③温度:适宜温度:哺乳动物多是36.5℃+0.5℃;pH:7.2~7.4。
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。
(5)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。 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)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)。
(2)选用去核卵(母)细胞的原因:卵(母)细胞比较大,容易操作;含有促使体细胞细胞核表现全能性的物质和营养。 (3)体细胞核移植的大致过程是:(右图)
核移植
胚胎移植
(4)体细胞核移植技术的应用:
①加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育; ②保护濒危物种,增大存活数量; ③生产珍贵的医用蛋白; ④作为异种移植的供体; ⑤用于组织器官的移植等。
(5)体细胞核移植技术存在的问题:
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
(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.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:两次筛选:第一次筛选出杂交瘤细胞,第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。 (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。
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(5)在腹腔内增殖的优点:不需要特定的培养基,不需要严格的外界条件。
(6)筛选的时候用:特定的选择性培养基进行筛选。经选择性培养的杂交瘤细胞,还需进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的 细胞。 抗原注入小鼠体内
分离
B淋巴细胞 骨髓瘤细胞
细胞融合
杂交瘤细胞
细胞培养
选择培养细胞 小鼠内 培养基
体内培养 体外培养
从腹水提取 从培养液提取
单克隆抗体
(5)单克隆抗体的作用:
① 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。
② 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”(借助单克隆抗体的导向作用),也有少量用于治疗其它疾病。
专题3 胚胎工程 〖3.1 体内受精和早期胚胎发育〗 胚胎工程的建立
场所:睾丸的曲细精管
时间:从初情期开始,到生殖机能衰退
精子的发生 1)精原细胞→多个初级精母细胞(通过数次有丝分裂)
过程 2)1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精子细胞(通过减数分裂,即MI和MII)
3)精子细胞→精子(通过变形:其中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。同时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。)
场所:卵巢
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时间:从胎儿时期开始(胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备,这是精子和卵子在发生上的重要区别) 卵子的发生 1)卵原细胞→初级卵母细胞
过程 2)1个初级卵母细胞→1个次级卵母细胞+第一极体(排卵前后完成)
3)1个次级卵母细胞→1个卵子+第二极体(精子和卵子结合过程中完成 当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时,说明卵子已经完成
了受精,这是判断卵子是否受精的重要标志)
概念:精子和卵子结合成合子(受精卵)的过程。 受精 场所:雌性的输卵管内
1)受精前的准备阶段1:精子获能
过程 2)受惊前的准备阶段2:卵子的准备(到减数第二次分裂中期,具备与精子受精的能力)
a.精子穿越放射冠和透明带:顶体反应(顶体释放顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的通路),透明带反应(在
精子触及卵细胞膜的瞬间,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)
3)受精阶段 b.进入卵黄膜:卵细胞膜反应(这是防止多精入卵受精的第二道屏障)
c.原核形成和配子结合
卵裂期:细胞在透明带中进行有丝分裂,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。 早期胚胎发育 桑椹胚:胚胎细胞达32个左右,每一个细胞都是全能细胞
囊胚:有囊胚腔,出现孵化过程。内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织。滋养层将发育成胎膜和胎盘。 原肠胚:内细胞团细胞形成外胚层和内胚层,滋养层发育成胎膜和胎盘,内胚层包围着原肠腔
〖3.2 体外受精和早期胚胎培养〗
试管动物技术:通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎(桑葚胚或囊胚)后,
再经移植产生后代的技术。
方法一:用促性腺激素处理,使其超数排卵,从中输卵管冲取精子(针对
卵母细胞的采集 实验动物,家畜猪、羊等)
方法二:从屠宰母畜卵巢中采集
方法三:借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜
卵巢中吸取(针对大家畜或大型动物,如牛) 体外受精 卵母细胞的培养:在体外人工培养成熟(减数第二次分裂中期) 精子的采集:方法有假阴道法、手握法和电刺激法等
精子的获能:方法有培养法(通过获能培养液)、化学诱导法(通过肝素或钙离子载体A23187)
获能溶液或专用的受精溶液
受精:获能的精子 +培养成熟的卵子 完成受精
胚胎早期培养 条件:受精卵在发育培养液中培养
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培养液成分:无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等(两盐,两素,两酸,水 血清)
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,牛羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植,人的体外受精胚胎,即试管胚胎,可在8到16个细胞阶段移植 〖3.3 胚胎工程的应用及前景〗
概念:是指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎(核移植技术和转基因动物),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。其中提供胚胎的个体叫供体 (遗传特性和生产性能优秀),接受胚胎的个体叫受体(有健康的体质和正常繁殖能力)。 应用:胚胎移植是转基因、核移植、或体外受精等技术的最后一道“工序” 现状:在牛的胚胎移植中,技术方法更为简便、实用。
意义:可充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎,缩短繁殖周期 实质:见课本
胚胎移植成功与否关系到:供体和受体的生理状况
胚胎移植 1)供、受体生殖器官的生理变化相同,为胚胎提供相同的生理环境
生理学基础 2)早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系,为胚胎收集提供可能
3)受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应,为胚胎的存活提供可能
4)胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但其遗传物质在孕育过程中不受影响 1)供、受体的选择(选择的条件,见课本)和处理(使用激素进行同期发情处理、(促性腺激素)超数排卵处理)
2)配种或人工受精
基本程序 3)胚胎收集(冲卵(早期胚胎))、检查(胚胎发育到桑椹胚或囊胚)、培养或保存(-196℃的液氮)
4)胚胎移植:手术法(引出子宫和卵巢将其注入);非手术法(用移植管将其送入子宫) 5)移植后的检查(是否妊娠)等
概念:指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 仪器设备:实体显微镜和显微操作仪
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。
操作程序 1)选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,移入盛有操作液的培养皿
胚胎分割 2)用分割针或分割刀切开胚胎,吸出半个,注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要 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。此时还可用分割针分割滋养层,
做胚胎DNA分析性别鉴定。
局限:刚出生的动物体重偏低,毛色和斑纹上存在差异,同卵多胎的可能性有限。 概念:由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。 特点 形态上:体积小、细胞核大、核仁明显
功能上:具有发育的全能性,即可分化为成年动物体任何一种组织细胞;在体外可增殖而不发生分化;可冷冻保存;可进行遗传改造
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