细胞工程
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(共45张PPT)
细胞工程
所有细胞含全套基因
但表达的基因不同------分化的根本原因
使转录的mRNA不同
翻译成的蛋白质不同------分化的直接原因
导致细胞的形态、结构、功能不同
定义：生物体的细胞，具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。
原因：生物的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。
全能性大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
具有全能性一定能表现出全能性吗？
研究的水平：细胞整体水平或细胞器水平
研究的目的：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
应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法
人工种子
自然种子
胚 状 体
人工种皮
人工胚乳
胚
种皮
胚乳
植物组织培养技术
植物组织培养的过程
外植体
愈伤组织
长芽
生根
幼苗/胚状体
CTK/IAA比例适合
CTK/IAA比例增大
CTK/IAA比例减小
去分化
再分化
激活潜在的全能性
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
2.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
3.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
思考
生产植物的次级代谢产物
培养终点？
快速繁殖无病毒植株
培养终点？
生产人工种子
培养终点？
胚 状 体
人工种皮
人工胚乳
花药的离体培养
紫草
紫草素
愈伤组织
组培尚未解决的问题？
你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
(1)分离原生质体---酶解法
(2)原生质体融合---物、化法
(3)新细胞壁形成
(4)植物组织培养---植物体细胞杂交的技术环节之一
(1)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
植物体细胞杂交过程
起止点？
依据的原理？
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
植物体细胞杂交意义？
尚未解决的问题？
与有性杂交的异同点
动物细胞培养技术
动物细胞培养基模拟体内什么环境？
动物细胞的培养过程
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
50代细胞
细胞株
无限传代
细胞系
遗传物质未改变
遗传物质改变，无限增殖
传代培养
原代细胞
植物组织培养和动物细胞培养的比较
项目 原理 培养基 结果 培养目的
植
物
动
物
细胞全能性
细胞增殖
固体
蔗糖
植物激素
液体
葡萄糖
动物血清
培养成植株
培养成
细胞株
细胞系
快速繁殖
培养无病毒植株
获得细胞产品、细胞
动物细胞能否表现出全能性
世界上第一只克隆动物“多利”问世，证明高度分化的动物体细胞的核仍保持全能性。
1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。
Dolly with her first born lamb
．
是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体，是一种人工诱导的无性繁殖方式
分子水平克隆：PCR技术
细胞水平克隆：动物细胞培养（单克隆抗体）
个体水平克隆：克隆羊多利
为什么克隆羊的成功让科学家们如此兴奋呢？
干细胞 ：有树干、茎干的起源之意，一般认为：理论上具有无限自我更新能力和多方向分化潜能的一类细胞。
干细胞按照生存阶段分为:
胚胎干细胞：取自囊胚的内细胞层
成体干细胞：取自成体细胞，如造血干细胞
胚胎干细胞（ES细胞）
来源：囊胚的内细胞层
特点：胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。
可以用干细胞
治疗的健康问题
截肢术
神经系统疾病
脊髓损伤
心脏疾病
烧伤
糖尿病
1999年12月，美国《科学》杂志公布了当年世界科学进展的评定结果，干细胞的研究成果列在举世瞩目耗资巨大的人类基因组工程之前，名列十大科学进展首位。
2002年3月，美国麻省理工学院的科学家宣布，他们首次利用人体胚胎干细胞培育出毛细血管，证明了胚胎干细胞技术在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。
目前已有报导ES细胞能在适当条件下分化为心肌细胞、胰岛细胞、血管内皮细胞、肝细胞等，干细胞技术可能成为未来拯救生命的有效手段。
造血干细胞*
骨髓移植捐献实际上就是移植捐献造血干细胞
20世纪五十年代，临床上开始用骨髓移植法来治疗血液系统疾病供者要进行全麻，或者在他的骨上凿几个洞
八十年代末，自体外周血干细胞移植技术逐渐推广，能提高治疗有效率和缩短疗程，效果令人满意
再次在脐带中直接采集胎儿的造血干细胞，与前两者相比，脐血干细胞移植对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染
如人鼠融合细胞：
-----动物细胞融合技术最重要的用途
单克隆抗体技术
正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞），具有分泌抗体的能力，但不能长期培养
瘤细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，
但不分泌抗体
1975年英国人Kohler和Milstein 将两种细胞杂交
而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖
单：一个杂交瘤细胞
克隆：该细胞增殖分化为相同的细胞群
抗体：该细胞群产生的抗体。
特点：特异性强
灵敏度高
单克隆抗体制备
应用了哪些技术手段
主要用于制备
单克隆抗体
获得杂种植株
用 途
物理、化学方法
（同左）
灭活的病毒
物理（离心、振
荡、电刺激）
化学（聚乙二醇）
诱导方法
细胞分散后诱
导细胞融合
去细胞壁后诱
导原生质体融合
细胞融合的方法
膜的流动性
膜的流动性、
细胞全能性
细胞融合的原理
动物细胞融合
植物体细胞杂交
比较项目
比较项目
动植物细胞融合的比较
为了帮助不孕夫妇，1978年诞生了世界上第一例试管婴儿；
为了证明高度分化的动物体细胞的核仍保持全能性，1997年第一只克隆动物多利问世。
前两者的生殖方式有何不同？
各利用了什么细胞技术
受精卵
卵裂
早期胚胎
胚胎分割技术
代孕母牛
植入
植入
分割
还应用了哪些技术手段？
组织培养
体细胞杂交
动物细胞工程
单克隆抗体
细胞融合
细胞培养
胚胎移植
核 移 植
植物细胞工程
相互联系
下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是
A、人的肾小管上皮细胞中没有胰岛素基因
B、人体内不再分裂的体细胞中共有46个DNA分子
C、性激素的合成与内质网有关
D、内质网与细胞膜相连，不与核膜相连
√
下列人体细胞中分化程度最低的是
A．胚胎干细胞 B．造血干细胞
C．胰腺细胞 D．肌肉细胞
√
（2004·广东）甘薯品种是杂合体。块根、种子、叶片和茎均可用于繁殖，但为保持某甘薯品种的特性，下列不能用于繁殖的器官是
A. 种子 B．块根
C．叶片 D．茎
√
关于单克隆抗体，下列叙述
不正确的是
A、可以制成诊断盒．用于疾病的诊断
B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向 治疗
C、可以利用基因工程技术生产
D、可以在生物体内生产，不能体外生产
√
人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者
A. 分别存在于不同组织的细胞中
B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制
C. 均在细胞核内转录和翻译
D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸
√
下列关于细胞工程的叙述中，错误的是
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面
C．经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传性状
D．用于培养的植物器官或组织属于外植体
√
世界上第一个试管婴儿（14个月）
人工受精和
胚胎移植技术
胚胎移植将受精卵发育成的胚胎移植到母体的子宫，使其妊娠产子。
人工受精 在体外培养条件下使精子卵子结合，成为受精卵。
细胞工程
所有细胞含全套基因
但表达的基因不同------分化的根本原因
使转录的mRNA不同
翻译成的蛋白质不同------分化的直接原因
导致细胞的形态、结构、功能不同
定义：生物体的细胞，具有使后代细胞发育成完整个体的潜能。
原因：生物的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质。
全能性大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
具有全能性一定能表现出全能性吗？
研究的水平：细胞整体水平或细胞器水平
研究的目的：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
应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学的原理和方法
人工种子
自然种子
胚 状 体
人工种皮
人工胚乳
胚
种皮
胚乳
植物组织培养技术
植物组织培养的过程
外植体
愈伤组织
长芽
生根
幼苗/胚状体
CTK/IAA比例适合
CTK/IAA比例增大
CTK/IAA比例减小
去分化
再分化
激活潜在的全能性
1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？
2.决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？
3.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
思考
生产植物的次级代谢产物
培养终点？
快速繁殖无病毒植株
培养终点？
生产人工种子
培养终点？
胚 状 体
人工种皮
人工胚乳
花药的离体培养
紫草
紫草素
愈伤组织
组培尚未解决的问题？
你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
(1)分离原生质体---酶解法
(2)原生质体融合---物、化法
(3)新细胞壁形成
(4)植物组织培养---植物体细胞杂交的技术环节之一
(1)
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
植物体细胞杂交过程
起止点？
依据的原理？
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
植物体细胞杂交意义？
尚未解决的问题？
与有性杂交的异同点
动物细胞培养技术
动物细胞培养基模拟体内什么环境？
动物细胞的培养过程
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
50代细胞
细胞株
无限传代
细胞系
遗传物质未改变
遗传物质改变，无限增殖
传代培养
原代细胞
植物组织培养和动物细胞培养的比较
项目 原理 培养基 结果 培养目的
植
物
动
物
细胞全能性
细胞增殖
固体
蔗糖
植物激素
液体
葡萄糖
动物血清
培养成植株
培养成
细胞株
细胞系
快速繁殖
培养无病毒植株
获得细胞产品、细胞
动物细胞能否表现出全能性
世界上第一只克隆动物“多利”问世，证明高度分化的动物体细胞的核仍保持全能性。
1996年7月5日，世界上第一只克隆羊“多利”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。
Dolly with her first born lamb
．
是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体，是一种人工诱导的无性繁殖方式
分子水平克隆：PCR技术
细胞水平克隆：动物细胞培养（单克隆抗体）
个体水平克隆：克隆羊多利
为什么克隆羊的成功让科学家们如此兴奋呢？
干细胞 ：有树干、茎干的起源之意，一般认为：理论上具有无限自我更新能力和多方向分化潜能的一类细胞。
干细胞按照生存阶段分为:
胚胎干细胞：取自囊胚的内细胞层
成体干细胞：取自成体细胞，如造血干细胞
胚胎干细胞（ES细胞）
来源：囊胚的内细胞层
特点：胚胎干细胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。
可以用干细胞
治疗的健康问题
截肢术
神经系统疾病
脊髓损伤
心脏疾病
烧伤
糖尿病
1999年12月，美国《科学》杂志公布了当年世界科学进展的评定结果，干细胞的研究成果列在举世瞩目耗资巨大的人类基因组工程之前，名列十大科学进展首位。
2002年3月，美国麻省理工学院的科学家宣布，他们首次利用人体胚胎干细胞培育出毛细血管，证明了胚胎干细胞技术在治疗心血管疾病等领域的应用潜力。
目前已有报导ES细胞能在适当条件下分化为心肌细胞、胰岛细胞、血管内皮细胞、肝细胞等，干细胞技术可能成为未来拯救生命的有效手段。
造血干细胞*
骨髓移植捐献实际上就是移植捐献造血干细胞
20世纪五十年代，临床上开始用骨髓移植法来治疗血液系统疾病供者要进行全麻，或者在他的骨上凿几个洞
八十年代末，自体外周血干细胞移植技术逐渐推广，能提高治疗有效率和缩短疗程，效果令人满意
再次在脐带中直接采集胎儿的造血干细胞，与前两者相比，脐血干细胞移植对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染
如人鼠融合细胞：
-----动物细胞融合技术最重要的用途
单克隆抗体技术
正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞），具有分泌抗体的能力，但不能长期培养
瘤细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，
但不分泌抗体
1975年英国人Kohler和Milstein 将两种细胞杂交
而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔奖
单：一个杂交瘤细胞
克隆：该细胞增殖分化为相同的细胞群
抗体：该细胞群产生的抗体。
特点：特异性强
灵敏度高
单克隆抗体制备
应用了哪些技术手段
主要用于制备
单克隆抗体
获得杂种植株
用 途
物理、化学方法
（同左）
灭活的病毒
物理（离心、振
荡、电刺激）
化学（聚乙二醇）
诱导方法
细胞分散后诱
导细胞融合
去细胞壁后诱
导原生质体融合
细胞融合的方法
膜的流动性
膜的流动性、
细胞全能性
细胞融合的原理
动物细胞融合
植物体细胞杂交
比较项目
比较项目
动植物细胞融合的比较
为了帮助不孕夫妇，1978年诞生了世界上第一例试管婴儿；
为了证明高度分化的动物体细胞的核仍保持全能性，1997年第一只克隆动物多利问世。
前两者的生殖方式有何不同？
各利用了什么细胞技术
受精卵
卵裂
早期胚胎
胚胎分割技术
代孕母牛
植入
植入
分割
还应用了哪些技术手段？
组织培养
体细胞杂交
动物细胞工程
单克隆抗体
细胞融合
细胞培养
胚胎移植
核 移 植
植物细胞工程
相互联系
下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是
A、人的肾小管上皮细胞中没有胰岛素基因
B、人体内不再分裂的体细胞中共有46个DNA分子
C、性激素的合成与内质网有关
D、内质网与细胞膜相连，不与核膜相连
√
下列人体细胞中分化程度最低的是
A．胚胎干细胞 B．造血干细胞
C．胰腺细胞 D．肌肉细胞
√
（2004·广东）甘薯品种是杂合体。块根、种子、叶片和茎均可用于繁殖，但为保持某甘薯品种的特性，下列不能用于繁殖的器官是
A. 种子 B．块根
C．叶片 D．茎
√
关于单克隆抗体，下列叙述
不正确的是
A、可以制成诊断盒．用于疾病的诊断
B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向 治疗
C、可以利用基因工程技术生产
D、可以在生物体内生产，不能体外生产
√
人体中具有生长激素基因和血红蛋白基因，两者
A. 分别存在于不同组织的细胞中
B．均在细胞分裂前期按照碱基互补配对原则复制
C. 均在细胞核内转录和翻译
D．转录的信使RNA上相同的密码子翻译成相同的氨基酸
√
下列关于细胞工程的叙述中，错误的是
A．植物细胞融合必须先制备原生质体
B．试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面
C．经细胞核移植培育出的新个体只具有一个亲本的遗传性状
D．用于培养的植物器官或组织属于外植体
√
世界上第一个试管婴儿（14个月）
人工受精和
胚胎移植技术
胚胎移植将受精卵发育成的胚胎移植到母体的子宫，使其妊娠产子。
人工受精 在体外培养条件下使精子卵子结合，成为受精卵。