)質(zhì)是什么？答案胚胎移植實(shí)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(lái)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(dòng)物的早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)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(duì)移入子宮的外來(lái)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。32 （09·深圳3月）牛胚胎移植的基本程序如圖所示，請(qǐng)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33（3）為了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是

；處理的時(shí)期是

；理由是

。（4）從哺乳動(dòng)物早期胚胎或原始性腺中分離出來(lái)的細(xì)胞，稱為ES或EK細(xì)胞。這類細(xì)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(shí)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(shí)還未出現(xiàn)細(xì)胞分化或分化程度低體積小、細(xì)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34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：35（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(wú)性生殖遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)個(gè)體遺傳物質(zhì)主要來(lái)自核供體36（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(xiàng)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(gè)體水平細(xì)胞水平個(gè)體水平聯(lián)系都屬無(wú)性繁殖；產(chǎn)生新個(gè)體、新組織，遺傳信息相同37 “試管嬰兒”技術(shù)是通過將不孕夫婦的精子和卵細(xì)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(jī)會(huì)，也為人類的優(yōu)生開辟了新的途徑。據(jù)此回答：（1）“試管嬰兒”技術(shù)在生物學(xué)上所依據(jù)的原理是 （ ）A.有性生殖 B.組織培養(yǎng)C.克隆技術(shù) D.基因工程A38（2）“試管嬰兒”的形成用到下列哪些技術(shù)？

（填序號(hào)）。①體外培養(yǎng) ②人工授精 ③胚胎移植 ④核移植（3）要得到“同卵雙胞胎”，采用的技術(shù)是

。雙胞胎的性別是否相同？

。（4）“試管嬰兒”技術(shù)誕生后，繼而出現(xiàn)了“設(shè)計(jì)試管嬰兒技術(shù)”，二者在對(duì)人類作用上的區(qū)別是

。（5）現(xiàn)在大多數(shù)人反對(duì)設(shè)計(jì)嬰兒性別，其原因是

。①②③胚胎分割移植相同 前者主要用于治療不孕夫婦的不孕癥；后者可以用于治療需要骨髓移植或造血干細(xì)胞移植等的疾病，胚胎在移植前需進(jìn)行遺傳學(xué)診