植物体细胞克隆技术
- 格式:doc
- 大小:768.50 KB
- 文档页数:9
精品文档用心整理人教版高中生物选修三知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习常考知识点植物细胞工程(植物克隆技术)【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。
2、体验植物组织培养技术。
3、列举植物细胞工程的实际应用。
【要点梳理】要点一:克隆——无性繁殖系【植物细胞工程(植物克隆技术)369167 克隆】1.分子水平的克隆:DNA 复制上很多碱基序列相同的DNA2.细胞水平的克隆细胞细胞分裂很多遗传物质相同的细胞3.个体水平的克隆组织、器官细胞分裂遗传背景相同的新个体要点二:植物细胞工程的基本技术1.细胞的全能性(1)遗传基础生物体细胞一般都是由受精卵经有丝分裂形成的,因而都含有生物体的一整套遗传物质,都具有发育成完整个体的潜能。
(2)不能表现的原因在生物体上不能表现出其全能性,只能通过细胞分化形成不同的组织、器官,这是因为在特定的环境、激素等的影响下基因选择性表达的结果。
2.植物细胞表现其全能性的条件(1)脱离母体。
(2)植物组织培养时,培养基中除含有一定的水分、无机盐外,还要添加一定的植物激素(如生长素、细胞分裂素),这有助于愈伤组织分化为不同组织和器官。
(3)在植物组织培养的前期对光照无需求,在后期需要光照条件,这有利于细胞生长、分化。
3.植物组织培养(1)过程:在无菌条件下,将植物体的器官或组织片段(如芽、根尖或花药)切下来,放在适当的人工培养基上进行离体培养,这些器官或组织就会进行细胞分裂,形成新的组织。
这种组织的细胞排列疏松而无规则,是一团无定形的薄壁细胞——愈伤组织。
原来已经分化,并且具有一定功能的体细胞(或性细胞),丧失了原有的结构和功能,又重新恢复了分裂功能,叫做细胞的脱分化。
将处于脱分化状态的愈伤组织,移植到合适的培养基上继续培养(在适当的光照、温度等条件下)愈伤组织就会重新进行分化,产生出植物的各种组织和器官(如根、茎、叶等),进而发育成一棵完整的植株,这个过程叫做植物细胞的再分化。
细胞克隆复制生命的神奇技术细胞克隆技术近年来引起了广泛的关注和研究。
该技术通过复制细胞,使得科学家们能够在实验室中重建生物体。
它不仅在生命科学领域有着巨大的潜力和应用,还引发了人们对伦理和道德问题的关注。
本文将对细胞克隆技术的原理、应用和伦理议题进行探讨。
一、细胞克隆技术的原理细胞克隆技术是利用体细胞核移植的原理来复制细胞。
具体而言,首先从一个成熟的个体中取出细胞核,然后将其植入到一个去核的卵细胞中。
卵细胞随后被激活和培养,使其发育成为一个与捐赠个体完全一样的生物体。
这种方法可以用于复制动物、植物甚至人类的细胞。
二、细胞克隆技术的应用1. 药物研发:细胞克隆技术可以用来生产大量具有相同基因组的细胞,以便进行药物研发和测试。
这种方法能够加快药物的研发速度,并为治疗各种疾病提供更有效的药物。
2. 器官移植:细胞克隆技术的一个重要应用是用于器官移植。
通过复制捐赠者的细胞,科学家们可以培养出与捐赠者完全相同的器官,从而解决器官移植领域的短缺问题。
3. 动植物保护:细胞克隆技术可以帮助保存濒临灭绝的动植物物种。
通过从野生动物或植物身上取得细胞样本,科学家们可以复制并保存这些物种的基因组,以便未来恢复其数量。
4. 科学研究:细胞克隆技术使得科学家们可以在实验室中研究不同种类的细胞和组织,从而更好地了解生物的发育和功能。
这对于疾病的研究和治疗有着重要的意义。
三、细胞克隆技术的伦理议题细胞克隆技术的快速发展引发了一系列伦理和道德议题。
以下是其中一些值得思考和讨论的问题:1. 人类克隆:细胞克隆技术是否可以用于人类克隆?这引发了人们对于个体身份、人类尊严和基本权利的重大关注。
科学家们必须在伦理和道德框架内探索这一领域。
2. 基因改造:细胞克隆技术是否可以用于基因改造?这牵涉到了操控生命的边界以及对于自然和遗传多样性的尊重。
对于这些问题的讨论需要平衡科学发展和伦理原则。
3. 伦理标准:应当采取何种伦理标准来规范细胞克隆技术的研究和应用?如何权衡科学的进步和对人类以及自然界的保护?这需要国际社会形成合作的共识。
克隆技术在农业中的应用随着科学技术的不断发展,克隆技术逐渐在农业领域得到应用,并取得了令人瞩目的成果。
克隆技术作为一种独特的生物技术手段,为农业生产带来了新的发展机遇。
本文将从农作物克隆、动物克隆以及克隆技术的优势与挑战等方面,阐述克隆技术在农业中的应用。
一、农作物克隆农作物克隆是指通过分离植物的细胞或组织,然后通过某种方式进行无性繁殖,使其产生与原种植物完全相同的克隆体。
通过农作物克隆,可以实现对植物的快速繁殖、遗传改良以及基因保护等目的。
首先,农作物克隆可以实现农作物的快速繁殖。
传统的种子繁殖方式需要较长的时间,而通过克隆技术,可以快速复制许多种子,提高了农作物的繁殖效率。
其次,农作物克隆还可以进行遗传改良。
通过选取具有优良性状的植物,进行细胞或组织培养,可以产生更多具有相同性状的克隆植株,从而提高农作物的产量和品质。
此外,农作物克隆还可以用于保护重要的基因资源。
通过克隆技术,可以保存农作物的珍稀品种或濒危物种,以便在需要时进行繁殖和恢复。
二、动物克隆克隆技术在农业中的另一个重要应用领域是动物克隆。
通过动物克隆,可以实现对家畜和家禽等农业动物的繁殖和遗传改良,提高农业生产效率。
首先,动物克隆可以用于增加优质品种的繁殖数量。
传统的繁殖方式有一定的限制,而通过克隆技术,可以快速复制优质品种的个体,提高其繁殖数量,从而满足市场需求。
其次,动物克隆可以进行基因改良。
通过选择具有优良性状的动物,进行细胞或组织培养,可以产生更多具有相同性状的克隆个体,进一步改良农业动物的遗传性状,提高其生产性能。
此外,动物克隆还可以用于保护珍稀濒危动物。
通过克隆技术,可以保存濒临灭绝的珍稀物种,确保其遗传基因得到传承和保护。
三、克隆技术的优势与挑战克隆技术在农业中具有多方面的优势。
首先,克隆技术可以实现对农作物和动物的快速繁殖,提高农业生产效率。
其次,克隆技术可以进行遗传改良,优化农作物和农业动物的品质和性状。
此外,克隆技术还可以用于保护珍稀濒危物种,维护生物多样性。
体细胞杂交技术的原理
体细胞杂交技术,也称为核移植技术或克隆技术,利用体细胞的核转移来实现基因的重组。
其原理主要包括以下几个步骤:
1. 提取供体细胞:从一个成熟的个体中选择一种或几种基因型优良的体细胞作为供体细胞。
常用的供体细胞有皮肤细胞、血细胞、脂肪细胞等。
2. 制备卵母细胞:从同一物种的成熟个体中提取卵母细胞。
在大部分动物中,卵母细胞通常存在于卵巢中。
而对于植物,则常通过控制激素处理来提取卵母细胞。
3. 去核与体细胞融合:通过物理或化学方法,去除卵母细胞的核,得到去核卵母细胞。
然后,将供体细胞核转移到去核卵母细胞中,使其与卵母细胞融合。
4. 诱导发育:通过培养基以及一定的体外环境,诱导融合细胞发育成为胚胎。
这个过程可以通过控制培养基中的营养物质、生长因子以及培养条件的调节来实现。
5. 种植胚胎:将发育完全的胚胎植入供体或者其他寄主个体中,继续发育成为一个新的个体。
在动物中,常常将胚胎植入到母体的子宫内,进行进一步发育。
而植物则常常通过切割和茎体培养等方法来进行胚胎种植。
体细胞杂交技术主要靠核转移来实现基因的重组,因而利用这一技术可以获得与供体细胞相同基因组的个体,即克隆个体。
这项技术在生物医学研究、动物繁殖与保育、植物繁殖改良等领域有着广泛应用。
克隆技术的原理和流程什么是克隆技术?克隆技术是指利用生物学和生物技术手段,对一个生物体进行复制,产生与原生物同源或者相似的个体。
通过克隆技术可以复制同样的物种,也可以产生基因相同的动植物个体。
克隆技术的原理克隆技术的原理就是从生物体细胞中提取出核,然后将该核移到另一个细胞内,使另一个细胞内的核被取代。
例如,将皮肤细胞中的细胞核移植到一个不成熟的卵细胞中,经过一定条件的激活和发育,最终可以得到和母体相同基因的个体。
在克隆技术的原理中,重要的一步就是将细胞核从一个细胞中取出,这个过程称为“核移植”。
核移植的操作需要非常非常的细致,因为任何一个细节的问题都可能导致失败。
同时,还需要配合一系列的化学物质和环境条件,使细胞得以完成生长和分裂。
克隆技术的流程克隆技术的流程非常复杂,虽然相同的基本步骤,但是对于不同的物种或者细胞类型,需要进行针对性调整,以适应克隆的需要。
下面我们详细介绍一下克隆技术的流程。
1. 细胞采集首先需要采集一个细胞,一般采用皮肤疱疹细胞或肌肉细胞等。
这个细胞称为“供者细胞”,也就是将来作为核移植的细胞。
2. 核移植将供者细胞中的细胞核移植到一个受体细胞内,并且将细胞融合在一起,使得其能够生长和分裂。
这个受体细胞通常是一个不成熟的卵细胞或胚胎细胞。
在一些特殊情况下,也可以将细胞核移植到一个去核卵细胞中。
3.重建胚胎将核移植后的细胞进行培养和激活,让它们能够重新组合成一个胚胎。
这个过程与自然界中的胚胎形成过程类似,主要是通过一系列的化学反应、分裂和生长过程完成。
4. 种植胚胎将重建好的胚胎种植到一只母体中,让母体完成后续的孕育过程。
在这个过程中,关键是要将胚胎与母体进行某些特殊的处理,以确保它们能够紧密适配并完成发育过程。
5. 分离与培养最后,在出生的个体完成了发育过程后,需要将其与正常的个体分离,并进行单独培养,以确定其是否具有和原来的供者细胞相同的基因。
如果是的话,那么就代表克隆成功。
克隆生物学中的克隆技术与人类复制克隆,作为一种先进的生物技术,早已融入到现代生物科学的研究与应用领域之中。
它的出现,使得人类对于生命复制的探索进入了崭新的境地。
本文将探讨克隆生物学中的克隆技术与人类复制之间的关联与影响。
一、克隆技术的概念及分类克隆,顾名思义,即通过复制的方式生成一个与原本生物基因相同的个体。
而克隆技术指的是通过科学手段将DNA或细胞复制的生物技术。
根据克隆技术的应用对象不同,可以将其分为两大类:植物克隆技术和动物克隆技术。
1. 植物克隆技术植物克隆技术主要通过无性生殖的方式来复制植物。
其中,最常见的方法是组织培养和离体培养,通过将植物的细胞或组织放置在适当的培养基上,诱导其再分化和分裂,最终得到与母体相同的植株。
这种技术在农业生产中有着广泛的应用,可以大量繁殖珍贵的作物品种,提高农作物的产量和质量。
2. 动物克隆技术动物克隆技术则更为复杂和困难一些,主要通过体细胞核移植来实现。
该技术通常是将一种动物的体细胞核注入到另一种动物的卵细胞中,通过诱导卵细胞发育成胚胎,并将其移植到母体中发育成新个体。
这种技术的应用范围广泛,包括动物繁育、基因治疗、药物研发等方面。
二、克隆技术对人类复制的影响克隆技术的出现,使得人类复制问题再度引起广泛关注。
早在1996年,多莉羊作为世界上第一个由体细胞克隆而来的哺乳动物,成功地引发了全球性的轰动。
而后,克隆技术在动物领域的成功应用,引发了人们对于人类克隆的思考与探索。
1. 伦理与道德问题克隆技术对人类复制的影响之一,就是引发了一系列的伦理与道德问题。
人类复制作为一项极具争议的科学领域,引发了人们对于生命的尊重和人类自身身份的思考。
克隆技术是否会导致产生相同的人类个体?克隆个体是否具有独立和自主的权利?这些都是需要深入思考的伦理问题。
2. 科学与医学领域的应用克隆技术的另一个重要影响,是在科学与医学领域带来了前所未有的应用和进展。
通过克隆技术,科学家可以更好地研究和理解生命的奥秘,探索与改变人体的生理和病理特征。
体细胞克隆技术的原理与应用体细胞克隆技术是一种先进而又独特的生物技术,它是利用体细胞作为核移植的来源,对其进行操作,从而获得和原细胞完全相同的分生殖体。
这种技术自从推出来以来,一直备受关注并被广泛应用于多个领域,如生殖医学、基因工程研究等。
本文将介绍体细胞克隆技术的原理与应用。
一、体细胞克隆技术的原理体细胞克隆技术的基本原理是采集供体成熟细胞,经过处理后除去其细胞核,并将这个细胞核注射到被去核的卵细胞中。
然后,利用电击、化学物质等手段,使其发生细胞分裂并继续发育,形成完整的胚胎。
最后,将该胚胎移植到一只母体的子宫中,进行妊娠并诞生一个和供体细胞完全相同的克隆动物。
总的来说,体细胞克隆技术的核心在于将一个成年动物的体细胞重新转化为干细胞,这些干细胞进行细胞分裂和分化,最终形成与供体细胞完全相同的胚胎,并通过妊娠流程分娩,最终得到一个体细胞克隆的完整动物。
二、体细胞克隆技术的优势体细胞克隆技术具有多种优势,主要包括:1.有效保存某些动植物遗传物质:通过体细胞克隆技术,我们可以实现动物和植物的遗传物质的保存,这对于某些细种或特定种类的遗传物质的保护和保存来说是非常有用的。
2.创造品种新变异:利用体细胞克隆技术可将已有的成熟细胞进行改变,可以使得基因变异,创造新品种,又能让相关科学家获得更多的相关研究数据。
3.临床医学:在医学领域,体细胞克隆技术也得到了广泛应用。
例如,对于某些慢性疾病如心脏病、中风等,可以利用干细胞制造组织,并进行移植治疗。
三、体细胞克隆技术的应用体细胞克隆技术在各种领域都有着广泛应用,下面是几个例子:1.农业方面:利用体细胞克隆技术,可以认识种类的提高,可以提供更好的产品和服务,例如在畜牧业上,国外利用细胞克隆技术消除多年繁殖期,获得与母体完全相同的新生犊牛,减少了繁育周期。
2.基因治疗:体细胞克隆技术可以成为癌症、糖尿病、心脏病等疾病的治疗方法。
通过干细胞制成受体组织,进行移植治疗。
细胞分裂和克隆技术克隆生物的制备细胞分裂是生物体中最基本的繁殖方式之一,通过细胞的分裂和复制,生物能够生成新的细胞并保持物种的繁衍。
而克隆技术,则是人类通过特定的方法和手段制备克隆生物,实现对生物体的复制和重现。
本文将详细介绍细胞分裂的过程以及克隆技术在克隆生物制备中的应用。
一、细胞分裂的过程细胞分裂是生物体中细胞增殖和繁殖的基础过程,分为有丝分裂和减数分裂两种形式。
1. 有丝分裂有丝分裂是多细胞生物体和大多数真核生物体中常见的一种细胞分裂方式。
其主要特点是细胞核和细胞质均经过有序的分裂过程。
有丝分裂可分为四个连续的阶段:前期、中期、后期和末期。
在前期,细胞准备进入分裂,染色体开始凝聚成可见的染色体,核膜逐渐溶解。
进入中期,染色体在细胞质中排列成等长的染色体纺锤形。
随后进入后期,染色体开始分散,核膜开始形成。
最后到达末期,细胞质分裂成两个新的细胞,每个新细胞都包含一套完整的染色体。
2. 减数分裂减数分裂则是用于有性繁殖的生物体中,如人类和其他动物等。
减数分裂的特点是细胞在分裂过程中会减少染色体的数量,从而在后续的受精过程中保持染色体数量的恢复。
减数分裂可分为两个连续的阶段:第一次减数分裂和第二次减数分裂。
在第一次减数分裂中,细胞的染色体数量减半,成为单倍体。
随后进入第二次减数分裂,细胞再次分裂,染色体数量不变,但细胞质量减半。
最终形成四个单倍体的细胞。
二、克隆技术在克隆生物制备中的应用克隆技术在生物科学领域中扮演着重要角色,既有理论研究的意义,也有实际应用的价值。
以下将介绍克隆技术在克隆生物制备中的应用。
1. 体细胞克隆体细胞克隆是指利用个体的体细胞进行克隆制备的一种技术。
其主要过程是将个体体内取得的体细胞核移植至去核的受体细胞中,经过一系列的培养、激活和发育过程,最终得到与个体基因完全相同的克隆生物。
体细胞克隆技术的应用非常广泛。
在动物领域,如羊“多利”、猫“小春”等的克隆制备都是在体细胞克隆技术的基础上实现的。
什么是克隆技术?克隆技术,是指通过人工手段复制动植物生命体的基因和遗传特征,创造出与被克隆体相同或相似的个体。
这一技术的出现,极大地推动了科学研究和医学进步,但也引发了众多道德和伦理问题。
本文将为您详细介绍克隆技术的原理、应用和争议,希望能带给读者更深入的了解。
一、克隆技术的原理(300-500字)克隆技术的原理是通过细胞核移植来实现的。
细胞核移植,顾名思义,是指将一个体细胞的细胞核移植到另一个细胞中,使之重建一个新的个体。
具体步骤如下:1. 提取供体细胞:供体细胞可以是体细胞、胚胎细胞或者其他生物组织中的细胞。
提取供体细胞的过程需要高超的技术,以确保细胞的完好性和生命活力。
2. 移植供体细胞:将提取到的供体细胞的细胞核移植到一个被去核(无细胞核)的目标细胞中。
这个目标细胞可以是卵细胞,也可以是干细胞。
移植成功后,供体细胞的细胞核与目标细胞的细胞质融合,形成新个体的胚胎。
3. 培养和植入:克隆胚胎经过培养一定时间后,可以被植入到宿主母体中发育成熟。
这个过程需要严格的控制和监测,以确保克隆胚胎的正常生长和健康发育。
二、克隆技术的应用(300-500字)克隆技术在许多领域都有着广泛的应用。
以下是几个克隆技术的主要应用:1. 科学研究:克隆技术在生物学研究中扮演着重要的角色。
通过克隆技术,科学家可以研究不同物种的基因和遗传特征,了解生物发育过程中的复杂机制,并研究某些疾病的发生和防治方法。
2. 药物研发:利用克隆技术,可以从动物体内克隆出大量的蛋白质或其他有益物质,例如药物。
这大大提高了药物的产量和纯度,为药物研发和生产提供了有力的工具。
3. 农业生产:克隆技术可以应用于农业生产,提高农作物的产量和品质。
例如,在经过克隆的植株中,可以通过选择优质基因,使得其生长得更快、更健壮、更抗病虫害。
4. 动物保育:克隆技术被广泛应用于动物保育领域。
通过克隆技术,可以复制稀有和濒临灭绝的动物,增加其种群数量,提高物种生存的机会。
什么是克隆技术克隆技术是一种利用生物技术手段复制生物体的过程。
它可以通过不同的方法实现对生物体的复制,包括植物、动物和微生物等各类生物体。
克隆技术的发展给科学研究和应用带来了重大的突破和影响。
下面将对克隆技术的定义、分类、原理和应用等进行详细介绍。
一、克隆技术的定义克隆技术是指通过人为手段,利用生物体的细胞、组织或基因等,复制出与原始生物体具有相同或相似遗传信息的新个体的过程。
克隆技术可以分为两种类型:一是重组克隆,即通过基因工程技术将目标基因导入宿主细胞中,使其表达出目标蛋白;二是整体克隆,即通过核移植或胚胎分裂等方式复制整个生物体。
二、克隆技术的分类根据克隆技术的方法和对象的不同,可以将克隆技术分为以下几类:1. 分子克隆技术:通过DNA重组技术将目标基因导入宿主细胞中,实现对基因的复制和表达。
这种克隆技术被广泛应用于基因工程、药物研发和农业改良等领域,如重组DNA技术、基因克隆和表达等。
2. 细胞克隆技术:通过细胞核移植,将一个细胞的细胞核移植到另一个无细胞核的受体细胞中,使其发育成一个与原始细胞相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于动物繁殖、干细胞研究和医学治疗等领域,如体细胞核移植、胚胎分裂和体外受精等。
3. 植物克隆技术:通过植物组织培养和植物器官再生等技术手段,将植物的细胞或组织培养并分化成一个与原始植物相同或相似的新个体。
这种克隆技术被广泛应用于植物繁殖、农业生产和园艺育种等领域,如离体培养、植物再生和遗传转化等。
4. 微生物克隆技术:通过微生物的分裂、发酵和复制等过程,复制出与原始微生物具有相同或相似遗传信息的新微生物体。
这种克隆技术被广泛应用于微生物研究、工业生产和环境修复等领域,如微生物发酵、细菌复制和酵母分裂等。
三、克隆技术的原理不同类型的克隆技术有不同的原理和操作步骤,但整体上可以归纳为以下几个关键步骤:1. 获取原始材料:根据克隆的目标和对象,选择合适的细胞、组织或基因等作为原始材料。
体细胞克隆技术细胞核移植:就是将供体细胞核移入除去核的卵母细胞中,使后者不经过精子穿透等有性过程即无性繁殖即可被激活、分裂并发育成新个体,使得核供体的基因得到完全复制。
以供体核的来源不同可分为胚细胞核移植与体细胞核移植两种。
(核移植全属于无性生殖)体细胞核移植(somatic cell nuclear transplantation)技术又称体细胞克隆,它是把分化程度较高的体细胞移入去核卵母细胞中,构建重构卵或重构胚并使之发育为成体的生物技术。
它与胚胎克隆技术相比,有两大优点:第一,同一遗传性状供体核的数量可无限获得;第二,第二,可通过对供体细胞的遗传改造加速新性状和优良性状的筛选且胚胎移植为有性生殖,而体细胞核移植(即克隆技术)为无性生殖细胞核移植细胞核移植,就是将一个细胞核用显微注射的方法放进另一个细胞里去。
机理:供体细胞移入卵母细胞后,在卵母细胞相关因子的作用下,发生了核重编程使其恢复到发育的起点状态。
(即在卵母细胞的某些因子诱导下使高度分化的体细胞能够能够再次具有分化的潜能,其状态就像是卵子受精后的细胞核一样,可以让这个“重组细胞“像受精卵一样发育成一个完成个体。
)核重编程的过程是使在体细胞中被关闭而在正常胚胎发育中表达的基因重新被激活的过程(因为体细胞虽然有全能型,但是已经高度分化了,有的基因已经表达,而有的没有,于是在卵母细胞中能使其全能性得到充分表达。
)总体程序(解说图示,如此图与课件上的不同,在核供体细胞准备后还应该有一个细胞周期的调控阶段)————————将此表与下列课件上的图比较下解释。
克隆羊多利(世界上第一个无性生殖产生的动物)的诞生:步骤一从一只6岁芬兰多塞特白面母绵羊(姑且称为A)的乳腺中乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐渐停止分裂,此细胞称之为“供体细胞”;步骤二从一头苏格兰黑面母绵羊(B)的卵巢中取出未受精的卵细胞,并立即将细胞核除去,留下一个无核的卵细胞,此细胞称之为“受体细胞”;步骤三(重点与上图区分,是将体细胞注入受体细胞而不是把体细胞核注入受体细胞,其原因是?理论上来说把细胞核注入到去核卵母细胞中才叫细胞核移植,但实际操作起来比较难。
将供体细胞注入去核卵母细胞”比较方便,不用取出细胞核即可,它是利用了细胞膜具有一定流动性的特点,通过离心、震荡、电刺激、灭活病毒等手段使供体细胞和卵母细胞细胞膜融合,成为一个细胞,从而达到将供体细胞核注入去去核卵母细胞的目的。
)利用电脉冲方法,使供体细胞和受体细胞融合,最后形成“融合细胞”。
电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应,使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化,从而形成“胚胎细胞”;步骤四将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊(C)的子宫内,胚胎细胞进一步分化和发育,最后形成小绵羊--多莉。
不同实验室的条件不同,、处理方法不同,、造成研究材料来源与卵母细胞质量、成熟培养体系、供体细胞类型、供体细胞处理方法、胚胎培养方法、融合激活方案等等因素均会影响核质的同步发育、核的重新编程和发育的启动和延续,进而影响到克隆的效率在众多影响因素中,体细胞和卵母细胞细胞周期协调更是体细胞核移植最为关键的环节,全面探讨供体各方面因素对重构胚的影响至关重要。
1.核供体细胞准备(核供体:体细胞,胚胎细胞,胎儿细胞。
选择这些是因为这些细胞的细胞核含有物种全套的遗传物质,有细胞全能性,更易形成新个体。
为什么不用生殖细胞?因为生殖细胞中染色体只有体细胞中的一半,且用生殖细胞的话就会是有性生殖了)1.1种类及各自效果评价胎儿成纤维细胞、颗粒细胞、和卵丘细胞的核移植效果成纤维细胞:数目最多,胞体大,为多突的纺锤形或星形的扁平细胞,细胞核呈规则的卵圆形,细胞轮廓不清。
颗粒细胞:卵泡中卵母细胞四周有一层菱形或扁平细胞围绕,在卵泡开始发育、卵细胞成长的同时,周围的菱形细胞变为方形,并由单层增生成复层,因其细胞浆内含有颗粒,故称为颗粒细胞。
颗粒细胞的胞核大而圆,着色深,细胞的游离面有许多细长突起伸入放射带的凹陷部。
(如下图是一个卵子细胞,颗粒细胞组成其放射冠)研究结果表明:(1)比较胎儿成纤维细胞、颗粒细胞和卵丘细胞的核移植效果发现,胎儿成纤维细胞的融合率(64.74%)高于颗粒细胞的融合率(51.05%)和卵丘细胞的融合率(56.89%)。
因此,一般多用成纤维细胞为供体细胞。
胎儿成纤维细胞的核移植效果的研究发现,6~9代的融合率显著高于3~5代和≥10代的成纤维细胞。
而一般细胞在体外都可以传代8——16次。
1.2对供体细胞的处理——细胞周期的调控(是为了是核质协调,细胞周期协调更是体细胞核移植最为关键的环节,影响核质的同步发育、核的重新编程和发育的启动和延续,进而影响到克隆的效率)方法:血清饥饿法,阿菲迪霉素法,激活卵母细胞法血清饥饿法:这一种使细胞同步化分裂的方法。
通过降低培养液中的血清浓度,使培养细胞因缺乏血清生长因子而不能分裂,一定时间后再加入血清,细胞就开始同步生长分裂了。
通过血清饥饿,我们可以获得大量的G0—G1期的细胞,使其不进入分裂的G2—M期。
阿菲迪霉素法:Aphidicolin是一种菌种中分离出来的四环二萜类抗生素和DNA 合成抑制剂的化合物,能够通过结合酶,特异性地抑制DNA 聚合酶α 和δ而不影响其它DNA 聚合酶。
这种化合物能够在S 早期阶段阻滞细胞周期,使细胞同步化在S期。
激活卵母细胞法:即使未移入供体细胞前,将卵母细胞的MRF活性抑制,以便为后来重构胚的发育做准备。
2.受体卵母细胞准备2.1(核受体:MII期的卵母细胞(一般通过超数排卵和体外成熟培养获得),早期胚胎细胞,去除原核的受精卵)(其中我们为什么一般采用动物的卵细胞做核受体呢?是因为大部分细胞的细胞质中含有抑制细胞核的全能性表达的蛋白质,而卵细胞中没有这种物质,因此使用卵细胞能促进细胞核的全能性表达。
又为什么采用MII期的卵母细胞呢?是因为此时的卵母细胞进入输卵管,并停留在第2次成熟分裂中期,此时染色体都集中在赤道板位置,容易去除染色体,即去核过程会比较好操作,而且此时的细胞才具备受精能力,更容易接收外源染色体,且此时卵母细胞,因为处于MII期的卵母细胞中含有较高的成熟促进因子(maturation promoting factor,MPF)活性,是分化的体细胞进行去分化进而重新编程所必需的,卵母细胞此时体积较大,容易操作,且营养物质较多。
一般不会采用受精卵作为核受体的,因为核移植是无性生殖的过程,而且用受精卵的话还要先去核,多此一举。
)2.2去核的方法:1.盲吸法2.半卵法3.荧光引导合法4.微分干涉显微镜去核法5.功能性去核法6.离心去核法7.末期去核法下面介绍下主要的几种技术:1.盲吸去核法1983年McGrath和Soher在小鼠核移植中创立此法。
先用细胞松弛素B(CytochalasinB)等细胞骨架抑制剂处理卵母细胞。
由于新排出的卵,其核与第一极体呈对位关系,用固定管在第一极体对面吸住卵母细胞,将去核针刺穿第一极体附近的透明带,吸出第一极体及其附近的适量胞质(1/4—1/3为宜),即完成去核。
该法的不足在于造成胞质流失和一些重要因子的丢失,从而影响到核的重编程和重构胚的后续发育,此外还给卵母细胞带来机械损伤。
(需要熟练地操作技术)2.末期去核法以往卵母细胞去核均在减数分裂的MⅡ期进行,而Bordignon(1998)却在牛卵母细胞成熟30h后,用酒精激活,使其排出第二极体,然后去掉第二极体和附近的少量胞质,这就是末期去核法。
结果发现末期去核无论是去核率还是胚胎发育率均高于MⅡ期去核(P>0.01)。
此外,末期去核还有时间同期化、去除胞质少、有利于重构胚发育、而且选择的是活化卵子,可筛选掉质量不高的卵子等优点。
4.化学诱导去核法其机理是在极体排出阶段,采用干扰染色体分离或纺锤体功能的化学试剂,使所有染色体与纺锤体牢固结合同时蛋白合成抑制剂抑制细胞周期蛋白B合成,降低促成熟因子浓度,极体借助于惯性将染色质和纺锤体带出胞外,达到去核的目的5. 有些方法因弊端明显或操作繁琐现已很少使用,除非特殊情况,如功能性去核法、离心去核法。
3.装核(视频展示)即将准备好的体细胞放入去核卵母细胞的过程。
如图示,如视频示。
4.细胞融合病毒介导,化学,及电融合,重点介绍下第三个电融合一种将悬浮细胞在低压交流电场中,细胞被极化成为偶极子,造成细胞之间相互交联,尽量使两细胞处于点接触,即将培养细胞形成单层接触(要注意控制好电流强度),然后加高压电脉冲,由于电脉冲的瞬间作用,可击破两细胞接触点的质膜,此时质膜脂类分子发生重排,由于细胞表面张力作用,使两细胞逐步融合的技术。
供体细胞和受体细胞之间进行细胞融合后会形成重构卵或重构胚。
5.重构卵激活与重构胚的培养5.1重构卵的激活正常情况下,受精过程中,精子进入卵子后,卵母细胞质中会出现一系列的反应,如Ca离子浓度上升,母源性mRNA启动转录、MPF活性下降等都是代表着卵母细胞被激活的标志,这样形成的胚胎才能正常发育。
(其中高活性的MPF是使卵母细胞停滞在第二次成熟分裂中期的关键因素,是卵母细胞向下不能发育,因此激活卵母细胞必须要是MPF活性下降。
)而我们核移植中的重构卵的激活就是模仿了受精过程中精子的刺激作用。
目前,激活的方式有电激活(在融合液中电脉冲激活),化学激活和注射精子因子激活(即将精子提取物注入卵母细胞)三种。
其中最常见的是化学激活中利用离子霉素联合六-二甲氨基嘌呤(6-DMAP)来抑制MPF活性,以此来激活卵母细胞。
5.2重构胚的培养区分:此时的重构胚和胚胎的不同:体细胞核移植后的重组胚胎是胚胎吗?(胚胎是专指有性生殖而言,是指雄性生殖细胞和雌性生殖细胞结合成为合子之后,经过多次细胞分裂和细胞分化后形成的有发育成生物成体的能力的雏体。
它指的是发育生物学最早的阶段。
而重组胚的形成是一个无性生殖的过程)重构胚移入最终的代孕受体之前要进行培养,有体内和体外两种方式,一般我们都会选择简单方便的体外培养。