选修三讲义B5纸

1、博闻强记，厚积薄发，向规范要分数，以扎实取成绩！选修三 专题1 基因工程讲义 张兴普 2016.02.06第一节 基因工程的原理一、 基因工程：指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传性状，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行的设计和施工，因此又叫DNA重组技术。 理解定义掌握以下几点：1、 是一种按照人们的愿望，定向改变生物遗传特性的技术定向变异2、 分子水平的操作3、 原理：体外进行的人为的物种间的基因重组。4、 一旦成功，便可遗传可遗传变异5、 主要技术为体外DNA重组和转基因技术对基因工程的理性思

2、考：正面：提高农作物抗逆性改良农作物品质 负面：转基因生物的安全危机对生态环境的破坏二、 几种现代生物技术的比较基因工程DNA分子水平的操作：DNA重组、转基因、基因探针检测等蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，改造天然蛋白质或创造自然界不存在的蛋白质细胞工程细胞或者细胞器水平的操作：细胞融合、细胞杂交、细胞拆合等胚胎工程针对动物早期胚胎和配子的操作：胚胎移植、体外受精等三、 基因工程的工具：工具酶(限制酶和DNA连接酶)和运载体1、 限制酶：“分子手术刀”“基因工程的剪刀”（1）、来源：主要从原核生物中分离纯化（2）、在原核细胞自身的作用：是一种防御性工具，可切断外来入侵的外源DNA，以确保自

3、身安全（3）、在基因工程中的作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列且使每一条 特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，从而切断DNA分子（4）、作用部位：（切断两个）磷酸二酯键（5）、识别的序列：大多数由6个核苷酸组成，少数由4、5、8个，从5读向3端（6）、识别的序列的特点：以中轴线呈中心对称（7）、切割结果： 从中轴线两侧切，形成黏性末端 例如：EcoR限制酶： -GAATTC- EcoR限制酶 -G AATTC- -CTTAAG- -CTTAA G- 从中轴线切，形成平末端 例如：Sma限制酶： -CCCGGG- Sma限制酶 -CCC GGG- -GGGCCC- -GGG CCC

4、- 2、DNA连接酶“针线”“缝合针” （1）、在基因工程中的作用：拼接切下来的DNA片段，恢复磷酸二酯键。 （2）、根据来源不同分类： E.coliDNA连接酶 连接 黏性末端T4DNA连接酶 连接 黏性末端和平末端（但连接平末端效率低） （3）、DNA连接酶和DNA聚合酶的比较 相同点：化学本质都是蛋白质，作用都是形成磷酸二酯键。不同点：DNA聚合酶在DNA复制时发挥催化作用，而DNA连接酶在连接DNA片段时发挥催化作用 DNA聚合酶是将单个的脱氧核苷酸加在正新合成的DNA子链的3末端游离的-OH末端，脱水缩合形成n-2个磷酸二酯键；DNA连接酶是在俩个片段DNA的两个缺口形成2个磷酸二酯

5、键。DNA聚合酶是以亲代DNA的每一条链为模板，DNA连接酶不需要模板。 图示：DNA聚合酶: DNA模板 3 5新合成的子链 5 引物 - OH 3+单体 合成方向DNA模板 5 3新合成的子链 单体+ 3HO- 引物5 合成方向DNA连接酶： 在两个缺口处形成2个磷酸二酯键 （4）、为何不同物种的DNA可以拼接？（DNA拼接成功的原因？） 不同物种的DNA分子结构（双螺旋结构）、化学组成相似。 都遵循碱基互补配对原则，且有互补序列 （5）、转基因生物能成功表达他物种（目的基因）的原因： 蛋白质分子组成，结构相似、合成方式相同 生物界共用一套密码子 （6）、注意：到目前为止，所发现的DNA连

6、接酶都没有连接单链DNA的本领。 （7）、注意:2个DNA片段的的2个缺口用DNA连接酶催化形成2个磷酸二酯键，黏性末端碱基之间的H键自动粘合。3、运载体“分子运输车” （1）、作为基因工程运载体的条件：至少有一个到多个限制酶的切割位点 能自主复制或整合到受体染色体DNA上随其同步复制 有标记基因鉴定并选择导入目的基因的受体细胞。 对受体细胞无害，能友好借居受体细胞。（如不能影响受体细胞的代谢） 运载体DNA大小要合适 （2）、基因工程的运载体：质粒（常用）:一种裸露的独立于拟核DNA之外能自我复制的小的环状DN噬菌体的衍生物 动、植物病毒 （3）、注意：真正被用作运载体的质粒是经过人工改造的

7、天然质粒。（否则不符合条件）生物材料cDNA一定大小范围的 DNA基因组文库mRNAcDNAcDNA文库PCRPCR已知碱基序列的目的基因人工合成第一步 获取目的基因 限制酶切割 反转录酶 第二步基因表达载体构建启动子（RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动转录出mRNA）目的基因（含控制人类需要性状的结构基因）标记基因（鉴定选择导入目的基因的受体细胞）终止子（使转录停止的位点）复制原点（复制开始的特定位点）基因表达载体第三步将目的基因导入受体细胞基因表 达载体植物体细胞（植物体细胞全能性）动物受精卵（全能性最高）大肠杆菌第四步 目的基因的检测和鉴定检测是否转录出mRNA检测是否插入了目的基因 检

8、测是否翻译出蛋白质分子水平的检测鉴定个体是否具有目的基因所控制的性状个体水平的鉴定 组成 核心步骤 改造天然质粒 缺啥拼接啥 农杆菌转化法导入 显微注射法导入 感受态细胞法 Ca2+离子处理 DNA分子杂交法 分子杂交法 抗原抗体杂交 （通过对照实验） 第二节基因工程的步骤一、 具体重点内容1、 目的基因的获取方法：（1）、从自然界已有生物中分离 （2）、人工合成 具体方法：（1）、从基因文库获取 （2）、利用PCR扩增目的基因 （3）、人工合成目的基因2、 基因文库：（1）、定义：将某物种的不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体储存，各个受体菌分别含有该生物的不同基因 （区分：基因库:一

9、个种群的全部个体所含的全部基因叫该种群的基因库。） （2）、分类：基因组文库含某一物种的全部基因的基因文库 部分基因文库含某一物种的部分基因的基因文库。如cDNA文库 （3）、cDNA文库和基因组文库的比较：文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小（部分基因文库）大（含全部基因）启动子无（转录形成的mRNA被剪切）有内含子无（转录形成的mRNA被剪切）有基因多少少，部分多，全部物种间的基因交流可以部分基因可以 3、基因表达载体的构建：基因过程的核心步骤。 （1）、基因表达载体构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，且可以遗传给后代，同时使目的基因表达和发挥作用。绝不能将目的基因（或DNA）

10、直接导入受体细胞。 （2）、基因表达载体的组成： 启动子+目的基因+终止子+标记基因+复制原点 复制开始的特殊位点 鉴定和选择导入目的基因的受体 细胞（基因过程第三步） 使转录在需要的地方停止 是RNA聚合酶识别和结合的位点，驱动转录出mRNA （3）、受体细胞不同，基因表达载体的构建有所差异，不能全篇一律。 4、将目的基因导入受体细胞： （1）、转化：将目的基因导入受体细胞，维持稳定和表达的过程 （2）、将目的基因导入受体细胞，受体种类不同，导入的方法不同：不同的受体细胞导入的方法备注植物（一般用植物体细胞，植物体细胞的全能性）农杆菌转化法最常用，双子叶和裸子植物基因枪法适宜于单子叶植物花粉

11、管通道法我国独创，十分简便经济的方法动物（用受精卵，全能性最高，不能用体细胞）显微注射法动物的体细胞的全能性受细胞质的限制。也可以用克隆动物过程中的重组细胞微生物感受态细胞法Ca2+离子处理，增大细胞通透性，易于吸收外源DNA状态（3）、基因过程利用微生物的原因：繁殖快 多为单细胞生物 遗传物质相对少（4）、目的基因是否导入受体细胞需要用标记基因鉴定和选择。5、目的基因的检测与鉴定 （1）、分子水平的检测：用基因探针检测转基因生物的体细胞中是否有目的基因（DNA分子杂交法） 用基因探针检测转基因生物的体细胞中是否有相应的mRNA（分子杂交法） 用抗体检测转基因生物的体细胞中是否有相应的抗原蛋白

12、（抗原抗体杂交法）（2）、个体水平的鉴定：分转基因生物和非转基因生物两组，进行个体水平的对照实验，观察是否具有目的基因所控制的性状（3）、基因探针：放射性同位素标记的目的基因的单链（4）、目的基因的表达过程：目的基因 转录 mRNA 翻译 蛋白质（性状）6、有关PCR技术：（1）、定义：是多聚酶链式反应的简写，是在生物体外合成DNA片段的核酸合成技术，利用DNA复制的原理，使目的基因呈指数方式增加。（2）与DNA复制的区别：利用高温热变性使DNA双链打开，所以不需要解旋酶 因为高温环境所以需要耐高温的DNA聚合酶7、有关反转录酶：即逆转录酶 单链mRNA 杂交双链 单链DNA 双链cDNA 逆

13、转录酶 核酸酶H DNA聚合酶 降解RNA8、农杆菌转化法培育转基因棉花的过程 （1）、从苏云金芽孢杆菌分离获取目的基因（2）、构建基因表达载体：将目的基因插到Ti 质粒的T-DNA上，拼接启动子、标记基因、终止子等其它载体组件。（3）、将重组质粒转入农杆菌（4）、用含重组Ti质粒农杆菌感染植物体细胞（5）、利用植物体细胞的全能性，将含目的基因的植物体细胞进行组织培养得到完整植株（6）、目的基因的检测和鉴定9、农杆菌的特点：是一种生活在土壤中的微生物，能感染双子叶和裸子植物，植物伤口分泌的酚类化合物吸引农杆菌移向这些细胞，农杆菌上的Ti质粒上的T-DNA就转移至受体细胞，整合到受体细胞的染色体

14、DNA上。 10、 基因工程在育种上的意义：打破的物种的界限实现了物种间的基因重组，克服了生 殖隔离，克服了远缘杂交不亲和的障碍；能按照人们的意愿定向改变生物的形状。第三节 基因工程的应用（了解和识记）1、植物基因工程主要应用：提高农作物的抗逆能力（抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱、抗盐碱等）改良农作物的品质和利用植物生产药物2、用于杀虫的基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因3、抗病转基因所采用的基因：病毒外壳蛋白基因和病毒复制酶基因（使用最多） 抗真菌转基因植物可用：几丁质酶基因和抗毒素合成基因4、干旱的能力利用可以调节细胞渗透压的基因，提高植物抗盐碱和抗5、

15、利用必须需aa含量高的蛋白质编码基因或改良合成途中某种酶的活性来提高aa含量6、科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等组件重组得到的转基因动物通过分泌乳剂来生产药物称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。7、用转基因动物作器官移植的供体，将供体基因组导入某种调节因子，来抑制抗原基因的表达或设法除去抗原决定基因8、基因治疗：把正常基因导入病人体内使之表达产物发挥作用，达到治病的目的。这是治疗遗传病最有效的方法。 第四节 蛋白质工程的崛起一、蛋白质工程和基因工程的区别和联系 项目蛋白质工程基因工程区别过程 预期蛋白质功能 分子设计蛋白质三维结构 推测aa序列 推测脱氧核苷酸序列 合成DNA（直接

16、操作对象是基因） 表达蛋白质获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测和鉴定实质定向改造或生产人类需要的蛋白质定向改造生物性状结果生产自然界不存在的蛋白质或改造天然蛋白质产生自然界已有的蛋白质联系蛋白质工程是基因工程的延伸，改造或制造新的蛋白质必须通过基因修饰或基因合成来实现，所以蛋白质工程也叫第二代基因工程。2、 例：天然干扰素很难储存，但若把其中的半胱氨酸用丝氨酸替换就可以在70C 下保存半年。依次预期，对干扰素基因进行修饰，可以用蛋白质工程达到人们的意愿。 选修三 专题2 细胞工程讲义 张兴普 2016.02.06一、 细胞工程：（了解）指应用细胞生物学和分子生物学

17、的原理和方法，通过细胞水平和细胞器水平，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科技。根据操作对象不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程。二、 知识体系：（据知识体系来系统掌握本节内容） 植物细胞的全能性 植物细胞工程和基本技术 植物组织培养 植物细胞工程 植物体细胞杂交 微型繁殖 植物繁殖新途径 作物脱毒 植物细胞工程实际应用 人工种子细胞工程 概念 单倍体育种 过程 植物新品种培育 突变体利用 动物细胞培养 条件 概念 细胞产工应用 过程 厂化生产 动物细胞工程 核移植技术和克隆动物 前景 定义 核移植存在的问题 动物细胞融合 过程 应用 概念 单克隆抗体 过程 应用第一

18、节 植物细胞工程一、 植物组织培养;1、 原理（理论基础）：植物细胞的全能性具有某种生物全部遗传信息的任何细胞（包括体细胞和生殖细胞以及受精卵）都具有发育成完整个体的潜能 2、 全能性的物质基础：生物体的每个细胞几乎都含有本物种所特有的一整套遗传物质，都有发育成本物种完整个体的全部基因3、 每个生物细胞都具有全能性的特点，但全能性表达难易程度不同即全能性大小不同。全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞体细胞；干细胞体细胞 植物细胞动物细胞一般来说，分化程度越高全能性越低，但生殖细胞分化程度高全能性也高二、 有关细胞分化：1、 定义：个体发育过程中，细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程

19、2、 特点：自然条件下是个稳定、持久、渐变、不可逆的过程3、 分化的实质：基因选择性表达的结果4、 分化的结果：分化后，同一个体不同部位的细胞遗传物质不变，基因不变（全有）但因为基因选择性表达形成不同的RNA和Pr，形成不同的形态、结构和生理功能各部位的细胞三、 有关脱分化：1、 定义：在人为操作下，让已分化的细胞，经诱导，失去其特有的结构和功能，转化成未分化细胞的过程2、 需要避光条件：因为避光更有利于愈伤组织的形成,无叶绿素合成不进行光合，异养3、 愈伤组织特点：乳白色或黄白色的瘤状物4、 愈伤组织细胞的特点：排列疏松、无规则、高度液泡化呈无定形态的薄壁细胞5、 注意：不要把脱分化理解成分

20、化的一种，其实质与分化恰恰方向相反四、 有关再分化愈伤组织 再分化 芽或根等器官 试管苗 （起点） 分化培养基五、 植物组织培养的过程外植体（离体的组织或细胞）脱分化 愈伤组织再分化 丛芽 再分化 生根（试管苗）六、 在生物的生长发育过程中，各部位细胞不表达全能性的原因：基因选择性表达七、 植物组织培养的条件：离体状态 严格的无菌操作 一定的营养和激素条件 人工控制适宜的外界条件八、 植物体细胞杂交技术1、原理（理论基础）：酶的专一性、细胞膜的流动性、植物体细胞的全能性2、两个关键环节：用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得具有活力的原生质体 原生质体融合3、原生质体融合的方法：物理法：离心、振动、

21、电激 化学法：聚乙二醇(PEG)4、植物细胞甲植物细胞乙原生质体甲原生质体乙融合的原生质体杂种细胞愈伤组织最后一道工序：植物组织培养杂种植物过程： 用纤维素酶和果胶酶处理 物理方法：离心、振动、电激 去除细胞壁 化学方法：聚乙二醇（PEG） 再生出细胞壁 脱分化 再分化 高尔基体 线粒体6、 意义：打破了生殖隔离，克服了远源杂交不亲和的障碍 可保持优良性状；高效快速大量繁殖；7、 植物细胞工程的应用： 微型繁殖 不受季节气候病虫害的限制；是无性繁殖 植物繁殖新途径 作物脱毒：植物分生区附近病毒很少甚至无病毒 人工种子：人工薄膜包裹胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等 单倍体育种 植物新品种培育 突变体

22、利用 细胞产物工厂化生产 拯救濒危物种 利用愈伤组织进行转基因操作第二节 动物细胞工程一、动物细胞培养和核移植技术1. 动物细胞培养-是其它动物细胞工程技术的基础（1）、原理：细胞增殖（有丝分裂）（2）、概念：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基中，让这些细胞生长和繁殖。（3）、动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。（4）、细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附

23、在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 注意：动物细胞培养 有丝分裂 细胞株（遗传物质不变） 细胞系（遗传物质改变） 所以动物细胞培养结果得到的是细胞群体，细胞株或细胞系，而得不到完整的动物个体，体现不了细胞的全能性。（5）、目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型（6）、动物细胞培养需要满足以下条件无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。营养：合成培养

24、基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。温度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。气体环境：95%空气5%CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（7） 、动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。（8）、动物细胞培养的概念图：取（早期胚胎或幼小动物）的组织块剪碎组织制成细胞悬液转入培养液中进行原代培养细胞贴壁、增殖出现细胞接触抑制进行传代培养获得不死性的细胞系 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞 传代培

25、养1050代继续培养 2、核移植技术和克隆动物（1）、原理：动物细胞核的全能性（2）、哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（3）、选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，有核基因表达全能性的物质和条件。注意：克隆动物的基础技术-动物细胞培养克隆动物的核心技术-体细胞核移植克隆动物的终端技术-胚胎移植克隆动物的核基因控制的性状与供体动物（供细胞核）相同 质基因控制的性状与供卵母细胞的动物相同 代孕动物不提供任何遗传物质（任何性状与代孕雌性无关）（4）体细胞核移植技术的应用：加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育

26、； 保护濒危物种，增大存活数量；生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体；用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植的大致过程是：高产奶牛的耳部细胞（体细胞）作为供体细胞（提供细胞核）从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，培养到M中期供体细胞培养M中期的卵母细胞质重组细胞重组胚胎代孕母牛与供体奶牛遗传物质基本相同的克隆动物 动物细胞培养 去核 注入 激活使其完成细胞分裂和发育进程 胚胎移植（最后一道工序） （6）体细胞核移植的应用举例取病人的正常体细胞去核的受体卵母细胞胚胎干细胞胰岛细胞血细胞心肌细胞神经细胞肝细胞病人健康人 核移植 定向 免疫匹配 培养 器官移植（6）体细胞核移植技术存在的问题：成

27、功率非常低、克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞融合和单克隆抗体制备（1）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。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用法植物

28、体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除植物细胞杂交手段外再加灭活病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一4.单克隆抗体（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：注入小鼠动物细胞融合分离B淋巴细胞（动物细胞培养）动物细胞培养培养基从腹水提取从培养液提取特定抗原注入小鼠体内骨髓瘤细胞（动物细胞培养）B-B细胞、瘤瘤细胞、杂交瘤细胞选择培养细胞：多种杂交瘤细胞体内培养体外培养提出纯化单克隆

29、抗体筛选出能产生（与所注射抗原Pr特异性结合的）单一抗体的杂交瘤细胞 多次阳性检测 （单克隆筛选单个杂交瘤细胞）注意：单克隆抗体的制备基础技术-动物细胞培养 单克隆抗体的制备核心技术-动物细胞融合（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）单克隆抗体的作用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”。 导向作用：单克隆抗体 杀死癌细胞：治疗癌症的药物把治疗癌症的药物捆绑在单克隆抗体上，

30、利用单克隆抗体的特异性导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞，这样既不损伤正常体细胞又减少了药物用量。疗效高，毒付作用小。 选修三 专题3 胚胎工程讲义 张兴普 2016.02.06胚胎工程：是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。第一节：体内受精和早期胚胎培养一、精子、卵子的发生1、 精子的发生：场所：睾丸的曲细精管时间：初青期-生殖机能衰退过程：精原细胞有丝分裂 精原细胞 部分 初级精母细胞 初级精母细胞 M 2个次级精母细胞

31、M 4个精细胞 4个精细胞 变形 4个精子 精子细胞的变形：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，中心体演变为精子的尾，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，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。细胞核变形 精子的头部 高尔基体 变形 顶体 中心体变形尾（线粒体在基部）细胞内的其它物质浓缩 原生质滴2、 卵子的发生场所：卵巢时间：动物的胚胎在性别分化以后-生殖机能衰退过程：卵原细胞有丝分裂 卵原细胞 部分 初级卵母细胞 初级卵母细胞 M 1个次级卵母细胞 +第一极体 受精M 合子+两个极体(1个第一极体+一个第二极体)3、精子、卵子的发

32、生的区别应注意以下几点：（1）卵泡的形成和卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是两者在发生上的重要区别，但不是唯一区别。（2）精子的发生中减数分裂的两 分裂是连续的，在曲细精管内进行，场所是唯一的。卵子发生减数分裂的两次分裂是不连续的，第一次是在卵巢(若排出的卵是初级卵母细胞则在输卵管)内完成，形成的次级精母细胞和第一极体进入输卵管，与精子的结合过程中完成第二次分裂。因此，场所在卵巢和输卵管两处，不是唯一的。（3）减数分裂中细胞质的分配、形成成熟生殖细胞的数目、是否需要变形，都是两者在发生上的区别。二、受精作用 1、准备阶段准备阶段1-精子获能：成熟的生殖细胞并不代表具有受精的能力，成熟的精子

33、必须获能后才具备受精能力准备阶段2-卵子的准备：达到M中期才具备受精能力 2、 受精阶段 、过程：精子穿越放射冠、透明带，进入卵黄膜 原核形成 配子结合 、受精的标志-在卵黄膜和透明带出现2个极体时受精完成的标志-雌雄原核融合成合子，即配子结合 3、注意： （1）同种生物精卵结合的保障 卵子透明带上存在精子特异性识别的受体，只允许同种生物的精子与卵子结合。 （2）防止多个精子入卵受精的保障透明带反应：精子穿过放射冠和透明带，在接触卵黄膜的瞬间，会产生阻 止后来的精子进入透明带的生理反应，这是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵黄膜封闭作用：精子与卵黄膜接触，精子外膜和卵黄膜融合，精子人卵后，卵黄膜

34、立即发生拒绝其他精子再进入卵内的生理反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。三、发育的基本过程1、受精场所是母体的输卵管上段。2、卵裂期特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。 3、桑椹胚特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。 4、囊 胚特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高）。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。 5、原肠胚特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。四、胚胎干细胞1、哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺

35、中分离出来。2、具有胚胎细胞的特性：在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、胚胎干细胞的主要用途是：可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化

36、的部位得以修复并恢复正常功能；随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。第二节：体外受精和早期胚胎培养一、体外受精1、卵母细胞的采集和培养：主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。2、 精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。3、 受精：获能的精子

37、和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。二、胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在8-16个细胞阶段移植。第三节：胚胎工程的应用及前景一、胚胎移植1、定义：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精

38、及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）2、 地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必 须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。3、 胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。4、 生理学基础：动物发情排卵后，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。 早期胚胎在一定时间内处于

39、游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。为胚胎在受体的存活提供了可能。 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。5、基本程序主要包括：对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。配种或人工授精。对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体

40、移植或放入196的液氮中保存。对胚胎进行移植。移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。6胚胎移植的时间及要求（1）牛、羊一般培养到桑椹胚或囊胚，若进行胚胎分割，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割。（2）人的试管胚胎可在4个细胞阶段移植。 受体母牛 供体母牛7. 胚胎移植概念图： 促性腺激素处理-同期发情处理,使供体受体的生理环境保持一致 促性腺激素处理-超数排卵 供体公牛 配种 （有性生殖） 冲卵（受精卵） 早期胚胎培养（桑椹胚或囊胚） 胚胎移植 妊娠检查 分娩 犊牛 8.胚胎分割：(1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、

41、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要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。9转基因动物、克隆动物和试管动物的比较含义使用技术遗传物质变化转基因动物染色体基因组整合了外源基因并能表达和稳定遗传的一类按人的意愿定向改变性状的动物外源目的基因的获取，拼接，导入，检测和鉴定等其遗传物质除来自亲代外，还有拼接的外源目的基因，所以遗传物质与亲代不完全

42、一致克隆动物用人工的方法得到的无性繁殖系，在遗传上与亲本完全相同的动物目前克隆哺乳动物的方法有胚胎分割和核移植遗传物质主要和供核的亲本一致试管动物经体外受精获得早期胚胎移植到代孕动物子宫发育而产生的动物体外受精，胚胎移植为有性生殖，具有双亲的遗传物质10几种特殊的生殖方式生殖方式一般过程实质说明试管婴儿体外受精，体外培养到816个细胞，胚胎移植到母亲子宫有性生殖与人类正常生殖相比，主要改变了受精和初期发育的场所克隆动物体细胞核+卵母细胞质，通过核移植，得到重组细胞，完成分裂和发育，得到重组胚胎，胚胎移植，发育为克隆动物无性繁殖证明了动物细胞核的全能性植物组织培养体细胞组织培养外植体（体细胞），

43、经脱分化，产生愈伤组织，再分化，丛芽，生根，完整植株无性繁殖证明和体现了植物细胞的全能性花药离体培养成熟的花粉未受精直接培育为单倍体植株有性生殖胚胎移植早期胚胎培养到一定时期，胚胎移植若胚胎来之受精卵，则为有性生殖；若胚胎来之核移植或胚胎分割，则为无性生殖早期胚胎培养到适宜时期胚胎分割移植将早期胚胎（发育良好的桑椹胚或囊胚）分割得到多个胚胎，同时移植到多只受体雌性无性生殖一个胚胎可以分割成多个胚胎 选修三 专题4 生物技术的安全性和伦理问题讲义 知识网络一、转基因生物的安全性争论：1、基因生物与食物安全：反方观点：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变正方观点：有安全性

44、评价、科学家负责的态度、无实例无证据2、转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限3、转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体正方观点：不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境二、生物技术的伦理问题1、克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上