生物选修三-高中生物精品课件.ppt

1、 生物选修三专题复习生物选修三专题复习 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 DNA连接酶连接酶 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

2、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

3、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：主要从原核细胞分离来源：主要从原核细胞分离 作用：作用： 作用结果：作用结果： EcoRI 重难点剖析重难点剖析: 基因工程的“专用工具” 基因工程的“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： E coli 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

4、端之间的缝隙可把平未端或黏性末端之间的缝隙 “缝合”起来，即相当于把梯子两边的扶手的断“缝合”起来，即相当于把梯子两边的扶手的断 口连接起来，这样一个口连接起来，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.

5、. 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分子分子。 （一）目的基因的提取（一）目的基因的提取 目的基因：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

6、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DNADNA 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

7、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“开关”。启动转录的“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，从普通细胞 中筛选出含目的基因的受中筛选出含目的基因的受 体细胞体细胞 （1 1）用一定的）用一定的

8、_ 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分分 子（重组质粒）子（重组质粒） 限制酶限制酶 黏性末端黏性末端 同一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

9、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

10、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

11、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.利用转基因改良植物的品质利用转基因改良植物的品质 方法方法:农杆菌转化法（常用）、花粉

12、管通道、农杆菌转化法（常用）、花粉管通道、 基因枪法基因枪法 农杆菌转化法过程：农杆菌转化法过程： 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

13、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

14、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。 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

15、病的目的。达到治疗疾病的目的。 体外基因治疗体外基因治疗（获得患者细胞，在体外对细（获得患者细胞，在体外对细 胞培养和转入基因，重新输入患者体内）胞培养和转入基因，重新输入患者体内） 体内基因治疗体内基因治疗（直接向患者的人体组织细胞（直接向患者的人体组织细胞 中转移基因）中转移基因） 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

16、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

17、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

18、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 通常采用的通常采用的 技 术 手 段技 术 手 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

19、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B B 原生质原生质 体融合体融合 融合细胞融合细胞 再生壁再生壁 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

20、、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

21、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

22、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: : 植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养

23、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

24、些器官移植用于某些器官移植 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

25、得杂种植株杂种植株 用途用途 物理、化学方物理、化学方 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

26、比较 主要用于制备主要用于制备 单克隆抗体单克隆抗体 3.核移植与克隆动物：参核移植与克隆动物：参 考课本和笔记详细复习考课本和笔记详细复习 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

27、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 动物细胞克隆化培养动物细胞克隆化培养 单 克 隆 抗 体 单 克 隆 抗 体 的 制 备 的 制 备 ( (特定的特定的选择培养基选择培养基) ) ( (抗原抗体检测和抗原抗体检测和 用多孔细胞培养板用多孔细胞培养板 筛选筛选) ) 主要用于疾病的诊断、治疗和预防。主要用

28、于疾病的诊断、治疗和预防。 若在单抗上带上抗癌药物制成“生物导弹”，若在单抗上带上抗癌药物制成“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

29、。 （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

30、 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 二中新校二中新校 张志鹏张志鹏 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

31、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,其中一部分经过染色体复其中一部分经过染色体复 制等活动

32、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 三 阶 段 第 三 阶 段 精 子 变 形 精 子 变 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

33、胞核细胞核 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）

34、（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胞卵原细胞，通过，通过有有 丝分裂丝分裂增加其数量，并演变为增加其数量，并演变为初级卵母细初级卵母细 胞胞，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。初级卵母 细胞经过细胞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

35、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

36、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

37、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

38、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透 明带明带、进入、进入卵卵 黄膜黄膜、雌雄原雌雄原 核形成核形成和和精卵精卵 结合结合等内容。等内容。 精、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

39、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

40、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

41、、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层下方的细胞形成内胚层，出现，出现 原肠腔原肠腔。 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 专题专题3:3:胚胎工程胚胎工程 我国奶牛的产奶量较

42、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,进行胚胎工程进行胚胎工程. .试管牛过程 1.1.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

43、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 管 牛 ” 工 厂 化 生 产 的 技 术 流 程 “ 试 管 牛 ” 工 厂 化 生 产

44、的 技 术 流 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

45、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 2）. .胚胎

46、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 的收集提供了可能；的收集提供了可能； （3).3).受体