人教版教学课件人教版 高中生物 选修3 专题二细胞工程复习原创.ppt

专题专题2 2 细胞工程细胞工程植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程细细胞胞工工程程动物细胞培养动物细胞培养体细胞核移植技术体细胞核移植技术与克隆动物与克隆动物动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体单克隆抗体过程过程条件条件应用应用概念概念过程过程应用前景应用前景概念概念过程过程应用应用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原理、原理、过程过程过程、过程、概念优势概念优势专题专题2 2 细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的生物学和分子生物学的原理和方法原理和方法原理和方法原理和方法，通过，通过，通过，通过 或或或或细胞器水平细胞器水平细胞器水平细胞器水平上的操作，上的操作，上的操作，上的操作，按照人们的意愿来按照人们的意愿来按照人们的意愿来按照人们的意愿来改变改变改变改变细胞内的细胞内的细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质遗传物质遗传物质或或或或获得细胞获得细胞获得细胞获得细胞产品产品产品产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。按操作按操作对象分对象分植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程研究的水平研究的水平研究的水平研究的水平研究的研究的研究的研究的目的目的目的目的细胞水平细胞水平细胞水平细胞水平一、概念二植物细胞工程的基本技术二植物细胞工程的基本技术一）细胞的全能性细胞的全能性 1 1、概念：、概念：生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。完整个体的潜能。完整个体的潜能。完整个体的潜能。2 2、原因：受精卵、原因：受精卵有丝分裂体细胞含全套遗传基因3 3、全能性的程度、全能性的程度、全能性的程度、全能性的程度（1 1）受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞（3）4、形成不同组织、器官原因：基因选择性表达5 5、条件：、条件：（1 1）离体状态，）离体状态，）离体状态，）离体状态，（2 2）完全营养物质、）完全营养物质、）完全营养物质、）完全营养物质、激素激素激素激素 三植物组织培养技术三植物组织培养技术(重点重点 理解理解 )uu1 1 1 1、概念：、概念：、概念：、概念：在在在在无菌无菌无菌无菌和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将和人工控制条件下，将离体离体离体离体的的的的植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞植物器官、组织、细胞，培养，培养，培养，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件条件条件条件，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。丛芽，最终形成完整的植株。uu2 2 2 2、原理：、原理：、原理：、原理：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞的全能性u3 3 3 3、过程：、过程：、过程：、过程：外植体外植体外植体外植体 愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织 根、芽根、芽根、芽根、芽 植物体植物体植物体植物体再分化脱分化也叫：外植体如：茎尖、根尖 适宜的温度、PH值、养料、激素、充足氧气条件避光避光需光需光需光需光无细胞分裂、分化能力 特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）特点：具分裂、分化能力，既具全能性（主要）无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无定形状态、高度液泡化、排列疏松、无规则、无叶绿体无叶绿体,不进行光合作用不进行光合作用植物细胞工程的实际应用植物繁殖的新途径植物繁殖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作物新品种的培育作物新品种的培育单倍体育种单倍体育种诱导突变体诱导突变体细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产人参皂甘的生产原原生生质质体体番番茄茄细细胞胞原原生生质质体体融融合合再再生生出出细细胞胞壁壁杂杂种种细细胞胞脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织杂杂种种植植株株再再分分化化四、植物体细胞杂交技术（重点四、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：理解）：1 1 1 1、过程：、过程：、过程：、过程：马铃薯细胞标志：成功融合人工诱导去壁去壁植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物细胞的融合植物细胞的融合植物细胞的融合植物细胞的融合酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、酶解法（纤维素酶、果胶酶等）果胶酶等）果胶酶等）果胶酶等）物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、物理法：离心、振动、电刺激等电刺激等电刺激等电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG）将不同种的将不同种的将不同种的将不同种的植物体细胞植物体细胞植物体细胞植物体细胞，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体新的植物体新的植物体新的植物体的技术。的技术。的技术。的技术。4 4、优势：、优势：（与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较）克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性3 3、原理：、原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性和和细胞全能性细胞全能性 主要：原生质体融合结果2 2、概念：、概念：四、植物体细胞杂交技术（重点四、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：理解）：如小麦和玉米之间存在生殖隔离四、植物体细胞杂交技术：重点四、植物体细胞杂交技术：重点 理解理解白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白菜甘蓝白白白白菜菜菜菜甘甘甘甘蓝蓝蓝蓝5、实例：生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和生长期短、耐热性强和易于贮藏易于贮藏易于贮藏易于贮藏番茄-马铃薯（理性图）比较比较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五、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 ，将它分散成，将它分散成 ，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞，然后，放在适宜的培养基中，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物动物胚胎或幼龄动物胰蛋白胰蛋白 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 1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 2 2、营养、营养3 3、温度和、温度和PHPH 4 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、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：六、动物细胞核移植和克隆动物 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3克隆动物的研究意义1.克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白2.改良动物品种 3.治疗人类疾病，作为供体4.保护濒危动物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，如体型过大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。1、概念：qi、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：结果：细胞膜的流动性得到杂交细胞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(与植物细胞杂交不同与植物细胞杂交不同点点)离心、振动、电刺激；离心、振动、电刺激；聚乙二醇；聚乙二醇；2、诱导融合的方法：植物、动物细胞融合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？2010-3-2625B 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，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2 2、单克隆抗体的制备过程、单克隆抗体的制备过程第第第第1 1 1 1次筛选目的：得到杂次筛选目的：得到杂次筛选目的：得到杂次筛选目的：得到杂交瘤细胞（多种）。交瘤细胞（多种）。交瘤细胞（多种）。交瘤细胞（多种）。第第第第2 2 2 2次筛选目的：在杂次筛选目的：在杂次筛选目的：在杂次筛选目的：在杂交瘤细胞中筛选出能产交瘤细胞中筛选出能产交瘤细胞中筛选出能产交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细生所需抗体的杂交瘤细生所需抗体的杂交瘤细生所需抗体的杂交瘤细胞。胞。胞。胞。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【堂堂清堂堂清】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1、原理、原理：杂交瘤细胞具有两个亲本的特性，即能迅速杂交瘤细胞具有两个亲本的特性，即能迅速大量增殖，又能产生足够数量的单一抗体。大量增殖，又能产生足够数量的单一抗体。2、过程、过程B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞诱导融合B-B细胞细胞B-瘤细胞瘤细胞瘤瘤-瘤细胞瘤细胞选择培养杂交瘤细胞（杂交瘤细胞（B-瘤细胞瘤细胞）克隆化培养抗体检测杂交瘤细胞杂交瘤细胞体外培养体外培养小鼠腹腔内增殖小鼠腹腔内增殖单克隆抗体单克隆抗体八单克隆抗体八单克隆抗体单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高3.应用：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（四）单克隆抗体（四）单克隆抗体植物细胞工程细胞工程植物组织培养离体的植物器官组织或细胞愈伤组织根芽植物体脱分化再分化植物体细胞杂交植 物细胞A植 物细胞B去壁融合杂种细胞组织培养动物细胞工程动物组织单个细胞原代培养传代培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞A 动物细胞B杂种细胞细胞培养融合 筛选核移植单克隆抗体免疫小鼠小鼠骨髓瘤细胞小鼠B细胞提取抗体融合细胞杂交瘤细胞提取融合筛选体内培养体外培养1 1下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。(1)(1)技术是单克隆抗体技术的基础。技术是单克隆抗体技术的基础。(2)(2)根据培养基的用途分类，图中根据培养基的用途分类，图中HATHAT培养基属于培养基属于 培养基。培养基。(3)(3)单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是 。(4)(4)动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用 。(5)(5)选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点，又具备淋特点，又具备淋巴细胞的巴细胞的 特点。特点。(6)(6)淋巴细胞是由动物体淋巴细胞是由动物体 中的中的 细胞分化、发育而来。细胞分化、发育而来。(7)(7)杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是 。动物细胞培养动物细胞培养选择选择 特异性强，灵敏度高特异性强，灵敏度高 灭活的病毒灭活的病毒 在体外大量增殖在体外大量增殖 分泌特异性抗体分泌特异性抗体骨髓骨髓 造血干细胞造血干细胞 主动运输主动运输