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1、六六 细胞工程细胞工程细胞的结构与功能细胞的结构与功能一、一、 植物细胞工程植物细胞工程1. 1. 细胞的全能性细胞的全能性（1）概念）概念 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整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。个体的潜能的特性。（2）细胞全能性的物质基础）细胞全能性的物质基础 生物体的每一个细胞都包含有该种所特有生物体的每一个细胞都包含有该种所特有的全部遗传物质，既发育成为完整个体所的全部遗传物质，既发育成为完整个体所必需的全部基因。必需的全部基因。（3 3）全能性表达的条件）全能性表达的条件离体离体-必要条件必要条件一定的营养物质一定的营养物质-水水 无机盐无机盐 维生素维
2、生素 氨基氨基 酸酸等等激素激素-细胞分裂素细胞分裂素 生长素生长素适宜的条件适宜的条件-无菌无菌 温度温度 酸碱度酸碱度 在生物的所有细胞中，受精卵的全能性最高，在生物的所有细胞中，受精卵的全能性最高，生殖细胞尤其是卵细胞有较高的全能性。生殖细胞尤其是卵细胞有较高的全能性。（4）全能性的差异性）全能性的差异性植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞（动物细胞中细胞核具有全（动物细胞中细胞核具有全能）能）受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞（配子（配子、精子、卵子、精子、卵子） 体细胞体细胞体细胞中体细胞中分化程度低分化程度低 分化程度高分化程度高幼嫩幼嫩 衰老衰老细胞分裂能力强细胞分裂能力强 细胞分裂能
3、力细胞分裂能力具体表现为具体表现为2. 植物组织培养植物组织培养（1）原理）原理-植物细胞的全能性植物细胞的全能性（2）过程）过程-脱分化脱分化 再分化再分化离体的离体的器官器官、组织组织和和细胞细胞植物激素、无机盐和糖类植物激素、无机盐和糖类等等愈愈伤伤组组织织胚胚状状体体有根、茎、有根、茎、叶的试管苗叶的试管苗特点特点：a. 植物细胞的有丝分裂是植物组织培养基础。植物细胞的有丝分裂是植物组织培养基础。b. b. 愈伤组织愈伤组织 细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞化呈无定形状态的薄壁细胞。c. c. 具有光合作用能力的类型是胚状
4、体以后的结构和个体。具有光合作用能力的类型是胚状体以后的结构和个体。脱分化脱分化再分再分化化再分再分化化d. d. 亲代与子代保持遗传的连续性与稳定性。亲代与子代保持遗传的连续性与稳定性。脱分化与再分化的比较脱分化与再分化的比较比较内容脱分化再分化过程细胞愈伤组织愈伤组织幼苗形成体特点细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化呈无定形状态的薄壁细胞 先期有胚状体，后有根、芽、茎和叶需要条件a.离体b.适宜的营养c.生长素和细胞分裂素a.离体b.适宜的营养c.生长素和细胞分裂素d.光照3.3.植物体细胞杂交植物体细胞杂交概念概念 将两个来自不同植物的体细胞融合成将两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂
5、种细胞并把这杂种细胞培养成新的植一个杂种细胞并把这杂种细胞培养成新的植物体的方法。物体的方法。过程过程 原生质体制备原生质体制备原生质体融合诱导原生质体融合诱导杂种细胞的筛选和培养杂种细胞的筛选和培养 杂种植株的再生与鉴定杂种植株的再生与鉴定 第二节第二节 细胞工程简介细胞工程简介二二 动物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程概述动物细胞工程概述动物细胞工程动物细胞培养动物细胞培养 动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体制备应用单克隆抗体制备应用胚胎移植胚胎移植核核 移移 植植动物细胞培养基本概念动物细胞培养基本概念培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等原代培养：单个细胞 传至十代左
6、右传代培养：经原代培养的细胞 传40到50代。细胞株：10到40、50代的细胞，遗传物质没发生改变。细胞系：超过50代的细胞，遗传物质发生改变，可无限增殖。动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎成幼龄动物的组织器官（细胞来源）单个细胞单个细胞原代细胞原代细胞细胞株细胞株细胞系细胞系剪碎胰蛋白酶剪碎胰蛋白酶分离细胞分离细胞洗涤、稀释、分离洗涤、稀释、分离原代培养原代培养传代培养传代培养（遗传物质没有发生改变）（遗传物质没有发生改变）（遗传物质发生改变）（遗传物质发生改变）动物细胞融合动物细胞融合仙台病毒仙台病毒丧失感染活性丧失感染活性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性（诱导细胞融
7、合）（诱导细胞融合）紫外线紫外线物理法物理法化学法化学法生物法生物法融融合合过过程程示示意意图图单单克克隆隆抗抗体体制制备备过过程程通常采用的通常采用的技术手段技术手段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交所采用技术所采用技术 的理论基础的理论基础 植物细胞的全能性植物细胞的全能性离体的植物离体的植物器官、组织器官、组织或细胞或细胞愈愈伤伤组组织织根根芽芽植植物物体体脱分化脱分化再分化再分化脱分化脱分化脱分化脱分化 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。再分化再分化再
8、分化再分化脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。胞的再分化。二、植物组织培养二、植物组织培养2.植物组织培养过程离体植离体植物细胞物细胞愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体根芽根芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化二、植物组织培养二、植物组织培养 植物组织培养应用举例（一）胚胚 状状 体体人工种皮人工种皮人工胚乳人工胚乳二、植物组织培养二、植物组织培养 植物组织培养应用举例（三）人工种子人工种子人工种子人工种子植物植物植物植物A A细胞细胞细胞细胞植物植物植物植物B
9、B细胞细胞细胞细胞去壁去壁去壁去壁原生质体原生质体原生质体原生质体A A原生质体原生质体原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合原生质体融合原生质体融合融合体融合体融合体融合体再再生生壁壁再再生生壁壁杂种细胞杂种细胞杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株杂种植株杂种植株去壁的常用方法：去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等） 原生质体融合方法：原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等
10、物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEGPEGPEG） 三、植物体细胞杂交三、植物体细胞杂交3.过程：过程：(1)(1)(2)(3)(4)(5)三、植物体细胞杂交三、植物体细胞杂交过程示意图白菜白菜白菜白菜甘蓝甘蓝甘蓝甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝三、植物体细胞杂交三、植物体细胞杂交4.植物体细胞杂交应用核心要点突核心要点突破破4 4单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备(1)(1)过程过程过程过程基础知识梳基础知识梳理理3 3过程过程过程过程单克隆抗体的制备过单克隆抗体的制备过单克隆抗体
11、的制备过单克隆抗体的制备过程程程程核心要点突核心要点突破破核心要点突核心要点突破破植物组织培养和植物体细胞杂交植物组织培养和植物体细胞杂交植物组织培养和植物体细胞杂交植物组织培养和植物体细胞杂交名称名称植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性细胞的全能性过程过程（5）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较植物体细胞杂交动物细胞融合原理细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性细胞融合方法用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合用胰岛蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合诱导手段离心
12、、电刺激、振动、聚乙二醇等诱导与植物体细胞杂交相比，还可用灭活的病毒诱导结果获取杂种植株获得杂交细胞，以生产细胞产品用途克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素等 （六）细胞分化3 3 3 3癌细胞癌细胞癌细胞癌细胞 在个体正常发育过程中，细胞有控制地通过有丝分裂增殖，有在个体正常发育过程中，细胞有控制地通过有丝分裂增殖，有在个体正常发育过程中，细胞有控制地通过有丝分裂增殖，有在个体正常发育过程中，细胞有控制地通过有丝分裂增殖，有秩序地发生分化，执行特定的功能。可是，有时部分细胞由于秩序地发生分化，执行特定的功能。可是，有时部分细胞由于秩序地发生分
13、化，执行特定的功能。可是，有时部分细胞由于秩序地发生分化，执行特定的功能。可是，有时部分细胞由于受到某种因素的作用则发生转化，不再进行终未分化，而变成受到某种因素的作用则发生转化，不再进行终未分化，而变成受到某种因素的作用则发生转化，不再进行终未分化，而变成受到某种因素的作用则发生转化，不再进行终未分化，而变成了不受调节的恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。了不受调节的恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。了不受调节的恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。了不受调节的恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。（1 1 1 1）癌细胞的主要特征）癌细胞的主要特征）癌细胞的主要特征）癌细胞的主要特征 癌细胞
14、的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性间的粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性下降；细胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要下降；细胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要下降；细胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要下降；细胞骨
15、架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要量降低等方面。量降低等方面。量降低等方面。量降低等方面。（2 2 2 2）致癌因子及癌基因学说）致癌因子及癌基因学说）致癌因子及癌基因学说）致癌因子及癌基因学说 凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化学致癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。学致癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。学致癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。学致癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。 一些学者对细胞癌变
16、的机理提出了一些学者对细胞癌变的机理提出了一些学者对细胞癌变的机理提出了一些学者对细胞癌变的机理提出了“ “癌基因学说癌基因学说癌基因学说癌基因学说” ”：认为病毒：认为病毒：认为病毒：认为病毒对细胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常对细胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常对细胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常对细胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常细胞中存在的癌基因是在早期进化过程中通过病毒感染而从病细胞中存在的癌基因是在早期进化过程中通过病毒感染而从病细胞中存在的癌基因是在早期进化过程中通过病毒感染而从病细胞中存在的癌基因是在早期进
17、化过程中通过病毒感染而从病毒基因组中获得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；毒基因组中获得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；毒基因组中获得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；毒基因组中获得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；在各种致癌因子作用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。在各种致癌因子作用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。在各种致癌因子作用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。在各种致癌因子作用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。 1、两个、两个DNA能够连接在一起的原因能够连接在一起的原因 2、抗虫基因在棉花细胞中表达的过程、抗虫基因在棉花细胞中表达的过程 3
18、、基因工程的原理、基因工程的原理 4、蛋白质工程中改造基因的两种方式、蛋白质工程中改造基因的两种方式 5、生产抗虫作物的优点生产抗虫作物的优点 6、如何从个体水平确定人胰岛素基因在、如何从个体水平确定人胰岛素基因在大肠杆菌中已经表达大肠杆菌中已经表达 7、把目的基因导入植物和动物方法分别、把目的基因导入植物和动物方法分别是什么是什么 8、蛋白质工程的目的、蛋白质工程的目的 9、基因工程的工具酶、基因工程的工具酶 10、基因工程第一步和第四步分别是什么、基因工程第一步和第四步分别是什么 11、常用的运载体是、常用的运载体是12、分子水平确定目的基因已经导入受体细胞的方法是、分子水平确定目的基因已
19、经导入受体细胞的方法是动物胚胎或幼龄动物的组织、器官动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（取材）（取材）细胞悬液细胞悬液10代细胞代细胞50代细胞代细胞传代培养传代培养无限传代无限传代单个细胞单个细胞加培养液加培养液（分解细胞间的蛋白）（分解细胞间的蛋白）原代培养原代培养胰蛋白酶或胶原蛋白酶胰蛋白酶或胶原蛋白酶剪碎剪碎 细胞株细胞株 细胞系细胞系动物组织细胞间隙中含动物组织细胞间隙中含有一定量蛋白质有一定量蛋白质遗传物质未改遗传物质未改变变遗传物质已改遗传物质已改变变细胞细胞悬浮悬浮液液1010代代细胞细胞5050代代细胞细胞无限传无限传代代原代培养原代培养传代培养传代培养细胞株细胞株细胞系细胞系5.5.如何界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞如何界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞系？系？多数组织细胞固定在表面多数组织细胞固定在表面生长和分裂。生长和分裂。随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖遗传物质改变遗传物质改变卵细胞卵细胞母绵羊母绵羊母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂C母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多莉羊分娩分娩妊娠妊娠多多莉莉羊羊的的培培育育过过程程融合后的卵细胞融合后的卵细胞
