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世紀將是基因工程迅速發(fā)展并完善的世紀，也是它產生巨大效益的世紀！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月轉螢火蟲發(fā)光基因兔導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基因工程技術主要用于提高農作物的抗逆能力,以及改良農作物的品質和利用植物生產藥物等方面.第5頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月1.抗蟲轉基因植物第6頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

我國的轉基因抗蟲棉就是轉入了

基因培育出來的。因為用化學農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導入到農作物中。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、病毒的復制酶基因.抗真菌基因：幾丁質酶基因、抗毒素合成基因.2.抗病轉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8頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月3.其他抗逆轉基因植物第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基因抗除草劑玉米轉魚抗寒基因的番茄轉基因植物：提高作物

能力，改良農作物的

?？鼓嫫焚|3.其他抗逆轉基因植物第10頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月不會引起過敏的轉基因大豆優(yōu)點：改善糧食作物的營養(yǎng)成分含量，如氨基酸、蛋白質4.利用轉基因改良植物的品質第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月轉生長激素基因小鼠水母熒光轉基因小豬第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柿屬于轉基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內，經過多代繁殖，使轉入的基因穩(wěn)定化。用轉基因的植物生產藥物第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、動物基因工程前景廣闊1.用于提高動物生長速度第18頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月例如將

導入奶?；蚪M，使轉基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大

。乳糖酶基因減低2.用于改善畜產品的品質第19頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月方法：乳腺生物反應器注意：雌性個體才能生產藥物3.用轉基因的動物生產藥物第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場所呢？⑴乳腺是一個外分泌器官，乳汁不進入體內循環(huán)，不會影響轉基因動物本身的生理代謝反應。⑵從乳汁中獲取目的基因產物，產量高，易提純，表達的蛋白質已經過充分的修飾加工，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物的同時，轉基因動物又可無限繁殖。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、轉基因動物進入泌乳期后，提取乳汁產物：抗凝血酶、血清白蛋白、生長激素、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、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產生100g胰島素！使其價格降低了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只可愛的轉基因克隆小豬。據培育者英國PPL醫(yī)療公司稱，這些轉基因小豬將為研究和“生產”適用于人體移植手術使用的動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、植物體細胞雜交技術一、植物組織培養(yǎng)技術概念概念原理過程過程2.1.1植物細胞工程的基本技術意義第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，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。讓已經分化的細胞,經過誘導后,失去其特有的結構和功能而轉變成未分化細胞的過程.閱讀課本：第33頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月愈傷組織：已經分化的細胞,經過激素誘導后，形成一種具有分生能力的薄壁組織細胞。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)同調控“激素杠桿”外植體一定的營養(yǎng)物質無菌環(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，誘導其產生

、

，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36頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月拓展查閱相關資料，幫助焦農設計香蕉組織培養(yǎng)流程？第37頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月20世紀60年代，有的科學家提出這樣一個設想：讓番茄和馬鈴薯雜交，培育出一種地上結番茄果實，地下結馬鈴薯塊莖的植物。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39頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月植物細胞結構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40頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月流動性（2）把原生質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41頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月再問（3）如果兩個來源不同的原生質體發(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42頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月雜種細胞愈傷組織雜種植株植物細胞A植物細胞B原生質體A原生質體B原生質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43頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月實例白菜白菜甘藍體細胞雜交甘藍第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”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？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，但這些遺傳物質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一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結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植物細胞工程的實際應用第49頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

資料1科學家應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，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（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施的室內生產）。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，也叫快速繁殖技術。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來進行工廠化育苗生產，這是利用了該項技術的哪些特點？提示：植物“微型”繁殖技術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)模育苗生產正是利用了植物“微型”繁殖技術的這兩方面優(yōu)勢。利用植物“微型”繁殖技術我們可以在短時間中獲得大量的優(yōu)質種苗。第56頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月產業(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濟作物，具有栽培容易、產量高、價格高等特點，近年在各地發(fā)展很快。但是生姜在生產上長期采用無性繁殖，容易感染多種病毒病，使生姜品質變差，葉子皺縮，生長緩慢，一般減產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)種子植物生產的不足不少植物需要生長數年才能結出種子優(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月結構：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？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63頁，課件共71頁，創(chuàng)作于2023年2月

養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源以及農藥、抗生素、有益菌和植物生長調節(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)選育出一個可以穩(wěn)定遺傳的農作物優(yōu)良品種，一般要經過5~6年的連續(xù)篩選。