细胞工程的复习

1、知识回顾知识回顾（1）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶）饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的的 ，然后改变植酸酶的，然后改变植酸酶的 ，从，从而得到新的植酸酶。而得到新的植酸酶。（2）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其）培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是入大豆细胞常用的方法是 。请简。请简述获得转基因植株的完整过程。述获得转基因植株的完整过程。空间结构空间结

2、构 氨基酸序列氨基酸序列 农杆菌转化法农杆菌转化法 外源植酸酶基因外源植酸酶基因农杆菌农杆菌大豆细胞大豆细胞大豆植株再生大豆植株再生鉴定鉴定 （3）为了提高猪对饲料中磷的利用率，）为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过过 转入猪的受精卵中。该受精转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过卵培养至一定时期可通过 方法，方法，从而一次得到多个转基因猪个体。从而一次得到多个转基因猪个体。 （4）若这些转基因因动、植物进入生态）若这些转基因因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？环境中，对生态环境有何影响？ 显微注射法显微注射法

3、胚胎分割胚胎分割 减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中 转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有pst、sma、ecor、apa等四种限制酶切割位点。请等四种限制酶切割位点。请回答回答： （1）构建含抗病基因的表达载体）构建含抗病基因的表达载体a时，应选用限制时，应选用限制 酶酶 ，对，对 进行切割。进行切割。 pst、ecor含抗病基因的含抗病基因的dna 、质粒、质粒 （2）培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组）培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养筛选已导入抗织细胞的生长，欲利

4、用该培养筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体a中中有有 ，作为标记基因。，作为标记基因。 （3）香蕉组织细胞具有）香蕉组织细胞具有 ，因此，可，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中组织细胞培育成植株。图中、依次表示依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞组织培养过程中香蕉组织细胞的的 。抗卡那霉素基因抗卡那霉素基因全能性全能性脱分化、再分化脱分化、再分化专题专题 2 细胞工程细胞工程 1 1、概念、概念: :应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生

5、物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学细胞整体水平或细胞器水平细胞整体水平或细胞器水平按照人们的意愿来改变细胞内按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的遗传物质或获得细胞产品2 2、分类、分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞工程植物细胞工程 ( (离体的植物离体的植物器官、组织或细胞器官、组织或细胞) )脱分化脱分化再分化再分化愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽（胚状体）（胚状体）植物体植物体 培养条件：培养条件：离体、含有离体、含有全部营养成分全部营养成分的培养基、

6、一定的的培养基、一定的温度、空气、温度、空气、无菌环境无菌环境、适合的、适合的phph、适合的、适合的光照等光照等外植体外植体举例：举例：花药离体培养花药离体培养基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株细胞工程中培育的细胞工程中培育的“番茄番茄- -马铃薯马铃薯”杂种植株杂种植株1 1、植物组织培养、植物组织培养 植物植物a a细细胞胞植物植物b b细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体a a原生质体原生质体b b原生质原生质体融合体融合融合细胞融合细胞再生壁再生壁杂种细胞杂种细胞脱分化脱分化去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法酶解法（纤维素酶、果胶酶等）（纤维素酶、果胶酶

7、等）原生质体融合方法：原生质体融合方法：物理法：物理法：离心、振动、电刺激等离心、振动、电刺激等 化学法：化学法：聚乙二醇（聚乙二醇（pegpeg） 融合成功的标志融合成功的标志人工诱导人工诱导筛选筛选愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株再分化再分化2 2、植物体细胞杂交的过程、植物体细胞杂交的过程（1 1）植物繁殖的新途径）植物繁殖的新途径1 1）微型繁殖（快速繁殖）微型繁殖（快速繁殖）2 2）作物脱毒）作物脱毒3 3）神奇的人工种子）神奇的人工种子（2 2）作物新品种的培育）作物新品种的培育1 1）单倍体育种）单倍体育种2 2）突变体的利用）突变体的利用3 3）转基因植物的培育）转基因植物的培

8、育 （3 3）细胞产物的工厂化生产）细胞产物的工厂化生产3 3、植物细胞工程的实际应用、植物细胞工程的实际应用动物细胞工程常用的技术手段：动物细胞工程常用的技术手段：植物细胞工程常用的技术手段有哪些？植物细胞工程常用的技术手段有哪些？植物组织培养、植物组织培养、 植物体细胞杂交植物体细胞杂交强调：强调： 是其他动物是其他动物细胞工程技术的基础。细胞工程技术的基础。动物细胞培养动物细胞培养 动物细胞核移植动物细胞核移植 动物细胞融合动物细胞融合 单克隆抗体单克隆抗体 动物细胞培养技术动物细胞培养技术 动物胚胎或幼龄动物的组织、器官胰蛋白酶剪碎单个细胞加培养液制成细胞悬浮液去掉组织间蛋白10代细胞

9、50代细胞无限传代原代培养传代培养部分细胞遗传物质改变部分细胞遗传物质改变动物细胞培养不能最终培养成动物体随细胞增多，随细胞增多，细胞就会停细胞就会停止分裂增殖止分裂增殖1 1 动物细胞培养动物细胞培养 植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较项目培养基结果应用植物组织植物组织培养培养动物细胞动物细胞培养培养均需适宜的外界条件：均需适宜的外界条件：ph,ph,温度温度, ,营养及营养及“无菌无菌, ,无毒环境无毒环境”固体固体，营养物质，营养物质，蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养成植株培养成植株液体液体，营养物质，营养物质，葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清培育成细胞培育

10、成细胞系或细胞株系或细胞株（1 1）生产蛋白质制品）生产蛋白质制品（如病毒疫苗、干扰素、（如病毒疫苗、干扰素、 单克隆抗体、动物激素）单克隆抗体、动物激素）（2 2）用于某些器官移植）用于某些器官移植（1 1）试管苗的快速繁殖）试管苗的快速繁殖（2 2）无病毒植物的培育）无病毒植物的培育（3 3）生产药物等）生产药物等（4 4）人工种子）人工种子（5 5）转基因植物的培育）转基因植物的培育细胞细胞a细胞细胞b杂种细胞杂种细胞物理法、物理法、化学法化学法灭活灭活的仙台病毒的仙台病毒 2 2、动物细胞融合、动物细胞融合过程过程诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的

11、原理原理和和方法方法是否是否基本相同？基本相同？制备单克隆抗体不具有繁殖性不具有繁殖性但具有抗原性但具有抗原性主要用于制备主要用于制备单克单克隆抗体隆抗体获得杂种植株获得杂种植株用途用途物理、化学方法物理、化学方法（同左）（同左）生物：灭活的病毒生物：灭活的病毒物理（离心、振荡、物理（离心、振荡、电刺激）电刺激）化学（化学（pegpeg）诱导方法诱导方法使细胞分散后诱使细胞分散后诱导导细胞融合细胞融合去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导原生质体融合导原生质体融合细胞融合的方法细胞融合的方法细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、植物细胞全能性植物细胞全能性原理原理动物细胞融合动物

12、细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交比较项目比较项目植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较 抗原抗原 动物体内动物体内刺激刺激 效应效应b 抗体抗体 特点：产量低、特异性差、纯度低、反应不够灵敏特点：产量低、特异性差、纯度低、反应不够灵敏五、单克隆抗体1 1、常规抗体制备：、常规抗体制备：一个一个b b淋巴细胞淋巴细胞：只分泌一种：只分泌一种特异性抗体特异性抗体2、单克隆抗体、单克隆抗体杂交瘤细胞杂交瘤细胞 小鼠小鼠骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞：能：能无限增殖无限增殖融合融合 单克隆抗体单克隆抗体 培养培养 抗原注入小鼠体内抗原注入小鼠体内已免疫的已免疫的b b淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞筛选筛选

13、出出杂交瘤细胞杂交瘤细胞筛选筛选出能产生特异性抗体的细胞群出能产生特异性抗体的细胞群体外培养体外培养体内培养体内培养从培养液中提取从培养液中提取从小鼠腹水中提取从小鼠腹水中提取单克隆抗体单克隆抗体细胞融合细胞融合动物细胞培养动物细胞培养单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备( (特定的特定的选择培养基选择培养基) ) 主要用于疾病的诊断、治疗和预防。主要用于疾病的诊断、治疗和预防。 若在单抗上带上抗癌药物制成若在单抗上带上抗癌药物制成“生物导弹生物导弹”，将药物，将药物定向定向带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞又不会伤害健康细带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞又不会伤害健康细胞。胞。 特点：与常规抗

14、体相比，具有特点：与常规抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、化学特异性强、灵敏度高、化学性质单一性质单一的优点。的优点。单克隆抗体的应用单克隆抗体是指：单克隆抗体是指： 杂交瘤细胞产生的单一抗体杂交瘤细胞产生的单一抗体卵细胞卵细胞母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂c母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多莉羊分娩分娩 妊娠妊娠 多莉羊的培育过程多莉羊的培育过程融合后的卵细胞融合后的卵细胞核移植动物细胞核有动物细胞核有全能性全能性 例例(06(06江苏江苏) )下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。下图是单克隆抗体制备流程

15、阶段示意图。（1 1）_技术是单克隆抗体技术的基础。技术是单克隆抗体技术的基础。（2 2）根据培养基的用途分类，图中）根据培养基的用途分类，图中hathat培养基属于培养基属于_培养基。培养基。（3 3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是_。（4 4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用用_。（5 5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的_特点，又具备淋特点，又具备淋巴细胞的巴细胞的_特点。特点。（6 6）

16、淋巴细胞是由动物体）淋巴细胞是由动物体_中的中的_细胞分化、发育而来。细胞分化、发育而来。（7 7）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是_。动物细胞培养动物细胞培养选择选择特异性强特异性强,灵敏度高灵敏度高灭活的病毒灭活的病毒在体外大量增殖在体外大量增殖分泌特异性抗体分泌特异性抗体骨髓骨髓造血干细胞造血干细胞主动运输主动运输1用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是确的是( )a都需用都需用co2培养箱培养箱 b都须用液体培养基都须用液体培养基 c都要在无菌条件下进行都要

17、在无菌条件下进行 d都可体现细胞的全能性都可体现细胞的全能性2下列关于基因工程的叙述，错误的是下列关于基因工程的叙述，错误的是( )a目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物b限制性核酸内切酶和限制性核酸内切酶和dna连接酶是两类常用的工具酶连接酶是两类常用的工具酶c人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性活性d载体上的抗性基因有利于筛选含重组载体上的抗性基因有利于筛选含重组dna的细胞和促的细胞和促进目的基因的表达进目的基因的表达cd专题三胚胎工程胚胎工程 操作对象：操作对象： 技术手段：技术

18、手段： 理论基础：理论基础：早期胚胎和配子早期胚胎和配子胚胎移植、体外受精、胚胎移植、体外受精、 胚胎分割、胚胎干细胞培养胚胎分割、胚胎干细胞培养等等哺乳动物的受精卵和早期胚哺乳动物的受精卵和早期胚胎胎 的发育规律的发育规律一、体内受精和早期胚胎的发育一、体内受精和早期胚胎的发育（一）精子的发生（一）精子的发生1.1.发生场所：睾丸发生场所：睾丸2.2.时间：时间：初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退精原细胞精原细胞有丝分裂有丝分裂初级精母细胞初级精母细胞次级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子细胞精子精子m第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段m3.精精子子发发生生的的过过程程多个精原

19、细胞多个精原细胞染色体复制染色体复制变形变形4.精子细胞变形中的主要变化：精子细胞变形中的主要变化：1.1.细胞核细胞核2.2.高尔基体高尔基体3.3.中心体中心体4.4.线粒体线粒体5.5.细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘膜线粒体鞘膜( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后脱落最后脱落) )（二）卵子的发生（二）卵子的发生 (1)(1)发生部位：卵巢发生部位：卵巢 (2)(2)时间：减数第一次分裂是在雌性动物排时间：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成；减数第二次分裂是在精子和卵卵前后完成；

20、减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程完成的。子结合的过程完成的。卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂多个卵原细胞多个卵原细胞染色体复制染色体复制初级卵母细胞初级卵母细胞m第一极体第一极体次级卵母细胞次级卵母细胞2个第二极体个第二极体第二极体第二极体卵子卵子退化消失退化消失（3 3）卵子发生过程）卵子发生过程m排卵前后完成排卵前后完成在受精过程完成在受精过程完成被卵泡细胞包被卵泡细胞包围围, ,形成卵泡形成卵泡胎儿时期完成胎儿时期完成4.精子、卵子的形成最重要的区别精子、卵子的形成最重要的区别多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。而精子的贮备是

21、胎儿出生前完成的。而精子的产生是在初情期开始的产生是在初情期开始的（三）受精（三）受精1.1.概念：是概念：是精子精子和和卵子结合卵子结合形成合子形成合子（即受精卵）的过程。（即受精卵）的过程。2.2.场所：场所：输卵管输卵管3. 3.过程过程：一一)受精前的准备阶段受精前的准备阶段:1)精子获能精子获能:精子必须在雌性动物的精子必须在雌性动物的生殖道发生殖道发生相应的生理变化后生相应的生理变化后,才获得受精能力的生理才获得受精能力的生理现象现象.2)卵子的准备卵子的准备:在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第二次减数第二次分裂的中期分裂的中期,才具有与精子受精的能力才具有与精子受精的能力二二

22、) )受精阶段受精阶段: :1)1)精子穿越放射冠和透明带精子穿越放射冠和透明带 顶体反应顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞卵丘细胞 透明带反应透明带反应是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第一道屏障第一道屏障2)2)精子进入卵黄膜精子进入卵黄膜 卵黄膜封闭作用卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的是防止多精入卵受精的第二道屏障第二道屏障3)3)原核形成原核形成3 3）雄原核形成和）雄原核形成和雌雌原核形成原核形成4)4)配子结合配子结合4 4）雌雄原核）雌雄原核融合融合形成合子形成合子( (受精卵受精卵) )卵子受精的标志：卵子受精的标志

23、： 当在当在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的间隙可以的间隙可以观察到观察到两个极体两个极体时，说明卵子已经完时，说明卵子已经完成了受精。成了受精。受精卵受精卵卵裂期卵裂期桑椹胚桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成胎儿形成：在：在透明带内透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在：由具有全能性细胞构成，细胞数在3232个左右，个左右，排列紧密，形似桑椹排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织内细胞团：发育成胎儿各

24、组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初发育在输卵管进行有丝分裂最初发育在输卵管进行有丝分裂（三）胚胎发育（三）胚胎发育滋养层滋养层外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层原肠腔原肠腔二、体外受精和胚胎体外培养二、体外受精和胚胎体外培养1 1、体外受精、体外受精（1 1）概念：采取雌性动物的卵细胞和雄）概念：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管受精。性动物的精子，使其在试管受精。（2 2）过程：）过程：搜集卵细胞培养使其成熟搜集卵细胞培养使其成熟搜集精子培养使其获能搜集精子培养使其获能将卵细胞和精子在适宜条件将卵细胞和精子在适宜条件下共同培养下共同培养使其受精

25、。使其受精。（3）卵母细胞的采集和培养）卵母细胞的采集和培养方法方法（3 3）. .精子的收集和获能精子的收集和获能 1)1)收集的方法收集的方法: :假阴假阴道法道法, ,手握法手握法和和电电刺激刺激等等 2)2)获能处理获能处理: : 培养法：啮齿动物、培养法：啮齿动物、 家兔和猪家兔和猪化学法：牛、羊化学法：牛、羊（4 4）受精）受精 在在获能获能溶液溶液或或专用专用的受精溶液的受精溶液中完成受精中完成受精过程过程2.2.胚胎体外培养胚胎体外培养 培养液培养液: : 水、无机盐、有机盐、维生素、激素、水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等氨基酸、核苷酸以及动物血清

26、等. .三、胚胎移植三、胚胎移植1.1.概念概念: :将雌性动物的早期胚胎将雌性动物的早期胚胎, ,或者通过其或者通过其他方式得到的胚胎他方式得到的胚胎, ,移植到移植到同种同种的的生理状生理状态相同态相同的其他雌性动物的体内的其他雌性动物的体内, ,使之发育使之发育为新个体的技术为新个体的技术. .供体：供体：提供提供胚胎的个体。胚胎的个体。受体：受体：接受接受胚胎的个体。胚胎的个体。选择选择供体母羊供体母羊受体母羊受体母羊同期发情处理同期发情处理*超数排卵超数排卵*供体公羊供体公羊配种配种取出早期胚胎取出早期胚胎质量检查、培养质量检查、培养胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩（胚胎移植的犊

27、羊）分娩（胚胎移植的犊羊）未配种未配种同期发情技术：同期发情技术：主要是借助外主要是借助外源激素剌激卵源激素剌激卵巢，使其按照巢，使其按照预定的要求发预定的要求发生变化，使处生变化，使处理母畜的卵巢理母畜的卵巢生理机能都处生理机能都处于相同阶段，于相同阶段，从而达到同期从而达到同期发情。发情。3 3、胚胎移植的意义、胚胎移植的意义1)1)加速育种工作和品种改良加速育种工作和品种改良2)2)大量节省购买种畜的费用大量节省购买种畜的费用3)3)一胎多产一胎多产4)4)保存品种资源和濒危物种保存品种资源和濒危物种5)5)可充分发挥优秀个体的繁殖潜能可充分发挥优秀个体的繁殖潜能 缩短繁殖周期缩短繁殖周期, ,增加一生繁殖的后代数量增加一生繁殖的后代数量4.4.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础1)1)供体和受体相同的生理环境供体和受体相同的生理环境2)2)早期胚胎处于游离状态早期胚胎处于游离状态, ,为胚胎的收集为胚胎的收集提供了可能提供了可能3)3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥免疫排斥4)4)胚胎与受体建立正常的联系胚胎与受体建立正常的联系, ,但遗传物但遗传物质没有改变质没有改变. .5.5.胚胎移植成功与否要有两个条件胚胎移植成功与否要有