课件41张PPT。专题2 细胞工程珠海市实验中学 周树奇植物细胞工程 番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？一个梦想?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。 细胞工程理论基础细胞的全能性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异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养核移植胚胎移植体外受精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） 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。 植物细胞的全能性4、大小例一：非洲爪蟾实验
突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核
取出细胞核 无核的未受精卵
（含有一个核仁）
“重组细胞”
囊胚 囊胚 蝌蚪 成蛙（细胞核含一个核仁）
已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体5.细胞表现出全能性的条件离体状态
有一定营养物质、激素和其他外界条件蜜蜂（2N=32）
减数分裂
卵细胞(N=16)
发育
雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体例二： 思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？ 基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。5、例题辨析： 下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D、 生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程 Schwann在1839 年明确的指出：“如果具有与有机体内一样的条件时，每个细胞应该可以独立生活和发展”。背景资料 德国著名植物学家G.Haberlandt在细胞学说的基础上于1902年提出了细胞全能性学说。他认为，高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，那么，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体。
植物组织培养的发展简史① 探索阶段（19世纪初－30年代中）
德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培养实验
② 奠基阶段（30－50年代）
1934年，White培养番茄离体根尖成功
1939年，Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功
White:烟草种间杂种的瘤组织进行组培
Nobecourt：胡萝卜进行组培
以上三人是植物组织培养的奠基人
③ 迅速发展阶段（60年代后）
原生质体，花药，快繁技术迅速发展
科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。 1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。 植物组织培养的发展简史植物组织培养关键词：外植体、脱分化、再分化、愈伤组织细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件必要条件：植物组织培养外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官
1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等）
2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上
3）切取所需的外植体
4）将外植体接种于培养容器的培养基上
整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！
外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织
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：C，H，O大量元素及部分微量元素
有机营养成分
① 含N物质：包括维生素和氨基酸
② 碳源：2%—5%的蔗糖
③ 琼脂：起支持作用
④ 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素
PH值：5.0－6.0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、芽植物体外植体脱分化植物激素：
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。 1972年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。背景资料1978年梅尔彻斯(Melchers)等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种——“Potamato”。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。 （三） 植物体细胞杂交1、定义： 用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 2、优势：（与有性杂交方法比较） 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。植物体细胞杂交去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、
聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交过程示意图融合体杂种细胞去壁的常用方法： 原生质体融合方法：植物体细胞杂交过程示意图制备原生质体：酶解法去掉细胞壁
诱导融会
新的原生质体
生出细胞壁
杂种细胞
组织培养
杂种植株
意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种植物体细胞杂交方法及意义几个概念：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：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。
在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为： A、细胞丧失了全能性 B、基因的表达有选择性 C、不同的细胞内基因不完全相同 植物组织培养形成的愈伤组织进行培养， 又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为： 下列不能作为植物组织培养的材料是：1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（ ） A、细胞分裂素 B、生长素 C、一定的营养物质 D、以上三者均是
2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（ ） A、有性杂交 B、体细胞杂交 C、组织培养 D、细胞核移植
3、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是 A、卵细胞 B、植物花粉 C、体细胞 D、受精卵4、在生物体内 ，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（ ） A、细胞丧失了全能性 B、基因的表达有选择性 C、不同的细胞内基因不完全相同 D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
5、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（ ） A、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 C、将杂种细胞培育成植株 D、尚未培育出属间杂种植物6、用植物组织培养技术，可以培育或生产出 A、食品添加剂 B、无病毒植物 C、人工种子 D、A、B、C均是
7、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ） A、振动 B、电剌激 C、PEG试剂 D、重压
8、能剌激愈伤组织形成的激素是 （ ） A、细胞分裂素 B、赤霉素 C、生长素和赤霉素 D、细胞分裂素和乙烯植物细胞工程的实际应用一、植物繁殖的新途径1.微型繁殖
(1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.
(2)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
(1)材料:无病毒的茎尖
(2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得3.神奇的人工种子
(1)特点:
后代无形状分离
不受气候,季节和地域限制
(2)技术:植物组织培养.
(3)结构:人工薄膜胚状体或不定芽或顶芽或腋芽.二、作物新品种的培育1.单倍体育种
(1)方法:花药的离体培养
(2)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
(1)产生:植物组织培养
(2)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.课件44张PPT。动物细胞工程专题2 细胞工程动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体技术核移植动物细胞工程常用技术动物细胞培养和
核移植技术一、教学目标：
1、简述动物细胞培养的过程、条件及应用
2、简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程及应用前景
3、举例说出动物细胞融合与单克隆抗体的原理和应用
二、教学重点和难点：
1.动物细胞培养的过程及条件
2.用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程
3.单克隆抗体的制备和应用一、动物细胞培养 1.发展历史:
20世纪初，人们不知道神经纤维是由神经细胞的细胞质向外突出形成的，还是由神经细胞周围的其他细胞融合而成的。生物学家们就这个问题展开了激烈的争论。1907年，美国生物学家哈里森(Harrison)从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪的神经组织存活了好几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维。哈里森的实验不仅解决了神经纤维的起源问题，而且开创了动物组织培养的先河。此后，在许多科学家的不懈努力下，动物组织培养不断改进并逐渐发展成为动物细胞培养。2、动物细胞培养的应用和概念： 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.3、动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液胰蛋白酶10代细胞原代培养传代培养无限传代单个细胞加培养液动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。（分解弹性纤维）动物细胞的培养过程
幼龄动物取动物器官
和组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养单个细胞动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础思考讨论：在动物细胞培养过程中，
为什么要用胰蛋白酶对取出的动物
组织进行处理？ 胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获得单个细胞。 有关概念:原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。
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。有关概念 细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。
细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。3.动物细胞培养的条件:1.无菌无毒的环境
2.营养
3.温度和pH
4.气体环境
4.动物细胞培养技术的应用:1.蛋白质生物制品的生产
如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体
2.健康细胞培养
培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植
3.细胞的生理、药理、病理研究 植物组织培养和动物细胞培养的比较思考：2、为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？1、动物细胞培养液的主要成分是什么？较植物组培培养基有何独特之处？3、为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞？4、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？主要成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。独特之处有：1、液体培养基 2、成分中有动物血清等因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛，分裂能力强成块组织不利培养，分散了做成细胞悬浮液利于培养不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体二、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,移如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.胚胎移植技术胚胎移植的基本程序如下（以牛胚胎移植为例）核移植技术1.克隆羊培育过程另一头绵羊的子宫多利羊2.体细胞核移植技术的应用前景3.体细胞核移植技术存在的问题动物细胞融合与
单克隆抗体思考下列问题：1、什么叫动物细胞融合？植物体杂交技术与动物细胞融合有什么不同呢？
2、动物细胞在结构上有何区别？这与它们杂交或融合过程有什么影响？
3、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是否相同？两者的融合过程是否也一样？一、动物细胞融合
细胞融合是正常的生命活动两个细胞正在融合 受精作用动物细胞融合细胞A细胞B杂种细胞灭活的病毒物理法
化学法仙台病毒
疱疹病毒
新城鸡瘟病毒用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程细胞融合与融合诱导细胞融合物质：诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇 诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活。
思考讨论：为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？不灭活行吗？ 因为灭活的病毒能使细胞膜上的蛋白质分子和脂
质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合，不灭
活的话会感染细胞，而不能诱导细胞融合。 细胞融合技术应用于哪些方面？ 细胞学、遗传学、免疫学及制备单克隆抗体。二、单克隆抗体什么是抗体？
抗体是机体受抗原刺激后产生的、并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。
B淋巴细胞产生抗体。B淋巴细胞与抗体的关系： １．B淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。
２．动物体内的B淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。
３．每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。所以传统的抗体的生产方法及缺陷是什么？
怎样解决这个问题？单克隆抗体 由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。
特点：
特异性强、灵敏度高 如何大量生产单克隆抗体？利用淋巴细胞产生抗体的功能
利用肿瘤细胞无限增殖的特性
利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的杂交瘤细胞
利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞如何筛选？融合方式？ 单克隆抗体制备过程细胞融合、筛选足够数量的、能产生特定抗体的细胞群单克隆抗体思考：1、本过程利用了哪些原理？免疫原理，细胞融合原理和动物细胞培养原理2、为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？这样融合成的杂交瘤细胞，继承了双亲细胞的遗传物质，不仅具有B细胞分泌抗体的能力，而且还有无限增殖的本领，因而可以获得大量单克隆抗体单克隆抗体的应用与常规抗体相比，单克隆抗体产量高，特异性强，灵敏度高，优越性十分明显。应用主要有：1、临床诊断2、作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”治疗肿瘤 资料：目前世界各国已经研制出数以百计的单克隆抗体。许多缺乏良好诊断手段的传染病、免疫性疾病、血液病、内分泌疾病和遗传病，用单克隆抗体作为诊断手段，是一个必然趋势。另外，用单克隆抗体做体内诊断，借以鉴别和定位体内“病灶”也引起人们的注意，目前，主要用于肿瘤追踪及心肌梗塞的诊断。植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较小结两个过程动物细胞培养过程单克隆抗体制备过程三个“一”一个诱导细胞融合的新方法－－灭活病毒一个新细胞－－杂交瘤细胞一个优势－－单克隆抗体特异性 强、灵敏度高的优势 下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的实验方案制备单克隆抗体B细胞抗体细胞融合灭活病毒双亲细胞分泌抗体无限增殖原代传代501.动物细胞工程技术的基础是：（ ）
A．动物细胞融合
B．胚胎移植
C．动物细胞培养
D．核移植Ｃ２．在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（ ）
A．结果是相同的
B．杂种细胞的形成过程基本相同
C．操作过程中酶的作用相同
D．诱导融合的手段相同
Ｂ３. 单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞
诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，
在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（ ）
①淋巴细胞
②小鼠骨髓瘤细胞
③B淋巴细胞自身融合细胞
④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞
⑤杂交瘤细胞
A． ②④ B．①③⑤
C． ①②③④ D．②③ C再见
