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1、1、概念:,植物细胞工程 动物细胞工程,专题二 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,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,一、植物细胞工程,脱分化,再分化,（一）植物组织培养 过程,（分化）,（未分化）有分生能力,需光照,幼芽或幼根？,条件？,特点？,适宜温度、无光照、 pH和无菌环境。 无机、有机成分和植物激素（生长素，细胞分裂素和赤霉素等）,无定形状态 薄壁细胞 高度液泡化 排列疏松、无规则,分化程度低去分化较易,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,原理:植物细胞全能性,（二）植物体细胞杂交技术,杂种细胞,1、过程,杂种植株,植物体细胞的融合,原理
2、：细胞膜的流动性,原理:植物细胞的全能性,融合原生质体,杂种细胞,去壁的常用方法：,诱导原生质体融合方法：,融合成功的标志,人工诱导,筛选,1、植物体细胞杂交的过程,2、意义,与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围（种间、属间），并且培育出了许多在生产上有较高应用价值的杂种植株品种。,三、植物细胞工程的实际应用,(一）植物繁殖新途径 1、微型繁殖,概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。 特点： 繁殖速度快，即具有高效性 保持优良品种的遗传特性，即具有高保真性,2、培育脱毒作物,原因：无性繁殖的作物，感染的病毒易
3、传播给后代，病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差。 材料：植物分生区（如茎尖）。 方法：切取茎尖进行组织培养，获得脱毒苗。,三、植物细胞工程的实际应用,技术：组织培养 特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗 优点 后代无性状分离，保持优良特性 不受季节、气候和地域的限制,3、人工种子,植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等包裹在人工薄膜（人工种皮）内形成的结构。,三、植物细胞工程的实际应用,三、植物细胞工程的实际应用 （二）作物的新品种培育,1、单倍体育种 2.突变体的利用 3.细胞产物的工厂化生产,某二倍体植物是杂合子，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植
4、株的过程。据图回答：,（1）图中表示的是该花粉培养过程中的 过程，表示的是 过程，X代表的是 ，表示的是 过程，表示的是诱导 过程。 （2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称 为 植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有 。,脱分化,再分化,胚状体,分化(发育),生根,激素,单倍体,细胞的全能性,（3）对植株进行 ，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通 过 的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉
5、的基因组成种类为 种，花药培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。,染色体加倍处理,无性繁殖,乙,一,明显缩短育种年限,基因型为AaBb的水稻(具有24条染色体)的花粉通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗的育种过程。 (1)愈伤组织是花粉细胞不断分裂后的形成的不规则细胞团，愈伤组织形成中，必须从培养基中获得_。 (2)要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_和_ _两类激素。 (3)愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是_利用光照制造有机物，供试管苗生长。 (4)试管苗的细胞核中含有_条脱氧核苷酸链。 (5)培养出的试管基因型有
6、 。如果要获得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的育种步骤是_。,各种营养(水、无机盐、蔗糖等能量物质)和小分子有机物,生长素 细胞分裂素,叶绿体,24,AB、Ab、ab、a,用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗,二、动物细胞工程,植物细胞工程常用的技术手段：,植物组织培养、 植物体细胞杂交等,强调：,是其他动物细胞工程技术的基础。,动物细胞培养,动物细胞核移植,动物细胞融合,单克隆抗体制备等,动物细胞培养技术,回顾：,常用的技术手段：,一、动物细胞培养,有关概念,细胞贴壁悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 细胞的接触抑制当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止
7、分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 原代培养从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。动物组织消化后的初次培养称为原代培养。 传代培养将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。,（二）动物细胞培养过程,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,配置细胞悬液,剪碎用胰蛋白酶处理,10代细胞,转入培养瓶,40-50代细胞,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液稀释,传代10代以内，遗传物质不改变，保持正常二倍体核型。,传代10-50代左右，增长缓慢以至于完全停止，部分细胞核型可能发生变化（遗传物质可能改变）,为什么用胰蛋白酶处理？,分瓶传代培养,原代培
8、养特点：细胞贴壁、接触抑制,继续传代培养少部分细胞获得不死性，细胞突变，遗传物质已经改变，等同于癌细胞。,细胞株：一般说遗传物质未改变,细胞系：遗传物质已改变,原代培养,动物细胞培养不能 最终培养成动物体,动物细胞培养的条件:,1）无菌无毒 的环境：,适宜的温度：36.50.5。 适宜的酸碱度：PH：7.2-7.4,液体合成培养基：葡萄糖、氨基酸、水无机盐、维生素、微量元素等；通常还需加入血浆、血清等天然成分。,4）气体环境：,2）营养：,3）温度和pH：,“95空气+5CO2”的混合气体培养箱。氧气是细胞代谢必须的； CO2维持培养液的PH。,无菌处理； 培养液中添加抗生素； 定期更换培养液
9、。,大规模培养生产蛋白质生物制品（病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体） 获得大量自体的皮肤细胞，解决烧伤病人的植皮问题 检测有毒物质，判断某种物质的细胞毒性 筛选抗癌药物，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据,（四）动物细胞培养技术的应用,植物组织培养和动物细胞培养的比较,均需适宜的外界条件：PH,温度,营养及“无菌、无毒环境”等,固体、营养物质、蔗糖、植物激素,培养成植株,液体、营养物质、葡萄糖、动物血清,培育成细胞系或细胞株,1.生产蛋白质制品 （如病毒疫苗、干扰素、 单克隆抗体、动物激素） 2.检测有毒物质等,1.试管苗的快速繁殖 2.无病毒植物的培育 3.生产药物等 4.人工种子（见资料）
10、 5.转基因植物的培育,二、动物细胞核移植技术和克隆动物,（一）概念,动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核，移入到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，该胚胎最终发育成完整的动物个体。,（二）类型,胚胎细胞核移植、体细胞核移植,利用核移植技术得到的动物称为克隆动物。,克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。,例如：由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系（每个基因彼此相同）。,取供体细胞传代培养10代以内的细胞.为什么？,用的是去核的减数第二次分裂中期细胞（M中期）为什么？,激活方法： 激活目的：,促融方法
11、：电刺激,胚胎移植至代孕受体内,妊娠、分娩,三）核移植流程,供体：优质高产奶牛,受体：普通奶牛（卵母细胞的采集与培养）,1.体积大，易操作。2.含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。,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,四）.体细胞核移植技术的应用前景,1、克隆技术本身还不成熟，成功率低； 2、克隆胚胎经常出现遗传发育问题； 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。 3、克隆人的社会伦理问题；,五）体细胞核移植技术存在的问题,三、动物细胞融合和单克隆抗体,（一）动物细胞融合
12、技术,动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。,融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。,1、概念,2、过程,不同DNA的两个细胞,灭活病毒诱导细胞融合 （先质后核）,融合后的杂交细胞进行有丝分裂,（丧失感染性、保留抗原结构）,3、实现动物细胞融合有什么意义呢？,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。,获得杂种植株,用途,物理、化学方法（同左）,生物：灭活的病毒,物理（离心、振荡、电刺激）,化学（PEG）,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
13、、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,植物体细胞杂交、动物细胞融合的比较,主要用于制备单克隆抗体,特点：产量低、特异性差、纯度低、反应不够灵敏,（二）单克隆抗体,1、常规抗体制备：,一个B淋巴细胞：只分泌一种特异性抗体,2、单克隆抗体制备：,杂交瘤细胞,小鼠骨髓瘤细胞：能无限增殖,融合,1.单克隆抗体制备过程,诱导其融合的方法有哪些？ 原理 / 意义是,融合后培养液中有几种细胞,怎样筛选出杂交瘤细胞，杂交瘤细胞有何优点,注射抗原的目的是什么,为何要进行克隆化培养和专一抗体检测，多次筛选,优点:特异性强灵敏度高,可大量制备 应用:诊断试剂,治疗疾病和运载药物,单克隆抗体
14、,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,3.单克隆抗体制备过程,获得产生相应抗体的B淋巴细胞,主要用于疾病的诊断、治疗和预防。 若在单抗上带上抗癌药物制成“生物导弹”，将药物定向带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞又不会伤害健康细胞。 特点：与常规抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、化学性质单一的优点。,4.单克隆抗体的应用：,单克隆抗体是指：,杂交瘤细胞产生的单一抗体,1下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。,（1）_技术是单克隆抗体技术的基础。 （2）根据培养基的用途分类，图中HAT培养基属于_培养基。 （3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的
15、优越性是_。 （4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用_。,动物细胞培养,选择,特异性强,灵敏度高,灭活的病毒,（5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的_特点，又具备淋巴细胞的_特点。 （6）淋巴细胞是由动物体_中的_细胞分化、发育而来。 （7）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是_。,在体外大量增殖,分泌特异性抗体,骨髓,造血干细胞,主动运输,2.下图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。请回答下列问题。,(1)人的红细胞膜表面有被称为凝集原的特异_：从免疫学角度看，这种凝集原是_。 (2)图中细胞中1是小鼠体内注入人A型血红细胞后而获得的_细胞，这种细胞具有产生_的特点，但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞2，是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞，这种细胞在体外培养时能_，但不会产生抗
