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Mind Map der drei Pflichtkurse zur Zelltechnik für Bioselektivität
Dies ist eine Mindmap zum Thema Zelltechnik. Die Hauptinhalte umfassen: Zelltechnik, tierische Zelltechnik, pflanzliche Zelltechnik und Embryotechnik.
Edited at 2024-04-04 10:57:38
Mind Map der drei Pflichtkurse zur Zelltechnik für Bioselektivität
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Zelltechnik
Embryonentechnik
Theoretische Grundlagen des Embryo-Engineerings
Konzept
Unter Embryo-Engineering versteht man die Durchführung verschiedener Mikromanipulationen und Behandlungen an Keimzellen, befruchteten Eiern oder frühen Embryonalzellen und die anschließende Transplantation der Embryonen in weibliche Tiere, um Nachkommen zu erzeugen, die verschiedene menschliche Bedürfnisse erfüllen.
Das Embryo-Engineering umfasst In-vitro-Fertilisation, Embryotransfer und Teilung transplantierter Embryonen usw.
Vorbereitungsphase
Vorbereitung der Spermienkapazitation
Eierzubereitung
Befruchtungsstadium
Die Spermien passieren die Struktur außerhalb der Eizellmembran (z. B. die Zona pellucida usw.) → die Spermien berühren die Eizellmembran → der männliche Vorkern wird gebildet, nachdem die Spermien in die Eizelle eingedrungen sind → gleichzeitig schließt die Eizelle die Meiose ab II und gibt den zweiten Polkörper frei, um den weiblichen Vorkern zu bilden → die männlichen und weiblichen Vorkerne liegen nahe beieinander → Kern. Die Membran verschwindet und die erste Spaltung beginnt
Barriere, die das Eindringen von Polyspermie in die Eizelle verhindert
Die erste Barriere (Zona pellucida-Reaktion): Sobald das Sperma die chaotische Zellmembran berührt, kommt es in der Zona pellucida außerhalb der Eizellmembran schnell zu einer physiologischen Reaktion
Die zweite Barriere (Eizellmembranreaktion): Nach dem Eindringen des Spermiums in die Eizelle kommt es auch an der Eizellmembran sofort zu einer physiologischen Reaktion
Anzeichen einer Befruchtung
Es wurden zwei Polkörper oder männliche und weibliche Vorkerne beobachtet
Zeichen für den Abschluss der Befruchtung
Weibliche und männliche Vorkerne verbinden sich zu einer befruchteten Eizelle
frühe Embryonalentwicklung
Nachdem sich die befruchtete Eizelle gebildet hat, durchläuft sie im Eileiter eine Mitose und beginnt mit der Entwicklung. Spaltung (frühe Teilung des Embryos): Die Anzahl der Zellen nimmt weiter zu, die Gesamtgröße des Embryos nimmt jedoch nicht zu.
Morula: Die durch Spaltung entstehenden Tochterzellen bilden nach und nach eine dichte Zellmasse
Blastozyste: Die weitere Entwicklung des Embryos, bei der im Inneren des Embryos ein Hohlraum mit Flüssigkeit entsteht
Innere Zellmasse (verschiedene Gewebe des Fötus), Trophoblast (Fötusmembranen und Plazenta), Blastocoel (Inkubation: weitere Expansion führt zum Bruch der Zona pellucida, aus der sich der Embryo ausdehnt)
Gastrula: Nach dem Schlüpfen entwickelt sich die Blastozyste zur Gastrula (differenziert sich allmählich in verschiedene Gewebe und Organe).
Endoderm, Ektoderm, Mesoderm
Embryo-Engineering-Technologie und ihre Anwendungen
In-vitro-Fertilisation (sexuelle Fortpflanzung)
Schritt
Eizellentnahme, Spermienentnahme und Befruchtung usw.
Vorteil
Verbessern Sie die Fortpflanzungsfähigkeit von Tieren und stellen Sie brauchbare Embryonen für die Embryotransplantation bereit
Embryotransfer
Konzept
Eine Technologie, bei der durch In-vitro-Fertilisation und andere Methoden gewonnene Embryonen in weibliche Tiere derselben Art und im gleichen physiologischen Zustand transplantiert werden, damit diese sich weiter zu neuen Individuen entwickeln können.
Spender- und Rezeptorfunktionen
Spenderfunktion: Produktion von Embryonen mit hervorragenden genetischen Eigenschaften
Rezeptorfunktionen: Erledigung der mühsamen und langwierigen Aufgaben der Schwangerschaft und Kindererziehung
Zwei Behandlungen
Gleichzeitige Brunstbehandlung (Bereitstellung des gleichen physiologischen Umfelds vor und nach dem Embryotransfer)
Superovulation (Injektion von exogenen Gonadotropinen, um die Eierstöcke zu veranlassen, mehr reife Eizellen freizusetzen, als dies auf natürliche Weise der Fall wäre)
Zwei Arten von Schecks
Embryonen sammeln und untersuchen
Schwangerschaftstest
Bedeutung
Nutzen Sie das Fortpflanzungspotenzial hervorragender weiblicher Individuen, verkürzen Sie den Fortpflanzungszyklus der Spenderin erheblich und erhöhen Sie die Anzahl der Nachkommen nach der Superovulation der Spenderin.
Segmentierung des Embryos
Konzept
Eine Technologie, die mechanische Methoden verwendet, um Embryonen im Frühstadium in 2, 4 oder 8 gleiche Teile zu teilen und sie dann zu transplantieren, um eineiige Zwillinge oder mehrere Föten zu erhalten.
Instrumente: Stereomikroskop und Mikromanipulator; unter dem Mikroskop eine Trennnadel oder ein Messer verwenden
Wählen Sie Morulas oder Blastozysten aus, die gut entwickelt und morphologisch normal sind (die innere Zellmasse ist gleichmäßig verteilt).
Bedeutung
a. Förderung der Zucht hervorragender Tierrassen und Erzeugung von Nachkommen mit denselben genetischen Merkmalen für die Genforschung
b. Vor der Embryotransplantation sind die Geschlechtsidentifizierung und das genetische Krankheitsscreening von Embryonen von großer Bedeutung für die künstliche Kontrolle des Tiergeschlechts und die Tierzucht gesunder Nachkommen.
Einschränkung
Die Möglichkeit, mit der Technologie der Embryoteilung mehrere identische Föten zu erzeugen, ist begrenzt. Je mehr Teilungen es gibt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Embryo nach der Teilung überlebt. Derzeit ist die Teilungs- und Transplantationseffizienz bei zweiteiligen Embryonen am höchsten.
Pflanzenzelltechnik
Pflanzengewebekulturtechnologie
Konzept
Eine Technologie, die isolierte Pflanzenorgane, Gewebe oder Zellen auf künstlich hergestellten Kulturmedien kultiviert, geeignete Kulturbedingungen schafft und sie zur Bildung vollständiger Pflanzen anregt.
Prinzip
Totipotenz pflanzlicher Zellen
Jede Zelle, die alle genetischen Informationen eines bestimmten Organismus enthält, hat das Potenzial, sich zu einem vollständigen Organismus zu entwickeln.
Die Zellen eines Organismus enthalten das gesamte genetische Material, das für das Wachstum und die Entwicklung der Art erforderlich ist
totipotente Expressionsbedingungen
Es verfügt über eine vollständige Zellstruktur, befindet sich in einem isolierten Zustand und liefert bestimmte Nährstoffe, Hormone und andere geeignete äußere Bedingungen.
Leichtigkeit des Ausdrucks der Allmacht
asexuelle Reproduktion
Verfahren
Explantate (geringer Differenzierungsgrad, leicht induzierbare Bildung) | |. [Dedifferenzierung] Induktionsmedium (vor Licht schützen) ↓ Kallus (locker angeordnete, unregelmäßige, stark vakuolisierte Zellen) | |. [Redifferenzierung] Differenzierungsmedium (leicht) ↓ embryoider Körper | |(Wachstum und Entwicklung) ↓ Anlage
Licht vermeiden: Verhindert die Differenzierung von Gefäßgewebe und erleichtert die Dedifferenzierung zur Bildung von Kallus Licht: Fördert die Synthese von Chlorophyll in Blättern
Kulturbedingungen
①Steril
②Festes Kulturmedium
③Beleuchtung
④Hormonale Regulierung
Auxin, Cytokinin
Bedeutung
Erhalten Sie hervorragende Eigenschaften/schnelle Reproduktion, Produktion in großem Maßstab/verbessern Sie den wirtschaftlichen Nutzen
Somatische Hybridisierung von Pflanzen
Konzept
Pflanzenzellen verschiedener Arten werden unter bestimmten Bedingungen zu Hybridzellen verschmolzen. Und die Technologie der Kultivierung von Hybridzellen zu neuen Pflanzen
Prinzip
Fluidität der Zellmembran; Totipotenz von Pflanzenzellen
asexuelle Reproduktion
Verfahren
zwei verschiedene Pflanzenzellen | ｜Entfernen Sie die Wand ↓ zwei Protoplasten | |Induzierte Fusion ↓ verschmolzene Protoplasten | ｜Neue Zellwand wachsen lassen ↓ Hybridzellen ↓ Prozess der Pflanzengewebekultur
Schritt
Entfernen Sie die Wand und erhalten Sie Protoplasten
Enzymatische Hydrolyse (Cellulase, Pektinase)
induzierte Fusion
Methode
physikalisches Gesetz
Zentrifugationsmethode, Elektrofusionsmethode
chemische Methode
Polyethylenglykol (PEG)-Fusionsmethode, Fusionsmethode mit hohem Ca²⁺- und hohem pH-Wert
Protoplastenfusionsmarkierung
Zellwand regenerieren
Erfolgreiches Zeichen der Hybridisierung somatischer Pflanzenzellen
Hybridpflanzen
nähren
Pflanzengewebekultur
Bedeutung
Durchbrechen Sie die reproduktive Isolation, erreichen Sie entfernte Hybridzüchtungen und kultivieren Sie neue Pflanzensorten
Anwendung
Neue Wege zur Reproduktion
Mikropropagation
Prinzip
Totipotenz pflanzlicher Zellen
Vorteil
a. Behalten Sie die Eigenschaften hervorragender Sorten bei
b. Erzielen Sie eine effiziente und schnelle Massenvermehrung von Sämlingen
Pflanzenentgiftung
Prinzip
totipotente Pflanzenzellen
Triebspitze/Knospenspitze (wenig oder kein Virus in der meristematischen Zone)
Anbau neuer Sorten
haploide Zucht
Prinzip
Variation der Chromosomenzahl und Totipotenz pflanzlicher Zellen
Vorteil
a. Der Nachwuchs ist homozygot und kann es stabil vererben
b. Es verkürzt die Zuchtdauer erheblich und spart viel Arbeitskraft und Materialressourcen.
c. Die Zellen der meisten haploiden Pflanzen enthalten nur einen Chromosomensatz. Die nach der Chromosomenverdoppelung erhaltenen rezessiven Merkmale sind ideale Materialien für die Züchtung somatischer Mutationen und die Erforschung genetischer Mutationen.
Nutzung von Mutanten
Prinzip
Totipotenz pflanzlicher Zellen
Fabrikproduktion von Zellprodukten
Der Pflanzenstoffwechsel produziert einige Produkte, die im Allgemeinen als nicht notwendig für die grundlegenden Lebensaktivitäten von Pflanzen angesehen werden – Sekundärmetaboliten
Merkmale
Für grundlegende Lebensaktivitäten von Pflanzen nicht notwendig
Der Gehalt ist sehr gering und einige Produkte können nicht oder nur schwer durch chemische Synthese gewonnen werden.
Pflanzenzellkultur
Konzept
Eine Technik zur Kultivierung einzelner Pflanzenzellen oder Zellverbände unter In-vitro-Bedingungen, um sie zu vermehren.
Prinzip
Zellvermehrung
Vorteil
Nimmt kein Kulturland ein und ist fast nicht durch Jahreszeiten, Wetter usw. eingeschränkt.
Bedeutung
Es ist von großer Bedeutung für den sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Schutz
z.B. krebshemmende Substanz – Paclitaxel
Tierzelltechnik
tierische Zellkultur
Konzept
Entfernen Sie das entsprechende Gewebe aus dem Tierkörper, verteilen Sie es in einzelne Zellen und legen Sie es dann in ein geeignetes Kulturmedium, damit diese Zellen wachsen und sich vermehren können.
Prinzip
Zellproliferation (Mitose)
Verfahren
Gewebeblöcke entnehmen (starke Teilungsfähigkeit, leicht zu kultivieren) ↓ In Stücke schneiden (mechanische Methoden verwenden oder Trypsin, Kollagenase usw. verwenden, um das Gewebe in einzelne Zellen zu zerlegen) ↓ Einzelzelle ↓ Zellsuspension (Kontaktfläche mit Kulturmedium vergrößern) ↓ Primärkultur (Passage 1–10) [Zellanheftung, Kontakthemmung, Monoschichtwachstum] ↓ Subkultur (11–50 Generationen) [Zelllinie] ↓ Einige Zellen erlangen Unsterblichkeit (nach 50 Generationen) [Zelllinie]
Kulturbedingungen
① Sterile und ungiftige Umgebung
Kulturflüssigkeit und Kulturausrüstung: sterile Verarbeitung
Fügen Sie dem Kulturmedium Antibiotika hinzu: um eine Kontamination zu verhindern
Ersetzen Sie das Nährmedium regelmäßig: Vermeiden Sie Stoffwechselrisiken
②Ernährung
Zucker, Aminosäuren, wachstumsfördernde Faktoren, anorganische Salze, Spurenelemente... Serum, Plasma und andere natürliche Inhaltsstoffe
③Temperatur und PH
Temperatur: 36,5℃±0,5℃ PH: 7,2-7,4
④Gasumgebung
Notwendig für den Zellstoffwechsel: 95 % Luft Halten Sie einen mittleren pH-Wert ein: 5 % CO2
Anwendung
Herstellung von Virusimpfstoffen, Interferonen und monoklonalen Antikörpern; Erkennen Sie giftige Substanzen, die in der medizinischen Forschung verwendet werden
Stammzellkultur und ihre Anwendungen
Fusion tierischer Zellen
Konzept
Eine Technologie, die es ermöglicht, dass sich zwei oder mehr tierische Zellen zu einer Zelle verbinden
Prinzip
Fluidität der Zellmembran
Ergebnis
Hybridzellen
Induktionsmethode
Physikalische Methode: Zentrifugationsmethode, Elektrofusionsmethode Chemische Methode: Polyethylenglykol (PEG)-Fusionsmethode, Hoch-Ca²⁺-Hoch-pH-Fusionsmethode Biologische Methode: Inaktivierte Virus-Induktionsmethode
Bedeutung
Die Grenzen der sexuellen Hybridisierung durchbrechen und Fernhybridisierung ermöglichen
Anwendung
Bereiten Sie monoklonale Antikörper vor
Herstellung monoklonaler Antikörper
Traditionelles Serumantikörperpräparat
Geringe Ausbeute, geringe Reinheit, schlechte Spezifität
Verfahren
Immunisierte Mäuse | ｜Injektion spezifischer antigener Proteine (Stimulation der Immunproduktion) ↓ B-Lymphozyten Myelomzellen
(Es ist unmöglich, sich unbegrenzt zu vermehren) └————————————┘ |. Fusion ↓ Verschiedene Hybridzellen (BB, B-Tumor, Tumortumor) | |Filter 1 ↓ Hybridomzellen | |Filter 2 ↓ Hybridomzellen, die die gewünschten Antikörper absondern | ｜In-vitro-Kultur: aus Kulturmedium extrahiert ｜In-vivo-Kultur: extrahiert aus Aszitesflüssigkeit von Mäusen ↓ Monoklonale Antikörper
Eigenschaften von Hybridomzellen
Es kann sich sowohl in großen Mengen vermehren als auch spezifische Antikörper produzieren.
Vorteile monoklonaler Antikörper
Kann die Nuancen von Antigenen genau identifizieren, spezifisch an bestimmte Antigene binden und in großen Mengen hergestellt werden
Filter
erste Vorführung
Hybridomzellen (spezifische Selektionsmedien)
Sowohl nicht verschmolzene Elternzellen als auch fusionierte Zellen mit homologen Kernen sterben ab
zweite Vorführung
Hybridomzellen, die spezifische Antikörper produzieren
Anwendungen monoklonaler Antikörper
(Präzise, effiziente, einfache, schnelle) Diagnosereagenzien
(Krebsbehandlung, Bioraketen-ADC) zur Behandlung von Krankheiten und zur Abgabe von Medikamenten
Kerntransfertechnologie für somatische Zellen tierischer Tiere
Konzept
Der Zellkern eines Tieres wird in eine entkernte Eizelle übertragen, wodurch diese sich neu organisieren und zu einem neuen Embryo entwickeln kann.
Prinzip
Totipotenz tierischer Zellkerne
Typ
Kerntransfer embryonaler Zellen
Embryonale Zellen haben einen geringen Differenzierungsgrad und können ihre Totipotenz leicht wiederherstellen
Kerntransfer somatischer Zellen
schwieriger
Verfahren
Eizellen somatischer Spenderzellen (in vitro kultiviert, MⅡ-Stadium) (Zellkultur) (Enukleation) └——————————┘ ↓ Injektion entkernter Eizellen (Elektrostimulationsfusion) ↓ rekonstruierter Fötus ↓Verwenden Sie physikalische oder chemische Methoden, um den rekonstruierten Embryo zu aktivieren, damit er die Zellteilungs- und Entwicklungsprozesse abschließt Implantationsempfänger (Embryotransfer) ↓ Gebären Sie ein Individuum mit im Wesentlichen demselben genetischen Material wie der Spender
technische Mittel
Tierzellkultur, frühe Embryokultur, Embryotransplantation
Anwendung
① Beschleunigen Sie die genetische Verbesserung des Viehbestands und fördern Sie die Zucht exzellenter Nutztiere. ② Schützen Sie gefährdete Arten. ③Produktion medizinischer Proteine; ④Als Spender für Xenotransplantation; ⑤Für Gewebe- und Organtransplantation
Probleme
Geringe Überlebensrate/Gesundheitsprobleme geklonter Tiere/Sicherheitsprobleme geklonter Tiernahrung
Zelltechnik
Prinzipien/Methoden
Zellbiologie und Molekularbiologie
Zweck
Das genetische Material in Zellen verändern oder Zellprodukte nach menschlichen Wünschen gewinnen
Merkmale
Richtungsweisend, umfangreich
Betriebsebene
Zellebene/Organellenebene