71基因工程和細(xì)胞工程教學(xué)課件

71基因工程和細(xì)胞工程6、黃金時代是在我們的前面，而不在我們的后面。7、心急吃不了熱湯圓。8、你可以很有個性，但某些時候請收斂。9、只為成功找方法，不為失敗找借口(蹩腳的工人總是說工具不好)。10、只要下定決心克服恐懼，便幾乎能克服任何恐懼。因?yàn)?，請記住，除了在腦海中，恐懼無處藏身。--戴爾．卡耐基。71基因工程和細(xì)胞工程71基因工程和細(xì)胞工程6、黃金時代是在我們的前面，而不在我們的后面。7、心急吃不了熱湯圓。8、你可以很有個性，但某些時候請收斂。9、只為成功找方法，不為失敗找借口(蹩腳的工人總是說工具不好)。10、只要下定決心克服恐懼，便幾乎能克服任何恐懼。因?yàn)椋堄涀?，除了在腦海中，恐懼無處藏身。--戴爾．卡耐基。專題七現(xiàn)代生物科技第一講基因工程與細(xì)胞工程核心要點(diǎn)突破一、DNA重組技術(shù)的基本工具(4)目的基因的檢測與鑒定①導(dǎo)入檢測：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。③個體生物學(xué)水平鑒定：轉(zhuǎn)基因生物是否具有抗性或轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的功能活性。(根據(jù)目的基因表達(dá)出的性狀判斷)。2．實(shí)驗(yàn)：DNA的粗提取與鑒定DNA的粗提取與鑒定

三、基因工程的應(yīng)用目的基因作用受體生物備注植物基因工程常用方法：①農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；②基因槍法；③花粉管通道法抗蟲轉(zhuǎn)基因植物抗蟲基因、Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因抗蟲：Bt毒蛋白水解成多肽與腸上皮細(xì)胞結(jié)合，形成穿孔，細(xì)胞腫脹裂解致死；兩種抑制劑分別抑制相應(yīng)酶活性，影響消化；植物凝集素為糖蛋白，與腸黏膜結(jié)合，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用棉花、水稻等①抗蟲但不抗病毒、細(xì)菌、真菌等②培育抗蟲作物優(yōu)點(diǎn)：減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn)成本③不同抗蟲基因作用機(jī)理不同④Bt毒蛋白基因來自蘇云金芽孢桿菌抗病轉(zhuǎn)基因植物病毒外殼蛋白基因、病毒復(fù)制酶基因、幾丁質(zhì)酶基因、抗毒素合成基因前兩種為抗病毒作用；后兩種為抗真菌作用煙草(抗病毒)、小麥(抗病毒)引起植物生病的微生物有病毒、細(xì)菌、真菌三大類抗逆轉(zhuǎn)基因植物①調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓基因；②抗凍蛋白基因(從魚體內(nèi)獲取)；③抗除草劑基因①通過改變細(xì)胞內(nèi)滲透壓，提高抗鹽堿抗旱能力；②耐寒能力提高；③抗除草劑煙草(抗旱、抗鹽堿)、番茄(抗寒)、大豆、玉米(抗除草劑)抗逆指抵抗不良環(huán)境的能力，如鹽堿、干旱、低溫、澇害等轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)①含必需氨基酸的蛋白質(zhì)編碼基因；②控制番茄果實(shí)成熟的基因；③花青素代謝有關(guān)的基因①控制合成的蛋白質(zhì)含必需氨基酸多；②延遲番茄成熟；③改變花瓣的顏色玉米、番茄、牽牛花等賴氨酸、亮氨酸等都屬于必需氨基酸

動物細(xì)胞工程方法：顯微注射法受體細(xì)胞：一般用受精卵提高動物生長速度生長激素基因促進(jìn)生長，提高生長速度鯉魚不能導(dǎo)入生長素基因轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物(生物反應(yīng)器或乳房生物反應(yīng)器)藥用蛋白乳腺基因＋微生物蛋白基因＋啟動子分泌乳汁來生產(chǎn)相應(yīng)的藥品奶牛部分人對乳糖會發(fā)生過敏反應(yīng)轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體①某種調(diào)節(jié)因子；②設(shè)法除去抗原決定基因①抑制抗原決定基因的表達(dá)；②不能合成相應(yīng)抗原豬選擇豬的器官做人器官替代品的原因：①其內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人相似；②體內(nèi)隱藏的致病基因少微生物細(xì)胞工程方法：轉(zhuǎn)化法受體細(xì)胞：大腸桿菌應(yīng)用最廣泛基因工程藥品控制藥品合成的相應(yīng)基因，如人的胰島素基因、干擾素基因、乙肝疫苗基因等生產(chǎn)合成相應(yīng)的藥品，如胰島素、干擾素、乙肝疫苗等微生物，如大腸桿菌、酵母菌等選擇微生物作受體的原因：繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)少基因檢測和基因治療基因檢測制作相應(yīng)探針，利用DNA分子雜交原理，快速、準(zhǔn)確檢測人類某種疾病臨床應(yīng)用階段 基因治療把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，可分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種方法僅處于實(shí)驗(yàn)階段，仍有許多問題和困難制約該技術(shù)的開展，所以該技術(shù)并未在臨床開展

四、蛋白質(zhì)工程及與基因工程的區(qū)別1．蛋白質(zhì)工程的流程項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程區(qū)別過程預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測氨基酸序列→推測脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達(dá)出蛋白質(zhì)獲取目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測與鑒定實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)定向改造生物的遺傳特性，以獲得人類所需的生物類型或生物產(chǎn)品結(jié)果生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)生產(chǎn)自然界中已有的蛋白質(zhì)聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程，因?yàn)閷ΜF(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造或制造新的蛋白質(zhì)，必須通過基因修飾或基因合成實(shí)現(xiàn)2．基因工程與蛋白質(zhì)工程的比較五、細(xì)胞工程知識框架植物細(xì)胞工程植物組織培養(yǎng)技術(shù)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)工程應(yīng)用動物細(xì)胞工程動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)核移植技術(shù)（克?。﹦游锛?xì)胞融合技術(shù)單克隆抗體制備技術(shù)1、植物組織培養(yǎng)與動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)原理細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖培養(yǎng)基的物理性質(zhì)固體液體(合成培養(yǎng)基)培養(yǎng)基的成分水、無機(jī)鹽、維生素、蔗糖、氨基酸、植物激素、瓊脂等葡萄糖、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素、動物血清等結(jié)果新的植株或組織新的細(xì)胞系或細(xì)胞株應(yīng)用①微型繁殖②作物脫毒③生產(chǎn)人工種子④生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)物⑤轉(zhuǎn)基因植物的培育①蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn)②皮膚移植材料的培育③檢測有毒物質(zhì)④生理、病理、藥理學(xué)研究取材植物幼嫩的部位或花藥等動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織條件均需無菌操作，需適宜的溫度、pH、O2等條件細(xì)胞工程植物體細(xì)胞雜交動物細(xì)胞融合實(shí)質(zhì)內(nèi)容改變遺傳物質(zhì)、產(chǎn)生新的性狀，獲得細(xì)胞產(chǎn)品(使后代具有雙親的特性)理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞全能性細(xì)胞增殖細(xì)胞融合原理細(xì)胞膜的流動性細(xì)胞膜的流動性細(xì)胞融合方法用纖維素酶、果膠酶去除細(xì)胞壁后，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細(xì)胞分散后，誘導(dǎo)細(xì)胞融合2、植物體細(xì)胞雜交與動物細(xì)胞融合比較結(jié)果獲取“雜種植株”——克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙獲得“雜種細(xì)胞”，以生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品用途克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，擴(kuò)展雜交親本范圍，培育新品種制備單克隆抗體、病毒疫苗、干擾素等3、動物體細(xì)胞核移植4、單克隆抗體（1）制備過程（2）單克隆雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：能產(chǎn)生單一抗體，且無限增殖（3）單抗特點(diǎn)：化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量生產(chǎn)。（4）應(yīng)用的技術(shù)：動物細(xì)胞融合，動物細(xì)胞培養(yǎng)（4）應(yīng)用：(1)作為診斷試劑。

(2)用于治療疾病和運(yùn)載藥物，如生物導(dǎo)彈。熱點(diǎn)考向探究基因工程的工具、步驟及應(yīng)用

(2010年高考江蘇卷)下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn)，圖1、圖2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)。請回答下列問題：

(1)一個圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)SmaⅠ切割前后，分別含有________個游離的磷酸基團(tuán)。(2)若對圖中質(zhì)粒進(jìn)行改造，插入的SmaⅠ酶切位點(diǎn)越多，質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性越________。(3)用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是________。(4)與只使用EcoRⅠ相比較，使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質(zhì)粒、外源DNA的優(yōu)點(diǎn)在于可以防止________。(5)為了獲取重組質(zhì)粒，將切割后的質(zhì)粒與目的基因片段混合，并加入________酶。(6)重組質(zhì)粒中抗生素抗性基因的作用是為了________。(7)為了從cDNA文庫中分離獲取蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，將重組質(zhì)粒導(dǎo)入喪失吸收蔗糖能力的大腸桿菌突變體，然后在__________的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，以完成目的基因表達(dá)的初步檢測?！窘馕觥凯h(huán)狀DNA分子中磷酸全部參與形成磷酸二酯鍵，被SmaⅠ限制酶切開后相當(dāng)于一個正常的DNA分子，每個DNA分子單鏈各含有一個游離的磷酸基團(tuán)；A—T堿基對有兩個氫鍵，而G—C堿基對有三個氫鍵，G—C堿基對含量越多，熱穩(wěn)定性越高；從圖中讀出：SmaⅠ限制酶破壞目的基因和標(biāo)記基因；用BamHⅠ和HindⅢ兩種不同的限制酶處理，形成不同的黏性末端，能有效防止只用一種限制酶形成的相同的黏性末端的質(zhì)?；蚰康幕蛳嗷ミB接、環(huán)狀化；將質(zhì)粒與目的基因“縫合”應(yīng)用DNA連接酶進(jìn)行處理；標(biāo)記基因的作用在于鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞；大腸桿菌突變體喪失吸收蔗糖的能力，不能在只有蔗糖為碳源的選擇培養(yǎng)基上存活，所以可以用該種選擇培養(yǎng)基對導(dǎo)入的蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因是否表達(dá)進(jìn)行初步檢測?！敬鸢浮?1)0、2(2)高(3)SmaⅠ會破壞質(zhì)粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化(5)DNA連接(6)鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞(7)蔗糖為唯一含碳營養(yǎng)物質(zhì)基因工程與細(xì)胞工程(2010年高考福建理綜)紅細(xì)胞生成素(EPO)是體內(nèi)促進(jìn)紅細(xì)胞生成的一種糖蛋白，可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限，目前臨床上使用的紅細(xì)胞生成素主要來自于基因工程技術(shù)生產(chǎn)的重組人紅細(xì)胞生成素(rhEPO)，其簡要生產(chǎn)流程如右圖。請回答：(1)圖中①所指的是_____技術(shù)。(2)圖中②所指的物質(zhì)是__，③所指的物質(zhì)是_。(3)培養(yǎng)重組CHO細(xì)胞時，為便于清除代謝產(chǎn)物，防止細(xì)胞產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害，應(yīng)定期更換________。(4)檢測rhEPO的體外活性需用抗rhEPO的單克隆抗體。分泌該單克隆抗體的________細(xì)胞，可由rhEPO免疫過的小鼠B淋巴細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合而成?！窘馕觥炕蚬こ讨蝎@得大量目的基因的技術(shù)為PCR技術(shù)。cDNA是以mRNA為模板通過反轉(zhuǎn)錄獲得的。本基因工程目的基因的表達(dá)產(chǎn)物為紅細(xì)胞生成素，即EPO。由于天然EPO來源極為有限，一般情況下，基因工程產(chǎn)生的是重組人紅細(xì)胞生成素(rhEPO)。培養(yǎng)重組CHO細(xì)胞時，為了提供適宜的培養(yǎng)條件，需要不斷更換培養(yǎng)液，以防止有害代謝產(chǎn)物的積累對細(xì)胞自身造成的危害。單克隆抗體是通過培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞獲得的?！敬鸢浮?1)PCR(2)mRNArhEPO(3)培養(yǎng)液(4)雜交瘤5．(2010年高考天津卷)下圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因，ampR表示氨芐青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、Sma

Ⅰ直線所示為三種限制酶的酶切位點(diǎn)。據(jù)圖回答∶(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體，需用________限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含________的培養(yǎng)基上進(jìn)行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的調(diào)控序列是________(填字母代號)。A．啟動子B．tetRC．復(fù)制原點(diǎn)D．a(chǎn)mpR(3)過程①可采用的操作方法是________(填字母代號)。A．農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化B．大腸桿菌轉(zhuǎn)化C．顯微注射D．細(xì)胞整合(4)過程②采用的生物技術(shù)是________。(5)對早期胚胎進(jìn)行切割，經(jīng)過程②可獲得多個新個體。這利用了細(xì)胞的________性。(6)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達(dá)，可采用________(填字母代號)技術(shù)。A．核酸分子雜交B．基因序列分析C．抗原—抗體雜交D．PCR解析：(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程中，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞之前，要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體。從圖中可以看出，在目的基因和載體中都有HindⅢ和BamHⅠ限制酶的切割位點(diǎn)，因此要用HindⅢ和BamHⅠ限制酶同時切割載體和人乳鐵蛋白基因；載體切割后四環(huán)素抗性基因被破壞，因此篩選時要在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上進(jìn)行。(2)啟動子是一段有特殊序列的DNA片段，位于目的基因的首段，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，在啟動子存在時才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質(zhì)。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞常用的方法是顯微注射技術(shù)。(4)過程②是將早期胚胎移入受體母牛體內(nèi)，用到的技術(shù)是胚胎移植技術(shù)。(5)胚胎分割是利用機(jī)械方法將早期胚胎等分，經(jīng)移植后獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)，可以看做動物無性繁殖或克隆的方法，利用了細(xì)胞的全能性。(6)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，需要用相應(yīng)的抗體進(jìn)行抗原－抗體雜交，其他三項(xiàng)技術(shù)檢測的對象都是核酸。答案：(1)HindⅢ和BamHⅠ氨芐青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技術(shù)(5)全能(6)C6．(2009年寧夏高考改編)回答下列有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的問題：(1)在動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到細(xì)胞表面_____時，細(xì)胞會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的____。此時，瓶壁上形成的細(xì)胞層數(shù)是____。要使貼壁的細(xì)胞從瓶壁上分離下來，需要用酶處理，可用的酶是____________。(2)隨著細(xì)胞傳代次數(shù)的增多，絕大部分細(xì)胞分裂停止，進(jìn)而出現(xiàn)________的現(xiàn)象；但極少數(shù)細(xì)胞可以連續(xù)增殖，其中有些細(xì)胞會因遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而變成________細(xì)胞，該種細(xì)胞的黏著性________，細(xì)胞膜表面蛋白質(zhì)(糖蛋白)的量________。(3)檢查某種毒物是否能改變細(xì)胞染色體的數(shù)目，最好選用細(xì)胞分裂到________期的細(xì)胞用顯微鏡進(jìn)行觀察。(4)在細(xì)胞培養(yǎng)過程中，通常在________條件下保存細(xì)胞。