細胞工程和胚胎工程【基礎(chǔ)梳理+培優(yōu)拓展】 高考生物一輪復(fù)習(xí) 課件

第34講細胞工程和胚胎工程第十單元生物技術(shù)與工程選修三植物細胞工程1動物細胞工程2考點胚胎工程3細胞工程

細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細胞器、細胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。原理和方法操作水平目的分類細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)細胞器、細胞或組織獲得特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品動物細胞工程和植物細胞工程植物細胞工程1植物細胞工程1理論基礎(chǔ)：植物細胞的全能性植物細胞工程1一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)1.概念2.原理指

的植物器官、組織或細胞等，培養(yǎng)在人工控制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其分化為

的技術(shù)。離體完整植株植物細胞的全能性外植體外植體：在植物組織培養(yǎng)過程中，從植物體上被分離下來的，接種

在培養(yǎng)基上供培養(yǎng)用的原生質(zhì)體、細胞、組織、器官等。細胞經(jīng)過

后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。分裂和分化全能性1.具有全能性的原因一般生物體的每一個細胞都包含有該物種的

。即都有發(fā)育成

所必需的全部遺傳信息。全套遺傳信息完整個體2.體現(xiàn)全能性的標志細胞→完整個體或其他各種細胞實例：胡蘿卜韌皮部細胞發(fā)育成完整植株

受精卵發(fā)育成個體（動植物）蜜蜂受精卵發(fā)育成工蜂，卵細胞發(fā)育成雄峰用一片葉子、一片花瓣、一?；ǚ鄯敝吵鲂碌闹仓耆苄詫嵗貉吭荒馨l(fā)育為芽，葉原基只能發(fā)育為葉。3.生物體內(nèi)細胞不體現(xiàn)全能性的原因基因在特定的時間和空間條件下

表達的結(jié)果。選擇性4.全能性大小比較（1）分化程度低的

分化程度高的（2）細胞分裂能力強的

細胞分裂能力弱＞＞（3）受精卵

胚胎干細胞

生殖細胞

體細胞

植物細胞

動物細胞＞＞＞＞一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.一般過程外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化生長發(fā)育接種外植體誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)生芽誘導(dǎo)生根移栽成活脫分化再分化再分化分化狀態(tài)未分化狀態(tài)一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.一般過程外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化生長發(fā)育（1）脫分化

在一定的

和

等條件的

下，

的細胞

，轉(zhuǎn)變成

的過程。激素營養(yǎng)誘導(dǎo)已經(jīng)分化失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能未分化的細胞①光照條件②過程中涉及的生命活動一般不需要光照只有細胞增殖（有絲分裂），沒有細胞分化脫分化1.外植體脫分化的難易因植物種類、器官來源及生理狀況的

不同而不同。一般來說，植物的花和幼嫩的組織脫分化相

對較易，而植物的莖、葉等成熟的組織脫分化則較難。2.該過程添加的外源激素主要是生長素和細胞分裂素（比例適中），

因為二者能強烈地促進愈傷組織的形成。③結(jié)果形成愈傷組織（不定形的薄壁組織團塊）3.無菌操作——植物組織培養(yǎng)成功的關(guān)鍵。注意說明一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)3.一般過程（2）愈傷組織

細胞排列疏松且無規(guī)則、高度液泡化、呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞團。（3）再分化

脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以

出芽或根等器官的過程。重新分化①實質(zhì)②光照條件基因的選擇性表達需要給予適當強度的光照誘導(dǎo)葉綠素的合成，使試管苗能夠進行光合作用原因：3.一般過程（3）再分化③過程中涉及的生命活動既有細胞增殖（有絲分裂），又有細胞分化。④結(jié)果愈傷組織芽低高根生長素細胞分裂素胚狀體胚狀體

離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但是經(jīng)過了胚胎發(fā)育過程所形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細胞胚或胚狀體。3.一般過程（3）再分化a.外植體的遺傳特征和取材的位置會影響愈傷組織的再分化能力。b.培養(yǎng)基的成分和物理性質(zhì)對器官的形成有一定的影響，但起決定作用的是植物激素，特別是生長素和細胞分裂素的配比。影響植物組織再分化的因素（4）生長發(fā)育將試管苗移到大田中栽培或進行無土栽培，使之進一步生長發(fā)育為具有根、莖、葉且能開花、結(jié)果的完整植株。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)4.菊花的組織培養(yǎng)（1）原理外植體愈傷組織試管苗完整植株脫分化芽、根等再分化生長發(fā)育植物細胞一般具有

。全能性生長素/細胞分裂素

結(jié)果比值高(＞1)比值低(＜1)比值適中(=1)有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進愈傷組織的形成簡記為：“高”根，“低”芽，“中”愈傷4.菊花的組織培養(yǎng)（2）材料離體的莖尖、根尖、葉片、花藥等（外植體）。（3）MS培養(yǎng)基水（去離子水）、無機營養(yǎng)（大量元素、微量元素）、有機營養(yǎng)（蔗糖、維生素、氨基酸）、天然附加物、植物激素（生長素、細胞分裂素等）蔗糖的作用：①提供營養(yǎng)物質(zhì)（碳源）；②調(diào)節(jié)滲透壓。4.菊花的組織培養(yǎng)（4）步驟制備外植體接種培養(yǎng)試管苗正常植株用酒精擦拭雙手和超凈工作臺臺面。將流水充分沖洗后的外植體。②消毒：③切割：30S2-3次30min①材料：幼嫩的菊花莖段2-3次酒精無菌水次氯酸鈉溶液無菌水洗將消過毒的外植體置于無菌的培養(yǎng)皿中，用無菌濾紙吸去表面的水分。用解剖刀將外植體切成0.5~1cm長的小段。切割與接種無菌操作4.菊花的組織培養(yǎng)（4）步驟制備外植體接種培養(yǎng)試管苗正常植株在酒精燈火焰旁，將外植體的1/3~1/2插入誘導(dǎo)愈傷組織的培養(yǎng)基中。用封口膜或瓶蓋封蓋瓶口，并在培養(yǎng)瓶上作好標記。①接種到誘導(dǎo)愈傷組織培養(yǎng)基脫分化形成愈傷組織有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。將接種了外植體的錐形瓶或植物組織培養(yǎng)瓶置于18~22℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中，定期觀察和記錄愈傷組織的生長情況。避光4.菊花的組織培養(yǎng)（4）步驟制備外植體接種培養(yǎng)試管苗正常植株②接種到誘導(dǎo)生芽培養(yǎng)基③接種到誘導(dǎo)生根培養(yǎng)基培養(yǎng)15~20d后，將生長良好的愈傷組織轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生芽的培養(yǎng)基上。長出芽后，再將其轉(zhuǎn)接到誘導(dǎo)生根的培養(yǎng)基上，進一步誘導(dǎo)形成試管苗。接種室若先生根后面就不易生芽。4.菊花的組織培養(yǎng)（4）步驟制備外植體接種培養(yǎng)試管苗正常植株移栽前先打開封口膜或瓶蓋，讓試管苗在培養(yǎng)箱內(nèi)生長幾日。用流水清洗掉根部的培養(yǎng)基后，將幼苗移植到消過毒的虹石或珍珠巖等環(huán)境中，待其長壯后再移栽入土。每天觀察并記錄幼苗的生長情況，適時澆水、施肥，直至開花。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)幼苗愈傷組織脫分化IAA/CTK比例適合再分化IAA/CTK比例先減小再增大植物組織培養(yǎng)過程示意圖完整植株外植體在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？①防止污染的微生物與培養(yǎng)物競爭營養(yǎng)物質(zhì)。②微生物生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物死亡。拓展1:植物組織培養(yǎng)常用的培養(yǎng)基配方1）培養(yǎng)基名稱：

；2）物理性質(zhì)：

；3）碳源：

。P116拓展2:植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體途徑器官發(fā)生途徑拓展3:生長素、細胞分裂素的不同使用順序使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂也分化同時使用分化頻率提高簡記為：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化頻率高習(xí)題鞏固1.若外植體是取自植物的幼莖、葉片等含有葉綠體的部位，愈傷組織中

（“有”“沒有”）葉綠體，原因是：2.植物組織培養(yǎng)中的培養(yǎng)基是

培養(yǎng)基（物理狀態(tài)），故培養(yǎng)基中一般加入了凝固劑

。3.在脫分化時

（是/否）需要光照，在再分化時

光照的原因是

。4.植物生長調(diào)節(jié)劑的在培養(yǎng)基中的用量要考慮組織

的含量。只有準確把握

的協(xié)同作用，才能有效地操作植物組織培養(yǎng)中的”激素杠桿”，用好植物生長調(diào)節(jié)劑這根“魔術(shù)棒”。沒有外植體通過脫分化后失去了其特有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)化為未分化的細胞固體瓊脂需要否芽發(fā)育成葉，葉肉細胞中葉綠素的合成需要光照內(nèi)源激素內(nèi)源激素和外源激素植物細胞工程1二、植物體細胞雜交技術(shù)1.概念將不同來源的植物細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新植物體的技術(shù)。融合實例:+=白菜甘藍白菜-甘藍二、植物體細胞雜交技術(shù)2.過程A細胞B細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體正在融合的原生質(zhì)體雜種細胞愈傷組織雜種植株移栽后的植株①①②③④⑤⑥①去除細胞壁纖維素酶去壁：酶解法果膠酶②誘導(dǎo)融合物理法：化學(xué)法電融合法、離心法聚乙二醇（PEG）融合法高Ca2+

-高pH融合法等③細胞壁再生④脫分化⑤再分化⑥移栽植物細胞融合植物組織培養(yǎng)植物細胞的全能性細胞膜的流動性二、植物體細胞雜交技術(shù)2.過程

體細胞融合成功后培養(yǎng)基中共有

種細胞類型()，其中融合細胞類型有3種()，而真正符合要求的是AB，因此要對融合細胞進行篩選。細胞融合后，共有幾種細胞類型？融合細胞有幾種，符合要求的是哪種？AB5A、B、AA、BB、ABAA、BB、AB細胞膜的流動性（原生質(zhì)體融合）植物細胞具有全能性（雜種細胞培養(yǎng)成雜種植株）3.原理二、植物體細胞雜交技術(shù)4.標志（1）植物細胞融合完成的標志：再生出新的細胞壁（2）植物體細胞雜交完成的標志：培育成新植物體在此過程中活躍的細胞器是

。線粒體和高爾基體5.意義打破生殖隔離，克服遠緣雜交不親和的障礙，培育植物新品種。6.局限性

仍有許多理論與技術(shù)問題沒有解決，還不能讓雜種植株表現(xiàn)出人們所需要的所有性狀習(xí)題鞏固+=白菜甘藍白菜-甘藍1.白菜（2N=18）與甘藍（2N=18）體細胞雜交所得植株白菜-甘藍的細胞染色體數(shù)為

，屬于

倍體。36

（異源）四

2.白菜（2N=18）與甘藍（2N=18）進行雜交（相互授粉），

所得植株白菜-甘藍的細胞染色體數(shù)為

，屬于

倍體。（異源）二

18

基因重組染色體數(shù)目變異二、植物體細胞雜交技術(shù)7.變異類型染色體數(shù)目變異

生殖類型變異類型染色體數(shù)染色體組數(shù)基因組成無性繁殖，育種過程中不遵循孟德爾定律染色體數(shù)目變異兩親本染色體數(shù)之和。2n+2m兩親本染色體組數(shù)之和。2+2兩親本基因型之和。AaBbCcDd二、植物體細胞雜交技術(shù)植物體細胞雜交育種四倍體雜交育種誘導(dǎo)多倍體四倍體二倍體如何處理植株使其可育？①若親本植株可育，則雜種植株可育。②雜種植株是不同于親本的新物種。課堂小結(jié)概念植物細胞融合原生質(zhì)體制備過程變異類型植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合原理育種類型原理過程花藥離體培養(yǎng)細胞全能性操作步驟脫分化再分化外植體根、芽、胚狀體愈傷組織外植體消毒接種切塊形成愈傷組織誘導(dǎo)生芽生根植物體細胞雜交植物組織培養(yǎng)植物細胞工程優(yōu)缺點習(xí)題鞏固5."番茄—馬鈴薯"雜種植株沒有如科學(xué)家所想象的那樣，地上結(jié)番茄，地下長馬鈴薯，這是為什么?生物體內(nèi)基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以"番茄—馬鈴薯"雜種植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達相互干擾，它們不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜種植株自然就不能地上結(jié)番茄、地下長馬鈴薯了。A.①通常將植物細胞置于含纖維素酶和果膠酶的30%的蔗糖溶液中B.細胞融合成功的標志是再生出細胞壁，

此時細胞內(nèi)高爾基體和線粒體

活動明顯增強C.可通過觀察葉綠體的有無來

初步篩選雜種細胞D.用此方法獲得新品種的育種原理是染色體變異習(xí)題鞏固6.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質(zhì)體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質(zhì)體作為部分遺傳物質(zhì)的供體與完整的花椰菜原生質(zhì)體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株，流程如右圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是（

）D植物細胞工程1三、植物細胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑（1）快速繁殖①概念用于快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫微型繁殖。②生殖方式一般為無性生殖其細胞分裂方式是有絲分裂，親、子代細胞DNA相同，所以可以保持親代優(yōu)良的遺傳特性。三、植物細胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑（1）快速繁殖③原理植物細胞的全能性④優(yōu)點a.高效、快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖。b.保持優(yōu)良品種的遺傳特性。c.不受自然生長季節(jié)的限制，培養(yǎng)周期短。d.選材少，繁殖率高，便于自動化管理。三、植物細胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑（2）作物脫毒馬鈴薯草莓香蕉感染的病毒很容易傳給后代無性繁殖病毒在作物體內(nèi)積累作物產(chǎn)量降低品質(zhì)變差三、植物細胞工程的應(yīng)用1.植物繁殖的新途徑（2）作物脫毒①脫毒方法取材：頂端分生區(qū)（如莖尖、根尖：病毒極少，甚至無毒）組培脫毒苗②優(yōu)點明顯提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)注：脫毒苗不等于抗毒苗。

與快速繁殖相比較，二者無本質(zhì)區(qū)別，只是取材部位不同。植物細胞工程1三、植物細胞工程的應(yīng)用2.作物新品種的培養(yǎng)（1）單倍體育種取花藥單倍體幼苗脫分化純合二倍體人工誘導(dǎo)染色體加倍優(yōu)良品種選擇愈傷組織再分化花藥離體培養(yǎng)后代都是純合子，能穩(wěn)定遺傳；明顯縮短育種年限，加速育種進程。（1）單倍體育種（抗倒伏，不抗?。沟狗共。┗ㄋ帲ǚ郏簡伪扼w幼苗：DTDtdTdt正常植株：DDTTDDttddTTddtt新品種：DDtt方法：花藥離體培養(yǎng)秋水仙素處理②缺點：操作復(fù)雜①優(yōu)點：能明顯縮短育種年限D(zhuǎn)DTT（♀）×ddtt（♂）第一年第二年篩選DdTt（抗倒伏，不抗?。ǖ狗?，抗?。┒扼w生物（組織培養(yǎng)）DdTt植株DTDtdTdt花藥離體培養(yǎng)和人工誘導(dǎo)染色體數(shù)目加倍2.作物新品種的培養(yǎng)三、植物細胞工程的應(yīng)用2.作物新品種的培養(yǎng)（2）突變體的利用①原理

在植物組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)細胞一直處于不斷增殖的狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和誘變因素（如射線、化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變。②過程外植體新品種篩選培育愈傷組織脫分化多種突變體誘導(dǎo)分化誘變處理③利用篩選對人們有利的突變體,進而培育成新品種?；蛲蛔兒椭参锛毎娜苄?。三、植物細胞工程的應(yīng)用2.作物新品種的培養(yǎng)（2）突變體的利用抗花葉病毒的甘蔗、抗鹽堿的煙草等。提高變異的頻率，加速育種進程。大幅度地改良某些性狀。③優(yōu)點④實例植物的代謝產(chǎn)物1.初生代謝物

初生代謝是生物生長和生存所必需的代謝活動，初生代謝物有糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核酸等。2.次生代謝物植物代謝會產(chǎn)生一些一般認為不是植物基本的生命活動所必需的產(chǎn)物——次生代謝物。（1）含義次生代謝物（2）種類化學(xué)本質(zhì)作用應(yīng)用直接獲取困難化學(xué)合成困難利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)小分子有機物(酚類、萜類和含氮類)植物抗病、抗蟲藥物、香料、色素含量低、從植物組織提取會大量破壞植物資源有些產(chǎn)物不能或難以通過化學(xué)合成途徑得到植物細胞工程1三、植物細胞工程的應(yīng)用3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)

利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物，這個過程就是細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。外植體愈傷組織細胞懸液脫分化振蕩分散細胞懸浮培養(yǎng)細胞產(chǎn)物提取優(yōu)勢不占用耕地、不受季節(jié)、天氣的限制，對社會、經(jīng)濟、環(huán)保具有重要意義。課堂小結(jié)外植體愈傷組織試管苗脫分化再分化植株作物脫毒選擇頂端分生組織快速繁殖單倍體育種選擇花藥進行誘變突變體的利用分散后懸浮培養(yǎng)3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)2.植物新品質(zhì)的培育1.植物繁殖的新途徑篩選習(xí)題鞏固7.花粉植株是體細胞遺傳研究和突變育種的理想材料。下面是培育四季柑橘(2n＝18)花粉植株的過程示意圖，下列有關(guān)敘述錯誤的是（

）A.花粉植株培育的原理是花粉粒細胞具有全能性，

其技術(shù)是植物組織培養(yǎng)B.過程③是細胞再分化，其根本原因是基因的選擇性表達C.四種培養(yǎng)基中所含植物激素

的種類和比例相同D.觀察處于分裂中期的四季

柑橘花粉植株根尖細胞，

可觀察到9條染色體C動物細胞工程2動物細胞工程2動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合動物細胞核移植——動物細胞工程的基礎(chǔ)動物細胞培養(yǎng)是指從動物體中取出相關(guān)的

，將它們分散成

，然后在

下，讓這些細胞

和

的技術(shù)。生長組織單個細胞適宜的培養(yǎng)條件增殖

1.概念一、動物細胞培養(yǎng)一、動物細胞培養(yǎng)2.動物細胞培養(yǎng)的條件（1）營養(yǎng)合成培養(yǎng)基+①合成培養(yǎng)基

將細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)按種類和所需量嚴格配制而成的培養(yǎng)基稱為合成培養(yǎng)基。②血清等一些天然成分

由于人們對細胞所需的營養(yǎng)物質(zhì)尚未全部研究清楚。血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、氨基酸、未知的促生長因子等。細胞培養(yǎng)時，一般需添加10%～20%的血清或血漿。一般使用液體培養(yǎng)基，也稱為培養(yǎng)液。血清等一些天然成分2.動物細胞培養(yǎng)的條件（2）無菌、無毒的環(huán)境①對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行滅菌處理②在無菌環(huán)境下進行操作③可根據(jù)實際情況適量添加抗生素無菌

清除代謝物，防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。無毒④定期更換培養(yǎng)液2.動物細胞培養(yǎng)的條件（3）溫度、pH和滲透壓一般與動物體內(nèi)相同①適宜的溫度：②適宜的pH：多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為

。7.2-7.4③適宜的滲透壓：維持細胞正常的形態(tài)和功能。①氣體的組成及作用95%空氣5%CO2②培養(yǎng)裝置:哺乳動物細胞培養(yǎng)的溫度多以

為宜。36.5±0.5℃培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶CO2培養(yǎng)箱置于維持培養(yǎng)液的pH細胞代謝所必需（4）氣體環(huán)境一、動物細胞培養(yǎng)體外培養(yǎng)的動物細胞可以分為兩大類：懸浮培養(yǎng)瓶第1類：懸浮生長細胞細胞能夠懸浮在培養(yǎng)液中生長增殖第2類：貼壁生長細胞細胞需要貼附于某些基質(zhì)(如培養(yǎng)瓶壁)表面才能增殖(主要類型)這些細胞往往貼附在培養(yǎng)瓶的瓶壁上，這種現(xiàn)象稱為細胞貼壁。接觸抑制當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖。一、動物細胞培養(yǎng)思考：“細胞增殖到互相接觸的時候，糖蛋白識別了這種信息，就會使細胞停止繼續(xù)繁殖，出現(xiàn)接觸抑制的現(xiàn)象”試結(jié)合上述解釋，舉例說明哪種細胞無接觸抑制現(xiàn)象，并闡述原因。癌細胞；癌細胞的細胞膜上糖蛋白等物質(zhì)減少一、動物細胞培養(yǎng)3.動物細胞培養(yǎng)過程傳代培養(yǎng)取動物組織制成細胞懸液原代培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)放入CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)用機械的方法，或用胰蛋白酶、膠原蛋白酶等處理的方法，將組織分散成單個細胞轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進行3.動物細胞培養(yǎng)過程機械方法胰蛋白酶處理膠原蛋白酶處理動物組織塊分散成單個細胞加培養(yǎng)液細胞懸液原代培養(yǎng)放入培養(yǎng)瓶在適宜條件在適宜條件分瓶培養(yǎng)傳代培養(yǎng)①取材原因細胞分化程度低，增殖能力強，容易培養(yǎng)。動物胚胎或幼齡動物的組織、器官。（1）取動物組織3.動物細胞培養(yǎng)過程機械方法胰蛋白酶處理膠原蛋白酶處理動物組織塊分散成單個細胞加培養(yǎng)液細胞懸液原代培養(yǎng)放入培養(yǎng)瓶在適宜條件在適宜條件分瓶培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（1）取動物組織②將組織分散成單個細胞原因a.從動物體取出的成塊組織中，細胞與細胞靠在

一起，彼此限制了生長和增殖；b.能使細胞與培養(yǎng)液充分接觸，更易進行物質(zhì)交換。保證細胞

所需的營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)及有害產(chǎn)物的及時排出。習(xí)題鞏固1.常用胰蛋白酶分散細胞，這說明細胞間的物質(zhì)主要是什么成分？

用胃蛋白酶行嗎？說明細胞間的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)。

胃蛋白酶作用的適宜pH約為2，當pH大于6時，胃蛋白酶就失去活性，多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2~7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中沒有活性，所以用胃蛋白酶不行。2.胰蛋白酶真的不會把細胞消化掉嗎，為什么？細胞膜的成分中含有蛋白質(zhì)，而胰蛋白酶能夠水解蛋白質(zhì)，因此，胰蛋白酶會把細胞消化掉。因此，胰蛋白酶處理的時間不能太長。3.動物細胞培養(yǎng)過程機械方法胰蛋白酶處理膠原蛋白酶處理動物組織塊分散成單個細胞加培養(yǎng)液細胞懸液原代培養(yǎng)放入培養(yǎng)瓶在適宜條件在適宜條件分瓶培養(yǎng)傳代培養(yǎng)懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細胞密度過大有害代謝物積累培養(yǎng)中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏接觸抑制細胞分裂受阻需要3.動物細胞培養(yǎng)過程機械方法胰蛋白酶處理膠原蛋白酶處理動物組織塊分散成單個細胞加培養(yǎng)液細胞懸液原代培養(yǎng)放入培養(yǎng)瓶在適宜條件在適宜條件分瓶培養(yǎng)傳代培養(yǎng)（2）用培養(yǎng)液將細胞制成細胞懸液，再將

細胞懸液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶。①原代培養(yǎng)將分瓶之前的細胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)過處理后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。②傳代培養(yǎng)將分瓶后的細胞培養(yǎng)稱為傳代培養(yǎng)。培養(yǎng)瓶或培養(yǎng)皿要求：內(nèi)表面光滑、無毒、易于貼附。習(xí)題鞏固3.進行傳代培養(yǎng)(分瓶培養(yǎng))時，如何處理？懸浮細胞貼壁細胞離心法收集胰蛋白酶處理制成細胞懸液分瓶培養(yǎng)思考：正常細胞能否一直傳代培養(yǎng)下去？傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生變化，增殖緩慢，甚至完全停止大部分細胞衰老死亡少數(shù)細胞會克服細胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正朝癌細胞發(fā)展。10~50代繼續(xù)培養(yǎng)（50代以后）（有限細胞系）（無限細胞系）使用或冷凍保存的細胞通常為10代以內(nèi)，以保持細胞正常的二倍體核型(遺傳物質(zhì)不改變)。這一階段的細胞稱為細胞株細胞系的遺傳物質(zhì)一定改變區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)

區(qū)分兩種“培養(yǎng)”的關(guān)鍵是看用胰蛋白酶處理的對象。①第一次：用胰蛋白酶對剪碎的動物組織進行處理，使其分散

成單個細胞后進行培養(yǎng)，為原代培養(yǎng)。②第二次：細胞培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制，用胰蛋白酶使其從

瓶壁上脫離下來，然后，將其分散到多個培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，

為傳代培養(yǎng)。植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)過程培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的植物細胞的全能性細胞增殖固體液體植物激素動物血清脫分化、再分化原代培養(yǎng)、傳代培養(yǎng)可獲得植物體動物細胞群快速繁殖植物得到動物細胞及細胞產(chǎn)物相同點：培養(yǎng)基中都需要加入營養(yǎng)物質(zhì)、培養(yǎng)過程中都需要防止雜菌污染、都需要提供適宜的溫度、pH和滲透壓的條件。動物細胞工程2二、干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細胞干細胞早期胚胎、骨髓和臍帶血等多種組織和器官中動物和人體內(nèi)保留的具有分裂和分化能力的細胞。胚胎干細胞成體干細胞定義分布種類二、干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細胞（1）胚胎干細胞①分布②特點③應(yīng)用實例④局限性早期胚胎中具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能。在體外分化成心肌細胞、神經(jīng)元細胞和造血干細胞等。需要分化誘導(dǎo)因子誘導(dǎo)必須從胚胎中獲取，涉及倫理問題，因而限制了在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。二、干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用1.干細胞（2）成體干細胞①分布②舉例③特點④應(yīng)用成體組織或器官內(nèi)造血干細胞（骨髓、外周血和臍帶血中）神經(jīng)干細胞（神經(jīng)系統(tǒng)中）精原干細胞（睪丸中）發(fā)現(xiàn)最早、研究最多的、應(yīng)用最成熟的實例

具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力。（2）成體干細胞④應(yīng)用

有著自我更新能力及分化潛能的干細胞，與組織、器官的發(fā)育、再生和修復(fù)等密切相關(guān)。Ⅰ.應(yīng)用原理Ⅱ.應(yīng)用實例

治療神經(jīng)組織損傷和神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。ㄈ缗两鹕?、阿爾茨海默病等）。

治療白血病及一些惡性腫瘤放療或化療后引起的造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)功能障礙等疾病。a.造血干細胞：b.神經(jīng)干細胞：治療細胞損傷造成的疾病二、干細胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用2.誘導(dǎo)多能干細胞（1）概念通過體外誘導(dǎo)小鼠成纖維細胞得到的類似胚胎干細胞的一種細胞。（2）制備方法①將特定基因或特定蛋白導(dǎo)入細胞；

（成纖維細胞、已分化的T細胞、B細胞）②用小分子化合物誘導(dǎo)形成。（3）優(yōu)點①誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎；②iPS細胞可以來源于病人自身的體細胞，將它移植回病人體內(nèi)后，

理論上可以避免免疫排斥反應(yīng)。2.誘導(dǎo)多能干細胞（4）應(yīng)用移植取成纖維細胞等iPS細胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化分化胰島細胞神經(jīng)元血細胞腸上皮細胞心肌細胞肝細胞病人iPS細胞用于治療人類疾病示意圖取成纖維細胞轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細胞轉(zhuǎn)化為iPS細胞誘導(dǎo)iPS細胞定向分化為多種組織細胞移植回病人體內(nèi)課堂小結(jié)無菌、無毒營養(yǎng)溫度、pH和滲透壓氣體環(huán)境制備細胞懸液原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)的條件動物細胞培養(yǎng)的過程干細胞的培養(yǎng)和應(yīng)用干細胞的種類、特點及應(yīng)用iPS細胞的培養(yǎng)和應(yīng)用干細胞應(yīng)用面臨的問題存在存在著導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的風險。習(xí)題鞏固1.胚胎干細胞必須從胚胎中獲取，但這涉及倫理問題，因而限制了它在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用?？茖W(xué)家通過體外誘導(dǎo)成纖維細胞，獲得了類似于胚胎干細胞的一種細胞，稱為誘導(dǎo)多能干細胞(簡稱iPS細胞)。因為誘導(dǎo)過程無須破壞胚胎，而且iPS細胞可來源于病人自身的體細胞，因此iPS細胞的應(yīng)用前景優(yōu)于胚胎干細胞。如圖為iPS細胞的獲得及用其培育不同種細胞的示意圖(c－Myc、Klf4、Sox2和Oct3/4等基因與細胞的脫分化有關(guān))?；卮鹣铝袉栴}：習(xí)題鞏固(1)在對成纖維細胞進行培養(yǎng)時，常用胰蛋白酶處理使之分散成單個細胞，這說明細胞間的物質(zhì)為_______，_____(填“能”或“不能”)用胃蛋白酶處理成纖維細胞，原因是：蛋白質(zhì)不能

多數(shù)動物細胞培養(yǎng)的適宜pH為7.2～7.4，胃蛋白酶在此環(huán)境中失活變性。(2)在培養(yǎng)iPS細胞的過程中，培養(yǎng)基中應(yīng)含有細胞所需的各種營養(yǎng)

物質(zhì)，并定期更換培養(yǎng)液。定期更換培養(yǎng)液的目的是：清除代謝物﹐防止細胞代謝物積累對細胞自身造成危害。習(xí)題鞏固(3)過程③④為iPS細胞提供的條件不同，分化得到的細胞不同，可知細胞分化是_______________的結(jié)果。若iPS細胞來源于病人自身體細胞的誘導(dǎo)，再將其分化出的細胞移入患者體內(nèi)的優(yōu)勢是___________________。(4)如果誘導(dǎo)iPS細胞定向分化為原始生殖細胞，

該技術(shù)可能的應(yīng)用是_____________。基因選擇性表達解決不育問題避免了免疫排斥問題動物細胞工程2三、動物細胞融合技術(shù)和單克隆抗體1.動物細胞融合技術(shù)（1）概念（2）結(jié)果（3）原理

動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞形成一個細胞的過程。形成的具有原來

的

細胞，稱為

。單核兩個或多個細胞遺傳信息雜交細胞細胞膜的流動性1.動物細胞融合技術(shù)（4）動物細胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法相同①物理方法：動物細胞沒有細胞壁，可以直接誘導(dǎo)融合。電融合法、離心法②化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）法③生物方法：滅活病毒誘導(dǎo)法滅活是指用物理或化學(xué)手段使病毒或細菌失去感染能力，并不破壞它們的抗原結(jié)構(gòu)。——動物細胞融合特有原理是什么？1.動物細胞融合技術(shù)滅活病毒誘導(dǎo)法原理

病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能夠與細胞膜上的糖蛋白發(fā)生作用，使細胞相互凝集，細胞膜上的蛋白質(zhì)分子和脂質(zhì)分子重新排布，細胞膜打開，細胞發(fā)生融合。1.動物細胞融合技術(shù)（5）構(gòu)建動物細胞融合模型①融合過程:細胞膜融合→細胞質(zhì)融合→________融合。②重組細胞的特點:具有____________________,雜種細胞表現(xiàn)出兩個____________的特點。③融合后的雜交細胞經(jīng)過__________后仍能形成兩個完整的雜交細胞。動物細胞A動物細胞B膜融合、質(zhì)融合動物細胞培養(yǎng)雜交細胞（單核）物理、化學(xué)、生物法誘導(dǎo)細胞核親本細胞有絲分裂兩種細胞的遺傳信息動物細胞融合實質(zhì)及完成的標志1.動物細胞融合技術(shù)（6）

意義突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交（種間、屬間、科間、動植物之間）成為可能。成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物新品種培育等的重要手段。特別是利用雜交瘤技術(shù)制造單克隆抗體。（7）

應(yīng)用動物細胞融合技術(shù)與植物體細胞雜交技術(shù)的比較植物體細胞雜交動物細胞融合原理細胞融合前的處理方法誘導(dǎo)細胞融合的方法細胞融合成功的標志主要用途意義細胞膜具有一定的流動性、植物細胞的全能性細胞膜具有一定的流動性用果膠酶和纖維素酶去除細胞壁用胰蛋白酶或膠原蛋白酶使細胞分散成單個細胞電融合法、離心法；聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+-高pH融合法PEG融合法、電融合法、滅活病毒誘導(dǎo)法再生出細胞壁細胞核的融合獲得完整的雜種植株主要用于制造單克隆抗體打破生殖隔離，實現(xiàn)遠緣雜交育種，培育植物新品種突破了有性雜交的局限，使遠緣雜交成為可能動物細胞工程2三、動物細胞融合技術(shù)和單克隆抗體2.單克隆抗體產(chǎn)量低，純度低，制備的抗體特異性差、反應(yīng)不靈敏反復(fù)注射動物體內(nèi)抗原多種漿細胞多種抗體（血清）

每一個漿細胞只能產(chǎn)生一種特異性抗體體內(nèi)產(chǎn)生的特異性抗體多達百萬種缺點早期獲得抗體的方法2.單克隆抗體由單個B淋巴細胞經(jīng)過克隆（無限增殖），形成基因型相同的細胞群，這一細胞群所產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強的抗體。（1）

概念（2）

制備原理一種B淋巴細胞（只產(chǎn)生一種特定抗體）能在體外大量增殖的骨髓瘤細胞融合雜交瘤細胞產(chǎn)生足夠數(shù)量的特定抗體大量增殖單克隆抗體既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生抗體2.單克隆抗體（3）

制備過程用特定的抗原免疫，從小鼠的脾中得到能產(chǎn)生特定抗體的B淋巴細胞。培養(yǎng)骨髓瘤細胞多種B淋巴細胞骨髓瘤細胞誘導(dǎo)融合將骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合多種雜交細胞BB、B瘤、瘤瘤*不是為了得到抗體！√2.單克隆抗體（3）

制備過程雜交瘤細胞(既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生抗體)多種雜交細胞

用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選：在該培養(yǎng)基上，未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜交瘤細胞才能生長。在培養(yǎng)液中加入氨基嘌呤，收集雜交瘤細胞！小資料：細胞合成DNA有D和S兩條途徑，

其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。①人淋巴細胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。②鼠骨髓瘤細胞中只有D途徑，沒有S途徑，可是能不斷分裂增殖。2.單克隆抗體（3）

制備過程

對上述經(jīng)選擇培養(yǎng)的雜交瘤細胞進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞?？贵w檢測呈陽性的雜交瘤細胞雜交瘤細胞分泌的抗體能與特定抗原結(jié)合2.單克隆抗體（3）

制備過程將雜交瘤細胞群稀釋，約每孔1個進行培養(yǎng)（克隆化培養(yǎng)）一段時間后，用標記的抗原檢測每個小孔上清液里是否含有我們需要的特異性的抗體（抗原抗體能結(jié)合即為陽性孔）經(jīng)過多次克隆化培養(yǎng)以及有限稀釋法的篩選，就能選出需要的那種雜交瘤細胞（AB3）AB1、AB2、AB3……2.單克隆抗體（3）

制備過程抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞體外培養(yǎng)注射到小鼠腹腔內(nèi)將抗體檢測呈陽性的雜交瘤細胞在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng)，或注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖。單克隆抗體從細胞培養(yǎng)液或小鼠腹水中獲取大量的單克隆抗體。細胞培養(yǎng)液提取小鼠腹水中提取2.單克隆抗體單克隆抗體篩選二雜交細胞雜交瘤細胞體外或體內(nèi)培養(yǎng)篩選一骨髓瘤細胞

誘導(dǎo)融合分泌特異抗體的雜交瘤細胞雜交瘤細胞群提取已免疫的B淋巴細胞動物細胞融合技術(shù)動物細胞培養(yǎng)技術(shù)既能大量繁殖又能產(chǎn)生專一抗體特異性強靈敏度高可大量制備注射抗原細胞增殖細胞膜具有流動性單克隆抗體制備過程中兩次篩選的方法及目的項目第一次篩選第二次篩選（需要多次篩選）篩選原因方法篩選結(jié)果誘導(dǎo)融合后得到多種雜交細胞，還有未融合細胞等用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選：未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞都會死亡，只有融合的雜種細胞才能生長。篩選出融合的雜種細胞選擇培養(yǎng)獲得的雜交瘤細胞中有能產(chǎn)生其他抗體的細胞。用96孔板培養(yǎng)，在每個孔中盡量接種一個雜交瘤細胞的情況下進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)過多次篩選得到足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。篩選出分泌所需抗體的雜交瘤細胞體內(nèi)培養(yǎng)及體外培養(yǎng)的比較項目腹腔培養(yǎng)體外培養(yǎng)優(yōu)點缺點易于控制培養(yǎng)條件（如無需提供無菌環(huán)境等），操作簡單，成本較低規(guī)模小，產(chǎn)量少可大規(guī)模培養(yǎng)，大量生產(chǎn)需要人為控制培養(yǎng)條件，成本相對較高2.單克隆抗體（4）

應(yīng)用①作為診斷試劑(最廣泛的用途)

女性懷孕后會分泌一種糖蛋白——人絨毛膜促性腺激素（HCG），尿液中會檢出HCG的存在。用抗HCG單克隆抗體制備的試紙可以測試女性是否懷孕。②用于疾病的治療和運載藥物(主要用于癌癥的治療)2.單克隆抗體（4）

應(yīng)用②用于疾病的治療和運載藥物(主要用于癌癥的治療)單克隆抗體+接頭+藥物（如細胞毒素）=ADC2.單克隆抗體（4）

應(yīng)用②用于疾病的治療和運載藥物(主要用于癌癥的治療)單克隆抗體：a.特異性強、靈敏度高

生物導(dǎo)彈單抗抗癌藥物★原理：b.療效高、毒副作用小

不損傷正常細胞，減少劑量。導(dǎo)向作用，將藥物定向帶到癌細胞所在位置?？拱┧幬铮簹⑺腊┘毎?xí)題鞏固可以用放射性同位素標記單克隆抗體進行靶向放療。一些作用于細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的藥物可以通過阻斷腫瘤細胞的信號通路來抑制其生長，理論上也可以將這些藥物與單克隆抗體結(jié)合進行治療。除了細胞毒素，還有哪些物質(zhì)理論上可以作為ADC偶聯(lián)的藥物？討論習(xí)題鞏固2.核苷酸合成有兩個途徑，物質(zhì)A可以阻斷其中的全合成途徑(如下圖)。正常細胞內(nèi)含有補救合成途徑所必需的轉(zhuǎn)化酶和激酶，制備單克隆抗體時選用的骨髓瘤細胞中缺乏轉(zhuǎn)化酶?，F(xiàn)用加入H、A、T三種物質(zhì)的“HAT培養(yǎng)基”來篩選特定的雜交瘤細胞。關(guān)于篩選原理的敘述，正確的是()A.免疫B細胞及其互相融合細胞因全合成途徑被A阻斷而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖B.骨髓瘤細胞及其互相融合細胞因無法進行上述兩個途徑而在HAT培養(yǎng)基上不能增殖C.雜交瘤細胞因為可以進行上述兩個途徑所以能在HAT培養(yǎng)基上大量增殖D.HAT培養(yǎng)基上篩選出的所有雜交瘤細胞既能大量增殖又能產(chǎn)生高純度目標抗體B習(xí)題鞏固3.人乳頭瘤病毒(HPV)是一種DNA病毒，可誘發(fā)細胞癌變?？笻PV的單克隆抗體可以準確檢測出HPV，從而及時監(jiān)控宮頸癌的發(fā)生。以HPV衣殼蛋白為抗原制備出單克隆抗體的過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是（

）A.在HAT培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細胞既能

無限增殖又可以分泌抗體B.單克隆抗體的特點是靈敏度高、特異性

強，可以大量制備C.可用HPV衣殼蛋白檢測篩選出能產(chǎn)生特

異性抗體的雜交瘤細胞D.單克隆抗體制備過程涉及的生物學(xué)原理有細胞增殖和細胞膜的選擇透過性D動物細胞工程2四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物1.概念將動物的一個細胞的

，移入

中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成

，繼而發(fā)育成

的技術(shù)。細胞核去核的卵母細胞新胚胎動物個體卵母細胞動物細胞去核取核移入重組細胞新胚胎克隆動物發(fā)育發(fā)育2.原理動物細胞核的全能性3.生殖方式無性生殖四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物卵母細胞動物細胞去核取核移入重組細胞新胚胎克隆動物發(fā)育發(fā)育克隆動物不是核供體動物100%復(fù)制的原因是什么？①克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自受體卵母細胞的細胞質(zhì)。②生物的性狀不僅與遺傳物質(zhì)有關(guān)，還受環(huán)境等因素的影響。四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物4.哺乳動物核移植分類種類難易程度原因相對容易十分困難胚胎細胞核移植體細胞核移植分化程度低，全能性容易表現(xiàn)分化程度高，全能性難表現(xiàn)動物細胞核的全能性整個細胞隨分化程度的提高，分化潛能逐漸減弱，全能性受到限制。四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物5.非人靈長類動物體細胞核移植的困難原因①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復(fù)其

前

的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了

；胚胎發(fā)育率低②對非人靈長類動物

進行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化非人靈長類動物：具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長類動物。

我國科學(xué)家經(jīng)過多年努力，攻克了這些障礙，終于成功獲得了體細胞克隆猴。四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細胞(研究人員正在使用設(shè)備從牛的卵巢采集卵母細胞)，在體外培養(yǎng)到MⅡ期高產(chǎn)奶牛(供體)從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細胞，進行細胞培養(yǎng)通過顯微操作去核將供體細胞注射入去核的卵母細胞通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞，形成重構(gòu)胚胎將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)出生與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細胞(研究人員正在使用設(shè)備從牛的卵巢采集卵母細胞)，在體外培養(yǎng)到MⅡ期。①卵母細胞體積大，易操作②卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。（1）為何選用卵母細胞？（2）為何要培養(yǎng)到MⅡ期？含有促使細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件正常排出的卵子即處于MⅡ期6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例高產(chǎn)奶牛(供體)

一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細胞，進行細胞培養(yǎng)。6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例通過顯微操作去核實際上是去除紡錘體-染色體復(fù)合物（1）卵母細胞去核的原因是什么？保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大限度來自優(yōu)良供體。（2）卵母細胞去核的方法顯微操作去核法梯度離心紫外光短時間照射化學(xué)物質(zhì)處理使DNA變性失活，達到去核的目的。沒有刺破卵母細胞膜，對卵母細胞傷害小。6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例將供體細胞注射入去核的卵母細胞通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞，形成重構(gòu)胚胎。人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。將供體細胞整個注入去核卵母細胞中的原因：對卵母細胞損傷較??；保證供體細胞的細胞核不被破壞，操作方便。直接將供體細胞注入去核卵母細胞的透明帶內(nèi)6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚胎，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。6.克隆動物——以體細胞克隆牛為例將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)出生與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛新生個體的細胞質(zhì)基因一部分來自去核卵母細胞，一般分來自供體細胞。四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物細胞培養(yǎng)MII期去核細胞融合激活重構(gòu)胚取供體細胞采集卵母細胞供體細胞去核卵母細胞重構(gòu)胚胎早期胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)將供體細胞注入去核的卵母細胞生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植1.繁殖方式：無性繁殖2.原理：動物細胞核的全能性四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物7.應(yīng)用前景（1）在畜牧生產(chǎn)中加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物7.應(yīng)用前景（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域①建立轉(zhuǎn)基因體細胞系，再利用此技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。②治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官，可作為異種移植的供體。③患者的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化，能形成相應(yīng)的細胞、組織或器官可用于移植以避免免疫排斥反應(yīng)。治療性克隆治療性克隆與iPS細胞治療病人取核去核卵母細胞重構(gòu)胚胎各種細胞組織或器官誘導(dǎo)取出體細胞核移植移植成纖維細胞取出轉(zhuǎn)入相關(guān)因子iPS細胞各種細胞組織或器官胚胎干細胞取出誘導(dǎo)移植治療性克隆iPS細胞治療細胞發(fā)生轉(zhuǎn)化四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物7.應(yīng)用前景（3）在科研領(lǐng)域①研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；②克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來

分析致病基因；③克隆特定疾病模型的動物，還能為

研究該疾病的致病機制和開發(fā)相應(yīng)

的藥物提供幫助。四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物7.應(yīng)用前景（4）在保護瀕危物種方面該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量黑草黃弄蝶白鰭豚金絲猴四、動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物8.存在問題（1）該技術(shù)的成功率非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)有待進一步改進。（2）相對于技術(shù)研究，核移植的理論研究較為滯后，需要與

發(fā)育生物學(xué)、細胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次

的理論研究相結(jié)合。（3）絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，

如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。習(xí)題鞏固4.2017年，某國批準了首例使用細胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。習(xí)題鞏固據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是()A.該技術(shù)涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細胞捐獻者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給“三親嬰兒”D.“三親嬰兒”同時擁有自己父親、母親及卵母細胞捐獻者的部分基因C課堂小結(jié)胚胎工程3胚胎工程3一、胚胎工程概念的理解指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎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。胚胎工程技術(shù)包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。操作對象

目的技術(shù)種類操作水平主要集中在細胞水平上工程實質(zhì)在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。理論基礎(chǔ)哺乳動物受精和早期胚胎發(fā)育的規(guī)律胚胎工程3二、受精和早期胚胎發(fā)育的過程1.受精受精定義階段受精前的準備階段受精階段指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。準備階段Ⅰ——精子獲能準備階段Ⅱ——卵子的準備場所輸卵管內(nèi)1.受精（1）精子獲能①概念

剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動物的

發(fā)生

后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為“精子獲能”生殖道相應(yīng)的生理變化②研究精子獲能機制的意義實現(xiàn)了各種哺乳動物在體外條件下的獲能，為

的建立奠定了基礎(chǔ)。體外受精技術(shù)1.受精（1）精子獲能研究精子獲能機制找到精子在體外獲能的方法實現(xiàn)哺乳動物精子體外獲能為體外受精奠定了重要基礎(chǔ)直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能將精子培養(yǎng)在人工配制的獲能液中使其獲能獲能液中的有效成分有：肝素、Ca2+載體等。精子獲能實質(zhì)是指精子獲得受精“能力”，而不是獲得能量。1.受精（2）卵子的準備原始卵泡成熟卵泡黃體次級卵母細胞排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？卵子從卵泡中排出正常情況下，一個卵巢中有多個卵泡，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。1.受精（2）卵子的準備①不同動物排出的卵子成熟程度不同卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞馬、犬等少數(shù)哺乳動物排出的卵子是初級卵母細胞豬、羊等多數(shù)哺乳動物排出的卵子是次級卵母細胞馬、犬排卵豬、羊排卵1.受精（2）卵子的準備②卵子的成熟卵原細胞初級卵母細胞次級卵母細胞馬、犬排卵豬、羊排卵MⅡ(中)期卵母細胞發(fā)育排出的卵子要在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ(中)期時，才具備與精子受精的能力。1.受精（2）卵子的準備②卵子的成熟MⅡ(中)期卵母細胞透明帶卵細胞膜核（紡錘體—染色體復(fù)合物）第一極體成熟卵母細胞卵子一般在排出

后才能被精子穿入。2-3h1.受精（3）受精過程受精精子獲能受精前的準備卵子準備剛排出的精子必需在雌性動物的生殖道發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力，這一現(xiàn)象稱為“精子獲能”卵子排出后需要在輸卵管中進一步成熟，到MⅡ期，才具備與精子受精的能力精子獲能的方法：利用雌性動物的生殖道；將精子培養(yǎng)到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能精子穿過卵細胞外結(jié)構(gòu)精子進入卵細胞膜精子入卵稱為雄原核；卵子釋放第二極體，形成雌原核雌雄原核靠近、融合透明帶反應(yīng)阻止多精入卵的兩道屏障1.受精（3）受精過程第1步：精子穿越卵細胞膜外結(jié)構(gòu)頂體反應(yīng)獲能后的精子與卵子在輸卵管相遇釋放多種酶（頂體酶）溶解卵細胞膜外的一些結(jié)構(gòu)（如透明帶）借助精子自身運動精子接觸卵細胞膜1.受精（3）受精過程第2步：透明帶反應(yīng)在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外面的透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進入透明帶。阻止多精入卵的第一道屏障1.受精（3）受精過程第3步：精子入卵精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)。阻止多精入卵的第二道屏障第4步：卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)精子外膜與卵細胞膜融合，精子入卵。1.受精（3）受精過程第5步：雌雄原核的形成雄原核的形成精子入卵后，尾部脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，形成一個比原來精子的核還大的核，叫做雄原核。雌原核的形成精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。雄原核雌原核第一極體放出的第二極體1.受精（3）受精過程第6步：雌、雄原核融合，受精卵形成雌、雄原核充分發(fā)育相向移動，彼此靠近核膜消失，形成含有兩個染色體組的合子，受精卵形成雌、雄原核靠近核膜消失，第一次卵裂即將開始1.受精（3）受精過程受精的標志放出的第二極體第一極體多數(shù)哺乳動物的第一極體不進行減數(shù)分裂Ⅱ雄原核雌原核觀察到兩個極體或者雌、雄原核。受精完成的標志雌雄原核形成合子習(xí)題鞏固1.下圖表示精子入卵后，發(fā)生(或引起)的一系列變化形成受精卵

的過程。下列敘述錯誤的是(

)A.圖中X指卵細胞膜反應(yīng)，Y指卵子的減數(shù)分裂ⅡB.經(jīng)圖中Y過程只形成了雌原核C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用下自溶B習(xí)題鞏固2.下列細胞，哪一個代表已經(jīng)完成受精的卵子()C透明帶和卵細胞膜之間的兩個極體是不同的，分別是第一極體和第二極體胚胎工程3二、受精和早期胚胎發(fā)育的過程2.胚胎早期發(fā)育原腸胚受精卵2細胞4細胞8細胞桑葚胚囊胚（1）卵裂期①場所輸卵管、子宮②分裂方式有絲分裂2.胚胎早期發(fā)育（1）卵裂期③特點項目變化細胞數(shù)目每個細胞體積DNA總量每個細胞內(nèi)的DNA總量有機物總量物質(zhì)種類胚胎總體積增多減小增多不變減少增多不增加或略有減小2.胚胎早期發(fā)育（2）桑葚胚當卵裂產(chǎn)生的子細胞數(shù)目達到32個，逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。桑葚胚桑葚每個細胞具有全能性，屬于全能性細胞。2.胚胎早期發(fā)育（3）囊胚

內(nèi)細胞團的細胞未分化，可以作為胚胎干細胞的來源。內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶發(fā)育胎盤和胎膜發(fā)育胎兒的各種組織滋養(yǎng)層細胞已經(jīng)分化細胞開始出現(xiàn)分化內(nèi)細胞團細胞具有全能性2.胚胎早期發(fā)育（3）囊胚孵化內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層囊胚腔透明帶囊胚進一步擴大，會導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫做孵化。如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。囊胚孵化后，內(nèi)細胞團表層的細胞形成外胚層，下方的細胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)由內(nèi)胚層包圍的空腔叫做原腸腔。由原腸胚的三個胚層進一步發(fā)育為不同的組織、器官、系統(tǒng)。2.胚胎早期發(fā)育（4）原腸胚滋養(yǎng)層內(nèi)胚層外胚層原腸腔結(jié)構(gòu)外胚層：內(nèi)胚層：中胚層：表面的細胞層向內(nèi)遷移的細胞內(nèi)外兩個胚層之間2.胚胎早期發(fā)育（4）原腸胚外胚層：表皮及其附屬結(jié)構(gòu)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺器官中胚層：皮膚真皮、脊索、肌肉、骨骼、內(nèi)臟器官外膜、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層：消化道、呼吸道上皮、肝胰等腺體課堂小結(jié)課堂小結(jié)1.個體發(fā)育過程中，從囊胚階段開始出現(xiàn)細胞分化，

但此階段細胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。2.原腸胚階段是個體發(fā)育過程中分化程度最高的階段，

但應(yīng)注意細胞分化貫穿于生物整個個體發(fā)育過程中。3.早期胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質(zhì)來自卵黃，發(fā)育后期通過胎盤從母體吸收。習(xí)題鞏固3.關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較，以下說法錯誤的是（）A.桑椹胚的各細胞結(jié)構(gòu)、功能基本相同B.囊胚期細胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的C.囊胚期的細胞出現(xiàn)了分化，但遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變D.囊胚期內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞的差異不是復(fù)制水平上的差異，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的B胚胎工程3三、體外受精1.過程包括

、

和

等步驟。卵母細胞的采集精子的獲取受精雌性哺乳動物雄性哺乳動物精子獲能的精子獲能處理精子的獲取卵母細胞成熟卵母細胞成熟培養(yǎng)卵母細胞的采集體外受精受精卵1.過程卵巢MⅡ卵母細胞體外受精獲能精子精子離心處理新鮮或解凍的精液受精卵培養(yǎng)卵母細胞的采集并培養(yǎng)

精液由精子和精漿兩部分組成。精漿中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。精子獲能前進行離心處理，目的是除去精漿以利于精子獲能。1.過程——卵母細胞的采集（1）輸卵管采卵(沖取卵子)

利用促性腺激素促使雌性動物排出更多的卵子，從輸卵管中沖取卵子。適合實驗動物(兔、鼠)以及家畜豬、羊等。（2）屠宰動物的卵巢采卵從已屠宰的雌性動物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。（3）活體采卵(卵巢中)借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等儀器，直接從活體動物卵巢中吸取卵母細胞。適合大型動物或大家畜，如：牛、馬等。三、體外受精

一般情況下，可以將獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子置于獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng)一段時間，來促使它們完成受精。2.意義（1）提高動物繁殖能力的有效措施（2）為胚胎移植提供可用的胚胎胚胎工程3四、胚胎移植1.概念指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

、生理狀態(tài)相同的雌性動物體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。同種的供體受體移植條件實質(zhì)地位供體與受體為同種且生理狀態(tài)相同早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移提供胚胎的個體接受胚胎的個體胚胎工程的最后一道“工序”轉(zhuǎn)基因、核移植等四、胚胎移植2.過程對供體、受體母畜進行選擇，并進行同期發(fā)情處理對供體母畜進行超數(shù)排卵配種或人工受精收集胚胎對胚胎檢查、培養(yǎng)或保存胚胎移植對受體母畜進行妊娠檢查產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的后代2.過程優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強)受體母牛(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)進行同期發(fā)情處理1.什么是同期發(fā)情處理？利用某些激素（一般用孕激素）人為地控制并調(diào)整一群母畜發(fā)情周期的進程，使之在預(yù)定時間內(nèi)集中發(fā)情。2.同期發(fā)情處理的目的是什么？

使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。2.過程優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強)對供體母牛進行超數(shù)排卵處理3.超數(shù)排卵的目的是什么？使一頭母畜一次排出比自然情況下多許多的成熟卵子，用于配種或者人工授精，可獲得多枚胚胎，經(jīng)胚胎移植可得到多個后代。4.如何進行超數(shù)排卵？用外源促性腺激素處理供體母牛，誘發(fā)卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子。2.過程優(yōu)良公牛優(yōu)良供體母牛(遺傳性狀優(yōu)良、生產(chǎn)能力強)超數(shù)排卵處理發(fā)情配種或人工授精收集胚胎并檢查正常繁殖或兩三個月后進行另一次移植受體母牛(有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力)