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1、基因工程概念基因工程概念 基因工程是指按照人们的意愿，进行基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过严格的设计，并通过体外体外DNADNA重组重组和和转转基因基因等技术，赋予生物以等技术，赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。类型和生物产品。由于基因工程是在由于基因工程是在DNADNA分子水平分子水平上进上进行设计和施工的，因此又叫做行设计和施工的，因此又叫做DNADNA重组重组技术技术 定向改造生物啦！定向改造生物啦！1 1、基因工程又叫做、基因工程又叫做_ _或或_ _。基因工程相关要点基因工程相关要
2、点基因拼接技术基因拼接技术DNA重组技术重组技术2、基本工具：、基本工具：“分子手术刀分子手术刀”:“分子缝合针分子缝合针”:基因进入受体细胞的载体基因进入受体细胞的载体:3、基本操作步骤：基本操作步骤：运载体运载体运载体运载体 DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶 1 1、目的基因的、目的基因的获取获取 2 2、基因表达载体的、基因表达载体的构建构建（核心）（核心）3 3、将目的基因、将目的基因导入导入受体细胞受体细胞 4 4、目的基因的、目的基因的检测检测与鉴定与鉴定 基因工程的别名基因工程的别名操作环境操作环境操作对象操作对
3、象操作水平操作水平基本过程基本过程实质实质结果结果基因拼接技术或基因拼接技术或DNADNA重组技术重组技术生物体外生物体外基因基因DNADNA分子水平分子水平新生物类型、生物产品新生物类型、生物产品剪切剪切 拼接拼接 导入导入 表达表达基因重组基因重组黏性末端黏性末端黏性末端黏性末端 1.1.限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶一种限制性内切酶只能一种限制性内切酶只能识别识别双链双链DNA分子的某分子的某种种特定的核苷酸序列特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开（断开（切割切割DNA分子）分子）来源：来源：主
4、要从原核细胞分离主要从原核细胞分离 作用：作用：作用结果：作用结果：作用结果：作用结果：EcoRI重难点剖析重难点剖析:基因工程的基因工程的“专用工具专用工具”形成形成平未端平未端（SmaI）及）及黏性未端黏性未端（EcoRI）1)、种类：、种类：2)、作用部位：、作用部位：Ecoli DNA连接酶连接酶（黏性末端）（黏性末端）T4 DNA连接酶连接酶（黏性末端和平末端）（黏性末端和平末端）磷酸二酯键磷酸二酯键 DNA连接酶连接酶可把平未端或黏性末端之间的缝隙可把平未端或黏性末端之间的缝隙“缝合缝合”起来，即相当于把梯子两边的扶手的断口起来，即相当于把梯子两边的扶手的断口连接起来，这样一个连接
5、起来，这样一个重组重组DNA分子分子就形成了。就形成了。2.DNA2.DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”3.3.分子运载车分子运载车运载体运载体（1 1）作用：作用：将目的基因送入受体细胞将目的基因送入受体细胞（2 2）具备的条件：具备的条件：a.a.能自我复制能自我复制.b.b.具有一个或多个酶切位点具有一个或多个酶切位点.c.c.有标记基因有标记基因.d.d.对受体细胞无害对受体细胞无害.质粒、噬菌体、动植物病毒质粒、噬菌体、动植物病毒（3 3）种类：）种类：质粒质粒细菌拟核细菌拟核DNADNA之外结构简单、之外结构简单、能能自主复制自主复制的很小的的很小的环状环状DNADNA分子
6、分子。小结小结基因工程基因工程的工具的工具限制酶限制酶主要存在于原核生物中主要存在于原核生物中具有专一性具有专一性(识别序列识别序列)切开切开DNA分子的磷酸二酯键分子的磷酸二酯键DNA连连接酶接酶连接磷酸二酯键连接磷酸二酯键种类种类E.coliDNA连接酶连接酶T4DNADNA连接酶连接酶运载运载工具工具具备的具备的条件条件结构简单结构简单,大小适中大小适中能在宿主细胞中自能在宿主细胞中自我复制并稳定存在我复制并稳定存在具一个或多个限制酶切位具一个或多个限制酶切位点点具标记基因具标记基因质粒、质粒、噬菌体衍生物、动植物病毒噬菌体衍生物、动植物病毒（一）目的基因的提取（一）目的基因的提取目的基
7、因：主要是指目的基因：主要是指_。获取方法：获取方法：1、_中获取目的基因中获取目的基因2、人工合成法：化学方法合成、人工合成法：化学方法合成DNA片段（反转录片段（反转录法、直接合成法）法、直接合成法）3、PCR反应扩增反应扩增DNA基本操作步骤基本操作步骤从基因文库从基因文库编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因 原理：原理：DNADNA复制复制 过程：加热过程：加热DNADNA解链解链 冷却引物结合到互补冷却引物结合到互补DNADNA链链 互补链合成互补链合成 条件条件 ：耐高温耐高温DNADNA聚合酶聚合酶 基因文库的构建：基因文库的构建：提取某种生物的全部提取某种生物的全部DNAD
8、NA用适当的限制酶切用适当的限制酶切一定大小的一定大小的DNADNA片段片段将将DNADNA片段与载体连接片段与载体连接导入受体菌中储存导入受体菌中储存基因组文库基因组文库某种生物的某种生物的mRNAmRNA单链互补单链互补DNADNA双链双链cDNAcDNA片段片段导入受体菌中储存导入受体菌中储存与载体连接与载体连接cDNAcDNA文库文库逆转录逆转录（二）基因表达载体构建二）基因表达载体构建1、基因表达载体由、基因表达载体由_、_、_ 四部分组成。四部分组成。目的基因目的基因启动子启动子标记基因标记基因 终止子终止子2、启动子作用：、启动子作用：3、标记基因的作用：、标记基因的作用：RNA
9、聚合酶识别和结合的位点，聚合酶识别和结合的位点，启动转录的启动转录的“开关开关”。鉴别受体细胞中是否含有鉴别受体细胞中是否含有目的基因目的基因，从普通细胞中，从普通细胞中筛选出含目的基因的受体筛选出含目的基因的受体细胞细胞（1 1）用一定的）用一定的_切割质粒，使其出现一个切割质粒，使其出现一个切口，露出切口，露出_。（2 2）用）用_切断目的基因，使其产生切断目的基因，使其产生 _。（3 3）将切下的目的基因片段插入质粒的）将切下的目的基因片段插入质粒的_处，处，再加入适量再加入适量_，形成了一个重组，形成了一个重组DNADNA分子分子（重组质粒）（重组质粒）限制酶限制酶黏性末端黏性末端同一
10、种限制酶同一种限制酶相同相同的黏性末端的黏性末端切口切口DNADNA连接酶连接酶重组质粒形成过程重组质粒形成过程:导入植物导入植物 细胞：细胞：（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞导入动物导入动物 细胞：细胞：导入微生物细胞：导入微生物细胞：受体细胞受体细胞 导入方法导入方法体细胞体细胞 受精卵受精卵受精卵受精卵 显微注射法显微注射法Ca2处理法处理法农杆菌转化法农杆菌转化法 基因枪法基因枪法花粉管通道法花粉管通道法将目的基因导入微生物细胞将目的基因导入微生物细胞原核生物原核生物繁殖快、多为单细胞、遗繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，故早期常作为受体传物质相对较少，故早
11、期常作为受体细胞。细胞。大肠杆菌细胞大肠杆菌细胞用用Ca2+处理处理感受态细胞感受态细胞重组表达载体重组表达载体DNA溶于缓冲液溶于缓冲液混合混合导入导入目的基因是否插入转基目的基因是否插入转基因生物染色体的因生物染色体的DNA上上（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定目的基因是否表达：目的基因是否表达：目的基因是否转录目的基因是否转录：方法方法:DNADNA分子杂交分子杂交方法方法:分分 子子 杂杂 交交方法方法:抗原抗体杂交抗原抗体杂交鉴定鉴定抗虫性鉴定、抗病性鉴定、生抗虫性鉴定、抗病性鉴定、生物活性鉴定等（物活性鉴定等（生理、性状水生理、性状水平的检测平的检测）检测检测 转
12、基因生物转基因生物 转基因生物是指利用转基因生物是指利用 技术导技术导入入 培育出的能够将新性状培育出的能够将新性状稳定地稳定地 给后代的给后代的 生物。生物。基因工程基因工程外源基因外源基因遗传遗传基因工程基因工程优优点：点：打破了常规育种难以突破的打破了常规育种难以突破的 ，的改变了生物的遗传性的改变了生物的遗传性状状.物种之间的界限物种之间的界限(生殖隔离生殖隔离)定向定向1.1.抗虫转基因植物抗虫转基因植物（一）植物基因工程硕果累累（一）植物基因工程硕果累累:2.抗病转基因生物抗病转基因生物3.3.抗逆转基因作物抗逆转基因作物基基 因因 工工 程程 的的 应应 用用4.4.利用转基因改
13、良植物的品质利用转基因改良植物的品质方法方法:利用转基因动物生产药物利用转基因动物生产药物-动物动物乳腺生物反应器乳腺生物反应器获取目的基因获取目的基因（药用蛋白基因）（药用蛋白基因）构建基因表达载体构建基因表达载体（在药用蛋白基因前在药用蛋白基因前加乳腺蛋白基因的启加乳腺蛋白基因的启动子动子）显微注射导入显微注射导入哺乳动物受精哺乳动物受精卵中卵中形成早期形成早期胚胎胚胎将胚胎送入母体动将胚胎送入母体动物物发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）中，转入的基因才能表达）（二）动物基因工程前景广阔（二）动物基因工程前景广阔:用
14、转基因动物作器官移植的供体用转基因动物作器官移植的供体供体动物：供体动物：存在的难题：存在的难题：解决方法：解决方法：猪猪免疫排斥免疫排斥将供体基因组导入某种基因调节因子，以将供体基因组导入某种基因调节因子，以抑抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，定基因，再结合克隆技术，培育出再结合克隆技术，培育出没有免疫没有免疫排斥反应排斥反应的转基因克隆猪器官。的转基因克隆猪器官。（三）、基因工程药品异军突起（三）、基因工程药品异军突起:工程菌：工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系。达的菌
15、类细胞株系。我国已生产的产品：我国已生产的产品：白细胞介素白细胞介素-2、干扰素、乙肝疫苗等、干扰素、乙肝疫苗等（四）基因诊断与基因治疗（四）基因诊断与基因治疗:基因诊断：基因诊断：用放射性同位素用放射性同位素等标记的等标记的“DNADNA探针探针”检测检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷，不但准确而且迅速。陷，不但准确而且迅速。我国研究人我国研究人员正在制备员正在制备用于基因治用于基因治疗的基因工疗的基因工程细胞程细胞基因治疗：基因治疗：把健康的外源基把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。达到治疗疾病的目的。体外基因治疗体
16、外基因治疗体内基因治疗体内基因治疗基因治疗的类型基因治疗的类型比较：基因工程和蛋白质工程比较：基因工程和蛋白质工程基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程相同点相同点都要改造基因，都属于分子水平都要改造基因，都属于分子水平产生新的产生新的基因型，无新基因基因型，无新基因基因（型）基因（型）产生的蛋白质产生的蛋白质原有的原有的可以是新的可以是新的联系联系蛋白质工程是以基因工程为基础，蛋白质工程是以基因工程为基础，是基因工程的应用和延伸；前者可是基因工程的应用和延伸；前者可为后者修饰、改造酶为后者修饰、改造酶蛋白质工程流程图蛋白质工程流程图1.从预期的蛋白质从预期的蛋白质功能功能出发出发2.设计预期的
17、蛋白质设计预期的蛋白质结构结构3.推测应有的推测应有的氨基酸氨基酸序列序列4.找到相应的找到相应的脱氧核苷酸序列脱氧核苷酸序列(即基因即基因)板书：用干扰素例子，反推过程。第4步后接着做什么？基因基因DNA DNA mRNA mRNA 氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链 蛋白质蛋白质三维结构三维结构转录转录 翻译翻译 折叠折叠 生物功能生物功能 预期功能预期功能 分子分子设计设计 DNADNA合成合成 以中心法则为原理和线索以中心法则为原理和线索 蛋白质工程蛋白质工程 专题二、专题二、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
18、胞生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按照人们的意愿来改变细胞内改变细胞内的遗传物质的遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品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微生物工程（略）微生物工程（略）所采用技术所采用技术的理论基础的理论基础 植植物物细细胞胞工工程程通通常常采采用用的的技技 术术 手手 段段 植物植物组织培养组织培养 植物植物体细胞杂交体细胞杂交植物细胞的植物细胞的全能性全能性一、植物细胞工程一、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
19、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、的培养基、一定的温度、空气、一定的温度、空气、无菌环境无菌环境、适合、适合的的PHPH、适合的光照等、适合的光照等外植体外植体举例：举例：花药离体培养；基因工程培育的抗棉铃虫花药离体培养；基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株；细胞工程中培育的的棉花植株；细胞工程中培育的“番茄番茄-马马铃薯铃薯”杂种植株等。杂种植株等。1 1、植物组织培养、植物组织培养 扩大扩大培养培养植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞加酶去加酶去壁壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体
20、B B原生质原生质体融合体融合融合细胞融合细胞再再生生壁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、果胶酶等）诱导原生质诱导原生质体融合方法：体融合方法：物理方法：物理方法：离心、振动、电刺激等离心、振动、电刺激等 化学方法：化学方法：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（见资料见资料）1 1）微型繁殖（快速繁殖）微型繁殖（快速繁殖）2 2）作
21、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二、二、动物细胞工程动物细胞工程植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：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等等强调：强调：是其他动物是其他动物细胞工程技术的细胞工程技术的基础基础。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
22、物细胞融合 单克隆抗体制备单克隆抗体制备等等 动物细胞培养技术动物细胞培养技术 回顾：回顾：常用的技术手段：常用的技术手段：动物动物胚胎胚胎或或幼龄幼龄动动物的组织、器官物的组织、器官胰蛋白酶胰蛋白酶剪碎剪碎单个细胞单个细胞加培养液加培养液制成制成细胞悬细胞悬浮液浮液去掉组织去掉组织间蛋白间蛋白1010代代细胞细胞5050代代细胞细胞无限无限传代传代原代培养原代培养传代培养传代培养部分细胞遗部分细胞遗传物质改变传物质改变动物细胞培养不能动物细胞培养不能最终培养成动物体最终培养成动物体随细胞增多，细胞随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖就会停止分裂增殖1.1.动物细胞培养动物细胞培养:植物组织培养和
23、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项目培养基培养基结果结果应用应用植物组植物组织培养织培养动物细动物细胞培养胞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”等（等（见资料见资料）。）。固体固体、营养物、营养物质、质、蔗糖、植蔗糖、植物激素物激素培养成培养成植株植株液体液体、营养物、营养物质、质、葡萄糖、葡萄糖、动物血清动物血清培育成细培育成细胞系或细胞系或细胞株胞株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、单克隆抗体单克隆抗体、动物激素）、动物激素）2.2.用于某些器官移植
24、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（见资料）人工种子（见资料）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诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的的原理原理和和方法方法是否基本相同？是否基本相同？制备单制备单克隆抗克隆抗体：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获得获得杂种植株杂种植株用途用途物理、化学方物理、化学方
25、法法（同左）（同左）生物：灭活的病毒生物：灭活的病毒物理（离心、物理（离心、振荡、电刺激）振荡、电刺激）化学（化学（PEGPEG）诱导方法诱导方法使细胞使细胞分散后分散后诱诱导细胞融合导细胞融合去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导导原生质体融合原生质体融合细胞融合细胞融合的方法的方法细胞膜的细胞膜的流动性流动性细胞膜的细胞膜的流动性流动性、植物细胞植物细胞全能性全能性原理原理动物细胞融合动物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植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较主要用于制备主要用于制备单克隆抗体单克隆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
26、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 多多莉莉羊羊的的培培育育过过程程融合后的卵细胞融合后的卵细胞3.核移核移植与克植与克隆动物：隆动物：动物细胞核有动物细胞核有全能性全能性 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4 4、单克隆抗体、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、单克隆抗体制备：、单克隆抗体制
27、备：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单克克隆隆抗抗体体的的制制备备(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
28、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。细胞又不会伤害健康细胞。特点：与常规抗体相比，具有特点：与常规抗体相比，具有特异性强、灵敏特异性强、灵敏度高、化学性质单一度高、化学性质单一的优点。的优点。单克隆抗体的应用：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 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
29、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，又具备淋巴特点，又具备淋巴细胞的细胞的_特点。特点。（6 6）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
30、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6、基基因因型型为为AaBb的的水水稻稻(具具有有24条条染染色色体体)的的花花粉粉通通过过无无菌菌操操作作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的育种过程。接入试管后，在一定条件下形成试管苗的育种过程。(1)愈愈伤伤组组织织是是花花粉粉细细胞胞不不断断分分裂裂后后的的形形成成的的不不
31、规规则则细细胞胞团团，愈愈伤伤组组织形成中，必须从培养基中获得织形成中，必须从培养基中获得_。(2)要要促促进进花花粉粉细细胞胞分分裂裂生生长长，培培养养基基中中应应有有_和和_ _两两类激素。类激素。(3)愈愈伤伤组组织织分分化化是是指指愈愈伤伤组组织织形形成成芽芽和和根根，再再由由芽芽发发育育成成叶叶和和茎茎。这这一一过过程程必必须须给给予予光光照照，其其原原因因是是_利利用用光光照照制制造造有有机物，供试管苗生长。机物，供试管苗生长。(4)试管苗的细胞核中含有试管苗的细胞核中含有_条脱氧核苷酸链。条脱氧核苷酸链。(5)培养出的试管基因型有培养出的试管基因型有 。如果要获得育种需。如果要获
32、得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的育种步骤是要的植株，并能繁殖新品种，后面的育种步骤是_。各种营养各种营养(水、无机盐、蔗糖等能水、无机盐、蔗糖等能量物质量物质)和小分子有机物和小分子有机物生长素生长素 细胞分裂素细胞分裂素叶绿体叶绿体 24AB、Ab、ab、a用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗二中新校二中新校二中新校二中新校张志鹏张志鹏张志鹏张志鹏教学目标：教学目标：1、胚胎工程的概念、胚胎工程的概念2、精子和卵子的发生、精子和卵子的发生3、受精作用、受精作用4、胚胎发育、胚胎发育1、胚胎工程的概念、胚胎工程的概念操作的对象操作的对象早
33、期胚胎或配子早期胚胎或配子技术手段技术手段胚胎干细胞培养、胚胎分割、胚胎移胚胎干细胞培养、胚胎分割、胚胎移植、体外受精等植、体外受精等最后结果最后结果产生动物个体，满足人类需求产生动物个体，满足人类需求一、精子的发生一、精子的发生1、场所：、场所：2、时期：、时期：3、过程：、过程：精子的发生精子的发生是在是在睾丸睾丸的的曲细精管曲细精管内完成的内完成的从从初情期初情期开开始直到始直到生殖功能衰退生殖功能衰退发生的过程发生的过程大体可分为大体可分为三个阶三个阶段段曲细精管曲细精管第二阶段：第二阶段：精原细胞精原细胞经过数次经过数次有丝分裂有丝分裂,产生大产生大量的量的精原细胞精原细胞,其中一部
34、分经过染色体复其中一部分经过染色体复制等活动制等活动,进一步形成进一步形成初级精母细胞初级精母细胞。每一个每一个初级精母细胞初级精母细胞经经减数分裂减数分裂形成形成四个含有四个含有单倍染色体单倍染色体的的精子细胞精子细胞。第一阶段：初级精母细胞的形成第一阶段：初级精母细胞的形成第二阶段：精子细胞的形成第二阶段：精子细胞的形成第第三三阶阶段段精精子子变变形形_变为精子变为精子头部头部的主要部分；的主要部分；_发育为头部的发育为头部的顶体顶体；_演变为精子的演变为精子的尾尾；_形成形成线粒体鞘膜线粒体鞘膜；其它物质浓缩成其它物质浓缩成_（球形球形）。第三阶段：精子变形第三阶段：精子变形细胞核细胞核
35、高尔基体高尔基体中心体中心体线粒体线粒体原生质滴原生质滴4、精子的形态：、精子的形态：（1）外形似蝌蚪，）外形似蝌蚪，分分_、_、_、三三大部分。大部分。（2）不同种动物精子的形态）不同种动物精子的形态_，大，大小略有小略有_，与动物的体形大小，与动物的体形大小_。头头颈颈尾尾相似相似不同不同无关无关二、卵子的发生二、卵子的发生1.场所：场所：2.时期：时期：卵子的发生是卵子的发生是在在卵巢卵巢内完成内完成的的(卵卵巢有巢有产卵与排卵产卵与排卵、分泌多种激素分泌多种激素这二这二大功能）大功能）。性别分化性别分化以后以后（放射冠）（放射冠）3、过程：、过程：雌性胎儿卵巢内的雌性胎儿卵巢内的卵原细
36、胞卵原细胞，通过，通过有丝有丝分裂分裂增加其数量，并演变为增加其数量，并演变为初级卵母细胞初级卵母细胞，被被卵泡细胞卵泡细胞包围包围,形成形成卵泡卵泡。初级卵母细胞。初级卵母细胞经过经过减数分裂减数分裂变为成熟的变为成熟的卵子卵子。减数第减数第一一次分裂的时间是在雌性动物次分裂的时间是在雌性动物排排卵前后卵前后完成的，结果是产生完成的，结果是产生1个个次级卵母细次级卵母细胞胞和和1个个第一极体第一极体(暂不分离暂不分离),进入输卵管进入输卵管,准准备与精子受精。备与精子受精。减数第减数第二二次分裂时间是在次分裂时间是在精子精子和和卵子结卵子结合合的过程中，结果是产生的过程中，结果是产生1个成熟
37、卵子个成熟卵子和和3个第二极体个第二极体。三、精子与卵子的发生比较三、精子与卵子的发生比较场场 所所开始开始时间时间细胞增殖方式细胞增殖方式子细胞数目子细胞数目 是否是否变形变形重要区别重要区别精精子子卵卵子子场场 所所开始开始时间时间细胞增殖方式细胞增殖方式子细胞数目子细胞数目 是否是否变形变形重要区别重要区别精精子子睾丸睾丸初情初情期以期以后后先有丝分裂先有丝分裂后减数分裂后减数分裂(连连续完成续完成)4个个 精子细胞精子细胞变形变形哺乳动物哺乳动物卵泡的形卵泡的形成和在卵成和在卵巢内的储巢内的储备是在备是在出出生前生前完成完成的；的；而精子是而精子是从从初情期初情期开始的开始的卵卵子子卵
38、巢卵巢输卵管输卵管性别性别分化分化以后以后(较较早早)先有丝分裂先有丝分裂后减数分裂后减数分裂(不不连续完成连续完成)1个卵细胞个卵细胞 3个极体个极体不变不变形形四、受精作用四、受精作用1、概念、概念:3、场所、场所:1、概念、概念:指指精子和卵子精子和卵子结合形成结合形成合子合子(即即受精卵受精卵)的过程。的过程。2、受精的标志受精的标志:在在卵黄膜和透明带卵黄膜和透明带的的间隙可以观察到间隙可以观察到两个极体两个极体时时;受精完成的标志受精完成的标志：雌雄原核的融合。：雌雄原核的融合。3、场所、场所:受精是在受精是在输卵管输卵管内完成的。内完成的。4、过程、过程受精前的受精前的准备阶段准
39、备阶段受精阶段受精阶段准备阶段准备阶段1：精子获精子获能能准备阶段准备阶段2：卵子的卵子的准备准备准备阶段准备阶段1：精子获能精子获能即精子必须在即精子必须在雌性动物生殖道内雌性动物生殖道内发发生相应生理变化后，才能获得受精能力生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。的现象。准备阶段准备阶段2：卵子的准备卵子的准备即卵子在即卵子在输卵管内输卵管内成熟到成熟到减数第二减数第二分裂中期（分裂中期（M）时，才具备受精能力。时，才具备受精能力。受精阶段受精阶段包括包括精子穿精子穿越放射冠越放射冠和和透明透明带带、进入、进入卵黄膜卵黄膜、雌雄原核形成雌雄原核形成和和精卵结合精卵结合等内容。等内容。精、
40、卵相遇精、卵相遇顶体反应顶体反应顶体酶释放顶体酶释放顶体酶溶顶体酶溶解透明带解透明带接触透明带接触透明带穿越放射冠穿越放射冠溶解卵丘细胞溶解卵丘细胞（放射冠）（放射冠）穿越透明带穿越透明带接触卵黄膜接触卵黄膜产生透明带反应产生透明带反应形成第一道屏障（形成第一道屏障（作用作用）精子被微绒毛抱合精子被微绒毛抱合精子外膜与卵黄膜融合精子外膜与卵黄膜融合精子进入卵精子进入卵精精子子进进入入卵卵后后变化变化变化变化变化变化产生卵黄膜产生卵黄膜封闭作用封闭作用形成第二道屏障形成第二道屏障（作用？作用？）尾部脱离尾部脱离核膜破裂核膜破裂形成雄原核形成雄原核形成雌原核形成雌原核激活卵子完激活卵子完成减数第二
41、成减数第二次分裂，排次分裂，排出第二极体出第二极体发育发育移动移动接触接触合并合并形形成成受受精精卵卵受精作用的受精作用的特点特点和和实质实质特点特点:1 1、只有一个精、只有一个精子与一个卵细胞结合，子与一个卵细胞结合，形成一个受精卵。形成一个受精卵。2 2、进入卵细胞的只是精、进入卵细胞的只是精子的头部（细胞核）子的头部（细胞核）3 3、受精卵的细胞质几乎、受精卵的细胞质几乎都只来自卵细胞。都只来自卵细胞。实质实质:雄原核与雌原核雄原核与雌原核的融合。的融合。五、胚胎发育五、胚胎发育1、卵裂期的特点、卵裂期的特点：细胞分裂方式为细胞分裂方式为_细胞数目细胞数目_胚胎总体积胚胎总体积_或略有
42、或略有_每个细胞体积每个细胞体积_,DNA总量总量_但但_有丝分裂有丝分裂增加增加不增加不增加缩小缩小减小减小增加增加每个细胞每个细胞DNA含量不变含量不变2、早期胚胎发育的几个阶段、早期胚胎发育的几个阶段桑椹胚：桑椹胚：囊胚：囊胚：原肠胚：原肠胚：桑椹胚桑椹胚：细胞均属于：细胞均属于全能细胞全能细胞。细胞开始分化细胞开始分化;内细胞团内细胞团将来发育将来发育成成各种组织各种组织,滋养层滋养层将来发育成将来发育成胎膜胎膜、胎盘胎盘;出现囊胚腔后，进一步扩大会导出现囊胚腔后，进一步扩大会导致孵化。致孵化。原肠胚原肠胚：内细胞团：内细胞团表皮的细胞形成外表皮的细胞形成外胚层胚层，下方的细胞形成内胚
43、层下方的细胞形成内胚层，出现，出现原原肠腔肠腔。3.23.23.23.2体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养专题专题3:3:胚胎工程胚胎工程3.23.2体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养一、教学目标：一、教学目标：1.简述简述哺乳动物体外受精技术哺乳动物体外受精技术的的主要操作步骤主要操作步骤。2.简述简述哺乳动物胚胎的早期培养哺乳动物胚胎的早期培养方法。方法。3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义意义。二、教学重点：二、教学重点：1.体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。体外受精在家畜快速繁殖中
44、的重要意义。2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。三、教学难点：三、教学难点：1.卵母细胞的采集和培养。卵母细胞的采集和培养。2.精子的采集和获能。精子的采集和获能。我国奶牛的产奶量较低我国奶牛的产奶量较低我国年均产奶量：我国年均产奶量：3000Kg/3000Kg/头头国际年均产奶量：国际年均产奶量：10000Kg/10000Kg/头头蒙古黄牛体重：蒙古黄牛体重：300Kg/300Kg/头头澳大利亚海福特牛：澳大利亚海福特牛：800Kg/800Kg/头（两岁）头（两岁）有什么方法可以提高产量有什么方法可以提高产量?.讨论讨论,买一头公牛买一头公牛母牛母牛,
45、进行胚胎工程进行胚胎工程.试管牛过程1.1.1.1.试管动物技术试管动物技术试管动物技术试管动物技术 是指通过人工是指通过人工操作使操作使卵子卵子和和精精子子在在体外条件下体外条件下成熟和受精，并成熟和受精，并通过培养发育成通过培养发育成早期胚胎早期胚胎后，再后，再经经胚胎移植胚胎移植（到（到受体母亲体内）受体母亲体内）产生后代的技术。产生后代的技术。采集良种母牛的卵母细胞采集良种母牛的卵母细胞卵母细胞的卵母细胞的体外培养体外培养采集良种公牛精子采集良种公牛精子精子精子体外获能体外获能体外受精体外受精良种牛体外受精良种牛体外受精胚胎早期培养胚胎早期培养胚胎移植胚胎移植受体牛受体牛良种犊牛良种犊
46、牛成熟期牛成熟期牛屠宰加工厂屠宰加工厂市场市场采集卵巢中的采集卵巢中的卵母细胞卵母细胞“试试管管牛牛”工工厂厂化化生生产产的的技技术术流流程程图图体外受精体外受精1.1.卵母细胞的收卵母细胞的收集和培养集和培养对不同动物对不同动物,采采取卵母细胞的取卵母细胞的方法不同方法不同2.2.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3.3.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
47、过程胚胎的早期培养胚胎的早期培养一般比较复杂一般比较复杂培养液培养液:水、无机盐、有机盐、水、无机盐、有机盐、维维生素生素、激素激素、氨基酸、核苷酸以及、氨基酸、核苷酸以及动物血清动物血清等等.培养发育到适宜阶段时，可将其取培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷动保存出向受体移植或冷动保存.2.2.胚胎移植胚胎移植1).1).概念概念:将雌性动物的将雌性动物的早期胚胎早期胚胎,或经或经体外受精体外受精及其他方式得到的胚胎及其他方式得到的胚胎,移植到移植到同种的、生理状态相同同种的、生理状态相同的的其他雌性动物其他雌性动物的体内的体内,使之发育使之发育为新个体的技术。为新个体的技术。2
48、2）.胚胎移植的现状和意义胚胎移植的现状和意义（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)可以可以充分发挥雌性优良个体的充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力繁殖潜力,缩短繁殖周期缩短繁殖周期,增加一生增加一生繁殖的后代数量繁殖的后代数量。3 3）.胚胎移植的生理学基础胚胎移植的生理学基础（1).1).供体和受体具供体和受体具相同的生理环境相同的生理环境；（2).2).早期胚胎处于早期胚胎处于游离状态游离状态,为胚胎为胚胎的收集提供了可
49、能；的收集提供了可能；（3).3).受体对移入子宫的胚胎受体对移入子宫的胚胎基本上不基本上不发生免疫排斥发生免疫排斥；（4).4).胚胎与受体胚胎与受体能建立正常的组织联能建立正常的组织联系系,但遗传物质没有改变但遗传物质没有改变。讨论讨论:胚胎移植的实质胚胎移植的实质是早期胚胎是早期胚胎在相同生理环境条件下在相同生理环境条件下空间位空间位置的转移置的转移。你认为这样的概括。你认为这样的概括正确吗？正确吗？正确正确4)、胚胎移植的基本程序、胚胎移植的基本程序 (阅读课本，思考胚胎移植的基本程阅读课本，思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤？序包括哪几个步骤？)（1）供体、受体的选择和）供体、受体
50、的选择和同期发情处理同期发情处理（2）配种或进行人工受精）配种或进行人工受精（3）胚胎的收集、）胚胎的收集、检查检查、培养或保存、培养或保存（4）胚胎移植）胚胎移植（5）移植后是否妊娠的）移植后是否妊娠的检查检查（1）.对供体、受体进行选择对供体、受体进行选择供体：供体：遗传性能和生产遗传性能和生产性能优秀的个体；性能优秀的个体；受体：受体：健康和正常繁殖健康和正常繁殖能力的个体能力的个体处理：处理：同期发情同期发情具体做法：具体做法：注射促性腺激素。注射促性腺激素。（2）.采集卵母细胞采集卵母细胞方法：方法：超数排卵超数排卵具体做法：具体做法：注射促性腺激素注射促性腺激素（2）.配种或人工受