[理学]细胞和基因工程.ppt
《[理学]细胞和基因工程.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《[理学]细胞和基因工程.ppt(71页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、理学理学细胞和基因工程细胞和基因工程生命的基本单位生命的基本单位直观:直观:一个受精卵一个受精卵成年人(约婴儿的成年人(约婴儿的30-50倍)倍)婴儿(约婴儿(约2万亿个细胞)万亿个细胞)细胞类别:细胞类别:原核细胞原核细胞真核细胞真核细胞动物细胞动物细胞植物细胞植物细胞细胞液泡液泡细胞核细胞核内质网内质网微管微管质膜质膜细胞壁细胞壁线粒体线粒体叶绿体叶绿体微丝微丝高尔基体高尔基体细胞核细胞核溶酶体溶酶体内质网内质网高尔基体高尔基体微丝微丝微管微管质膜质膜线粒体线粒体中心体中心体细胞学说的内容n细胞学说是18381839年间由德国的植物学家施莱登(Schleiden)和动物学家施旺(Schwa
2、nn)所提出,直到1858年才较完善。它是关于生物有机体组成的学说。n主要内容有:n 细胞是有机体, 一切动植物都是由单细胞发育而来, 即生物是由细胞和细胞的产物所组成;n 所有细胞在结构和组成上基本相似;n 新细胞是由已存在的细胞分裂而来;n 生物的疾病是因为其细胞机能失常;n 细胞是生物体结构和功能的基本单位;n 生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。细胞学说的意义n它从细胞水平提供了有机界统的证据,证明了植物和动物有着细胞这共同的起源。即所有的植物和动物组织都是由细胞构成的。虽然植物的细胞在形状上与动物的细胞有很大的不同,但是,由于在系统的发生上,所有的植物和动物都是由原始的单细胞生物演
3、化而来的,而且在个体发生上,所有细胞都是由细胞分裂或细胞融合所产生的,因此般细胞都有相同的基本结构和成分。 细胞融合技术细胞融合技术n细胞融合(Cell fusion)也叫细胞杂交(cell hybridization)是指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的技术, 诞生于20世纪60年代。 n 由于它不仅能产生同种细胞融合,也能产生种间细胞的融合,因此细胞融合技术在创造新细胞、培育新品种方面意义重大,也被广泛应用于细胞生物学和医学研究的相关领域。原生质体n1 1、原生质体概念、原生质体概念: :原生质体是细胞去壁后的原生质体是细胞去壁后的裸露部分裸露部分原生质体(原生质体(p
4、rotoplastprotoplast),其特点是:),其特点是:比较容易摄取外来的遗传物质,如比较容易摄取外来的遗传物质,如DNADNA;便于进行细胞融合,形成杂交细胞;便于进行细胞融合,形成杂交细胞;与完整细胞一样具有全能性与完整细胞一样具有全能性原生质体融合的过程n 原生质体制备原生质体制备 除去胞间层,使单个细胞能除去胞间层,使单个细胞能游离出来,然后再除去细胞壁游离出来,然后再除去细胞壁 细胞壁的去除主要有两种方法细胞壁的去除主要有两种方法 机械法:研磨、剪切、超声波法机械法:研磨、剪切、超声波法 酶法酶法原生质体的制备原生质体的制备原生质体的制备主要是在高渗压溶液中加入原生质体的制
5、备主要是在高渗压溶液中加入细胞壁分解酶细胞壁分解酶,将细胞壁分离剥离,结果剩下由原生质膜包住的类似球状的将细胞壁分离剥离,结果剩下由原生质膜包住的类似球状的细胞,它保持原细胞的一切活性。细胞,它保持原细胞的一切活性。在放线菌和细菌中,制备原生质体主要采用在放线菌和细菌中,制备原生质体主要采用溶菌酶溶菌酶;酵母和;酵母和霉菌一般可用霉菌一般可用蜗牛酶蜗牛酶或或纤维素酶纤维素酶等。等。n 融合融合 (1) 同种细胞在培养时同种细胞在培养时2个靠在一起的细胞自个靠在一起的细胞自发合并,称自发融合发合并,称自发融合 (2) 异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融异种间的细胞必须经诱导剂处理才能融合,称诱导
6、融合。合,称诱导融合。 诱导细胞融合的方法有诱导细胞融合的方法有: :生物方法(病毒)生物方法(病毒)化学方法(聚乙二醇化学方法(聚乙二醇PEGPEG)物理方法(电激和激光)物理方法(电激和激光) n原生质体的融合过程包括原生质体的融合过程包括3个主要阶段:个主要阶段:1)两)两个或多个原生质体的质膜彼此靠近;个或多个原生质体的质膜彼此靠近;2)局部)局部区域质膜紧密粘连,彼此融合;区域质膜紧密粘连,彼此融合;3)融合完成,)融合完成,形成球形的异核体或同核体。形成球形的异核体或同核体。 n诱导动物细胞融合,仙台病毒诱导动物细胞融合,仙台病毒HVJHVJ诱导、诱导、PEGPEG法、法、电融合法
7、都适用;电融合法都适用;植物细胞融合植物细胞融合常用常用PEGPEG法和法和电融合法;电融合法;微生物细胞融合微生物细胞融合多采用多采用PEGPEG法法。n 杂种细胞的筛选杂种细胞的筛选n细胞融合是一个随机的物理过程,经融合后细胞将以多种形式出现,需要通过培养和筛选,除去不需要的细胞,分离出需要的杂种细胞,从而解决融合细胞的选择问题。nA与B融合过程中,你能预见有哪些形式的细胞吗?nA-B,A-A,B-B。nA-A-A,B-B-B等多聚体。n未融合的A,B。n互补选择互补选择: 利用不同细胞的互补特性、如叶绿素缺失利用不同细胞的互补特性、如叶绿素缺失互补、营养缺陷互补、抗性互补等来筛选杂种细胞
8、。互补、营养缺陷互补、抗性互补等来筛选杂种细胞。例如,粉兰烟草与郎氏烟草原生质体的融合,由于两例如,粉兰烟草与郎氏烟草原生质体的融合,由于两个亲本原生质体的生长需要外源生长激素,而杂种细个亲本原生质体的生长需要外源生长激素,而杂种细胞具有激素自主性,这样融合处理后转入无激素培养,胞具有激素自主性,这样融合处理后转入无激素培养,能生长的就是杂种细胞。能生长的就是杂种细胞。微生物原生质体融合微生物原生质体融合植物原生质体融合的过程示意图植物原生质体融合成功范例白菜白菜-甘蓝甘蓝植物原生质体融合成功范例植物原生质体融合成功范例微生物原生质体融合应用微生物原生质体融合应用n纤维素降解菌原生质体融合n芳
9、香族降解菌的构建微生物原生质体融合应用微生物原生质体融合应用n原生质体融合技术在污水工程菌构建上的应用利用原生质体融合技术在污水工程菌构建上的应用利用微生物处理及利用污水是一个很有效的方法,但是微生物处理及利用污水是一个很有效的方法,但是这一技术的应用往往涉及多种微生物,多种菌的优这一技术的应用往往涉及多种微生物,多种菌的优化组合是一个很复杂的课题,原生质体融合技术可化组合是一个很复杂的课题,原生质体融合技术可以将多个功能组合到一个菌上,为其在污水处理上以将多个功能组合到一个菌上,为其在污水处理上的应用提供了良好的条件。的应用提供了良好的条件。n许燕滨等采用原生质体融合技术,将两株具有含氯许燕
10、滨等采用原生质体融合技术,将两株具有含氯有机化合物降解特性的菌假单胞菌有机化合物降解特性的菌假单胞菌T1T1和诺卡氏菌和诺卡氏菌RB1RB1融合构建成一株高效降解含氯有机化合物工程融合构建成一株高效降解含氯有机化合物工程菌,应用于造纸漂白废水,融合菌去除菌,应用于造纸漂白废水,融合菌去除CODCrCODCr和和TCLTCL的能力比混合菌分别提高了的能力比混合菌分别提高了72.05%72.05%和和19.0%19.0%。原生质体融合应用原生质体融合应用n周德明采用原生原体融合技术将球形红假单胞菌和周德明采用原生原体融合技术将球形红假单胞菌和酿酒酵母构建成高效降解工程菌,工程菌用于废水酿酒酵母构建
11、成高效降解工程菌,工程菌用于废水处理的比降解率明显提高。处理的比降解率明显提高。n程树培等将光合细菌与酵母菌进行原生质体融合,程树培等将光合细菌与酵母菌进行原生质体融合,用于连续发酵豆制品废水处理。用于连续发酵豆制品废水处理。n程树培等由单亲株灭活法获得的酿酒酵母与热带假程树培等由单亲株灭活法获得的酿酒酵母与热带假丝酵母原生质体融合而成的杂种酵母细胞,在净化丝酵母原生质体融合而成的杂种酵母细胞,在净化味精废水产生单细胞蛋白方面优于双亲菌株,为提味精废水产生单细胞蛋白方面优于双亲菌株,为提高废水的净化效率,增加单细胞蛋白的产量,创造高废水的净化效率,增加单细胞蛋白的产量,创造了极为有利的条件。了
12、极为有利的条件。 基因工程一、理论方面的三个重要的发现一、理论方面的三个重要的发现1.生物遗传物质生物遗传物质DNA的发现的发现S型R型n将S型细菌中的多糖、蛋白质、脂类和DNA等分别提取出来,分别与R 型细菌进行混合。n预期结果:只有DNA与R型细菌进行混合,才能使R型细菌转化成S型细菌。n实验结果:与预期结果吻合。n但是,格里菲斯转化实验所使用的DNA中仍然含有极少量的蛋白质。因此人们认为不能完全排除蛋白质的作用。那么,还有没有更具有说服力的方法来证明DNA是遗传物质呢?n噬菌体侵染细菌的实验DNA是遗传物质亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验32P标记DNA有32P标记DNA
13、DNA有32P标记DNA分子具有连续性,是遗传物质第二组实验35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S2. DNA双螺旋结构和半保留复制机理的建立双螺旋结构和半保留复制机理的建立 19531953年,沃森年,沃森(Watson(Watson) 和克里克和克里克 (CrickCrick) 首次提出首次提出了了DNADNA双螺旋结构和半保留复制机理。这一重大发现大大双螺旋结构和半保留复制机理。这一重大发现大大地促进了现代生物科学的发展。地促进了现代生物科学的发展。3.遗传信息传递方式的确立遗传信息传递方式的确立核酸(核酸(DNA)是一种线形多聚核苷酸,基本组成单位是核苷酸。)是一种线形多
14、聚核苷酸,基本组成单位是核苷酸。DNA 的元素组成的元素组成: C H O N P (恒定,(恒定,910%)DNA的结构和化学组成的结构和化学组成腺嘌呤腺嘌呤A A鸟嘌呤鸟嘌呤G G胸腺嘧啶胸腺嘧啶T T(中为尿嘧啶)(中为尿嘧啶)胞嘧啶胞嘧啶所有生命体的所有生命体的DNADNA基本结构都是一致的基本结构都是一致的(1 1)DNADNA的双螺旋结构的双螺旋结构(19531953年年Watson and CrickWatson and Crick发现)发现)两链之间碱基以氢键配对互补,两链之间碱基以氢键配对互补,A AT T,GCGC; nDNADNA是遗传信息的载体,故亲代是遗传信息的载体,
15、故亲代DNADNA必须以自必须以自身分子为模板准确的复制成两个拷贝,并分身分子为模板准确的复制成两个拷贝,并分配到两个子细胞中去,完成其遗传信息载体配到两个子细胞中去,完成其遗传信息载体的使命。而的使命。而DNADNA的双链结构对于维持这类遗传的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。的。DNADNA的半保留复制的半保留复制DNADNA的半保留复制的半保留复制nDNADNA在复制过程中,首先打开碱基在复制过程中,首先打开碱基间的氢键,形成两条单链,然后间的氢键,形成两条单链,然后以每条单链分别作为模板,在以每条单链分别作为模板,在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 理学 细胞 基因工程
限制150内