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1、专题二专题二 细胞工程细胞工程复习复习细胞工程是指应用细胞工程是指应用细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学的原理和方法，通过某种的原理和方法，通过某种工程学手段，在工程学手段，在细胞整体水平上或细细胞整体水平上或细胞器水平胞器水平上，上，按照人们的意愿按照人们的意愿来改变来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。一门综合科学技术。细胞工程概念：细胞工程概念：植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物组织培养植物组织培养基本技术：基本技术：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技术单克隆抗体技术核移植和克隆动物核移植和克隆动物植物细
2、植物细胞工程胞工程动物细动物细胞工程胞工程植物组织培养植物组织培养必要条件：必要条件：原原 理理 ：植物细胞的全能性植物细胞的全能性3 3）其其他他外外界界条条件件（如如：适适宜宜的的温温度度和和PHPH、适适时时适适量量的的光光照照、无菌无菌等）等）1 1）细胞（或组织、器官）细胞（或组织、器官）离体离体2 2）一一定定的的营营养养物物质质（蔗蔗糖糖、氨氨基酸、维生素）、基酸、维生素）、 植物激素植物激素离体的植物器官、组织或细胞）离体的植物器官、组织或细胞）愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽（胚状体、丛芽）（胚状体、丛芽）植物体（试管苗）植物体（试管苗）脱分化再分化排列疏松排列疏松，无定形状态，
3、无定形状态，高度液泡化的薄壁细胞高度液泡化的薄壁细胞植物组织培养植物组织培养植物组织培养的优点植物组织培养的优点:能保持亲本的遗传性状。能保持亲本的遗传性状。 快速繁殖、无病毒快速繁殖、无病毒 取材少、培养周期短、繁殖率高、便于自取材少、培养周期短、繁殖率高、便于自动化管理。动化管理。植物体细胞杂交的优点植物体细胞杂交的优点:克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍 2.2.培养的条件：培养的条件：1 1）无菌无毒的环境）无菌无毒的环境2 2）营养）营养3 3）温度和）温度和pHpH4 4）气体环境）气体环境 葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、水、氨基酸、无机盐、水、动物血清动物血清(促生
4、长因子促生长因子)等等。等等。O2和和CO2（95%空气空气+5%CO2）维持培养液维持培养液PH无菌处理、无菌处理、加入抗生素加入抗生素适时换液等适时换液等动物细胞培养动物细胞培养1.1.原理：原理：细胞增殖细胞增殖动物细胞培养过程示意图动物胚胎或幼动物胚胎或幼龄动物器官龄动物器官细胞悬浮液细胞悬浮液1010代培养代培养5050代细胞代细胞细胞株细胞株细胞系细胞系原代培养传代培养剪碎、胰蛋白酶剪碎、胰蛋白酶处理使细胞分散处理使细胞分散培养液培养培养液培养培养基 培养基是供微生物、植物和动物组织生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）以及维生素和水等
5、。 动物细胞培养基和植物组织培养基动物细胞培养基和植物组织培养基植物：植物：固体培养基（矿质元素、固体培养基（矿质元素、蔗糖蔗糖、维生素、有、维生素、有机物、机物、植物激素植物激素）动物：动物：液体培养基（液体培养基（葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、维、氨基酸、无机盐、维生素、生素、动物血清动物血清）血清的主要成分血清是由血浆去除纤维蛋白而形成的一种很血清是由血浆去除纤维蛋白而形成的一种很复杂的混合物，其组成成份虽大部分已知，但还复杂的混合物，其组成成份虽大部分已知，但还有一部分尚不清楚。有一部分尚不清楚。 血清中含有各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳血清中含有各种血浆蛋白、多肽、脂肪、碳水化合物、水
6、化合物、生长因子生长因子、激素、无机物等，这些物、激素、无机物等，这些物质对促进细胞生长或抑制生长活性是达到生理平质对促进细胞生长或抑制生长活性是达到生理平衡的。衡的。按对培养基成分的了解情况分类按对培养基成分的了解情况分类天然培养基：天然培养基：指一类利用动、植物或微生物体包括其提指一类利用动、植物或微生物体包括其提取物制成的培养基。如牛肉膏取物制成的培养基。如牛肉膏蛋白胨蛋白胨培养基、麦芽汁培养基培养基、麦芽汁培养基等。等。组合培养基：组合培养基：又称为又称为合成培养基合成培养基或综合培养基，是一类或综合培养基，是一类按微生物的营养要求按微生物的营养要求精确设计精确设计后用多种高纯后用多种
7、高纯化学试剂化学试剂配制成配制成的培养基。如葡萄糖铵盐培养基、淀粉硝酸盐培养基等。的培养基。如葡萄糖铵盐培养基、淀粉硝酸盐培养基等。半组合培养基：半组合培养基：指一类主要以化学试剂配制，同时还加指一类主要以化学试剂配制，同时还加有某种或某些天然成分的培养基。例如，马铃薯蔗糖培养基。有某种或某些天然成分的培养基。例如，马铃薯蔗糖培养基。按培养基外观的物理状态进行分类按培养基外观的物理状态进行分类 液体培养基：液体培养基：固体培养基固体培养基：半固体培养基：半固体培养基：脱水培养基：脱水培养基：按培养基对微生物的功能作分类按培养基对微生物的功能作分类选择性培养基：一类根据选择性培养基：一类根据某微
8、生物某微生物的的特殊营养要求特殊营养要求或或其对其对某化学、物理因素的抗性而设计某化学、物理因素的抗性而设计的培养基，具有使混合菌样中的培养基，具有使混合菌样中的劣势菌变成优势菌的功能，广泛的劣势菌变成优势菌的功能，广泛用于用于菌种菌种筛选筛选等领域。等领域。鉴别培养基鉴别培养基：一类在成分中：一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢产加有能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，物发生显色反应的指示剂，从而达到从而达到只须用肉眼辨别颜色就能只须用肉眼辨别颜色就能方便的从近似菌落中找出目的菌菌落方便的从近似菌落中找出目的菌菌落的培养基。例如，的培养基。例如，伊红伊红美美蓝蓝乳糖乳糖培养基（培养
9、基（EMB）。）。 植物组织培养植物组织培养和和动物细胞培养动物细胞培养的比较的比较比较项目原理原理培养基培养基结果结果培养培养目的目的植物组织培养动物细胞培养细胞的全细胞的全能性能性细胞的细胞的增殖增殖固体，营养固体，营养物质，激素等物质，激素等液体，营液体，营养物质，养物质，动物血清等动物血清等培育成培育成植株植株培育成细培育成细胞系或细胞系或细胞株胞株快速繁快速繁殖，培育殖，培育无病毒植无病毒植株获得细胞获得细胞的产物或的产物或细胞等细胞等植物体细胞杂交植物体细胞杂交原理原理: :1 1）植植物物细细胞胞果果胶胶酶酶纤纤维维素素酶酶原原生生质质体体2 2）细细胞胞膜膜具具有有一一定定的的
10、流流动动性性3 3）植植物物的的组组织织培培养养 ( (植植物物细细胞胞的的全全能能性性 ) )植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交过程示意图去除细胞壁去除细胞壁原生质体原生质体原生质体融合原生质体融合杂种细胞杂种细胞再生细胞壁再生细胞壁组织培养组织培养体细胞融合体细胞融合酶解法：纤维素酶和果胶酶酶解法：纤维素酶和果胶酶物理法：离心、振动、电刺激物理法：离心、振动、电刺激化学法：化学法：PEGPEG杂种植株杂种植株融合过程：融合过程：动物细胞融合动物细胞融合原理：原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性应用：应用：植物体细胞杂交植物体细胞杂交和和动物细胞融合动物细胞融合的比较的比较比较比较项目项目
11、细胞细胞融合的融合的原理原理细胞融合细胞融合的方法的方法诱导诱导手段手段用途用途植物植物体细胞杂体细胞杂交交动物动物细胞细胞融合融合细胞膜细胞膜的流动的流动性性细胞膜细胞膜的流动的流动性性去除细胞壁后去除细胞壁后诱导原生质体诱导原生质体融合融合使细胞分散后使细胞分散后诱导细胞融合诱导细胞融合克服远源杂克服远源杂交不亲和，交不亲和，获得杂种植获得杂种植株株制备单克隆制备单克隆抗体的技术抗体的技术之一之一物理物理( (离心、离心、电刺激、振电刺激、振动动) )、化学、化学(PEG(PEG等等) )物理、化物理、化学、灭活学、灭活的病毒的病毒技术原理：技术原理：1 1）动物细胞培养）动物细胞培养2
12、2）显微注射）显微注射3 3）早期胚胎培养）早期胚胎培养4 4）胚胎移植）胚胎移植动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物技术流程：技术流程：黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核细胞核移植细胞核移植重组细胞重组细胞电脉冲刺激电脉冲刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另另一头绵羊的子宫一头绵羊的子宫妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利单克隆抗体单克隆抗体技术技术单克隆单克隆抗体：抗体： 由由单个单个B B淋巴细胞（或杂交瘤细胞）淋巴细胞（或杂交瘤细胞）经无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细经无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一
13、细胞群所产生的胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一化学性质单一、特异性强特异性强的的抗体抗体称为单克隆抗体。称为单克隆抗体。 特点：特点： 特异性强、灵敏度高、可大量制备特异性强、灵敏度高、可大量制备 技术原理：技术原理：4 4）动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞）动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞 （获取大量单克（获取大量单克隆抗体）隆抗体）1 1）单个单个单个单个B B淋巴细胞产生淋巴细胞产生单一单一单一单一抗体抗体 （但不能无（但不能无限增殖）限增殖）2 2）肿瘤细胞能无限增殖）肿瘤细胞能无限增殖 （但不能分泌单一（但不能分泌单一抗体）抗体）3 3）细胞融合技术杂交瘤细胞）细胞融合技术杂
14、交瘤细胞 （既无限增殖又分泌单一抗体）（既无限增殖又分泌单一抗体） 单克隆抗体制备过程：单克隆抗体制备过程： 注射抗原注射抗原B B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养细胞培养筛选，继续培养筛选，继续培养足够数量的、能产生足够数量的、能产生特定抗体的细胞群特定抗体的细胞群体外培养体外培养注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔单克隆抗体单克隆抗体细胞工程的应用细胞工程的应用植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用细胞产物种类：细胞产物种类： 蛋白质蛋白质, ,脂肪脂肪, ,糖类糖类, ,药物药物, ,香料香料, ,生物碱等生物碱等. .1.1.微型繁殖微
15、型繁殖：2.2.制备脱毒苗：制备脱毒苗：3.3.人工种子人工种子5.5.单倍体育种单倍体育种6.6.突变体的利用：突变体的利用：7.7.生产细胞产物生产细胞产物( (细胞培养细胞培养) )繁殖繁殖育种育种技术基础：技术基础：植物的组织培养植物的组织培养植物体细胞杂交技术的应用植物体细胞杂交技术的应用应用：应用：技术基础：技术基础：植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术优点：优点：克服生殖隔离的障碍，克服生殖隔离的障碍，培育生物新物种（品种）培育生物新物种（品种）不足：不足：动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用基因工程的辅助技术基因工程的辅助技术 动物细胞作为受体细胞动物细胞作为受体细胞蛋
16、白质生物制品的生产蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体有毒物质及其毒性的检测有毒物质及其毒性的检测健康细胞培养健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植细胞的生理、药理、病理研究细胞的生理、药理、病理研究 1 1）加速家畜遗传改良进程）加速家畜遗传改良进程2 2）保护濒危动物）保护濒危动物3 3）医药卫生领域）医药卫生领域 转基因克隆动物作为生物反应器，转基因克隆动物作为生物反应器，生产药物生产药物 转基因克隆动物细胞、组织和器官转基因克隆动物细胞、组织和器官作为异种移植供体作为异种移植供体 核移植胚胎干细胞诱导分化获得核移植胚胎干细胞诱导分化获得组织器官的移植供体组织器官的移植供体 使人类深入使人类深入了解胚胎发育及衰老了解胚胎发育及衰老过程过程 使人类更好地了使人类更好地了解疾病的发展过程和治疗疾病解疾病的发展过程和治疗疾病体细胞核移植技术的应用前景及问题体细胞核移植技术的应用前景及问题单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用1 1、作为诊断试剂、作为诊断试剂2 2、用于治疗疾病和运载药物、用于治疗疾病和运载药物准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速 把抗癌细胞的单克隆抗体与药物相结合，制成把抗癌细胞的单克隆抗体与药物相结合，制成“生物导弹生物导弹”。
