1 選選 修修 3復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 提提 綱綱 一、 基因工程 1、（ a）基因工程的誕生 （一）基因工程的概念 基因工程是指按照人們的愿望，進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計，通過 體外 賦予生物以 新的遺傳特性 ， 創(chuàng)造出 更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品 。 基因工程是在 進(jìn)行設(shè)計和施工的，又叫做 組技術(shù) 。 2、（ a）基因工程的原理及技術(shù) 原理：基因重組 技術(shù)：（一）基因工程的基本工具 1.“分子手術(shù)刀” 限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶） （ 1）來源：主要是從 原核生物 中分離純化出來的。 （ 2）功能：能夠識別雙鏈 子的 某種 特定 的核苷酸序列，并且使每一條鏈中 特定 部位的兩個核苷酸之間的 磷酸二酯鍵 斷開，因此具有 專一 性。 （ 3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的 段末端通常有兩種形式： 黏性末端 和 平末端 。 2.“分子縫合針” 接酶 (1)兩種 接酶（ E 接酶和 接酶）的比較： 相同點：都縫合 磷酸二酯 鍵。 區(qū)別： E 接酶來源于 菌體 ，只能將雙鏈 段互補(bǔ)的 黏性末端 之間的磷酸二酯鍵連接起來；而 接酶能縫合 兩種末端 ，但連接平末端的之間的效率較低 。 (2)與 合酶作用的異同 :合酶只能將 單個核苷酸 加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。 接酶是連接 兩個 段 的末端，形成磷酸二酯鍵。 3.“分子運輸車” 載體 （ 1）載體具備的條件： 能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 。 具有一至多個限制酶切點，供外源 具有標(biāo)記基因，供重組 （ 2）最常用的載體是 質(zhì)粒 ,它是一種 裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于 細(xì)菌染色體之外 ，并具有 自我復(fù)制能力 的雙鏈 環(huán)狀 子 。 （ 3）其它載體： 噬菌 體的衍生物、動植物病毒 (二 )基因工程的基本操作程序 第一步 ： 目的基因的獲取 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 。 接分離 獲得，真核基因是 人工合成 。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法 _和 化學(xué)合成法 _。 術(shù)擴(kuò)增目的基因 （ 1）原理： 鏈復(fù)制 （ 2）過程：第一步：加熱至 90 95 鏈 ； 第二步：冷卻到 55 60， 引物結(jié)合到互補(bǔ) ； 第三步：加熱至 70 75， 熱穩(wěn)定 合酶從引物起始互補(bǔ)鏈的合成 。 第二步 ： 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 目的基因在受 體細(xì)胞中 穩(wěn)定存在 ，并且可以 遺傳至下一代 ，使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用 。 目的基因 啟動子 終止子 標(biāo)記基因 2 （ 1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 段 ，位于基因的 首端 ，是 合酶 識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因 轉(zhuǎn)錄出 終獲得所需的 蛋白質(zhì) 。 （ 2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的 ，位于基因的 尾端 。 （ 3）標(biāo)記基因的作用：是為了鑒定受體細(xì)胞中 是否含有目的基因 ，從而將 含有目的基因的細(xì)胞 篩選出來。常用的標(biāo)記基因是 抗生素基因 。 第三步 ： 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 _ 是目的基因進(jìn) 入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 ，其次還有 基因槍法 和 花粉管通道法 等。 將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞：最常用的方法是 顯微注射技術(shù) 。此方法的受體細(xì)胞多是 受精卵 。 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞： 選 含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞 的依據(jù)是 標(biāo)記基因是否表達(dá) 。 第四步 ： 目的基因的檢測和表達(dá) 轉(zhuǎn)基因生物的染色體 是否插入了目的基因 ，方法是采用 目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了 法是采用 用標(biāo)記的目的基因作探針與 目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì) ，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取 蛋白質(zhì) ，用相應(yīng)的 抗體 進(jìn)行 抗原抗體雜交 。 個體生物學(xué)水平 的鑒定。如 轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀 。 （三） （ b） 基因工程的應(yīng)用 抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。 提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。 把正常的外源基 因?qū)氩∪梭w內(nèi)，使該基因表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮作用。 （四） （ a） 蛋白質(zhì)工程的概念 蛋白質(zhì)工程是指以 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系 作為基礎(chǔ)，通過 基因修飾或基因合成 ，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行 改造 ，或制造一種 新的蛋白質(zhì) ，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn) 自然界已存在 的蛋白質(zhì)） （ 1）蛋白質(zhì)工程崛起的緣由： 基因工程只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) （ 2）蛋白質(zhì)工程的基本原理：它可以根據(jù)人的需求來設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，又稱為第二代的基因工程。 基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，推測應(yīng)有的氨基 酸序列，找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因） 以上是蛋白質(zhì)工程特有的途徑；以下按照基因工程的一般步驟進(jìn)行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法） 設(shè)計中的困難：如何推測非編碼區(qū)以及內(nèi)含子的脫氧核苷酸序列 二、細(xì)胞工程 （一）植物細(xì)胞工程 理）： 細(xì)胞全能性 b） 3 （ 1）過程： 離體 的植物器官、組織或細(xì)胞 愈傷組織 試管苗 植物體 （ 2）用途： 微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn) 。 A 植物繁殖 微型繁殖：可以高效快速地實現(xiàn)種 苗的大量繁殖 作物脫毒：采用 莖尖 組織培養(yǎng)來除去病毒（因為 植物分生區(qū)附近的病毒極少或沒有 ） 人工種子：以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)人工薄膜包裝得到的種子。 優(yōu)點：完全保持優(yōu)良品種的遺傳特性，不受季節(jié)的限制；方便儲藏和運輸 B 作物新品種培育 單倍體育種： a 過程：植株（ 過減數(shù)分裂得到花粉（ 種類型）；對花粉進(jìn)行 花藥離體培養(yǎng)（技術(shù)是植物組織培養(yǎng)） ；得到 單倍體植株 ；對其幼苗時期進(jìn)行 秋水仙素處理；得到了正常的純合二倍體植株（ 種類型）。 b 優(yōu)點：明顯縮短育種年限 C 突變體利用：在組織培養(yǎng)中會出現(xiàn)突變體，通過從有用的突變體中選育出新品種（ 如篩選抗病、抗鹽、含高蛋白的突變體 ） D 細(xì)胞產(chǎn)物的生產(chǎn)：通過能夠產(chǎn)生對人們有利的產(chǎn)物的細(xì)胞進(jìn)行組織培養(yǎng)，從而讓它們能夠產(chǎn)生大量的細(xì)胞產(chǎn)物。 （ 3）地位：是培育 轉(zhuǎn)基因植物 、 植物體細(xì)胞雜交 培育植物新品種的最后一道工序。 （ 1）過程： （ 2）誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括 離心、振動、電刺激 等。化學(xué)法一般是用 聚乙二醇（ 作為誘導(dǎo)劑。 （ 3）意義： 克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 （二）動物細(xì)胞工程 1. 動物細(xì)胞培養(yǎng) （ a） （ 1）概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的 組織 ，將它分散成 單個細(xì)胞 ，然后放在適宜的 培養(yǎng)基 中，讓這些細(xì)胞 生長和繁殖 。 （ 2）動物細(xì)胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（ 動物胚胎或幼齡動物的器官或組織 ）剪碎用 胰蛋白酶或膠原蛋白酶 處理分散成 單個細(xì)胞 制成 細(xì)胞懸液 轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行 原 植物細(xì)胞愈傷組織 雜種植株 圖（ 2） 4 代 培養(yǎng)貼滿瓶壁的細(xì)胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞繼續(xù) 傳代 培養(yǎng)。 （ 3）細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就 貼附在瓶壁上 ，稱為 細(xì)胞貼壁 。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面 相互抑制 時，細(xì)胞就會 停止分裂增殖 ，這種現(xiàn)象稱為 細(xì)胞的接觸抑制 。 （ 4）動物細(xì)胞培養(yǎng)需要滿足以下條件 無菌、無毒的環(huán)境 ：培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行 無菌 處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的 抗生素 ，以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止 代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身造成危害 。 營養(yǎng) ：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入 血清、血漿 等天然成分。 溫度 ：適宜溫度：哺乳動物多是 ； 氣體環(huán)境 ： 95%空氣 5% 細(xì)胞代謝 所必需的， 主要作用是 維持培養(yǎng)液的 （ 5）動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用： 制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞。 （ 1）哺乳動物核移植可以分為 胚胎細(xì)胞 核移植（比較容易）和 體細(xì)胞 核移植（比較難）。 （ 2）選用去核 卵 (母 )細(xì)胞 的原因：卵 (母 )細(xì)胞 比較大，容易操作 ；卵 (母 )細(xì)胞 細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富 。 （ 3）體細(xì)胞核移植的大致過程是： 高產(chǎn)奶牛（提供體細(xì)胞）進(jìn)行 細(xì)胞培養(yǎng) ；同時采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到 減二分裂中期的卵母細(xì)胞 ， 去核（顯微操作） 注：為什么要用卵細(xì)胞？它可以提供充足的營養(yǎng)；操作簡便；細(xì)胞質(zhì)不會抑制細(xì)胞核全能性的表達(dá) ；將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞；通過電刺激使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入受體卵母細(xì)胞，構(gòu)建重組胚胎；將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)；生出與供體奶牛遺傳基因相同的犢牛 （ 4）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用： 加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育； 保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量； 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白； 作為異種移植的供體； 用于組織器官的移植等 。 （ 5）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題： 克隆動物存在著 健康 問題、表現(xiàn)出 遺傳和生 理 缺陷等。 （ 1）動物細(xì)胞融合也稱 細(xì)胞雜交 ，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來 兩個或多個 細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為 雜交細(xì)胞 。 （ 2）動物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動物細(xì)胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有 聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激 等。 （ 3）動物細(xì)胞融合的意義：克服了 遠(yuǎn)緣雜交的不親和性 ，成為研究 細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育 的重要手段。 （ 4）動物細(xì)胞融合與植物體細(xì)胞雜交的比較： 細(xì)胞工程 植物體細(xì) 胞雜交 動物細(xì)胞融合 理論基礎(chǔ) 細(xì)胞的全能性 、細(xì)胞膜的流動性 細(xì)胞增殖 、細(xì)胞膜的流動性 融合前處理 酶解法去除細(xì)胞壁（纖維素 注射特定抗原，免疫處理正 5 酶、果膠酶） 常小鼠 誘導(dǎo)手段 物理法 :離心、振動、電激 化學(xué)法：聚乙二醇 （ 物理法 :離心、振動、電激 化學(xué)法：聚乙二醇 生物法：滅活的病毒（滅活的仙臺病毒） 誘導(dǎo)過程 第一步：原生質(zhì)體的制備 （酶解法） 第二步：原生質(zhì)體融合 （物、化法） 第三步：雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng) 第四步：雜種植株的誘導(dǎo)與鑒定 正常小鼠免疫處理 動物細(xì)胞的 融合 （物、化、生法） 雜交瘤細(xì)胞的篩選與培養(yǎng) 專一抗體檢驗陽性細(xì)胞培養(yǎng) 單克隆抗體的提純 用途和意義 克服遠(yuǎn)緣雜交的不親和障礙，大大擴(kuò)展雜交的親本組合范圍 應(yīng)用：白菜 （ 1） 制備單克隆抗體 （ 2） 診斷、治療、預(yù)防疾病，例如“生物導(dǎo)彈”治療癌癥 （ 1）抗體：一個 B 淋巴細(xì)胞只分泌一種 特異性抗體 。從血清中分離出的抗體 產(chǎn)量低、純度低、特異性差 。 （ 2）單克隆抗體的制備過程： 對免疫小鼠注射特定的抗原蛋白（ 目的使小鼠產(chǎn)生了效應(yīng) B 細(xì)胞 ）；提取 B 淋巴細(xì)胞；同時用動物細(xì)胞培養(yǎng)的方法培養(yǎng)骨髓瘤細(xì) 胞并提?。淮偈顾鼈兗?xì)胞融合 注：融合的結(jié)果是有很多不符合要求的；如有 2 個 B 淋巴細(xì)胞融合的細(xì)胞等，所以要進(jìn)行篩選 ；在特定的選擇培養(yǎng)基上篩選出融合的 雜種細(xì)胞 特點是能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生專一的抗體 ；然后對它進(jìn)行 克隆化培養(yǎng)和抗體檢測 篩選出能夠分泌所需抗體的雜種細(xì)胞 ；最后將雜交瘤細(xì)胞在體外做大規(guī)模培養(yǎng)或注射入小鼠腹腔內(nèi)增殖，從 細(xì)胞培養(yǎng)液或小鼠腹水 中可得到大量的單克隆抗體。 （ 3）雜交瘤細(xì)胞的特點：既能大量 繁殖 ，又能產(chǎn)生 專一的抗體 。 （ 4）單克隆抗體的優(yōu)點： 特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備 。 （ 5）單克隆抗 體的作用： 作為診斷試劑 ：準(zhǔn)確識別各種 抗原 物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟 一定抗原 發(fā)生特異性結(jié)合，具有 準(zhǔn)確、高效、簡易、快速 的優(yōu)點。 用于治療疾病和運載藥物 ：主要用于治療 癌癥治療 ，可制成“ 生物導(dǎo)彈 ”，也有少量用于治療其它疾病。 三、胚胎工程 （一）動物胚胎發(fā)育的基本過程 （ 1）精子的發(fā)生：補(bǔ)充，精原細(xì)胞先進(jìn)行有絲分裂后進(jìn)行減數(shù)分裂；變形過程中，細(xì)胞核為精子頭的主要部分， 高爾基體發(fā)育為頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈?，線粒體在尾基部形成線粒體鞘膜 ，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴直至脫落。 線粒體為精子運動提供能量 （ 2）卵子的發(fā)生：在 胎 兒時期 ，卵原細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂演變成初級卵母細(xì)胞 被卵泡細(xì)胞包圍 ，減一分裂在 排卵前后完成 ，形成次級卵母細(xì)胞和第一極體 進(jìn)入輸卵管準(zhǔn)備受精 ；減二分裂是在 受精過程中完成 的。 （ 3）受精：精子獲能（ 在雌性動物生殖道內(nèi) ）；卵子的準(zhǔn)備（排出的卵子要在輸卵管中 6 進(jìn)一步成熟到 減二中期 才具備受精能力）；受精階段 卵子周圍的結(jié)構(gòu)由外到內(nèi)：放射冠、透明帶、卵黃膜 ， 精子釋放頂體酶溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，穿越放射冠。 b 透明帶反應(yīng)：頂體酶可將透明帶溶出孔道，精子穿入，在精子觸及卵黃膜的瞬間阻止后來精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng) 它是防止多精子入卵受精的第一道屏障 ； c 卵黃膜的封閉作用：精子外膜和卵黃膜融合，精子入卵后，卵黃膜會拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)的過程 它是防止多精子入卵受精的第二道屏障 ；精子尾部脫落，原有核膜破裂形成雄原核，同時卵子 完成減二分裂 ，形成雌原核 注意：受精標(biāo)志是第二極體的形成；受精完成標(biāo)志是雌雄原核融合成合子 。 （ 4）胚胎發(fā)育： a 卵裂期：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，數(shù)量增加， 胚胎總體積不增加 ； b 桑椹胚： 32 個細(xì)胞左右的胚胎 之前所有細(xì)胞都能發(fā)育成完整胚胎的潛能屬全能細(xì)胞 ； c 囊胚： 細(xì)胞開始分化 ，其中個體較大的細(xì)胞叫 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) 將來發(fā)育成 胎兒的各種組織 ；而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成 胎膜和胎盤 ；胚胎內(nèi)部逐漸出現(xiàn)囊胚腔 注：囊胚的擴(kuò)大會導(dǎo)致透明帶的破裂，胚胎伸展出來，這一過程叫 孵化 ； d 原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層形成外胚層，下方細(xì)胞形成內(nèi)胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。 細(xì)胞分化在胚胎期達(dá)到最大限度 9 胚胎工程的理論基礎(chǔ)（識記） （ 1）胚胎工程的概念及技術(shù)手段：對動物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如 胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng) 等技術(shù)。 （ 2）體外受精 屬有性生殖過程 ： a 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng) 對體型小 的動物用促性腺激素處理，從輸卵管沖取卵子 （可直接受精） ；對體型大的動物從卵巢中采集卵母細(xì)胞 （要在體外培養(yǎng)成熟） b 精子的采集 假陰道法、手握法和電刺激法；獲能 對嚙齒動物、兔、豬等的精子用培養(yǎng)法（放入人工配制的獲能液中）；對牛、羊等精子用化學(xué)法（放在肝素或鈣離子載體溶液中） （ 3）胚胎的早期培養(yǎng)： a 培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、 維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清 等 注意與動物細(xì)胞培養(yǎng)液成分的比較 ； b 當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向 受體移植或冷凍保存 。 （ 4）胚胎移植： a 概念：將雌性動物的早期胚胎移植到同 種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程，通過轉(zhuǎn)基因、核移植、體外受精獲得的胚胎必須移植給受體才能獲得后代。 b 優(yōu)勢：可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期。 c 胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)：同種動物的供、受體生殖器官的 生理變化是相同 的 對供體和受體進(jìn)行同期發(fā)情處理 ；早期胚胎形成后處于 游離 狀態(tài)，為胚胎的收集提供可能；受體對移入子宮的外來胚胎 基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng) ；移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。 d 胚胎移植的程序：對供、受體母牛進(jìn)行 選擇 ，用激素進(jìn)行 同期發(fā)情 處理；對供體母牛用激素做 超數(shù)排卵 處理；選擇同種優(yōu)秀公牛 配種 有性生殖過程 ；對胚胎進(jìn)行 收集 此時胚胎處于游離狀態(tài) ；對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查 此時胚胎應(yīng)發(fā)育到 桑椹胚或囊胚 ；胚胎移植 或冷凍保存 ；檢查受體母牛是否受孕；產(chǎn)下胚胎移植的犢牛。 （ 5）胚胎分割： a 概念：用機(jī)械方法將 早期胚胎 切割成 2、 4、 8 等分等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù) 可看作是 動物無性繁殖或克隆 b 基本過程：選擇良好的 桑椹胚或囊胚 移入培養(yǎng)皿中，用分割針或分割刀片將其切開，吸出其中的半 個胚胎注入透明帶中或直接移植給受體。 注意：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)要均等分割，否則會影響胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育 7 10 胚胎干細(xì)胞的移植（識記） （ 1）胚胎干細(xì)胞的含義：由 早期胚胎 囊胚 或 原始性腺 胎兒 中分離出來的一類細(xì)胞，又叫 胞。 （ 2）特征：形態(tài)上體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯；功能上具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。 體外培養(yǎng)下， 胞可以只增殖不分化 （ 3）應(yīng)用：用于治療人類疾病，如利用 胞誘導(dǎo)其分化成新的組織細(xì)胞特性，移植胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)。 1、胚 胎工程是指對動物 早期胚胎或配子 所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如 胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng) 等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的 胚胎 ，還需移植到 雌性動物體內(nèi) 生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。 2、動物胚胎發(fā)育的基本過程 （ 1）受精場所是母體的 輸卵管 。 （ 2）卵裂期：特點：細(xì)胞 有絲 分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積 并不增加，或略有減小 。 （ 3）桑椹胚：特點：胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到 32 個左右時，胚胎形成致密的細(xì)胞團(tuán)，形似桑椹。是 全能細(xì)胞 。 （ 4）囊 胚：特點：細(xì)胞開始出現(xiàn) 分化 （該時期細(xì)胞的 全能性仍比 較高 ）。聚集在胚胎一端個體較大的細(xì)胞稱為 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) ，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為 囊胚腔 。 （ 5）原腸胚：特點：有了 三胚層 的分化，具有 囊胚 腔和 原腸 腔。 （二）胚胎干細(xì)胞 1、哺乳動物的胚胎干細(xì)胞簡稱 胞，來源于 早期胚胎或從原始性腺 中分離出來。 2、具有 胚胎細(xì)胞 的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為 體積 小， 細(xì)胞核 大， 核仁 明顯；在功能上，具有 發(fā)育的全能性 ，可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以 增殖 而不發(fā)生 分化 ，可進(jìn)行 冷凍 保存，也可進(jìn)行 遺傳改造 。 3、胚胎干細(xì)胞的主要用途是：可用 于研究哺乳動物 個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律 ；是在體外條件下研究 細(xì)胞分化 的理想材料，在培養(yǎng)液中加入 分化誘導(dǎo)因子 ，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時，就可以誘導(dǎo) 胞向不同類型的組織細(xì)胞分化，這為揭示 細(xì)胞分化和細(xì)胞凋亡 的機(jī)理提供了有效的手段；可以用于治療 人類的某些頑疾 ，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；利用可以被誘導(dǎo)分化形成 新的組織細(xì)胞 的特性，移植 胞可使 壞死或退化 的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過 胞 體外誘導(dǎo)分化 ，定向培育出 人造組織器官 ，用于 器官移植 ，解決供體器官不足和器官移植后 免疫排斥 的問題。 （三） 胚胎工程的應(yīng)用 (1)卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)：主要方法：用 促性腺激素 處理，使其排出更多的卵子，然后，從 輸卵管 中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛 屠宰母畜的卵巢 中采集卵母細(xì)胞；第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從 活體動物的卵巢中吸取卵母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng) 人工培養(yǎng)成熟 后，才能與 獲能的精子受精。 (2) 精子的采集和獲能：在體外受精前，要對精子進(jìn)行 獲能 處理。 (3) 受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細(xì)胞在 獲能 溶液或 專用的受精 溶液中完成受 精過程。 8 (4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入 發(fā)育培養(yǎng)液 中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查 受精狀況和受精卵的發(fā)育能力 。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需添加 維生素、激素、氨基酸、核苷酸 等營養(yǎng)成分，以及 血清 等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向 受體移植或冷凍保存 。不同動物胚胎移植的時間不同。 (牛、羊一般要培育到 桑椹胚或囊胚 階段才能進(jìn)行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在 更早的階段 移植，人的體外受精胚胎可在 4 個細(xì)胞 階段移植。 ) (1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過 體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到 同種的、生理狀態(tài)相同的 其它雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為 “供體” ，接受胚胎的個體稱為 “受體” 。（供體為 優(yōu)良 品種，作為受體的雌性動物應(yīng)為 常見或存量大 的品種。） 地位：如 轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精 等任何一項胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過 胚胎移植技術(shù) 才能獲得后代，是 胚胎工程的最后一道“工序” 。 (2) 胚胎移植的意義：大大縮短了 供體本身的繁殖周期 ，充分發(fā)揮 雌性優(yōu)良個體的繁殖能力 。 (3) 生理學(xué)基礎(chǔ)：動物發(fā)情排卵后，同種動物的供、受體 生殖器官的 生理變化是相同的 。這就為供體的胚胎移入受體提供了 相同的生理環(huán)境 。 早期胚胎在一定時間內(nèi)處于 游離 狀態(tài)。這就為 胚胎的收集提供了可能 。 受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生 免疫排斥反應(yīng) 。這為 胚胎在受體的存活提供了可能 。 供體胚胎可與受體子宮建立正常的 生理和組織 聯(lián)系，但供體胚胎的 遺傳特性 在孕育過程中不受影響。 (4) 基本程序主要包括： 對供、受體的選擇和處理 。選擇 遺傳特性和生產(chǎn)性能 優(yōu)秀的供體，有 健康的體質(zhì)和正常繁殖能力 的受體，供體和受體是 同一 物種。并用激素進(jìn)行 同期發(fā)情處理 ，用 促性腺激素 對供體母牛做 超數(shù) 排卵 處理。 配種或人工授精 。 對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存 。配種或輸精后第 7 天，用特制的 沖卵 裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來 (也叫沖卵 )。對胚胎進(jìn)行 質(zhì)量 檢查，此時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚 階段。直接向受體移植或放入 196的液氮 中保存。 對 胚胎 進(jìn)行移植。 移植后的檢查。對受體母牛進(jìn)行 是否妊娠 的檢查。 (1)概念：是指采用機(jī)械方法將 早期胚胎 切割 2等份、 4 等份等，經(jīng)移植獲得 同卵雙胎或多胎 的技術(shù)。 (2)意義：來自同一胚胎的后代具有 相同 的遺傳物質(zhì)，屬于 無性 繁殖。 (3)材料：發(fā)育良好 ，形態(tài)正常的 桑椹胚或囊胚 。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細(xì)胞開始分化，但其 全能性仍很高 ，也可用于胚胎分割。） (4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，要將 內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等 分割，否則會影響 分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育 。 （四）生物技術(shù)的安全性和倫理問題 ： (1)基因生物與食物安全： 反方觀點： 反對“實質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變 9 正方觀點： 有安全性評價、科學(xué)家負(fù)責(zé)的態(tài)度、無實例無證據(jù) (2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響 反方觀點： 擴(kuò)散到種植區(qū)之外變 成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染” 正方觀點： 生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限 (3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 反方觀點： 打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進(jìn)入人體 正方觀點： 不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護(hù)農(nóng)田土壤環(huán)境 (1)克隆人：兩種不同觀點，多數(shù)人持否定態(tài)度。 否定的理由：克隆人嚴(yán)重違反了 人類倫理道德 ，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊 了 現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系 等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在 心理上和社會地位上 都不健全的人。 肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過 胚胎分級、基因診斷和染色體檢查 等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實踐才能使之成熟。 中國政府的態(tài)度： 禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆 。 四不原則： 不贊成、不允許、不支持、不接受 任何生殖性克隆人的實驗。 (2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點，多數(shù)人持認(rèn)可態(tài)度。 否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是 對生命的不尊重 ；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚 胎， 無異于“謀殺” 。 肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細(xì)胞 救治患者最好、最快捷 的方法，提供骨髓造血干細(xì)胞并不會對 試管嬰兒 造成損