2025届高三生物一轮复习课件：细胞工程(共133张PPT)
文档属性
| 名称 | 2025届高三生物一轮复习课件：细胞工程(共133张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 80.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-10-25 10:01:45 | ||
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文档简介
(共133张PPT)
第34讲
细胞工程
植物细胞工程
胚胎工程
动物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程
植物细胞工程的应用
指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
原理和方法
操作水平
目的
分类
细胞生物学、分子生物学和发育生物学
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
细胞器、细胞或组织
植物细胞工程和动物细胞工程
细胞工程（教材P34）
科学探索之路 — 植物细胞工程的发展历程（教材P32）
哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。
斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体
古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1902年
1958年
1960年
1964年
1971年
1974年
从社会中来
其芽萍萍，其叶青青，
犹绿衣郎，挺节独立，
可敬可迨夫花开，
凝晴瀼露，万态千妍，
黄风自来，四坐芬郁，
岂非入兰室乎！岂非有国香乎！
——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）
兰为王者香，芬馥清风里。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
植物组织培养技术
一、植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
包括：
植物细胞工程（教材P34）
1、细胞的全能性：
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2、具有全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传物质。
3、生物体生长发育过程中细胞不能表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达（从而形成生物体的不同组织和器官）
4、细胞全能性与分化程度高低的关系：
一般来说，细胞分化程度越高，细胞全能性越低。
任务：阅读教材P34，结合已学知识，思考、讨论以下问题：
利用菊花茎段培养获得试管苗；
利用胡萝卜的韧皮部细胞培养获得胡萝卜幼苗；
通过花药离体培养，获得单倍体幼苗；
芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶；
种子发育成植株;
植物细胞工程（教材P34）
1.是不是所有的活细胞都具有全能性？为什么？
不是；例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞
因为它们没有细胞核，没有全套遗传信息。
2.判断以下实例是否体现了全能性？
3.高度分化的植物组织的细胞，如叶片和花瓣的细胞能不能在适宜的条件下表现出全能性呢？
植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
1.植物组织培养的概念
植物组织培养技术（教材P35）
外植体
任务：阅读教材P35~36，结合已学知识，梳理植物组织培养的流程：
原理：
植物细胞的全能性
幼 苗
愈伤组织
脱分化
再分化
完整植株
外植体
植物组织培养技术（教材P35）
已经分化的细胞，失去其特有结构和功能，转变成未分化的细胞。
形成不定形的薄壁组织团块
愈伤组织重新分化成芽、根等器官；
实质：
植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值适中(=1)
比值低（<1)
比值高(>1)
促进愈伤组织的形成
有利于根的分化
有利于芽的分化
基因的选择性表达
材料用具
①外植体：_______________
②体积分数为70%的酒精
③质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液
④无菌水
⑤培养基（参见本书附录1）
幼嫩的菊花茎段
植物组织培养技术（教材P36）
*通常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等分裂能力强、分化程度低的区域作为材料，容易诱导形成愈伤组织；
*对手、超净工作台、外植体进行消毒
*对外植体进行消毒
*清洗外植体
*包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；
*蔗糖的作用：提供能量，调节渗透压
*培养基的名称：MS培养基（固体培养基）
消毒过的外植体置于无菌培养皿
无菌滤纸吸去外植体表面水分
用解剖刀切成0.5~1cm长的小段
植物组织培养技术（教材P36）
在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3-1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。*接种时，注意外植体的方向，不要倒插
形态学下端接触培养基
①消毒
②外植体切段
③接种到诱导愈伤组织的培养基
用 擦拭双手和超净工作台台面→ 冲洗→ 消毒30s→ 清洗2～3次→ 处理30min→ 清洗2～3次。
酒精
流水
酒精
无菌水
次氯酸钠溶液
无菌水
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
*不需要光
*过程中只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
植物组织培养技术（教材P36）
④诱导脱分化
⑤诱导再分化
*注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；
*该过程每日需要给予适当时间和强度的光照；
培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。
长出芽后
将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
植物组织培养技术（教材P36）
⑥移栽培养
①打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日。
②流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。
③每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
① 接种3~4d后，发现有些外植体被污染，试分析它们被污染的可能原因。
② 从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？
③ 培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？
培养基、接种工具灭菌不彻底；
外植体消毒不彻底；
操作过程不符合无菌操作要求等。
2周左右
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。
一般使用无土栽培方法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。
结果分析与评价（教材P36）
④ 若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应
如何设计对照实验？
空白对照：不加任何激素
实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；
实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；
实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。
能否从以上内容中概括植物组织培养中细胞表现出全能性所需要的条件？
结果分析与评价（教材P36）
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）；
②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）。
*植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同。
*配制合适的培养基，包括有机营养成分、无机营养成分
*若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性。
（1）离体（最关键）
（2）严格的无菌条件
（5）适宜浓度和比例的激素
（3）适宜的培养条件
（4）种类齐全、比例适合的营养物质
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止有些杂菌危害培养物的生长
特殊的植物组织培养——花药离体培养
①原理：
②单倍体育种的优点：
③单倍体育种的缺点：
植物细胞的全能性
1）明显缩短育种年限
2）一般为纯合体，自交后代不会发生性状分离
技术复杂，需与杂交育种配合
花药离体培养
如果想培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？？？
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
植物体细胞杂交技术（教材P36）
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
细胞壁
原生质体：是指去除细胞壁后的植物细胞
原生质层：是指植物细胞的液泡膜、细胞膜及其之间的细胞质构成的
植物体细胞杂交技术（教材P36）
①去壁原因： 。
②方法： 。
③相关酶： 。
*为什么用上述酶？ ;
*酶解法利用了原理？ ;
*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
酶解法
纤维素酶和果胶酶
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
酶的专一性
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
A细胞
B细胞
正在融合的原生质体
杂种细胞
再生出细胞壁
人工诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+_高pH融合法等
植物细胞融合
A原生质体
B原生质体
成功融合的标志
1、过程
融合后，培养基中有几种类型的细胞？
A、B、AA、BB、AB（只考虑两两融合）
筛选
4
从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
染色体数目变异
50
杂种细胞染色体数为？
杂种细胞染色体组数为？
A为2a=20 B为2b=30
原理：细胞膜的流动性
植物体细胞杂交技术（教材P36）
A细胞
B细胞
正在融合的原生质体
杂种细胞
再生出细胞壁
植物细胞融合
A原生质体
B原生质体
成功融合的标志
1、过程
筛选
原理：细胞膜的流动性
植物体细胞杂交技术（教材P36）
脱分化
再分化
移栽
植物组织培养
杂种新植株
愈伤组织
移栽后的植株
杂交完成的标志
在此过程中活跃的细胞器是 。
线粒体和高尔基体
原理：
植物细胞具有全能性
2、概念
将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3、实例
+
白菜
甘蓝
=
白菜-甘蓝
4、意义
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
5.研究现状
仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状
植物体细胞杂交技术（教材P36）
白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株
白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
36
（异源）四
"番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是∶生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
"番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么
拓展应用（教材P38）
1．高度分化的植物组织的细胞，在适宜条件下可表现出全能性。 ( )
2．在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。( )
3．植物组织培养只是将离体的植物组织培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。( )
4．植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。( )
5．在进行植物体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和胰蛋白酶去除细胞壁，获得原生质体。( )
6．可以采用电融合法、离心法、聚乙二醇(PEG)融合法，高Ca2＋—高pH融合法等促进原生质体融合。( )
7．植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。( )
√
×
×
√
√
易错判断
√
√
脱分化
再分化
原理
过程
花药离体培养
细胞全能性
操作步骤
外植体
根、芽、胚状体
愈伤组织
外植体消毒
接种
切块
形成愈伤组织
诱导生芽生根
植物组织培养
植物细胞工程
植物体细胞杂交
变异类型
原理
育种类型
概念
植物细胞融合
原生质体制备
过程
植物组织培养
原生质体融合
优缺点
课堂小结
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。
1、快速繁殖
一般为无性生殖
生殖方式：
实例：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。
作物繁殖的新途径（教材P39）
植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。
植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
优点：
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖
②保持亲本的优良性状（无性繁殖 ）
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
作物繁殖的新途径（教材P39）
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
实际问题
作物繁殖的新途径（教材P39）
原因：
脱毒过程：
2、作物脱毒
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
材料：
选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由：
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
作物繁殖的新途径（教材P39）
脱毒草莓
普通草莓
脱毒产品：
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
作物繁殖的新途径（教材P39）
实际问题：
传统的育种方法： 。
原理： 。
缺点： 。
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
基因重组
杂交育种
耗时长
如何解决育种时间过长的问题？
作物新品种的培育（教材P40）
(1)方法：
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍，选择稳定遗传优良品种
(2)原理：
1、单倍体育种
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
(3)过程：
作物新品种的培育（教材P40）
①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
水稻
小麦
烟草
柏树
(4)应用：
作物新品种的培育（教材P40）
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
外植体
新品种
筛选培育
愈伤组织
脱分化
多种突变体
诱导分化
诱变处理
2.突变体的利用
抗病、抗盐、
含高蛋白、高产
(1)原理：
(2)过程：
作物新品种的培育（教材P40）
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
缺点：
产生：
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
利用：
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
作物新品种的培育（教材P40）
1.植物的代谢产物
（1）初生代谢物：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：
①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。
②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
③在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
④含量很低，从植物组织中提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
2.细胞产物的工厂化生产的概念：
利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
3.特点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
4.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
5.细胞产物的工厂化生产的过程
外植体
愈伤组织
细胞悬液
分散开
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖
提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
脱分化
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
细胞产物
培养、提取
“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。
到社会中去（教材P42 ）
微型繁殖
作物脱毒
单倍体育种
突变体的利用
药物、香料、蛋白质等
课堂总结
8．快速繁殖(微型繁殖)技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，但不能保持优良品种的遗传特性。( )
9．切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株一定不带病毒。( )
10．单倍体育种当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植物，极大地缩短了育种年限。( )
11．单倍体植株的细胞中只含有一套染色体。( )
12．在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。( )
13．次生代谢物在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。( )
易错判断
×
√
√
√
×
×
细胞工程发展历程：
1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1958年斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞
2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞
1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
1971年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物
1960年科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。
2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
动物细胞工程
动物细胞培养
02
动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物体细胞核移植技术和克隆动物
在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。怎么办？
可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；
目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤；既解决了来源不足，又不会产生排斥反应
从社会中来（教材P43）
—— 植物细胞工程常用的技术有哪些？
—— 动物细胞工程常用的技术有哪些？
动物细胞工程（教材P43）
植物组织培养， 植物体细胞杂交
动物细胞培养（基础）
动物细胞核移植(克隆)
动物细胞融合和制备生产单克隆抗体
动物细胞培养（教材P43）
1. 定义：
从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，
放在适宜的培养条件中，让这些细胞生长和繁殖。
2. 原理：
有丝分裂
3.培养对象：
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
幼龄动物细胞分化程度低、增殖
能力强，有丝分裂旺盛。
4.地位：
动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
5.动物细胞培养的条件：
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件——营养
+
合成培养基
血清
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。
动物细胞：一般使用液体培养基，也称培养液。
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。
还需要______________
在__________下进行操作
对________和______________进行_____处理
1.为什么培养液需要定期更换？
。
2.如何防止培养过程中的微生物污染？
____________________________________________。
培养液
所有培养用具
灭菌
无菌环境
定期更换培养液
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件———— 无菌、无毒的环境
维持适宜渗透压的目的：______________________
哺乳动物细胞培养的温度多以______________为宜
多数动物细胞生存的适宜pH为________
36.5±0.5℃
7.2-7.4
维持细胞正常的形态和功能
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件——适宜的温度、pH和渗透压：
含有___________和__________的混合气体的__________
O2：_____________________ CO2：_________________________
通常采用_______或____________
O2是细胞代谢所必需的
培养皿
松盖培养瓶
95%空气
5%CO2
CO2培养箱
组成
容器
仪器
CO2用于维持培养液的pH
5.动物细胞培养条件—— 气体环境：
用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
原代培养
在培养皿 或培养瓶内
加培养液 制成细胞悬液
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
④接触抑制
细胞分裂受阻
解决
传代培养
分瓶
培养
取动物组织
分散成单个细胞
②制成细胞悬液，分瓶培养。
①收集细胞
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
①细胞密度过大、②代谢废物积累、③营养物质缺乏等
动物细胞培养（教材P45）
原代培养
传代培养
＞50代，遗传物质改变获得不死性，称为细胞系
＞10代，<50代：核型可能变化
＜10代：适于研究或储存
动物细胞培养（教材P45）
根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象？
癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
1.为什么要将组织分散成单个细胞？
2.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
4.什么是原代培养和传代培养？
动物细胞培养（教材P45）
①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换
说明细胞间的物质主要是蛋白质
动物细胞培养适宜的pH为7. 2—7. 4，此环境胃蛋白酶没有活性，胰蛋白酶(7. 2-8. 4)的活性较高。
①贴壁生长：需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。
②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
①原代培养：通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养；
②传代培养：分瓶后的细胞培养
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
培养目的
相同之处
获得细胞或细胞产物
细胞的全能性
植物体
快速繁殖
培育无病毒植株等
葡萄糖、动物血清
蔗糖、植物激素
液体培养基
固体培养基
细胞增殖
细胞群体
动物细胞培养VS植物组织培养
1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
干细胞存在于___________、_________
和__________等多种组织和器官中
早期胚胎
骨髓
脐带血
干细胞培养及其应用（教材P46）
2. 分类
1. 概念
胚胎干细胞（ES细胞）
成体干细胞
具有分化为成年动物体内任何一种类型的细胞并进一步形成所有组织、器官，甚至个体的全能性。
特点：体积小、细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。
成体干细胞
神经干细胞
骨髓、外周血和脐带血中
造血干细胞
精原干细胞
血细胞
精原细胞
神经系统中
睾丸中
分化
分化
分化
干细胞培养及其应用（教材P46）
神经胶质细胞、神经元
一般认为，成体干细胞具有组织特性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完核个体的能力。
是发现最早、研究最多、应用最为成熟的一类
存在于成体组织或器官内中
白血病：移植造血干细胞进行治疗
帕金森病：移植神经干细胞进行治疗
阿尔茨海默病：移植神经干细胞进行治疗
应用：
分类：
资料：2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。
干细胞培养及其应用（教材P46）
通过体外诱导成纤维细胞、T 细胞等获得的类似于胚胎干细胞的一种细胞。
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
定向诱导分化
体外诱导成纤维细胞
临床治疗疾病如：
白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
干细胞培养及其应用（教材P46）
① 诱导iPS细胞形成正常神经干细胞，可以治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾。
② 诱导iPS细胞形成正常造血干细胞，移植后可恢复病人的造血和免疫功能。病（如帕金森病、阿尔兹海默症等）。
③ 诱导iPS细胞形成心肌细胞等，可以治疗心血管疾病。
▲ 但是干细胞存在导致肿瘤的风险，仍需技术完善。
应用：
1）诱导过程无需破坏胚胎
2）iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥。
所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
干细胞培养及其应用（教材P46）
来源或存在 功能及应用
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
早期胚胎
能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体
成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。
干细胞培养及其应用（教材P46）
现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
（1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施
像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。
拓展应用（教材P47）
（2）如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？
该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。
温故而知新
植物体细胞杂交技术跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新的作物类型。
有没有技术让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？
实例：
如果让动物细胞进行融合，与植物有哪些不同之处？
无需去除细胞壁
全能性受限制，不能培育成新的动物个体
温故而知新
1、概念：
指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
4、结果：
形成杂交细胞。即融合后形成的原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。
2、原理：
细胞膜具有一定的流动性
3、诱导方式
物理法：电融合法
化学法：聚乙二醇（PEG)融合法
生物法：灭活病毒诱导
动物细胞融合技术（教材P48）
19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？
病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
融合前处理
诱导融合的方法
细胞融合成功的标志
意义
应用
克服远源杂交的障碍，
获得杂种植株
细胞膜的流动性
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
使细胞分散后诱导细胞融合
物理（电融合法、离心法）
化学（ PEG融合法、高Ca2+_高pH融合法）
电融合法、 PEG 融合法
灭活病毒诱导法
植物体细胞杂交 VS 动物细胞融合（教材P48）
突破了有性杂交的局限，
使远缘杂交成为可能
（1）成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
（2）为制造单克隆抗体开辟了新途径。
培育植物新品种
再生出细胞壁
细胞核的融合
传统抗体制备方法及缺陷
缺陷：产量低、纯度低，且抗体的特异性差。
不能无限增殖产生大量抗体
动物体内
抗原
刺激
浆细胞
抗体
筛选单一B细胞
增殖分化
抗原不纯
抗原不纯
动物细胞融合技术（教材P48）
１）体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上
２）每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
1、科学家发现：
单
克 隆
抗 体
如何获得大量、单一的抗体？
体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖
2、需解决问题：
3、遗憾：
如何解决这一难题？
一个B淋巴细胞
细胞群
抗体
克隆
动物细胞融合技术（教材P48）
１：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的
２：有什么方法能使B细胞同时具备产生抗体的能力和无限增殖能力
癌细胞
动物细胞融合
一个极富创造力的方案：
动物细胞融合
杂交细胞
动物细胞培养
单克隆抗体
骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
1975年，米尔斯坦和科勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
单克隆抗体及其应用（教材P49）
用抗原注射小鼠
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
已免疫的多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
多种杂交细胞
小鼠的脾脏中获取
2、单克隆抗体的制备过程
单克隆抗体及其应用（教材P49）
置于选择性培养基上培养
2
多种 杂交瘤细胞
1
3
第一次筛选
融合的细胞
骨髓瘤细胞
自身融合
B细胞自身融合
杂交细胞
1
3
2
未融合的B淋巴细胞
未融合的骨髓瘤细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
克隆化培养
抗体检测
第二次筛选
(抗原-抗体杂交技术)
多种杂交瘤细胞
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
阳性细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
阳性孔
抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法
在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养（克隆化培养）
一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体
上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔
多孔细胞培养板
抗体检测板
分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
注射到小鼠腹腔内增殖
体外条件下大规模培养
分离、提纯单克隆抗体
体内或体外培养
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
细胞培养工程师在工作
单克隆抗体及其应用（教材P49）
小鼠腹水
细胞培养液
动物细胞融合
动物细胞培养
给小鼠注射特定的抗原
B淋巴细胞（免疫）
骨髓瘤细胞
杂交细胞
杂交瘤细胞
单克隆抗体
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
第一次筛选
第二次筛选
诱导融合
选择培养基
克隆化培养，抗体检测
体外培养或小鼠腹腔内增殖
既能大量繁殖又能产生专一抗体
单克隆抗体及其应用（教材P49）
①准确地识别抗原的细微差异；②与特定抗原发生特异性结合；
③可以大量制备。
单克隆抗体及其应用（教材P49）
1、诊断试剂——最广泛应用
抗原-抗体杂交法
抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体
比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。
单克隆抗体的应用
具有准确、高效、简易、快速特点
诊断优点：
思考讨论:
单克隆抗体及其应用（教材P50）
2、用于治疗疾病和运载药物
优点：
位置准确、疗效高、副作用小
单克隆抗体及其应用（教材P50）
1. ADC的抗体和药物各具有什么作用？
2. 除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
① 抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；
② 药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。
可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
①单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；
②生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒；
③ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点
单克隆抗体及其应用（教材P50）
单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。
例：利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
1.单克隆抗体的优点：
2.单克隆抗体的应用：
（1）作诊断试剂——应用最广泛
单克隆抗体及其应用（教材P50）
甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为______免疫小鼠，制备__________________，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的______会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在______上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。
抗原
抗AFP单克隆抗体
AFP
肿瘤
（2）运载药物：
ADC（抗体—药物偶联物）：“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酸或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。
（3）直接用于治疗疾病。
单克隆抗体及其应用（教材P50）
二、拓展应用
假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。
可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎，研究其发育机制，甚至可能培育出新的物种。但是目前相关技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问题，并且还可能带来些伦理方面的问题。
练习与应用（教材P51 ）
“(悟空)拔一把毫毛，丢在口里嚼碎，望空喷去，叫一声变！即变作三二百个小猴，周围攒簇。”
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
动物细胞核移植技术
1.定义
3.分类
4.过程
2.原理
5.应用前景
6.存在问题
中华先贤的奇思妙想：
动物细胞核移植技术（教材P52）
1、概念：
将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
2、原理：
动物体细胞核的全能性
3、种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
动物细胞核移植技术（教材P52）
去核
留核
重组
甲
乙
丙
“多莉”羊的三个母亲
小羊长得像谁？
动物细胞核移植技术（教材P52）
为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
能否依据“多莉”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？
动物细胞核移植技术（教材P52）
①选择卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
②供体细胞的选择和培养
③显微操作去核
④将供体注入到去核的卵母细胞
⑤供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
注入
电融合
⑥分娩获得克隆动物
物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
动物细胞核移植技术（教材P52）
取供体细胞
供体细胞
细胞培养
采集卵母细胞
培养
MⅡ中期卵母细胞
去核卵母细胞
去核
注入
细胞融合
重构胚胎
早期胚胎
激活
发育
受体(代孕母体)
移入
分娩
克隆动物
动物细胞核移植技术（教材P52）
动物细胞核移植技术（教材P52）
1、整个过程用了哪些技术？
2、繁殖方式？
3、原理？
4、新生牛的性别、基因与谁相同？
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
无性繁殖
动物细胞核具有全能性
与供体基本相同
动物细胞核移植技术（教材P52）
4、选择MⅡ期的卵母细胞的原因？
5、 MⅡ期的卵母细胞去核的实质？方法？原因？
①卵母细胞含有促进细胞核表现全能性的物质和条件；②细胞核体积大，易于操作；③卵黄多，可为胚胎发育提供充足的营养
实质：去除纺锤体—染色体复合物；
方法：显微操作法、梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等；
思考讨论
1、在将体细胞的细胞核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？
2、你认为用上述体细胞核移植技术培养的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞；并防止细胞染色体的数量发生变化
不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞
动物细胞核移植技术（教材P54）
思考讨论
3、体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。
——各抒己见
动物细胞核移植技术（教材P54）
利用体细胞核移植技术和诱导 iPS 细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。
①通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导 iPS 细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。
②体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为 iPS 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、 B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为 iPS 细胞。
③体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导 iPS 细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、 DNA 甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。
1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
2、培育的转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白
3、克隆动物细胞、组织、器官可作为移植的供体；更深入了解胚胎发育及
衰老过程、克隆特定疾病模型动物等
4、保护濒危物种。
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
人的核移植胚胎干细胞经诱导分化可用于自身的器官移植
动物细胞核移植技术（教材P54）
首先用高分子化学材料——聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。
人造耳朵有望用于器官移植
一只在背上长出了“人耳”的活老鼠
课外延伸
2）克隆动物存在健康问题
许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷。
如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。＋易出现早衰（多利羊猜想）
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
1）成功率低
动物细胞核移植技术（教材P54）
6、存在问题：
胚胎工程
胚胎工程的理论基础
胚胎工程技术及其应用
03
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
从社会中来（教材P56）
胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
1
操作对象：
2
技术种类：
3
特点：
4
理论基础：
5
实质：
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
胚胎工程（教材P56）
受精
概念
场所
过程
精子和卵子结合形成合子（受精卵）的过程
输卵管
受精阶段
准备阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
受精
胚胎工程的理论基础（教材P56）
哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分头、颈和尾三部分。
不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物体型大小无关。
精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？(P59)
细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。
线粒体则是精子有氧呼吸产生能量的场所。
精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘，可以为精子的运动提供能量，使其能够到达卵子处完成受精。
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。1908年生于山西省，1951年发现“精子获能”现象，为哺乳动物体外受精奠定了理论基础，由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
准备阶段1--精子获能
精子必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。
注意点：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生相关物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。
胚胎工程的理论基础（教材P56）
1.准备阶段1—精子获能
（1）概念
刚刚排出的精子__________与卵子受精，必须在__________________发生_______________后，才能获得__________，这一生理现象称为“精子获能”
（2）研究精子获能机制的意义
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为_____________的建立奠定了基础
（3）使精子获能的方法
①直接利用_________________使精子获能；
②将精子培养在__________________中使其获能；
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
1.准备阶段1—精子获能
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；
*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；
胚胎工程的理论基础（教材P56）
（1）卵子一般在排出_________后才能被精子穿入
（2）动物排出的卵子尚未成熟
有的可能是______________，如马、犬等；
有的可能是______________，如猪、羊等；
（3）卵子成熟的场所
排出的卵子都要在___________进一步成熟
（4）卵子具备与精子受精能力的时期
_______期
2-3h
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
2.准备阶段2—卵子的准备
胚胎工程的理论基础（教材P56）
透明带反应：在精子接触卵细胞膜的瞬间，会产生使后来的精子不能进入透明带的生理反应。（防止多精子入卵受精的第一道屏障）
获能后的精子与卵子相遇，首先释放多种酶，溶解卵细胞膜外一些结构，同时借自身运动接触卵细胞膜。
精子接触透明带
精子穿过透明带，接触卵细胞膜
2
受精阶段
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究01-精子如何穿越卵细胞膜外结构
卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生一种生理反应，拒绝其它精子再进入卵内。
（防止多精入卵受精的第二道屏障）
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
透明带反应、卵细胞膜反应
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究02-防止多精入卵的两个屏障
精子入卵后，尾部脱离，原核膜破裂， 形成新核膜，形成雄原核。（比原来精子的核要大）
卵子被激活完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
⑥核膜消失，雌雄原核融合
第一极体
第二极体
雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子，就是受精卵。
第一次卵裂即将开始
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究03-受精的标志
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
②观察到雌、雄原核
*多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体；
小结：受精
透明带反应：发生于精子与卵细胞膜触及的瞬间，可阻
止其它精子穿越透明带，是阻止多精入卵的第一道屏障。
卵细胞膜反应：发生于精子入卵后，可阻止其它精子入
卵，是阻止多精入卵的第二道屏障。
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
小结（教材P56）
受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核
小结（教材P56）
胚胎早期发育（教材P58）
在 中进行
细胞分裂方式为 ;
胚胎总体积 ;
细胞数目 、DNA总量 ;
每个细胞体积 、有机物总量 ;
都是全能细胞
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
透明带
有丝分裂
不变
增加
增加
减少
减少
胚胎细胞数目在32个左右
胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚
该阶段前的细胞均未分化，都具有发育成完整
胚胎的潜能，属于全能细胞
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
囊胚腔
滋养层
透明带
内细胞团
内细胞团： ；
滋养层细胞：发育成 ；
：胚胎内部出现含有液体的腔
：透明带破裂，胚胎从其中伸展出来
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
发育成胎儿各组织
胎膜和胎盘
囊胚腔
孵化
胚层：原肠胚表面的细胞层；
胚层：向内迁移的细胞；
胚层：一部分细胞在内外两个胚层之间；
这三个胚层将逐渐分化形成 等。
外胚层
滋养层
内胚层
原肠腔
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
外
内
中
各种组织、器官
注意点：高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵子，终点是性成熟的个体。
胚胎早期发育（教材P58）
早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？
①卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
讨论：1、表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
2、将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应该选择什么阶段的胚胎？
如果换成牛又该如何处理？
不同动物受精卵发育的比较（教材P59）
马
小鼠应选择发育到囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
引进一头良种成年奶牛需要3万－5万元
牛的生育率低，一头牛一胎只一个，一生只能生育四五次。
牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。
国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
我国蒙古黄牛：均重300Kg
澳大利亚海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg
如何实现良种牛的快速大量繁殖？
新课导入
体外受精
早期
胚胎发育
【试管动物技术】是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
受体母牛
(代孕)
精子
卵子
胚胎移植
受精卵
早期胚胎
试管牛
试管牛 = 克隆牛
体外受精（教材P60）
试管动物 克隆动物
生殖方式
技术手段
遗传物质
遗传规律
有性生殖
无性生殖
体外受精、动物细胞培养、胚胎移植
核移植技术、动物细胞培养、
胚胎移植
来自两个亲本
主要来自核供体
遵循
不遵循
2.体外受精技术的意义：
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。
体外受精（教材P60）
1. 体外受精的步骤
主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
1.胚胎移植的概念：
是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
胚胎来源？
体外受精及其他方式得到的胚胎
转基因技术、细胞核移植技术、体内受精等
供体？
受体？
提供胚胎的个体
接受胚胎的个体
胚胎移植
胚胎移植（教材P61）
优良供体母牛
优良公牛
（遗传性状优良，生产能力强）
受体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
胚胎移植（教材P61）
2. 胚胎移植的基本程序（以牛胚胎移植为例）
胚胎移植（教材P61）
（1）供体、受体的选择和处理
供体：
提供胚胎的个体
选择标准：
遗传性状优良，生产能力强
职能：
产生具有优良遗传特性的胚胎
受体：
接受胚胎的个体
选择标准：
职能：
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
①同期发情处理
②超数排卵处理
一般用激素（孕激素、前列腺素等）处理；
使供体和受体生殖器官的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
应用外源促性腺激素
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
胚胎移植（教材P61）
（2）两次检查
①对收集的胚胎进行质量检查
②对受体是否妊娠进行检查
桑葚胚或囊胚阶段
结合图2-23，思考与讨论以下问题。
1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？
2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？
4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？为什么？
不一定。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态
相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。同期发情处理。
基本上不会
保持一致。供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，
遗传物质在孕育过程中不会改变
可以
胚胎移植（教材P62）
3.胚胎移植成功的生理学基础及相应意义
项目 生理学基础 意义
受体生 理环境 同种动物的供、受体排卵后（同期发情）生殖器官的生理变化是 的 为供体的胚胎移入受体提供了 的生理环境
胚胎 收集 早期胚胎形成后，在一定时间内不会 与母体子宫建立组织上的联系，而是 处于 状态 为胚胎的 提供了可能
胚胎 存活 受体对移入子宫的外来胚胎基本上 不发生 . 为胚胎在受体内的 提供了可能
胚胎 发育 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 不受任何影响 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
相同
相同
游离
收集
免疫排斥反应
存活
遗传特性
胚胎移植（教材P61）
胚胎移植的意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
供体的主要职能变为产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。
在对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
牛、羊的胚胎移植在部分地区已进入生产应用阶段，这些成果大大促进了我国畜牧业的发展。
胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
胚胎移植（教材P62）
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，
能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？
胚胎分割（教材P62）
1. 胚胎分割概念：
指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。
2. 特点：
3. 实质：
理论依据
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代。
胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
胚胎分割（教材P62）
具体操作
选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。
对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割时的注意事项：
在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将 均等分割。
若分割时不能均等分割，会出现 的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
内细胞团
含内细胞团多
胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？
分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。
不是
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割的意义
（1）可以促进优良动物品种的繁殖。
（2）产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
（3）胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于 或克隆，最终技术是 .
不 同 点 胚胎的 来源 雌性动物的早期胚胎或 及其他方式得到的胚胎 通过 技术获得的重构胚
遗传 物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由 提供
起点 经过 或其他方式形成的一个细胞（受精卵） 经过 技术形成的一个细胞
无性繁殖
胚胎移植
体外受精
核移植
供体细胞核
受精作用
核移植
胚胎分割（教材P62）
胚胎工程
理论基础
常用技术及应用
1.体外受精
2.胚胎移植
3.胚胎分割
1.生理学基础
2.步骤
终端技术
终端技术
1.分别采集精子和卵母细胞
2.成熟培养和精子获能
3.在培养液中培养，促使完成受精
定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题
课堂小结
第34讲
细胞工程
植物细胞工程
胚胎工程
动物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
植物细胞工程
植物细胞工程的应用
指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
原理和方法
操作水平
目的
分类
细胞生物学、分子生物学和发育生物学
获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
细胞器、细胞或组织
植物细胞工程和动物细胞工程
细胞工程（教材P34）
科学探索之路 — 植物细胞工程的发展历程（教材P32）
哈伯兰特提出细胞全能性的理论，但相关实验尝试没有成功。
斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体
古哈等在培养毛曼陀罗的花药时，首次得到了由花药中的花粉粒发育而来的胚。
卡尔森诱导烟草种间原生质体融合，获得了第一株体细胞种间杂种植株。
土壤农杆菌的Ti质粒被发现。之后，该质粒应用于植物分子生物学领域，促进了植物细胞工程与分子生物学技术的紧密结合。
1902年
1958年
1960年
1964年
1971年
1974年
从社会中来
其芽萍萍，其叶青青，
犹绿衣郎，挺节独立，
可敬可迨夫花开，
凝晴瀼露，万态千妍，
黄风自来，四坐芬郁，
岂非入兰室乎！岂非有国香乎！
——《金漳兰谱》（宋·赵时庚）
兰为王者香，芬馥清风里。
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
植物组织培养技术
一、植物细胞工程的基本技术
植物组织培养技术
植物体细胞杂交技术
包括：
植物细胞工程（教材P34）
1、细胞的全能性：
细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
2、具有全能性的原因：
生物体的每一个细胞都包含有该物种的全套遗传物质。
3、生物体生长发育过程中细胞不能表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达（从而形成生物体的不同组织和器官）
4、细胞全能性与分化程度高低的关系：
一般来说，细胞分化程度越高，细胞全能性越低。
任务：阅读教材P34，结合已学知识，思考、讨论以下问题：
利用菊花茎段培养获得试管苗；
利用胡萝卜的韧皮部细胞培养获得胡萝卜幼苗；
通过花药离体培养，获得单倍体幼苗；
芽原基的细胞只能发育为芽，叶原基的细胞只能发育为叶；
种子发育成植株;
植物细胞工程（教材P34）
1.是不是所有的活细胞都具有全能性？为什么？
不是；例如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞
因为它们没有细胞核，没有全套遗传信息。
2.判断以下实例是否体现了全能性？
3.高度分化的植物组织的细胞，如叶片和花瓣的细胞能不能在适宜的条件下表现出全能性呢？
植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
1.植物组织培养的概念
植物组织培养技术（教材P35）
外植体
任务：阅读教材P35~36，结合已学知识，梳理植物组织培养的流程：
原理：
植物细胞的全能性
幼 苗
愈伤组织
脱分化
再分化
完整植株
外植体
植物组织培养技术（教材P35）
已经分化的细胞，失去其特有结构和功能，转变成未分化的细胞。
形成不定形的薄壁组织团块
愈伤组织重新分化成芽、根等器官；
实质：
植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。
生长素用量与细胞分裂素用量的比值 结果
比值适中(=1)
比值低（<1)
比值高(>1)
促进愈伤组织的形成
有利于根的分化
有利于芽的分化
基因的选择性表达
材料用具
①外植体：_______________
②体积分数为70%的酒精
③质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液
④无菌水
⑤培养基（参见本书附录1）
幼嫩的菊花茎段
植物组织培养技术（教材P36）
*通常选择根尖（分生区）、茎的韧皮部（形成层）等分裂能力强、分化程度低的区域作为材料，容易诱导形成愈伤组织；
*对手、超净工作台、外植体进行消毒
*对外植体进行消毒
*清洗外植体
*包括无机营养成分（水和无机盐）、有机营养成分（蔗糖、氨基酸、维生素等）、特定浓度和比例的激素（主要是生长素和细胞分裂素）；
*蔗糖的作用：提供能量，调节渗透压
*培养基的名称：MS培养基（固体培养基）
消毒过的外植体置于无菌培养皿
无菌滤纸吸去外植体表面水分
用解剖刀切成0.5~1cm长的小段
植物组织培养技术（教材P36）
在酒精灯火焰旁，将外植体的1/3-1/2插入诱导愈伤组织的培养基中。用封口膜或瓶盖封盖瓶口，并在培养瓶上作好标记。*接种时，注意外植体的方向，不要倒插
形态学下端接触培养基
①消毒
②外植体切段
③接种到诱导愈伤组织的培养基
用 擦拭双手和超净工作台台面→ 冲洗→ 消毒30s→ 清洗2～3次→ 处理30min→ 清洗2～3次。
酒精
流水
酒精
无菌水
次氯酸钠溶液
无菌水
将接种了外植体的锥形瓶或植物组织培养瓶置于18-22℃的培养箱中培养。在培养过程中，定期观察和记录愈伤组织的生长情况。
*不需要光
*过程中只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化。
植物组织培养技术（教材P36）
④诱导脱分化
⑤诱导再分化
*注意顺序，先诱导生芽，再诱导生根；
*该过程每日需要给予适当时间和强度的光照；
培养15-20d后，将生长良好的愈伤组织转接到诱导生芽的培养基上。
长出芽后
将其转接到诱导生根的培养基上，进一步诱导形成试管苗。
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
植物组织培养技术（教材P36）
⑥移栽培养
①打开封口膜或瓶盖,让试管苗在培养箱内生长几日。
②流水清洗掉根部的培养基后，将幼苗移植到消毒的蛭石或珍珠岩等环境中，待其长壮后再移栽入土。
③每天观察并记录幼苗的生长情况，适时浇水、施肥，直至开花。
① 接种3~4d后，发现有些外植体被污染，试分析它们被污染的可能原因。
② 从刚接种的外植体到长出愈伤组织需经历多少天？
③ 培育的试管苗能直接移栽到露地吗？应如何操作？
培养基、接种工具灭菌不彻底；
外植体消毒不彻底；
操作过程不符合无菌操作要求等。
2周左右
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。
一般使用无土栽培方法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸钾，并用塑料薄膜覆盖12h，掀开塑料薄膜24h后才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，待其长壮后再移植到大田或盆中。
结果分析与评价（教材P36）
④ 若想探究生长素与细胞分裂素的使用比例对植物组织培养的影响，则应
如何设计对照实验？
空白对照：不加任何激素
实验组1：生长素用量与细胞分裂素用量的比值为1；
实验组2：生长素用量与细胞分裂素用量的比值大于1；
实验组3：生长素用量与细胞分裂素用量的比值小于1。
能否从以上内容中概括植物组织培养中细胞表现出全能性所需要的条件？
结果分析与评价（教材P36）
①对操作环境、双手、外植体进行消毒；
②对培养基和器械进行灭菌；
③接种操作必须在酒精灯火焰旁进行。
①温度（例如菊花植物组织培养应为18-22℃）；
②光照（例如脱分化需避光，再分化需照光）。
*植物激素的种类和含量不同，对愈伤组织的形成和分化的影响不同。
*配制合适的培养基，包括有机营养成分、无机营养成分
*若细胞不离体，细胞中的基因会选择性地表达，从而形成生物体的不同组织和器官，不能表现出全能性。
（1）离体（最关键）
（2）严格的无菌条件
（5）适宜浓度和比例的激素
（3）适宜的培养条件
（4）种类齐全、比例适合的营养物质
植物组织培养中细胞表现出全能性的条件
在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
避免杂菌在培养基上迅速生长消耗营养，同时防止有些杂菌危害培养物的生长
特殊的植物组织培养——花药离体培养
①原理：
②单倍体育种的优点：
③单倍体育种的缺点：
植物细胞的全能性
1）明显缩短育种年限
2）一般为纯合体，自交后代不会发生性状分离
技术复杂，需与杂交育种配合
花药离体培养
如果想培育地上长番茄和地下结马铃薯的“超级作物”。你有什么好妙招？？？
利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
不能。因为不同种生物之间存在着生殖隔离
于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。
植物体细胞杂交技术（教材P36）
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
细胞壁
原生质体：是指去除细胞壁后的植物细胞
原生质层：是指植物细胞的液泡膜、细胞膜及其之间的细胞质构成的
植物体细胞杂交技术（教材P36）
①去壁原因： 。
②方法： 。
③相关酶： 。
*为什么用上述酶？ ;
*酶解法利用了原理？ ;
*纤维素酶和果胶酶的酶溶液中一般加入一定浓度的无机盐离子和甘露醇，试分析原因？
细胞壁阻碍着细胞间的杂交（阻碍了原生质体间的融合）
酶解法
纤维素酶和果胶酶
植物细胞的细胞壁主要由纤维素和果胶构成
酶的专一性
使溶液具有一定的渗透压，防止原生质体吸水过多而涨破，保持原生质体正常
A细胞
B细胞
正在融合的原生质体
杂种细胞
再生出细胞壁
人工诱融
物理法：
化学法：
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+_高pH融合法等
植物细胞融合
A原生质体
B原生质体
成功融合的标志
1、过程
融合后，培养基中有几种类型的细胞？
A、B、AA、BB、AB（只考虑两两融合）
筛选
4
从杂种植株的染色体组成上看属于何种变异？
染色体数目变异
50
杂种细胞染色体数为？
杂种细胞染色体组数为？
A为2a=20 B为2b=30
原理：细胞膜的流动性
植物体细胞杂交技术（教材P36）
A细胞
B细胞
正在融合的原生质体
杂种细胞
再生出细胞壁
植物细胞融合
A原生质体
B原生质体
成功融合的标志
1、过程
筛选
原理：细胞膜的流动性
植物体细胞杂交技术（教材P36）
脱分化
再分化
移栽
植物组织培养
杂种新植株
愈伤组织
移栽后的植株
杂交完成的标志
在此过程中活跃的细胞器是 。
线粒体和高尔基体
原理：
植物细胞具有全能性
2、概念
将不同来源的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
3、实例
+
白菜
甘蓝
=
白菜-甘蓝
4、意义
打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育植物新品种。
5.研究现状
仍有许多理论与技术问题没有解决，还不能让杂种植株表现出人们所需要的所有性状
植物体细胞杂交技术（教材P36）
白菜（2N=18）与甘蓝（2N=18）体细胞杂交所得植株
白菜-甘蓝的细胞染色体数为 ，属于 倍体。
36
（异源）四
"番茄—马铃薯"没有像人们预想的那样地上结番茄、地下长马铃薯，主要原因是∶生物体内基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以"番茄—马铃薯"杂种植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达相互干扰，它们不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂种植株自然就不能地上结番茄、地下长马铃薯了。
"番茄—马铃薯"杂种植株没有如科学家所想象的那样，地上结番茄，地下长马铃薯，这是为什么
拓展应用（教材P38）
1．高度分化的植物组织的细胞，在适宜条件下可表现出全能性。 ( )
2．在生物的生长发育过程中，并不是所有的细胞都表现出全能性，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。( )
3．植物组织培养只是将离体的植物组织培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。( )
4．植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素，它们的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向。( )
5．在进行植物体细胞杂交之前，必须先利用纤维素酶和胰蛋白酶去除细胞壁，获得原生质体。( )
6．可以采用电融合法、离心法、聚乙二醇(PEG)融合法，高Ca2＋—高pH融合法等促进原生质体融合。( )
7．植物体细胞杂交是指将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新植物体的技术。( )
√
×
×
√
√
易错判断
√
√
脱分化
再分化
原理
过程
花药离体培养
细胞全能性
操作步骤
外植体
根、芽、胚状体
愈伤组织
外植体消毒
接种
切块
形成愈伤组织
诱导生芽生根
植物组织培养
植物细胞工程
植物体细胞杂交
变异类型
原理
育种类型
概念
植物细胞融合
原生质体制备
过程
植物组织培养
原生质体融合
优缺点
课堂小结
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。也叫微型繁殖。
1、快速繁殖
一般为无性生殖
生殖方式：
实例：
一些优良的观赏植物、经济林木、无性繁殖作物和濒危植物等。
兰花、生菜、杨树以及无子西瓜试管苗的产业化生产。
作物繁殖的新途径（教材P39）
植物组织培养可以进行快速繁殖的原因是什么？
愈伤组织细胞分裂旺盛、快速，对愈伤组织进行分割、移瓶、诱导再分化就可以形成大量的新植株。
植物组织培养在实验室进行，一般不受季节、气候等条件的限制。
优点：
①高效、快速地实现种苗的大量繁殖
②保持亲本的优良性状（无性繁殖 ）
③不受自然生长季节的限制
④培养周期短
作物繁殖的新途径（教材P39）
生姜是药食两用的经济作物，在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%-50%。
病毒引起的植物病害有500多种。受害植物包括粮食作物、蔬菜、果树和花卉等。而且没有有效的防治办法，只能拔除，造成经济损失。病毒多集中在种子、老叶等器官中，在幼嫩的器官和未成熟的组织中较少，在分生区几乎不含病毒。
实际问题
作物繁殖的新途径（教材P39）
原因：
脱毒过程：
2、作物脱毒
分生区（如茎尖）的细胞
植物分生区细胞病毒少，甚至没有病毒
无性繁殖的作物，容易将病毒传染给后代。病毒积累，导致作物产量降低、品质变差。
材料：
选择该种细胞更易获得脱毒苗的理由：
无病毒组织 （切取茎尖组织）
脱分化
愈伤组织
再分化
根、芽
幼苗
完整植株
移栽成活
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
作物繁殖的新途径（教材P39）
脱毒草莓
普通草莓
脱毒产品：
脱毒马铃薯田与被病毒感染未脱毒马铃薯叶片
作物繁殖的新途径（教材P39）
实际问题：
传统的育种方法： 。
原理： 。
缺点： 。
现有紫色非甜玉米（基因型AASS）和白色甜玉米（基因型aass），如何获得纯种的紫色甜玉米（基因型AAss）？
基因重组
杂交育种
耗时长
如何解决育种时间过长的问题？
作物新品种的培育（教材P40）
(1)方法：
花药的离体培养获得单倍体植株，染色体加倍，选择稳定遗传优良品种
(2)原理：
1、单倍体育种
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性。
(3)过程：
作物新品种的培育（教材P40）
①极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
②可作为进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料。
杂交育种培育一个可以稳定遗传的作物优良品种，一般不断自交选优，常需5～6年。而单倍体育种当年就能培育出所需纯合体。
大多数单倍体植株的细胞中只含一套染色体，染色体加倍后得到的植株的隐性性状容易显现。
水稻
小麦
烟草
柏树
(4)应用：
作物新品种的培育（教材P40）
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此容易受到培养条件和诱变因素（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。
外植体
新品种
筛选培育
愈伤组织
脱分化
多种突变体
诱导分化
诱变处理
2.突变体的利用
抗病、抗盐、
含高蛋白、高产
(1)原理：
(2)过程：
作物新品种的培育（教材P40）
原理：
基因突变和植物细胞的全能性。
优点：
提高变异的频率，加速育种进程。大幅度地改良某些性状。
难以控制突变方向，有利性状比较少，需要大量处理实验材料。
缺点：
产生：
植物组织培养中，培养细胞不断分裂易突变
利用：
筛选对人们有利的突变体,进而培育成新品种
作物新品种的培育（教材P40）
1.植物的代谢产物
（1）初生代谢物：
初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质、核酸等。
（2）次生代谢物：
①次生代谢不是生物生长所必需的，在特定条件下进行。
②次生代谢物是一类小分子有机化合物（如酚类、萜类和含氮化合物等）。
③在植物的抗虫、抗病等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。
④含量很低，从植物组织中提取会大量破坏植物资源，有些产物又不能或难以通过化学合成途径得到。
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
2.细胞产物的工厂化生产的概念：
利用植物细胞培养来获得目标产物，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
3.特点：
不占用耕地，几乎不受季节、天气等的限制，因此对于社会、经济、环境保护具有重要意义。
4.实例：
紫草宁、紫杉醇、人参皂苷的植物细胞工程产品。
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
在离体条件下，对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。
5.细胞产物的工厂化生产的过程
外植体
愈伤组织
细胞悬液
分散开
工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：
人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞 细胞增殖
提取人参皂甙干粉
脱分化
培养选择
破碎细胞
放入发酵罐
注意：① 一般组织培养到愈伤组织即可。因为此时细胞分裂能力旺盛，代谢快，有利于产物生成。
②液体培养基（培养液）有利于培养的细胞与营养物质充分接触。
脱分化
细胞产物的工厂化生产（教材P41）
细胞产物
培养、提取
“手指植物”通常培育在装有彩色固体培养基的小玻璃瓶中，只要保证充足的光照和适宜的温度，不需要额外补充水分和营养物质，它们就能在玻璃瓶中生长三四个月之久。
“手指植物”的制作方法用到了植物组织培养技术。在制作过程中，一定要注意做好灭菌和消毒工作，为了防止污染可在培养基中加入一定量的抑菌剂。另外，还可以根据个人喜好，在培养基中加入适量的色素或者荧光剂，使“手指植物”更具有观赏价值。
到社会中去（教材P42 ）
微型繁殖
作物脱毒
单倍体育种
突变体的利用
药物、香料、蛋白质等
课堂总结
8．快速繁殖(微型繁殖)技术可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖，但不能保持优良品种的遗传特性。( )
9．切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株一定不带病毒。( )
10．单倍体育种当年就能培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植物，极大地缩短了育种年限。( )
11．单倍体植株的细胞中只含有一套染色体。( )
12．在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断增殖的状态，因此它们容易受到培养条件和诱变因素(如射线、化学物质等)的影响而产生突变。( )
13．次生代谢物在植物抗病、抗虫等方面发挥作用，也是很多药物、香料和色素等的重要来源。( )
易错判断
×
√
√
√
×
×
细胞工程发展历程：
1907年哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，首创了动物组织体外培养法
1958年斯图尔德等发现胡萝卜的体细胞可以分化为胚，为细胞全能性理论提供了强有力的支持。
1998年汤姆森和吉尔哈特获得可体外培养的人胚胎干细胞
2006年山中伸弥获得诱导多能干细胞
1975年米尔斯坦和科勒获得能稳定遗传的单克隆抗体的杂交瘤细胞株。
1971年卡森诱导烟草原生质体融合，培育出第一株体细胞杂交植物
1960年科金用真菌的纤维素酶分解番茄根的细胞壁，成功获得了原生质体。
1996年世界上第一只体细胞克隆羊多莉诞生，随后多种克隆动物相继问世。
2017年我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。
动物细胞工程
动物细胞培养
02
动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物体细胞核移植技术和克隆动物
在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。怎么办？
可以从病人身上取少量正常、健康的皮肤在体外进行培养、扩增；
目前，科学家还在研究对皮肤干细胞进行培养，以获得适合临床上使用的人造皮肤；既解决了来源不足，又不会产生排斥反应
从社会中来（教材P43）
—— 植物细胞工程常用的技术有哪些？
—— 动物细胞工程常用的技术有哪些？
动物细胞工程（教材P43）
植物组织培养， 植物体细胞杂交
动物细胞培养（基础）
动物细胞核移植(克隆)
动物细胞融合和制备生产单克隆抗体
动物细胞培养（教材P43）
1. 定义：
从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，
放在适宜的培养条件中，让这些细胞生长和繁殖。
2. 原理：
有丝分裂
3.培养对象：
动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
幼龄动物细胞分化程度低、增殖
能力强，有丝分裂旺盛。
4.地位：
动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
5.动物细胞培养的条件：
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件——营养
+
合成培养基
血清
人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。
动物细胞：一般使用液体培养基，也称培养液。
将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制的培养基。
还需要______________
在__________下进行操作
对________和______________进行_____处理
1.为什么培养液需要定期更换？
。
2.如何防止培养过程中的微生物污染？
____________________________________________。
培养液
所有培养用具
灭菌
无菌环境
定期更换培养液
以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
在细胞培养液中添加一定量的抗生素
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件———— 无菌、无毒的环境
维持适宜渗透压的目的：______________________
哺乳动物细胞培养的温度多以______________为宜
多数动物细胞生存的适宜pH为________
36.5±0.5℃
7.2-7.4
维持细胞正常的形态和功能
动物细胞培养（教材P44）
5.动物细胞培养条件——适宜的温度、pH和渗透压：
含有___________和__________的混合气体的__________
O2：_____________________ CO2：_________________________
通常采用_______或____________
O2是细胞代谢所必需的
培养皿
松盖培养瓶
95%空气
5%CO2
CO2培养箱
组成
容器
仪器
CO2用于维持培养液的pH
5.动物细胞培养条件—— 气体环境：
用机械法 或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理
原代培养
在培养皿 或培养瓶内
加培养液 制成细胞悬液
悬浮生长
贴壁生长
(大多数）
④接触抑制
细胞分裂受阻
解决
传代培养
分瓶
培养
取动物组织
分散成单个细胞
②制成细胞悬液，分瓶培养。
①收集细胞
悬浮培养的细胞:直接用离心法收集
贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集
①细胞密度过大、②代谢废物积累、③营养物质缺乏等
动物细胞培养（教材P45）
原代培养
传代培养
＞50代，遗传物质改变获得不死性，称为细胞系
＞10代，<50代：核型可能变化
＜10代：适于研究或储存
动物细胞培养（教材P45）
根据癌细胞的特点，思考一下培养的癌细胞有没有接触抑制现象？
癌细胞细胞膜上糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，在适宜的条件下可以无限增殖，因此培养的癌细胞无接触抑制现象，在培养瓶中能够生长成多层。
1.为什么要将组织分散成单个细胞？
2.进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分？用胃蛋白酶行吗？
3.什么是细胞贴壁？什么是接触抑制？
4.什么是原代培养和传代培养？
动物细胞培养（教材P45）
①从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖；
②能使细胞与培养液充分接触，更易进行物质交换
说明细胞间的物质主要是蛋白质
动物细胞培养适宜的pH为7. 2—7. 4，此环境胃蛋白酶没有活性，胰蛋白酶(7. 2-8. 4)的活性较高。
①贴壁生长：需要贴附于某些基质表面才能生长增殖（细胞贴壁），大多数细胞属于此类。
②接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。
①原代培养：通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养；
②传代培养：分瓶后的细胞培养
比较项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基性质
培养基特有成分
培养结果
培养目的
相同之处
获得细胞或细胞产物
细胞的全能性
植物体
快速繁殖
培育无病毒植株等
葡萄糖、动物血清
蔗糖、植物激素
液体培养基
固体培养基
细胞增殖
细胞群体
动物细胞培养VS植物组织培养
1.培养过程中细胞都进行有丝分裂，不涉及减数分裂；
2.均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件。
干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
干细胞存在于___________、_________
和__________等多种组织和器官中
早期胚胎
骨髓
脐带血
干细胞培养及其应用（教材P46）
2. 分类
1. 概念
胚胎干细胞（ES细胞）
成体干细胞
具有分化为成年动物体内任何一种类型的细胞并进一步形成所有组织、器官，甚至个体的全能性。
特点：体积小、细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。
成体干细胞
神经干细胞
骨髓、外周血和脐带血中
造血干细胞
精原干细胞
血细胞
精原细胞
神经系统中
睾丸中
分化
分化
分化
干细胞培养及其应用（教材P46）
神经胶质细胞、神经元
一般认为，成体干细胞具有组织特性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完核个体的能力。
是发现最早、研究最多、应用最为成熟的一类
存在于成体组织或器官内中
白血病：移植造血干细胞进行治疗
帕金森病：移植神经干细胞进行治疗
阿尔茨海默病：移植神经干细胞进行治疗
应用：
分类：
资料：2006年，科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。
干细胞培养及其应用（教材P46）
通过体外诱导成纤维细胞、T 细胞等获得的类似于胚胎干细胞的一种细胞。
诱导多能干细胞
（iPS细胞）
多种体细胞
定向诱导分化
体外诱导成纤维细胞
临床治疗疾病如：
白血病、帕金森病、阿而茨海默病等
干细胞培养及其应用（教材P46）
① 诱导iPS细胞形成正常神经干细胞，可以治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾。
② 诱导iPS细胞形成正常造血干细胞，移植后可恢复病人的造血和免疫功能。病（如帕金森病、阿尔兹海默症等）。
③ 诱导iPS细胞形成心肌细胞等，可以治疗心血管疾病。
▲ 但是干细胞存在导致肿瘤的风险，仍需技术完善。
应用：
1）诱导过程无需破坏胚胎
2）iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥。
所以，科学家普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞。
干细胞培养及其应用（教材P46）
来源或存在 功能及应用
胚胎干细胞(ES细胞)
成体干细胞
诱导多能干细胞(iPS细胞)
早期胚胎
能够分化成为动物体内的任何细胞，并进一步形成组织、器官甚至生物个体
成体组织或器官，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞
有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
体外诱导体细胞产生
能分化成为具有特定功能的细胞，用于治疗疾病。避免免疫排斥反应。
干细胞培养及其应用（教材P46）
现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。
（1）由于诱导iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施
像建立骨髓库一样，有研究团队正在尝试建立HLA(Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原)多态性丰富的iPS细胞库，可以为需要的人找到HIA匹配度较高的iPS细胞，这样不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。
拓展应用（教材P47）
（2）如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？又可能带来哪些问题？
该技术可能被用于治疗不孕症；获得足够量的生殖细胞来进行濒危物种的克隆研究；获得生殖细胞进行转基因操作，再经过受精、胚胎发育等过程来获得转基因动物。该技术可能带来一系列的伦理问题。例如，如果用同一个人的iPS细胞分别诱导形成精子和卵子，两者受精可能培育出“单亲”婴儿；有的人还可能有目的地选择iPS细胞，从而“设计”婴儿。
温故而知新
植物体细胞杂交技术跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出新的作物类型。
有没有技术让不同种动物的体细胞杂交，培育出集不同细胞优势于一身的动物细胞呢？
实例：
如果让动物细胞进行融合，与植物有哪些不同之处？
无需去除细胞壁
全能性受限制，不能培育成新的动物个体
温故而知新
1、概念：
指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
4、结果：
形成杂交细胞。即融合后形成的原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。
2、原理：
细胞膜具有一定的流动性
3、诱导方式
物理法：电融合法
化学法：聚乙二醇（PEG)融合法
生物法：灭活病毒诱导
动物细胞融合技术（教材P48）
19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。如何解释这一现象？
病人体内病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞。
灭活是指用物理或化学手段使病毒失去感染能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理
融合前处理
诱导融合的方法
细胞融合成功的标志
意义
应用
克服远源杂交的障碍，
获得杂种植株
细胞膜的流动性
细胞膜的流动性、植物细胞的全能性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
使细胞分散后诱导细胞融合
物理（电融合法、离心法）
化学（ PEG融合法、高Ca2+_高pH融合法）
电融合法、 PEG 融合法
灭活病毒诱导法
植物体细胞杂交 VS 动物细胞融合（教材P48）
突破了有性杂交的局限，
使远缘杂交成为可能
（1）成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段。
（2）为制造单克隆抗体开辟了新途径。
培育植物新品种
再生出细胞壁
细胞核的融合
传统抗体制备方法及缺陷
缺陷：产量低、纯度低，且抗体的特异性差。
不能无限增殖产生大量抗体
动物体内
抗原
刺激
浆细胞
抗体
筛选单一B细胞
增殖分化
抗原不纯
抗原不纯
动物细胞融合技术（教材P48）
１）体内产生的特异性抗体种类多达百万种以上
２）每个B淋巴细胞只分泌一种特异性的抗体
1、科学家发现：
单
克 隆
抗 体
如何获得大量、单一的抗体？
体外培养时，一个B淋巴细胞不能无限增殖
2、需解决问题：
3、遗憾：
如何解决这一难题？
一个B淋巴细胞
细胞群
抗体
克隆
动物细胞融合技术（教材P48）
１：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的
２：有什么方法能使B细胞同时具备产生抗体的能力和无限增殖能力
癌细胞
动物细胞融合
一个极富创造力的方案：
动物细胞融合
杂交细胞
动物细胞培养
单克隆抗体
骨髓瘤细胞（癌细胞）能无限增殖
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
1975年，米尔斯坦和科勒
1984年，诺贝尔生理学或医学奖
杂交瘤细胞
既能迅速大量增殖，又能产生专一抗体
单克隆抗体及其应用（教材P49）
用抗原注射小鼠
从患骨髓瘤的小鼠体内取骨髓瘤细胞的培养
已免疫的多种B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
诱导融合
多种杂交细胞
小鼠的脾脏中获取
2、单克隆抗体的制备过程
单克隆抗体及其应用（教材P49）
置于选择性培养基上培养
2
多种 杂交瘤细胞
1
3
第一次筛选
融合的细胞
骨髓瘤细胞
自身融合
B细胞自身融合
杂交细胞
1
3
2
未融合的B淋巴细胞
未融合的骨髓瘤细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
克隆化培养
抗体检测
第二次筛选
(抗原-抗体杂交技术)
多种杂交瘤细胞
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
阳性细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
阳性孔
抗体检测的方法——抗原-抗体杂交法
在单克隆抗体制备过程中，两次筛选的目的和方法是不相同的。
将杂交瘤细胞群稀释，约每孔1个细胞进行培养（克隆化培养）
一段时间后，检测各孔上清液中细胞分泌的抗体
上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔
多孔细胞培养板
抗体检测板
分泌抗体能跟特定抗原结合的细胞即为所需杂交瘤细胞
单克隆抗体及其应用（教材P49）
注射到小鼠腹腔内增殖
体外条件下大规模培养
分离、提纯单克隆抗体
体内或体外培养
能分泌所需抗体的杂交瘤细胞
细胞培养工程师在工作
单克隆抗体及其应用（教材P49）
小鼠腹水
细胞培养液
动物细胞融合
动物细胞培养
给小鼠注射特定的抗原
B淋巴细胞（免疫）
骨髓瘤细胞
杂交细胞
杂交瘤细胞
单克隆抗体
能分泌所需抗体
的杂交瘤细胞
第一次筛选
第二次筛选
诱导融合
选择培养基
克隆化培养，抗体检测
体外培养或小鼠腹腔内增殖
既能大量繁殖又能产生专一抗体
单克隆抗体及其应用（教材P49）
①准确地识别抗原的细微差异；②与特定抗原发生特异性结合；
③可以大量制备。
单克隆抗体及其应用（教材P49）
1、诊断试剂——最广泛应用
抗原-抗体杂交法
抗人绒毛促性腺激素单克隆抗体
比原来诊断方法提前了10d左右，准确率在90﹪以上。
单克隆抗体的应用
具有准确、高效、简易、快速特点
诊断优点：
思考讨论:
单克隆抗体及其应用（教材P50）
2、用于治疗疾病和运载药物
优点：
位置准确、疗效高、副作用小
单克隆抗体及其应用（教材P50）
1. ADC的抗体和药物各具有什么作用？
2. 除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？
① 抗体主要发挥靶向运输作用，即通过特异性结合靶细胞表面的抗原，将连接的药物输送到靶细胞；
② 药物发挥治疗效应，如杀伤靶细胞。
可以用放射性同位素标记单克隆抗体进行靶向放疗。
3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？
①单克隆抗体诊断试剂盒中的单克隆抗体只与特定的抗原反应，因此检测的特异性和灵敏度大大提高；
②生产单克隆抗体的杂交瘤细胞可以传代培养、冷冻保存和复苏利用，有利于控制产品的质量和标准化生产诊断试剂盒；
③ADC能够协同发挥抗体特异性识别的靶向作用和细胞毒素对肿瘤细胞的杀伤作用，因此它在临床上具有靶点清楚、毒副作用小等优点
单克隆抗体及其应用（教材P50）
单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备。
例：利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
1.单克隆抗体的优点：
2.单克隆抗体的应用：
（1）作诊断试剂——应用最广泛
单克隆抗体及其应用（教材P50）
甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为______免疫小鼠，制备__________________，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的______会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在______上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。
抗原
抗AFP单克隆抗体
AFP
肿瘤
（2）运载药物：
ADC（抗体—药物偶联物）：“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酸或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。
（3）直接用于治疗疾病。
单克隆抗体及其应用（教材P50）
二、拓展应用
假如你掌握了动物细胞融合技术，你想用这种技术来解决哪些问题？解决这些问题的大致思路是怎样的？这样做会有什么风险？请查阅相关资料，完善自己的思路，并形成文字报告，与同学交流。
可以利用动物细胞融合技术培育多倍体胚胎，研究其发育机制，甚至可能培育出新的物种。但是目前相关技术还不成熟，存在融合率低、胚胎死亡率高等问题，并且还可能带来些伦理方面的问题。
练习与应用（教材P51 ）
“(悟空)拔一把毫毛，丢在口里嚼碎，望空喷去，叫一声变！即变作三二百个小猴，周围攒簇。”
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
动物细胞核移植技术
1.定义
3.分类
4.过程
2.原理
5.应用前景
6.存在问题
中华先贤的奇思妙想：
动物细胞核移植技术（教材P52）
1、概念：
将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
2、原理：
动物体细胞核的全能性
3、种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
动物细胞核移植技术（教材P52）
去核
留核
重组
甲
乙
丙
“多莉”羊的三个母亲
小羊长得像谁？
动物细胞核移植技术（教材P52）
为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
能否依据“多莉”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？
动物细胞核移植技术（教材P52）
①选择卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
②供体细胞的选择和培养
③显微操作去核
④将供体注入到去核的卵母细胞
⑤供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
注入
电融合
⑥分娩获得克隆动物
物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
动物细胞核移植技术（教材P52）
取供体细胞
供体细胞
细胞培养
采集卵母细胞
培养
MⅡ中期卵母细胞
去核卵母细胞
去核
注入
细胞融合
重构胚胎
早期胚胎
激活
发育
受体(代孕母体)
移入
分娩
克隆动物
动物细胞核移植技术（教材P52）
动物细胞核移植技术（教材P52）
1、整个过程用了哪些技术？
2、繁殖方式？
3、原理？
4、新生牛的性别、基因与谁相同？
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
无性繁殖
动物细胞核具有全能性
与供体基本相同
动物细胞核移植技术（教材P52）
4、选择MⅡ期的卵母细胞的原因？
5、 MⅡ期的卵母细胞去核的实质？方法？原因？
①卵母细胞含有促进细胞核表现全能性的物质和条件；②细胞核体积大，易于操作；③卵黄多，可为胚胎发育提供充足的营养
实质：去除纺锤体—染色体复合物；
方法：显微操作法、梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等；
思考讨论
1、在将体细胞的细胞核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？
2、你认为用上述体细胞核移植技术培养的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞；并防止细胞染色体的数量发生变化
不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞
动物细胞核移植技术（教材P54）
思考讨论
3、体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。
——各抒己见
动物细胞核移植技术（教材P54）
利用体细胞核移植技术和诱导 iPS 细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。
①通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导 iPS 细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。
②体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为 iPS 细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、 B 淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为 iPS 细胞。
③体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导 iPS 细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、 DNA 甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。
1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
2、培育的转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白
3、克隆动物细胞、组织、器官可作为移植的供体；更深入了解胚胎发育及
衰老过程、克隆特定疾病模型动物等
4、保护濒危物种。
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
人的核移植胚胎干细胞经诱导分化可用于自身的器官移植
动物细胞核移植技术（教材P54）
首先用高分子化学材料——聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。
人造耳朵有望用于器官移植
一只在背上长出了“人耳”的活老鼠
课外延伸
2）克隆动物存在健康问题
许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷。
如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。＋易出现早衰（多利羊猜想）
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
1）成功率低
动物细胞核移植技术（教材P54）
6、存在问题：
胚胎工程
胚胎工程的理论基础
胚胎工程技术及其应用
03
我国对奶类的总需求量很大，但与奶业发达的国家相比，我国奶牛的单产水平还存在一定差距。奶牛品种是影响产奶量的主要因素之一，而引进一头成年奶牛往往需要数万元，高昂的价格使得靠大量引进优良品种来提高产量不太可行。能不能让引进的优良奶牛快速、大量繁殖呢？遗憾的是，牛的生育率很低，一头母牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。如何解决这个难题呢？
可以通过体外受精、胚胎分割等技术获得多个良种奶牛胚胎，然后移植给代孕母牛生下后代。
从社会中来（教材P56）
胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
动物生殖细胞、受精卵、早期胚胎细胞
体外受精、胚胎移植、胚胎分割
获得的胚胎需移植到雌性动物体内生产后代
哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
1
操作对象：
2
技术种类：
3
特点：
4
理论基础：
5
实质：
在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作
胚胎工程（教材P56）
受精
概念
场所
过程
精子和卵子结合形成合子（受精卵）的过程
输卵管
受精阶段
准备阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
受精
胚胎工程的理论基础（教材P56）
哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分头、颈和尾三部分。
不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物体型大小无关。
精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？(P59)
细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。
线粒体则是精子有氧呼吸产生能量的场所。
精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘，可以为精子的运动提供能量，使其能够到达卵子处完成受精。
张明觉，美籍华人，生殖生物学家、育种学家和避孕药的创始人。1908年生于山西省，1951年发现“精子获能”现象，为哺乳动物体外受精奠定了理论基础，由于他在体外受精和胚胎移植研究中作出的重大贡献，被人们誉为“试管婴儿”的先驱。
准备阶段1--精子获能
精子必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。
注意点：精液由精子和精浆组成，精浆中含有抑制精子获能的物质，只有精子进入雌性动物的生殖道后，由生殖道分泌产生相关物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。
胚胎工程的理论基础（教材P56）
1.准备阶段1—精子获能
（1）概念
刚刚排出的精子__________与卵子受精，必须在__________________发生_______________后，才能获得__________，这一生理现象称为“精子获能”
（2）研究精子获能机制的意义
实现了各种哺乳动物在体外条件下的获能，为_____________的建立奠定了基础
（3）使精子获能的方法
①直接利用_________________使精子获能；
②将精子培养在__________________中使其获能；
不能立即
雌性动物的生殖道
相应的生理变化
受精能力
体外受精技术
雌性动物生殖道
人工配制的获能液
1.准备阶段1—精子获能
*获能液的成分因动物种类不同而有所差异；
*获能液常见有效成分有肝素、Ca2+载体等；
胚胎工程的理论基础（教材P56）
（1）卵子一般在排出_________后才能被精子穿入
（2）动物排出的卵子尚未成熟
有的可能是______________，如马、犬等；
有的可能是______________，如猪、羊等；
（3）卵子成熟的场所
排出的卵子都要在___________进一步成熟
（4）卵子具备与精子受精能力的时期
_______期
2-3h
初级卵母细胞
次级卵母细胞
输卵管内
MⅡ
2.准备阶段2—卵子的准备
胚胎工程的理论基础（教材P56）
透明带反应：在精子接触卵细胞膜的瞬间，会产生使后来的精子不能进入透明带的生理反应。（防止多精子入卵受精的第一道屏障）
获能后的精子与卵子相遇，首先释放多种酶，溶解卵细胞膜外一些结构，同时借自身运动接触卵细胞膜。
精子接触透明带
精子穿过透明带，接触卵细胞膜
2
受精阶段
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究01-精子如何穿越卵细胞膜外结构
卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜也会立即发生一种生理反应，拒绝其它精子再进入卵内。
（防止多精入卵受精的第二道屏障）
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
透明带反应、卵细胞膜反应
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究02-防止多精入卵的两个屏障
精子入卵后，尾部脱离，原核膜破裂， 形成新核膜，形成雄原核。（比原来精子的核要大）
卵子被激活完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
⑥核膜消失，雌雄原核融合
第一极体
第二极体
雌雄原核充分发育后，相向移动，彼此靠近，核膜消失。这个含有两个染色体组的合子，就是受精卵。
第一次卵裂即将开始
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
2
受精阶段
胚胎工程的理论基础（教材P56）
雌雄原核融合
探究03-受精的标志
①观察到两个极体（透明带和卵细胞膜之间）
②观察到雌、雄原核
*多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体一个第二极体；
小结：受精
透明带反应：发生于精子与卵细胞膜触及的瞬间，可阻
止其它精子穿越透明带，是阻止多精入卵的第一道屏障。
卵细胞膜反应：发生于精子入卵后，可阻止其它精子入
卵，是阻止多精入卵的第二道屏障。
穿越透明带
进入卵细胞膜
雌雄原核形成
雌雄原核融合
小结（教材P56）
受精的标志：观察到两个极体或雌、雄原核
小结（教材P56）
胚胎早期发育（教材P58）
在 中进行
细胞分裂方式为 ;
胚胎总体积 ;
细胞数目 、DNA总量 ;
每个细胞体积 、有机物总量 ;
都是全能细胞
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
透明带
有丝分裂
不变
增加
增加
减少
减少
胚胎细胞数目在32个左右
胚胎形成致密的细胞团，形似桑葚
该阶段前的细胞均未分化，都具有发育成完整
胚胎的潜能，属于全能细胞
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
囊胚腔
滋养层
透明带
内细胞团
内细胞团： ；
滋养层细胞：发育成 ；
：胚胎内部出现含有液体的腔
：透明带破裂，胚胎从其中伸展出来
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
发育成胎儿各组织
胎膜和胎盘
囊胚腔
孵化
胚层：原肠胚表面的细胞层；
胚层：向内迁移的细胞；
胚层：一部分细胞在内外两个胚层之间；
这三个胚层将逐渐分化形成 等。
外胚层
滋养层
内胚层
原肠腔
卵裂
胚胎发育
受精卵
桑葚胚
囊胚
原肠胚
胚胎早期发育（教材P58）
外
内
中
各种组织、器官
注意点：高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵子，终点是性成熟的个体。
胚胎早期发育（教材P58）
早期胚胎发育过程中营养物质的来源是什么？
①卵裂期和桑葚胚时期，只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，胚胎发育所需营养主要来自卵黄。②囊胚期细胞开始分化，透明带破裂，滋养层细胞（以后发育成胎盘、胎膜，与母体建立联系）从外界吸收营养物质，使胚胎继续发育。
动物 种类 受精卵发育/h 进入子宫时发育 天数和发育阶段
2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑棋胚 天 发育阶段
小鼠 24~38 38~50 50~60 60~70 68~80 3 桑葚胚
山羊 24~38 48~60 72 72~96 96~120 4 10~16细胞
绵羊 36~38 42 48 67~72 96 3~4 16细胞
猪 21~51 51~66 66~72 90~110 110~114 2~2.5 4~6细胞
马 24 30~36 50~60 72 98~106 6 囊胚
牛 27~42 44~65 46~90 96~120 120~144 4~5 8~16细胞
讨论：1、表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？
2、将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应该选择什么阶段的胚胎？
如果换成牛又该如何处理？
不同动物受精卵发育的比较（教材P59）
马
小鼠应选择发育到囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8～16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。
引进一头良种成年奶牛需要3万－5万元
牛的生育率低，一头牛一胎只一个，一生只能生育四五次。
牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1000倍左右。
国产奶牛：年均产奶量3000公斤左右
国际良种奶牛：年均产奶量10000公斤左右
我国蒙古黄牛：均重300Kg
澳大利亚海福特肉用牛：2岁体重可达800Kg
如何实现良种牛的快速大量繁殖？
新课导入
体外受精
早期
胚胎发育
【试管动物技术】是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
受体母牛
(代孕)
精子
卵子
胚胎移植
受精卵
早期胚胎
试管牛
试管牛 = 克隆牛
体外受精（教材P60）
试管动物 克隆动物
生殖方式
技术手段
遗传物质
遗传规律
有性生殖
无性生殖
体外受精、动物细胞培养、胚胎移植
核移植技术、动物细胞培养、
胚胎移植
来自两个亲本
主要来自核供体
遵循
不遵循
2.体外受精技术的意义：
是提高动物繁殖能力的有效措施，可以为胚胎移植提供可用胚胎。
体外受精（教材P60）
1. 体外受精的步骤
主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。
1.胚胎移植的概念：
是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
胚胎来源？
体外受精及其他方式得到的胚胎
转基因技术、细胞核移植技术、体内受精等
供体？
受体？
提供胚胎的个体
接受胚胎的个体
胚胎移植
胚胎移植（教材P61）
优良供体母牛
优良公牛
（遗传性状优良，生产能力强）
受体母牛
（有健康体质和正常繁殖能力）
具有优良性状的后代
进行同期发情处理
超数排卵
受体发情
发情配种或人工授精
移植胚胎
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
胚胎移植（教材P61）
2. 胚胎移植的基本程序（以牛胚胎移植为例）
胚胎移植（教材P61）
（1）供体、受体的选择和处理
供体：
提供胚胎的个体
选择标准：
遗传性状优良，生产能力强
职能：
产生具有优良遗传特性的胚胎
受体：
接受胚胎的个体
选择标准：
职能：
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的妊娠和育仔任务
①同期发情处理
②超数排卵处理
一般用激素（孕激素、前列腺素等）处理；
使供体和受体生殖器官的生理变化同步，目的是为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
应用外源促性腺激素
诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
胚胎移植（教材P61）
（2）两次检查
①对收集的胚胎进行质量检查
②对受体是否妊娠进行检查
桑葚胚或囊胚阶段
结合图2-23，思考与讨论以下问题。
1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗？如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理？
2.受体会不会对来自供体的胚胎发生免疫排斥反应？
3.胚胎移植后，经受体孕育的后代，其遗传特性与供体还是受体保持一致？为什么？
4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？为什么？
不一定。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态
相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。同期发情处理。
基本上不会
保持一致。供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，
遗传物质在孕育过程中不会改变
可以
胚胎移植（教材P62）
3.胚胎移植成功的生理学基础及相应意义
项目 生理学基础 意义
受体生 理环境 同种动物的供、受体排卵后（同期发情）生殖器官的生理变化是 的 为供体的胚胎移入受体提供了 的生理环境
胚胎 收集 早期胚胎形成后，在一定时间内不会 与母体子宫建立组织上的联系，而是 处于 状态 为胚胎的 提供了可能
胚胎 存活 受体对移入子宫的外来胚胎基本上 不发生 . 为胚胎在受体内的 提供了可能
胚胎 发育 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其 不受任何影响 为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
相同
相同
游离
收集
免疫排斥反应
存活
遗传特性
胚胎移植（教材P61）
胚胎移植的意义
充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
供体的主要职能变为产生具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔任务由受体取代，这就大大缩短了供体本身的繁殖周期。
在对供体施行超数排卵处理后，可获得多枚胚胎，经移植可得到多个后代，这使供体的后代数是自然繁殖的十几倍到几十倍。
牛、羊的胚胎移植在部分地区已进入生产应用阶段，这些成果大大促进了我国畜牧业的发展。
胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节，还将推动胚胎工程其他技术的研究和应用。
胚胎移植（教材P62）
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性，
能不能将一个胚胎分割成几份，从而提高胚胎的利用率？
胚胎分割（教材P62）
1. 胚胎分割概念：
指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份，经移植获得同卵双胞胎或多胎的技术。
2. 特点：
3. 实质：
理论依据
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力，并保持着细胞全能性。
来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，可产生遗传性状相同的后代。
胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
胚胎分割（教材P62）
具体操作
选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中。
用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植入受体。
对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割时的注意事项：
在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意要将 均等分割。
若分割时不能均等分割，会出现 的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
内细胞团
含内细胞团多
胚胎分割是不是分割的份数越多，效率越高？
分割的次数越多，分割后胚胎成活的概率越小。
不是
实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的，分割次数越多，分割后胚胎成活的概率越小，目前仍然以二分胚胎的分割和移植效率最高。另外，还存在刚出生动物体重偏低，毛色、斑纹可能存在差异等问题。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割的意义
（1）可以促进优良动物品种的繁殖。
（2）产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。
（3）胚胎移植前进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义。
胚胎分割（教材P62）
胚胎分割动物和体细胞核克隆动物的异同
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 都属于 或克隆，最终技术是 .
不 同 点 胚胎的 来源 雌性动物的早期胚胎或 及其他方式得到的胚胎 通过 技术获得的重构胚
遗传 物质 胚胎分割动物具有相同的遗传物质，两个亲本提供的核遗传物质一样多 克隆动物的核遗传物质主要由 提供
起点 经过 或其他方式形成的一个细胞（受精卵） 经过 技术形成的一个细胞
无性繁殖
胚胎移植
体外受精
核移植
供体细胞核
受精作用
核移植
胚胎分割（教材P62）
胚胎工程
理论基础
常用技术及应用
1.体外受精
2.胚胎移植
3.胚胎分割
1.生理学基础
2.步骤
终端技术
终端技术
1.分别采集精子和卵母细胞
2.成熟培养和精子获能
3.在培养液中培养，促使完成受精
定义、选择胚胎和仪器用具、过程、优势和问题
课堂小结
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