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1、细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和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内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。技术。 细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变细胞内的遗传改变细胞内的遗传物质或获得细
2、胞产物质或获得细胞产品品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程理论基础理论基础细胞的细胞的全能性全能性主主要要技技术术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胚胎移植胚胎移植核移植核移植植物植物细胞细胞工程工程技术技术动物动物细胞细胞工程工程技术技术异种异种植物植物细胞细胞杂种细胞杂种细胞转基因转基因植物植物异种异种动物动物细胞细胞动物细动物细胞群胞群重组细胞重组细胞体细体细胞细胞细胞核胞核早期胚胎早期胚胎受精卵受精卵去核去核卵细卵细胞胞克隆动物克隆动物试管婴儿试管婴儿动物细动物细
3、胞融合胞融合植物体细植物体细胞杂交胞杂交植物组植物组织培养织培养动物细动物细胞培养胞培养核移植核移植胚胎移植胚胎移植体外体外受精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 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性（一）（一） 细胞的全能性细胞的全能性1、定义、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。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：、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全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套遗传物质，都
4、有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞活细胞都都应该具有全能性。应该具有全能性。 3、差异：、差异： （1 1） 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 （2 2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。低。 植物细胞的全能性植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4、大小、大小5.细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件 离体状态离体状态 有一定营养物质、激素和其他外界条件有一定营养物质、激素和其他外界条件 思考讨论：为什么体内细胞没有表现出思考讨论
5、：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？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基因在特定空间和时间条件下选择性表达选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同的结果。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。质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。过程过程离体的植物器官、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、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分
6、化再分化1.植物组织培养植物组织培养条件植物组织培养条件： 含有全部营养成分的含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。适时光照等。几个概念：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。杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出
7、出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化2 2、植物体细胞杂交的过程、植物体细胞杂交的过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B（三）植物细胞工程的实际应用（三）植物细胞工程的实际应用1 1、植物繁殖的新途径、植物繁殖的新途径1 1）微型繁殖）微型繁殖2 2）作物脱毒）作物脱毒3 3）神奇的人工种子）神奇的人工种子2 2、作物新品种的培育、作物新品种的培育1 1）单倍体
8、育种）单倍体育种2 2）突变体的利用）突变体的利用3 3、细胞产物的工厂化生产、细胞产物的工厂化生产植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘杂交克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍不亲和的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性 细胞全能性细胞全能性染色体变异染色体变异动
9、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核移植动物动物细胞细胞工程工程常用常用技术技术一、动物细胞培养一、动物细胞培养 从动物机体中取出相关的从动物机体中取出相关的 ，将它，将它分散成分散成 ，然后，放在适宜的，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞培养基中，让这些细胞 。 1概念：动物胚胎或动物胚胎或幼龄动物的组织、器官幼龄动物的组织、器官如：肾、肺等如：肾、肺等细胞生命力旺盛，分裂能力强细胞生命力旺盛，分裂能力强原理：细胞增殖使细胞和培养液充分接触使细胞和培养液充分接触组织组织单个细胞单个细胞 生长和增殖生长和增殖2、过程：取什么样的组织？如何将组织分
10、散成单个细胞？如何制备细胞悬液？什么叫原代培养？什么叫传代细胞培养？如何进行传代培养？什么是细胞贴壁现象？什么是细胞接触抑制取幼龄组织或器官如：肾脏 肌肉用胰蛋白酶处理加入细胞培养液u细胞贴壁：培养过程中，细胞贴附在瓶壁上的现象。要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒细胞接触抑制细胞接触抑制 细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。原代培养原代培养：从机：从机体取出后立即培体取出后立即培养的细胞。养的细胞。 10代以内代以内用胰蛋白酶分散成单个细胞传代培养传代培养：分瓶后的培养，从10代培养到4050代细胞2、过
11、程、过程取取 的组织、器官的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液 酶酶 贴满瓶壁的细胞贴满瓶壁的细胞单个细胞单个细胞加入加入 液液动物胚胎或幼龄动动物胚胎或幼龄动物物胰蛋白胰蛋白 培养培养接触抑制接触抑制原代原代 培养培养1-10代细胞代细胞4050代细胞代细胞(细胞株细胞株)传代传代培养培养无限传代（无限传代（细胞系细胞系）用 处理胰蛋白酶遗传物质不变遗传物质改变，能无限增殖（癌变）3 3、条件：、条件：1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 2、营养、营养3、温度和、温度和PH 4、气体环境：、气体环境：（添加一定量的（添加一定量的抗生素抗生素，定期更换培养液），定期更换培养液）补充合成培养基补
12、充合成培养基中缺乏的物质中缺乏的物质36.5 +0.5度 ；PH为7.2-7.4。 O2作用：进行作用：进行 呼吸，提供能量呼吸，提供能量 CO2作用：维持培养液的作用：维持培养液的PH值值（95%空气和空气和5% CO2 ）（葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清动物血清、血浆等。、血浆等。）有氧有氧（1 1）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干 扰素、单克隆抗体等。扰素、单克隆抗体等。（2 2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。（3 3）用于检测有毒物质）用于检测有毒物质（4 4）用于生理
13、、病理、药理等方面的研究，）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据为治疗和预防疾病提供理论依据4、应用比较：培养结果培养结果培养目的培养目的培养基特有成分培养基特有成分培养基性质培养基性质原理原理比较项目比较项目细胞的全能性细胞的全能性植物体或组织植物体或组织快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素固体培养基固体培养基植物组织培养植物组织培养细胞株、细胞系细胞株、细胞系获得细胞获得细胞或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清液体培养基液体培养基细胞增殖细胞增殖动物细胞培养动物细胞培养1、概念：二、动物细胞核移植
14、和克隆动物 将一个动物的细胞核，移入另一个去核的卵母细胞中，使其重组发育成一个胚胎，最终发育成动物个体。结果：原理：分类：克隆动物(用核移植方法得到的动物)动物细胞核的全能性胚胎细胞核移植、体细胞核移植卵细胞母绵羊母绵羊乳腺细胞细胞质细胞核细胞核移植重组胚胎卵裂C母绵羊子宫胚胎移植多莉羊分娩妊娠多莉羊的培育过程重组细胞结论：动物体细胞核具全能性2 2、动物体细胞核移植的过程、动物体细胞核移植的过程供体细胞（供核）细胞培养体细胞卵母细胞（减中期：供质）去核无核卵母细胞核移植杂种细胞早期胚胎胚胎移植代孕母体新个体分娩激活卵裂1、概念：三、动物细胞融合两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。原理：
15、结果：细胞膜的流动性得到杂交细胞1、概念：单克隆：一个细胞经过无性繁殖（多次有丝分裂），形成一个细胞群，叫做一个克隆，即单克隆。单克隆抗体：由一个效应B细胞经过无性繁殖形成一个细胞群产生的化学性质单一，特异性强的抗体，叫单克隆抗体。八、单克隆抗体八、单克隆抗体2.2.制备过程：制备过程：诱导其融合的方法有哪些？诱导其融合的方法有哪些？融合后培养液中有几种细胞融合后培养液中有几种细胞？怎样筛选出杂交瘤细胞，杂交怎样筛选出杂交瘤细胞，杂交瘤细胞有何优点瘤细胞有何优点？注射抗原的目的是什么？注射抗原的目的是什么？为何要进行克隆化培养和专为何要进行克隆化培养和专一抗体检测，多次筛选？一抗体检测，多次筛
16、选？大量增殖杂交瘤细胞获得单大量增殖杂交瘤细胞获得单抗的方法？抗的方法？2010-3-2630B B淋巴细胞淋巴细胞注射特定注射特定抗原蛋白抗原蛋白骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞培养骨髓瘤细胞培养骨髓瘤细胞融合融合（只考虑两两融合）（只考虑两两融合）培养液中融合细胞培养液中融合细胞几种几种类型类型？骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞-骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞B B淋巴细胞淋巴细胞- B- B淋巴细胞淋巴细胞B B淋巴细胞淋巴细胞-骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞多种多种杂交细胞杂交细胞在具有筛选作用的培养基上培养在具有筛选作用的培养基上培养专一抗体检验阳性专一抗体检验阳性克隆上述杂交细胞克隆上述杂交细胞分开不同杂交细胞，克隆专一抗体
17、，分开不同杂交细胞，克隆专一抗体，检验阳性细胞检验阳性细胞单克隆抗体单克隆抗体注射到小鼠体内注射到小鼠体内体外培养体外培养 该细胞继承该细胞继承双亲细胞双亲细胞的遗传特性，既能的遗传特性，既能产生专产生专一抗体一抗体又能又能无限增殖无限增殖。杂交瘤细胞有何特点？杂交瘤细胞有何特点？特异性强，灵敏度高特异性强，灵敏度高易错必明易错必明1.单克隆抗体的优点是单克隆抗体的优点是_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2.单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的原因是原因是_每一种每一种B B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体
18、3.产生抗体的细胞是产生抗体的细胞是_ 产生产生单克隆单克隆抗体的细胞是抗体的细胞是_效应效应B B细胞（浆细胞）细胞（浆细胞）杂交瘤细胞杂交瘤细胞3.单克隆抗体应用：单克隆抗体应用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与特异性结合特异性结合 优点：优点：准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速用于用于运载药物：制成运载药物：制成“生物导弹生物导弹”治疗疾病：主要用于癌症治疗治疗疾病：主要用于癌症治疗植植物物细细胞胞工工程程细细胞胞工工程程植物组织培养植物组织培养离体的离体的植物器官植物器官组织或细胞组织或细胞愈伤愈伤组织组织根根芽芽植植物物体体脱分化脱分化再分化再分化植物体细胞杂交植物体细胞杂交植植 物物细胞细胞A植植 物物细胞细胞B去壁去壁融合融合杂种细胞杂种细胞组织培养组织培养动动物物细细胞胞工工程程动物组织动物组织单个细胞单个细胞原代培养原代培养传代培养传代培养动物细胞培养动物细胞培养胚胎移植胚胎移植动物细胞融合动物细胞融合动物细胞动物细胞A 动物细胞动物细胞B杂种细胞杂种细胞细胞培养细胞培养融合融合 筛选筛选核移植核移植单克隆抗体单克隆抗体免疫小免疫小鼠鼠小鼠骨髓瘤细胞小鼠骨髓瘤细胞小鼠小鼠B细细胞胞提取抗提取抗体体融合细融合细胞胞杂交瘤细杂交瘤细胞胞提提取取融融合合筛筛选选体内体内培养培养体外体外培养培养