細胞工程復(fù)習(xí)課件

1、 細胞工程是指應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。什么叫細胞工程？按操作對象分類植物細胞工程動物細胞工程操作水平：細胞水平的操作（一）植物細胞工程 （屬于無性繁殖）無性繁殖最大優(yōu)點：保持優(yōu)良品種的遺傳特征。1.理論基礎(chǔ)（原理）：細胞全能性（具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細胞都具有全能性的特點，）2.植物具有全能性的原因：分化的細胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。3.全能性表達的難易程度：受精卵生殖細胞干細胞體細胞；植物細胞動物

2、細胞4.理論上，生物的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整植物的潛力，但是在生物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種器官和組織，是因為在特定的時間和空間條件下，基因有選擇性表達的結(jié)果5.植物細胞工程的基本技術(shù)：植物組織培養(yǎng)，植物體細胞雜交技術(shù)6.植物全能性表達的條件：離體的，提供人為條件（營養(yǎng)，激素，適宜的外界條件）7.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：探究植物科學(xué)理論的重要手段，微型繁殖、培養(yǎng)脫毒苗、生產(chǎn)人工種子、培養(yǎng)新品種（單倍體育種）、轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)， 過程離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化植物組織培養(yǎng)過程植物組織培養(yǎng)條件：

3、含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適時光照等。一、植物組織培養(yǎng)技術(shù)切取形成層無菌接種誘導(dǎo)愈傷組織的形成試管苗的形成培養(yǎng)室移栽脫分化再分化二、植物體細胞雜交 將不同種植物的體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。 1、概念（打破了生物間存在著生殖隔離）(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物體細胞雜交過程示意圖1、過程植物組織培養(yǎng)融合完成的標(biāo)志雜種植株融合的原生質(zhì)體AB再生出細胞壁脫分化愈傷組織再分化植物細胞的融合植物細胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細胞AB去 壁去 壁人工誘導(dǎo)方法？促進融合的方法？植物細胞B去壁的常用方法：酶解法（纖

4、維素酶、果膠酶等） 原生質(zhì)體融合方法：物理法：離心、振動、電刺激等 化學(xué)法：聚乙二醇（PEG） 意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。打破特種之間的生殖隔離，擴大遺傳重組范圍。植物細胞工程的實際應(yīng)用植物繁殖的新途徑微型育種作物脫毒人工種子作物新品種的培育單倍體育種誘導(dǎo)突變體細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)（2）特點：1.繁殖率高，可大批量生產(chǎn)2.不受自然生長季節(jié)的限制。培養(yǎng)周期短3、保持優(yōu)良品種的遺傳特性高保真 ”（因為是無性繁殖）；二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用（1）微型繁殖（1）過程：外植體 愈傷組織 根、芽 植物體脫分化再分化莖尖 愈傷組織 根、芽 植物體分生區(qū)）脫分化 再分化二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用（2

5、）培養(yǎng)脫毒苗以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的種子。過程：二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用（3）人工種子： 再分化外植體 愈傷組織 胚狀體脫分化優(yōu)點： 不受季節(jié)限制，不會造成性狀改變，方便運輸和儲藏。人工種皮：有效成分：養(yǎng)分、無機鹽、有機碳源、以及農(nóng)藥、抗生素、有益菌等，還可以加入一些植物生長調(diào)節(jié)劑。二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用作物新品種的培育（1）單倍體育種 再分化花藥 愈傷組織 根，芽 單倍體植株脫分化 花藥離體培養(yǎng)染色體加倍穩(wěn)定遺傳的植株優(yōu)點：極大的縮短了育種年限 節(jié)約了大量的人力物力二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用（2）突變體的利用再分化外植體 愈傷組織

6、胚狀體 突變體植株脫分化二、植物組織培養(yǎng)的實際應(yīng)用細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)外植體 愈傷組織 篩選 細胞增加數(shù)量 破碎脫分化發(fā)酵罐取次級代謝產(chǎn)物生長速度快，產(chǎn)物含量高細胞有絲分裂人參皂甘的生產(chǎn)一.動物細胞培養(yǎng)概念 :是從動物機體中取出相關(guān)細胞,將它分散成單個細胞,放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖原理(和植物組織培養(yǎng)比較)進行動物細胞的培養(yǎng)原理：細胞增殖植物組織培養(yǎng)：全能性2、動物細胞的培養(yǎng)過程 幼齡動物取動物器官和組織剪碎組織胰蛋白酶處理細胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)動物細胞培養(yǎng)幼齡動物組織剪碎胰蛋白酶處理細胞培養(yǎng)（原代培養(yǎng)）傳代培養(yǎng)細胞株細胞系（10代左右

7、）（50代后）使細胞分散原代培養(yǎng)：培養(yǎng)到10代細胞（到接觸抑制時止），傳代培養(yǎng)：分瓶后的培養(yǎng)，從10代培養(yǎng)到4050代細胞細胞株：從10代到4050代的細胞，遺傳物質(zhì)不變細胞系：50代以后的細胞，遺傳物質(zhì)改變，能無限增殖（癌變）1-10代動物細胞培養(yǎng)的過程的酶:用胰蛋白酶；和 膠原蛋白酶(處理使細胞分散)動物細胞培養(yǎng)條件：1、環(huán)境條件A 無菌、無毒的環(huán)境B 加抗生素：防止污染C 更換培養(yǎng)液：防止細菌的細胞代謝產(chǎn)物對細胞體危害2、物質(zhì)條件：充足的營養(yǎng)供給：和體內(nèi)基本相同，的合成培養(yǎng)基（氨基酸、葡萄糖適宜的溫度：36.5適宜的pH:7.27.4和氣體環(huán)境:O2供細胞代謝 CO2維持培養(yǎng)液的pH（一

8、）動物細胞培養(yǎng)（一）動物細胞培養(yǎng)4.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用蛋白質(zhì)生物制品的生產(chǎn) 如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體健康細胞培養(yǎng) 培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植細胞的生理、藥理、病理研究 植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)目的細胞的全能性細胞增殖固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基蔗糖植物激素葡萄糖動物血清植物體細胞株、細胞系快速繁殖、培育無病毒植株獲得細胞或細胞分泌蛋白1、概念：二、動物細胞核移植和克隆動物 將一個動物的細胞核，移入另一個去核的卵母細胞中，使其重組發(fā)育成一個胚胎，最終發(fā)育成動物個體。結(jié)果：原理：分類：克隆動物(用核移植方法得到

9、的動物)動物細胞核的全能性胚胎細胞核移植、體細胞核移植卵細胞母綿羊母綿羊乳腺細胞細胞質(zhì)細胞核細胞核移植重組胚胎卵裂C母綿羊子宮胚胎移植多莉羊分娩妊娠多莉羊的培育過程重組細胞2、動物體細胞核移植的過程供體細胞（供核）細胞培養(yǎng)體細胞卵母細胞（減中期：供質(zhì)）去核無核卵母細胞核移植雜種細胞早期胚胎胚胎移植代孕母體新個體分娩激活卵裂克隆動物的研究意義1.克隆動物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白2.改良動物品種 3.治療人類疾病，作為供體4.保護瀕危動物體細胞核移植技術(shù)存在的問題：許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調(diào)等。1、概念：三、動物細胞融合 兩個或多個動物

10、細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。原理：結(jié)果：細胞膜的流動性得到雜交細胞誘導(dǎo)方式物理法：化學(xué)法：生物法：滅活的病毒離心、振動、電刺激；聚乙二醇；2、誘導(dǎo)融合的方法：植物、動物細胞融合的比較主要用于制備單克隆抗體獲得雜種植株用途物理、化學(xué)方法（同左）滅活的病毒物理（離心、振動、電刺激）化學(xué)（聚乙二醇）誘導(dǎo)方法使細胞分散后誘導(dǎo)細胞融合去除細胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合細胞融合的方法細胞膜的流動性細胞膜的流動性、植物細胞全能性原理動物細胞融合植物體細胞雜交比較項目B淋巴細胞骨髓瘤細胞細胞融合、篩選雜交瘤細胞細胞培養(yǎng)篩選，繼續(xù)培養(yǎng)足夠數(shù)量的、能產(chǎn)生特定抗體的細胞群單克隆抗體 注射抗原體外培養(yǎng)注射到小鼠腹腔(體內(nèi)培

11、養(yǎng))融合后的細胞有幾種?五種:B BB B瘤 瘤瘤 瘤用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選.(效應(yīng)B細胞)3、單克隆抗體的應(yīng)用作為體外診斷試劑制成生物導(dǎo)彈，用于治療疾病(如癌癥)（3）治療，預(yù)防疾病優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并可能大量制備植物細胞工程細胞工程植物組織培養(yǎng)離體的植物器官組織或細胞愈傷組織根芽植物體脫分化再分化植物體細胞雜交植 物細胞A植 物細胞B去壁融合雜種細胞組織培養(yǎng)動物細胞工程動物組織單個細胞原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞融合動物細胞A 動物細胞B雜種細胞細胞培養(yǎng)融合篩選核移植單克隆抗體免疫小鼠小鼠骨髓瘤細胞小鼠B細胞提取抗體融合細胞雜交瘤細胞提取融合篩選體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)結(jié)構(gòu)圖1比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)生物學(xué)原理細胞全能性細胞分裂培養(yǎng)基性質(zhì)固體液體培養(yǎng)基成分蔗糖、氨基酸、維生素、水、礦物質(zhì)、生長素、細胞分裂素、瓊脂葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、水、動物血清取材植物器官、組織或細胞動物胚胎、幼齡動物器官或組織培養(yǎng)對象植物器官、組織或