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10.345细胞工程
胚胎工程
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
细胞工程
(1)原理和方法：应用　　　　　、　　　　　和　　　　　等多学科的原理和方法。
(2)操作水平：　　　水平、　　水平或　　水平。
(3)目的：获得特定的　　　　　　　　　　　　　　　。
细胞生物学
分子生物学
发育生物学
细胞器
细胞
组织
细胞、组织、器官、个体或其产品
植物细胞工程
细胞的全能性
原因？
每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质。
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能，即细胞具有全能性。
体现细胞全能性的标志？
细胞→完整个体或其他各种细胞
在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现全能性的原因？
基因在特定时间、空间条件下选择性表达
全能性大小比较：
分化程度越低，全能性越高
一、植物组织培养
表现出全能性需要的条件？
离体、无菌、营养物质、植物激素、适宜的外界条件
1.概念：
3.一般过程：
指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
移栽成活
2.理论基础：
植物细胞的全能性
外植体
生殖方式：无性生殖
分裂方式：有丝分裂
植物的茎尖、幼嫩的叶片、花药是常用的外植体。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽等
试管苗
驯化移栽
完整植株
一、植物组织培养
细胞排列疏松且无规则、高度液泡化、高度未分化、呈无定形状态的薄壁细胞团
脱分化
再分化
已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程
一、植物组织培养
实验原理：
①植物细胞一般具有______；
全能性
②在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞可以经过______和______，形成________，长出_______，进而发育成__________；
脱分化
再分化
胚状体
芽和根
完整的植株
③植物激素中_______和____________是启动_________、______和_______的关键激素，它们的_____、_____等都会影响植物细胞的发育方向；
生长素
细胞分裂素
细胞分裂
脱分化
再分化
浓度
比例
菊花的组织培养
探究 实践
菊花的组织培养
流水冲洗→酒精→无菌水→次氯酸钠溶液→无菌水
外植体的制备
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
探究 实践
幼嫩的菊花茎段
30s
30min
消毒
切段
无菌
→用无菌滤纸吸去表面的水分
→用解剖刀将外植体切成0.5～1cm长的小段。
选择
一般选用形成层细胞或组织块
形成层细胞由于分裂旺盛，全能性高，容易诱导形成愈伤组织
接种时注意外植体的方向，
不要倒插！
（将“形态学上端”朝上，下端朝下）
菊花的组织培养
探究 实践
外植体的制备
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
一般不需要光：
有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。
培养条件及培养基：
①培养温度：18-220C ②一般不需要光照
③激素比例1：1、 ④提供有机碳源（蔗糖）
提供营养、调节渗透压
注意：先诱导生芽，再诱导生根！
生芽：
生根：
生长素比例少
生长素比例多
外植体的制备
接种外植体
诱导愈伤组织
诱导生芽生根
移栽
菊花的组织培养
探究 实践
移栽前，先打开封口膜或瓶盖，让试管苗在培养箱内生长几日
特殊的植物组织培养——花药离体培养
生殖方式为特殊的有性生殖，培养过程中只涉及有丝分裂
花药
试管苗
脱分化
再分化
愈伤组织
单倍体：植株矮小、高度不育
秋水仙素
诱导
纯合品种
一、植物组织培养
概念：
融合实例:
理论基础：
生殖方式：
分裂方式：
可遗传变异类型：
意义:
将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种。
细胞膜的流动性和细胞全能性
无性生殖
有丝分裂
染色体（数目）变异
白菜—甘蓝、普通小麦—长穗偃麦草等。
二、植物体细胞杂交技术
①去除细胞壁
②原生质体间的融合
二、植物体细胞杂交技术
纤维素酶和果胶酶
物理：电融合法、离心法
化学：聚乙二醇（PEG）、高Ca2+-高pH
融合成功的标志：
参与的主要细胞器：
再生出新的细胞壁
高尔基体
纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，等渗溶液，保持原生质体正常形态
（P38）科学家在制备原生质体时，有时使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁。据此分析，蜗牛消化道提取液中可能含有什么成分？理由是什么？
纤维素酶和果胶酶。因为植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶组成，利用酶的专一性，在降解植物细胞的细胞壁时要利用纤维素酶和果胶酶。
“番茄—马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上长番茄、地下结马铃薯的主要原因是（P38）:
____________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
生物基因的表达不是孤立的，它们之间相互调控、相互影响，所以番茄—马铃薯杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，不能像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达
根尖、茎尖的分生区（几乎不含病毒）
作物脱毒
+人工胚乳
+人工种皮
人工种子
保持优良性状
快速大量繁殖
微型繁殖
植物繁育新途径
选择花粉培养
单倍体
加倍
纯合子
单倍体育种
物理、化学因素诱导产生突变并进行筛选
突变体利用
作物新品种的培育
细胞产物的工厂化生产
三、植物细胞工程的应用
细胞悬液
提取细胞次生代谢产物
（小分子有机物）
动物细胞工程
糖类、氨基酸
无机盐、维生素
… …
无菌、无毒的环境
适宜的温度、pH和渗透压
适宜的气体环境
+
合成培养基
血清
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。
一般使用液体培养基，也称培养液。
如何维持无菌、无毒的环境？
适宜的气体环境包括？分别有什么作用？如何保持该气体环境？
无菌操作、定期更换培养液、抗生素等
95%空气和5%CO2;
培养皿或松盖培养瓶；
1.条件
一、动物细胞培养
维持培养液的pH
取动物组织块
分散成单个细胞
剪碎 胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
制成细胞悬液
加培养液
原代培养
传代培养
（分瓶培养）
纤维蛋白、胶原蛋白等
原代培养
①悬浮生长类：能够悬浮在培养液中生长增殖，会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。
②贴壁生长类：大多数需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁）；除受密度、有害代谢物、营养物质影响外，还会发生接触抑制。
一、动物细胞培养
2.过程
剪碎 胰蛋白酶或
胶原蛋白酶处理
取动物组织块
分散成单个细胞
制成细胞悬液
加培养液
原代培养
传代培养
（分瓶培养）
先收集细胞，制成细胞悬液，再分瓶培养
a.悬浮生长类：
直接用离心法收集。
b.贴壁生长类：
重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。
一、动物细胞培养
2.过程
用胰蛋白酶两次处理的各自目的是？
①第一次处理的目的是使组织细胞分散开；
②第二次处理的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来，便于分瓶后继续培养。
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官
单个细胞
细胞悬浮液
10代细胞
50代细胞
原代培养
传代培养
细胞贴壁
剥离、分瓶
细胞
加培养液
胰蛋白酶
剪碎
接触抑制
细胞株
细胞系
（遗传物质没改变）
原代
保持细胞正常二倍体核型
部分细胞核型改变
传代
遗传物质改变突破细胞寿限
（遗传物质有的改变）
一、动物细胞培养
2.过程
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
培养目的
相同点 植物组织培养和动物细胞培养的比较
获得细胞或细胞产物
常用固体培养基
植物体
葡萄糖、动物血清
常用液体培养基
细胞增殖
细胞的全能性
许多细胞
快速繁殖等
蔗糖、植物激素
1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
来源或存在 功能及应用
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
早期胚胎
能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体
成体组织或器官，如造血干细胞、神经干细胞和精原干细胞
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。
二、干细胞的培养及其应用
特点：体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。
一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
iPS细胞(诱导多能干细胞)的培养和应用
将特定基因或特定蛋白导入细胞
用小分子化合物诱导形成
①获取方法：iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。
②诱导多能干细胞优点：
A. 诱导过程无需破坏胚胎。
B. iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
二、干细胞的培养及其应用
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
干细胞应用面临的问题存在存在着导致肿瘤发生的风险。
A.抗体的概念：抗体是机体受 刺激后产生的、并能与之发生特异性结合的具有免疫功能的 。
B.抗体是由 细胞合成和分泌的，每种这种细胞能产生 （一种/多种）抗体。
C.动物免疫反应中产生的抗体有 （一/多）种
D.传统制备抗体的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使之产生抗体，然后从动物 中分离所需要的抗体；其缺点是： 。
E.为获得单一的抗体， （能/不能）选用特定的浆细胞直接去培养；理由是 。
【研究背景】
抗原
蛋白质
浆
多
血清
不能
浆细胞已经高度分化，不能再分裂
一种
产量低，纯度低，特异性差
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.原理？
细胞膜的流动性
2.诱导的手段？
灭活病毒、PEG、电融合等
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
3.意义：
①突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能；
②研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
③利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。
灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
①为什么给小鼠注射特定的抗原？
②有几种细胞融合方式（只考虑两个细胞融合）？
③有几次筛选过程？目的是什么？
④杂交瘤细胞和单抗的特点？
⑤如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？
用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞。
A、AA、B、BB、AB1、AB2、AB3
一筛：筛选出既能迅速大量增殖，又能产生抗体的杂交瘤细胞
二筛：筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
特异性强、灵敏度高、可大量制备
【典例1】Ⅰ型糖尿病的病因是胰岛B细胞损伤，Ⅱ型糖尿病多表现为对胰岛素不敏感，不同类型糖尿病临床治疗方案不同。抗胰岛素抗体可快速检测胰岛素含量，为临床诊断提供依据。下图为某科研小组制备抗胰岛素单克隆抗体的流程。请回答下列问题：
(1)实验开始时需给实验小鼠多次注射_____，目的是_____。
经过免疫反应后提取出的B淋巴细胞无法通过直接进行动物细胞培养获得大量抗体，其原因是_____。
(2)杂交瘤细胞的特点是_____。
研究发现，细胞中DNA合成有，D和S两条途径，氨基嘌呤可以阻断D途径而不能阻断S途径。在HAT培养基（起选择作用的一种培养基）中加入氨基嘌呤后，未融合的亲本细
胞和同种细胞融合形成的
细胞均因DNA无法复制而
死亡，只有杂交瘤细胞能
连续增殖。据此判断杂交瘤细胞DNA合成存在以上的_____途径。
胰岛素
获得更多能够产生抗胰岛素抗体的B淋巴细胞
淋巴细胞不能无限增殖而且寿命有限
既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体
D和S
【典例1】Ⅰ型糖尿病的病因是胰岛B细胞损伤，Ⅱ型糖尿病多表现为对胰岛素不敏感，不同类型糖尿病临床治疗方案不同。抗胰岛素抗体可快速检测胰岛素含量，为临床诊断提供依据。下图为某科研小组制备抗胰岛素单克隆抗体的流程。请回答下列问题：
(3)阳性克隆扩大培养常用有限稀释法，即将专一抗体检验阳性的细胞稀释到7～10个/mL，每孔加入细胞稀释液的体积为_____mL（填“0.1”、“1”或“10”），使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养目的。
(4)成人隐匿性糖尿病（LADA）的病理进程比较缓慢，早期表现酷似Ⅱ型糖尿病，后期逐渐呈现I型糖尿病病征，LADA的临床诊断，除了做必要的抗体和生化指标检验外，还有一个标准是诊断后至少六个月不需要进行胰岛素治疗。据此推测该标准的设
立依据是_____。
0.1
LADA早期胰岛B细胞没有受损（胰岛素较充足），机体对胰岛素不敏感且病理进程比较缓慢
①作为诊断试剂
②运载药物
③作为药物治疗疾病
单克隆抗体的应用
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为______免疫小鼠，制备__________________，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的______会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在______上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。
抗原
抗AFP单克隆抗体
AFP
肿瘤
单克隆抗体的应用
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
①作为诊断试剂
资料2（P50）.使用高效的细胞毒素类药物进行化疗可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应用。抗体—药物偶联物（ADC）通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。ADC通常由抗体、接头和药物（如细胞毒素）三部分组成，它的作用机制如下图所示。
②用于治疗疾病和运载药物
单克隆抗体的应用
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.ADC和抗体和药物各具有有什么作用？
2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。
可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。
一些作用于细胞信号转导通路的药物 可以通过阻断肿瘤细胞的信号通路来抑制其生长，理论上也可以将这些药物与单克隆抗体结合进行治疗。
②用于治疗疾病和运载药物
单克隆抗体的应用
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性强和灵敏度高。
ADC能够协同发挥抗体特异性识別的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点。
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
②用于治疗疾病和运载药物
单克隆抗体的应用
三、动物细胞融合技术与单克隆抗体
1.概念：
将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
2.原理：
动物细胞核的全能性
4.种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，表现全能性容易
受体细胞：减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母细胞
细胞分化程度高，表现全能性十分困难
3.生殖方式：
无性生殖
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因：
A.卵母细胞体积大，易操作。
B.细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。
如促成熟因子（MPF）-其水平高低可影响供体染色质的状态和复制。
“去核”去的是什么？
纺锤体-染色体复合物
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
在体细胞的细胞核移植之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来供体细胞。
用什么方法去核？
普遍使用的是显微操作法。
也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内，再用病毒介导或电脉冲等方法使其融合。
优点∶操作简单，对卵母细胞损伤较小。
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
促融合方法？
重构胚？
重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力
激活重构胚方法？
用物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，
激活重构胚目的？
使其完成细胞分裂和发育过程
电融合等
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？
①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞
②环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同；
③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。
该过程用到哪些技术手段？
动物体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植和早期胚胎培养
用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。
前景 畜牧业：加速家畜_________进程，促进优良畜群繁育 生物多样性保护：保护濒危物种 医药卫生 ①作为____________生产医用蛋白；
②_______________的细胞、组织或器官可作为异种移植的供体；
③人核移植___________经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者可避免免疫排斥反应
问题 ①克隆动物成功率_______；②克隆动物存在_____问题，表现出遗传和生理缺陷 遗传改良
生物反应器
转基因克隆动物
胚胎干细胞
非常低
健康
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
胚胎工程
胚胎工程：指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
体外受精、胚胎移植、胚胎分割等
操作对象：
技术手段：
生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞
工程实质：
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
理论基础：
哺乳动物体内受精和早期胚胎发育的规律
1.胚胎工程的定义？P56 胚胎工程包含的技术手段？
胚胎工程的理论基础1——受精
1.受精的两个阶段？受精的场所？
2.精子获能的定义？精子获能的场所？精子获能的方法？ 卵子成熟的部位和时期？
3.防止多精入卵的两道屏障？P57 受精的标志？P58
胚胎工程的理论基础2——胚胎早期发育
1.胚胎早期发育的场所？
2.胚胎早期发育分为哪几个阶段？
（1）卵裂期的特点？细胞分裂方式 注意：细胞数量？每个细胞的体积？有机物的总量？有机物种类？DNA总量？
（2）什么时期的细胞具有全能性？什么时期的细胞开始分化？什么时期出现胚层分化？
（3）囊胚期的细胞类型和功能？
胚胎工程技术1——体外受精
1.试管动物的流程？ 2.体外受精的步骤？
胚胎工程技术2——胚胎移植
1.胚胎移植的定义？ 2.移植胚胎的来源？P61 3.胚胎移植的实质？P62-T4 4.胚胎移植的优势？地位？P62
5.胚胎移植的步骤？ P61最后一段
注意：①供体、受体母牛的选择要求？ ②两次处理的对象？同期发情处理的目的？超数排卵处理所用的激素？
6.胚胎移植的生理学基础？（4条）
胚胎工程技术3——胚胎分割
1.胚胎分割的生殖方式？原理？意义？ 2.胚胎分割的时期？注意什么？ 3.胚胎移植前如何进行性别鉴定？P63图
准备阶段1：精子获能
使精子获能的方法：
直接利用雌性动物生殖道使精子获能；
将精子培养在人工配制的获能液中使其获能。
获能液的成分因动物种类不同而有差异：
常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
一、胚胎工程的理论基础
精原细胞
精细胞
精子
减数分裂
变形
1.细胞核—
2.高尔基体—
3.中心体—
4.线粒体—
5.细胞内其他物质—
精子头的主要部分
头部的顶体
精子的尾
线粒体鞘(尾的基部)
原生质滴
准备阶段2：卵子的准备
一、胚胎工程的理论基础
卵子的发生
A.场所：
B.时间：
卵巢(卵泡中)
胚胎在性别分化后
在输卵管中进一步成熟至MⅡ
A.精子穿越细胞膜外的结构
C.雌雄原核形成
B.精子接触卵细胞膜，进入卵细胞
精子入卵后形成雄原核；同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体后，形成雌原核
一、胚胎工程的理论基础
受精阶段
核膜消失，第一次卵裂即将开始
雄原核
第一极体
雌原核
释放第二极体
D.雌雄原核融合形成受精卵
透明带反应
卵细胞膜反应
受精的标志:
观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）或观察到雌雄原核。
受精卵
桑葚胚
滋养层
囊胚腔
内细胞团
桑葚胚
囊胚
一、胚胎工程的理论基础
胚胎早期发育
①细胞分裂方式是__________
②细胞数目_____
③胚胎总体积____________________
④每个细胞的体积______
⑤胚胎总有机物_____
⑥胚胎总DNA数______
⑦每个细胞具有___________________
有丝分裂
增加
不增加或略有减小
减小
减小
增加
发育的全能性
一、胚胎工程的理论基础
胚胎早期发育
桑葚胚
①细胞开始出现分化
③滋养层将来发育成胎盘和胎膜
②内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
④囊胚进一步发育，胚胎的内部出现了含有液体的囊腔——囊胚腔。囊胚进一步扩大会导致透明带破裂破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫做孵化。
囊胚
原肠胚三胚层的发育
外胚层：表皮及其附属结构、神经系统、感觉器官
中胚层：皮肤真皮、脊索、肌肉、骨骼、内脏器官外膜、循环系统、排泄系统、生殖系统
内胚层：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺体
一、胚胎工程的理论基础
拓展了解——胚胎发育和个体发育
1.体外受精
2.胚胎移植
3.胚胎分割
生理学基础
步骤
终端技术
终端技术
分别采集精子和卵母细胞
成熟培养和精子获能
在培养液中培养，促使完成受精
定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题
二、胚胎工程技术及其应用
体外受精技术（P60）：
提高动物繁殖能力的有效措施；
还可以为胚胎移植提供可用的胚胎。
二、胚胎工程技术及其应用
试管动物
是指通过人工操作使卵子在体外受精，经培养发育为早期胚胎后，再进行移植产生的个体。
MⅡ
获能
获能的精子
适当的培养液
是指将体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物的体内，继续发育为新个体的技术。（p61）
受体：接受胚胎的个体
供体：提供胚胎的个体
有性生殖：
体外受精、体内受精
转入目的基因的受精卵
无性生殖：
核移植
胚胎分割
实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
二、胚胎工程技术及其应用
胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤。
具有优良遗传特性
有健康体质和正常繁殖能力
胚胎移植
优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力；
缩短供体繁殖周期,增加一生繁殖后代数量。
用外源促性腺激素，诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
用配制的溶液将胚胎从子宫或输卵管中冲洗出来
一般用激素处理使供体和受体同期发情，以便使受体适时处于可以接受外源胚胎的生理状态
二、胚胎工程技术及其应用
胚胎移植
保存：将收集的胚胎放入-196℃的液氮中保存。
①该过程中两次使用激素
②该过程中的两次检查：
检查收集的胚胎
检查是否妊娠
胚胎移植的生理学基础
二、胚胎工程技术及其应用
胚胎移植
同种动物
生理变化
游离
免疫排斥
遗传特性
采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。
实质：胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。
工具：体视显微镜和显微操作仪。
操作：应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，在盛有操作液的培养皿中进行胚胎分割。
对囊胚进行分割时，要注意把内细胞团均分。对于不同发育阶段的胚胎，分割的具体操作不完全相同。分割后的胚胎可以直接移植给受体，或经体外培养后，再移植给受体。
二、胚胎工程技术及其应用
胚胎分割
意义：促进　　　　　　的繁殖，产生的遗传性状　　的后代是进行遗传学研究的宝贵材料；胚胎移植前进行　　　　、　　　　　等，对于人工控制　　　　、动物繁育健康后代具有重要意义。
优良动物品种
相同
性别鉴定
遗传病筛查
动物性别
二、胚胎工程技术及其应用
胚胎分割
1.生殖性克隆和治疗性克隆有着本质的区别
(1)生殖性克隆
通过克隆技术产生独立生存的新个体。
(2)治疗性克隆
利用克隆技术产生特定的细胞、组织和器官，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到治疗疾病的目的。
2.中国政府对生殖性克隆的态度
中国政府积极支持制定《禁止生殖性克隆人国际公约》，坚决反对克隆人，不允许进行任何生殖性克隆人实验。
中国政府的四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
关注生殖性克隆人
治疗性克隆与生殖性克隆的比较
项　目 治疗性克隆 生殖性克隆
不同点 概念 利用克隆技术产生特定细胞、组织和器官(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植 是指将克隆技术用于生育的目的,即用于产生人类个体
目的 治疗人类疾病 用于生育,产生完整个体
水平 细胞或组织水平 个体水平
胚胎处理方式 获得早期胚胎主要用于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细胞分化出所需的细胞、组织或器官 获得的早期胚胎需通过胚胎移植，到母体子宫内发育成个体
相同点 都属于无性繁殖,产生新个体或新组织,遗传物质不变；都用到核移植技术和早期胚胎培养基技术。 3. 警惕用新技术研究生殖性克隆人
干细胞研究新进展——iPS细胞（化学诱导多能干细胞）
①外国科学家用4种转录因子诱导人的成纤维细胞转变成iPS细胞。
②我国科学家又用4种小分子化合物诱导小鼠的成纤维细胞转变成了iPS细胞（这种细胞又被称为化学诱导多能干细胞）。这一技术在一定程度上避免了用特定的转录因子诱导iPS细胞可能带来的致癌风险。
③目前，科学家已经成功用iPS细胞克隆出了活体小鼠。从技术上讲，利用人的iPS细胞克隆人是可能的。
关注生殖性克隆人
4.人类基因组编写计划
①“人类基因组编写计划”：希望合成人类的整个基因组。
②该计划将使培育出用于移植的人体器官成为可能，还会加速疫苗的研发；如果合成出人类的基因组，就可能造出“无父母”人类或者拥有相同基因组的“克隆人”。
5.设计试管婴儿
在试管婴儿技术的基础上，在胚胎移植前，对胚胎进行遗传学诊断，有选择地把胚胎植入母体子宫，以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。
关注生殖性克隆人
试管动物
进行基因编辑（基因的敲除或插入），有目的地改造特定基因，胚胎移植前需进行遗传诊断
设计完美婴儿
“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到如图所示的时期，再将胚胎植入女性子宫内发育成胎儿，该技术使一部分不能生育的夫妇重新获得了生育的机会。下列叙述正确的是
A.“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是无性生殖
B.如图所示时期是胚胎发育的囊胚期，①代表内细胞团，②
　代表囊胚腔，③代表滋养层
C.“试管婴儿”的形成用到的技术有人工授精、体内培养、核移植
D.“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者对人类的作用是相同的
B
禁止生物武器
1.生物武器包括致病菌类、病毒类和生化毒剂类等
致病能力强、攻击范围广
散布途径：可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。
禁止生物武器
2.生物武器与其他武器的最大区别
生物武器拥有生命力，能够在宿主体内繁殖，并随宿主移动散布到不同地方。
目前主要的生物武器有6种：
炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。
致病菌
鼠疫菌杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌、波特淋菌等
病毒
天花病毒、动物痘病毒、黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒等
生化毒剂
肉毒杆菌毒素
重组基因技术制造全新的致病菌
重组蜡状杆菌，
重组流感病毒，
新型鼠痘病毒等
特点：
1、致病力强：少量的致病菌就可以使人死亡；死亡率高。
2、较隐蔽：不易被发现，易传播，发病有潜伏期。
3、攻击范围广（传染性强）：污染面积大，危害时间长，传染途径多，人类容易感染。
4、治疗困难：很多疾病没有治疗的特效药。
5、难以发现：很多生化毒剂无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。
禁止生物武器

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