专题24细胞工程与胚胎工程（讲解部分）（完整版）

专题24细胞工程与胚胎工程生物江苏省专用考点1细胞工程考点清单一、细胞工程的概念与理论基础1.细胞工程(1)操作水平:细胞水平或细胞器水平。(2)目的:按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。2.细胞的全能性(1)概念: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①

完整生物体

的潜能。(2)原理:细胞内含有本物种的②全套遗传信息

。(3)全能性表达条件:具有完整的细胞结构,处于离体状态,提供一定的营

养、激素和其他适宜外界条件。(4)细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。(5)全能性大小:植物细胞:受精卵>生殖细胞>体细胞动物细胞:受精卵>生殖细胞>体细胞核(动物细胞全能性受限制,但细胞核

具有全能性)二、植物细胞工程1.植物组织培养(1)理论基础:植物细胞的③全能性

。(2)概念理解(3)操作流程①a过程为脱分化,b过程为再分化。②A表示愈伤组织,B表示丛芽、丛根或胚状体。项目脱分化再分化过程外植体→愈伤组织愈伤组织→丛根、丛芽或胚状

体形成体特点排列疏松、无规则、高度液泡

化、无定形状态的薄壁细胞胚状体中胚芽、胚根、胚轴等

结构完整条件a.离体b.适宜的营养c.生长素与细胞分裂素的比例

适中d.不需要光照a.离体b.适宜的营养c.生长素和细胞分裂素d.光照③脱分化和再分化的比较④植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素的比值作用效果比值高时利于根分化、抑制芽形成比值低时利于芽分化、抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成2.植物体细胞杂交技术(1)原理:体细胞杂交利用了细胞膜的⑤流动性

,杂种细胞培育成杂种

植株利用了植物细胞的⑥全能性

。(2)操作流程

(3)意义:克服不同种生物远缘杂交⑧不亲和

的障碍。3.植物细胞工程的实际应用(1)植物繁殖的新途径a.微型繁殖:优点是繁殖快,并可保持亲本的优良性状。b.作物脱毒:利用茎尖组织培养技术获得脱毒苗。c.人工种子:以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材

料,经过人工薄膜包装得到的种子。(2)作物新品种的培育:单倍体育种和突变体的利用。

三、动物细胞工程1.动物细胞工程常用的技术:动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞

融合等。其中⑨动物细胞培养

是其他动物细胞工程技术的基础。2.动物细胞培养(1)过程

(2)培养条件a.无菌、无毒环境

b.营养:除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加

入血清、血浆等一些天然成分。c.适宜的温度:36.5℃±0.5℃;适宜的pH:7.2~7.4。d.气体环境

3.动物体细胞克隆(1)原理:

动物细胞核具有全能性

。(2)核移植过程

(3)结果:获得与供体遗传物质基本相同的个体。(4)受体细胞选用MⅡ中期卵母细胞的原因:a.细胞比较大,易于操作;b.细胞

质多,营养丰富;c.MⅡ中期的卵母细胞含有

促进细胞核全能性表达

的物质。4.动物细胞融合及单克隆抗体制备(1)动物细胞融合原理:

细胞膜具有流动性

。(2)动物细胞融合方法:物理法(离心、振动、电激)、化学法和灭活病毒。(3)动物细胞融合应用:制备单克隆抗体,过程如下项目第一次筛选第二次筛选筛选原因诱导融合后得到多种杂交细胞,另外还有未融合的细胞由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激,所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞筛选方法用特定的选择培养基筛选:未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡,只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长用多孔培养皿培养,在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测,经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群①制备单克隆抗体过程中的两次筛选筛选目的得到杂交瘤细胞得到能分泌所需抗体的杂交瘤

细胞②获取单克隆抗体的场所a.若在培养基中进行杂交瘤细胞培养,则从培养液中提取。b.若在小鼠或其他动物腹腔中培养,则从腹水中提取。(4)单克隆抗体的应用a.作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并与一定抗原发生特

异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。b.用于治疗疾病和运载药物:主要用于癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有

少量用于治疗其他疾病。考点2胚胎工程一、体内受精与早期胚胎1.精子与卵子的发生项目精子的发生卵子的发生场所①睾丸曲细精管

②卵巢

时间从初情期开始从胚胎出现性别分化后变形需变形不需变形分裂均等分裂不均等分裂结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体2.受精(1)精子③获能

:刚排出的精子,必须在雌性生殖道内发生相应的生理

变化后,才能获得受精能力。(2)卵子的准备:卵子要在输卵管内进一步成熟,到减Ⅱ中期才具有受精能

力。(3)体内受精的过程——“四步曲”第一步:精子穿越放射冠和透明带。顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶

解卵丘细胞之间的物质,透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障。第二步:精子与卵细胞膜相互接触,精子入卵。卵细胞膜反应是防止多精入

卵受精的第二道屏障。第三步:原核形成。雄原核形成和雌原核形成。第四步:合子形成。雌雄原核融合形成合子(受精卵)。知能拓展受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体;

受精过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。3.胚胎发育过程二、体外受精、胚胎移植、胚胎分割与胚胎干细胞1.体外受精(1)精子的采集与获能:采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等;获能

方法有培养法和⑥化学诱导

法。(2)卵母细胞的采集:给动物注射⑦促性腺

激素,使其超数排卵,然后从

输卵管中冲取卵子;也可从废弃的卵巢或活体卵巢中采集,但需要培养到⑧减Ⅱ中期

时,才可受精。(3)体外受精:获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精。2.早期胚胎培养(1)培养液成分:无机盐、有机盐(两盐),维生素、激素(两素),⑨氨基酸、核苷酸

(两酸),另外还有水、⑩血清

等物质。(2)胚胎去向:向受体移植或冷冻保存。3.胚胎移植(1)概念: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。(2)胚胎移植的基本程序环节生理基础意义移入哺乳动物在发情排卵后的最初一段时期,不论是否妊娠,同种动物供、受体生殖器官的生理变化是相同的为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境收集早期胚胎形成后,未与母体子宫建立组织上的联系,而是处于游离状态为胚胎的收集提供了可能存活受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应为胚胎在受体内的存活提供了

可能(3)胚胎移植的生理学基础(胚胎移植成功的保障)发育供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,且不影响供体胚胎的遗传特性为移植后的胚胎继续发育提供了营养等方面的保障,且保持了胚胎的优良遗传特性(4)实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换,而胚胎本

身的遗传物质几乎不发生改变,因此能保持其原来的优良特性。(5)意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜能。4.胚胎分割(1)材料:发育良好,形态正常的

桑椹胚或囊胚

。(2)实质:胚胎分割可增加动物后代数目,其实质是动物的无性繁殖或克

隆。(3)注意:对囊胚分割时,注意将

内细胞团

均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。5.胚胎干细胞(1)来源:

早期胚胎或原始性腺

。(2)特点:形态上,表现为体积小、细胞核大、核仁明显;功能上具有

发育的全能性

;体外培养条件下可以

增殖而不分化

。(3)培养过程

说明:饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养时,可作为提供干

细胞分裂、增殖的营养细胞。比较项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术、细胞培养、胚胎(分割)移植实例试管牛多利羊过程

生殖方式有性生殖无性生殖三、试管动物与克隆动物的比较遗传物质遗传物质来自两个个体遗传物质大部分来自供核生物

体意义充分发挥雌性优良个体的繁殖

潜力,缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救

濒危物种等知能拓展提升植物细胞工程与动物细胞工程的比较1.通过列表,比较植物组织培养和动物细胞培养

植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞全能性细胞增殖培养基类型固体或半固体培养基液体培养基主要成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织结果新的组织或植株个体,可以体现全能性新的细胞系或细胞株,不形成个体,不体现全能性细胞分裂、生长、分化特点①分裂:形成愈伤组织②分化:形成根、芽①只分裂不分化②贴壁生长③接触抑制2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞的增殖融合前处理除去细胞壁使细胞分散开使用的酶纤维素酶和果胶酶胰蛋白酶诱导手段物理法:离心、电激、振动化学法:聚乙二醇诱导除物理法和化学法外,也可用灭

活的病毒诱导结果杂种植株杂交细胞应用培育植物新品种主要用于制备单克隆抗体意义克服远缘杂交不亲和的障碍,打破了生殖隔离,扩展了杂交的亲本

组合3.杂种细胞的类型体细胞融合成功后培养基中共有5种细胞类型(A、B、AA、BB、AB),其

中融合细胞类型有3种(AA、BB、AB),符合要求的是AB,因此要对融合细

胞进行筛选。实践探究应用世界首例体细胞克隆猴——萌萌哒“中中”和“华华”在中国诞生啦!情境材料名为“中中”和“华华”的雌性克隆猴在2017年年底相继诞

生在中国科学院的实验室里,它们的基因都来自同一个流产的雌性猕猴胎

儿,科学家们提取了其体细胞,然后将细胞核“植入”若干个“摘除”了细

胞核的卵细胞内。从克隆羊“多利”到这次克隆猴“中中”和“华华”,

历经20多年。其间人们先后克隆出牛、马、羊、鼠、猫、狗、猪等动

物。克隆猴一直是世界上许多科学家追逐的目标,但克隆猴操作难度大,尤

其是猴的卵细胞去核难以把控,卵细胞易被提前激活,体细胞克隆胚胎的发

育成功率低。克隆猴除在基础研究上有着重大意义外,还将在疾病研究、

新药测试等领域发挥至关重要的作用。问题探究(1)克隆猴可能涉及哪些生物工程技术?(2)请画出