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1、现代生物科技专题复习2021/6/161工具工具基基因因工工程程操操作作程程序序应用应用限制酶：来源、特点、作用限制酶：来源、特点、作用DNA连接酶：种类、作用连接酶：种类、作用载体：作用、必需具备的条件、种类载体：作用、必需具备的条件、种类获取目的基因获取目的基因:3种方法；种方法；PCR原理、前提、条件、过程，原理、前提、条件、过程，结果结果构建基因表达载体：构建基因表达载体：作用；组成及各组分的作用；作用；组成及各组分的作用；导入受体细胞：导入受体细胞：植物、动物、微生物植物、动物、微生物目的基因的检测和鉴定：目的基因的检测和鉴定：分子水平（存在；转录；分子水平（存在；转录；翻译）；个体
2、水平翻译）；个体水平动物动物植物植物医疗卫生：医疗卫生：乳腺生物反应器、基因治疗乳腺生物反应器、基因治疗2021/6/162植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程细细胞胞工工程程动物细胞培养动物细胞培养体细胞核移植技术体细胞核移植技术与克隆动物与克隆动物动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体单克隆抗体过程过程条件条件应用应用概念概念过程过程应用前景应用前景概念概念过程过程应用应用植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术原理、原理、过程、条件过程、条件过程、过程、概念优势概念优势2021/6/163胚胚胎胎工工程程体内受精体内受精和早期胚和早期胚胎发育胎发育精子和卵精子
3、和卵子的发生子的发生受精受精精子的发生精子的发生卵子的发生卵子的发生准备阶段准备阶段受精阶段受精阶段体外受精体外受精和早期胚和早期胚胎培养胎培养试管动物技术试管动物技术卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能精子的采集和获能受精受精体外受精体外受精胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义早期胚胎培养早期胚胎培养胚胎移植胚胎移植胚胎工程胚胎工程的应用及的应用及前景前景精子的获能精子的获能卵子的准备卵子的准备早期胚胎发育早期胚胎发育胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序胚胎分割胚胎分割胚胎干细胞胚胎干细胞2021/6/1641、原理：细胞的全能
4、性、原理：细胞的全能性2、过程：、过程：离体的植物器官离体的植物器官组织或细胞组织或细胞愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体试管苗试管苗脱分化脱分化再分化再分化植株植株无菌条件无菌条件植物组织培养条件植物组织培养条件： 离体、营养物质、植物激素、一定离体、营养物质、植物激素、一定的温度、适合的的温度、适合的PHPH、适时光照、无菌环、适时光照、无菌环境。境。植物组织培养植物组织培养2021/6/165杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体AB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化1、过程、过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体
5、原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导植物细胞植物细胞B植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术2021/6/1662、概念、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。3、优势和未解决的问题、优势和未解决的问题 优势优势（与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较） ：打破了不同种生打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。亲本组合范围。未解决的问题未解决的
6、问题：未能让杂种植物按照人们未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术2021/6/167（一）动物细胞的培养（一）动物细胞的培养 幼龄动物幼龄动物取动物器官取动物器官和组织和组织剪碎组织剪碎组织胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理细胞培细胞培养养单个细胞单个细胞动物细胞培养技术：动物细胞培养技术：是其他动物细胞工程技术的基础是其他动物细胞工程技术的基础 原理：原理：细胞增殖（有丝分裂）细胞增殖（有丝分裂）2021/6/1683、动物细胞培养过程：、动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物的组织、器官物的组织、器官细胞悬浮液细胞
7、悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶10代细胞代细胞原代培养原代培养50代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系单个细胞单个细胞加培养液加培养液遗传物质遗传物质未改变未改变遗传物质遗传物质已改变已改变（分解细胞）（分解细胞）2021/6/1692 2、培养条件：、培养条件：无菌无毒环境、无菌无毒环境、充足营养、充足营养、适宜温度、适宜温度、PHPH气体环境；气体环境；（1）生产有价值的蛋白质制品，（如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体、动物激素）（2）检测有毒物质（3）用于生理、病理、药理等方面的研究2021/6/1610 将动物的一个细胞核，移入一个已经去掉细胞核将动物的一个细胞核，
8、移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体这个新的胚胎最终发育为动物个体（克隆动物克隆动物）分分类类胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，恢复全能性容易细胞分化程度低，恢复全能性容易 细胞分化程度高，恢复全能性不容易细胞分化程度高，恢复全能性不容易1 、动物细胞核移植概念：动物细胞核移植概念：2021/6/16112021/6/16121、在畜牧业中可以加速家畜在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程遗传改良的进程2、保护濒危物种保护濒危物种3、医药卫生领域生
9、产医用蛋医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植白质及组织器官的移植4、了解胚胎发育和衰老过程；了解胚胎发育和衰老过程；追踪研究疾病的发展过程和治追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病疗疾病3、体细胞核移植技术的应用前景、体细胞核移植技术的应用前景2021/6/1613（三）动物细胞融合（三）动物细胞融合1、概念、概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程的过程。2、过程：、过程：动物细胞A动物细胞B诱导，融合杂交细胞杂交细胞有丝分裂（膜融合、质融合）（核融合）注意：动物细胞的融合也需要把多个两种细胞放在一起，让注意：动物细胞的融合也需要把多个两种细胞放在
10、一起，让它们随机融合后，再从中筛选杂交细胞它们随机融合后，再从中筛选杂交细胞3、应用、应用：成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段。和生物新品种培育等的重要手段。 特别是利用杂特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体交瘤技术制造单克隆抗体2021/6/16141、原理、原理：杂交瘤细胞双亲的遗传特性，即能迅速大量杂交瘤细胞双亲的遗传特性，即能迅速大量繁殖，又能分泌专一抗体。繁殖，又能分泌专一抗体。2、过程、过程B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞诱导融合B-B细胞细胞B-瘤细胞瘤细胞瘤瘤-瘤细胞瘤细胞选择培养杂交瘤细胞（杂交瘤细胞（ B-瘤细胞
11、瘤细胞）克隆化培养专一抗体检测杂交瘤细胞杂交瘤细胞体外培养体外培养小鼠腹腔内增殖小鼠腹腔内增殖单克隆抗体单克隆抗体（四）单克隆抗体（四）单克隆抗体单克隆抗体的单克隆抗体的优点优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备：特异性强、灵敏度高、可大量制备2021/6/16153.应用：应用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与特异性结合特异性结合 优点：优点：准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速用于用于运载药物：制成运载药物：制成“生物导弹生物导弹”治疗疾病：主要用于癌症治疗治疗疾病：主要用于癌症治疗（四）单克隆抗体（四）单克隆抗体2021/6/161
12、61 1下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。(1)(1) 技术是单克隆抗体技术的基础。技术是单克隆抗体技术的基础。(2)(2)根据培养基的用途分类，图中根据培养基的用途分类，图中HATHAT培养基属于培养基属于 培养基。培养基。(3)(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 。(4)(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用用 。(5)(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特
13、点，又具备淋巴细胞的特点，又具备淋巴细胞的 特点。特点。(6)(6)淋巴细胞是由动物体淋巴细胞是由动物体 中的中的 细胞分细胞分化、发育而来。化、发育而来。(7)(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。动物细胞培养动物细胞培养选择选择 特异性强，灵敏度高特异性强，灵敏度高 灭活的病毒灭活的病毒 在体外大量增殖在体外大量增殖 分泌特异性抗体分泌特异性抗体骨髓骨髓 造血干细胞造血干细胞 主动运输主动运输 2021/6/16172.2.回答下列有关植物组织培养的问题。回答下列有关植物组织培养的问题。（1 1）用于植物组织培养的植物
14、材料称为）用于植物组织培养的植物材料称为_。（2 2）组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称）组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为为_。（3 3）生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是）生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是_ _ _。（4 4）培养过程中必需的营养条件是）培养过程中必需的营养条件是_ _ _，另外还需要另外还需要_ _ 等调节类物质。等调节类物质。（5 5）此种方法获得的胡萝卜的突出优点是）此种方法获得的胡萝卜的突出优点是_，更，更有利于人体的健康有利于人体的健康 外植体外植体脱分化脱分化 组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发
15、生性状分离。组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离。水、无机盐和小分子的有机物水、无机盐和小分子的有机物生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素植株无病毒植株无病毒 2021/6/16182021/6/16193、上、上图是制是制备分泌抗原分泌抗原X抗体的抗体的过程，根据程，根据图解回答解回答问题：制制备单克隆抗体的步克隆抗体的步骤：将将 注入小鼠体内，从小鼠脾注入小鼠体内，从小鼠脾脏中中获得淋巴得淋巴细胞，其胞，其中至少中至少1个淋巴个淋巴细胞胞带有抗有抗该抗原的抗体。抗原的抗体。将步将步骤获得的得的B淋巴淋巴细胞与步胞与步骤培养的骨髓瘤培养的骨髓瘤细胞胞诱导融融合。合。将将诱
16、导后后产生的多种生的多种细胞，放在胞，放在 培养基的多孔培养板上培养基的多孔培养板上培养，培养，筛选。这样获得的得的杂交瘤交瘤细胞具有胞具有B淋巴淋巴细胞胞 的能力。的能力。检测和分离和分离带有抗有抗X抗体的阳性抗体的阳性细 胞，培养板中每孔放一个胞，培养板中每孔放一个细胞胞进行培养。行培养。将阳性将阳性细胞胞进行增殖，从而制行增殖，从而制备出大量抗出大量抗该抗原的抗原的单克隆抗体。克隆抗体。抗原抗原X选择性选择性产生专一抗体又能迅速大量繁殖产生专一抗体又能迅速大量繁殖2021/6/1620单克隆抗体是由同样的抗体分子组成，与一般的单克隆抗体是由同样的抗体分子组成，与一般的血清抗体相比，单克隆
17、抗体的优点是血清抗体相比，单克隆抗体的优点是 。 用本法制备出的单克隆抗体仍具有局限性，因为用本法制备出的单克隆抗体仍具有局限性，因为它是用小鼠的它是用小鼠的 细胞制备的，其化学本质是细胞制备的，其化学本质是 ，对人类有异物性和免疫原性。，对人类有异物性和免疫原性。灵敏度高、特异性强灵敏度高、特异性强B淋巴淋巴蛋白质蛋白质2021/6/1621植物组织培养和动物细胞培植物组织培养和动物细胞培养的比较养的比较比较项目比较项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖培养基性质培养基性质固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基培养基特有成分培养
18、基特有成分蔗糖蔗糖 植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖 动物血清动物血清培养结果培养结果植物体植物体细胞株、细胞系细胞株、细胞系培养目的培养目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株无病毒植株获得细胞或细胞获得细胞或细胞分泌蛋白分泌蛋白2021/6/1622植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较比较项目比较项目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合细胞融合原理细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、 细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞融合的方法细胞融合的方法 去除细胞壁后诱导去除细胞壁后诱导原生质体融合原生质体融合使细胞分散后诱使细胞分散后诱导细胞融合导
19、细胞融合诱导方法诱导方法物理（离心、振荡、物理（离心、振荡、电刺激）电刺激）化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇）物理、化学方法物理、化学方法（同左）（同左）灭活的病毒灭活的病毒用途用途获得杂种植株获得杂种植株制备单克隆抗体制备单克隆抗体2021/6/1623精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子M第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段M精精子子发发生生的的过过程程多个精原细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形2021/6/1624卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞
20、初级卵母细胞M第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞两个第二极体两个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失卵卵子子发发生生过过程程M排卵前后排卵前后完成完成在受精在受精过程完过程完成成被卵泡细胞包围被卵泡细胞包围, ,形成卵泡形成卵泡胎胎儿儿时时期期完完成成2021/6/16251)1)精子获能精子获能: : 精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后理变化后, ,才获得受精能力的生理现象才获得受精能力的生理现象. .2)2)卵子的准备卵子的准备: : 在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期, ,才具有与精
21、子受精的能力才具有与精子受精的能力受精前的准备阶段受精前的准备阶段2021/6/16261)1)顶体反应顶体反应 顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞。顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞。2)2)透明带反应透明带反应 透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障2)2)卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用 卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障障3)3)雌、雄原核形成雌、雄原核形成 雄原核形成和雌原核形成雄原核形成和雌原核形成4)4)原核融合形成合子原核融合形成合子 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合
22、子( (受精卵受精卵) )受精过程受精过程2021/6/1627试管动物试管动物供体公牛精子供体公牛精子供体母牛的卵子供体母牛的卵子精子体外获能精子体外获能卵子的体外培养卵子的体外培养体外受精体外受精体外胚胎培养体外胚胎培养胚胎移植胚胎移植受体母牛子宫受体母牛子宫产仔产仔2021/6/1628体外受精体外受精1.1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养对不同动物对不同动物, ,采取卵母细胞的方法不同采取卵母细胞的方法不同1)1)用促性腺激素处理用促性腺激素处理 2)2)从屠宰的动物卵巢中采集从屠宰的动物卵巢中采集3)3)活体采卵活体采卵2021/6/16292.2.精子的收集和获能精子的收
23、集和获能 1)1)收集的方法收集的方法: :假阴道法假阴道法, ,手握法手握法, ,电刺激电刺激 2)2)获能处理获能处理: : 培养法：培养法：啮齿动物、家兔和猪啮齿动物、家兔和猪化学诱导法化学诱导法：牛、羊：牛、羊体外受精体外受精2021/6/16303.3.受精受精 体外受精体外受精 获能的精子和成获能的精子和成熟的卵子在熟的卵子在获能溶液获能溶液或或专用的受精溶液专用的受精溶液中中完成受精过程完成受精过程2021/6/1631受精卵受精卵卵卵裂裂期期桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚原肠胚原肠胚组织器官形成组织器官形成：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但
24、胚胎总体积并不增加，或略有减少。增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在：由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，个左右，排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘 最初发育在输卵管进行有丝分最初发育在输卵管进行有丝分裂裂外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔胚胎的早期培养胚胎的早期培养2021/6/1632胚胎移植的概胚胎移植的概念念1.概念概念:将雌性动物的早期胚胎将雌性动物的早期胚胎,或者通过或者通过其他方式得到的胚胎其他方式得到的胚胎,移
25、植到同种的移植到同种的.生理生理状态相同的其他雌性动物的体内状态相同的其他雌性动物的体内,使之发育使之发育为新个体的技术为新个体的技术.供体：提供胚胎的个体。供体：提供胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。受体：接受胚胎的个体。2021/6/1633选择选择供体母牛供体母牛受体母牛受体母牛同期发情处理同期发情处理超数排卵超数排卵供体公牛供体公牛配种配种冲卵冲卵质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊牛）分娩（胚胎移植的犊牛）胚胎移植的基本程胚胎移植的基本程序序2021/6/1634胚胎分割胚胎分割1.1.概念概念: :采用机械方法将早期胚胎切割成采用机械方法将
26、早期胚胎切割成2 2等份等份,4,4等份或等份或8 8等份等等份等, ,经移植获得同卵双胎或多经移植获得同卵双胎或多胎的技术胎的技术. .2.2.特点特点: :后代具有相同的遗传物质后代具有相同的遗传物质. .克隆克隆. .3.3.选择的胚胎选择的胚胎: :发育良好的发育良好的, ,形态正常的桑椹胚形态正常的桑椹胚或囊胚或囊胚. .4.4.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪2021/6/1635胚胎干细胞胚胎干细胞1.1.概念概念: :简称简称ESES或或EKEK细胞细胞, ,是由早期胚胎或原始性腺中分是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞离出来的
27、一类细胞. .2.2.特点特点: :1)1)形态形态: :体积小体积小. .细胞核大细胞核大, ,核仁明显核仁明显. .2)2)功能功能: :具有发育的全能性具有发育的全能性. .可分化为成年动物体内任何可分化为成年动物体内任何一种组织细胞一种组织细胞. .体外培养可增殖不分化体外培养可增殖不分化. .3 3）在体外培养的条件下，）在体外培养的条件下，ESES细胞可以增殖而不发生分细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。2021/6/1636例例1、下图为牛胚胎移植的基本程序，请据图回答：、下图为牛胚胎移植的基本程序，请
28、据图回答：（1）图中）图中a、b、c过程分别是指过程分别是指 _、_、 _。（2）在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用）在胚胎移植过程中，供、受体母牛选择好后，要用_激素进行同期发情处理激素进行同期发情处理,这样处理的原因是这样处理的原因是 供体和受体生殖器官的供体和受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎移入受体提供了相同的生理环境，以保证移生理变化相同，为胚胎移入受体提供了相同的生理环境，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。植的胚胎能够继续正常发育。（3）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是）为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是_；处；处理的时期是理的时期是 _（4）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为）从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞，称为ES或或EK细胞。这类细胞的形态特征有细胞。这类细胞的形态特征有 _。超数排卵处理超数排卵处理 胚胎的收集（冲卵）胚胎的收集（冲卵） 胚胎移植胚胎移植 孕等孕等胚胎分割移植胚胎分割移植 囊胚期和桑椹胚期囊胚期和桑椹胚期 。 体积小，细胞核大，核仁明显体积小，细胞核大，核仁明显 2021/6/1637 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
