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1、专题二细胞工程细胞工程细胞工程 指应用指应用细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学的原理和的原理和方法，通过某种方法，通过某种工程学手段工程学手段，在，在细胞整体水平细胞整体水平或细胞器水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来上，按照人们的意愿来改变细胞改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学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
2、传物质或获得细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试管苗大规模培养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
3、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、生长素再分化再分化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。（三）（三） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交1 1、定义：、定义： 用两个来自不同植物的体细胞融合成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一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。新的植物体的方法。 2 2、优势：、优势：（与有性杂交
4、与有性杂交方法比较）方法比较） 打破了不同种生物间的生殖隔离限制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大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。围。去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植物细胞植物细胞原生质体融合原生质体融合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙二聚乙二醇醇再生细胞壁再生细胞壁杂种细胞杂种细胞去去分分化化愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株激素激素筛选筛选等量等量激素激素再分再分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融
5、合体融合体再生壁再生壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织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） 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 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交植物体细胞杂交制备原生质体制备原生质体：酶解法去掉细胞壁：酶解法去掉细胞壁 诱导融会诱导融会 新的原生质体新的原生质体 生出细胞壁生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 组织培养组织培养 杂种植株杂种植株意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种意义：克服远缘杂交不亲和的障碍
6、、培育新品种动物细胞培养和核移植技术动物细胞培养和核移植技术 动物细胞培养就是从动物机体内取出相关的组织，动物细胞培养就是从动物机体内取出相关的组织，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。中，让这些细胞生长和增殖。1、选材：、选材： 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，它们细胞增殖能力强，分裂旺盛，分它们细胞增殖能力强，分裂旺盛，分化程度低，容易培养。化程度低，容易培养。二、动物体细胞核移植技术二、动物体细胞核移植技术:将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉将动物的一个细胞的细胞核，移入一个
7、已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新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成动物个体。的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物用核移植的方法得到的动物称为克隆动物称为克隆动物核移植核移植胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植体细胞核移植体细胞核移植（难度高难度高）受体细胞：受体细胞：M期的期的卵母细胞卵母细胞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莉羊的培育过程多莉羊的培育过程融合后的卵细
8、胞融合后的卵细胞克隆动物的研究意义克隆动物的研究意义1. 1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白2. 2.改良动物品种改良动物品种 3. 3.治疗人类疾病，作为供体治疗人类疾病，作为供体4. 4.保护濒危动物保护濒危动物体细胞核移植技术存在的问题：体细胞核移植技术存在的问题：许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。器缺陷，免疫失调等。动物细胞融合动物细胞融合概念概念: : 动物细胞融合动物细胞融合也称也称细细胞杂交胞杂交，是指，是指两个两个或
9、或多个多个动动物细胞结合形成物细胞结合形成一个一个细胞的细胞的过程过程融合后形成的具有原来两个融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的或多个细胞遗传信息的单核单核细胞细胞，称，称杂交细胞杂交细胞1.1.过程：过程：诱导方式诱导方式物理法物理法化学法化学法生物法：生物法： 灭活的病毒灭活的病毒仙台病毒仙台病毒紫外线紫外线丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性 （诱导细胞融合）（诱导细胞融合） ？ ？诱导其融合的诱导其融合的方法有哪些？方法有哪些？ 抗原抗原 效应效应B细胞细胞2.2.制备过程：制备过程：细胞的全能性细胞的全能性细胞株、细胞系细胞株、细胞系植物
10、体植物体培养结果培养结果获得细胞获得细胞或或细胞产物细胞产物快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动葡萄糖、动物血清物血清蔗糖、植物蔗糖、植物激素激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目植物细胞和动物细胞培养的比较植物细胞和动物细胞培养的比较主要用于制备主要用于制备单克隆抗体单克隆抗体获得杂种植株获得杂种植株用途用途物理、化学方法物理、化学方法（同左）（同左）灭活的病毒灭活的病毒物理（离心、物理（离心、振动、电刺激）振
11、动、电刺激）化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇）诱导方法诱导方法使细胞分散后诱使细胞分散后诱导细胞融合导细胞融合去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导原生质体融合导原生质体融合细胞融合的方法细胞融合的方法细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、植物细胞全能性植物细胞全能性原理原理动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交比较项目比较项目植物、动物细胞融合的比植物、动物细胞融合的比较较1.1.过程：过程：灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜连接细胞膜连接细胞融合，形成杂种细胞细胞融合，形成杂种细胞（细胞膜具有一定的流动性）（细胞膜具有一定的流动性）