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高二生物选修三 现代生物科技专题 ppt第一页，本课件共有98页知识结构（依据考试说明）一、基因工程 （1）基因工程的诞生 （2）基因工程的原理及技术 （3）基因工程的应用 （4）蛋白质工程二、克隆技术 （1）植物的组织培养 （2）动物的细胞培养与体细胞克隆 （3）细胞融合与单克隆抗体三、胚胎工程 （1）动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 （2）胚胎干细胞的移植 （3）胚胎工程的应用四、生物技术的安全性和伦理问题 （1）转基因生物的安全性 （2）生物武器对人类的威胁 （3）生物技术中的伦理问题第二页，本课件共有98页专题一、基因工程一、基因工程的诞生1、基因工程是分子水平对生物遗传作人为干预，要认识它，我们先从生物 工程谈起：生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造，利用生物生产人们想要的特殊产品。第三页，本课件共有98页2、随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由信使遗传密码是由信使RNA转录表达转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织重新组织一下，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗？第四页，本课件共有98页3、这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为就被称为“基因工程基因工程”，或者称之为，或者称之为“遗遗传工程传工程”。4、基因工程技术自、基因工程技术自20世纪世纪70年代年代末诞生以末诞生以来，在医药、农业和食品科学领域得到了来，在医药、农业和食品科学领域得到了广泛的应用。广泛的应用。第五页，本课件共有98页二、基因工程的原理及技术基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术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达结果人类需要的基因产物1、原理：、原理：第六页，本课件共有98页2、技术：（1）基本工具）基本工具分子手术刀分子手术刀限制酶限制酶分子缝合针分子缝合针DNA连接酶连接酶分子运输车分子运输车运载体运载体第七页，本课件共有98页限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”分布分布：主要在微生物中：主要在微生物中特点特点：特异性，即识别特定核：特异性，即识别特定核苷酸序列，切割特定切点苷酸序列，切割特定切点结果结果：产生黏性未端或平末端：产生黏性未端或平末端（碱基互补配对）（碱基互补配对）举例举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTCGAATTC序列，并在序列，并在G G和和A A之间切开之间切开第八页，本课件共有98页一种限制酶一种限制酶只能识别只能识别一种特定一种特定的的核苷酸序列，并在每一条链中特定核苷酸序列，并在每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯磷酸二酯键键断开。断开。（断开的不是氢键）（断开的不是氢键）第九页，本课件共有98页双链双链DNADNA结构和磷酸二酯键位置结构和磷酸二酯键位置第十页，本课件共有98页切割切割DNADNA分子时产生的两种不同末端分子时产生的两种不同末端第十一页，本课件共有98页分子缝合针分子缝合针DNA连接酶连接酶连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末连接酶的作用是：将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的端连接起来，使之成为一个完整的DNA分子。分子。（恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键）第十二页，本课件共有98页连接酶的分类连接酶的分类根据酶的来源分：根据酶的来源分：.coli DNADNA连接酶连接酶.4DNA连接酶连接酶只能只能“缝合缝合”片段互补的片段互补的黏性末端黏性末端能能“缝合缝合”片段互补的片段互补的黏性黏性末端末端和和平末端平末端第十三页，本课件共有98页分分子子的的切切割割和和连连接接第十四页，本课件共有98页1.1.作用作用：将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞2.2.条件条件：（1 1）能在宿主细胞内复制并稳定地保存）能在宿主细胞内复制并稳定地保存（2 2）具有一个或多个限制酶切点）具有一个或多个限制酶切点（3 3）具有某些标记基因）具有某些标记基因（4 4）载体必须安全，不会对受体细胞有害）载体必须安全，不会对受体细胞有害3.3.种类种类：质粒、噬菌体和动植物病毒质粒、噬菌体和动植物病毒基因的运输工具基因的运输工具运载体运载体第十五页，本课件共有98页1.1.细胞染色体外能自主复制的细胞染色体外能自主复制的小型环状小型环状DNADNA分子分子2.2.质粒质粒是基因工程中最常用的运载体是基因工程中最常用的运载体3.3.最常用的质粒是最常用的质粒是大肠杆菌的质粒大肠杆菌的质粒4.4.存在于许多存在于许多细菌及酵母菌细菌及酵母菌等生物中等生物中5.5.质粒的存在质粒的存在对宿主细胞无影响对宿主细胞无影响6.6.质粒的质粒的复制只能在宿主细胞内完成复制只能在宿主细胞内完成常用载体质粒的特点常用载体质粒的特点第十六页，本课件共有98页大大肠肠杆杆菌菌及及质质粒粒载载体体结结构构示示意意图图复制原点复制原点目的基因插目的基因插入位点入位点氨苄青霉素抗氨苄青霉素抗性基因性基因第十七页，本课件共有98页1.在基因工程中使用的限制性核酸内切酶，其作用是（）A.将目的基因从染色体上切割出来 B.识别并切割特定的DNA核有酸序列 C.将目的基因与运载体结合 D.将目的基因导入受体细胞2.基因工程中常用细菌等原核生物作受体细胞的原因不包括（）A.繁殖速度快B.遗传物质相对较少C.多为单细胞，操作简便D.DNA为单链，变异少BD随堂练习随堂练习第十八页，本课件共有98页3.基因工程是DNA分子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是（）A.限制酶只用于切割获取目的基因 B.载体与目的基因必须用同一种限制酶处理 C.基因工程所用的工具酶是限制酶DNA连接酶 D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测A第十九页，本课件共有98页4.作为基因的运输工具运载体，必须具备的条件之一及理由是（）A.能够在宿主细胞中稳定的保存下来并大量复制，以便提供大量的目的的基因B.具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，以便目的基因能够与让结合 D.它的参与能够使目的基因在宿主细胞中复制并稳定保存5.基因工程中常见的载体是（）A.质体B.染色体C.质粒D.线粒体DC第二十页，本课件共有98页（2）基本步骤：）基本步骤：第一步：目的基因的获取第二步：基因表达载体的构建第三步：将目的基因导入受体细胞第四步：目的基因的检测与鉴定第二十一页，本课件共有98页基基因因工工程程的的基基本本操操作作流流程程图图反转录反转录反转录反转录第二十二页，本课件共有98页取出取出DNADNA用限制酶切断用限制酶切断用限制酶切断用限制酶切断DNADNA 目前被较广泛提目前被较广泛提取使用的目的基因有：取使用的目的基因有：苏云金杆菌抗虫基因、苏云金杆菌抗虫基因、人胰岛素基因、人干人胰岛素基因、人干扰素基因、种子贮藏扰素基因、种子贮藏蛋白基因、植物抗病蛋白基因、植物抗病基因等基因等目的基因主要指编码蛋白质的结构基因目的基因主要指编码蛋白质的结构基因第一步：目的基因的获取目的基因的获取第二十三页，本课件共有98页从基因文库获取目的基因从基因文库获取目的基因基因组文库（一种生物的基因组文库（一种生物的所有基因所有基因）部分基因文库：如部分基因文库：如cDNA文库（文库（部分基因部分基因）利用利用PCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因原理：原理：DNA双链复制的原理双链复制的原理通过通过DNA合成仪直接人工合成合成仪直接人工合成 根据蛋白质的根据蛋白质的氨基酸顺序氨基酸顺序推算出推算出信使信使RNA核苷酸顺序核苷酸顺序，然后按照碱激互补配对原则，然后按照碱激互补配对原则，推算出基因推算出基因DNA的脱氧核苷酸顺序的脱氧核苷酸顺序。用游。用游离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。离脱氧核苷酸直接合成相应的基因。第二十四页，本课件共有98页第二步：基因表达载体的构建基因表达载体的构建目的：是使目的基因在受目的：是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代可以遗传给下一代第二十五页，本课件共有98页启动子启动子终止子终止子目的基因目的基因标记基因标记基因第二十六页，本课件共有98页第三步：将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞目的基因进入受体细胞内，并目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表且在受体细胞内维持稳定和表达的过程（叫转化）。达的过程（叫转化）。第二十七页，本课件共有98页 将目的基因导入植物细胞将目的基因导入植物细胞农杆菌农杆菌转化法（感染双子叶植物和裸子植转化法（感染双子叶植物和裸子植物，对大多单子叶植物没有感染力）物，对大多单子叶植物没有感染力）基因枪法（常用于单子叶植物）基因枪法（常用于单子叶植物）花粉管通道法（转基因抗虫棉）花粉管通道法（转基因抗虫棉）将目的基因导入动物细胞将目的基因导入动物细胞显微注射技术（显微注射技术（“超级小鼠超级小鼠”）将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞导入大肠杆菌的方法：先用钙离子处理，使导入大肠杆菌的方法：先用钙离子处理，使其转为感受态细胞。再将重组载体与感受其转为感受态细胞。再将重组载体与感受态细胞混合。态细胞混合。第二十八页，本课件共有98页第四步：目的基因的检测和鉴定目的基因的检测和鉴定分子水平的检测分子水平的检测检测是否插入了目的基因检测是否插入了目的基因检测是否转录出了检测是否转录出了mRNA检测是否翻译成蛋白质检测是否翻译成蛋白质个体生物学水平的检测个体生物学水平的检测（做抗虫或抗病的接种实验）（做抗虫或抗病的接种实验）第二十九页，本课件共有98页1.运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有（）A.抗虫基因B.抗虫基因产物 C.新的细胞核D.相应性状2.转基因动物转基因时的受体细胞是（）A.受精卵B.精细胞 C.卵细胞D.体细胞DA随堂练习随堂练习第三十页，本课件共有98页3.人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人 的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是（）A.大肠杆菌 B.酵母菌C.噬菌体D.质粒DNA4.人们利用基因工程方法，用大肠杆菌生产人类胰岛素，与此过程无关的是（）A.用限制酶对胰岛素基因与载体分别切到并催化两者连接B.把重组后的DNA分子导入受体细菌内进行扩增C.检测重组载体是否导入受体细菌内并表达出性状D.筛选出能产生胰岛素的“工程菌”BA第三十一页，本课件共有98页（一）植物基因工程技术的应用1、提高农作物的抗逆能力、提高农作物的抗逆能力（1）抗虫抗虫转基因植物抗虫基因的种类：4种三、基因工程的应用第三十二页，本课件共有98页（2）抗病抗病转基因植物抗病转基因植物所用的基因：常用：病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因抗真菌转基因植物中有：几丁质酶基因和抗毒素合成基因（3）其它抗逆其它抗逆转基因植物抗盐碱、干旱的基因：调节细胞渗透压的基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因第三十三页，本课件共有98页2、改良农作物的品质改良农作物的品质富含赖氨酸的转基因玉米导入与植物花青素代谢有关的基因的矮牵牛3 3、利用植物生产药物、利用植物生产药物第三十四页，本课件共有98页（二）动物基因工程的应用1、用于提高动物生长速度（如：导入外源生长激素基因鲤鱼）2、用于改善畜产品的品质（如：将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使乳糖的含量大大减低）3、用转基因动物生产药物（如：转入人的a-抗胰蛋白基因的绵羊）4、用转基因动物作器官移植的供体（如：改造猪的器官）第三十五页，本课件共有98页（三）基因工程药物第三十六页，本课件共有98页（四）基因治疗（四）基因治疗是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的是指是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。细胞中，达到治疗疾病的目的。基因治疗包括：基因治疗包括：1、体外基因治疗2、体内基因治疗第三十七页，本课件共有98页随堂练习随堂练习1.运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出 转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫 有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减小农药使用。根据以上信息，下列叙述正确的是（）A.Bt基因的化学成分是蛋白质B.Bt基因中有菜青虫的遗传物质C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt基因D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物C第三十八页，本课件共有98页2.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp、Gly和Ser构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是（）A.促使目的基因到导入宿主细胞中B.促使目的基因在宿主细胞中复制C.使目的基因容易被检测出来D.使目的基因容易成功表达C第三十九页，本课件共有98页四、蛋白质工程（一）蛋白质工程崛起的缘由（一）蛋白质工程崛起的缘由基因工程在原则上只能生产自然界已存在基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。的蛋白质。这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一 定完全符合人类生产和生活的需要。如：胰岛素、干扰素、生长素如：胰岛素、干扰素、生长素第四十页，本课件共有98页例子：例子：干扰素在体外保存困难干扰素在体外保存困难玉米中赖氨酸含量比较低玉米中赖氨酸含量比较低将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸将分子中的一个半胱氨酸转变成丝氨酸第第104位的位的天冬酰胺天冬酰胺变成变成异亮氨酸异亮氨酸第第352位的位的苏氨酸苏氨酸变成变成异亮氨酸异亮氨酸解除赖氨酸对酶活性的限制解除赖氨酸对酶活性的限制赖氨酸赖氨酸天冬氨酸激酶天冬氨酸激酶二氢吡啶二羧酸合成酶二氢吡啶二羧酸合成酶第四十一页，本课件共有98页（二）蛋白质工程的基本原理1、概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基 础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生活的需求。第四十二页，本课件共有98页2、基本原理：（1）确定蛋白质的功能）确定蛋白质的功能蛋白质应有的高蛋白质应有的高级结构级结构蛋白质应具备的折叠状态蛋白质应具备的折叠状态应有应有的氨基酸序列的氨基酸序列应有的碱基排列，应有的碱基排列，创造自然界不存在的蛋白质创造自然界不存在的蛋白质。（2）其与基因工程的比较：）其与基因工程的比较：基因工程基因工程是遵循中心法则，是遵循中心法则，从从DNAmRNA蛋白质蛋白质折叠产生功能，折叠产生功能，生产出自然界已有的蛋白质。生产出自然界已有的蛋白质。第四十三页，本课件共有98页1.利用蛋白质工程改造天然蛋白质，进而改变其功能，获得毒副作用很小、专一性增强、药效加强、稳定性增强的理想的药物如胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内寿命只有几小时，重症病人每天得注射好几次药物，给病人带来不便和痛苦。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长半衰期，得到长效胰岛素。还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强其他部位结合强度，使之难以被酶所破坏，从而增强其稳定性。(1)蛋白质工程的基本途径是：(2)与基因工程相比，合成的蛋白质有何特点？(3)用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素比较，显著的优点是？随堂练习随堂练习第四十四页，本课件共有98页答案（1）从预期的蛋白质功能出发设计预期的胰岛素分子结构推测应有的氨基酸序列找到相应的核苷酸序列（基因）（2）合成的是自然界原本不存在的蛋白质（3）稳定性强第四十五页，本课件共有98页专题二、克隆技术一、植物的组织培养1、概念：概念：植物组织培养植物组织培养就是在无菌和人工控就是在无菌和人工控制条件下，将制条件下，将离体离体的植物器官、组织、细的植物器官、组织、细胞，培养在胞，培养在人工配制的培养基人工配制的培养基上，给予上，给予适适宜的培养条件宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。芽，最终形成完整的植株。2、原理：具有某种生物全部遗传信息的任何原理：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都能，也就是说，每个生物细胞都具有全能具有全能性的特点性的特点。第四十六页，本课件共有98页3、过程：植物的花瓣（高度分化的组织）植物的花瓣（高度分化的组织）脱分化脱分化愈伤组织愈伤组织再分化再分化小植株小植株第四十七页，本课件共有98页植物组织培养技植物组织培养技术的流程简图：术的流程简图：植物材料消毒植物材料消毒接种到诱导培养基接种到诱导培养基诱导出愈伤组织诱导出愈伤组织愈伤组织转接到继代培养基上愈伤组织转接到继代培养基上可以不继代培养直接诱导分化可以不继代培养直接诱导分化得到大量的愈伤组织得到大量的愈伤组织愈伤组织接种到分化培养基上愈伤组织接种到分化培养基上分化出幼苗分化出幼苗幼苗接种到生根培养基上幼苗接种到生根培养基上若诱导出幼苗的同时也实现若诱导出幼苗的同时也实现生根，可以省略生根培养基生根，可以省略生根培养基完整植株完整植株移栽到大田移栽到大田第四十八页，本课件共有98页二、动物的细胞培养与体细胞克隆1、动物的细胞培养、动物的细胞培养动物细胞培养概念：动物细胞培养概念：动物细胞培养：就是从动物机体中取出相关的组动物细胞培养：就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。基中，让这些细胞生长和增殖。第四十九页，本课件共有98页动物细胞培养过程动物细胞培养过程取动物组织块取动物组织块剪碎组织剪碎组织用胰蛋白酶处理用胰蛋白酶处理分散成单个细胞分散成单个细胞转入培养液中进转入培养液中进行行原代培养原代培养贴满瓶壁的细贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶胞用胰蛋白酶处理分散成单处理分散成单个细胞，制成个细胞，制成细胞悬液细胞悬液转入培养液中转入培养液中进行进行传代培传代培养养放入二氧化碳放入二氧化碳培养箱中培养培养箱中培养第五十页，本课件共有98页动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境2、营养（糖、氨基酸、促生长因子、营养（糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、血清等）无机盐、微量元素、血清等）3、温度和、温度和PH值（温度为值（温度为3637,PH为为7.27.4）4、气体环境（、气体环境（氧气和二氧化碳，氧气是氧气和二氧化碳，氧气是细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作细胞代谢所必需的，二氧化碳的主要作用是维持培养液的用是维持培养液的PH）第五十一页，本课件共有98页动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用大规模的生产有重要价值的生物制品为基因工程提供受体细胞检测有毒物质，判断毒性用于生理、病理、药理等方面的研究第五十二页，本课件共有98页2、体细胞克隆高度分化的植物组织仍保持着全能性，但动高度分化的植物组织仍保持着全能性，但动物细胞与植物细胞不同，动物细胞的全能性物细胞与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程序的提高而逐渐受到会随着动物细胞分化程序的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。因此，目前限制，分化潜能逐渐变弱。因此，目前还不还不能用类似植物组织培养能用类似植物组织培养的方法获得完整的动的方法获得完整的动物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过通过核移植核移植来实现的。来实现的。第五十三页，本课件共有98页动物核移植的概念动物核移植的概念动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成一发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成一个动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆个动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。动物。哺乳动物的核哺乳动物的核移植移植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第五十四页，本课件共有98页体细胞核移植的过程体细胞核移植的过程第五十五页，本课件共有98页体细胞核移植的应用前景体细胞核移植的应用前景1、畜牧业：利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，、畜牧业：利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育促进优良畜群繁育2、保护濒危物种方面：利用体细胞核移植技术增加这些、保护濒危物种方面：利用体细胞核移植技术增加这些动物的存活数量动物的存活数量3、医药卫生方面：转基因克隆动物可以作为生物反应器，、医药卫生方面：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白生产许多珍贵的医用蛋白;转基因克隆动物细胞、组织和器官转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体可以作为异种移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的此外，研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发此外，研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程育及衰老过程;用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。踪研究疾病的发展过程和治疗疾病。第五十六页，本课件共有98页三、细胞融合与单克隆抗体1、细胞融合技术动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有两个或结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法也导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法也类似，常用的诱导因素有类似，常用的诱导因素有聚乙二醇（聚乙二醇（PEG）、灭活的灭活的病毒病毒、电激电激等。等。动物细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使动物细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交远缘杂交成为可能。成为可能。第五十七页，本课件共有98页2、单克隆抗体、单克隆抗体原始获得抗体的方法：向动物体内反复注射原始获得抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后，从动物某种抗原，使动物产生抗体，然后，从动物血清中分离所需抗体。血清中分离所需抗体。（缺点：产量低、纯度低、特异性差）（缺点：产量低、纯度低、特异性差）第五十八页，本课件共有98页单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备融合融合第五十九页，本课件共有98页单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用单克隆抗体的主要优点在于它的特异性强，灵敏单克隆抗体的主要优点在于它的特异性强，灵敏度高，并可能大量制备。度高，并可能大量制备。单克隆抗体在诊断的应用上，单克隆抗体在诊断的应用上，具有准确、高效、简易、快速具有准确、高效、简易、快速的优点的优点1、作为诊断试剂、作为诊断试剂2、用于治疗疾病和运载药物、用于治疗疾病和运载药物疗效高、毒副作用小的新疗效高、毒副作用小的新型药物型药物“生物导弹生物导弹”第六十页，本课件共有98页1.植物细胞表现出全能性的必要条件是（）A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内随堂练习随堂练习C C第六十一页，本课件共有98页2.用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组 织，其主要原因是这样的组织细胞（）A.容易产生各种变异B.具有更强的全能性C.取材十分方便D.分裂增殖的能力强3.动物细胞工程常用的技术手段中，最基础的是（）A.动物细胞培养B.动物细胞融合C.单克隆抗体D.胚胎、核移植D DA A第六十二页，本课件共有98页4.关于单克隆抗体叙述不正确的是（）A.由无性繁殖后代获得B.化学性质单一C.特异性强D.B淋巴细胞体外培养获得5.能加快良种家畜繁殖能力的细胞工程技术是（）A.组织培养B.细胞融合 C.胚胎移植 D.细胞核移植D DC C第六十三页，本课件共有98页6.经诱导融合得到的融合细胞还需经过下列哪项措施才能得到杂种植株（）A.分离杂种细胞，直接接种便可获得B.筛选鉴定杂种细胞后，再经植物组织培养才能获得植株C.让杂种细胞自交获纯系植株D.杂种细胞经传代培养成植株7.以下四种细胞工程技术中，培育出的新个体不能同时具有两个亲本遗传性状眠（）A.细胞融合B.细胞或组织培养C.细胞核移植D.动物胚胎移植B BB B第六十四页，本课件共有98页专题三、胚胎工程一、动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础（1 1）卵裂期）卵裂期胚胎发育胚胎发育的基本过程在透明带内进行，特点：细胞分裂方式为在透明带内进行，特点：细胞分裂方式为有丝有丝分裂分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。加，或略有缩小。第六十五页，本课件共有98页（2）桑椹胚）桑椹胚细胞数目为细胞数目为32，全能细胞（都具有发育成一个完整，全能细胞（都具有发育成一个完整胚胎的潜能）胚胎的潜能）（3 3）囊胚）囊胚包括内细胞团，滋养层细胞，具有囊胚腔包括内细胞团，滋养层细胞，具有囊胚腔。（4 4）原肠胚）原肠胚三个胚层（外胚层，内胚层，中胚层），三个胚层（外胚层，内胚层，中胚层），具原肠腔。具原肠腔。（滋养层则发育为胎儿的胎膜和胎盘）（滋养层则发育为胎儿的胎膜和胎盘）第六十六页，本课件共有98页胚胎工程的理论基础（1）精子和卵子的发生（2）受精（3）早期胚胎的发育规律第六十七页，本课件共有98页（1）精子和卵子的发生1 1、场所：哺乳动物精子的发生是在睾丸内、场所：哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的。完成的。精子的发生精子的发生2 2、过程、过程：（分三个阶段）：（分三个阶段）第一阶段：精原细胞先分裂为两个细胞，然后继续进行数次有丝分裂，产生多个初级精母细胞。第二阶段：初级精母细胞连续进行两次分裂。每个初级精母细胞产生四个精子细胞。第三阶段：精子变形：细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜。细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴。第六十八页，本课件共有98页卵子的发生卵子的发生1、场所：哺乳动物卵子的发生是在卵巢内完成的。（哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿期）（胎儿期）完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别）2、过程：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前完成的，产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子与卵子结合的过程中完成的，次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。第六十九页，本课件共有98页判断卵子是否受精的重要标志当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。（2 2）受精）受精1 1、概念：受精是精子与卵子结合形成合子、概念：受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。它包括（即受精卵）的过程。它包括受精前的准备阶受精前的准备阶段段和和受精阶段受精阶段。在自然条件下，受精是在雌。在自然条件下，受精是在雌性的性的输卵管输卵管内完成的。内完成的。第七十页，本课件共有98页2、受精过程：准备阶段准备阶段1精子获能精子获能刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。获得受精能力。准备阶段准备阶段2 2卵子的准备卵子的准备达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。子受精的能力。受精阶段受精阶段精子穿越放射冠和精子穿越放射冠和透明带透明带，进入，进入卵黄膜卵黄膜，原核形成，原核形成和配子结合。（和配子结合。（透明带反应透明带反应和和卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止是防止多精入卵了二道屏障）多精入卵了二道屏障）第七十一页，本课件共有98页1.受精时精子穿入（）A.卵原细胞B.初级卵毋细胞C.次级卵母细胞D.成熟卵细胞 2.精子获能是在（）A.生精小管内B.辜丸网内C.精液内D.以上都不对3.卵子完成第二次成熟分裂是在（）A.生长卵泡时期B.成熟卵泡时期C.排卵时D.受精时CDD第七十二页，本课件共有98页4.顶体反应在受精中的作用（）A.释放顶体酶B.利于精子和卵子的核融合C.阻止了其他精子的受精D.形成精子穿越放射冠的通路5.下列不属于精子入卵后的变化的是（）A.尾部脱离B.核膜破裂后再形成新的核膜C.核分裂D.形成雄原核DC第七十三页，本课件共有98页6.哺乳动物卵裂期的特点有（）A.每个细胞的体积增大B.胚胎的总体积变化不大C.每个细胞的核遗传物质增多D.有机物数量增大7.关于囊胚的叙述不正确的是（）A.细胞开始出现初步的分化B.形成滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘C.形成的囊胚腔中，不含任何物质D.囊胚的进一步扩大，会导致透明带破裂BC第七十四页，本课件共有98页二、胚胎干细胞的移植胚胎干细胞的概念：胚胎干细胞的概念：哺乳动物的胚胎干细胞哺乳动物的胚胎干细胞简称为简称为ES或或EK细胞，是由早期胚胎或原始细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。性腺中分离出来的一类细胞。ES细胞具有细胞具有胚胎细胞的特性，在胚胎细胞的特性，在形态上形态上，表现为体积，表现为体积小、细胞核大、核仁明显小、细胞核大、核仁明显;在在功能上功能上，具有，具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，内任何一种组织细胞。另外，在体外培养在体外培养的条件下的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可进行遗传改对它可以进行冷冻保存，也可进行遗传改造。造。第七十五页，本课件共有98页研究胚胎干细胞的意义研究胚胎干细胞的意义（1）ES细胞可以用于治疗人类的某些顽症。细胞可以用于治疗人类的某些顽症。（胚胎干细胞的移植）（2）通过）通过ES细胞体外诱导分化，可以培育细胞体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题题（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。材料。第七十六页，本课件共有98页胚胎干细胞的移植将干细胞分化成某一特定的细胞、组织，将干细胞分化成某一特定的细胞、组织，甚至器官，通过移植，使之再建起受损的甚至器官，通过移植，使之再建起受损的组织，甚至器官。（组织，甚至器官。（比如，将干细胞在体比如，将干细胞在体外分化为胰岛细胞，注入病人胰脏中，通外分化为胰岛细胞，注入病人胰脏中，通过增殖，构成病人新的胰岛组织，它就可过增殖，构成病人新的胰岛组织，它就可以替代病人受损的胰岛组织，使依赖注射以替代病人受损的胰岛组织，使依赖注射胰岛素维持生命的病人得到根治。）胰岛素维持生命的病人得到根治。）第七十七页，本课件共有98页三、胚胎工程的应用1、胚胎移植胚胎移植的概念：胚胎移植的概念：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。技术。胚胎移植的现状和意义：胚胎移植的现状和意义：（1）加速育种工作和品种改良；）加速育种工作和品种改良；（2）大量节省购买种畜的费用；）大量节省购买种畜的费用；（3）一胎多产；）一胎多产；（4）保存品种资源和濒危物种；）保存品种资源和濒危物种；（5）胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。）胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。第七十八页，本课件共有98页胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础（1）哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，）哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供同种动物的供受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。（2）哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫）哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供建立组织上的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎的收集提供了可能。了可能。（3）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，）受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。这为胚胎在受体内的存活提供了可能。（4）供体胚胎可与子宫建立正常的生理和组织联系，但移入）供体胚胎可与子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。受体的供体胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。第七十九页，本课件共有98页胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序胚胎移植主要包括对供、受体的选择和处胚胎移植主要包括对供、受体的选择和处理，配种或进行人工授精，对胚胎的收集、理，配种或进行人工授精，对胚胎的收集、检查、培养和保存，对胚胎进行移植，以及检查、培养和保存，对胚胎进行移植，以及移植后的检查。移植后的检查。第八十页，本课件共有98页2、胚胎分割胚胎分割的概念：胚胎分割的概念：胚胎分割是指采用机械胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成方法将早期胚胎切割成2等份、等份、4等份或等份或8等等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。方法之一。胚胎分割使用的主要仪器：胚胎分割使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。实体显微镜和显微操作仪。（对囊胚阶段的胚胎要注意将内细胞团内细胞团均等分割）第八十一页，本课件共有98页随堂练习1.在胚胎移植时，所取胚胎大多在囊胚期以前，其原因是（）A这时胚胎细胞数目少，便于操作B.这时时细胞尚未出现分化C.囊胚时营养物质最丰富D.这时具有囊胚腔，成活率高2.胚胎工程技术包含的内容丰富，下列不属于该技术范畴的是（）A.体内受精B.胚胎移植C.胚胎分割D.体外受精B BA A第八十二页，本课件共有98页3.关于胚胎移植的叙述中正确的是（）A.被移植的胚胎，可以是天然胚胎也可以是体外受精及其他方式得到的胚胎B.在“试管婴儿”的培育过程中，不涉及胚胎移植技术C.胚胎移植产生后代的过程中，至多涉及两个亲本D.胚胎移植后，再进行胚胎分割4.下列过程在胚胎移植中没有必要进行的是（）A.对供体、受体要进行选择B.要用激素对供体进行超数排卵处理C.供体和受体要进行免疫检查，防止发生免疫排斥反应D.胚胎移植常采用手术法和非手术