现代生物技术内容复习市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

当代生物技术内容复习合肥九中王艳艳第1页植物细胞工程理论基础？细胞全能性：细胞全能性：概念?原因（物质基础）?各种细胞全能性大小比较?是不是全部细胞含有?理论上，什么样细胞含有，而实际上?第2页细胞全能性植物细胞表现出全能性必要条件是什么？（离体状态，一定营养物质？激素？和其它一些外界条件？）生物体内已经分化细胞为何不能表示出全能性？植物组织培养成功证实了?第3页植物组织培养基本过程离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化愈伤组织 再分化根、芽 植物体植物体什么部位适合做外植体?是不是一定要用体细胞？离体植物器官、组织或细胞能不能直接拿来做植物组织培养？在植物组织培养过程中，为何要进行一系列消毒，灭菌，而且要求无菌操作？第4页植物组织培养基本过程离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化愈伤组织 再分化根、芽植物体需要什么条件才能发生脱分化？脱分化概念?愈伤组织特点?离体器官、组织或细胞假如不进行脱分化处理，能否培养成完整植物体？第5页植物组织培养基本过程离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化愈伤组织 再分化根、芽植物体再分化概念?决定植物细胞脱分化、再分化关键原因是什么？第6页植物组织培养有哪些应用？离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化愈伤组织 再分化根、芽植物体培育无病毒植物（怎样取得无病毒植株？）单倍体育种（花药离体培养阶段）大规模植物细胞培养生产药品、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等第7页植物组织培养有哪些应用？离体植物器官、组织或细胞（外植体）脱分化愈伤组织 再分化根、芽植物体制造人工种子；（？什么是人工种子？人工种子应由哪几部分组成？有哪些优点？）快速繁殖（哪些植物需要？）第8页植物体细胞杂交基本过程什么是原生质体？为何要制备原生质体？怎样制备？假如将去除细胞壁植物细胞放在等渗溶液中，细胞展现什么形状？理由是什么？人工诱导原生质体融合方法？第9页植物体细胞杂交基本过程原生质体融合后就形成杂种细胞？植物体细胞杂交和植物组织培养有何区分和联络？第10页动物细胞培养基本过程多细胞动物和人体细胞都生活在？内环境可认为细胞提供?体外培养细胞需要什么样环境条件？动物细胞培养所用培养液成分是？第11页动物细胞培养基本过程取材？为何动物细胞要分散成单个细胞培养？怎样分散？第12页动物细胞培养基本过程进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间物质主要是什么成份？用胃蛋白酶行吗？胰蛋白酶真不会把细胞消化掉吗？第13页动物细胞培养基本过程为何要定时用胰蛋白酶把培养细胞从瓶壁上脱离？原代培养与传代培养概念？细胞株和细胞系概念？第14页动物细胞培养应用从动物细胞培养目标看其应用：用于检测有毒物质检测原理？优点？大规模地生产蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；为皮肤大面积烧伤病人提供移植用皮肤优点？第15页动物细胞融合动物细胞融合人工诱导动物细胞融合方法有？动物细胞融合与精子和卵细胞融合有什么不一样？诱导融合后细胞是不是就是杂种细胞？融合后细胞会表现出什么样表型特征？第16页单克隆抗体制备利用了动物细胞工程什么技术伎俩？制备单克隆抗体时，为何要选取B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞？关键步骤？第17页单克隆抗体单克隆抗体概念及特点？（化学性质单一、特异性强、灵敏度高，产量也大大高于血清抗体）单克隆抗体应用？第18页体细胞核移植技术体细胞核移植技术例：例：1997年，美国威斯康星州一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。当前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量普通为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为34 t。（1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？（2）假如将克隆高产奶牛卢辛达任务交给你，你将怎样对它进行克隆？第19页体细胞核移植技术体细胞核移植技术在体细胞细胞核移植到受体卵母细胞之前，为何必须先去掉受体卵母细胞核？用于核移植供体细胞普通都选取传代10代以内细胞，想一想，这是为何？你认为用上述体细胞核移植方法生产克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%复制吗？为何？第20页哺乳动物克隆用到哪些当代生物技术？为何用去核卵细胞或卵母细胞？克隆动物成功证实了？克隆动物意义？第21页植物组织培养动物细胞培养主要原理细胞全能性细胞增殖培养基物理质固体液体培养基成份少许水、矿质元素、蔗糖维生素、植物激素、有机添加剂如甘氨酸和琼脂等较多水、无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸及动物血清培养结果普通是培育成植株也可只培育成胚状体用于制人工种子培育成细胞株或细胞系培养目（用途）快速繁殖、培养无病毒植株制成人工种子、大规模培育转基因植物，生产生物制品取得细胞或细胞产品，如生产单抗，用于皮肤移植，检测有毒物质等都需要适宜温度、酸碱度和无菌条件也有植物细胞培养第22页植物体细胞杂交技术动物细胞融合技术（基本相同）原理细胞膜流动性 培养基物理性质固体液体 方法去掉细胞壁后诱导原生质体融合使体细胞分散后直接诱导细胞融合 诱导融合伎俩物理法：离心、振动、电刺激化学法：惯用如诱导剂聚乙二醇（PEG）(同(同前)还可用灭活病毒诱导 融合过程 包含膜融合、质融合和核融合，其中膜融合是细胞融合关键，核融合是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行，植物体细胞融合完成标志是杂种细胞产生出新细胞壁 筛选都需要目再经过植物组织培养过程取得杂种植株再经过动物细胞培养过程制备单抗第23页发酵工程内容1菌种选育：为何要选育?怎样从自然界分离菌种？怎样选育？谷氨酸发酵中选择什么样菌种来进行谷氨酸发酵生产？为何？怎样取得这么菌种？第24页发酵工程内容2.培养基配制需注意什么问题？（培养基配制三个基本标准；尽可能降低成本）谷氨酸发酵生产培养基原料和分类？该培养基从化学成份和物理性质上属于何种类型培养基？（天然、液体培养基）这种培养基在工业生产上有何好处？第25页发酵工程内容3灭菌：灭菌目标？杂菌指什么？什么东西需灭菌？灭菌方法？第26页发酵工程内容4.扩大培养和接种：为何要进行扩大培养?怎样进行？和发酵过程所需条件是否一致？接种时应注意什么？第27页发酵工程内容5发酵过程：为何说发酵过程是发酵中心步骤？需检测哪些项目？需控制哪些发酵条件？控制原因？这些条件为何会改变？怎样控制？实际生产中为何惯用连续培养方法?第28页发酵工程内容谷氨酸发酵过程条件控制？谷氨酸发酵过程前期处理?发酵、发酵工程及发酵过程概念差异？第29页发酵工程内容6分离提纯：分离提纯方法？怎样制成味精？（从发酵工程两大类产品联络其应用）第30页发酵工程应用1.在医药方面：（1）发酵工程能生产人们所需药品。比如：经过青霉发酵能生产青霉素。（2）经过发酵工程能生产基因药品。比如：将合成人胰岛素基因转移到大肠杆菌细胞内构建成“工程菌”，再经过培养“工程菌”即可取得人胰岛素。第31页2在食品工业方面：（1）发酵工程能为人们提供丰富优质传统发酵产品。如：生产呻酒，果酒等。（2）发酵工程能生产各种食品添加剂：酸味剂：柠檬酸、乳酸等。鲜味剂：谷氨酸等。色素：-胡萝卜素等。甜味剂：高果糖浆等。第32页3发酵工程能为处理人类粮食短缺问题开辟新路径。比如：经过发酵可取得大量微生物菌体单细胞蛋白。20世纪80年代中期全世界单细胞蛋白年产量已达2.0 x107t，广泛用于食品加工和饲料中。生产一些营养物质如维生素、氨基酸等第33页基因工程概念基因工程别名基因拼接技术或DNA重组技术/遗传工程操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平基本过程剪切拼接导入表示结果人类需要基因产物第34页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：1提取目标基因：提取目标基因：什么是目标基因？获取目标基因方法有哪些？图中所表示方法为？第35页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：2目标基因与运载体结合：运载体作用?运载体必须具备条件是什么？运载体种类？最惯用运载体是什么？第36页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：为何要使用同一个限制酶来分别切割目标基因和质粒？（作用特点？这表达了酶？专一性）也决定了限制酶含有？（多样性）结果？为何要使用DNA连接酶？第37页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：要想将某个特定基因与质粒相连，需要用几个DNA限制性内切酶和几个DNA连接酶处理？为何细菌中限制酶不剪切细菌本身DNA？第38页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：3将目标基因导入受体细胞：将目标基因导入受体细胞路径？将含目标基因重组质粒导入细菌受体细胞过程中惯用到哪种化学试剂？其作用是什么？惯用受体细胞有哪些？第39页基因工程基本步骤：基因工程基本步骤：4目标基因检测和表示：在目标基因检测过程中，检测对象是什么？为何要进行检测？举例说明怎样检测?转基因生物形成标志？第40页生物工程各分支领域之间关系人们通常将基因工程和细胞工程看做生物工程上游处理技术，将发酵工程和酶工程看做生物工程下游处理技术。基因工程和细胞工程可认为发酵工程和酶工程提供菌种。不论从微生物得到酶或用遗传工程菌获得产品，都必须依赖发酵工程技术。第41页生物工程各分支领域之间关系酶工程可认为基因工程、细胞工程和发酵工程提供所需工具酶。酶工程中酶生产一般要经过发酵工程来进行。细胞工程最主要和基础技术是动植物细胞培养技术，而基因工程中受体细胞培养和筛选，胚胎工程中动物细胞培养都需要细胞培养技术。第42页当代生物技术内容与生命物质基础和结构基础组成细胞元素和化合物植物组织培养、动物细胞培养、基因工程和发酵工程中微生物培养都需要提供一定营养物质：培养基比较(植物组织培养,动物细胞培养,发酵工程，基因工程)且都需要灭菌（或消毒）和无菌操作第43页细胞显微结构与亚显微结构细胞工程中就要在细胞整体水平或细胞器水平上按照人们意愿来改变细胞内遗传物质或取得细胞产品：植物体细胞杂交要去除细胞壁，要诱导融合原生质体再生出细胞壁；细胞融合证实细胞膜含有流动性；细胞器移植；核移植等基因工程中质粒；发酵工程中更是离不开微生物细胞第44页细胞增殖基因工程，发酵工程中微生物培养要包括微生物分裂植物组织培养和动物细胞培养都要发生真核细胞有丝分裂；第45页细胞分化与细胞全能性植物组织培养，植物体细胞杂交，胚胎分割，克隆动物，试管婴儿细胞癌变单克隆抗体制备，“生物导弹”，动物细胞培养中细胞系细胞衰老动物细胞培养中取材，细胞代数问题，细胞株、细胞系等第46页当代生物技术与生物新陈代谢1酶与当代生物技术：（1）生物工程本身需要酶：如基因工程中需限制酶、DNA连接酶等；细胞工程中需纤维素酶、果胶酶，胰蛋白酶等；发酵工程酶工程更是离不开酶（2）生物工程生产酶：基因工程为一些特定酶生产提供菌种，经过发酵工程能够取得特定酶第47页（3）酶专一性与多样性在生物工程中有表达如限制酶作用特点及种类，DNA连接酶特定作用，去除植物细胞壁酶解法，动物细胞工程中胰蛋白酶利用，微生物代谢旺盛和其体内酶种类繁多亲密相关（4）酶催化作用需要适宜条件植物组织培养、动物细胞培养、基因工程和发酵工程微生物培养中都需要提供适当温度和酸碱度第48页2细胞代谢产物：细胞代谢废物有害代谢废物积累是细胞培养、发酵工程中需要注意问题微生物（包含转基因菌种）、植物细胞、动物细胞一些特定代谢产物是当代生物技术产品第49页3新陈代谢类型：（1）植物组织培养培养基中有蔗糖，且培养一段时间内要求无光异养；（2）动物细胞培养说明其代谢类型？（3）发酵工程中培养微生物多为异养需氧型，也有异养厌氧型，要依据所培养微生物不一样代谢类型提供培养条件第50页当代生物技术与生命活动调整1植物激素调整植物组织培养中要用到生长素、细胞分裂素2动物激素调整动物细胞培养所用培养基中要含有动物血清3微生物代谢调整利用于微生物菌种选育（如诱变选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶黄色短杆菌用于生产赖氨酸；经过一定伎俩使谷氨酸棒状杆菌细胞膜通透性增大利于谷氨酸生产）；发酵过程中温度和酸碱度人工调控第51页生物工程与生殖（1）核移植、体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术对动物生殖提供了帮助，动物胚胎移植能够提升动物繁殖率：(可属于细胞工程?)如试管婴儿、试管牛有性生殖；克隆羊无性生殖（2）植物组织培养技术可用于快速繁殖试管苗，培养无病毒植株，制人工种子等，植物组织培养优势能够提升自然繁殖率比较低名贵花卉、濒危物种等无性繁殖率。普通情况是无性生殖，但外植体是花药对话，即进行是花药离体培养就属于有性生殖第52页（3）基因工程和细胞融合能够克服远缘杂交不亲和性，实现亲缘关系较远种间杂交。细胞工程不但能够在植物与植物之间、动物与动物之间、微生物与微生物之间进行杂交，甚至能够在动物与植物与微生物之间进行融合，形成前所未有杂交物种。第53页（4）微生物生殖：普通利用其无性生殖及繁殖速度快：发酵工程中扩大培养及发酵过程中微生物（包含工程菌）繁殖：发酵工程正是利用了微生物繁殖速度快这一特点，经过人工培养在短时间内快速繁殖产生大量后代，从而取得大量代谢产物或单细胞菌体本身。如培养酵母菌时依据不一样需要控制条件使它进行不一样生殖方式。基因工程中利用微生物本身快速繁殖在短时间内取得大量目标基因。第54页（5）病毒增殖借用病毒增殖过程中侵染细胞路径能够将目标基因导入受体细胞；利用灭活病毒诱导动物细胞融合；而在发酵工程中及细胞工程中要预防病毒增殖，所以需要灭菌或消毒,及取用 不含病毒等外植体进行植物组织培养来获取无病毒植株第55页当代生物技术与遗传和变异1遗传物质基础：基因是有遗传效应DNA片段，生物体细胞中含有全套遗传信息，基因经过一定路径表示来表示生物性状，细胞中含有一定基因就有可能表现一定性状，全部生物共用一套遗传密码子，所以某种真核生物基因不但能够在其它真核生物细胞中表示，也能够在原核生物细胞中表示细胞全能性；基因工程，细胞融合有价值基础；第56页原核生物基因与真核生物基因结构上有差异，真核生物基因含有不表示DNA片段，不能直接用于基因扩增和表示，所以在获取真核细胞中目标基因时普通不用人工合成基因方法。第57页可遗传变异起源与当代生物技术中育种问题（1）生物工程与育种关系：增加育种方式，能够做到定向育种，培育出传统育种方式不可能培育出品种，大大提升育种速度。生物工程本身需经过育种取得菌种第58页（2）基因突变诱变育种原理，可获取发酵工程中所需菌种，另外基因工程中也需要一些特定菌种基因重组基因工程，细胞工程中进行了人工基因重组，能够造就定向变异，能够依据人们意愿改造生物遗传特征,甚至创造新生命类型。能够克服远缘杂交不亲和障碍，不受物种生殖隔离限制，能够使人、动物、植物、微生物基因进行人为地相互转移。第59页染色体数目变异单倍体育种：先进行花药离体培养获得单倍体植株，再利用秋水仙素使其染色体加倍获得纯合体。大大缩短育种年限。使育种质量与进程大大提高。（3）植物组织培养：可以获得无病毒品种第60页当代生物技术与生态问题1生态原因：非生物原因光、温度、氧和水等是细胞工程、发酵工程中需考虑和调控。生物原因种间关系中竞争、寄生关系是细胞工程、发酵工程中消毒和灭菌原因；种内关系中种内斗争是影响到发酵过程中微生物数量改变原因之一第61页2.种群数量改变依据影响微生物群体生长相关原因，在发酵工程中注意营养物质供给，有害代谢产物积累，发酵条件控制。如连续培养方法利用能够有利于延长稳定时、提升代谢产物产量。第62页有利于生态环境方面：（1）开发生物技术杀虫新方法:防治效率高，专一性强，不污染环境，转基因生物天敌：微生物杀虫剂农用抗生素（2）治理环境污染：利用基因工程、细胞工程可取得同时能分解各种有毒物质新型菌种，如“超级细菌”可用于治理石油污染第63页有利于生态环境方面（3）培育转基因固氮生物进行生物固氮，降低化肥使用量.防止带来了土地板结，肥力下降；本身化肥生产和使用还会造成环境污染，所以降低了环境污染。（4)环境监测：如利用DNA探针能够检测水中病毒含量；利用动物细胞培养技术对影响有毒有害物质检测（5）保护濒危物种，保护生物多样性：植物组织培养，克隆动物，试管动物（6）利于物质循环：比如发酵工程中常利用一些工农业废弃物做培养基原料第64页不利于生态环境方面1.转基因作物高额利润会促使种植者放弃那些经济价值较低但对农业生态系统含有尤其主要意义其它作物。2.转基因作物环境安全性问题基因污染：转基因作物本身成为杂草可能性；含有除草剂耐性因子转基因作物遗传因子可能经过授粉和种子迁移传输给野生植物。取得这些耐性后野生植物有可能会变成对普通除草剂有耐性“超级”杂草。为了去除这些杂草，将不得不使用更强大，浓度更大除草剂，这必定会引发土壤板结、土质变坏、药品残留等，从而对生态环境造成破坏。第65页v转基因作物可能产生新病毒或疾病；v转基因作物对非目标生物危害v转基因作物作为外来种对新环境入侵，使生物多样性受到威胁；v转基因作物对生态系统及生态过程影响；v其它一些不可预计风险。第66页当代生物技术与人体健康（一）有利方面制备基因工程疫苗：疾病快速诊疗技术：可利用单克隆抗体诊疗药箱、DNA探针、酶传感器等快速 准确诊疗各种疾病，如血糖快速测试仪化验血糖灵敏度高、速度快 疾病治疗：药品生产，基因治疗提供营养物质：如氨基酸，维生素等；转基因食物水质监测：如多酚氧化酶传感器，DNA探针检测水中病毒 第67页（二）转基因食物食用安全性问题：1标识基因传递可能引发抗生素耐性2转基因食品引发食物过敏可能性3毒性方面4因为交换遗传物质，可能产生新有害生物或增强有害生物危害性，甚至引发疾病流行 第68页5伦理方面6有些影响，还需要经过很长时间才能表现和监测出来。第69页科学是把双刃剑生物安全是指对由当代生物技术开发和应用可能产生负面影响即对生物多样性保护和连续利用、生态环境保护和人体健康产生潜在有害影响所采取有效预防和控制办法，从而到达保护生物多样性、生态环境和人体健康目标。所以，生物安全日益引发人们重视。第70页微生物五大共性体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多第71页微生物与当代生物技术微生物与基因工程：充当基因工程运载体：微生物本身（如病毒和噬菌体），微生物细胞中质粒；基因工程中工具酶，几乎均来自各种微生物；作为基因工程中受体，至今用得最多都是含有优越体制、培养轻易和能高效表示供体性状各种微生物细胞；第72页目标基因导入受体细胞也是借鉴微生物侵染细胞方式基因工程直接结果往往能够取得“工程菌”尽管基因工程中供体能够是其它任何生物对象，不过，微生物却是一个惯用独特基因供体，而且整个微生物界将是一个最为丰饶供体基因库。如微生物能够提供抗虫、抗病毒、抗干旱、抗盐碱、抗高温等各种抗性基因第73页微生物与细胞工程：灭活病毒能够诱导动物细胞融合；微生物本身细胞工程能够诱导不一样亲菌体融合，筛选后取得“工程细胞”微生物为细胞工程提供工具酶细胞工程中灭菌和消毒第74页微生物与发酵工程：发酵工程主角就是各种具有特定基因（可以是天然具有，也可能是经过诱变或转基因技术、细胞工程技术获得）微生物菌种，经过发酵工程，微生物可认为人类提供各种各样产品，包含各种特殊代谢产物及微生物菌体本身；在发酵工程中需注意消灭除菌种以外其他微生物，灭菌和无菌接种是其中非常重要步骤第75页请指教请指教谢谢大家谢谢大家第76页