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1、LOGO细胞工程在食品工业中的应用细胞工程在食品工业中的应用（一）植物细胞工程（一）植物细胞工程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工程的植物细胞工程的基本技术基本技术植物细胞工程的植物细胞工程的理论基础理论基础植物细胞的全能性植物细胞的全能性 当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处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，在一定的营养物质、激素和其他外界条件于离体状态时，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。的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。动物：受精卵细胞动物：受精卵细胞植物：幼嫩
2、的组织植物：幼嫩的组织 在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态离体状态。 一、植物组织培养一、植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）脱分化（又叫去分化）愈伤组织愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）化的呈无定形状态的薄壁细胞）再分化再分化根或芽等器官根或芽等器官植物体植物体植物
3、组织培养的条件：植物组织培养的条件： 适宜的养料和激素，适宜的适宜的养料和激素，适宜的温度和无菌条件温度和无菌条件切取切取形成层形成层诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化无菌无菌接种接种在植物组培过程中，为什么要进行一系列在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？无菌操作技术无菌操作技术v细胞工程培养中最重要的，也是最基本的要求就是细胞工程培养中最重要的，也是最基本的要求就是各项操作应从无毒害、无污染的培养环境来考虑。各项操作应从无毒害、无污染的培养环境来考虑。培养基、
4、器皿材料、接种工具、操作环境、培养室培养基、器皿材料、接种工具、操作环境、培养室和超净工作台等各个环节都应注意。和超净工作台等各个环节都应注意。瓶盖朝上放，接种完毕后立即盖好瓶口瓶盖朝上放，接种完毕后立即盖好瓶口正正 确确 错错 误误 防止操作带来的污染防止操作带来的污染,接种过程中尽可能达接种过程中尽可能达到悬空要求到悬空要求 正正 确确 错错 误误 接种时不得用手接触瓶盖内壁或瓶口接种时不得用手接触瓶盖内壁或瓶口正正 确确 错错 误误 接种时在近火焰处打开瓶口，使瓶倾斜，以接种时在近火焰处打开瓶口，使瓶倾斜，以免空气中微生物落入瓶中免空气中微生物落入瓶中正正 确确 错错 误误 二、植物体细
5、胞杂交二、植物体细胞杂交 将不同种植物的体细胞，在一定条将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。育成新的植物体的技术。不同种生物之间存在着生殖隔离，所不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的到这一点的l 问 题 ：有没有可能培育出地下结土豆，地上结番茄的超级植物？l 1978年德国科学家梅歇尔斯将番茄与马铃薯进行体细胞杂交育成薯番茄“泡马豆”（po(tato)-(to)mato）。马铃薯与番茄两种原生质体的融合率竟高达4050。l 视频：http:/
6、 体细胞杂交是解决远源杂交不亲和性的有力手段之一，更好地利用自然界基因资源，培育新物种。细胞融合的过程细胞融合的过程：细胞在促融因子促融因子的作用下，出现凝集现象，然后，细胞之间的质膜发生粘连，细胞开始融合，然后在培养过程中，进而发生核融合，形成杂种细胞。问题v自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼眼虫虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。胞中存活。v请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？交吗？v如果动植物细胞如果动植物细胞理论上理论上可以实现杂交，可以实现杂交，请
7、设计出具体实验方案。请设计出具体实验方案。异想天开三、植物细胞工程的应用三、植物细胞工程的应用v繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径 微型育种微型育种 作物脱毒作物脱毒 人工种子人工种子v育种新方法育种新方法 单倍体育种单倍体育种 诱导突变体诱导突变体v细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产没有种子，没有种子，如何繁殖？如何繁殖？三倍体无子西瓜的培育过程三倍体无子西瓜的培育过程优点：优点：繁殖率高，可大批量生产繁殖率高，可大批量生产 取材少取材少 培养周期短培养周期短 保持优良性状保持优良性状 不受自然生长季节限制不受自然生长季节限制1、微型繁殖、微型繁殖u繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径试管苗
8、大规模培养2 2、作物脱毒、作物脱毒 长期进行无性繁殖的作物，易积长期进行无性繁殖的作物，易积累感染的病毒，导致作物产量降低，累感染的病毒，导致作物产量降低，品质变差，而品质变差，而分生区附近分生区附近（茎尖、根（茎尖、根尖）一般不会感染病，用分生区的细尖）一般不会感染病，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。毒苗。人工种子人工种子v结构：结构：人工薄膜人工薄膜+ +胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）v优点：优点：不受气候、季节、地域的限制不受气候、季节、地域的限制保留优良性状保留优良性状时间短，占地少时间短，占地少1.1.单倍
9、体育种单倍体育种(1)(1)方法方法: :花药的离体培养花药的离体培养(2)(2)优点优点: :后代稳定遗传后代稳定遗传, ,都是纯合体都是纯合体; ;明显缩短育种年限明显缩短育种年限2.2.突变体的利用突变体的利用 (1)(1)产生产生: :植物组织培养植物组织培养 (2)(2)利用利用: :筛选对人们有利突变体筛选对人们有利突变体, , 进而培育新品种进而培育新品种突变体的利用突变体的利用v利用组织培养时，分裂状态的细胞易受利用组织培养时，分裂状态的细胞易受培养条件和外界压力（如射线，化学物培养条件和外界压力（如射线，化学物质等）的影响而产生突变的原理，诱导质等）的影响而产生突变的原理，诱
10、导并筛选出对人类有用的突变体。并筛选出对人类有用的突变体。n细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产红豆杉与紫杉醇红豆杉与紫杉醇人参皂甘的生产人参皂甘的生产（二）动物细胞工程（二）动物细胞工程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单克隆抗体核移植核移植动物动物细胞细胞工程工程其它动物细胞工程的基础其它动物细胞工程的基础受精卵的全能性最高；（分化）受精卵的全能性最高；（分化）其次是生殖细胞（尤其是卵细胞）；其次是生殖细胞（尤其是卵细胞）；体细胞的全能性比生殖细胞低得多。体细胞的全能性比生殖细胞低得多。 重点重点人造皮肤人造皮肤一、动物细胞培养一、动物细胞培养1 1、概念：、概
11、念： 动物细胞培养就动物细胞培养就是从动物有机体中取是从动物有机体中取出相关的出相关的组织组织, ,将它分将它分散成散成单个细胞单个细胞, ,然后然后, ,放在适宜的放在适宜的培养基培养基中中, ,让这些让这些细胞生长和增细胞生长和增殖殖. .2 2、原理：、原理：细胞增殖细胞增殖定义：人们通常将动定义：人们通常将动物组织消化后的初次物组织消化后的初次培养称为原代培养。培养称为原代培养。胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理取出组织取出组织胚胎或幼龄动物器官组织胚胎或幼龄动物器官组织剪碎剪碎单个细胞单个细胞细胞悬液细胞悬液转入培养瓶内培养转入培养瓶内培养 （ 贴壁生长贴壁生长长成单层细长成单层细胞。有胞。有
12、接触抑制接触抑制现象）现象）。原代培养原代培养原代培养原代培养这只老鼠身上的这只老鼠身上的“人耳人耳”是由我国科学家曹谊林是由我国科学家曹谊林教授利用生物技术培养教授利用生物技术培养出来的出来的. 取供体细胞取供体细胞传代培养传代培养1010代代以内的细胞以内的细胞. .激活方法：激活方法：激活目的：激活目的：促融方法：促融方法：电刺激电刺激胚胎移植至胚胎移植至代孕受体内代孕受体内 妊娠、分娩妊娠、分娩二、二、 核移植核移植供体：优质高产奶牛供体：优质高产奶牛受体：普通奶牛（卵受体：普通奶牛（卵母细胞的采集与培养）母细胞的采集与培养） 1.体积大，易体积大，易操作。操作。2.含有含有促使细胞核
13、表促使细胞核表达全能性的物达全能性的物质和营养条件。质和营养条件。有人说它三个母有人说它三个母亲亲哺乳动物的克隆非常复杂，最关键的过程被称为“核移植”：第一步是去掉卵子的细胞核，然后把来自一个成熟细胞的核移植进去，在克隆多莉时，用的是一个母羊的乳房细胞。这两种成分有机地结合在一起，使混合细胞像一个胚胎一样进行分裂。 这个过程并非总能成功，维尔穆特说：“我称之为抽奖法，即使你用一直使用的方法，也有可能得到有严重缺陷或畸形的克隆动物，有一些动物会很快死去。” 克隆猴克隆猴l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 在研究方面，克隆动物基因组重新编程的在研究方面，克隆动物基因组重新编程的
14、机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。在应用上，生题。这些问题尚在研究中。在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。一定距离。三、细胞工程在食品工业中的应用三、细胞工程在食品工业中的应用v动物方面动物方面：生物制品的生产（激素生物制品的生产（激素, ,疫苗疫苗, ,药用蛋白药用蛋白, ,干干扰素、单克隆抗体）等；扰素、单克隆抗体）等； 转基因动物的培养转基因动物的培养 检测有毒物质并判断强弱检测有毒物质并判断强弱
15、医学研究（生理医学研究（生理 病理病理 药理）药理） 器官移植培养器官移植培养 筛选抗癌药物筛选抗癌药物v微生物方面微生物方面：发酵生产蛋白质、酶制剂、氨基酸、：发酵生产蛋白质、酶制剂、氨基酸、维生素、多糖、低聚糖及食品添加剂等产品。维生素、多糖、低聚糖及食品添加剂等产品。v植物方面植物方面：微繁：微繁, ,脱毒脱毒, ,植物种子、育种新方法；植物种子、育种新方法；思考题思考题1. 1. 如何理解细胞全能性的概念？如何理解细胞全能性的概念？2. 2. 细胞融合及杂种鉴定的方法有哪些？细胞融合及杂种鉴定的方法有哪些？3. 3. 植物体细胞杂交与动物克隆有什么区别？植物体细胞杂交与动物克隆有什么区别？