生物技術(shù)細(xì)胞工程基礎(chǔ)

生物技術(shù)細(xì)胞工程基礎(chǔ)第一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日cellengineering在細(xì)胞水平上研究、開發(fā)、利用各類細(xì)胞的工程，亦即人們根據(jù)科學(xué)設(shè)計(jì)改變細(xì)胞的遺傳基礎(chǔ)，并通過無菌操作，大量培養(yǎng)細(xì)胞、組織乃至完整個(gè)體的技術(shù)。主要工作領(lǐng)域：動(dòng)植物細(xì)胞和組織培養(yǎng)體細(xì)胞融合（雜交）細(xì)胞懸浮培養(yǎng)及次生代謝機(jī)理細(xì)胞拆合與克隆第二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平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)品概念分類植物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程理論基礎(chǔ)細(xì)胞的全能性第三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日主要技術(shù)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體技術(shù)胚胎移植核移植植物細(xì)胞工程技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)第四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日異種植物細(xì)胞雜種細(xì)胞轉(zhuǎn)基因植物異種動(dòng)物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞群動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞雜交技術(shù)第五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日重組細(xì)胞體細(xì)胞細(xì)胞核早期胚胎受精卵去核卵細(xì)胞克隆動(dòng)物試管嬰兒核移植胚胎移植體外受精胚胎移植器官移植技術(shù)第六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日細(xì)胞核移植(nucleartransplantation)

利用顯微操作技術(shù)將細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)分離，然后再將不同來源的核與質(zhì)重組，形成雜種細(xì)胞。

第七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日體細(xì)胞克隆羊

——多莉第八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日277次乳腺細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)；獲得29個(gè)發(fā)育為8細(xì)胞的“胚”；13頭代孕母親；1996年7月5日，羊羔6LL3，被命名為“多莉”。第九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日全球首只克隆貓ＣＣ和“媽媽”在一起第十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

世界第一只克隆寵物

第十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日北京第2頭克隆牛誕生生命源于牛耳細(xì)胞

第十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

英國培育出新型轉(zhuǎn)基因克隆豬第十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日（1）既然綿羊的體細(xì)胞可以被成功地克隆成一個(gè)新的個(gè)體，是否意味著人類也可以克隆自己呢？（2）是否應(yīng)該允許進(jìn)行克隆人的實(shí)驗(yàn)？

第十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日《時(shí)代》封面故事“爭論克隆人”

第十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日多利于1996年7月5日出生，2003年2月14日死亡。維爾穆特領(lǐng)導(dǎo)培育的世界上第一只體細(xì)胞克隆動(dòng)物-克隆羊“多利”于2003年2月因肺部感染而死亡患關(guān)節(jié)炎時(shí)的多利

第十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日克隆有缺陷克隆鼠突然“發(fā)?！钡谑唔?，共八十九頁，編輯于2023年，星期日胚胎工程(embryonicengineering)

以生殖細(xì)胞和胚胎細(xì)胞為對象進(jìn)行的操作，主要技術(shù)包括體外受精、胚胎切割、胚胎移植等。

第十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

2002年5月24日，廣西大學(xué)動(dòng)物繁殖研究所宣布，研究人員于5月中旬成功地繁殖了一只胚胎細(xì)胞克隆兔。這只克隆兔出生時(shí)重82克，如今體重增長數(shù)倍，看上去發(fā)育良好。與一般實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比，兔子與人類的生理更加接近，克隆兔的成功誕生，有助于人類醫(yī)學(xué)研究。出生近兩周的克隆兔(前)與同日出生的普通兔(后)相比，體形上要大許多。第十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

世界首例冷凍克隆牛胚胎移植犢牛在萊陽農(nóng)學(xué)院降生第二十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日干細(xì)胞與組織工程

干細(xì)胞（stemcell）是動(dòng)物體內(nèi)具有分化潛能，并能自我更新的細(xì)胞，分為胚胎干細(xì)胞和組織干細(xì)胞。

胚胎干細(xì)胞來自囊胚期的細(xì)胞團(tuán)，屬于全能干細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞可以發(fā)育成為完整的個(gè)體。組織干細(xì)胞存在于成體組織中，屬單能或多能干細(xì)胞，可以定向分化為一種或幾種不同的組織。

第二十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

組織工程是在干細(xì)胞的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將干細(xì)胞與材料科學(xué)相結(jié)合，將自體或異體的干細(xì)胞經(jīng)體外擴(kuò)增后種植在預(yù)先構(gòu)建好的聚合物骨架上，在適宜的生長條件下干細(xì)胞沿聚合物骨架遷移、鋪展、生長和分化，最終發(fā)育具有特定形態(tài)及功能的工程組織。

第二十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日人工培養(yǎng)的肌肉第二十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日曹誼林教授在小鼠身上培育的人耳第二十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)細(xì)胞工程基礎(chǔ)細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室的常見設(shè)備細(xì)胞培養(yǎng)的基本方法第二十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日一細(xì)胞工程實(shí)驗(yàn)室的常見設(shè)施滅菌鍋電熱干燥箱超凈工作臺(tái)倒置顯微鏡細(xì)胞計(jì)數(shù)板電熱鼓風(fēng)干燥箱手提式高壓滅菌鍋立式高壓滅菌鍋垂直雙人雙面超凈工作臺(tái)離心機(jī)光照培養(yǎng)箱CO2培養(yǎng)箱液氮罐第二十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日倒置顯微鏡細(xì)胞計(jì)數(shù)板動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中用于觀察細(xì)胞的生長狀況及計(jì)數(shù)。第二十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日CO2培養(yǎng)箱（動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)）光照培養(yǎng)箱（植物細(xì)胞培養(yǎng)）CO2培養(yǎng)箱主要控制模擬活體內(nèi)環(huán)境相關(guān)的3個(gè)基本變量：穩(wěn)定的CO2水平、溫度、相對濕度。第二十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日液氮罐（用于凍存培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞）第二十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日二細(xì)胞培養(yǎng)的基本技術(shù)

——無菌操作

細(xì)胞工程的所有試驗(yàn)都要求在無菌條件下進(jìn)行，要求十分嚴(yán)格的無菌操作。

1、準(zhǔn)備室、接種室、培養(yǎng)室（紫外線、熏蒸等）；

2、超凈工作臺(tái)、高壓滅菌設(shè)備、過濾器；

3、生物材料的消毒（酒精、升汞、次氯酸鈉等）；

4、試驗(yàn)器械、器皿的滅菌（干熱、濕熱）；

5、藥品、培養(yǎng)基的滅菌（濕熱、過濾）；第三十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日——細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)細(xì)胞培養(yǎng)是指動(dòng)物、植物或微生物細(xì)胞在體外無菌條件下的保存和生長。(微生物培養(yǎng)、植物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng))基本步驟包括：獲取原材料及除菌；配制培養(yǎng)基，對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌；接種、培養(yǎng)和傳代。第三十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日——細(xì)胞融合技術(shù)離體條件下將不同生物或同種生物不同類型的單細(xì)胞通過無性方式融合成一個(gè)雜合細(xì)胞的技術(shù)。——單克隆抗體細(xì)胞融合技術(shù)的主要過程：制備原生質(zhì)體（植物）；誘導(dǎo)細(xì)胞融合（化學(xué)融合劑介導(dǎo)、電融合、病毒融合劑介導(dǎo)等）；篩選雜合細(xì)胞。第三十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第三十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

植物細(xì)胞工程

植物組織培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞胚發(fā)生單倍體培養(yǎng)合子胚培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)與細(xì)胞融合快速繁殖技術(shù)植物脫毒技術(shù)次生物質(zhì)與植物細(xì)胞的大量培養(yǎng)人工種子第三十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日思考：植物有哪些繁殖方法？第三十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日分株繁殖壓條繁殖播種繁殖嫁接繁殖第三十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日扦插繁殖組織培養(yǎng)繁殖第三十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)植物組織培養(yǎng)(tissueculture)技術(shù)第三十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日一、植物組織培養(yǎng)的含義(重點(diǎn))

二、植物組織培養(yǎng)的類型(難點(diǎn))

三、植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)(重點(diǎn))

（一）植物組培的含義、類型與特點(diǎn)第三十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日什么是植物組織培養(yǎng)？？

指在無菌條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞或原生質(zhì)體，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，人為控制培養(yǎng)條件，使其生長、分化、增殖，發(fā)育成完整植株或生產(chǎn)次生代謝物質(zhì)的過程和技術(shù)。第四十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日組織培養(yǎng)----離體培養(yǎng)組織培養(yǎng)----無菌培養(yǎng)第四十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日組織培養(yǎng)----植物克隆第四十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日廣義和狹義概念有何區(qū)別？★組培范圍不同，即外植體范圍不同。廣義組培狹義組培第四十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日外植體〔explant〕：從植物體分離并用于離體培養(yǎng)的材料。胚軸花粉胚乳胚種子果實(shí)花器葉芽莖根組織原生質(zhì)體子葉子房苞片胚珠花藥花梗分生組織成熟組織花托葉柄幼苗第四十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日植物組織培養(yǎng)有哪些類型？1.根據(jù)培養(yǎng)基狀態(tài)分類培養(yǎng)基固體培養(yǎng)液體培養(yǎng)靜止培養(yǎng)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)紙橋培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)半固體體培養(yǎng)第四十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日固體培養(yǎng)液體靜止培養(yǎng)紙橋培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)第四十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日2.根據(jù)外植體分類

植物組織培養(yǎng)植株培養(yǎng)器官培養(yǎng)組織培養(yǎng)胚培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)原生質(zhì)體培養(yǎng)植物組培有哪些類型？第四十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

植株培養(yǎng)扦插苗培養(yǎng)種子苗培養(yǎng)第四十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

器官培養(yǎng)

根系培養(yǎng)莖尖、莖段培養(yǎng)

花器培養(yǎng)

果實(shí)培養(yǎng)

種子培養(yǎng)

葉片培養(yǎng)第四十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

人參根消毒、接種操作程序圖第五十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

菊花莖尖消毒、接種操作程序圖第五十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

莖段培養(yǎng)成苗示意圖第五十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日玫瑰莖段培養(yǎng)竹竽莖尖培養(yǎng)第五十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日組織培養(yǎng)分生組織培養(yǎng)薄壁組織培養(yǎng)輸導(dǎo)組織培養(yǎng)第五十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

胡蘿卜形成層(分生組織)培養(yǎng)示意圖第五十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日胚胎培養(yǎng)胚乳培養(yǎng)原胚培養(yǎng)胚珠培養(yǎng)種胚培養(yǎng)第五十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日敗育

胚培養(yǎng)第五十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日細(xì)胞培養(yǎng)看護(hù)培養(yǎng)平板培養(yǎng)懸浮培養(yǎng)微室培養(yǎng)第五十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日非融合培養(yǎng)融合培養(yǎng)原生質(zhì)培養(yǎng)第五十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日植物組織培養(yǎng)有哪些類型？3.根據(jù)培養(yǎng)過程

初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)

4.根據(jù)培養(yǎng)基的作用誘導(dǎo)培養(yǎng)增殖培養(yǎng)生根培養(yǎng)5.根據(jù)培養(yǎng)目的脫毒培養(yǎng)微體快繁

試管育種試管嫁接6.根據(jù)培養(yǎng)條件光培養(yǎng)暗培養(yǎng)第六十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日初代培養(yǎng)：芽、莖段、葉片、花器等外植體在離體培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)愈傷組織、側(cè)芽或不定芽、胚狀體過程。第六十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日繼代培養(yǎng)：更換新鮮培養(yǎng)基來繁殖同種類型的材料（愈傷組織、芽）。第六十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日生根培養(yǎng)：將芽苗轉(zhuǎn)接到生根培養(yǎng)基上培養(yǎng)成為完整植株的過程。第六十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日初代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)生根培養(yǎng)馴化移栽植物組織培養(yǎng)一般過程第六十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日思考：

各種組織培養(yǎng)類型有何主要的異同處？

★相同點(diǎn)：無菌操作人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)★不同點(diǎn)：外植體不同成苗途徑與培養(yǎng)方法不同

第六十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日三、植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)第六十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日1、培養(yǎng)材料經(jīng)濟(jì)第六十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日2、培養(yǎng)條件人為控制，周年生產(chǎn)第六十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日3、生長周期短，繁殖率高第六十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日4、管理方便，有利于實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)和自動(dòng)化控制第七十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日（二）植物組織培養(yǎng)的基本理論1.細(xì)胞全能性理論2.植物的再生性3.根芽激素理論4.組培苗的遺傳穩(wěn)定性第七十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日1細(xì)胞全能性理論

植物每一個(gè)具有完整細(xì)胞核的體細(xì)胞，都含有植物體的全部遺傳信息，在適當(dāng)條件下，具有發(fā)育成完整植株的潛在能力。第七十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日②創(chuàng)造理想的適于細(xì)胞生長和分化的環(huán)境植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件①體細(xì)胞與完整植株分離，脫離完整植株的控制第七十三頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)與利用

第七十四頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日①直接分生芽②形成愈傷組織，再分化形成芽③形成胚狀體，由胚狀體直接重建完整植株，或制成人工種子后再重建植株。

實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性的途徑：34第七十五頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日第七十六頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日2植物的再生性

現(xiàn)象：傷口愈合扦插生根

植株再生的過程即為植物細(xì)胞全能性表達(dá)的過程，經(jīng)過脫分化和再分化兩個(gè)階段。

第七十七頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日組織分裂分化細(xì)胞分裂已分化組織細(xì)胞脫分化分裂再分化器官植株錄像第七十八頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日1.分化〔differentiation〕：細(xì)胞在分裂過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能上的改變，從而形成各類組織和器官。2.脫分化〔dedifferentiation〕:已分化好的細(xì)胞在人工誘導(dǎo)條件下，恢復(fù)分生能力，回復(fù)到分生組織狀態(tài)的過程。3.再分化〔redifferentiation〕:脫分化后具有分生能力的細(xì)胞再經(jīng)過與原來相同的分化過程，重新形成各類組織和器官的過程。第七十九頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日4.愈傷組織〔callus〕:離體培養(yǎng)時(shí)經(jīng)誘導(dǎo)后在外植體表面形成的一團(tuán)具分生能力的無序生長的薄壁細(xì)胞第八十頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日在離體培養(yǎng)過程中產(chǎn)生一種形似胚（具有明顯的根端和芽端），功能與胚相同的結(jié)構(gòu)。5.胚狀體［embroid］：石龍芮下胚軸培養(yǎng)產(chǎn)生胚狀體過程第八十一頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日愈傷組織的形成和形態(tài)發(fā)生

1.愈傷組織的形成

分啟動(dòng)期、分裂期和分化期。◆啟動(dòng)期又稱誘導(dǎo)期，是指細(xì)胞準(zhǔn)備進(jìn)行分裂的時(shí)期。

啟動(dòng)期的長短，因植物種類、外植體的生理狀態(tài)和外部因素而異。

第八十二頁，共八十九頁，編輯于2023年，星期日

誘導(dǎo)啟動(dòng)的因素主要是外源激素，最常用的有2,4-D、NAA、IAA和細(xì)胞分裂素等。2,4-D效果最明顯?！舴至哑谑侵竿庵搀w細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后脫分化，不斷分裂、增生子細(xì)胞的過程?！舴只谑侵竿Ｖ狗至训募?xì)胞