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1、现代生物科技专题,主讲人：李政,,1,of,6,北京微熊科技有限公司 ,克隆技术,一、什么是克隆（Clone）？,克隆，就是无性繁殖系。,个体通过无性繁殖可连续传代并形成群体，这样的群体称为无性繁殖系，即克隆。,繁殖: 是生命区别于非生命的基本特征之一,（一）有性繁殖：经过两性生殖细胞的结合形成受精卵，由受精卵发育成新个体的生殖方式,特点:具备了双亲的遗传特性,（二）无性繁殖：指不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式,种类,分裂生殖（如:变形虫、草履虫、细菌）,出芽生殖（如：酵母菌、水螅）,孢子生殖（如：青霉、曲霉、衣藻）,营养生殖（如：马铃薯、草莓）,分子水平：基因克隆,细
2、胞水平：组织培养技术细胞融合技术细胞核移植技术,个体水平：生物的无性生殖,细胞工程,在不同水平上的克隆：,细胞工程：指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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。,根据操作对象不同，可以分为：植物细胞工程和动物细胞工程,细胞工程,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,二、 植物的克隆 （植物细胞工程）,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞
3、杂交,植物细胞的全能性,1、定义：,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。,2、原理：,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,3、差异：,（1） 受精卵的全能性最高,（2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。,一、植物细胞的全能性,4、大小,在生物的生长发育过程中，(没有离体的)细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种组织和器官，这是因为在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的组织和器官。,即细胞的分化是细胞在特定时
4、间和空间条件下基因的选择性表达的结果。,切取,接种,愈伤组织的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,二、植物组织培养,高度分化的组织,形成愈伤组织,离体培养,形成幼根和芽,形成完整植株,脱分化过程,再分化过程,植物组织培养的过程,关键词：,脱分化、再分化、愈伤组织,从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官， 常用根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等,几个概念：,愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。 植物细胞的再分化：
5、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。,植物组织培养的条件：,离体 培养基成分：一定营养物质、激素 无菌 人为控制：人工条件 环境条件：,脱分化避光、再分化需光、适宜的PH值和充足的氧气,植物组织培养的培养基,定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质 无机营养成分：水和无机盐 有机营养成分 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%5%的蔗糖 琼脂：起支持作用 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH值：5.06.0,试管苗大规模培养,过程,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,脱分化,植物激素： 细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养,植物组织
6、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。,三、植物体细胞杂交技术,定义：就是将不同种的植物体细胞，在一定的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。 优势：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,优点： 生长期短，耐热性强，易于贮藏,植物体细胞杂交技术流程：,物种2 体细胞,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,物种1 体细胞,物种1 原生质体,物种2 原生质体,人工诱导,物理法：离心、振荡、电刺激,化学法：聚乙二醇(PEG)诱导剂,再生细胞壁,杂种细胞,组织培养,杂种植株,细胞膜的流动性,植物体细胞杂交
7、技术流程图,用纤维素酶和果胶酶处理,人工诱导,植物细胞杂交,植物细胞杂交的融合体类型,1.未融合细胞A再生植株与亲本相同2.自体融合AA、BB融合结果得到“同核体” 3.异体融合 AB 融合结果得到“异核体”，由于融合形式不同,又分为几种：,（1）谐和的细胞杂种 细胞完全融合，具有双亲全套遗传信息（包括胞核、胞质），再生植株为异源双二倍体，这是最理想的融合。 （2）部分谐和的细胞杂种 细胞完全融合，但由于染色体排斥，细胞分裂过程中，部分染色体被排斥掉。 （甘薯+野生种杂种） （3）异胞质细胞杂种细胞质来自于双亲，胞核来自于一个亲本，另一个亲本的胞核被排斥。 （4）嵌合细胞杂种细胞质发生融合，而
8、细胞核未融合，细胞核各自分裂，形成嵌合体，再生植株为嵌合体植株。,四、植物细胞工程的实际应用,1、植物繁殖的新途径,1）微型繁殖 2）作物脱毒 3）神奇的人工种子,2、作物新品种的培育,1）单倍体育种 2）突变体的利用,3、细胞产物的工厂化生产,1.植物繁殖的新途径,（1）微型繁殖微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.特点：保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量繁殖.,（2）作物脱毒：植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。材料:无病毒的茎尖脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得,（3）神奇的人工种子特点:后代无性状分离不受气候,季节和地域限制技术:植物组织培养.结构:
9、人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.,诱导植物愈伤组织,体细胞胚状体的诱导,体细胞胚状体的成熟,体细胞胚状体+人工胚乳,外面包裹人工种皮,人工种子,人工种子的生产过程：,（二）作物新品种的培育,（1）单倍体育种方法:花药的离体培养优点:后代稳定遗传,都是纯合体;明显缩短育种年限.,（2）突变体的利用产生:植物组织培养利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种,（三）细胞产物的工厂化生产,（1）种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等. （2）技术:植物的组织培养.,花药,组织培养,花粉细胞培养,脱分化,愈伤组织,再分化,分化出小植物,移栽,单倍体小植株,染色体加倍,正常植株,设计一种植物
10、花药组织培养和染色体加倍的实验流程：,1动物细胞培养技术,2动物细胞融合（单克隆抗体）技术,3动物 体细胞核移植技术,三、动物的克隆,动物克隆的技术基础是 动物的细胞和组织培养,动物的部分组织,用胰蛋白酶处理分散成单个细胞,在适宜培养基中,维持生存，保持生长分裂等生命现象,呈现一定的组织特性,就是从动物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动物细胞培养技术,细胞贴壁过程,接触抑制现象：细胞在培养瓶中贴壁生长，随着细胞数量越来越多，当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增殖，即为接触抑制。,原代培养：即从机体取出后立即进行的细胞、
11、组织培养,传代培养：即将原代培养细胞分成若干份，接种到若干份培养基中，使其继续生长、增殖。,原代培养一般是指从开始到传至10代细胞的培养,传代培养一般指10-50代细胞的培养,细胞系,有限细胞系 2N连续细胞系 （异倍体核型）,不致癌 保持接触抑制 致癌 恶性细胞系,细胞株,有限细胞株连续细胞株,细胞系、细胞株,具有特殊性质,原代培养物,细胞株：具有特殊性质的细胞系指在细胞培养过程中存活10代到40-50代的传代细胞,细胞系：可连续传代的细胞指动物细胞培养过程中存活超过50代的细胞，可能在培养条件下无限制地传下去，具有了“不死性”，这种传代细胞称为细胞系。,克隆培养法（细胞克隆）,最基本要求：
12、必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个，即必须肯定所建成的克隆来源于单个细胞。 连续细胞系、肿瘤细胞的克隆易于原代细胞、有限细胞系 提高细胞克隆形成率的措施: 主要用途：从普通细胞系中分离出缺乏特殊基因的突变细胞系,把一个单细胞从群体中分离出来单独培养，使之繁衍成一个新的细胞群体的技术，叫做细胞克隆，也叫克隆培养法。,动物细胞培养的条件：,无菌、无毒的环境,营养，含有糖、氨基酸、促生长因子，无机盐、微量元素等的合成培养基，加入动物血清、血浆等,温度和pH：36.50.5，pH为7.2-7.4,气体环境： （95空气+5CO2 ） O2是细胞代谢所必须的， CO2的主要作用是维持培养液的pH。,
13、动物细胞融合是指两个或者多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，不同基因型的细胞之间的融合就是细胞杂交。,诱导方法,灭活的仙台病毒 聚乙二醇(PEG) 电融合技术,2动物细胞融合（单克隆抗体）技术,杂交瘤技术和单克隆抗体制备：,1975年，英国科学家米尔斯坦和柯勒，把B淋巴细胞与骨髓瘤细胞，用灭活的仙台病毒或者聚乙二醇诱导，形成杂交瘤细胞。,单克隆抗体制备,选择培养基,杂种细胞,免疫处理,单克隆抗体的应用：,作为诊断试剂：准确、高效、简易、快速,制成“生物导弹”： 用于治疗疾病和运载药物，疗效高、毒副作用小,3动物 体细胞核移植技术：动物的克隆,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
14、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，包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植。,细胞1,细胞2,提取核,去除核,将核注入,重组细胞,早期胚胎,细胞培养,新个体,动物细胞核移植示意图,全能干细胞：能发育成完整生物体,多能干细胞，如多能造血干细胞,单能干细胞，只能分化为一种细胞,1997年克隆羊“多莉”诞生,重组细胞,体细胞核移植过程流程图,体细胞核移植技术用于人的治疗性克隆和干细胞的产生,人的治疗性克隆（左）和生殖性克隆（右）,“生物技术的安全性怎么样？”你知道吗？ 你认为“可以允许克隆人吗？”,主讲人：李政,,谢谢观赏,1,of,6,北京微熊科技有限公司 ,
