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#技朗細胞A原生境休A琢生茨體B植暢細胞B?質(zhì)休念朶種細胞脫轆臨傷組織酚化?朶種植株(2)誘導融合的方法:物理法包括離心、振動、電刺激等?;瘜W法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。(3)意義:技朗細胞A原生境休A琢生茨體B植暢細胞B?質(zhì)休念朶種細胞脫轆臨傷組織酚化?朶種植株(2)誘導融合的方法:物理法包括離心、振動、電刺激等。化學法一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導劑。(3)意義:克服了遠緣雜交不親和的障礙。]③雜升細胞(二)動物細胞工程1.動物細胞培養(yǎng)概念:動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關的組織,將它分散成單個細胞,然后放在適宜的培養(yǎng)基中,讓這些細胞生長和繁殖。動物細胞培養(yǎng)的流程:取動物組織塊(動物胚胎或幼I?(1)(2)朵科植林專題2細胞工程(一)植物細胞工程理論基礎(原理):細胞全能性全能性表達的難易程度:受精卵>生殖細胞〉干細胞>體細胞;植物細胞〉動物細胞植物組織培養(yǎng)技術(1)過程:離體的植物器官、組織或細胞一一愈傷組織一一試管苗一一植物體(2)用途:微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。(3)地位:是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。植物體細胞雜交技術(1)過程:胎新的匙植物觀甲-燮關生質(zhì)休甲胎新的匙植物細施乙空直飪質(zhì)休乙齡動物的器官或組織)一剪碎一用腮蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞f制成細胞懸液f轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行廈代培養(yǎng)一貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。細胞貼壁和接觸抑制:懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細胞貼壁。細胞數(shù)目不斷增多,當貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時,細胞就會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制:(4)①(4)①無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應進行無菌處理。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,應定期更換培養(yǎng)液,防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。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、血漿等天然成分。溫度:適宜溫度:哺乳動物多是36.5°C+0?59;pH:7.2?7.4。氣體環(huán)境:95%空氣+5叫0是細胞代謝所必需的,CO:的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

(5)動物細胞培養(yǎng)技術的應用: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)學研究的各種細胞。動物體細胞核移植技術和克隆動物(1)哺乳動物核移植可以分為蹬細胞核移植(比較容易)和體細胞核移植(比較難)。(2)選用去核卵(母)細胞的原因:卵(母)細胞比較大,容易操作;卵(母)細胞細胞質(zhì)多,營養(yǎng)豐富。(3)體細胞核移植的大致過程是:(右圖)選擇供體母牛受體母牛II同期發(fā)情處理I粗級排卵供體公牛一氏科沖卵I質(zhì)■檢査、焙界一胚題移拉?I妖厳槍査I分娩(胚加移帳的轅牛)(4)體細胞核移植技術的應用:②保護瀕危物種,增大存活數(shù)量;②保護瀕危物種,增大存活數(shù)量;④作為異種移植的供體;生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白;⑤用于組織器官的移植等。(5)體細胞核移植技術存在的問題:克隆動物存在著健塵問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。動物細胞融合(1)動物細胞融合也稱細胞雜交,是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞,稱為雜交細胞「(2)動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同,誘導動物細胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似,常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。(3)動物細胞融合的意義:克服了遠緣雜交的不親和性,成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物極品獨培育的重要手段。(4)動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較:比較項目細胞融合的原理細胞融合的方法誘導手段用法植物體細胞雜交細胞膜的流動性去除細胞壁后誘導原生質(zhì)體融合離心、電刺激、振動,聚乙二醇等試劑誘導克服了遠緣雜交的不親和性,獲得雜種植株動物細胞融合細胞膜的流動性使細胞分散后誘導細胞融合除應用植物細胞雜交手段外,再加滅活的病毒誘導制備單克隆抗體的技術之一

4?單克隆抗體抗體:一個B淋巴細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-純單克隆抗體的制備過程:(4)雜交瘤細胞的特點:既能大量繁殖,乂能產(chǎn)生專一的抗體匚(4)單克隆抗體的優(yōu)點:特異性強,靈敏度高,并能大量制備.(5)單克隆抗體的作用:作為診斷試劑:準確識別各種抗廈物質(zhì)的細微差異,并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合,具有準確.高效、簡易,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"生物導彈”,也有少量用于治療其它疾病。專題3胚胎工程(-)動物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎工程是指對動物呈期歴胎或配壬所進行的多種顯微操作和處理技術,如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。經(jīng)過處理后獲得的胚胎,還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代,以滿足人類的各種需求。2、動物胚胎發(fā)育的基本過程受精場所是母體的輸卵管上段二卵裂期:特點:細胞有絲分裂,細胞數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體體積并不增加,或略有減小。桑桓胚:特點:胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時,胚胎形成致密的細胞團,形似桑植。是全能細胞。(4)囊胚:特點:細胞開始出現(xiàn)分化(該時期細胞的全能性仍比較高)o聚集在胚胎一端個體較大的細胞稱為內(nèi)細胞團,將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔,(5)原腸胚:特點:有了三胚層的分化,具有囊胚腔和原腸腔。(二)胚胎干細胞1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞,來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。2、具有胚胎細胞的特性,在形態(tài)上表現(xiàn)為體私小,細胞核大,核仁明顯;在功能上,具有發(fā)育的全能性,可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。另外,在體外培養(yǎng)的條件下,可以增殖而不發(fā)生分化,可進行冷凍保存,也可進行遺傳改造。3、胚胎干細胞的主要用途是:可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律;是在體外條件下研究細胞分化的理想材料,在培養(yǎng)液中加入分化誘導因子,如牛黃酸等化學物質(zhì)時,就可以誘導ES細胞向不同類型的組織細胞分化,這為揭示細胞分化和細胞週亡的機理提供了有效的手段;可以用于治療人類的某些頑疾,如帕金森綜合癥、少年糖尿病等;利用可以被誘導分化形成新的組織細胞的特性,移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能;隨著組織工程技術的發(fā)展,通過ES細胞體外誘導分化,定向培育岀人造組織器官,用于器官移植,解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。(三)胚胎工程的應用體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細胞的采集和培養(yǎng):主要方法:用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后,從輸卵管中沖取卵子,克接與獲能的精子在體外受精。第二種方法:從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞;第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等百接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞。采集的卵母細胞,都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后,才能與獲能的精子受精。⑵精子的釆集和獲能:在體外受精前,要對精子進行獲能處理。⑶受精:獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細胞在獲能溶液或?qū)S玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程。(4)胚胎的早期培養(yǎng):精子與卵子在體外受精后,應將受精卵移入發(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、核昔酸等營養(yǎng)成分,以及血清等物質(zhì)。當胚胎發(fā)育到適宜的階段時,可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培育到桑植胚或囊胚階段才能進行移植,小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植,人的體外受精胚胎可在8~16個細胞階段移植。)胚胎移植(1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎,或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動物的體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術。其中提供胚胎的個體稱為“供體”,接受胚胎的個體稱為“受體”(供體為優(yōu)良品種,作為受體的雌性動物應為常見或存量大的品種。)地位:如轉(zhuǎn)基因、核移植,或體外受精等任何一項胚胎工程技術所生產(chǎn)的胚胎,都必須經(jīng)過胚胎移植技術才能獲得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。

⑵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。(3)生理學基礎:①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。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n受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應。這為胚胎在受體的存活提供了可能。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。基本程序主要包括:①對供.受體的選擇和處理。選樣遺傳特性和生產(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,供體和受體是回二物種。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、檢査.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,此時的胚胎應發(fā)育到桑搭或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入一1969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。胚胎分割(1)概念:是指采用機械方法將星期歴"尸切割(1)概念:是指采用機械方法將星期歴"尸切割2等份、4等份等,經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。意義:來自同一胚胎的后代具有擔回的遺傳物質(zhì),屬于無性繁殖。材料:發(fā)育良好,形態(tài)正常的桑植胚或囊胚。(桑植胚至囊胚的發(fā)育過程中,細胞開始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割。)操作過程:對囊胚階段的胚胎分割時,要將內(nèi)細胞團均等分割,否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。專題4生物技術的安全性和倫理問題(-)轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論:(1)基因生物與食物安全:反方觀點:反對“實質(zhì)性等同”.出現(xiàn)滯后效應.出現(xiàn)新的過敏原.營養(yǎng)成分改變正方觀點:有安全性評價、科學家負責的態(tài)度.無實例無證據(jù)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全:對生物多樣性的影響反方觀點:擴散到種植區(qū)之外變成野生種類.成為入侵外來物種、重組出有害的病原體.成為超級雜草、有可能造成“基因污染”限、魏msw間有限反方觀點:打破物種界限.二次污染、重組出有害的病原微生物.毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體正方觀點:不改變生物原有的分類地位.減少農(nóng)藥使用、保護農(nóng)田土壤環(huán)境(-)生物技術的倫理問題(1)克隆人:兩種不同觀點,多數(shù)人持否定態(tài)度。否定的理由:克隆人嚴重違反了人類倫理道德,是克隆技術的濫用;克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統(tǒng)的倫理道徳觀念;克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人??隙ǖ睦碛桑杭夹g性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢査等方法解決。不成熟的技術也只有通過實踐才能使之成熟。中國政府的態(tài)度:禁止生殖性克隆,不反對治療性克隆二四不原則:不贊成.不允許.不支持.不接受任何生殖性克隆人的實驗。(2)試管嬰兒:兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點,多數(shù)人持認可態(tài)度。否定的理由:把試管嬰兒當作人體零配件工廠,是對生命的不尊重;早期生命也有活下去的權利,拋棄或殺死多余胚胎,無異于“謀殺”°肯定的理由:解決了不育問題,提供骨髓中造血干細胞救治患者最好.最快捷的方法,提供骨髓造血干細胞并不會對試萱翌兒造成損傷。基因身份證:否定的理由:個人基因資訊的泄漏造成基因歧視,勢必造成遺傳學失業(yè)大軍、造成個人婚姻困難、人際關系疏遠等嚴重后果??隙ǖ睦碛桑和ㄟ^基因檢測可以及早采取預防措施,適時進行治療,達到挽救患者生命的目的。(三)生物武器仃)種類:致病菌、病毒、生化毒劑,以及經(jīng)過基因重組的致病菌「⑵散布方式:吸入.誤食.接觸帶菌物品.被帶菌昆蟲叮咬等’⑶特點:致病力強.多數(shù)具傳染性.傳染途徑多.污染面廣.有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn).危害時間長等:禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度專題5生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理項目理論基礎意義實例物質(zhì)循環(huán)可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展無廢棄物農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物多樣性程度高,可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性“三北”防護林建設中的單純林問題,珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡可避免系統(tǒng)的失衡和破壞太湖富營養(yǎng)化問題社會、經(jīng)濟、自然復合系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關系,保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定林業(yè)建設中自然系統(tǒng)與社會、經(jīng)濟系統(tǒng)的關系問題系統(tǒng)的結(jié)構決定功能原理:分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構以改善功能?;~塘系統(tǒng)整體性保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關系

原理:整體大于部分二、生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景1、生態(tài)工程的實例分析類型主要原理注意問題農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理核心:沼氣工程優(yōu)點:農(nóng)林牧副漁全面發(fā)展;開發(fā)可更新資源,減少環(huán)境污染小流域綜合治理生態(tài)工程整體性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、工程學原理“綜合”表現(xiàn)在同時考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū),生態(tài)工程模式應各具特色大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復工程物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理工程建設中應注意的問題考慮樹種生態(tài)適應性問題,種植適宜品種考慮樹種多樣性,保證防護林體系穩(wěn)定不同地區(qū)應根據(jù)當?shù)厍闆r采取不同策略濕地生態(tài)恢復工程協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理主要措施:退耕還林主要困難:解決遷出湖區(qū)居民的生計問題礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復工程系統(tǒng)學和工程學原理種植耐旱的灌木、草和樹確定合理載牧量改良表土城市環(huán)境生態(tài)工程協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理解決大氣污染措施:禁止使用有鉛汽油水污染:減少或禁止污水排放,進行污水凈化-、生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指應用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構與功能相協(xié)調(diào)原則,結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設計的促進物質(zhì)被分層多級利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。二、生態(tài)工程的基本原理生態(tài)工程的設計所依據(jù)的是生態(tài)學和工程學原理1、生態(tài)學原理物種共生原理:自然界任何一種生物都不能離開其他生物而單獨生存和繁衍,存在著共生、競爭等關系,這構成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機制。生態(tài)位原理:生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位,依據(jù)此原理,可構建一個具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。食物鏈原理:食物鏈/食物網(wǎng)是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的基礎,物種間的食物關系是生態(tài)工程設計的重要因素。物種多樣性原理:生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高,抵抗力穩(wěn)定性越陷越高,生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。(如“三北防護林”蟲害、珊瑚礁區(qū)的生機)2、工程學原理物質(zhì)循環(huán)再生原理:物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復,分層分級利用。我國古代的“無廢棄物農(nóng)業(yè)”一一利用收集到的一切可能的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料,改善了土壤結(jié)構,培育了土壤微生物,實現(xiàn)了N、P、K等元素的循環(huán)利用。協(xié)調(diào)與平衡原理:要處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡,生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力(環(huán)境容納量)的限度。太湖等水體富營養(yǎng)化,導致水葫蘆和藻類瘋長現(xiàn)象;西北衰敗的楊樹和繁茂的當?shù)貥浞N間的大反差。整體性原理:生態(tài)工程建設,不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律,還要考慮到社會和經(jīng)濟等系統(tǒng)的影響力。只有應用整體性原理,才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當前與長遠、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設之

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