現(xiàn)代生物科技講座

現(xiàn)代生物科技講座第一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

21世紀將是基因工程迅速發(fā)展并完善的世紀，也是它產(chǎn)生巨大效益的世紀！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！第二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)螢火蟲發(fā)光基因兔導入人基因具特殊用途的小鼠第三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三基因工程的應(yīng)用第四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三一、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.第五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物第六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

我國的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是轉(zhuǎn)入了

基因培育出來的。因為用化學農(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毒蛋白主要殺蟲基因：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七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三抗病基因：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、真菌和細菌等第八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物第九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三抗鹽堿抗干旱抗?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

?？鼓嫫焚|(zhì)3.其他抗逆轉(zhuǎn)基因植物第十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三不會引起過敏的轉(zhuǎn)基因大豆優(yōu)點：改善糧食作物的營養(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)第十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三紫色番茄第十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)生長激素基因小鼠水母熒光轉(zhuǎn)基因小豬第十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三第十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三轉(zhuǎn)基因抗乙肝西紅柿(中國)，雖然不能治愈乙肝，但一年只吃幾個抗乙肝西紅柿，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)藥物第十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三異想天開第十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三二、動物基因工程前景廣闊1.用于提高動物生長速度第十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三例如將

導入奶?；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)第十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三方法：乳腺生物反應(yīng)器注意：雌性個體才能生產(chǎn)藥物3.用轉(zhuǎn)基因的動物生產(chǎn)藥物第二十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三★為什么乳腺能成為基因藥物最理想的表達場所呢？⑴乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內(nèi)循環(huán)，不會影響轉(zhuǎn)基因動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，轉(zhuǎn)基因動物又可無限繁殖。第二十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三過程：1、重組藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子2、用顯微注射法導入到受精卵3、將受精卵植入母體生長發(fā)育4、轉(zhuǎn)基因動物進入泌乳期后，提取乳汁產(chǎn)物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、α-抗胰蛋白酶第二十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三胰島素從豬、牛等動物的胰腺中提取，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！使其價格降低了30%-50%!基因工程藥品——胰島素第二十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三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——干擾素第二十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三4.用轉(zhuǎn)基因的動物器官作移植的供體導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)使用的動物器官提供巨大的幫助。第二十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三原理二、植物體細胞雜交技術(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植物細胞工程的基本技術(shù)意義第二十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三月季第二十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三重瓣長壽第二十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三落地生根第二十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三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)第三十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1、植物組織培養(yǎng)原理：細胞的全能性1）概念:已高度分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。

2）原因：生物體細胞含有本物種所特有的全套遺傳信息第三十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三為什么植物的莖、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)，在特定的時間和空間條件下，細胞基因的選擇性表達，細胞不能表現(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？離體條件一定的營養(yǎng)物質(zhì)無菌環(huán)境激素其他適宜的外界條件第三十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三脫分化：再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)又可以重新分化成根或芽等器官。讓已經(jīng)分化的細胞,經(jīng)過誘導后,失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程.閱讀課本：第三十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三愈傷組織：已經(jīng)分化的細胞,經(jīng)過激素誘導后，形成一種具有分生能力的薄壁組織細胞。第三十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三離體的植物器官、組織、細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、失去分裂能力細胞分裂素、生長素協(xié)同調(diào)控“激素杠桿”外植體一定的營養(yǎng)物質(zhì)無菌環(huán)境第三十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三植物組織培養(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、細胞培養(yǎng)基愈傷組織叢芽完整的植株第三十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三拓展查閱相關(guān)資料，幫助焦農(nóng)設(shè)計香蕉組織培養(yǎng)流程？第三十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三20世紀60年代，有的科學家提出這樣一個設(shè)想：讓番茄和馬鈴薯雜交，培育出一種地上結(jié)番茄果實，地下結(jié)馬鈴薯塊莖的植物。第三十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三1、概念：將兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的過程。二、植物體細胞雜交2、意義：打破了不同種生物間的生殖隔離限制（克服不同生物的遠源雜交），大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。第三十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三植物細胞結(jié)構(gòu)圖如何溫和去除細胞壁呢？用纖維素酶和果膠酶?。。。?）要想讓兩個來自不同植物的體細胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么？第四十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三流動性（2）把原生質(zhì)體的放在一起會自然融合嗎？物理法：離心、振動、電刺激等化學法：聚乙二醇（PEG）常用人工誘導方法第四十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三再問（3）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細胞，下一步該對此細胞做何種處理？植物組織培養(yǎng)3、原理：1）細胞膜的流動性2）植物細胞的全能性第四十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三雜種細胞愈傷組織雜種植株植物細胞A植物細胞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再生壁脫分化再分化融合完成的標志植物組織培養(yǎng)4、流程：注意第四十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三實例白菜白菜甘藍體細胞雜交甘藍第四十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三蘿卜-白菜第四十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三異想天開第四十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？探討主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，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，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。

第四十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三材料消毒愈傷組織試管苗完整植株誘導培養(yǎng)基分化培養(yǎng)基植物組織培養(yǎng)流程圖移栽到大田第四十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三2.1.2植物細胞工程的實際應(yīng)用第四十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

資料1科學家應(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。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。第五十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

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。第五十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

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，因為蘭花的種子十分微小，胚很纖弱，種子幾乎沒有儲藏營養(yǎng)物質(zhì)，在發(fā)芽過程中很容易夭折。第五十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三回憶：植物組織培養(yǎng)的原理及過程原理：細胞的全能性高度分化的組織（離體的植物器官、組織或細胞）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：第五十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)能做哪些工作？

第五十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三一、植物繁殖的新途徑１、微型繁殖技術(shù)（1）概念:（2）優(yōu)點: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不受自然生長季節(jié)的限制（因為在具有一定人工設(shè)施的室內(nèi)生產(chǎn)）。是快速高效實現(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)。第五十五頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三教材38頁討論1.人們利用植物的微型繁殖技術(shù)來進行工廠化育苗生產(chǎn)，這是利用了該項技術(shù)的哪些特點？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。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。利用植物“微型”繁殖技術(shù)我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質(zhì)種苗。第五十六頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三產(chǎn)業(yè)化育苗第五十七頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

生姜是藥食兩用的經(jīng)濟作物，具有栽培容易、產(chǎn)量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產(chǎn)上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質(zhì)變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產(chǎn)30%～50%。第五十八頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三作物脫毒材料: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）第五十九頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三常規(guī)種子植物生產(chǎn)的不足不少植物需要生長數(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六十頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三自然種子胚種皮胚乳第六十一頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三結(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）第六十二頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三探究：人工種子有哪些優(yōu)點？優(yōu)點：（3）時間短，占地少（2）保留優(yōu)良性狀（1）不受氣候、季節(jié)、地域的限制。第六十三頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三

養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌和植物生長調(diào)節(jié)劑等。教材40頁討論第六十四頁，共七十一頁，編輯于2023年，星期三思考：常規(guī)選育出一個可以穩(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。