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簡介：生物機械工程研究機械工程學(xué)院機電2011杜建忠（1179203135）生物機械工程研究進(jìn)展生物機械工程BIOMECHAMICALENGINEERING是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的重要組成部分它利用現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、信息科學(xué)與技術(shù)的理論和方法研究、創(chuàng)造新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備用來治療、康復(fù)、保健保障人民健康提高醫(yī)療水平是推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)步的一門新興交叉學(xué)科同時也是一門邊緣學(xué)科。該學(xué)科的研究內(nèi)容涉及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)和生物流變學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)、仿生學(xué)、電子學(xué)、計算機與信息科學(xué)、控制理論等其中人體適用材料、人工器官、醫(yī)療器械、遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)、運動與康復(fù)機械、醫(yī)用與仿生機器人等內(nèi)容的研究、設(shè)計、制造都與機械工程密切相關(guān)。生物機械工程的研究現(xiàn)狀及其意義國外在生物機械工程方面的研究起步較早許多研究成果已進(jìn)入實用化階段。目前美國、日本及歐洲一些國家在該領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位許多發(fā)達(dá)國家在高等院校、科研機構(gòu)建立了有關(guān)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的教學(xué)系、科和研究機構(gòu)。日本政府從2002年度實施“納米醫(yī)療器械開發(fā)計劃”同年秋日本岡山大學(xué)醫(yī)學(xué)系的科研人員宣布他們已經(jīng)研制出一種可以置入人體內(nèi)部的小型人工肺開發(fā)毫米級的內(nèi)窺鏡等各種微型醫(yī)療器械力爭5～10年后達(dá)到實用化水平。在美國有近百所高校設(shè)立了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)。近年來美國一改傳統(tǒng)冠心病手術(shù)方案在植入心臟的金屬動脈包裹一層特殊的藥膜以預(yù)防心臟冠狀動脈阻塞的復(fù)發(fā)。目前我國醫(yī)療器械市場主要依賴進(jìn)口年銷售額已達(dá)550億元。生物機械工程學(xué)的誕生和發(fā)展有力地推動了醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步加速了醫(yī)學(xué)科學(xué)的現(xiàn)代化顯著提高了醫(yī)療和診斷水平因此機械科學(xué)與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的結(jié)合是符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和發(fā)展方向的。國際上很早就非常重視生活質(zhì)量。隨著我國人民生活水平的提高人們也開始關(guān)注自身的健康問題對醫(yī)療水平和生活質(zhì)量提出了更高的要求。先進(jìn)的治療手段人工器官的移植、運動與康復(fù)機械和醫(yī)用與仿生機器人的使用將會愈來愈普遍。因此大力推動生物機械工程的研究與開發(fā)將大大促進(jìn)生物工程、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)與發(fā)展對提高我國醫(yī)療保健水平、保障人民健康、提高生活質(zhì)量等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響具有重大的社會和經(jīng)濟效益。生物機械工程主要研究領(lǐng)域與發(fā)展趨勢公元前500年當(dāng)時人們只能用肉眼觀察研究人體的解剖結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)發(fā)明了光學(xué)顯微鏡推動了解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展出現(xiàn)了細(xì)胞學(xué)研究。這時人們不但可以了解人體解剖的變化而且可以進(jìn)一步觀察細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化隨之誕生了組織學(xué)。光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn)使醫(yī)學(xué)的研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。由于普通光學(xué)顯微鏡的分辨率只有數(shù)個微米只能觀察細(xì)胞的形態(tài)變化而像病毒以及細(xì)胞的各種顯微結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了電子顯微鏡使人們的視力達(dá)到能看到千分之一微米的微小個體可以觀察研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。由此可見光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡都是光學(xué)、精密機械、電子學(xué)等研究的成果它們對推動醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用。生物醫(yī)學(xué)材料生物醫(yī)學(xué)材料是指用來制作各種人工器官和與人體生理環(huán)境相接觸的醫(yī)療用具和制品的材料它為醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。主要類型有天然高分子材料金屬與合金材料無機非金屬材料雜化材料與復(fù)合材料等。國內(nèi)外生物材料開發(fā)研究的主要趨勢是提高生物材料的生物相容性研究開發(fā)出生物相容性更好、更能適應(yīng)人體生理需要的新材料。利用分子設(shè)計學(xué)方法和仿生學(xué)根據(jù)需要設(shè)計、研制具有特定功能的材料發(fā)展仿生高性能工程材料最終達(dá)到材料本身具有生命性質(zhì)而與生命體產(chǎn)生生物性結(jié)合的目的。人工器官與人工肢體人體除大腦外其他多數(shù)器官都在進(jìn)行人工制造的研究而且不同程度地取得了進(jìn)展有的已成功地用于臨床如人工心臟瓣膜、人工血管、人工心肺機、人工血液、人工腎、人工肝、人工胰、人工關(guān)節(jié)、人工心臟及輔助循環(huán)、人工耳蝸、人工皮膚、人工肢體等等。人工器官和人工肢體發(fā)展的總趨勢是由體外型向體內(nèi)型過渡由大型向小型化、微型化發(fā)展由暫時應(yīng)用向永久替代置換、長期應(yīng)用發(fā)展功能逐步完善可靠性不斷提高。遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)始于20世紀(jì)50年代是計算機硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的有機融合它通過攝像機、顯微鏡、計算機等硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和信息接受設(shè)備使異地之間進(jìn)行有關(guān)醫(yī)學(xué)診斷、治療、護理、咨詢以及教育等方面的信息和數(shù)據(jù)傳遞使醫(yī)療資源共享既可以為偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者提供醫(yī)療服務(wù)降低醫(yī)療成本也可以作為醫(yī)生之間進(jìn)行交流及培訓(xùn)的工具逐步改變?nèi)藗兊纳?、工作方式和傳統(tǒng)的醫(yī)療模式已成為國際上廣泛關(guān)注的跨學(xué)科高科技如醫(yī)用機器人計算機輔助外科手術(shù)的研究如圖像處理、信號傳遞、精密機械和外科手術(shù)的結(jié)合。遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)的研究熱點遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)的研究熱點是遠(yuǎn)程放射學(xué)和圖像歸檔與通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會診和遠(yuǎn)程診斷遠(yuǎn)程病理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程皮膚科診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程牙科診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程治療、遠(yuǎn)程監(jiān)護和家庭護理技術(shù)、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)學(xué)咨詢、網(wǎng)上公共衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫建立、國際醫(yī)療聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用人機工程學(xué)發(fā)展多媒體醫(yī)學(xué)信息管理數(shù)據(jù)庫為遠(yuǎn)程醫(yī)療研究服務(wù)等。醫(yī)療器械醫(yī)療器械是用于人體疾病和傷殘診斷、預(yù)防、監(jiān)護、治療、緩解、補償人體結(jié)構(gòu)或生理過程的研究、替代或修復(fù)計劃生育等方面的儀器、設(shè)備、器具、材料或其他物品其品種、規(guī)格、功能多種多樣。醫(yī)用機器人國內(nèi)外已研究和開發(fā)了多種醫(yī)學(xué)機器人系統(tǒng)大致可分為3類醫(yī)療機器人社會福利機器人醫(yī)學(xué)教育機器人。有的已應(yīng)用于臨床具有巨大的潛在經(jīng)濟和社會效益。生物機械工程研究存在的主要問題國內(nèi)生物機械工程方面的研究和應(yīng)用雖然從1980年以來在引進(jìn)、消化及推廣應(yīng)用上已有一些成果但與發(fā)達(dá)國家相比差距太大。具體表現(xiàn)在政府部門未能把人民群眾的生活質(zhì)量、醫(yī)療水平和生命保障問題放在足夠重視的地位對生物機械工程技術(shù)研究開發(fā)的重大意義認(rèn)識不足企業(yè)對研發(fā)生物機械產(chǎn)品和開拓市場顯得信心不足和缺乏熱情生物機械學(xué)科沒有真正建立學(xué)術(shù)地位沒有真正確立生物機械工程研究人員很少研究經(jīng)費嚴(yán)重不足對基礎(chǔ)理論、材料及工藝的研究不夠設(shè)計制造水平不高等等。對策1大力宣傳生物機械工程研究對提高人民生活質(zhì)量和醫(yī)療保健水平、推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)步的重要意義。2成立中國機械工程學(xué)會生物機械工程學(xué)科分會確立生物機械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)地位推動生物機械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)交流和推廣應(yīng)用。3組織強有力的科研團隊大力開展生物機械工程的基礎(chǔ)理論研究強化生物機械工程與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息學(xué)、多媒體通信技術(shù)、計算機技術(shù)、仿生學(xué)、人機工程學(xué)等學(xué)科交叉與綜合的研究大力推動人體適用材料、人工器官、新型診療器械、醫(yī)護機器人及遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)等方面的研究和推廣應(yīng)用切實提高生物4建立我國生物機械的生物學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。謝謝觀賞

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簡介：教學(xué)目標(biāo)1、胚胎工程的概念2、精子和卵子的發(fā)生3、受精作用4、胚胎發(fā)育1、胚胎工程的概念操作的對象早期胚胎或配子技術(shù)手段胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植、體外受精等最后結(jié)果產(chǎn)生動物個體，滿足人類需求體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育（一）精子的發(fā)生1、場所2、時期3、過程精子的發(fā)生是在睪丸的曲細(xì)精管內(nèi)完成的從初情期開始直到生殖功能衰退發(fā)生的過程大體可分為三個階段一、精子和卵子的發(fā)生第二階段精原細(xì)胞經(jīng)過數(shù)次有絲分裂產(chǎn)生大量的精原細(xì)胞其中一部分經(jīng)過染色體復(fù)制等活動進(jìn)一步形成初級精母細(xì)胞。每一個初級精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四個含有單倍染色體的精子細(xì)胞。第一階段初級精母細(xì)胞的形成第二階段精子細(xì)胞的形成第三階段精子變形______變?yōu)榫宇^部的主要部分；_______發(fā)育為頭部的頂體；_______演變?yōu)榫拥奈?；_______形成線粒體鞘膜；其它物質(zhì)濃縮成_______（球形）。第三階段精子變形細(xì)胞核高爾基體中心體線粒體原生質(zhì)滴4、精子的形態(tài)（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同種動物精子的形態(tài)____，大小略有____，與動物的體形大小___。頭頸尾相似不同無關(guān)（二）卵子的發(fā)生1場所2時期卵子的發(fā)生是在卵巢內(nèi)完成的卵巢有產(chǎn)卵與排卵、分泌多種激素這二大功能）。性別分化以后（放射冠）3、過程雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過有絲分裂增加其數(shù)量，并演變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。初級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎印p數(shù)第一次分裂的時間是在雌性動物排卵前后完成的，結(jié)果是產(chǎn)生1個次級卵母細(xì)胞和1個第一極體暫不分離進(jìn)入輸卵管準(zhǔn)備與精子受精。減數(shù)第二次分裂時間是在精子和卵子結(jié)合的過程中，結(jié)果是產(chǎn)生1個成熟卵子和3個第二極體。精子與卵子的發(fā)生比較二、受精1、概念3、場所1、概念指精子和卵子結(jié)合形成合子即受精卵的過程。2、受精的標(biāo)志在卵細(xì)胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時3、場所受精是在輸卵管內(nèi)完成的。4、過程受精前的準(zhǔn)備階段受精階段準(zhǔn)備階段1精子獲能準(zhǔn)備階段2卵子的準(zhǔn)備準(zhǔn)備階段1精子獲能即精子必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。準(zhǔn)備階段2卵子的準(zhǔn)備即卵子在輸卵管內(nèi)成熟到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ中）時，才具備受精能力。受精階段包括精子穿越放射冠和透明帶、進(jìn)入卵細(xì)胞膜、雌雄原核形成和精卵結(jié)合等內(nèi)容。精、卵相遇頂體反應(yīng)頂體酶釋放頂體酶溶解透明帶接觸透明帶穿越放射冠溶解卵丘細(xì)胞（放射冠）穿越透明帶接觸卵細(xì)胞膜產(chǎn)生透明帶反應(yīng)形成第一道屏障（作用）精子被微絨毛抱合精子外膜與卵細(xì)胞膜融合精子進(jìn)入卵精子進(jìn)入卵后變化①變化②變化③產(chǎn)生卵細(xì)胞膜反應(yīng)形成第二道屏障（作用）尾部脫離核膜破裂形成雄原核形成雌原核激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體發(fā)育移動接觸合并形成受精卵受精作用的特點和實質(zhì)特點1、只有一個精子與一個卵細(xì)胞結(jié)合，形成一個受精卵。2、進(jìn)入卵細(xì)胞的只是精子的頭部（細(xì)胞核）3、受精卵的細(xì)胞質(zhì)幾乎都只來自卵細(xì)胞。實質(zhì)雄原核與雌原核的融合。三、胚胎發(fā)育1、卵裂期的特點細(xì)胞分裂方式為_______細(xì)胞數(shù)目____胚胎總體積_____或略有___每個細(xì)胞體積_____DNA總量_____但__________________＿有絲分裂增加不增加縮小減小增加每個細(xì)胞DNA含量不變2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段桑椹胚囊胚原腸胚細(xì)胞均屬于全能細(xì)胞。細(xì)胞開始分化內(nèi)細(xì)胞團將發(fā)育成各種組織滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜、胎盤出現(xiàn)囊胚腔后，進(jìn)一步擴大會導(dǎo)致孵化。內(nèi)細(xì)胞團表皮的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)原腸腔。32體外受精和早期胚胎培養(yǎng)專題3胚胎工程試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)胚胎移植（到受體母親體內(nèi)）產(chǎn)生后代的技術(shù)采集良種母牛的卵母細(xì)胞卵母細(xì)胞的體外培養(yǎng)采集良種公牛精子精子體外獲能體外受精良種牛體外受精胚胎早期培養(yǎng)胚胎移植受體牛良種犢牛成熟期牛屠宰加工廠市場采集卵巢中的卵母細(xì)胞“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖一、體外受精1卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng)對不同動物采取卵母細(xì)胞的方法不同2精子的收集和獲能1收集的方法假陰道法手握法電刺激2體外獲能處理培養(yǎng)法嚙齒動物、家兔和豬化學(xué)法牛、羊3、受精在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程二、胚胎的早期培養(yǎng)一般比較復(fù)雜培養(yǎng)液水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等●培養(yǎng)發(fā)育到適宜階段時，可將其取出向受體移植或冷動保存不同動物胚胎移植的時間不同P72三、胚胎移植1概念將雌性動物的早期胚胎或經(jīng)體外受精及其他方式得到的胚胎移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。一胚胎移植胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最后一道“工序”2）現(xiàn)狀和意義（1加速育種工作和品種改良；（2大量節(jié)省購買種畜的費用；（3一胎多產(chǎn)；（4保存品種資源和瀕危物種；（5可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力縮短繁殖周期增加一生繁殖的后代數(shù)量。3）胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)（1供體和受體具相同的生理環(huán)境；（2早期胚胎處于游離狀態(tài)為胚胎的收集提供了可能；（3受體對移入子宮的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥；（4胚胎與受體能建立正常的組織聯(lián)系但遺傳物質(zhì)沒有改變。4、胚胎移植的基本程序閱讀課本，思考胚胎移植的基本程序包括哪幾個步驟（1）供體、受體的選擇和同期發(fā)情處理（2）配種或進(jìn)行人工受精（3）胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存（4）胚胎移植（5）移植后是否妊娠的檢查（1）對供體、受體進(jìn)行選擇供體遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體；受體健康和正常繁殖能力的個體處理同期發(fā)情具體做法注射促性腺激素（2）采集卵母細(xì)胞方法超數(shù)排卵具體做法注射促性腺激素（3）配種或人工受精精子來源同種優(yōu)良的雄性動物。（4）胚胎的收集在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。（5）對胚胎進(jìn)行質(zhì)量檢查（6）胚胎的保存或移植（7）胚胎的移植方法一手術(shù)法具體做法引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。方法二非手術(shù)法將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。（8）對受體母牛進(jìn)行是否妊娠的檢查第二次檢查（9）受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛選擇供體母牛受體母牛同期發(fā)情處理超數(shù)排卵供體公牛配種沖卵胚胎胚胎質(zhì)量檢查、培養(yǎng)胚胎移植妊娠檢查分娩（胚胎移植的犢牛）總結(jié)四、胚胎分割閱讀課本，思考以下問題（1）胚胎分割的概念（2）胚胎分割特點（3）胚胎分割的理論基礎(chǔ)（4）胚胎分割操作過程1概念采用機械方法（顯微手術(shù)）將早期胚胎切割成2等份4等份或8等份經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。2特點后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一3、理論基礎(chǔ)動物胚胎細(xì)胞的全能性4、選擇的胚胎發(fā)育良好的形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚實體顯微鏡和顯微操作儀。6、具體操作用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。5、使用的主要儀器7、操作注意事項①對囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割。否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育②胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。8、胚胎分割技術(shù)的缺陷（1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異；（2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。五胚胎干細(xì)胞閱讀課本，思考以下問題（1）什么是胚胎干細(xì)胞簡稱是什么（2）胚胎干細(xì)胞的來源。（3）胚胎干細(xì)胞的特性。（4）胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。1概念簡稱ES或EK細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。2特點（1）形態(tài)體積小細(xì)胞核大核仁明顯；（2）功能①具有發(fā)育的全能性可經(jīng)誘導(dǎo)分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞②在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。（1）治療人類的某些頑癥利用ES細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。目前，在動物實驗方面，用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。3主要用途（2）培育出人造組織器官，用于器官移植隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。（3）ES細(xì)胞也是理論上研究體外細(xì)胞分化的理想材料。ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化（4）ES細(xì)胞還可用于哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的研究例利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭，實現(xiàn)此過程的重要原理是（）A細(xì)胞分裂B細(xì)胞特化C細(xì)胞分化D細(xì)胞增殖C

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簡介：◆胰島素是有效治療糖尿病的藥物，一般臨床上使用的胰島素主要從豬、牛等家畜的胰腺中提取，每100KG胰腺只能提取45G胰島素，因此價格昂貴，遠(yuǎn)不能滿足社會需要?！粢葝u素針劑平均價格大約為80元支，進(jìn)口的胰島素泵的價格為4萬～5萬元，國產(chǎn)的接近3萬元。◆目前全球糖尿病患者已超過2億人，我國患者已超過3000萬?！粢葝u素的化學(xué)本質(zhì)是什么蛋白質(zhì)◆蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的最終決定因素是什么◆通過哪些基本過程來決定DNA基因工程與轉(zhuǎn)基因生物基因工程，從其本質(zhì)看，就是借“雞”生“蛋”。DNA蛋白質(zhì)如何獲得這只“雞”呢1、目的基因的獲取一、基因工程的步驟“化學(xué)剪刀”限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）大腸桿菌ECOLI的一種限制酶能專一識別GAATTC序列，并在G和A之間切開一般來說，外源基因都無法直接進(jìn)入另一種生物細(xì)胞，即使人工設(shè)法將其注入細(xì)胞，也會被細(xì)胞內(nèi)的核酸酶分解。如何將外源基因送入細(xì)胞中呢質(zhì)粒◆閉合環(huán)狀DNA分子◆基因工程最常用的載體“分子運輸車”載體①細(xì)菌等生物體內(nèi)的質(zhì)粒②噬菌體或某些動植物病毒◆載體的化學(xué)本質(zhì)DNA分子◆常用的載體DNA連接酶一、基因工程的步驟2、目的基因與載體的重組※導(dǎo)入的成功概率極低1073、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞一、基因工程的步驟4、篩選含目的基因的受體細(xì)胞并使之表達(dá)一、基因工程的步驟1、目的基因的獲取2、目的基因與載體的重組3、重組DNA分子導(dǎo)入受體細(xì)胞4、篩選含目的基因的受體細(xì)胞并使之表達(dá)過程演示一、基因工程的步驟如何使植物像螢火蟲那樣發(fā)光提示螢火蟲之所以會發(fā)光，是因為螢火蟲體內(nèi)有熒光素（蛋白質(zhì)）。請你設(shè)計一個實驗方案基因工程又叫DNA重組技術(shù)，是指依據(jù)預(yù)先設(shè)計的藍(lán)圖，用人工方法將某種生物的基因接合到另一種生物的基因組DNA中并使其表達(dá)，使后者獲得新的遺傳性狀，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)物，或創(chuàng)造出新的生物類型的現(xiàn)代生物技術(shù)。二、基因工程的概念（P57頁）三、基因工程的類型按轉(zhuǎn)入的外源基因所在的表達(dá)系統(tǒng)分為微生物基因工程植物基因工程動物基因工程◆具有抗性基因的農(nóng)作物，如抗蟲棉1、基因工程與農(nóng)業(yè)培育人類所需的植物新品種◆具有大豆高蛋白基因的水稻四、基因工程的應(yīng)用前景利用基因工程培育抗蟲棉的簡要過程普通棉花無抗蟲特性蘇云金芽孢桿菌棉花細(xì)胞含抗蟲基因棉花植株有抗蟲特性載體◆培育轉(zhuǎn)基因動物抗病能力強、高產(chǎn)仔率、高產(chǎn)奶率、具有高質(zhì)量的皮毛等2、基因工程與醫(yī)藥工業(yè)◆微生物藥廠生產(chǎn)出各種高質(zhì)量、低成本的藥品如胰島素、干擾素等四、基因工程的應(yīng)用前景將人的生長激素基因注射到小白鼠受精卵中，得到的“超級小鼠”1979年，科學(xué)家將動物體內(nèi)的胰島素基因與大腸桿菌DNA分子重組，并在大腸桿菌內(nèi)實現(xiàn)了表達(dá)。1982年，美國一家基因公司用基因工程方法生產(chǎn)的胰島素投入市場，售價降低了3050。基因工程藥品胰島素干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染，是一種抗病毒的特效藥。此外干擾素對治療某些癌癥和白血病也有一定療效。傳統(tǒng)的干擾素生產(chǎn)方法是從人血液中的白細(xì)胞內(nèi)提取，每300L血液只能提取出1MG干擾素。19801982年，科學(xué)家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，是傳統(tǒng)的生產(chǎn)量的12萬倍?；蚬こ趟幤犯蓴_素治療侏儒癥的唯一方法，是向人體注射生長激素。而生長激素的獲得很困難。以前，要獲得生長激素，需解剖尸體，從大腦的底部摘取垂體，并從中提取生長激素?，F(xiàn)可利用基因工程方法，將人的生長激素基因?qū)氪竽c桿菌中，使其生產(chǎn)生長激素。人們從450L大腸桿菌培養(yǎng)液中提取的生長激素，相當(dāng)于6萬具尸體的全部產(chǎn)量?；蚬こ趟幤飞L激素3、基因工程與醫(yī)學(xué)基因治療四、基因工程的應(yīng)用前景1990914全世界第一例基因治療案例獲得成功P65頁據(jù)統(tǒng)計，自1990年以來，已有1076項基因治療的臨床試驗在全世界20多個國家開展。我國第四軍醫(yī)大學(xué)教授楊安鋼等，在世界上首次利用經(jīng)基因修飾的人體淋巴細(xì)胞，成功地在體外阻斷了HIV的感染途徑。專家認(rèn)為，這種全新的基因治療方法，為人類治療病毒性感染疾病開啟了希望之門。2003年10月，全球第一個基因治療產(chǎn)品“今又生”即“重組人P53腺病毒注射液”在留美歸國博士彭朝暉的帶領(lǐng)下研制成功。該藥品是由5型腺病毒載體DNA和人P53腫瘤抑制基因重組，注射后能特異地引起腫瘤細(xì)胞程序性死亡，或者使腫瘤細(xì)胞處于嚴(yán)重冬眠狀態(tài)，但對正常細(xì)胞基本無影響。①環(huán)境監(jiān)測◆用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量。此方法的特點是快速、靈敏，1噸水中有10個病毒也能檢測出來。4、基因工程與環(huán)境保護四、基因工程的應(yīng)用前景②凈化環(huán)境◆用基因工程培養(yǎng)出“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細(xì)菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。五、轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品的安全性轉(zhuǎn)基因生物是否會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響轉(zhuǎn)基因食品是否會對人類健康造成損害（如致敏）◆雙刃劍◆知情權(quán)◆選擇權(quán)1以下說法正確的是（）A、所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列B、質(zhì)粒是基因工程中唯一的運載體C、運載體必須具備的條件之一是具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接D、基因控制的性狀都能在后代表現(xiàn)出來C練習(xí)2基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補配對的步驟是（）A、人工合成目的基因B、目的基因與運載體結(jié)合C、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D、目的基因的檢測和表達(dá)C31987年，美國科學(xué)家將螢火蟲的螢光素基因轉(zhuǎn)入煙草植物細(xì)胞，獲得高水平的表達(dá)。長成的植物通體光亮，堪稱自然界的奇跡。這一研究成果表明（）①螢火蟲與煙草植物的DNA結(jié)構(gòu)基本相同②螢火蟲與煙草植物共用一套遺傳密碼③煙草植物體內(nèi)合成了螢光素④基因能夠控制蛋白質(zhì)的合成A①②③B②③④C①③④D①②④B4上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，轉(zhuǎn)基因動物是指（）A提供基因的動物B基因組中增加外源基因的動物C能產(chǎn)生白蛋白的動物D能表達(dá)基因信息的動物5基因與運載體結(jié)合所需的條件有（）①同一種限制酶②具有某些標(biāo)記基因的質(zhì)粒③RNA聚合酶④目的基因⑤DNA連接酶⑥ATPA①②④⑤⑥B②③④⑤⑥C①②③④⑤⑥D(zhuǎn)①②③④⑤AB

簡介：細(xì)胞工程指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程一、植物組織培養(yǎng)1、原理細(xì)胞的全能性細(xì)胞的全能性1概念已高度分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。2原因生物體細(xì)胞含有本物種所特有的全套遺傳信息。3全能性高低①受精卵＞胚胎干細(xì)胞＞生殖細(xì)胞＞體細(xì)胞②植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞一、植物組織培養(yǎng)2、植物組織培養(yǎng)的條件內(nèi)因離體細(xì)胞、組織或器官外因1）適宜的外界環(huán)境條件，例如無菌、適宜的溫度、濕度、光照等2）培養(yǎng)基（一定的營養(yǎng)物質(zhì)，激素）植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基無機營養(yǎng)成分無機鹽離子有機營養(yǎng)成分①含N物質(zhì)包括維生素和氨基酸②碳源25的蔗糖溶液，調(diào)節(jié)滲透壓③瓊脂起支持作用④激素生長素，細(xì)胞分裂素和赤霉素PH值50－60一、植物組織培養(yǎng)一、植物組織培養(yǎng)3、植物組織培養(yǎng)的基本過程外植體愈傷組織胚狀體已分化出根、芽分化程度降低，分裂能力增強重新分化出組織器官的過程（細(xì)胞分裂素、生長素）細(xì)胞分化程度與細(xì)胞分裂能力呈負(fù)相關(guān)愈傷組織的形成愈傷組織離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種排列疏松無規(guī)則、高度液泡化、無定形態(tài)的薄壁細(xì)胞組成的組織。植物組織培養(yǎng)（試管苗的形成）試管苗大規(guī)模培養(yǎng)移栽經(jīng)過煉苗的小苗，可以和一般植物一樣進(jìn)行大規(guī)模栽培植物組織培養(yǎng)的概念在無菌和人工控制的條件下將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予一定的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)產(chǎn)生愈傷組織和胚狀體，最終形成完整的植株。能力訓(xùn)練1、下列不能作為植物組織培養(yǎng)的材料是D植物體細(xì)胞雜交應(yīng)用研究1、定義將兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合成一個雜種細(xì)胞，且把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的過程。2、優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，拓展了可用于雜交的親本組合范圍。。植物體細(xì)胞雜交植物體細(xì)胞雜交過程示意圖標(biāo)志去壁思考題細(xì)胞壁如何去除原生質(zhì)層如何融合融合的基礎(chǔ)是什么雜交完成的標(biāo)志是什么最后通過什么手段得到新個體融合體雜種細(xì)胞去壁的常用方法原生質(zhì)體融合方法植物體細(xì)胞雜交過程示意圖細(xì)胞融合的基礎(chǔ)細(xì)胞膜的流動性不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是A、振動B、電刺激、C、PEG試劑、D、重壓對應(yīng)訓(xùn)練植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用（一）、植物繁殖的新途徑（二）、作物新品種的培育（三）、細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1單倍體育種2突變體的利用藥物，香料，蛋白質(zhì)等一、植物繁殖的新途徑1微型繁殖屬無性繁殖1微型繁殖技術(shù)（快速繁殖技術(shù)）快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)2特點保持優(yōu)良品種的遺傳特性高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖2培育脫毒作物1材料無病毒的莖尖2脫毒苗切取莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)獲得人工種子用人工種皮包被體細(xì)胞胚，可以制造人工種子人工種皮藻酸鈉解決有些植物結(jié)子困難、發(fā)芽率低、繁殖困難等問題植物組織培養(yǎng)大量生產(chǎn)紫草素現(xiàn)在已有胡蘿卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡膠等幾十種植物的人工種子試種成功，但由于成本較高，中國尚未應(yīng)用于生產(chǎn)。08江蘇高考下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是A培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B培養(yǎng)基中的生長素和細(xì)胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化C離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織D同一株綠色開花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同D細(xì)胞工程的概念細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)和理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是植物細(xì)胞的全能性概念細(xì)胞的全能性是指生物體的細(xì)胞具有使后代細(xì)胞形成完整個體的潛能。原因是生物體的每一個細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)及發(fā)育為完整個體所必需的全部基因。細(xì)胞的全能性當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來所在植物體的器官或組織而處于離體狀態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件的作用下，就可能表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。在生物的個體發(fā)育中，由于基因在特定時間和空間下選擇性地表達(dá)而形成不同器官，因此，要實現(xiàn)細(xì)胞的全能性，首先必須使生物體的細(xì)胞處于離體狀態(tài)。植物組織培養(yǎng)的概念植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。植物組織培養(yǎng)的過程離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化（又叫去分化）愈傷組織（排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞）再分化根或芽等器官植物體相關(guān)問題1、在植物組培過程中，為什么要進(jìn)行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作2、為什么切取胡蘿卜根的形成層，其他部分也能培養(yǎng)成小植株嗎3、為什么誘導(dǎo)愈傷組織的過程中應(yīng)避光培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交的概念將不同種植物的體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。（不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點的）相關(guān)問題（1）要想讓兩個來自不同植物的體細(xì)胞融合在一起，遇到的第一個障礙是什么（2）有沒有一種溫和的去細(xì)胞壁的方法（3）為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)（4）如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生融合形成了雜種細(xì)胞，下一步該對此細(xì)胞做何種處理（5）如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株植物體細(xì)胞雜交過程雜合的原生質(zhì)體雜種細(xì)胞愈傷組織雜種植株植物體細(xì)胞雜交過程原生質(zhì)體制備（酶解法去細(xì)胞壁）原生質(zhì)體融合（人工誘導(dǎo)）雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)（形成愈傷組織）雜種植株的再生與鑒定物理法離心、振動、電刺激等化學(xué)法聚乙二醇等試劑纖維素酶、果膠酶等問題為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯主要原因是生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達(dá)，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。問題自然界中有一種含有葉綠體的原生動物──眼蟲，說明植物的細(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活，請?zhí)接憚游锛?xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。異想天開植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用繁殖植物的新途徑微型育種作物脫毒人工種子育種新方法單倍體育種誘導(dǎo)突變體細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)概念應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技術(shù)）原理植物細(xì)胞的全能性優(yōu)點繁殖率高，可大批量生產(chǎn)取材少培養(yǎng)周期短保持優(yōu)良性狀微型繁殖作物脫毒病毒在作物體內(nèi)逐年積累，會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差分生區(qū)附近（莖尖、根尖）的病毒極少，甚至沒有采用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng)人工種子結(jié)構(gòu)人工薄膜胚狀體（不定芽、頂芽、腋芽）優(yōu)點不受氣候、季節(jié)、地域的限制保留優(yōu)良性狀時間短，占地少技術(shù)組織培養(yǎng)原理細(xì)胞全能性養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源、農(nóng)藥、抗生素、有益菌生長調(diào)節(jié)劑單倍體育種方法花藥離體培養(yǎng)技術(shù)組織培養(yǎng)獲得單倍體秋水素處理單倍體的幼苗，使染色體加倍優(yōu)點明顯縮短了育種年限后代穩(wěn)定遺傳突變體的利用利用組織培養(yǎng)時，分裂狀態(tài)的細(xì)胞易受培養(yǎng)條件和外界壓力（如射線，化學(xué)物質(zhì)等）的影響而產(chǎn)生突變的原理，誘導(dǎo)并篩選出對人類有用的突變體。細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)紅豆杉與紫杉醇人參皂甘的生產(chǎn)植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用繁殖植物的新途徑微型育種作物脫毒人工種子育種新方法單倍體育種誘導(dǎo)突變體細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)