Optativa 3. Tema en biotecnología moderna
Tema 1. Ingeniería genética
¿Qué es la ingeniería genética?
1.1 Herramientas básicas de la tecnología de ADN recombinante
1. "Bisturí molecular" - endonucleasa de restricción (enzima de restricción)
Una fuente: principalmente aislada y purificada a partir de procariotas .
Doble función: capaz de reconocer una secuencia de nucleótidos específica en una molécula de ADN bicatenario y romper el enlace fosfodiéster entre dos nucleótidos en una ubicación específica de cada cadena.
Tres resultados: Los extremos de los fragmentos de ADN producidos por corte con enzimas de restricción suelen presentarse en dos formas: extremos pegajosos y extremos romos.
2. "Aguja de sutura molecular" - ADN ligasa
Primera función: Empalmar los fragmentos de ADN cortados en nuevas moléculas de ADN. Sitio de conexión: enlace fosfodiéster, no enlace de hidrógeno.
Comparación de dos ADN ligasas (ADN ligasa de E·coli y ADN ligasa T4): 1. Similitud: ambas cosen enlaces fosfodiéster. ⒉Diferencia: la ADN ligasa de E·coli se deriva del bacteriófago T4 y solo puede conectar los enlaces fosfodiéster entre los extremos pegajosos complementarios de los fragmentos de ADN de doble cadena, mientras que la ADN ligasa T4 puede coser ambos extremos, pero conecta los extremos romos son menos eficientes.
Tres similitudes y diferencias con la ADN polimerasa: La ADN polimerasa sólo puede añadir un único nucleótido al extremo de un fragmento de nucleótido existente para formar un enlace fosfodiéster. La ADN ligasa une los extremos de dos fragmentos de ADN para formar un enlace fosfodiéster.
3. "Vehículo de Transporte Molecular" - Portador (¿Cuál es la diferencia con el portador de la membrana celular?)
Una condición necesaria para ser portador: poder replicarse en la célula receptora y de almacenamiento estable; tiene uno o más puntos de corte de enzimas de restricción para la inserción de fragmentos de ADN exógenos; tiene genes marcadores para la identificación y selección de ADN recombinante inofensivo para las células receptoras y fácil de separar;
El segundo vector más utilizado es el plásmido: una pequeña molécula de ADN circular, bicatenaria, desnuda, de estructura simple, independiente del cromosoma bacteriano y con capacidad de replicarse. Otros tres vectores: derivados de bacteriófagos, virus animales y vegetales.
1.2 Procedimientos operativos básicos de la ingeniería genética
1. Obtención del gen diana (¿cuál es el gen diana?)
1. Los genes procarióticos obtenidos, los genes eucariotas se sintetizan artificialmente.
2. Obtener el gen diana de la biblioteca de genes
¿Qué es una biblioteca de genes? ¿Qué es una biblioteca genómica? ¿Qué es una biblioteca de genes parcial? ¿Cuál es la relación entre los tres?
¿Cómo obtener el gen diana de la biblioteca de genes?
3. Utilizar la tecnología PCR para amplificar genes diana
1. ¿Qué es la tecnología PCR? ⒉Principio: replicación bicatenaria del ADN. ⒊¿Cuáles son las condiciones necesarias para la tecnología PCR? ¿Cuáles son los resultados de la PCR?
⒋Proceso: desnaturalización → recocido → extensión → repetido varias veces. Cuatro se sintetizan directamente de forma artificial.
2. Construcción de vectores de expresión genética (este proceso es en realidad el proceso de recombinación de genes de diferentes fuentes y es el núcleo de la ingeniería genética)
¿Cuál es el propósito de construir genes? ¿vectores de expresión? ¿Cómo construir?
La composición de un vector de expresión génica: origen de replicación + promotor + gen diana + terminador + gen marcador
¿Qué son promotores y terminadores? ¿Dónde están ubicados en el vector de expresión genética? ¿Cuál es el papel de cada uno? ¿Qué hacen los genes marcadores?
3. Introducir el gen diana en la célula receptora
El concepto de transformación: es el proceso en el que el gen diana entra en la célula receptora y mantiene la estabilidad y expresión en el receptor. celúla.
Dos métodos de transformación utilizados habitualmente
1. Introducir el gen diana en células vegetales: el método más utilizado es el método de transformación de Agrobacterium, seguido del método de pistola genética y del tubo polínico. método del canal. ¿En qué parte de las células vegetales se introduce?
⒉Introducción del gen diana en células animales: El método más utilizado es la tecnología de microinyección.
Las células receptoras de este método son en su mayoría óvulos fertilizados.
⒊Introducir genes diana en células microbianas: ¿Cuáles son las ventajas de los procariotas como células receptoras? ¿Cuáles son las células procariotas más utilizadas? ¿Cuál es el método de conversión?
Después de introducir el ADN recombinante triple en las células receptoras, las células receptoras que contienen el vector de expresión génica se analizan en función de si se expresa el gen marcador.
IV.Detección y expresión del gen diana
En primer lugar es necesario detectar si el gen diana se ha insertado en el ADN cromosómico del organismo genéticamente modificado. Método: tecnología de hibridación molecular de ADN. ¿Cuál es el fundamento de este método?
En segundo lugar, es necesario detectar si el gen diana ha sido transcrito a ARNm. Método: Utilice el gen objetivo marcado como sonda para hibridar con ARNm.
3. Finalmente, detectar si el gen diana se traduce en proteína. Método: extraer proteínas de organismos genéticamente modificados y utilizar los anticuerpos correspondientes para la hibridación antígeno-anticuerpo.
Cuatro. En ocasiones es necesario realizar una identificación a nivel biológico individual. Por ejemplo, si las plantas transgénicas resistentes a los insectos tienen rasgos de resistencia a los insectos.
1.3 Aplicación de la ingeniería genética
1. Ingeniería genética vegetal: plantas genéticas resistentes a insectos, resistentes a enfermedades y de resistencia inversa, utilizando transgenes para mejorar la calidad de las plantas.
2. Ingeniería genética animal: aumentar la tasa de crecimiento de los animales, mejorar la calidad de los productos ganaderos, utilizar animales genéticamente modificados para producir medicamentos y servir como donantes para trasplantes de órganos.
3. Fármacos modificados genéticamente: citocinas, anticuerpos, vacunas, hormonas, etc.
4. Terapia genética: introducir genes exógenos normales en el cuerpo del paciente para que el producto de expresión genética pueda funcionar y lograr el propósito de tratar la enfermedad. Este es el medio más eficaz para tratar enfermedades genéticas.
1.4 El auge de la ingeniería de proteínas
1. ¿Por qué las proteínas naturales no pueden satisfacer plenamente las necesidades de producción y uso? ¿Cuáles son los enfoques básicos de la ingeniería de proteínas?
2. Ingeniería de proteínas: se refiere a la transformación de proteínas existentes o la creación de una nueva proteína mediante modificación genética o síntesis genética basada en las reglas estructurales de las moléculas de proteínas y la relación entre sus funciones biológicas. las necesidades de la producción y la vida humanas. (La ingeniería genética en principio sólo puede producir proteínas que ya existen en la naturaleza)
Tema 2. Ingeniería celular
¿Qué es la ingeniería celular? Según los diferentes objetos operativos, ¿en qué tipos se puede dividir?
2.1.1 Tecnologías básicas de la ingeniería celular vegetal
1. Base teórica (principio): totipotencia celular.
¿Qué es la totipotencia celular? ¿Por qué las células no muestran totipotencia durante el crecimiento y desarrollo biológico?
Dificultad de expresión de la totipotencia: óvulo fecundado>célula germinal>célula madre>célula somática;célula vegetal>célula animal.
Tecnología de cultivo de tejidos vegetales - proceso
¿Qué es el cultivo de tejidos vegetales? ¿Qué es la desdiferenciación? ¿Cuál es la esencia de la desdiferenciación? ¿Cuáles son las consecuencias de la desdiferenciación (el proceso de restauración de la totipotencia celular)? ¿Qué es la rediferenciación? ¿Qué es el callo y cuáles son sus características?
Segundo estado: Es el proceso final de cultivo de plantas transgénicas e hibridación de células somáticas vegetales para cultivar nuevas variedades vegetales.
3. Tecnología de hibridación de células somáticas vegetales - proceso
¿Cuál es el primer obstáculo que se encuentra en la fusión de células somáticas vegetales? ¿Cuál es la forma suave de quitar paredes? ¿Los protoplastos se fusionarán naturalmente cuando se unan?
2. ¿Qué es la hibridación de células somáticas vegetales? Tres significados: Superar los obstáculos de la incompatibilidad de la hibridación a distancia entre diferentes organismos.
¿Cuál es la diferencia entre la hibridación sexual tradicional y la hibridación somática en este apartado? (Modo reproductivo; especie)
2.1.2 Aplicación práctica de la ingeniería celular vegetal
1. Nuevas formas de reproducción vegetal
Micropropagación. ¿Qué es la tecnología de micropropagación de plantas?
¿Cuáles son las ventajas de la tecnología de micropropagación? (Velocidad de reproducción rápida; mantiene los rasgos maternos; no restringido por las estaciones naturales de crecimiento)
Desintoxicación del segundo cultivo. ¿Cuáles son los síntomas después de que los cultivos de propagación asexual se infectan con veneno? ¿Qué es la desintoxicación de cultivos?
Tres semillas artificiales.
¿Cuáles son los inconvenientes de las semillas naturales? ¿Qué son las semillas artificiales? ¿Cuáles son las ventajas?
2. Cultivo de nuevas variedades de cultivos
Mejora de haploides. ¿Qué es la reproducción haploide? ¿Cuál es el principio? ¿Qué métodos se utilizan comúnmente? ¿Cuáles son las ventajas?
Utilización de mutantes dobles. ¿Por qué se producen fácilmente mutaciones en el cultivo de tejidos?
3. Comparación de cultivos libres de virus, semillas artificiales y mejoramiento haploide. ⒈Puntos similares: Se utiliza tecnología de micropropagación en el proceso de reproducción. ⒉Diferencia: la desintoxicación de cultivos enfatiza que los materiales no deben ser tóxicos; las semillas artificiales solo deben cultivarse para obtener cuerpos embrioides, yemas adventicias, yemas terminales y yemas axilares, la reproducción es esencialmente sexual;
Producción en fábrica de productos celulares. ¿Cuáles son los principales productos celulares que usa la gente?
2.2.1 Cultivo de células animales y tecnología de transferencia nuclear
¿Cuáles son los métodos técnicos comúnmente utilizados para la ingeniería de células animales? ¿Cuál de estos proyectos es la base de otras técnicas de ingeniería de células animales?
1. Cultivo de células animales
Un concepto: el cultivo de células animales consiste en extraer tejidos relevantes del cuerpo animal, dispersarlos en células individuales y luego colocarlos en un medio de cultivo adecuado. , permitiendo que estas células crezcan y se multipliquen.
Segundo proceso: recogida → dispersión → preparación de suspensión → cultivo primario → subcultivo. ¿Cómo se maneja cada paso?
⒈¿Por qué se deben dispersar las células antes del cultivo celular?
⒉¿Qué es la adhesión celular? ¿Qué es la inhibición de contacto? ⒊¿Qué es la cultura primaria? ¿Qué es la subcultura?
⒋¿Por qué las células utilizadas para el trasplante nuclear suelen realizarse dentro de 10 generaciones? ¿Cuáles son las características de las células después de 10 generaciones?
El cultivo de tres células animales debe cumplir las siguientes condiciones (¿Qué es el entorno interno? ¿Qué efecto tiene el entorno interno y la homeostasis en las células?)
1. ambiente tóxico. El medio de cultivo debe tratarse asépticamente. Por lo general, se agrega una cierta cantidad de antibióticos a la solución de cultivo para evitar la contaminación durante el proceso de cultivo. Además, el medio de cultivo debe reemplazarse periódicamente para evitar que la acumulación de metabolitos cause daño a las propias células.
⒉ Nutrición: Ingredientes del medio sintético: azúcar, aminoácidos, factores promotores del crecimiento, sales inorgánicas, oligoelementos, etc. Se suelen añadir ingredientes naturales como suero y plasma.
⒊Temperatura y pH. Temperatura adecuada: Para los mamíferos, es principalmente 36,5 ℃ + 0,5 ℃ pH: 7,2 ~ 7,4;
⒋Entorno gaseoso. 95 aire + 5 CO2. El O2 es necesario para el metabolismo celular y la función principal del CO2 es mantener el pH del medio de cultivo.
Cuatro aplicaciones de la tecnología de cultivo de células animales: preparación de vacunas virales, interferones, anticuerpos monoclonales, detección de sustancias tóxicas y cultivo de diversas células para investigación médica.
Comparación de cinco cultivos de células animales y cultivos de células (tejidos) vegetales
Artículo de comparación Principio Medio Resultado Medio Ambiente Cultivo Propósito del cultivo
Cultivo de tejidos vegetales Totipotencia celular Sólido; Los nutrientes y las hormonas se pueden cultivar en plantas, in vitro, micropropagación, desintoxicación de cultivos, etc.
Cultivo de células animales, proliferación celular, nutrientes líquidos, suero animal, etc., cultivados en grupos de células; , in vivo o in vitro, para obtener productos celulares o células, etc.
2. Tecnología de transferencia nuclear de células somáticas animales y clonación animal
¿Por qué no se pueden obtener individuos animales completos mediante ¿Cultivo de células animales? ¿Qué es la transferencia nuclear animal? ¿Qué es un animal clonado?
Categoría uno: transferencia nuclear de células embrionarias (relativamente fácil); transferencia nuclear de células somáticas (relativamente difícil).
La segunda razón para elegir ovocitos enucleados: los ovocitos son relativamente grandes y fáciles de operar; tienen mucho citoplasma y son ricos en nutrientes.
El proceso de transferencia nuclear de células trisómicas: toma de células somáticas del animal donante → cultivo de células del donante → fusión de células del donante y ovocitos enucleados → células recombinantes → embriones tempranos → trasplantados al útero del animal receptor → clonación del animal.
⒈¿Por qué se deben utilizar los ovocitos como células receptoras? ¿Qué etapa de ovocitos se seleccionaron? ¿Cómo eliminar el núcleo del ovocito?
⒉¿Cómo fusionar células de donante y receptor? ¿Cómo activar las células receptoras? ¿Cuál es el propósito de la activación?
Las perspectivas de aplicación de la tecnología de transferencia nuclear de células tetrasómicas
⒈Acelerar el proceso de mejora genética del ganado y promover la cría de ganado excelente ⒉Proteger especies en peligro de extinción y aumentar el número de supervivientes; preciosa proteína médica; ⒋Como donante para xenotrasplantes; ⒌Para trasplantes de tejidos y órganos, etc.
Problemas con la tecnología de transferencia nuclear de células de cinco cuerpos: Los animales clonados tienen problemas de salud y presentan defectos genéticos y fisiológicos.
2.2.2 Fusión de células animales y anticuerpos monoclonales
1.
2. Los principios de la fusión de células animales y la fusión de protoplastos vegetales son básicamente los mismos. Los métodos para inducir la fusión de células animales son similares a los de la fusión de protoplastos vegetales. Los factores de inducción comúnmente utilizados incluyen polietilenglicol, virus inactivados. , estimulación eléctrica, etc.
3. La importancia de la fusión de células animales: supera la incompatibilidad de la hibridación a distancia y se convierte en un medio importante para estudiar la genética celular, la inmunidad celular, los tumores y el cultivo de nuevas especies biológicas.
IV.Comparación de la fusión de células animales y la hibridación de células somáticas vegetales
Proyecto comparativo Principio Método Método de inducción Propósito principal
Hibridación de células somáticas vegetales Fluidez de la membrana celular, célula Totipotencia Induce la fusión de protoplastos después de la eliminación de la pared Métodos físicos y químicos Supere el obstáculo de la incompatibilidad de híbridos distantes y obtenga plantas híbridas
Fusión de células animales Fluidez de la membrana celular Induce la fusión celular después de dispersar las células Método físico, químico y biológico para preparar monoclonales anticuerpos
5. Anticuerpos monoclonales: se utiliza un solo linfocito B para reproducirse asexualmente y formar una población celular. Dicha población celular puede producir anticuerpos con propiedades químicas únicas y una fuerte especificidad.
¿Cuáles son los métodos tradicionales de producción de anticuerpos y sus deficiencias? ¿Cuáles son las características de los linfocitos B? Proceso de preparación de anticuerpos monoclonales
⒈Fusión de células animales⑴Materiales: células de mieloma y linfocitos B estimulados por antígenos. (Se eligieron dos tipos de células en ratones porque la hibridación celular de la misma especie fue exitosa; ¿cuáles son las características de estos dos tipos de células?)
⑵ Fusión: métodos físicos, químicos, biológicos, etc. se puede utilizar para la inducción (habrá ¿Cuántos métodos de fusión existen? (3) Utilice un medio selectivo para detectar células de hibridoma. (¿Cuáles son las características de este tipo de células? ¿Por qué?)
⒉ Cultivo de células animales ⑴ Cultivo de clonación y detección de anticuerpos de células de hibridoma, y detección de células de hibridoma que pueden secretar los anticuerpos requeridos ⑵ In vivo; o cultivo in vitro a gran escala. (¿Se pueden utilizar anticuerpos monoclonales de ratón para tratar enfermedades humanas?)
Las ventajas de tres anticuerpos monoclonales: gran especificidad, alta sensibilidad y se pueden preparar en grandes cantidades.
Cuatro aplicaciones de los anticuerpos monoclonales: 1. Como reactivos de diagnóstico: identifican con precisión diferencias sutiles en diversas sustancias antigénicas y se unen específicamente a ciertos antígenos. Tienen las ventajas de precisión, eficiencia, simplicidad y velocidad. ⒉ Se utiliza para tratar enfermedades y transportar medicamentos: Se utiliza principalmente para el tratamiento del cáncer y se puede convertir en "misiles biológicos" (¿de qué partes se compone? ¿Qué función cumple cada una?), y una pequeña cantidad también se utiliza para tratar otras enfermedades.
Tema 3. Ingeniería embrionaria
¿Qué es la ingeniería embrionaria? ¿Cuáles son las principales tecnologías incluidas?
3.1 Fecundación interna y desarrollo embrionario temprano
1. Aparición de espermatozoides y óvulos
1. ⒉Período: desde el período del primer amor hasta el declive de la función reproductiva.
⒊Proceso ⑴ espermatogonias → espermatogonias múltiples → espermatocitos primarios ⑵ espermatocitos primarios → espermatocitos secundarios → espermatozoides ⑶ espermatozoides → espermatozoides (donde el núcleo se convierte en la cabeza del espermatozoide La parte principal de la cabeza; el aparato de Golgi se convierte en el acrosoma de la cabeza; el centrosoma evoluciona hacia la cola del espermatozoide; las mitocondrias forman la vaina mitocondrial; otras sustancias se concentran en gotitas protoplásmicas)
⒋⑴ Durante el proceso de conversión de los espermatozoides en espermatozoides, lo principal ¿Se han producido cambios? ¿Por qué se conservan el núcleo y las mitocondrias? ¿Por qué las mitocondrias se concentran en la base de la cola?
⑵Espermatozoide maduro: Tiene aspecto de renacuajo y consta de tres partes: cabeza, cuello y cola. ¿Está relacionado el tamaño del esperma con el tamaño del cuerpo del animal?
El lugar donde se producen dos óvulos: el ovario. ⒉Período: El embrión se encuentra después de la diferenciación sexual.
⒊Proceso: oogonia → oogonia múltiple → ovocito primario → ovocito secundario → óvulo
¿Cuándo son las dos divisiones de la meiosis, dónde se hizo?
⒋Los folículos se componen principalmente de ovocitos y células foliculares. Los ovocitos y las células foliculares circundantes del folículo en crecimiento sobresalen hacia la cavidad del folículo para formar cúmulos. Ovulación: proceso en el que el ovocito, la zona pelúcida circundante (compuesta de glicoproteína) y la corona radiada (una capa de células foliculares fuera de la zona pelúcida) se descargan del folículo. Después de la ovulación, se forma el cuerpo lúteo en la ubicación del folículo.
¿Los óvulos recién liberados son óvulos maduros? ¿En qué parte del cuerpo de la madre se fertiliza con esperma?
Comparación de tres espermatozoides y óvulos: ⒈Similitudes: ambos experimentan mitosis en la etapa inicial, aumentando continuamente el número de células germinales que se pueden formar después de dos meiosis.
⒉Diferencias: una espermatogonia → cuatro espermatozoides; una oogonia → un óvulo; el espermatozoide tiene forma de renacuajo; el óvulo es esférico y la formación de espermatozoides comienza en la etapa primordial; La extracción de óvulos de animales y su almacenamiento en los ovarios se completan antes de que nazca el feto.
2. Fertilización ⒈Concepto: se refiere al proceso en el que el espermatozoide y el óvulo se combinan para formar un cigoto (es decir, un óvulo fecundado).
⒉ Signo: Cuando se pueden observar dos cuerpos polares en el espacio entre la membrana vitelina y la zona pelúcida. ⒊Lugar: Trompa de Falopio.
⒋Proceso ⑴ Etapa preparatoria antes de la fertilización Etapa preparatoria 1 - Capacitación de los espermatozoides: es decir, el fenómeno de que los espermatozoides deben sufrir los cambios fisiológicos correspondientes en el tracto reproductivo de las hembras antes de que puedan obtener la capacidad de fertilizar.
Etapa preparatoria 2 - preparación del óvulo: es decir, cuando el óvulo alcanza la metafase de la segunda división de la meiosis en las trompas de Falopio, es capaz de ser fecundado.
⑵ Etapa de fertilización: el espermatozoide y el óvulo se encuentran → reacción acrosómica (→ liberación de enzima acrosómica → disuelven las células del cúmulo (corona radiata) → cruzan la corona radiata → entran en contacto con la zona pelúcida → la enzima acrosómica disuelve la zona pelúcida → Cruzando la zona pelúcida) → Contactando la membrana vitelina → Produciendo una reacción de la zona pelúcida → Formando la primera barrera → Los espermatozoides son abrazados por las microvellosidades → Fusión de la membrana externa de los espermatozoides y la membrana vitelina → Los espermatozoides ingresan al óvulo → Produciendo el efecto de sellado de la membrana vitelina → Formando la segunda barrera → Formación del pronúcleo masculino → formación del pronúcleo femenino → desarrollo, movimiento, contacto y fusión de los pronúcleos masculino y femenino → formación del óvulo fecundado. ①¿Cuáles son las principales etapas de la fertilización?
②¿Qué es la reacción acrosómica? ¿Qué es una reacción de la zona pelúcida? ¿Qué es el sellado de la membrana vitelina? ¿Cuáles son sus respectivas funciones?
③¿Qué son los pronúcleos femeninos y masculinos? ¿Cuándo se formaron?
Cuarto significado: Mantener un número constante de cromosomas en las células somáticas de los antecesores y descendientes de cada organismo, muy importante para la herencia y variación de los organismos.
3. Desarrollo embrionario: se refiere al proceso en el que los huevos fecundados se convierten en larvas. El óvulo fertilizado se desarrolla inicialmente en las trompas de Falopio y sufre mitosis.
Una etapa de escisión. Características: La mitosis ocurre dentro de la zona pelúcida y el número de células continúa aumentando, pero el tamaño total del embrión no aumenta o disminuye ligeramente.
Dos embriones de mórula. Características: Cuando el número de células embrionarias alcanza aproximadamente 32, el embrión forma un denso grupo de células que parece una mora. Es una célula totipotente.
Tres blastocistos. Características: Las células comienzan a diferenciarse (la totipotencia de las células sigue siendo relativamente alta durante este período). La parte exterior son las células del trofoblasto, que se convertirán en membranas fetales y placenta; las células más grandes reunidas en un extremo del embrión se denominan masa celular interna, que se desarrollará en varios tejidos del feto en el futuro. La cavidad en el medio se llama blastocele. ¿Qué es la incubación?
Cuatro gástrulas.
Características: Tiene la diferenciación de tres capas germinales, con blastocele y cavidad gástrula.
3.2 Fecundación in vitro y cultivo temprano de embriones
1. Fecundación in vitro
1. Recolección y cultivo de ovocitos
Principales métodos : Tratados con gonadotropina para provocar la liberación de más óvulos, luego los óvulos se eliminan de las trompas de Falopio y se fertilizan directamente con espermatozoides capacitados in vitro. El segundo método: recolectar ovocitos de los ovarios de hembras recién sacrificadas; el tercer método consiste en aspirar directamente los ovocitos de los ovarios de animales vivos con la ayuda de detectores ultrasónicos, laparoscopios, etc. Los ovocitos recolectados deben cultivarse artificialmente y madurarse in vitro antes de que puedan ser fertilizados con espermatozoides capacitados.
Segunda recogida y capacitación de espermatozoides ⒈ métodos de recogida: método de vagina falsa, método de sujeción de la mano y estimulación eléctrica, etc.
⒉Tratamiento de capacitación: antes de la fertilización in vitro, los espermatozoides deben capacitarse. ⑴Método de cultivo: coloque los espermatozoides extraídos del epidídimo en una solución de capacitación preparada artificialmente y cultive los espermatozoides durante un período de tiempo alcanzable. Como roedores, conejos y cerdos. ⑵Método químico: coloque los espermatozoides en una cierta concentración de heparina o solución de ionóforo de calcio A23187 y use medicamentos químicos para inducir la capacitación de los espermatozoides. Como el ganado vacuno y ovino.
Triple fertilización: los espermatozoides capacitados y los óvulos maduros cultivados completan el proceso de fertilización en una solución de capacitación o en una solución de fertilización específica.
2. Cultivo temprano de embriones
Cultivo temprano de embriones: después de que los espermatozoides y los óvulos sean fertilizados in vitro, los óvulos fertilizados deben trasladarse al medio de cultivo de desarrollo y continuar con su cultivo. para comprobar el estado de fertilización y la capacidad de desarrollo del óvulo fertilizado. La composición del medio de cultivo es compleja. Además de algunas sales inorgánicas y sales orgánicas, se deben añadir nutrientes como vitaminas, hormonas, aminoácidos y nucleótidos, así como suero y otras sustancias. Cuando los embriones se desarrollan hasta una etapa adecuada, se pueden extraer para trasplantarlos al receptor o criopreservarlos. El momento de la transferencia de embriones varía en diferentes animales.
3.3 Aplicación y perspectivas de la ingeniería embrionaria
1. 1. ¿Qué es la transferencia de embriones? ¿Qué es un "donante"? ¿Qué es un "receptor"? (El donante debe ser una raza excelente y la hembra, como receptora, debe ser una raza común o abundante).
Segundo estado: cualquier tecnología de ingeniería embrionaria, como la transgénesis, la transferencia nuclear o la fertilización in vitro. Todos los embriones producidos deben someterse a tecnología de transferencia de embriones para obtener descendencia, que es el último "proceso" de ingeniería embrionaria.
La situación actual y la importancia del trasplante de tres embriones: ⒈ acelera el trabajo de reproducción y la mejora de la raza; ⒉ ahorra muchos costos de compra de animales reproductores; ⒊ nacimientos múltiples por niño; ⒋ preserva los recursos genéticos y las especies en peligro de extinción; ⒌ puede aprovechar al máximo las excelentes cualidades del potencial reproductivo individual de las hembras, acortar el ciclo reproductivo y aumentar el número de crías producidas en la vida.
Cuatro principios fisiológicos básicos: 1. Después de que un animal está en celo y ovula, los cambios fisiológicos en los órganos reproductivos del donante y del receptor del mismo animal son los mismos. Esto proporciona el mismo entorno fisiológico para que el embrión del donante se transfiera al receptor.
⒉ Los primeros embriones se encuentran en estado libre durante un determinado periodo de tiempo. Esto hace posible recolectar embriones.
⒊La receptora no sufre un rechazo inmunológico de los embriones extraños trasplantados al útero. Esto brinda la posibilidad de que el embrión sobreviva en el receptor.
⒋El embrión donante puede establecer conexiones fisiológicas y tisulares normales con el útero receptor, pero las características genéticas del embrión donante no se verán afectadas durante el embarazo.
Los cinco procedimientos básicos incluyen principalmente
(1) Selección y procesamiento de donantes y receptores. Seleccione un donante con excelentes características genéticas y rendimiento productivo, un receptor con un físico sano y capacidad reproductiva normal, y el donante y el receptor sean de la misma especie. Las hormonas también se utilizan para el tratamiento del estro sincrónico y las gonadotropinas se utilizan para la superovulación de las vacas donantes. ⑴ Seleccionar donantes y receptores ① Donantes: personas con excelente desempeño genético y productivo; ② Receptores: personas con salud y capacidad reproductiva normal; ⑵ Tratamiento: Estro al mismo tiempo. Método específico: inyección de hormonas relevantes.
⒉Recoge ovocitos. Método: Inyectar gonadotropinas para superovular a la donante.
⒊Cría o inseminación artificial. Fuente de esperma: Excelentes animales machos de la misma especie.
⒋Recoger, examinar, cultivar o conservar embriones. El séptimo día después del servicio o la inseminación, se utiliza un dispositivo especial de lavado de óvulos para eliminar los embriones en el útero de la vaca donante (también llamado lavado de óvulos).
Realice una inspección de calidad de los embriones. En este momento, los embriones deben desarrollarse hasta la etapa de mórula o blastocisto. Trasplantar directamente al recipiente o almacenar en nitrógeno líquido a -196°C.
⒌Trasplanta los embriones. ⑴Método quirúrgico: se extraen el útero y el ovario de la receptora, se inyecta el embrión en el cuerno uterino y se sutura la herida.
⑵ Método no quirúrgico: enviar el tubo de trasplante que contiene el embrión a la parte correspondiente del útero de la vaca receptora e inyectar el embrión.
⒍Examen tras el trasplante. Se controla la preñez de las vacas receptoras.
2. El concepto de segmentación embrionaria: se refiere a la tecnología que utiliza métodos mecánicos para cortar embriones en etapa temprana en 2 partes iguales, 4 partes iguales, etc., y luego obtener gemelos idénticos o fetos múltiples a través de ellos. trasplante.
Segundo significado: La descendencia de un mismo embrión tiene el mismo material genético y pertenece a la reproducción asexual.
Tres fundamentos teóricos: la totipotencia de las células embrionarias animales. Por tanto, el estadio para la división embrionaria es una mórula o blastocisto que esté bien desarrollado y tenga forma normal.
Cuatro procedimientos operativos: utilice una aguja divisoria o una cuchilla divisoria para cortar el embrión, succionar la mitad del embrión e inyectarlo en la zona pelúcida vacía preparada, o trasplantar directamente el medio embrión desnudo al receptor. . Los principales instrumentos utilizados son microscopios sólidos y micromanipuladores. Precauciones de operación: 1. Al dividir embriones en la etapa de blastocisto, la masa celular interna debe dividirse en partes iguales. La razón es que la masa celular interna generalmente no aparece hasta la etapa de blastocisto. Es la célula básica que se desarrolla hasta convertirse en el embrión. Las otras células son los trofoblastos, que solo proporcionan nutrientes para el desarrollo del embrión y el feto. Si la masa celular interna no se puede dividir equitativamente durante la división, problemas como que la parte que contiene una gran cantidad de masa celular interna puede tener una gran capacidad para desarrollarse normalmente, mientras que la parte que contiene una pequeña cantidad puede estar bloqueada o subdesarrollada, o incluso incapaz. para desarrollarse. ⒉Cuantos más embriones se dividan, más difícil será la operación y menor será la tasa de éxito del trasplante.
Cinco desventajas de la tecnología de segmentación de embriones: 1. El peso de los animales recién nacidos es bajo y existen diferencias en el color y las marcas del pelaje. 2. La posibilidad de utilizar la tecnología de segmentación de embriones para producir fetos múltiples idénticos es limitada; .
3. Células madre embrionarias - ¿Qué son las células madre embrionarias de mamíferos?
Dos características: 1. Forma: tamaño pequeño, núcleo grande y nucléolo evidente; 2. Función: totipotencia del desarrollo y puede diferenciarse en cualquier célula tisular en animales adultos; las células pueden proliferar sin diferenciación. Puede ser criopreservado o modificado genéticamente.
Tres usos principales: 1. Puede usarse para estudiar la ontogenia y las reglas de desarrollo de los mamíferos; 2. Es un material ideal para estudiar la diferenciación celular en condiciones in vitro, como los factores inductores de diferenciación. se agregan taurina y otros químicos al medio de cultivo. Se puede inducir que las células ES se diferencien en diferentes tipos de células tisulares, lo que proporciona un medio eficaz para revelar los mecanismos de diferenciación celular y apoptosis; se puede utilizar para tratar ciertas enfermedades persistentes; en humanos, como el síndrome de Parkinson, la diabetes juvenil, etc.; ⒋Utilizando las características de ser inducidos a diferenciarse para formar nuevas células tisulares, el trasplante de células ES puede reparar partes necróticas o degeneradas y restaurar funciones normales; A través de la inducción de la diferenciación de células ES in vitro, se cultivan directamente tejidos y órganos artificiales para trasplante de órganos para resolver los problemas de órganos donados insuficientes y rechazo inmunológico después del trasplante de órganos.
Tema 4. Seguridad y cuestiones éticas de la biotecnología
4.1 Seguridad de los organismos genéticamente modificados
1 Organismos genéticamente modificados y seguridad alimentaria
< p. >Puntos de vista opuestos: Se oponen a la "equivalencia sustancial", los efectos de histéresis, la aparición de nuevos alérgenos y los cambios en los ingredientes nutricionales.La visión positiva: hay evaluación de seguridad, actitud responsable de los científicos, no hay ejemplos ni evidencia.
2. Organismos genéticamente modificados y bioseguridad: impacto en la biodiversidad.
Vista opuesta: se propagan fuera del área de plantación y se convierten en especies silvestres, se convierten en especies exóticas invasoras, recombinan patógenos dañinos, se convierten en súper malezas y pueden causar "contaminación genética".
La visión positiva: vitalidad limitada, aislamiento reproductivo, distancia de transmisión del polen limitada y tiempo de supervivencia del polen limitado.
3. Organismos genéticamente modificados y seguridad ambiental: impacto en la estabilidad de los ecosistemas.
Visión contraria: la ruptura de los límites de las especies, la contaminación secundaria, la recombinación de microorganismos patógenos dañinos, proteínas tóxicas, etc. pueden ingresar al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria.
La visión positiva: no cambiar el estado de clasificación original de los organismos, reducir el uso de pesticidas y proteger el medio ambiente del suelo de las tierras agrícolas.
4.2 Atención a las cuestiones éticas de la biotecnología
1. Clonación humana: dos visiones diferentes, la mayoría de la gente tiene una actitud negativa.
Razones para la negación: La clonación humana viola gravemente la ética y la moral humanas y es un abuso de la tecnología de clonación; la clonación humana impacta la ética y los conceptos morales tradicionales existentes, como el matrimonio, la familia y las relaciones de género; a Personas creadas artificialmente que son mental y socialmente enfermas.
Razones para la afirmación: Los problemas técnicos se pueden resolver mediante métodos como la clasificación de embriones, el diagnóstico genético y el examen cromosómico. Las tecnologías inmaduras sólo pueden madurar mediante la práctica.
La actitud del gobierno chino: prohíbe la clonación reproductiva y no se opone a la clonación terapéutica. Los cuatro principios del no: no aprobar, no permitir, no apoyar y no aceptar ningún experimento sobre clonación humana reproductiva.
2. Fertilización in vitro: Existen dos diferencias entre la fertilización in vitro para dos propósitos. Opiniones diferentes, la mayoría de la gente está de acuerdo.
Razones para la negación: Tratar la fertilización in vitro como una fábrica de partes humanas es una falta de respeto a la vida; la vida temprana también tiene derecho a vivir, y abandonar o matar el exceso de embriones equivale a "asesinato".
Razones para la afirmación: Resuelve el problema de la infertilidad y proporciona la mejor y más rápida forma de tratar a los pacientes con células madre hematopoyéticas en la médula ósea. Proporcionar células madre hematopoyéticas en la médula ósea no causará daños a la FIV.
3. Tarjetas de identificación genética
Motivos de la denegación: La filtración de información genética personal conduce a una discriminación genética, que inevitablemente conducirá a graves consecuencias como desempleo genético, dificultades maritales personales, y alienación de las relaciones interpersonales.
Razones de afirmación: A través de pruebas genéticas se pueden tomar medidas preventivas tempranas y lograr un tratamiento oportuno para salvar la vida del paciente.
4.3 Prohibición de armas biológicas
1. Armas biológicas: Los agentes de guerra biológica y las armas y equipos utilizados para liberarlos se denominan colectivamente armas biológicas. Los agentes de guerra biológica se refieren a microorganismos y sus toxinas que causan enfermedades a humanos y animales y dañan los cultivos durante la guerra.
2. Tipos: bacterias patógenas, virus, venenos bioquímicos y bacterias patógenas genéticamente recombinadas.
3. Métodos de distribución: inhalación, ingestión accidental, contacto con elementos portadores de gérmenes, picaduras de insectos portadores de gérmenes, etc.
4.Características: Fuerte patogenicidad, la mayoría de ellos son contagiosos, muchas rutas de infección, amplia contaminación, período de incubación, difícil de detectar, largo tiempo dañino, etc. 5. La Convención sobre Armas Biológicas y la actitud del gobierno chino.
Tema 5. Ingeniería Ecológica
Concepto: La ingeniería ecológica se refiere a los principios y métodos básicos de la ecología y sistemática aplicadas por el hombre. A través del diseño, control y montaje técnico del sistema, se aplica la Reparación y. reconstruir el ambiente ecológico dañado, mejorar los métodos de producción tradicionales que causan contaminación y daño ambiental, y aumentar la productividad del ecosistema, promoviendo así el desarrollo armonioso de la sociedad humana y el ambiente natural.
5.1 Principios básicos de la ingeniería ecológica
¿Qué es la economía ecológica? ¿Cómo podemos realizar la economía ecológica (economía circular)?
Principios básicos que sigue la ingeniería ecológica
1. Principio de reciclaje y regeneración de materiales. Base teórica: ciclo de la materia. Ejemplo: “Agricultura sin residuos”.
2. Principio de diversidad de especies. Base teórica: estabilidad de los ecosistemas. Características: Cuanto más ricas sean las especies, mayor será la estabilidad de resistencia del ecosistema.
3. Principios de coordinación y equilibrio. Base teórica: coordinación y equilibrio entre los organismos y el medio ambiente.
4. El principio de integridad. Base teórica: El enorme sistema compuesto por sociedad, economía y naturaleza.
5. Principios de sistemas e ingeniería. La estructura de un sistema determina sus principios funcionales. Base teórica: Distribuido es mejor que centralizado y en anillo. El principio de integridad de dos sistemas. Base teórica: La función del todo es mayor que la suma de sus partes.
5.2 Ejemplos y perspectivas de desarrollo de la ingeniería ecológica
1. Ejemplos de ingeniería ecológica
Un proyecto ecológico de desarrollo rural integral.
Problema: Utilización multinivel de materiales y energía en zonas rurales. Contramedidas: Realizar proyectos ecológicos de desarrollo integral.
Proyectos ecológicos para el manejo integral de la segunda pequeña cuenca. Problema: Erosión del suelo en pequeñas cuencas. Contramedidas: Realizar una gestión integral.
Tres grandes proyectos regionales de restauración de ecosistemas. Pregunta: el problema de la desertificación de la tierra en mi país. Contramedidas: forestación, devolución de tierras agrícolas a bosques, devolución de pastizales, etc.
Cuatro proyectos de restauración ecológica de humedales. Problema: Reducción y destrucción de los humedales. Contramedidas: controlar la contaminación, devolver las tierras de cultivo a los lagos, etc.
Proyecto de restauración ecológica de terrenos abandonados en el distrito de Minmetals. Problema: El daño al medio ambiente ecológico en la zona minera. Contramedidas: Reparar el terreno, restaurar la vegetación, etc.
Seis proyectos ecológicos medioambientales de ciudad. Problema: El ecosistema urbano enfrenta problemas de contaminación como basura, aire y ruido. Contramedidas: Gestión integral del enverdecimiento urbano, depuración de aguas residuales y tratamiento de residuos.
La ingeniería ecológica también tiene limitaciones. Sólo prevenir el daño ecológico y aprovechar al máximo la capacidad de restauración natural del ecosistema es la salida fundamental.
2. Perspectivas de desarrollo de la ingeniería ecológica
1. ¿Cuáles son los experimentos y revelaciones de "Biosphere 2"?
2 Análisis y perspectivas de desarrollo de la ingeniería ecológica en mi país
1. ¿Cuáles son las características de la ingeniería ecológica en los países occidentales?
⒉¿Cuáles son los problemas y perspectivas de desarrollo de la ingeniería ecológica en mi país?