专题二细胞工程复习课1

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1、专题二 细胞工程,细胞工程,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。,细胞工程,植物细胞工程,动物细胞工程,理论基础：植物细胞的全能性,一、植物细胞工程,含义：,已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。,基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,(一）细胞的全能性,实现细胞全能性的条件：,a、离体（脱离原来所处的组织、器官）,b、一定的营养,c、激素,d、一定的外界环境条件（如无菌、温度、光照、PH）,是不是满足了这些条件，不同细胞表现全能性的潜力大小一样？,（水、无机盐、蔗糖、维生素、

2、氨基酸等）,(如细胞分裂素、生长素等),4. 全能性高低：,同一个体：受精卵胚胎干细胞生殖细胞 体细胞,植物细胞动物细胞,同一个细胞：刚产生的细胞成熟的细胞,分裂能力：具有旺盛分裂能力的分生细胞不能分裂的细胞,（受精卵的全能性最高）,外植体（离体的植物器官、组织或细胞）,脱分化（又叫去分化）,愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡化 的呈无定形状态的薄壁细胞）,再分化,幼根或芽等器官,植物体,1、原理：植物细胞具有全能性,（二）植物组织培养,2、过程,3.生殖类型：,植物组织培养所用的培养材料是体细胞，属于无性生殖.,（三）、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

3、杂种细胞培育成新的植物体的技术。,1、概念：,2、原理：植物细胞的全能性和细胞膜的流动性,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,植物组织培养,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？,融合完成的标志,植物细胞B,3、过程,克服远缘杂交不亲和的障碍。,4. 优点：,5.未解决的问题：,目前还不能让杂种植物完全按人们的需要去表达亲代的优良性状,如番茄马铃薯。,不同种植物叶肉细胞融合时，应先去掉细胞膜 叶肉细胞脱分化后，可形成无定形状态的薄壁 细胞 叶肉细胞经过再分化过程，可形成愈伤组织 叶肉

4、细胞离体培养时，可以表现出细胞全能性 A.B. C.D.,B,1.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是,（ ）,2.下列属于植物组织培养的是（ ） A.花粉培养成单倍体植株 B.芽发育成枝条 C.根尖分生区发育成成熟区 D.未受精的卵发育成植株,A,6.下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入 试管后,在一定的条件下,形成试管苗的培育过程, 请据图回答下列问题： (1)要促进细胞分裂生长,培养基中应有营养物质 和激素。营养物质包括 和小分子有机物, 激素包括细胞分裂素和 两类植物激素。,生长素,无机物,(2)此过程依据的原理是 。A和B阶 段主要进行的分裂方式是 ,B阶段除 了细胞分裂外,还

5、进行细胞 等。 (3)此过程需要无菌操作,主要是指对 进 行灭菌消毒。B阶段需要光照,原因是 。 (4)试管苗的根细胞没有叶绿素,而叶的叶肉细胞 具有叶绿素,这是基因 的结果。,植物细胞的全能性,有丝分裂,分化,培养基,芽发育成叶,叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件,选择性表达,纤维素酶和果胶酶,3,细胞壁再生,高尔基体,植物激素,无菌,（A+B）/2,秋水仙素,A+B,六,（四）、植物细胞工程的实际应用,1.植物繁殖的新途径,通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种。也称快速繁殖技术,(1)微型繁殖：,优点：,、保持优良品种的遗传特性; 、繁殖速度快，即具有高效性,利用植物分生组织(如茎尖、根尖

6、)进行培养,可以使新长成的植株脱除病毒。,(2)作物脱毒：,生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染,从而导致品种严重退化、产量降低和品质变差。,实例：马铃薯、草莓、甘蔗、菠萝、香蕉等,(3)人工种子：,以植物组织培养得到的胚状体或不定芽或顶芽或腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。,2、作物新品种的培育,(1)单倍体育种：,优点后代都是纯合子，能稳定遗传明显缩短育种年限，加速育种进程,(2)突变体的利用：,在植物组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培

7、育成新品种。,3、细胞产物的工厂化生产：,可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物,如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。,脱分化 再分化 （1）表示 ，它与相比分化程度， 全能性。（2）若想制作人工种子，应该选用（填编号）。（3）若利用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫草素， 培养将进行到（填编号）。,愈伤组织,低,高,下图是植物组织培养的简略表示。据此回答：,脱分化：指已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能转变成未分化细胞 的过程。又称去分化。,离体的植物器官、组织或细胞,激素诱导,薄壁细胞,愈伤组织,（生长素/细胞分裂素),脱分化过程,（避光）,避光原因: 在有光时

8、，不易形成愈伤组织,再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,愈伤组织,激素诱导,（生长素/细胞分裂素),比例小，小于1,幼根或幼芽（胚状体）,再分化过程,（需光）,需光的原因：叶片中叶绿素的合成需要光照,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,动物体细胞核移植技术和克隆动物,动物细胞工程常用技术,其中，动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。,二、动物细胞工程,一、动物细胞培养,动物细胞培养就是从动物有机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后,放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖.,1、概念：,相关组织：,一般指动物胚胎或幼龄动物的组织、器官。

9、,细胞增殖能力强，分裂旺盛，分化程度低， 比老龄动物的组织细胞容易培养。,为什么？,2 、原理：,细胞增殖,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,胰蛋白酶,单个细胞,加培养液,制成,细胞悬浮液,原代培养,接触抑制,胰蛋白酶,传代培养,3、过程：,、无菌、无毒,、全部的营养物质,、适宜的温度和PH值,、必要的气体环境,（添加一定量的抗生素，,（葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、,保证细胞顺利的生长增殖,36.5+（-）0.5度, PH：7.2-7.4,O2和CO2（95%空气和5% CO2 ）,4、条件：,维持培养液的PH,定期更换培养液）,动物血清等。）,5、应用,大规模培养生产生物制品（病毒疫苗、干

10、扰素、单克隆抗体）作为基因工程中的受体细胞培养的动物细胞可以用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据,植物组织培养和动物细胞培养的比较,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,植株,细胞株、细胞系,快速繁殖、培育无病毒植株,获得细胞或细胞产物,培养目的,1、在动物细胞培养过程中遗传物质发生改变的细胞是 -（ ） A细胞系 B细胞株 C原代细胞 D传代细胞,2、动物细胞工程技术的基础是 -（ ） A.动物细胞融合 B.单克隆抗体 C.胚胎移植 D.动物细胞培养,A,D,巩固练习,3.关于动物细胞培

11、养的有关叙述，正确的是( ) A.细胞的癌变发生于原代培养向传代培养的过渡 过程中 B.动物细胞培养液中通常含有葡萄糖、氨基酸、 无机盐、生长素和动物血清等 C.动物细胞培养的目的只是获得大量的细胞分泌 蛋白 D.动物细胞培养前和培养过程中都要用胰蛋白酶 处理,D,1、概念：,指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。,细胞膜的流动性,2、原理：,（二）、动物细胞融合,（细胞杂交）,诱导方式,物理法：离心、振动、电激,化学法：聚乙二醇（PEG),生物法：灭活的病毒,（仙台病毒）,3、过程,灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面,细胞膜被病毒颗粒穿通,细胞膜连接,细胞融合，形成杂种细胞,植物体细胞杂交和

12、动物细胞融合的比较,细胞膜的流动性,细胞膜的流动性细胞的全能性,去除细胞壁后诱导原生质体融合,使细胞分散后诱导细胞融合,物理（离心、振荡、电刺激）化学（聚乙二醇）,物理、化学方法（同左）灭活的病毒,4、意义：,打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能；重要用途：制备单克隆抗体。,动物细胞融合技术,B 、BB 、B瘤 、瘤瘤 、瘤,只有杂种细胞才能活,动物细胞培养,1、过程：,获得产生相应抗体的B淋巴细胞,体外培养,小鼠腹腔内增殖,（三）、单克隆抗体,1、过程:,B淋巴细胞骨髓瘤细胞,诱导融合,B-B细胞,B-瘤细胞,瘤-瘤细胞,选择培养基,杂交瘤细胞（ B-瘤细胞）,克隆化培养,抗体检测,杂交瘤细胞,

13、体外培养,单克隆抗体,筛选,3、单克隆抗体的优点：,通过动物细胞融合技术产生杂交细胞，再将杂交细胞克隆成细胞群，由这样的细胞群产生的化学性质单一，特异性强的抗体。,特异性强、灵敏度高、产量大,2、什么是单克隆抗体？,作为诊断试剂：准确、高效、简易、快速,用于,运载药物：制成“生物导弹”,治疗疾病：主要用于癌症治疗,4.单克隆抗体的应用：,“生物导弹”单克隆抗体药物,养,（四）、动物体细胞核移植技术和克隆动物,动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中.使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体.,种类：,胚胎细胞核移植,体细胞核移植,用核移植的方

14、法得到的动物称为克隆动物,1、概念：,2、原理：细胞核的全能性,（M卵母细胞）,减数第二次分裂中期,去核的卵母细胞,供体细胞注入去核卵母细胞,受体细胞激活，完成减数分裂、发育,胚胎移植,供体细胞培养,3、过程：,受体细胞为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，此时在透明带内包含着第一极体，在去核的同时连同第一极体一并去掉。用卵母细胞做受体细胞原因a.卵母细胞体积大，便于操作；b.卵黄多，营养物质丰富；c.易激发细胞核全能性的表达。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。,特别提醒 ：,4、应用,、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育,、保护濒危物种，增加动物

15、 的存活数量,、生产医用蛋白。,、克隆动物细胞、组织、器官可作为移植的供 体。,5、体细胞核移植技术存在的问题,克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。,3,7.2008年2月26日,广西水牛研究所科研人员利用克隆胚胎冷冻技术,使一头杂交母水牛顺利产下一头冷冻胚胎移植的体细胞克隆雌性水牛犊,取名“盼盼”。它的出生经历了一个严密复杂的科学操作过程：,(1)当克隆牛“盼盼”性成熟后进行减数分裂时,其初级卵母细胞内可以形成 个四分体。,25,(2)、过程主要采取 技术才能 获得细胞群或囊胚,此时在培养液中常加入的物质有葡萄糖、氨基酸、维生素、 和 等。 (3)过程中,诱导形成重组细胞常见的方法,除电激融合外,常见的还有 。 (4)科研人员获得的耳纤维细胞取自于1日龄的河流型摩拉水牛,原因是此时获取的细胞 、 。,