选修3教学案

专题1  基因工程

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1．1  DNA重组技术的基本工具  

1、基因工程的原理：基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外                       和                         ，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在                         水平上进行设计和施工的，因此又叫做                                   。

2、限制性核酸内切酶

       （1）切割DNA的工具是                               ，又称                         。

       （2）这类酶在生物体内能将外来的DNA切断，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保持细胞原有的遗传信息。

       （3）由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故名限制性核酸内切酶（简称限制酶）。

       （4）DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段，末端通常有两种形式，即             和                  。

3、DNA连接酶——“分子缝合针”

根据DNA连接酶的来源不同，可以将它分为两类：

一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为 DNA连接酶。 DNA连接酶只能将                                                             连接起来，不能将双链DNA片段平末端之间进行连接。

另一类为T₄DNA连接酶。T₄DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的                           ，又可以“缝合”双链DNA片段的                          ，但连接                     之间的效率比较低。

4、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”

（1）基因操作过程中使用载体两个目的：一是用它作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞中去；二是利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量的复制。

（2）现在通常使用的载体是                          ，其他载体还有                      和                      等。

（5）作为载体必须具备的条件有：①______________________________________；②_______________

________________________；③___________________________________________________________等。

1．2 基因工程的基本操作程序

一、目的基因的获取：

1．目的基因：符合人们需要的，编码蛋白质的                          。

2．获取目的基因的方法

(1)从基因文库中获取目的基因

①基因文库：将含有某种生物不同基因的许多                     ，导人受体菌的群体中       ，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。

基因组文库：含有一种生物的          基因

②种类

cDNA文库：含有一种生物的               基因

(2)利用_________________扩增目的基因。

(3)___________________：基因较小，核苷酸序列已知，可以人工合成。

二、基因表达载体的构建

1．组成：目的基因+                 +                   +标记基因+_________________等。

①启动子：位于基因的                     ，它是                         结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。

②终止子：位于基因的                     ，终止                  。

③标记基因：                     受体细胞是否含有目的基因。

2．功能：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且            给下一代；使之_          和发挥作用。

三、将目的基因导入受体细胞

(一)转化：目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和                   的过程。

(二)方法

1．将目的基因导入植物细胞

(1)农杆菌转化法

农杆菌特点：易感染           植物和裸子植物；Ti质粒的              可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。

 (2)基因枪法：是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。

(3)花粉管通道法：我国科学家独创的一种方法，简便经济。（我国的的转基因抗虫棉）

2．将目的基因导入动物细胞

方法：                  注射技术。

3．将目的基因导人微生物细胞

方法：_____________________

四、目的基因的检测与鉴定

1．检测

    ①检测转基因生物染色体的DNA是否插入                          。

    ②检测目的基因是否转录                         。

    ③检测目的基因是否翻译成                            。

2．鉴定：                   鉴定、抗病鉴定等。（需要设置对照）

1．3   基因工程的应用

一、植物基因工程的成果：

植物基因工程技术主要用于提高农作物的        能力，以及改良农作物的        

   和利用植物生产             等方面。

①抗虫转基因植物 ②抗病转基因植物 ③抗逆转基因植物 ④转基因改良植物品质

二、动物基因工程的成果

①提高动物的生长速度 ②改善畜产品的品质 ③转基因动物生产药物 ④转基因动物作器官移植的供体

三、基因工程药物：所生产的药物化学本质为________________。

四、基因治疗

概念：把                导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。

1．4蛋白质工程的崛起

一、蛋白质工程崛起的缘由：

蛋白质工程目的：生产符合人们生活需要的并非自然界已存在的                。

二．蛋白质工程基本原理

1．目标：根据人们对             功能的特定需求，对      结构进行分析设计。

2．原理：基因改造。为什么改造基因___________________________________________________。

3．过程：预期蛋白质功能→设计           结构→推测应有          序列→找到对应的            序列(基因)。

 

 

专题2细胞工程

2.1 植物细胞工程

一、细胞的全能性与细胞分化

1、概念：细胞的全能性是指_________________________________________________________。

2、细胞全能性的原因（物质基础）

生物体的每个细胞都含有____________________________________________________ 。

3、细胞全能性大小比较

植物细胞_________动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性）

受精卵_____ 生殖细胞（配子、精子、卵细胞）_____体细胞     幼嫩的细胞 ____衰老的细胞

体细胞：分化程度低的_______分化程度高的    细胞分裂能力强的________ 细胞分裂能力弱的

4、实现细胞全能性的条件

离体、一定的营养物质、激素（__________、__________）、适宜的条件（_______、温度、pH）。

6、细胞全能性的应用

植物的组织培养，动物的核移植（即克隆）。

二、植物组织培养

植物组织培养的过程可以归纳为：

 

 

三．植物体细胞杂交：

1．概念：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体。

2.过程：

4.优点：__________________________________________ ，扩大杂交亲本范围，培养新品种。

四、植物细胞工程的实际应用

1、开辟植物繁殖的新途径：

（1）       植物微型繁殖；

优点：_________________________________________________________________

 

（2）       培养无毒植株；

（3）       制作人工种子。

2、改良作物：

单倍体育种：突变体的利用。

3、细胞产物的工厂化生产：生产人参皂甙干粉、生产红杉醇等。

2.2动物细胞工程

一、动物细胞的培养

1．动物细胞培养液的成分：                                                   。

2．动物细胞培养液的特点：液体培养基、含动物血清

3．动物细胞培养的条件：

①_______________ ②______________ ③_____________ ④_____

4．动物细胞培养技术的应用：

①生产生物制品 ②检测____________  ③为烧伤病人植皮 ④用于科学研究。

☆动物细胞培养的过程

 

二．动物体细胞核移植技术和克隆动物

1．概念：动物核移植是将动物的一个细胞的________移入一个___________卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的______。这个新的______ 最终发育为动物个体。得到到的动物称_________。

2．特点：主要是指不同种的细胞的拆合，新个体具备双亲的遗传特性。

3．过程：

 

 

4．动物体细胞核移植技术的应用：

三、单克隆抗体：

1．概念：由单个B淋巴细胞形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。

2．特点：________________________________。

3．单克隆抗体的制备：

 

4.单克隆抗体的应用：

（1）作为_____________试剂

（2）用于治疗疾病和运载药物：如“生物导弹”

 

专题三  胚胎工程

3．1体内受精和早期胚胎发育

       1.精子和卵子的发生

1．精子的发生

（1）场所：精子的发生是在                   内完成的。

（2）过程：发生的过程大体可分            个阶段。

精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精子细胞→精子

变形：         变为精子头部的主要部分，              发育为头部的顶体， ______演变为精子的尾，            ____形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩成___________。          

2．卵子的发生

(1)场所：卵子的发生是在                 内完成的。

(2)过程：。减数第一次分裂时间是在               完成的，结果是产生                         。减数第二次分裂时间是在                     的过程中，结果是产生                                          。

2.受精

1．卵子受精的标志：在                                        的间隙可以观察到                     时。

2．场所：受精是在                          内完成的。

3．过程：包括                   阶段和                  阶段。

准备阶段1：                             。

准备阶段2：卵子的准备，卵子达到减数第二次分裂___________时，才具备受精能力。

受精阶段一包括精子穿越                  和                  ，进入                  ，           形成和           结合。

思考：防止多精入卵的措施是什么？

3．胚胎发育

1．卵裂期的特点：______  分裂，细胞数目           ，胚胎总体积              或    ______。

2．早期胚胎发育的几个阶段

                            ：该时期细胞属于                            细胞。

       ↓

囊胚：细胞开始出现                 ，                  将来发育成各种组织，                     将

↓    来发育成胎膜、胎盘，出现                  腔后，进一步扩大会导致                  。

原肠胚：内细胞团                            的细胞形成外胚层，                  的细胞形成内胚

               层，出现            腔。      

3.2体外受精和早期胚胎培养

1．体外受精

1.体外受精的步骤_______________ 、__________________ 、____________等。

2.卵母细胞的采集和培养

①___________处理，使其_________，然后从________中冲取卵子，可直接受精。

②从已屠宰母畜的______中采取，或借助于超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物中吸取。

3.精子的采集和获能

（1）収集精子的方法：____________、__________、_________________：

（2）精子获能方法

①培养法  ②化学诱导法

4.受精：________精子和___________卵子，可以在或专用的受精液中完成受精。

（三）胚胎的早期培养

1.培养液成分：___________________________________________________等。

2.目的：检查________和受精卵的发育能力。

3.3胚胎工程的应用及前景

1.胚胎移植

（1）概念：是指将雌性动物的             ，或者通过             及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、               相同的其他        动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体叫供体，接受胚胎的个体叫        。

（2）应用：胚胎移植是           、            、或体外受精等技术的最后一道“工序”

（3）意义：可充分发挥        个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，缩短繁殖周期

（4）生理学基础：①___________________________________________________________

                 ②___________________________________________________________

                 ③___________________________________________________________

                 ④___________________________________________________________

2．基本程序

1）供、受体的选择和处理（使用激素进行              处理、            处理）

2）         或人工受精

3）胚胎收集（冲卵）、检查（胚胎发育到      或囊胚）、培养或保存（－196℃的液氮）

4）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）

5）移植后的检查（是否妊娠）等

3胚胎分割

（1）概念：指采用      方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得     双胎或多胎的技术。

（2）仪器设备：               和显微操作仪

（3）操作程序 

1）选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有        的培养皿

2）用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空          或直接将         移植给受体。分割囊胚时要将           均等分割。此时还可用分割针分割         ，做胚胎DNA分析              。

4.胚胎干细胞

（1）概念：由                或                 中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞

（2）特点：①形态上：体积小、            大、核仁明显  ②功能上：具有                 ，即可分化为成年动物体任何一种组织细胞 ③在体外可增殖而不发生         ；可冷冻保存；可进行遗传改造

（3）意义

1）移植ES细胞修复坏死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、           等病症

2）ES细胞体外诱导分化，可培育                 

3）ES细胞在牛黄酸、丁酰环腺苷酸等诱导因子作用下可向不同类型组织细胞