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文檔簡介
1、第一章 基因工程一、工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生1、基因工程的概念:(1)廣義的遺傳工程:泛指把一種生物的遺傳物質(zhì)(細(xì)胞核、染色體脫氧核糖核酸等)移到另一種生物的細(xì)胞中去,并使這種遺傳物質(zhì)所帶的遺傳信息在受體細(xì)胞中表達。(2)基因工程: 就是把一種生物的基因轉(zhuǎn)入另一種生物體中,使其產(chǎn)生我們需要的基因產(chǎn)物,或者讓它獲得新的遺傳性狀?;蚬こ痰暮诵氖菢?gòu)建重組DNA分子。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的,因此又叫做DNA重組技術(shù)。(3)基因工程誕生的理論基礎(chǔ): DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立、遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定。2、基因工程的基本工具(1)“分子手術(shù)刀”限制性
2、核酸內(nèi)切酶(限制酶) 來源:主要是從原核生物中分離純化出來的。 功能:能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列,并能切割(使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開),因此具有專一性。 例如:某種限制性核酸內(nèi)切酶能識別的序列是GAATTC,能在G和A之間切割DNA,如下圖所示。 結(jié)果:能將DNA分子切割成許多不同的片段。備注:不同DNA分子用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割形成的黏性末端都相同;同一個DNA分子用不同限制性核酸內(nèi)切酶切割,產(chǎn)生的黏性末端一般不相同。(2)“分子縫合針”DNA連接酶 作用:將具有末端堿基互補的2個DNA片段連接在一起(縫合磷酸二酯鍵)形成的DNA分子稱為重
3、組DNA分子。 因此,DNA連接酶具有縫合DNA片段的作用,可以將外源基因和載體DNA連接在一起。(3)“分子運輸車”載體質(zhì)粒 載體具備的條件:1)能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。2)具有一至多個限制酶切點,供外源DNA片段插入。3)具有標(biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇。 最常用的載體質(zhì)粒:質(zhì)粒在細(xì)菌中以獨立于擬核之外的方式存在,是一種特殊的遺傳物質(zhì),并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。最常用的質(zhì)粒是大腸桿菌的質(zhì)粒。 其它載體: 噬菌體的衍生物、動植物病毒二、基因工程的原理和技術(shù)1、基因工程的基本原理: 是讓人們感興趣的基因(即目的基因)在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定和高效地表達。 為了實現(xiàn)基因工程的母
4、版,通常要有多種工具酶、目的基因、載體和宿主細(xì)胞等基本要素,并按照一定的程序進行操作:目的基因的獲得、重組DNA的形成、重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞(宿主細(xì)胞),篩選含有目的基因的受體細(xì)胞、基因表達。2:目的基因的獲得:即獲得我們所需要的基因,如人的胰島素基因。(1)目的基因:是指能編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。(2)獲得目的基因的兩種方法: 目的基因的序列已知:用化學(xué)方法合成目的基因。如胰島素基因 或用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴增目的基因 目的基因的序列未知:建立一個包括目的基因在內(nèi)的基因文庫,從基因文庫中找到目的基因3、形成重組DNA分子: 就是將目的基因與載體DNA連接在一起。 通常是用相同的限制性核
5、酸內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體DNA(如質(zhì)粒),就會在目的基因和載體DNA的兩端形成相同的黏性末端,然后用DNA連接酶將目的基因和載體DNA連接在一起,形成重組DNA分子。4、將重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑿纬傻闹亟MDNA分子轉(zhuǎn)移到合適的受體細(xì)胞中。常用的受體細(xì)胞有大腸桿菌、枯草桿菌、酵母菌和動植物細(xì)胞等。如用質(zhì)粒作載體,宿主細(xì)胞應(yīng)選擇大腸桿菌,用氯化鈣處理大腸桿菌,增加大腸桿菌細(xì)胞壁的通透性,使含有目的基因的重組質(zhì)粒進入大腸桿菌宿主細(xì)胞。5、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞: 并不是所有細(xì)胞都接納了重組DNA分子,因此需要篩選含有目的基因的受體細(xì)胞。 采用選擇性培養(yǎng)基篩選。6、目的基因
6、的表達:目的基因在宿主細(xì)胞中表達,能產(chǎn)生人們需要的功能物質(zhì)。三:本章總結(jié):基因工程就是把一種生物的基因轉(zhuǎn)入另一種生物體中,使其產(chǎn)生我們需要的基因產(chǎn)物,或者讓它獲得新的遺傳性狀。基因工程的核心是構(gòu)建重組DNA分子。DNA是遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)過程、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立和遺傳信息傳遞方式的認(rèn)定是基因工程誕生的理論基礎(chǔ),而限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒載體的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用,又為基因工程的創(chuàng)建提供了技術(shù)上的保障?;蚬こ痰牟僮饕徊桨ǎ耗康幕虻墨@得、重組DNA的形成、重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞(也稱宿主細(xì)胞)、篩選含有目的基因的受體細(xì)胞核母妃基因表達。第二章 克隆技術(shù)一、什么是克隆1、繁殖的方式:(1)有
7、性繁殖:經(jīng)過異性生殖細(xì)胞的結(jié)合,產(chǎn)生合子,再由合子發(fā)育成下一代個體的繁殖方式。(2)無性繁殖:不經(jīng)過異性生殖細(xì)胞的結(jié)合,直接由母體產(chǎn)生下一代個體的繁殖方式。 無限繁殖產(chǎn)生的個體保持了親本的遺傳性狀,一次產(chǎn)生后代的數(shù)量可以很大,可以迅速擴大其種群的數(shù)量。2、無性繁殖系:個體通過無性繁殖可連續(xù)傳代并形成群體,這樣的群體稱為無性繁殖系。 克隆就是指無性繁殖系。3、克隆技術(shù): 是指才眾多的基因或細(xì)胞群體中通過無性繁殖和選擇獲得目的基因或特定類型細(xì)胞的操作技術(shù)。在分子水平上,基因克隆是指某種目的基因的復(fù)制、分離的過程;在細(xì)胞水平上,細(xì)胞克隆技術(shù)在利用雜交瘤制備單克隆抗體的技術(shù)中得到應(yīng)用;在個體水平上,克
8、隆技術(shù)就是一種通過單個細(xì)胞,特別是來自特定活體的單個體細(xì)胞進行無性繁殖從而產(chǎn)生新個體的過程或技術(shù)。基因克隆和細(xì)胞克隆是現(xiàn)代生物技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。從理論上說,由于細(xì)胞核具有基因組合全套遺傳信息,生物的體細(xì)胞有潛力直接發(fā)育成胚胎和形成與核供體完全相同的個體克隆。二、植物的克?。?、細(xì)胞全能性(1)植物細(xì)胞全能性:指植物體的每個活細(xì)胞都具有遺傳上的全能性,因而都具有發(fā)育成完整植株的潛能。 原因:從理論上講,每個細(xì)胞都包含該物種的全部遺傳物質(zhì)(全部基因),所以每個活細(xì)胞都應(yīng)具有全能性 。(2)植物細(xì)胞全能性的體現(xiàn):全能性表達的難易程度:受精卵生殖細(xì)胞干細(xì)胞體細(xì)胞;植物細(xì)胞動物細(xì)胞 植物細(xì)胞全能性表達能
9、力強:實踐表明,植物體的幾乎所有組織(如根、莖、葉、花藥、子房及幼胚等組織)的細(xì)胞,通過誘導(dǎo)都可再生新植株。即植物體的每個活細(xì)胞,即使是已經(jīng)高度成熟和分化的細(xì)胞,都保持了恢復(fù)到分生狀態(tài)的能力,都具有遺傳上的全能性。所以植物的組織培養(yǎng)比動物更方便。 不同植物或同種植物不同基因型個體的細(xì)胞全能性有差異:由于不同種類植物或同種植物的不同基因型個體之間遺傳性的差異,細(xì)胞全能性的表達程度大不相同。如擬南芥、煙草和番茄等能在多個世代中保持細(xì)胞全能性的表達;而小麥、要么和水稻等在多次繼代培養(yǎng)后會喪失細(xì)胞全能性的表達能力。 長期培養(yǎng)中,細(xì)胞全能性表達能力下降的原因:1)遺傳物質(zhì)不可逆改變:染色體畸變、細(xì)胞核變
10、異或非整倍體產(chǎn)生,且其結(jié)果不可逆;2)生長發(fā)育條件變化:細(xì)胞或組織中激素平衡被打破,或細(xì)胞對外源生長物質(zhì)的敏感性發(fā)生改變;3)由于其他原因產(chǎn)生了缺乏成胚性的細(xì)胞系。植物克隆成功所需的條件:1)深入探討特定植物細(xì)胞全能性的表達條件(激素配比);2)在植物克隆實驗中,選擇性狀優(yōu)良、細(xì)胞全能性表達充分的基因型。2.植物組織培養(yǎng)程序(1) 概念: 植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制的條件下,將離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上,給予適宜的培養(yǎng)條件,誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、生芽,最終形成完整的植株。(2) 培養(yǎng)過程:離體的植物器官、組織或細(xì)胞 愈傷組織 試管苗 植物體愈傷組織:一種相對沒有分化
11、的活的薄壁細(xì)胞團組成的新生組織。(細(xì)胞排列疏松、無規(guī)則)脫分化:已經(jīng)高度分化的植物細(xì)胞,經(jīng)過誘導(dǎo)重新恢復(fù)了分裂能力,產(chǎn)生愈傷組織的過程,又稱去分化。再分化:脫分化產(chǎn)生的愈傷組織經(jīng)培養(yǎng),重新分化根或芽等器官的過程。組織培養(yǎng)具體過程: 配制含有適當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)和植物生長調(diào)節(jié)劑的半固體培養(yǎng)基(滅菌); 從消毒的根、莖或葉上切取一些小組織塊; 將組織塊放在培養(yǎng)基上培養(yǎng),獲得愈傷組織;(無需光)植物組織切口處的細(xì)胞在創(chuàng)傷的刺激下發(fā)生脫分化稱為分裂的細(xì)胞,不斷進行分裂增殖,在創(chuàng)傷表面形成一種由相對沒有分化的活的的薄壁細(xì)胞團組成的新生組織,即愈傷組織。 以適當(dāng)配比的營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)愈傷組織,直到再生出新
12、植株。(需要光)(3)培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分: 無機營養(yǎng)成分:水、礦質(zhì)元素(全部),如硝酸鹽、銨鹽有機營養(yǎng)成分:1) 碳源:蔗糖2) 含N物質(zhì):氨基酸、維生素3) 瓊脂:0.7%1%,起支持作用植物生長調(diào)節(jié)劑:細(xì)胞分裂素、生長素PH值:5.06.03、植物的克?。海?)理論基礎(chǔ):植物細(xì)胞的全能性(2)技術(shù)基礎(chǔ):植物組織培養(yǎng)(3)主要技術(shù):植物細(xì)胞培養(yǎng);植物器官培養(yǎng);原生質(zhì)體培養(yǎng)4、植物細(xì)胞培養(yǎng)(1)概念:指以單個游離細(xì)胞為外植體的離體無菌培養(yǎng)。 其目的是通過大規(guī)模的細(xì)胞培養(yǎng)以獲得人類所需的細(xì)胞次級代謝產(chǎn)物。(2)采用技術(shù):懸浮細(xì)胞培養(yǎng):通過液體懸浮培養(yǎng)使愈傷組織分散成單細(xì)胞,經(jīng)適宜培養(yǎng)基中成分的誘導(dǎo)
13、,可從單細(xì)胞依次到細(xì)胞團、球形胚、心形胚和胚狀體,最后而形成新植株。5、器官培養(yǎng):(1)概念:指以植物的根、莖、葉、花、果等器官為外植體的離體無菌培養(yǎng)。 (2)如何實現(xiàn)器官發(fā)生和形態(tài)建成:主要通過平衡的植物激素配比進行調(diào)控。1)誘導(dǎo)芽的分化:細(xì)胞分裂素生長素(激動素)2)誘導(dǎo)根的分化:生長素(IAA(吲哚乙酸)細(xì)胞分裂素 (3)細(xì)胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng)的意義:細(xì)胞培養(yǎng)和器官培養(yǎng)時,植物克隆的結(jié)果,不一定是植物,也可以是器官,甚至是細(xì)胞群(愈傷組織)。人們要的可以是植物,也可以是細(xì)胞或者是細(xì)胞代謝產(chǎn)物。6、原生質(zhì)體培養(yǎng):(1)概念:用纖維素酶或果膠酶水解細(xì)胞壁,獲得球形的植物細(xì)胞原生質(zhì)體(細(xì)胞中有代謝
14、活性的原生質(zhì)部分,包括質(zhì)膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核),用適當(dāng)方法進行原生質(zhì)體培養(yǎng),也可獲得新植株。(2)植物原生質(zhì)體的獲得方法:在0.50.6mol/L的甘露醇溶液環(huán)境(較高滲透壓)下用纖維素酶和果膠酶混合液處理根尖、葉片、愈傷組織或懸浮培養(yǎng)細(xì)胞,將細(xì)胞壁消化除去,獲得球形的原生質(zhì)體。問題:為什么要加較高滲透壓的甘露醇?原因:防止原生質(zhì)體吸水脹破。7、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 在原生質(zhì)體培養(yǎng)成功的基礎(chǔ)上,形成了體細(xì)胞雜交技術(shù)(原生質(zhì)體融合)。(1) 概念: 植物體細(xì)胞雜交是指將來自兩個不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞,并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的方法。(2) 過程:(3)誘導(dǎo)融合的方法:物理法包括離心、
15、振動、電刺激等?;瘜W(xué)法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。(4)融合完成的標(biāo)志:新細(xì)胞壁的形成。(5)意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。8、植物細(xì)胞工程:(1)概念:培養(yǎng)植物細(xì)胞(包括原生質(zhì)體),借助基因工程方法,將外源遺傳物質(zhì)(DNA)導(dǎo)入受體細(xì)胞(包括原生質(zhì)體)中或通過細(xì)胞融合、顯微注射等將不同來源的遺傳物質(zhì)重新組合,再通過對這些轉(zhuǎn)基因細(xì)胞或重組細(xì)胞進行培養(yǎng),獲得具有特定性狀的新植株。9、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用:試管苗的快速繁殖、無病毒植物的培育、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)、轉(zhuǎn)基因植物的培育等。練習(xí):(1)為什么體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化成為不同的組織、器官?答:
16、基因在特定空間和時間條件下選擇性表達的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期,生物體不同部位的細(xì)胞表達的基因是不同的,合成的蛋白質(zhì)也不一樣,從而形成了不同的組織和器官。(2)在植物組培過程中,為什么要進行一系列的消毒,滅菌,并且要求無菌操作?答:避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng),且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長。(3)列舉植物克隆的成就:答:1)細(xì)胞培養(yǎng):如人工種子的制造,細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2)器官培養(yǎng):如無病毒植物的培育,試管苗快速繁殖3)原生質(zhì)體培養(yǎng)和植物細(xì)胞工程:轉(zhuǎn)基因植物培養(yǎng)、培養(yǎng)作物新品種三、動物的克隆 1、動物細(xì)胞、組織培養(yǎng)(1)動物細(xì)胞培養(yǎng):就是從動物機體中取出相關(guān)的組織,經(jīng)過機械消化或胰酶消化
17、,使其分散成單個細(xì)胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生存、生長和繁殖。在某種程度上像體內(nèi)一樣呈現(xiàn)一定的組織特性。(2)動物組織培養(yǎng):體外培養(yǎng)動物組織,使其維持生活狀態(tài)或生長特性??梢园殡S組織分化,但最終成為細(xì)胞培養(yǎng)。2、動物細(xì)胞培養(yǎng)過程:(1)培養(yǎng)條件:無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素,以防培養(yǎng)過程中的污染。此外,應(yīng)定期更換培養(yǎng)液,防止代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害。營養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分:糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清(能促進細(xì)胞的生長、增殖和貼附)、血漿等天然成分。溫度:適宜溫度:哺乳動物多是36.50.5;pH:7
18、.27.4。氣體環(huán)境:95%空氣5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。(2)動物細(xì)胞培養(yǎng)的過程:取動物組織塊(動物胚胎或幼齡動物的器官或組織)剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞制成細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。(3)培養(yǎng)過程中的幾點說明: 用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞:動物組織細(xì)胞間隙中含有一定量的膠原纖維蛋白質(zhì),將細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)形成具有一定彈性和韌性的組織和器官。用蛋白酶可使其消化,從而使細(xì)胞相互分離。 原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)需要在CO2保養(yǎng)箱中保溫培養(yǎng): 通過在培養(yǎng)箱內(nèi)模
19、擬形成一個類似細(xì)胞或組織在生物體內(nèi)的生長環(huán)境,如恒定的pH值(7.2-7.4)、穩(wěn)定的溫度(37°C)、較高的相對濕度(95%)、穩(wěn)定的CO2水平(5%),來對細(xì)胞或組織進行體外培養(yǎng)的一種裝置。 原代培養(yǎng):從機體取出后立即進行的細(xì)胞、組織培養(yǎng)。 傳代培養(yǎng):將原代培養(yǎng)細(xì)胞分成若干份,接種到若干份培養(yǎng)基中,使其繼續(xù)生長、增殖。傳代培養(yǎng)的原因:如果不進行傳代培養(yǎng),就會因細(xì)胞密度過大和代謝消耗引起營養(yǎng)枯竭,不能正常生長。(4)離體動物細(xì)胞的生長特性: 細(xì)胞貼壁:懸浮液中分散的細(xì)胞緊貼培養(yǎng)瓶內(nèi)壁才能生長。 接觸抑制:當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互接觸時,細(xì)胞就會停止分裂。 正常的生命活動:生長、
20、分裂、有規(guī)律的衰老、死亡等現(xiàn)象,但不分化。(5)動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用:制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。3、細(xì)胞系、細(xì)胞株: 條件適合時,可以由傳代細(xì)胞建成細(xì)胞系或細(xì)胞株。(1)細(xì)胞系:指可連續(xù)傳代的細(xì)胞。原代培養(yǎng)物在首次傳代時就成為細(xì)胞系。 連續(xù)細(xì)胞系:遺傳物質(zhì)改變,不死性 有的連續(xù)細(xì)胞系是惡性細(xì)胞系,具有異體致瘤性;有的連續(xù)細(xì)胞系獲得了不死性,但保留接觸抑制現(xiàn)象,不致癌。(2)細(xì)胞株:通過一定的選擇或純化方法,從原代培養(yǎng)物或細(xì)胞系中獲得的具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞系。如:單抗細(xì)胞株 細(xì)胞株一般具有恒定的染色體組型、同工酶類型、病毒敏感性和生化特性等。遺傳物質(zhì)未改
21、變。細(xì)胞系泛指可傳代的細(xì)胞,細(xì)胞株指具有特殊性質(zhì)的細(xì)胞系。4.克隆培養(yǎng)法(細(xì)胞克?。海?)概念: 把一個單細(xì)胞從群體中分離出來單獨培養(yǎng),使之繁衍成一個新的細(xì)胞群體的技術(shù),叫克隆培養(yǎng)法或細(xì)胞克隆。(2)特點:遺傳性狀均一、表現(xiàn)的性狀相似,便于研究(3)細(xì)胞克隆的最基本要求:保證所建成的克隆來源于單個細(xì)胞(4)適合于克隆的細(xì)胞:對環(huán)境有較大適應(yīng)范圍和具有較強獨立生存能力的細(xì)胞 群體細(xì)胞 單細(xì)胞無限細(xì)胞系、轉(zhuǎn)化或腫瘤細(xì)胞系原代細(xì)胞、有限細(xì)胞系(5)提高細(xì)胞克隆形成率的措施: 選擇適宜的培養(yǎng)基 添加血清 (胎牛血清) (能促進細(xì)胞的生長、增殖和貼附) 以滋養(yǎng)細(xì)胞支持生長(經(jīng)射線照射的小鼠成纖維細(xì)胞)
22、 激素刺激(胰島素等) 使用CO2培養(yǎng)箱,調(diào)節(jié)PH(6)細(xì)胞克隆的主要途徑 從普通細(xì)胞系中分離出缺乏特殊基因的突變細(xì)胞系。 用于研究細(xì)胞的遺傳規(guī)律和生理特性。5、細(xì)胞融合與細(xì)胞雜交:(1)細(xì)胞融合:指用自然或人工方法,使兩個或多個不同的細(xì)胞融合成一個細(xì)胞的過程。(2)誘導(dǎo)融合的方法:1)生物法:滅活的仙臺病毒誘導(dǎo)融合,是動物細(xì)胞融合所特有的 2)化學(xué)法:聚乙二醇誘導(dǎo)融合 3)物理法:電融合技術(shù):效率很高(3)細(xì)胞雜交:基因型不同的細(xì)胞間的融合稱為細(xì)胞雜交。(4)動物細(xì)胞融合技術(shù)的應(yīng)用由于細(xì)胞雜交中染色體容易丟失,因此利用雜交細(xì)胞檢測特定染色體丟失與特定基因產(chǎn)物減少的對應(yīng)關(guān)系,可以進行基因定位。
23、(5)動物細(xì)胞融合的意義:克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性,成為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育的重要手段。(6)動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較:動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似,常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。比較項目細(xì)胞融合的原理細(xì)胞融合的方法誘導(dǎo)手段用途植物體細(xì)胞雜交細(xì)胞膜的流動性去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合離心、電刺激、振動,聚乙二醇等試劑誘導(dǎo)克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性,獲得雜種植株動物細(xì)胞融合細(xì)胞膜的流動性使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合除應(yīng)用植物細(xì)胞雜交手段外,再加滅活的病毒誘導(dǎo)制備單克隆抗體的技術(shù)之一6
24、、雜交瘤技術(shù)和單克隆抗體制備:(1)雜交瘤技術(shù):將抗體生成細(xì)胞同瘤細(xì)胞進行雜交的技術(shù)。該技術(shù)解決了抗血清的異質(zhì)性問題。(2)雜交瘤技術(shù)制備單抗體: 抗體:一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。 雜交瘤技術(shù)制備單抗體的基本方法:1) 用外界抗原刺激動物(如小鼠),使其發(fā)生免疫反應(yīng),使B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生抗體;2) 利用仙臺病毒或聚乙二醇等作介導(dǎo),使經(jīng)免疫的動物的脾細(xì)胞與可以無限傳代的骨髓瘤細(xì)胞融合;3) 經(jīng)過篩選、克隆培養(yǎng),獲得來自單一細(xì)胞的既能產(chǎn)生特異抗體、又能無限增殖的雜交瘤細(xì)胞克隆。 單克隆抗體的制備過程:注入小鼠細(xì)胞融合分離抗原注入小鼠體內(nèi)B淋巴細(xì)胞
25、骨髓瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)選擇培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)基體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)從腹水提取從培養(yǎng)液提取單克隆抗體 制備過程中的相關(guān)問題:1)單克隆抗體的制備運用了哪些動物細(xì)胞工程技術(shù)? 答:動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合2)制備過程中進行了幾次篩選?每次篩選的目的是什么? 答:兩次篩選:在細(xì)胞融合后選出雜交瘤細(xì)胞;對雜交瘤細(xì)胞進行培養(yǎng)后選出能產(chǎn)生特定抗體的細(xì)胞群,繼續(xù)培養(yǎng)。(3)雜交瘤細(xì)胞的特點:既能大量繁殖,又能產(chǎn)生專一的抗體。(4)雜交瘤技術(shù)制備單克隆抗體的優(yōu)點:可以從特異抗原成分比例極少的抗原混合物中獲得單抗。特異性強,靈敏度高。(5)單克隆抗體的作用: 作為診斷試劑:準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異,并跟一定
26、抗原發(fā)生特異性結(jié)合,具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。 用于治療疾病和運載藥物:主要用于治療癌癥治療,可制成“生物導(dǎo)彈”,也有少量用于治療其它疾病。7、動物細(xì)胞全能性的表現(xiàn)程度:受精卵 二分裂球四分裂球八分裂球桑椹胚囊胚原腸胚組織、器官幼體 動物的受精卵,卵裂球含有2-8個細(xì)胞時,每個細(xì)胞具有全能性。 隨著胚胎發(fā)育的繼續(xù),有的細(xì)胞只具有分化出各種組織細(xì)胞的潛能,這樣的細(xì)胞叫多能干細(xì)胞。 有的細(xì)胞只能分化為一種細(xì)胞,叫單能干細(xì)胞。在動物體內(nèi),已經(jīng)分化的細(xì)胞不再分化為其他細(xì)胞,甚至終生不再分裂,如高度分化的神經(jīng)細(xì)胞 動物細(xì)胞全能性的表現(xiàn)程度 受精卵胚胎干細(xì)胞多能干細(xì)胞單能干細(xì)胞體細(xì)胞 低等動物細(xì)胞
27、:全能性一般容易體現(xiàn)。 癌細(xì)胞:仍能逆轉(zhuǎn)為正常細(xì)胞。無論分化還是癌變,變化的都是表現(xiàn)型,基因組成的完整性可以保留。8、動物難以克隆的根本原因: 基因的選擇性表達(差異表達),使得細(xì)胞中合成了專一的蛋白質(zhì),即動物細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了分化。分化的細(xì)胞,其細(xì)胞核中物種的基因組完整,具有全能性,但其基因組中的基因不同時進行活動,有的基因開放,有的基因關(guān)閉(如哺乳動物的紅細(xì)胞),不能像受精卵那樣發(fā)揮細(xì)胞的全能性,以此為起點進行細(xì)胞克隆,難度很大。9、細(xì)胞核移植實驗和動物的克隆繁殖:(1)核移植概念:就是利用一個細(xì)胞的細(xì)胞核(核供體)來取代另一細(xì)胞中的細(xì)胞核,形成一個重建的“合子”。(2)哺乳動物核移植可以分為
28、胚胎細(xì)胞核移植(比較容易)和體細(xì)胞核移植(比較難)。(3)選用去核卵(母)細(xì)胞的原因:卵(母)細(xì)胞比較大,容易操作;卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多,營養(yǎng)豐富。(4)體細(xì)胞核移植的大致過程是: 核移植胚胎移植(5)多莉的培育用到了哪些技術(shù)?答:核移植、動物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎移植(6)體細(xì)胞克隆羊的培育成功,證明了什么? 答:1)高度分化細(xì)胞經(jīng)一定技術(shù)處理,也可回復(fù)到類似受精卵時期的功能。 2)在胚胎和個體發(fā)育中,細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控細(xì)胞核(包括異源的細(xì)胞核)發(fā)育的作用。(7)體細(xì)胞克隆羊成功的分子細(xì)胞生物學(xué)機理有哪些? 答:1)重組卵細(xì)胞最初分裂時雖然復(fù)制了DNA,但轉(zhuǎn)錄并未開始2)重組卵細(xì)胞的供體核DNA丟失了來
29、源于乳腺細(xì)胞的阻止核基因表達的調(diào)節(jié)蛋白。3)重組卵細(xì)胞開始第三次分裂時,原乳腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白全部被卵細(xì)胞質(zhì)中的蛋白因子替換了,核DNA被重新編排,胚細(xì)胞開始表達自己的基因,進而調(diào)控胚在代孕母親子宮中的進一步發(fā)育。4)核移植前對乳腺細(xì)胞的營養(yǎng)限制性培養(yǎng)(調(diào)節(jié)牛血清濃度)和電脈沖細(xì)胞融合技術(shù),有利于核的變化和細(xì)胞融合后基因表達分子開關(guān)啟動。(8)體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用:加速家畜遺傳改良進程,促進良畜群繁育; 保護瀕危物種,增大存活數(shù)量;生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白; 作為異種移植的供體;用于組織器官的移植等。(9)體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題:克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。(10)動物克隆成
30、功的條件: 1)具有包含本物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞。 如:乳腺上皮細(xì)胞;2)能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)。 如:去核卵的細(xì)胞質(zhì);3)完成胚胎發(fā)育的必要的環(huán)境條件。 如:誘導(dǎo)重組細(xì)胞生長、分化的實驗條件和懷胎母體的子宮環(huán)境10、練習(xí):(1)用于動物細(xì)胞培養(yǎng)的組織和細(xì)胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織,其主要原因是這樣的組織細(xì)胞 ( ) A、容易產(chǎn)生各種變異 B、具有更強的全能性C、取材十分方便 D、分裂增殖的能力強(2)下列為有關(guān)動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,其中不正確的是( )A用于培養(yǎng)的細(xì)胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織B將所取的組織先用胰蛋白酶等進行處理使其分散成單個細(xì)胞C
31、在培養(yǎng)瓶中要定期用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離,制成懸浮液D動物細(xì)胞培養(yǎng)只能傳50代左右,所培養(yǎng)的細(xì)胞全部衰老死亡 (3)用動、植物成體的體細(xì)胞進行離體培養(yǎng),下列敘述正確的是( )A都需用CO2培養(yǎng)箱 B都須用液體培養(yǎng)基 C都要在無菌條件下進行 D都可體現(xiàn)細(xì)胞的全能性(4)動物細(xì)胞克隆是指( ) A一個單細(xì)胞培養(yǎng)成一個新的細(xì)胞群的技術(shù) B一個重組細(xì)胞經(jīng)分裂、分化發(fā)育成一個動物個體的技術(shù) C幾個同種動物的細(xì)胞培養(yǎng)成一個新的細(xì)胞群的技術(shù) D一個卵裂球經(jīng)胚胎分割發(fā)育成四個細(xì)胞群的技術(shù)(5)某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細(xì)胞的毒性,準(zhǔn)備對某種動物的肝腫瘤細(xì)胞(甲)和正常肝細(xì)胞(乙)進行動物細(xì)胞培養(yǎng)。下列
32、說法正確的是 ( )A.在利用兩種肝組織塊制備肝細(xì)胞懸液時,也可用胃蛋白酶處理B.細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行,CO2的作用是刺激細(xì)胞的呼吸C.甲、乙細(xì)胞在持續(xù)的原代培養(yǎng)過程中,乙會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象D.僅用該培養(yǎng)液也能用來培養(yǎng)乙肝病毒(6)下列關(guān)于動物細(xì)胞培養(yǎng)的敘述,正確的是 ( )A.培養(yǎng)中的人效應(yīng)T細(xì)胞能產(chǎn)生單克隆抗體B.培養(yǎng)中的人B細(xì)胞能夠無限地增殖C.人的成熟紅細(xì)胞經(jīng)過培養(yǎng)能形成細(xì)胞株D.用胰蛋白酶處理肝組織可獲得單個肝細(xì)胞(7)世界上第一只克隆綿羊“多莉”的培育等程序如圖所示。請仔細(xì)看右圖后回答問題:1)圖中 過程為_。通過過程形成的重組細(xì)胞核遺傳物質(zhì)與質(zhì)遺傳物質(zhì)各來
33、自哪里?_2)實施時,所需的受體細(xì)胞大多采用動物卵細(xì)胞的原因是:_。3)b過程細(xì)胞分裂的方式是_,此過程是否進行細(xì)胞分化?_(答“有”或“無”)4)圖中c所指過程為_ ,圖中d指的是克隆綿羊“多莉”經(jīng)過在母體子宮內(nèi)_后_。5)“多莉”面部的毛色和性別與 _綿羊相同,請根據(jù)遺傳學(xué)原理說明判斷依據(jù):_ 。6)若不考慮環(huán)境因素影響,多莉的性狀是否全部像以上綿羊?為什么?7)植物組織培養(yǎng)之后,克隆綿羊培育成功,證明動物_。8)圖中技術(shù)具有多種用途,但是不能( )A.有選擇地繁殖某一性別的家畜 B.繁殖家畜中的優(yōu)良個體C.用于保存物種 D.改變動物的核基因(9)在現(xiàn)有技術(shù)條件下,還不能將從動物體內(nèi)分離出
34、來的成熟的體細(xì)胞直接培養(yǎng)成一個新個體,而是必須將體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì) 胞中才能發(fā)育成新個體,你認(rèn)為原因最可能是( )A.卵細(xì)胞大,便于操作 B.卵細(xì)胞含有的營養(yǎng)物質(zhì)多C.卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)可使體細(xì)胞核全能性得到表達 D.重組細(xì)胞才具有全能性答案:(1)D; (2)D (3)A (4)A (5)C (6)D(7):1)細(xì)胞核移植;2)具有調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì);3)有絲分裂;有; 4)胚胎移植;妊娠;出生;5)白面;“多莉”綿羊的核基因和性染色體全部來自白面綿羊;6)卵細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)的遺傳物質(zhì)也能控制某些性狀;7)細(xì)胞核也具有全能性;8)D;(9)C四、本章總結(jié)生命的基本特征之一是自我復(fù)制
35、和自我繁殖。個體通過無性繁殖可連續(xù)傳代并形成群體,這樣的群體稱無性繁殖系??寺【褪侵笩o性繁殖系。在分子水平上,基因克隆是指某種目的基因的復(fù)制、分離過程;在細(xì)胞水平上,細(xì)胞克隆技術(shù)在利用雜交瘤制備單克隆抗體的技術(shù)中得到充分運用;在個體水平上,克隆技術(shù)就是一種通過單個細(xì)胞,特別是來自特定活體的單個體細(xì)胞進行無性繁殖從而產(chǎn)生新個體的過程或技術(shù)??寺〖夹g(shù)在分子細(xì)胞核個體水平上都得到很大發(fā)展。從理論上講,細(xì)胞(主要是包含遺傳物質(zhì)的細(xì)胞核)具有的發(fā)育全能性是生物克隆的基本條件。實際研究表明,生物(特別是高等動物)的克隆需要以下基本條件:具有包含物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞、能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物
36、質(zhì)、完成胚胎發(fā)育的必要的環(huán)境條件。植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是植物的細(xì)胞核組織培養(yǎng),理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性。植物克隆可用于植物細(xì)胞培養(yǎng)植物器官培養(yǎng),在植物的細(xì)胞培養(yǎng)中,原生質(zhì)體的分離與培養(yǎng)在解決整體植株上研究植物性狀及其遺傳特性的困難中,起到了重要作用。原生質(zhì)體培養(yǎng)成功后,植物細(xì)胞工程技術(shù)得以發(fā)展,即在原生質(zhì)體培養(yǎng)的基礎(chǔ)上,由原生質(zhì)體融合(體細(xì)胞雜交)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合的技術(shù)。植物組織培養(yǎng)和克隆的研究及時間經(jīng)歷了一個世紀(jì)的發(fā)展,解決了人類生存的關(guān)鍵問題(糧食問題)。動物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)是動物的細(xì)胞和組織培養(yǎng)。動物細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得需要的細(xì)胞株系,把一個單細(xì)胞從群體中分離出來單獨培養(yǎng),使之繁殖成一個新的細(xì)
37、胞群體的克隆培養(yǎng)技術(shù)可以獲得純系細(xì)胞。動物細(xì)胞工程的主要技術(shù)手段是細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞融合,通過其發(fā)展起來的單克隆抗體技術(shù)帶來了細(xì)胞免疫學(xué)中的一次革命。由于動物個體發(fā)育過程中基因的選擇性表達,使得動物難以通過克隆進行繁殖。胚胎細(xì)胞克隆技術(shù)和體細(xì)胞核移植技術(shù)已經(jīng)成功實現(xiàn)了部分動物的克隆繁殖。第三章 胚胎工程一、從受精卵談起:1、受精作用:(1)概念:成熟的精卵融合成為受精卵的過程。(2)場所:輸卵管(3)過程:(4)結(jié)果:形成受精卵(5)相關(guān)問題: 為什么只有同種動物精卵才能結(jié)合?答:同種動物精子、卵細(xì)胞表面有特異性相互識別的蛋白,這是同種動物精卵才能結(jié)合的原因之一。 受精作用完成的標(biāo)志是什么? 答:
38、在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時,說明卵子已經(jīng)完成受精。2、胚胎發(fā)育的過程 受精卵是動物個體發(fā)育的起點。(1)胚胎發(fā)育過程: 受精卵卵裂球(包括包括2細(xì)胞期、4細(xì)胞期、8細(xì)胞、16細(xì)胞期、32細(xì)胞期)囊胚期原腸胚期(包括內(nèi)、中、外三胚層和原腸腔)幼體(2)各發(fā)育時期的特點: 卵裂期:細(xì)胞有絲分裂,細(xì)胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體體積并不增加,或略有減小。當(dāng)卵裂球含28個細(xì)胞時,每個細(xì)胞都具有全能性,均可以發(fā)育成一個完整的個體。 桑椹胚:胚胎細(xì)胞數(shù)目達到32個左右時,胚胎形成致密的細(xì)胞團,形似桑椹。仍處于卵裂期,是全能細(xì)胞。 囊胚:細(xì)胞開始出現(xiàn)分化(該時期細(xì)胞的全能性仍比較高,也可用于
39、胚胎分割):1)個體較小的滋養(yǎng)層細(xì)胞:位于囊胚外表,發(fā)育成胚胎的附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu),胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)。2)聚集在胚胎一端個體較大的細(xì)胞:稱為內(nèi)細(xì)胞團,即胚胎干細(xì)胞,是一種未分化的細(xì)胞,具有發(fā)育全能性,將來發(fā)育成胎兒的各種組織。3)中間的空腔稱為囊胚腔。 原腸胚:有了三胚層的分化,具有囊胚腔和原腸腔。原腸胚的內(nèi)、中、外三個胚層逐漸分化形成各種器官原基。 器官的形成:3、總結(jié):1)受精卵是新生命的第一個細(xì)胞,全能性最高。細(xì)胞全能性隨發(fā)育的深化而降低。 2)發(fā)育中的細(xì)胞分裂均為有絲分裂,產(chǎn)生的是體細(xì)胞;原腸胚階段是個體發(fā)育中分化程度最高的階段,但應(yīng)注意細(xì)胞分
40、化貫穿整個個體發(fā)育過程。二、胚胎工程1、胚胎工程概念:泛指在動物胚胎發(fā)育過程中所進行的各種胚胎操作技術(shù)。 胚胎工程的研究對象主要限定于高等脊椎動物,特別是哺乳動物。研究的重點內(nèi)容有:體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。2、體外受精和胚胎體外培養(yǎng):(1)體外受精概念:就是采集雌性動物的卵細(xì)胞和雄性動物的精子,使其在試管中受精。(2)體外受精步驟: 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng):主要方法:用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后用穿刺針吸取卵泡液,取出卵母細(xì)胞,在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精。 精子的采集和獲能:在體外受精前,要將成熟的精子放入培養(yǎng)液中培養(yǎng),對精子
41、進行獲能處理。 受精:獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(3)胚胎的體外培養(yǎng):精子與卵子在體外受精后,應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng),以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜,除一些無機鹽和有機鹽外,還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時,可進行植入或著床。通常移植的最適宜時期是發(fā)育到8細(xì)胞以上的胚胎,如早期囊胚。3、胚胎移植(1)概念:也稱“借腹懷胎” 將經(jīng)濟價值較高、遺傳性狀優(yōu)秀的母畜,經(jīng)過激素處理,使其超數(shù)排卵后受精,然后將發(fā)育的早期胚胎分別移植到同期發(fā)情的代孕母的子宮內(nèi),通過代孕母妊娠產(chǎn)
42、仔的技術(shù)。供體:提供胚胎的個體。良種雌性動物受體:接受胚胎的個體。一般品種的雌性動物。(2)胚胎移植的基本程序:對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體,有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體,供體和受體是同一物種。并用激素進行同期發(fā)情處理,用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。 配種或人工授精。 對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天,用特制的沖卵裝置,把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對胚胎進行質(zhì)量檢查,此時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入196的液氮中保存。 對胚胎進行移植。 移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。(3)胚胎移植地
43、位:如轉(zhuǎn)基因、核移植,或體外受精等任何一項胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。(4)胚胎移植的意義:大大縮短了供體本身的繁殖周期,充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力。(5)胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ):(看一下即可) 移動到任何一頭動物子宮內(nèi)都能發(fā)育嗎?答:應(yīng)是同種動物。動物發(fā)情排卵后,同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。為什么能收集到胚胎?早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。 供體和受體會不會發(fā)生排斥?同種動物的受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受
44、體的存活提供了可能。 移植的胚胎能否保留供體雙親的特性,是否具有受體的性狀?供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系,但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。(6)胚胎移植成功與否要有兩個關(guān)鍵條件 胚胎移植一般應(yīng)在同種的雌性供體和受體之間進行。 進行胚胎移植的供體和受體的生理狀態(tài)要相同。4、胚胎分割(1)概念:指借助顯微操作技術(shù)(采用機械方法)將早期胚胎切割成幾等份(如2等份、4等份等),再移植到代孕母子宮,產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。(2)胚胎分割基本過程: 將發(fā)育良好的胚胎移入含培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中; 在顯微鏡下用切割針或切割刀分割胚胎,或用酶處理將卵裂球中的細(xì)胞分開; 分割的胚胎或細(xì)胞直接
45、移植給受體,或在體外培養(yǎng)到囊胚階段再移植到受體內(nèi),著床發(fā)育產(chǎn)仔。(3)意義:來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì),屬于無性繁殖??沙杀对黾优咛?shù)量,可以快速繁殖良種畜。(4)材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中,細(xì)胞開始分化,但其全能性仍很高,可用于胚胎分割。)(5)問題:對囊胚階段的胚胎進行分割時。為什么要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割?內(nèi)細(xì)胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn),它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞,其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞,只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團均等分割,會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團多的部分正常發(fā)育的能力強,少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良,甚至不能發(fā)育等問題 5、胚胎干
46、細(xì)胞(1)概念:(簡稱ES或EK細(xì)胞),是由早期胚胎(囊胚)的內(nèi)細(xì)胞團分離出來的一類細(xì)胞。(2)特點:1)形態(tài):體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯.2)功能:具有發(fā)育的全能性和二倍體核型,可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。3)體外培養(yǎng)ES細(xì)胞可以增殖而不分化。對它可以進行冷凍保存,也可以進行遺傳改造。(3)胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng): 培養(yǎng)關(guān)鍵: 需要一種能促進胚胎干細(xì)胞的生長,但抑制其分化的一種培養(yǎng)體系。(胚胎成纖維細(xì)胞) 培養(yǎng)過程: 1)制備飼養(yǎng)層(胚胎成纖維細(xì)胞):培養(yǎng)皿底部; 2)培養(yǎng)液中培養(yǎng)胚胎到內(nèi)細(xì)胞團突出飼養(yǎng)層; 3)酶消化或機械剝離內(nèi)細(xì)胞團; 4)酶消化為單個細(xì)胞。5)加飼養(yǎng)層繼續(xù)培養(yǎng)。(4
47、)胚胎干細(xì)胞核移植: 概念:將胚胎干細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中,經(jīng)過胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動物的技術(shù)。 利用該技術(shù),可以培養(yǎng)出與細(xì)胞核供體極為相似的“復(fù)制品” 過程:細(xì)胞核移植;胚胎培養(yǎng);胚胎移植。(5)胚胎干細(xì)胞的主要用途是: 基因敲除,獲得移植器官 培育出人造組織器官,用于器官移植 改良創(chuàng)造動物新品種。三、本章總結(jié): 胚胎工程通常指各種胚胎操作技術(shù)。其研究對象主要限定于高等脊椎動物,特別是哺乳動物。研究的重點內(nèi)容有:體外受精、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等。這些技術(shù)都是在胚胎發(fā)育過程中進行的。 動物的胚胎發(fā)育開始于受精卵的分裂。受精后受精卵開始卵裂產(chǎn)生卵裂球,之后細(xì)胞繼續(xù)分裂成為中空的囊泡或胚泡,囊胚內(nèi)細(xì)胞團不斷增值分化,逐漸分為三胚層:內(nèi)胚層
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