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细胞工程复习课制作人：柏玲2010-3-17细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。什么叫细胞工程？按操作对象分类植物细胞工程动物细胞工程操作水平：细胞水平的操作（一）植物细胞工程（属于无性繁殖）无性繁殖最大优点：保持优良品种的遗传特征。1.理论基础（原理）：细胞全能性（具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点，）2.植物具有全能性的原因：分化的细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。3.全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞4.理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植物的潜力，但是在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种器官和组织，是因为在特定的时间和空间条件下，基因有选择性表达的结果5.植物细胞工程的基本技术：植物组织培养，植物体细胞杂交技术6.植物全能性表达的条件：离体的，提供人为条件（营养，激素，适宜的外界条件）7.植物组织培养技术的应用：探究植物科学理论的重要手段，微型繁殖、培养脱毒苗、生产人工种子、培养新品种（单倍体育种）、转基因植物的培养，过程离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体外植体脱分化植物激素：细胞分裂素、生长素再分化植物组织培养过程植物组织培养条件：含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。一、植物组织培养技术切取形成层无菌接种诱导愈伤组织的形成试管苗的形成培养室移栽脱分化再分化二、植物体细胞杂交将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。1、概念（打破了生物间存在着生殖隔离）(1)(1)(2)(3)(4)(5)植物体细胞杂交过程示意图1、过程植物组织培养融合完成的标志杂种植株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈伤组织再分化植物细胞的融合植物细胞A原生质体B原生质体A杂种细胞AB去壁去壁人工诱导方法？促进融合的方法？植物细胞B去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。打破特种之间的生殖隔离，扩大遗传重组范围。植物细胞工程的实际应用•植物繁殖的新途径–微型育种–作物脱毒–人工种子•作物新品种的培育–单倍体育种–诱导突变体•细胞产物的工厂化生产（2）特点：1.繁殖率高，可大批量生产2.不受自然生长季节的限制。培养周期短3、保持优良品种的遗传特性高保真”（因为是无性繁殖）；二、植物组织培养的实际应用（1）微型繁殖（1）过程：外植体愈伤组织根、芽植物体脱分化再分化茎尖愈伤组织根、芽植物体分生区）脱分化再分化二、植物组织培养的实际应用（2）培养脱毒苗以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。过程：二、植物组织培养的实际应用（3）人工种子：再分化外植体愈伤组织胚状体脱分化优点：不受季节限制，不会造成性状改变，方便运输和储藏。人工种皮：有效成分：养分、无机盐、有机碳源、以及农药、抗生素、有益菌等，还可以加入一些植物生长调节剂。二、植物组织培养的实际应用作物新品种的培育（1）单倍体育种再分化花药愈伤组织根，芽单倍体植株脱分化花药离体培养染色体加倍稳定遗传的植株优点：极大的缩短了育种年限节约了大量的人力物力二、植物组织培养的实际应用（2）突变体的利用再分化外植体愈伤组织胚状体突变体植株脱分化二、植物组织培养的实际应用细胞产物的工厂化生产外植体愈伤组织筛选细胞增加数量破碎脱分化发酵罐取次级代谢产物生长速度快，产物含量高细胞有丝分裂人参皂甘的生产一.动物细胞培养•概念:•是从动物机体中取出相关细胞,将它分散成单个细胞,放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖．•原理(和植物组织培养比较)•进行动物细胞的培养原理：细胞增殖•植物组织培养：全能性2、动物细胞的培养过程幼龄动物取动物器官和组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养转入培养液中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础动物细胞培养幼龄动物组织剪碎胰蛋白酶处理细胞培养（原代培养）传代培养细胞株细胞系（10代左右）（50代后）使细胞分散原代培养：培养到１－10代细胞（到接触抑制时止），传代培养：分瓶后的培养，从10代培养到40－50代细胞细胞株：从10代到40－50代的细胞，遗传物质不变细胞系：50代以后的细胞，遗传物质改变，能无限增殖（癌变）1-10代动物细胞培养的过程的酶:①用胰蛋白酶；和②胶原蛋白酶(处理使细胞分散)动物细胞培养条件：1、环境条件A无菌、无毒的环境B加抗生素：防止污染C更换培养液：防止细菌的细胞代谢产物对细胞体危害2、物质条件：充足的•营养供给：和体内基本相同，的合成培养基（氨基酸、葡萄糖•适宜的温度：36.5•适宜的pH:7.2—7.4•和气体环境:O2供细胞代谢•CO2维持培养液的pH（一）动物细胞培养（一）动物细胞培养4.动物细胞培养技术的应用•蛋白质生物制品的生产如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体•健康细胞培养培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植•细胞的生理、药理、病理研究植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养原理培养基性质培养基特有成分培养结果培养目的细胞的全能性细胞增殖固体培养基液体培养基蔗糖植物激素葡萄糖动物血清植物体细胞株、细胞系快速繁殖、培育无病毒植株获得细胞或细胞分泌蛋白1、概念：二、动物细胞核移植和克隆动物将一个动物的细胞核，移入另一个去核的卵母细胞中，使其重组发育成一个胚胎，最终发育成动物个体。结果：原理：分类：克隆动物(用核移植方法得到的动物)动物细胞核的全能性胚胎细胞核移植、体细胞核移植卵细胞Ａ母绵羊Ｂ母绵羊乳腺细胞细胞质细胞核细胞核移植重组胚胎卵裂C母绵羊子宫胚胎移植多莉羊分娩妊娠多莉羊的培育过程重组细胞2、动物体细胞核移植的过程供体细胞（供核）细胞培养体细胞卵母细胞（减Ⅱ中期：供质）去核无核卵母细胞核移植杂种细胞早期胚胎胚胎移植代孕母体新个体分娩激活卵裂克隆动物的研究意义1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白2.改良动物品种3.治疗人类疾病，作为供体4.保护濒危动物体细胞核移植技术存在的问题：许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。1、概念：三、动物细胞融合两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。原理：结果：细胞膜的流动性得到杂交细胞诱导方式物理法：化学法：生物法：灭活的病毒离心、振动、电刺激；聚乙二醇；2、诱导融合的方法：植物、动物细胞融合的比较主要用于制备单克隆抗体获得杂种植株用途物理、化学方法（同左）灭活的病毒物理（离心、振动、电刺激）化学（聚乙二醇）诱导方法使细胞分散后诱导细胞融合去除细胞壁后诱导原生质体融合细胞融合的方法细胞膜的流动性细胞膜的流动性、植物细胞全能性原理动物细胞融合植物体细胞杂交比较项目B淋巴细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选杂交瘤细胞细胞培养筛选，继续培养足够数量的、能产生特定抗体的细胞群单克隆抗体注射抗原体外培养注射到小鼠腹腔(体内培养)融合后的细胞有几种?五种:BBBB瘤瘤瘤瘤用特定的选择培养基进行筛选.(效应B细胞)3、单克隆抗体的应用•⑴作为体外诊断试剂•⑵制成生物导弹，用于治疗疾病(如癌症)（3）治疗，预防疾病优点：特异性强，灵敏度高，并可能大量制备植物细胞工程细胞工程植物组织培养离体的植物器官组织或细胞愈伤组织根芽植物体脱分化再分化植物体细胞杂交植物细胞A植物细胞B去壁融合杂种细胞组织培养动物细胞工程动物组织单个细胞原代培养传代培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞A动物细胞B杂种细胞细胞培养融合筛选核移植单克隆抗体免疫小鼠小鼠骨髓瘤细胞小鼠B细胞提取抗体融合细胞杂交瘤细胞提取融合筛选体内培养体外培养结构图1比较项目植物组织培养动物细胞培养生物学原理细胞全能性细胞分裂培养基性质固体液体培养基成分蔗糖、氨基酸、维生素、水、矿物质、生长素、细胞分裂素、琼脂葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、水、动物血清取材植物器官、组织或细胞动物胚胎、幼龄动物器官或组织培养对象植物器官、组织或细胞分散的单个细胞过程脱分化、再分化原代培养、传代培养细胞分裂生长分化特点①分裂：形成愈伤组织②分化：形成根、芽①只分裂不分化②贴壁生长③接触抑制培养结果新的植株或组织细胞株或细胞系应用①快速繁殖②培育无病毒植株③提取植物提取物（药物、香料、色素等）④人工种子⑤培养转基因植物①生产蛋白质生物制品②皮肤细胞培养后移植③检测有毒物质④生理、病理、药理研究培养条件无菌、适宜的温度和pH比较2