(共56张PPT)
【本节聚焦】
1、胚胎工程技术主要包括哪些内
容 它们的原理分别是什么
2、胚胎工程在生产实践中有哪些应用
第3节 胚胎工程
第2课时 胚胎工程技术及其用
第2章 细胞工程
试管牛的工厂化生产(视频)
1982年世界首例“试管牛” 犊问世,我国首例转基因试管牛“滔滔”于1999年2月19日在上海诞生。
思考·讨论:
1.“试管牛”是怎么回事?
2.“试管牛”是应用哪些技术生产的?
从社会中来
1.试管动物的概念:
试管动物是指通过人工操作使卵子在体外受精,培养发育为早期胚胎后,再进行移植产生的个体。
2.试管动物的产生过程:
体外受精
早期胚胎
培养
胚胎
移植
受体母牛
(代孕)
精子
卵子
受精卵
早期胚胎
试管牛
3.涉及的胚胎工程技术:
体外受精、体外胚胎培养、胚胎移植
试管动物
P60-2
试管动物 克隆动物
发育起点
生殖方式
技术手段
核遗传物质
核遗传规律
受精卵
重构胚
有性生殖
无性生殖
体外受精、胚胎移植
动物细胞核移植技术、胚胎移植
来自父本、母本
来自核供体
遵循
不遵循
4.比较试管动物和克隆动物
核移植
体外受精
早期胚胎培养
胚胎移植
克隆牛
重组细胞
受精卵
试管牛
试管动物 ===== 克隆动物
×
试管动物
P60-2
请同学们自主阅读教材P60文字及图2-22,思考并回答下列问题:
1.体外受精技术主要包括哪几个步骤?
2.卵母细胞的培养的目的是什么?
3.离心的目的是什么?
4.精子与卵细胞如何完成体外受精?
5.受精卵如何培养?
一、体外受精
一、体外受精
p60
精子的获取
1.过程:
包括 、 和 等步骤
卵母细胞的采集
精子的获取
受精
卵巢
MⅡ期卵母细胞
体外受精
获能精子
精子离心处理
新鲜或解冻的精液
受精卵培养
去除精浆(含有抑制精子获能的物质),以利于精子获能 (提取纯度较高精子)
胚胎早期培养的基本条件:营养条件、环境条件是无菌、无毒的环境、适宜的温度、pH和渗透压、适宜的气体环境
目的
在专用的受精溶液培养一段时间完成受精过程
采集
成熟培养
卵母细胞的采集
在获能溶液中使其获能
一、体外受精
p60
卵母细胞的采集方法
方法一:输卵管采卵(冲取卵子):
利用 促使雌性动物超数排卵,从输卵管中冲取卵子。适合实验动物(兔、鼠)以及家畜猪、羊等。
方法二:屠宰动物的卵巢采卵:
从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢,再从卵巢中采集卵母细胞。适合大型动物或大家畜,如:牛、马等。
方法三:活体采卵(卵巢中):
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器,直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。适合大型动物或大家畜,如:牛、马等。
促性腺激素
成熟卵子,可直接与获能精子受精。
体外培养至MⅡ,再与获能精子受精。
体外培养至MⅡ,再与获能精子受精。
一、体外受精
p60
方法 操作过程 适用动物
培养法 将精子放入人工配制的获能液中使其获能 啮齿动物、家兔及猪等动物
化学 诱导法 将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能 牛、羊等家畜
精子在进行体外受精前需要 处理
精子获能
知识延伸
精子的采集
精子的采集和获能
假阴道法、手握法和电激法。
精子的获能
一、体外受精
p60
①提高动物繁殖能力的有效措施②为胚胎移植提供可用的胚胎
3.比较自然受精、人工授精和体外受精
项目 自然受精 人工授精 体外受精
不同点 过程不同
场所不同
相同点 雌雄动物交配完成
雌性动物输卵管中
用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精
人工获取精子、卵子,在体外培养液中完成受精过程
雌性动物输卵管中
体外培养液中
(1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程;(2)都是有性生殖
2.体外受精技术的意义
一、体外受精
p60
p60-3
1.在生物学上试管婴儿技术属于
A.有性生殖、体外受精
B.无性繁殖、体内发育
C.有性生殖、体内受精
D.无性繁殖、体外发育
√
针 对 训 练
后期在体内进行
√
2.试管动物技术是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎后再经移植产生后代的技术。下列关于试管动物技术的叙述,不正确的是
A.该技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞
B.运用该技术繁育后代的过程属于有性生殖
C.可实现优良品种的快速、大量繁殖
D.运用试管动物技术培育动物的过程全部在体外进行
针 对 训 练
&.下图表示通过体外受精和胚胎移植培育牛的过程。下列叙述正确的是
A.采集的精子不经处理就可以进行体外受精
B.②过程需要精子与卵子接触,完成信息传递
C.桑葚胚的形成是细胞分化的结果
D.④过程属于胚胎移植,图中的母体为供体
离心,精子获能
细胞分裂,数目增多
接受胚胎,为受体
√
针 对 训 练
卵母细胞的采集
培养
MⅡ期成熟卵母细胞
精子的采集、离心
获能处理
获能的精子
受精
受精卵
思考:受精卵体外培养到什么时期可进行胚胎移植?
不同动物胚胎移植时间不同:
牛、羊:
小鼠:
试管婴儿:
桑葚胚或囊胚阶段
可在更早的阶段移植
8-16个细胞阶段
什么是胚胎移植?
请同学们自主阅读教材P61-62,小组合作思考讨论完成问题。
1,胚胎移植的概念?
2,什么是供体和受体?对供,受体选择标准是?
3,用关键词,箭头等构建胚胎移植的示意图
4,在胚胎移植前应对受体进行怎样处理?目的是?
4,如何进行超数排卵?目的是?
5,进行胚胎移植的优势是什么?
6,胚胎移植的生理学基础是?(P62 思考与讨论)
二、胚胎移植 p61-62
1.概念:
转基因技术、动物细胞核移植技术、胚胎分割等
供体和受体:
供体:
提供胚胎的个体
遗传性状 ,生产能力 。
产生具有优良遗传特性的胚胎
选择标准:
职能:
受体:
接受胚胎的个体
有健康体质和正常繁殖能力
承担繁重而漫长的 和 任务
选择标准:
职能:
2. 实质:
早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
指将通过 得到的胚胎,移植到 、
的雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
体外受精及其他方式
同种的
生理状态相同
优良
强
妊娠
育仔
二、胚胎移植 p61-62
p62-1
(遗传性状优良,生产能力强)
(有健康体质和正常繁殖能力)
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
②发情配种
或人工授精
优良公牛
操作:外源促性腺激素处理
操作:利用某些激素(孕激素或雌激素)人为地控制并调整一群母畜发情周期的进程,使之在预定时间内集中发情。
目的:诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
目的:确保供体和受体的生殖器官处于相同的生理状态,使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致,这是胚胎移植成功与否的关键。
用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内,完成受精。
3.过程:
为什么注射促性腺激素而不是性激素呢?
直接注射性腺激素,通过负反馈调节会导致性腺萎缩。
二、胚胎移植 p61-62
①供体、受体的选择和处理
↓
②发情配种或人工授精
(遗传性状优良,生产能力强)
(有健康体质和正常繁殖能力)
优良供体母牛
受体母牛
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工授精
收集胚胎并检查
优良公牛
冲卵
外源促性腺激素处理
注射雌激素或孕激素
是指用配制好的冲卵液,借助特制的冲卵装置,将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来(早期胚胎处于游离状态,容易收集)
目的:诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
使它们处于相同的生理环境,这样供体的胚胎移入受体后,不会发生免疫排斥反应。
3.过程:
检查胚胎质量和发育时期。
若没发育到适合移植的阶段,还要进行胚胎培养。
二、胚胎移植 p61-62
③胚胎的收集、检查、培养或保存
二、胚胎移植 p61-62
(遗传性状优良,生产能力强)
优良供体母牛
受体母牛
受体发情
同期发情处理
超数排卵处理
发情配种
或人工授精
胚胎移植
收集胚胎并检查
对受体进行妊娠检查
具有优良性状的后代
正常繁殖或两三个月后进行另一次移植
优良公牛
(有健康体质和正常繁殖能力)
冲卵
不同动物胚胎移植时间不同
每次处理一头奶牛收集到的胚胎,经移植可产生3-4头犊牛,每年可处理4-5次。
产下的子代性状取决于所用父本和供体,性别取决于父本。
桑葚胚或囊胚阶段
3.过程:
二、胚胎移植 p61-62
④胚胎移植
↓
⑤移植后的检查
(遗传性状优良,生产能力强)供体母牛
(有健康体质和正常繁殖能力)受体母牛
多种激素同期发情处理
促性腺激素
超数排卵
供体公牛
发情配种或
人工受精
收集胚胎并检查
胚胎移植
妊娠检查
分娩
(胚胎移植的犊牛)
②进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。
1.该过程中两次使用激素:
第一次对受、供体进行同期发情处理(雌激素或孕激素);
2.该过程中的两次检查:
第一次对收集的胚胎进行检查;
3.胚胎移植成功与否要有两个条件:
①一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。
第二次用于供体的超数排卵(促性腺激素)。
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
注意说明
二、胚胎移植 p61-62
1.将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?
不一定,需要移植到同种的、生理状态相同的受体体内。同期发情处理。
基本不会
和供体保持一致。因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系。其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。
p62思考·讨论—胚胎移植的生理学基础
二、胚胎移植 p61-62
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?
正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受体生理环境条件的一致性密切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致,移入受体的胚胎才能被接受,并能续发育。所以,我们可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。
p62思考·讨论—胚胎移植的生理学基础
二、胚胎移植 p61-62
生理学基础 意义
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
相同
为供体的胚胎移入受体提供
了 的生理环境
相同
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
游离
为胚胎的 提供了可能
收集
受体对移入子宫的外来胚胎基本
上不发生 。
免疫排斥反应
为胚胎在受体内的 提
供了可能
存活
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
遗传特性
为移植后胚胎继续发育提供了营养等方面的保障
胚胎移入的基础
移入胚胎存活的基础
保留胚胎遗传特性基础
胚胎收集的基础
二、胚胎移植 p61-62
4.胚胎移植的生理学基础
① 充分发挥雌性优良个体的 。
② 大大缩短了 本身的繁殖周期。
对供体施行 处理后,增加供体一生繁殖后代的数量。
供体:
提供胚胎的个体
遗传性状优良,生产能力强
产生具有优良遗传特性的胚胎
选择标准:
职能:
受体:
接受胚胎的个体
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
选择标准:
职能:
胚胎移植是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。
6.地位:
繁殖潜力
供体
超数排卵
5.意义:
二、胚胎移植 p61-62
(1)试管动物的制备属于无性繁殖。 ( )
(2)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。 ( )
(3)胚胎移植作为胚胎工程的最终技术环节,移植的胚胎一般在原肠
胚之前,也可以直接移植受精卵。( )
(4)超数排卵需外源促性激素 ( )
×
√
×
√
针 对 训 练
二、胚胎移植 p61-62
1.牛胚胎移植的基本程序如图所示,下列说法错误的是
A.供体母牛的主要职能是产生具有优良性状的胚胎
B.图中a指的是超数排卵,可用激素促进该过程
C.图中c表示胚胎移植
D.应把早期胚胎移植到处于发情状态的母牛的输卵管中
√
子宫
针 对 训 练
二、胚胎移植 p61-62
2.下列有关牛胚胎移植技术的叙述,不正确的是
A.供体牛应选择具有人类所需优良性状的个体
B.受体牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力
C.胚胎移植前要对受体母牛进行同期发情处理
D.在孕育过程中,移入胚胎的遗传特性受代孕母体的影响
√
代孕母体仅为植入的胚胎提供营养物质及适宜的发育环境,一般不会影响其遗传特性
针 对 训 练
同卵双胞胎
内细胞团分裂
形成一模一样的双胞胎
异卵双胞胎
同卵双胞胎刚开始是单个的受精卵,但是在受孕一段时间之后,胚胎自行一分为二,形成了两个新的胚胎,而且具有相同的染色体构成,同时也具有相同的基因,这种情况称之为同卵双胞胎。
还有没有其他方法可以进一步挖掘
良种奶牛的繁殖潜力
二、胚胎分割 p62-63
1.什么是胚胎分割?需要什么设备?
2.什么时期的胚胎适合分割,分割时需要注意什么?
3.胚胎分割的理论依据是什么?特点、对象?胚胎分割有什么应用?
4.胚胎分割有哪些优点和不足?
请同学们自主阅读教材P62-63,小组合作思考讨论完成问题。
二、胚胎分割 p62-63
本周作业
作业:
第一次作业:【1.1《传统发酵技术应用》】
P8 二、拓展应用 第2题(1)(2)(3)
第二次作业:【4.2 《微生物培养技术及其应用》】
P14 二、拓展应用 第1题(1)(2)(3)
特别提醒:
下次晚自习统一复查《同步作业》
胚胎分割是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。
对象
理论依据
特点
发育良好的、形态正常的桑葚胚或囊胚。
早期胚胎细胞具有很强的分裂能力,并保持着细胞全能性。
后代具有相同的遗传物质,因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
分割囊胚时,
要将内细胞团均等分割
1.概念:
二、胚胎分割 p62-63
2.设备:
显微操作仪
体视显微镜
分割刀 分割针
二、胚胎分割 p62-63
3. 过程:
①滋养层细胞发育成胎盘和胎膜,不发育胎儿的组织或器官,不会对胎儿产生影响。
②滋养层和内细胞团均来自同一个受精卵的有丝分裂,含有相同的遗传物质。
囊胚
若没有均等分割,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。
(1)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。
(2)在显微镜下用分割针或分割刀分割,在分割囊胚阶段的胚胎时,要注意将内细胞团均等分割。
(3)分割后的胚胎可直接移植给受体,或经体外培养后,再移植给受体。
胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等。
二、胚胎分割 p62-63
二、胚胎分割 p62-63
①促进优良动物品种的 。
③在胚胎移植前,进行 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。
②产生的遗传性状 的后代是进行遗传学研究的宝贵材料;
繁殖
相同
性别鉴定、遗传病筛查
4. 意义:
二、胚胎分割 p62-63
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。
5. 局限性:
二、胚胎分割 p62-63
项目 胚胎分割动物 体细胞核克隆动物
相同点 不 同 点 胚胎的 来源
遗传 物质
起点
理论 基础
都属于无性繁殖,最终技术是胚胎移植
雌性动物的早期胚胎或体外受精及其他方式得到的胚胎
通过核移植技术获得的重组胚胎
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供体细胞核提供
经过受精作用或其他方式形成的一个细胞
经过核移植技术形成的一个细胞
动物细胞的全能性
动物细胞核的全能性
二、胚胎分割 p62-63
1978年,科学家将小鼠的桑椹胚一分为二,获得了成功。
1979年,科学家分割绵羊胚胎获得了同卵羔羊。
20世纪80年代后,人们建立了系统的胚胎分割法,并相继得到1/4和1/8分割
胚胎后代。
应用胚胎分割技术获得的三卵六羔羊
我国的胚胎工程专家也进行了分割胚胎移植的实验研究,成功地对小鼠、家兔、绵羊、山羊和牛等动物进行了分割胚胎移植,并将二分胚胎分割技术应用到牛和羊的胚胎移植中。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。
资料卡 p63
不是任意部分
1.胚胎分割技术是一种现代生物技术,下列关于这一技术的叙述正确的是
①胚胎分割是将早期胚胎任意分割成多份 ②胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎 ③胚胎分割技术属于无性繁殖,因此属于克隆 ④胚胎分割技术可以分割任意时期的胚胎
A.①② B.②③
C.①③④ D.①②③④
√
不能任意时期分割
针 对 训 练
A.甲所表示的细胞不一定是受精卵细胞
B.图中a过程包括桑葚胚、囊胚阶段
C.胚胎移植技术可以定向改变动物的遗传性状
D.图示过程使用了动物细胞培养、胚胎分割、胚胎移植等生物技术
√
2.如图是利用胚胎工程技术培育优质奶牛的主要步骤。下列叙述不正确的是
不能定向改变
针 对 训 练
胚胎工程技术及其应用
体外
受精
胚胎
分割
步骤:
胚胎分割的概念:
胚胎分割的基础:
胚胎分割的步骤:
体外受精技术的意义:
胚胎分割的意义
胚胎
移植
胚胎移植的步骤
胚胎移植的概念:
胚胎移植的意义:
①促进优良动物品种的繁殖;
②产生遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料;
③对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义
卵母细胞的采集、精子的获取、受精
是提高动物繁殖能力的有效措施,还可以为胚胎移植提供可用的胚胎
充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
细胞的全能性、每个细胞的细胞核内具有相同的遗传物质
选择胚胎、分割胚胎、胚胎移植
课堂小结:胚胎工程技术及其应用
一.概念检测
1. 体外受精和胚胎移植都是在医学和农业生产上应用较多的胚胎工程技术。判断下列相关表述是否正确。
(1) 采集来的卵母细胞和精子可以直接用于体外受精。( )
(2) 经胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体保持一致。( )
(3) 进行胚胎移植前,要对供体和受体进行免疫检査,以防止发生免疫排斥反应。( )
×
×
×
练习与应用 P64
一.概念检测
2. 杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点, 成为受广大消费者喜欢的绵羊品种。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。
(1) 请将图中括号内的内容补充完整。
体外胚胎培养
胚胎移植
(2) 为了获得数量较多的卵母细胞,可以对雌性杜泊羊进行怎样的处理?
(3) 在进行体外受精操作之前,还要对获得的卵母细胞和精子进行怎样的处理?
可以对雌性杜泊羊进行超数排卵处理。
要对采集到的卵母细胞进行成熟培养,对采集到的精子进行获能处理。
练习与应用 P64
二、拓展应用
北方白犀牛曾经广泛分布于非洲中部等地,但由于猖獗的盗猎和自然栖息地的丧失,它们的数量不断减少。2018年3月,世界上最后一头雄性北方白犀牛去世,该物种仅剩下两头雌性。在此之前,研究人员设法保存了北方白犀牛的精子。
请回答下列问题。
(1)我们可以使用哪些现代生物技术来人工繁育北方白犀牛?运用这些技术一定能繁育成功吗?请说出你的理由。
可以使用人工授精、体外受精、胚胎移植、体细胞核移植等技术来人工繁育北方白犀牛。运用这些技术不一定能成功繁育北方白犀牛,因为任何一项技术都不能保证百分之百的成功率,何况现存的北方白犀牛数量极少。
练习与应用 P64
二、拓展应用
(2) 如果繁育成功,这样人工繁育的种群与野生种群相比,有什么区别?
这样人工繁育的种群与野生种群相比,遗传多样性会降低,野外生存能力也会下降。
(3) 如果繁育不成功,这一物种将永远从地球上消失,从中我们能得到怎样的教训?
多种多样的生物是生态系统的重要成员,是一个个独特的基因库。任何一个物种的灭绝都可能产生多米诺效应,使其他相关物种受到影响,进而威胁到生态系统的平衡与稳定。保护濒危的野生动物,保护生物多样性刻不容缓。
练习与应用 P64
1.若下图表示细胞工程操作中的某些过程,请回答下列问题。
A
B
C
(1)如果A、B分别是白菜和甘蓝的原生质体,则C细胞再生出细胞壁后需要
通过什么技术才能发育成杂种植株“白菜-甘蓝”?若白菜和甘蓝杂交
产生了子代,该子代是否可育?为什么?
植物组织培养技术。白菜和甘蓝杂交产生的子代没有同源染色体,进行减数分裂时联会发生紊乱,不能形成正常的配子,所以该子代一般不可育。
复习提高 P66
(2) 若该图表示抗丙肝病毒的单克隆抗体制备过程中的一环,A细胞是
小鼠骨髓瘤细胞,则B细胞表示什么?符合要求的C细胞应具有哪
些特点?
B淋巴细胞。 能大量增殖并能产生抗丙肝病毒的抗体。
(3) 如果A、B分别是取自优良奶牛的卵细胞和精子,在进行体外受精时,
一般要把A细胞培养到什么时期?B细胞则要经过什么处理才能与A细
胞结合为受精卵?
减数分裂Ⅱ中期;获能处理。
复习提高 P66
2.2015年10月,我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大,请你根据所学内容及以下信息,提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。
(1)青蒿素的衍生物——双氢青蒿素也是很好的抗疟疾药物,并且它的药物活性比青蒿素的高很多;
(2)青蒿素是从黄花蒿中提取的,在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中,某些酶(如
FPS酶)起决定性作用;
(3)野生黄花蒿在生长过程中,处于花蕾期时体内青蒿素含量最高;
(4)研究人员在对黄花蒿进行组织培养时,发现它的愈伤组织中没有青蒿素,但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素;
(5)四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体高38%,但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。
复习提高 P66
用基因工程技术将青蒿素基因或双氢青蒿素基因导入微生物,利用微生物合成青蒿素。
用植物组织培养技术,将外植体脱分化形成愈伤组织,再诱导愈伤组织再分化成胚状体,获取青蒿素。
将FPS酶基因作为目的基因插入农杆菌T-DNA中,用农杆菌转化法导入青蒿素细胞,整合到青蒿素染色体DNA上,再利用植物组织培养获得FPS酶基因表达能力强、青蒿素产量高的品种。
用秋水仙素处理黄花蒿种子或幼苗使之成为四倍体,获取青蒿素。或采用其他合理方法。
复习提高 P66
2.2015年10月,我国科学家屠呦呦因发现青蒿素可以有效降低疟疾患者的死亡率而获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素类药物的市场需求很大,请你根据所学内容及以下信息,提出一条提高青蒿素类药物产量的研究思路。
(1)青蒿素的衍生物——双氢青蒿素也是很好的抗疟疾药物,并且它的药物活性比青蒿素的高很多;
(2)青蒿素是从黄花蒿中提取的,在黄花蒿产生青蒿素的代谢过程中,某些酶(如
FPS酶)起决定性作用;
(3)野生黄花蒿在生长过程中,处于花蕾期时体内青蒿素含量最高;
(4)研究人员在对黄花蒿进行组织培养时,发现它的愈伤组织中没有青蒿素,但是由愈伤组织再分化形成的芽和苗中均有青蒿素;
(5)四倍体黄花蒿体内青蒿素的含量比二倍体高38%,但四倍体植株比二倍体植株矮小很多。
3. 在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中,我国科学家经过多年的反复实验,可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作,在15s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为:该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”,攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示,请结合图回答问题。
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(1)研究人员在将胎猴的体细胞注入去核的卵母细胞前,用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中,灭活的仙台病毒所起作用是什么?
诱导细胞融合
(2)为了调节相关基因的表达,提高胚胎的发育率和妊娠率,研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理了它。这两种物质发挥作用的机制是什么?
这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控抑制胚胎发育的基因表达水平。改善代孕母猴与胚胎之间的营养联系,提高胚胎发育率和妊娠率。
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(3)评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”,你认为具体体现在什么地方?
“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA(组蛋白脱乙酰酶抑制剂)以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚,这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。
“操作技巧”是指科学家经过大量的训练,能在10s内完成对卵母细胞的去核操作,能在15s内将体细胞注入去核的卵母细胞,这样迅速的操作减少了对卵母细胞的损伤。
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3. 在章首页中介绍的体细胞克隆猴的培育过程中,我国科学家经过多年的反复实验,可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作,在15s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为:该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”,攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如下图所示,请结合图回答问题。
在医学研究中通常需要用到遗传背景相似或相同的实验动物,这样实验组和对照组的比较才更具有说服力。
由于猴与人的亲缘关系极近,培育大批具有相同遗传背景的克隆猴,对人类疾病致病机制的研究和新药的研发等具有重要意义。特别是在脑研究方面,克隆猴的培育将大大促进人类脑疾病的研究和治疗。
例如,我们可以培育一批“模型猴”标记它们的某一类神经元,追踪其神经连接,由于这些猴的遗传背景一致,所以在研究中可以最大限度排除由基因差异造成的大脑结构形状不一的问题。克隆猴的成功培育标志着我国在非人灵长类疾病动物模型研究方面处于国际领先水平。
(4)你认为体细胞克隆猴的成功培育有什么意义?
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本周作业
作业:
1、预习第三章《基因工程》第1、2节
要求:① 书本有划线、批注;②完成《双导》问题式预习
2、完成《分层》第二章质量评估卷;
3、必刷题、同步作业同步完成