高三生物细胞工程.pptx

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1、 细胞工程是指应用细胞生物学和分子细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。按操作对按操作对象分类象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一、细胞工程的概念一、细胞工程的概念二、细胞工程的原理二、细胞工程的原理动、植物细胞全能性动、植物细胞全能性(1)原因：原因：生物体的每个细胞都含有发育成完整个生物体的每个细胞都含有发育成完整个体所必需的全部基

2、因。体所必需的全部基因。(2)全能性表现的大小：全能性表现的大小：受精卵的全能性最大，其次是生殖细胞，受精卵的全能性最大，其次是生殖细胞，体细胞相对较小。体细胞相对较小。(3)全能性表现与细胞种类有关：全能性表现与细胞种类有关：离体的植物体细胞的全能性在一定条件离体的植物体细胞的全能性在一定条件下可充分体现。离体的动物体细胞，全能性下可充分体现。离体的动物体细胞，全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需要受到限制，但其细胞核仍具有全能性，需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体借助卵细胞的细胞质才能体现出来。未离体细胞的全能性不能表达，只能在机体调控下细胞的全能性不能表达，只能在机体调控下

3、定向分化。定向分化。(4)细胞的全能性是植物细胞工程技术的理细胞的全能性是植物细胞工程技术的理论基础。论基础。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脱分化脱分化过过程程植物激素：植物激素：细胞分裂素、细胞分裂素、生长素生长素外植体外植体根、芽根、芽植物体植物体再分化再分化三、植物组织培养三、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培养基、一含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的定的温度、空气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。、适时光照等。蔗糖为生长、分化的必需成分蔗糖为生长、分化的必需成分(提提供能量供能量)，

4、光促进细胞分化。，光促进细胞分化。四、植物体细胞杂交技术四、植物体细胞杂交技术1.概念概念将不同种的植物体细胞，在一定将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细条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。胞培育成新的植物体的技术。2.过程过程四、植物体细胞杂交技术四、植物体细胞杂交技术杂杂种种植植株株融合融合的原的原生质生质体体AB再生再生出细出细胞壁胞壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化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杂杂种种细细胞胞AB去壁去壁去壁去壁人人工工诱诱导导植物细胞植物

5、细胞B四、植物体细胞杂交技术四、植物体细胞杂交技术3.成果和未解决的问题成果和未解决的问题 成果：成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。现自然界没有的新品种。未解决的问题：未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的需要表未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状。现出亲代的优良性状。单克隆抗体等单克隆抗体等 动物细胞培养动物细胞培养动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞融合是其他动物细胞工程技术的基础。是其他动物细胞工程技术的基础。五、动物细胞工程常用技术五、动物细胞工程常用技术（一）动物细胞培养（一）动物细胞培养从动物机体中取出相

6、关组织，从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。和增殖。1.1.概念概念2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官比老龄动物的组织细胞比老龄动物的组织细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛。增殖能力强，有丝分裂旺盛。分化程度越低，繁殖能力越分化程度越低，繁殖能力越强，越容易培养。强，越容易培养。2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚

7、胎或幼龄动物的组织器官剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶动物组织细胞间隙中含有一动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。韧性的组织和器官。2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶动物细胞培养适宜的动物细胞培养适宜的PH为为7.27.4，此环境下胃蛋白酶，此环境下胃蛋白酶（1.5）没有活性，而胰蛋白酶）没有活性，

8、而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性较高。的活性较高。2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程细胞贴壁过程细胞贴壁过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程3.3.有关概念有关概念:原代培养：原代培养：从机体取出后立即培养的细胞从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。为原代细胞。胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细

9、胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制原代细胞原代细胞2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制传代培养传代培养洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离原代细胞原代细胞2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程原代培养：原代培养：从机体取出后立即培养的细胞从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。为原代细胞。传代培养：传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装到两个或两个以配制成细胞悬浮液，分装

10、到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。3.3.有关概念有关概念:胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制传代培养传代培养洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离原代细胞原代细胞传代细胞传代细胞2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制传代培养传代培养洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离原代细胞原代细胞传代细胞传代细胞10代以内，保持

11、正常二倍体核型代以内，保持正常二倍体核型2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制传代培养传代培养洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离细胞增殖缓慢，细胞增殖缓慢，核型可能变化核型可能变化原代细胞原代细胞传代细胞传代细胞2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或幼龄动物的组织器官细胞悬液细胞悬液剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶原代培养原代培养贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制传代培养传代培养洗涤、稀释、洗涤、稀释、分离分离动物细胞培养不能动物细胞培养

12、不能最终培养成生物体最终培养成生物体原代细胞原代细胞传代细胞传代细胞2.2.动物细胞培养过程动物细胞培养过程原代培养和传代培养原代培养和传代培养细胞悬细胞悬浮液浮液10代代细胞细胞50代代细胞细胞无限无限传代传代原代原代培养培养传代培养传代培养多数组织细胞固定在表面生长和分裂多数组织细胞固定在表面生长和分裂随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖3.3.动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件(1)无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境(2)必须的营养物质必须的营养物质 （葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、（葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、激素、促生长因子、动物血清等。）激素、促生

13、长因子、动物血清等。）(3)适宜的温度适宜的温度:36.50.5度度(4)充足的氧气和适宜的酸碱度充足的氧气和适宜的酸碱度:O2和和CO2（95%空气和空气和5%CO2）4.4.动物细胞培养与植物组织培养的比较动物细胞培养与植物组织培养的比较项目项目植物组织培养植物组织培养动物细胞培养动物细胞培养培养基的培养基的物理性质物理性质培养基的培养基的成分成分结果结果目的目的取材取材其他其他条件条件固体固体液体液体水、矿质元素、维生素、蔗水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、激素、琼脂等糖、氨基酸、激素、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等维生素、动物血清等新的植株或

14、组织新的植株或组织新的细胞系或细胞株新的细胞系或细胞株植株快速繁殖植株快速繁殖脱毒植株脱毒植株的培的培人工种子人工种子生产药物、生产药物、杀虫剂等杀虫剂等转基因植物的培转基因植物的培育育蛋白质生物制品的生蛋白质生物制品的生产产皮肤移植材料的培皮肤移植材料的培育育检测有毒物质检测有毒物质生生理、病理、药理学研究理、病理、药理学研究植物幼嫩的部位或花药等植物幼嫩的部位或花药等动物胚胎或出生不久的动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织幼龄动物的器官或组织均为无菌操作，需要适宜的温度、均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件等条件1 1、概念概念 将动物的一个细胞核，移入一个已将动物的一个细胞核，移

15、入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为胎最终发育为动物个体（克隆动物）动物个体（克隆动物）。（二）（二）动物细胞核移植动物细胞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：细胞分化程度低，恢复全能细胞分化程度低，恢复全能性容易性容易细胞分化程度高，恢复全细胞分化程度高，恢复全能性不容易能性不容易2 2、分类、分类3 3体体细细胞胞核核移移植植过过程程卵细胞卵细胞A母绵羊母绵羊B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

16、期胚胎卵裂卵裂C 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融合后的卵细胞融合后的卵细胞1.核移植的受体细胞是什么？处核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？在什么时期？M中期卵母细胞中期卵母细胞诱导方法：物理或化学方法激活受体诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成细胞分裂和发育进程。细胞，完成细胞分裂和发育进程。思考思考2.通过什么手段激活受体细胞，通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？构建重组胚胎？4 4、体细胞核移植技术的应用前景：、体细胞核移植技术的应用前景：在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程进程保护濒危物种保护濒危物种医药

17、卫生领域生产医用蛋白质及组织医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植器官的移植了解胚胎发育和衰老过程；追踪研究了解胚胎发育和衰老过程；追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病疾病的发展过程和治疗疾病细胞细胞A细胞细胞B杂种杂种细胞细胞物理法物理法化学法化学法（三）（三）动物细胞融合动物细胞融合灭活的病毒灭活的病毒1.1.概念：概念：2.2.结果：结果：3.3.原理：原理：4.4.诱导方式诱导方式指两个或多个动物细胞结合形指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。成一个细胞的过程。形成单核的杂交细胞形成单核的杂交细胞细胞膜的流动性细胞膜的流动性物理法：离心、振动、电激物理法：离心、振动、电激化学法：

18、聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEG)生物法：灭活的病毒生物法：灭活的病毒（三）（三）动物细胞融合动物细胞融合5.5.意义：意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。成为可能。6.6.应用：应用：成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段瘤和生物新品种培育等的重要手段特别是利用杂交瘤技术制造单克隆特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体抗体7 7植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较项目项目植物体细胞杂交植物体细胞杂

19、交动物细胞融合动物细胞融合细胞融合细胞融合原理原理细胞融合细胞融合方法方法诱导手段诱导手段用途用途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用纤维素酶、果胶酶用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后，诱导去除细胞壁后，诱导原生质体融合原生质体融合用胰蛋白酶使细用胰蛋白酶使细胞分散后，诱导胞分散后，诱导细胞融合细胞融合离心、电刺激、振离心、电刺激、振动、显微操作、聚动、显微操作、聚乙二醇等诱导乙二醇等诱导与植物体细胞杂交与植物体细胞杂交相比，还可用灭活相比，还可用灭活的病毒诱导的病毒诱导克服远缘杂交不亲和克服远缘杂交不亲和的障碍，扩展杂交亲的障碍，扩展杂交亲本范围，培育新品种本范围，培育新品

20、种制备单克隆抗体、制备单克隆抗体、病毒疫苗、干扰素病毒疫苗、干扰素等等（四）单克隆抗体（四）单克隆抗体1 1、概念、概念由单个由单个B淋巴细胞经过无性繁殖淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的这一细胞群所产生的化学性质单一、特化学性质单一、特异性强异性强的抗体称为单克隆抗体。的抗体称为单克隆抗体。注射抗原注射抗原B B淋巴淋巴细胞细胞骨髓瘤骨髓瘤细胞细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养细胞培养筛选筛选,继续培养继续培养足够数量的、能产生足够数量的、能产生特定抗体的细胞群特定抗体的细胞群单克隆抗体单克隆抗

21、体2 2、制备过程、制备过程体体外外培培养养注注射射到到小小鼠鼠腹腹腔腔单克隆抗体的单克隆抗体的优点：优点：特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高作为诊断试剂：准确识别各种抗原物作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与抗原特异性结合质，并与抗原特异性结合用于用于运载药物：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：主要用于癌症治疗优点：优点：准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速优点：优点：疗效高、毒副作用小疗效高、毒副作用小3 3、单克隆抗体的应用、单克隆抗体的应用诱导植物体细胞的原生质体融合的诱导植物体细胞的原生质体融合的方法主要有离心、振动、电激或用聚乙

22、二方法主要有离心、振动、电激或用聚乙二醇作为诱导剂。醇作为诱导剂。动物细胞融合常用的诱导因素有聚动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒（诱导动物细胞融合乙二醇、灭活的病毒（诱导动物细胞融合的特有因素）、电激等。的特有因素）、电激等。拓展提升拓展提升1.容易混淆的三种细胞容易混淆的三种细胞杂种细胞、重组细杂种细胞、重组细胞和杂交细胞胞和杂交细胞(1)杂种细胞：杂种细胞：植物体细胞杂交过程中，植物体细胞杂交过程中，两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融两种细胞去掉细胞壁之后形成的原生质体融合，融合的原生质体形成细胞壁之后形成的合，融合的原生质体形成细胞壁之后形成的细胞叫杂种细胞。细胞叫杂

23、种细胞。(2)重组细胞：重组细胞：体细胞的细胞核移植到去体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。核卵母细胞之后形成的细胞叫重组细胞。(3)杂交细胞：杂交细胞：动物细胞融合形成的细胞动物细胞融合形成的细胞常称为杂交细胞。常称为杂交细胞。2.植物体细胞杂交和动物细胞融合的结果植物体细胞杂交和动物细胞融合的结果及原理及原理(1)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程：过程：a.植物细胞融合植物细胞融合;b.杂种细胞杂种细胞的植物组织培养。的植物组织培养。结果结果:形成杂种植株，产生了一个生形成杂种植株，产生了一个生物体。物体。原理：细胞膜的流动性和细胞的全原理：细胞膜的流动性和细胞的全能

24、性。能性。(2)动物细胞融合动物细胞融合结果：动物细胞融合形成杂交细胞，结果：动物细胞融合形成杂交细胞，杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细杂交细胞进行细胞培养，获得大量的克隆细胞，但没有形成生物体。胞，但没有形成生物体。原理：细胞增殖和细胞膜的流动性，原理：细胞增殖和细胞膜的流动性，不包含细胞全能性。不包含细胞全能性。3.克隆动物与试管动物认识的误区克隆动物与试管动物认识的误区(1)误区一：试管动物与克隆动物的产生误区一：试管动物与克隆动物的产生都是无性生殖。都是无性生殖。纠正纠正：试管动物的产生是有性生殖，克隆：试管动物的产生是有性生殖，克隆动物的产生是无性生殖。动物的产生是无性生殖。(

25、2)误区二：试管动物误区二：试管动物(哺乳类哺乳类)的产生是的产生是在体外进行的，克隆动物在体外进行的，克隆动物(哺乳类哺乳类)的产生是在的产生是在体内进行的。体内进行的。纠正纠正：试管动物：试管动物(哺乳类哺乳类)和克隆动物和克隆动物(哺哺乳类乳类)早期胚胎之前都是在体外进行的，早期早期胚胎之前都是在体外进行的，早期胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。胚胎经过胚胎移植之后是在体内进行的。(3)误区三：胚胎移植的优势是充分误区三：胚胎移植的优势是充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎发挥雌性优良个体的繁殖潜力，因此胚胎移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。移植的胚胎只能来自体内受精的胚胎。纠正纠正：胚胎移植的胚胎有三个来源：胚胎移植的胚胎有三个来源：体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的体内正常受精产生的胚胎、核移植产生的重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生重组细胞培养而来的胚胎、体外受精产生的早期胚胎。的早期胚胎。