細胞工程一輪復習課件公開課

1、細胞工程,理論基礎,植物細胞工程,技術手段,植物組織培養(yǎng),植物體細胞雜交,植物細胞的全能性,實際應用,一、植物組織培養(yǎng)技術,1、植物組織培養(yǎng)原理：細胞的全能性,1）概念,已高度分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能,2）原因,生物體細胞含有本物種所特有的全套遺傳信息,3）為什么植物的莖、葉、花瓣在植物體內沒有能發(fā)育成完整的植株，而是分化成不同的組織器官,在生物體內，在特定的時間和空間條件下，細胞基因的選擇性表達，細胞不能表現出全能性，而是分化成為不同的組織器官,4）細胞全能性大小比較,受精卵,生殖細胞,體細胞,植物細胞,動物細胞,注：動物細胞只有細胞核具有全能性,無機營養(yǎng)物質（水、無機鹽）、有機

2、營養(yǎng)物質（蔗糖、維生素、氨基酸等,5）細胞表現全能性的條件有哪些,處于離體狀態(tài),營養(yǎng)物質（包括,植物激素：生長素和細胞分裂素等,適宜的溫度、pH值等外界條件,無菌環(huán)境,脫分化,再分化,愈傷組織,離體植 物細胞 （外植體,胚狀體,試管苗,植物體,脫分化,無菌條件下操作,2、植物組織培養(yǎng)的過程,再分化,排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞，無葉綠體,不進行光合作用,植物組織培養(yǎng)就是在 條件下，將 ，培養(yǎng)在人工配制的 上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其產生 、 ，最終形成,無菌和人工控制,離體的植物器官、組織、細胞,培養(yǎng)基,愈傷組織,叢芽,完整的植株,3、植物組織培養(yǎng)概念,如何實現

3、,二、植物體細胞雜交技術,番茄馬鈴薯,去壁,去壁,纖維素酶果膠酶,原生質體,植物細胞,融合的原生質體,離心、振動、電刺激 聚乙二醇,再生細胞壁,雜種細胞,脫分化,愈傷組織,雜種植株,激素,篩選,激素,再分化,1、植物體細胞雜交過程,植物體細胞雜交原理： 細胞膜流動性,植物組織培養(yǎng)原理： 植物細胞全能性,2、概念,將兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的過程,3、意義,打破了不同種生物間的生殖隔離限制（克服不同生物的遠源雜交不親和），大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍,4、植物體細胞雜交的運用實例,利用該技術培育出煙草-海島煙草、白菜-甘藍、胡蘿卜-羊角芹等作

4、物,白菜,甘藍,白菜甘藍,比較,無性繁殖,細胞全能性,脫分化 再分化,保持優(yōu)良性狀 繁殖速度快、大規(guī)模生產 提高經濟效益,雜交技術應用了組織培養(yǎng),克服不同種生物遠源雜交的障礙,去除細胞壁 融合形成雜種細胞 組織培養(yǎng),膜流動性 細胞全能性,染色體變異、基因重組,三、植物細胞工程的應用,1、作物脫毒 (1)材料:無病毒的莖尖 (2)脫毒苗:切取莖尖進行組織培養(yǎng)獲得,2、人工種子,胚狀體（或不定芽、頂芽和腋芽） +人工種皮(透氣透水易降解 +胚乳（營養(yǎng)物質、固氮菌、抗生素等,人工種子,自然種子,1.下面所列過程是植物組織培養(yǎng)的簡略過程。請據此回答： 脫分化再分化 表示 ，它能被培養(yǎng)成的根本原因是 。

5、 表示 ，它的細胞特點是 、 若想制造人工種子，應選擇（寫編號）,外植體,植物細胞全能性,愈傷組織,細胞排列疏松，高度液泡化無定形狀態(tài),若是花藥，則是 ，這項技術可用 在 上,單倍體植株,單倍體育種,2.下圖為植物體細胞雜交過程示意圖，據圖回答,步驟是去掉 ，使植物細胞成為 ，最 常用的方法是 。 步驟一般常用的化學試劑是 ， 目的是 。 在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中，運用的 技術手段是 ，其中步驟相當于 ， 步驟相當于,細胞壁,原生質體,酶解法,聚乙二醇,誘導原生質體融合,植物組織培養(yǎng),脫分化,再分化,植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株，使兩株 植物的性狀能夠在新的植物體上有所

6、表現，其根本原因 是 。 從理論上講，雜種植株的育性為 。若運用傳 統有性雜交方法能否實現？ 因此，這 項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于 。 利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種的過程中， 遺傳物質的傳遞是否遵循孟德爾的遺傳規(guī)律？為什么,雜種細胞具有兩個親本的遺傳物質,可育,不能,克服遠緣雜交不親和的障礙,不遵循，植物體細胞雜交屬于無性生殖,3如圖是“白菜甘藍”雜種植株的培育過程。據圖回答,1) 過程和應在溫和條件下用 處理細胞， 過程使用的誘導劑是,2)與過程密切相關的具有單層膜結構的細胞器是_。完成和過程需要采用的細胞工程技術是_。 (3)經過程得到的不同組織細胞中，蛋白質的種

7、類和數量差異較大，根本原因是_的結果,纖維素酶、果膠酶,聚乙二醇,高爾基體,植物組織培養(yǎng),基因選擇性表達,4) 設白菜細胞中的染色體數目為M，甘藍細胞中的染色體數目為N，則獲得的“白菜甘藍”染色體數應該是_ (5) 如利用白菜根尖分生區(qū)細胞培育成一棵白菜，該白菜葉片是否具有葉綠體？_ 。 (6) 對上述培育過程說法不正確的是(多選) A圖示“白菜甘藍”植株不能產生種子 B愈傷組織的代謝類型一定是自養(yǎng)需氧型 C上述過程中包含著有絲分裂、細胞分化和減數分裂等過程 D“白菜甘藍”雜種植株具有白菜和甘藍的遺傳特性,MN,ABC,是,動物細胞工程,動物細胞培養(yǎng),動物細胞融合,單克隆抗體制備,細胞核移植,

8、動物細胞工程技術,動物細胞工程的基礎,一）概念,是指從動物機體內取出相關的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖,二）原理,細胞分裂增殖,一、動物細胞培養(yǎng),三）動物細胞培養(yǎng)過程,胚胎或幼齡動物的組織器官,細胞懸液,10代細胞,50細胞,剪碎,胰蛋白酶,洗滌、稀釋、分離,原代培養(yǎng),用胰蛋白酶分散細胞，說明細胞間的物質主要是蛋白質。動物細胞培養(yǎng)適宜的PH為7.27.4，此環(huán)境下胃蛋白酶（2.0）沒有活性，而胰蛋白酶(7.2-8.4)的活性較高,比老齡動物的組織細胞增殖能力強，有絲分裂旺盛。分化程度越低，繁殖能力越強，越容易培養(yǎng),動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體,動物

9、組織細胞間隙中含有一定量的彈性纖維等蛋白質，將細胞網絡起來形成具有一定彈性和韌性的組織和器官,貼壁生長 接觸抑制,10代以內，保持正常二倍體核型,傳代培養(yǎng),無限傳代,有關概念,傳代培養(yǎng)：將原代細胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細胞懸浮液，分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng),原代培養(yǎng)：從機體取出后立即培養(yǎng)的細胞為原代細胞。培養(yǎng)的第1代細胞與傳10代以內的細胞稱為原代細胞培養(yǎng),細胞株：原代細胞一般傳至10代左右細胞生長停滯，大部分細胞衰老死亡，少數細胞存活到4050代，這種傳代細胞為細胞株。 細胞系：細胞株傳代至50代后又出現細胞生長停滯狀態(tài)，只有部分細胞由于遺傳物質的改變，使其在培養(yǎng)條

10、件下可以無限制傳代，這種傳代細胞為細胞系。 細胞株和細胞系的區(qū)別： 細胞系的遺傳物質改變，具有癌細胞的特點，失去接觸抑制，容易傳代培養(yǎng),原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)、細胞株和細胞系,1、無菌、無毒的環(huán)境,保證細胞順利的生長增殖,添加一定量的抗生素，定期更換培養(yǎng)液,添加：糖（葡萄糖）、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、動物血清等,四）動物細胞培養(yǎng)的條件,2、營養(yǎng),3、溫度和PH,培養(yǎng)室中控制,使之達到 36.5 0.5, 7.27.4,培養(yǎng)箱中提供O2和CO2（95%空氣和5% CO2,4、氣體環(huán)境,五）動物細胞培養(yǎng)技術的應用,3）細胞的生理、藥理、病理研究,1） 培養(yǎng)健康細胞用于燒傷病人皮膚移植,2

11、） 基因工程的受體細胞,植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較,全能性,增殖,蔗糖,動物血清,細胞株、細胞系,細胞,某些蛋白質,植物激素,1現將“細胞工程”中動、植物細胞培養(yǎng)技術列表比較如下，你認為哪一比較項目有錯誤(,A,分 類,細胞分化程度低，恢復全能性容易,細胞分化程度高，恢復全能性不容易,一）動物細胞核移植概念,二、動物細胞核移植技術和克隆動物,動物核移植是將動物的一個細胞的細胞核,移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中.使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎,這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體,克隆動物：用核移植的方法得到的動物,細胞質,細胞核,細胞核移植,多莉羊的培育過程,回憶,二）體細胞核移植的過程,去

12、 核,注 核,重組細胞,早期胚胎,胚胎移植,核移植的供體細胞選用培養(yǎng)10代以內的，為什么,用的是去核的減數第二次分裂中期細胞（M中期）為什么,激活方法： 激活目的,促融方法：電刺激,胚胎移植至代孕受體內,1.體積大，易操作。 2.含有促使細胞核表達全能性的物質和營養(yǎng)條件,10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型,過程,以奶牛為例,將胚胎移入受體母牛體內,高產奶牛,采集卵母細胞，并培養(yǎng)到減中期,減中期卵母細胞,去核,將供體細胞核注入去核卵母細胞,構建重組胚胎,生出犢牛,克隆牛,用物理或化學方法，如電脈沖、鈣離子載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等，激活受體細胞，完成分裂和發(fā)育,三）體細胞核移植技術的

13、應用前景,1.加速家畜遺傳改良的進程,2.保護瀕危物種,3. 生產醫(yī)用蛋白質及組織器官的移植,四）體細胞核移植技術存在的問題,1）成功率非常低 （2）克隆動物以表現早衰、生理缺陷等健康問題 絕大多數克隆動物存在健康問題并表現出遺傳和生理缺陷：如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調等,1. 廣西研究所科研人員利用克隆胚胎冷凍技術,使一頭雜交母水牛順利產下一頭冷凍胚胎移植的體細胞克隆雌性牛犢,取名“盼盼”，它的出生經歷了一個嚴密復雜的科學操作過程,1)當克隆?！芭闻巍毙猿墒旌筮M行減數分裂時, 其初級卵母細胞內可以形成 個四分體。 (2)、過程主要采取 技術才能 獲得細胞群或囊胚,此時在

14、培養(yǎng)液中常加入的物質 有葡萄糖、氨基酸、維生素、 和 等,25,動物細胞培養(yǎng),動物血清,無機鹽,3)過程中,誘導形成重組細胞常見的方法,除電 激融合外,常見的還有 。 (4)科研人員獲得的耳纖維細胞取自于1日齡的河 流型摩拉水牛,原因是此時獲取的細胞,滅活病毒(或聚乙二醇)處理,分化程度低 、分裂能力強,動物細胞融合與單克隆抗體,一、動物細胞融合,1.概念,2.過程,2個或多個動物細胞”“1”、“雜交單核細胞,細胞A,細胞B,雜交細胞,滅活的病毒,物理法 化學法,用滅活的病毒誘導動物細胞融合過程,4.誘導方式,物理法,化學法,生物法,滅活的病毒,電激、振動、離心,聚乙二醇（PEG,例如：仙臺病

15、毒,5.優(yōu)點,突破了 方法的局限，使 _雜交成為可能,6.應用,制造,有性雜交,遠緣,單克隆抗體,3.原理,細胞膜的流動性,植物、動物細胞融合的比較,形成雜種細胞,獲得雜種植株,結果,物理、化學方法,同左,滅活的病毒,物理（離心、振蕩、電刺激,化學（聚乙二醇,誘導方法,細胞膜的流動性,細胞膜的流動性,植物細胞全能性,原 理,動物細胞融合,植物體細胞雜交,比較項目,融合前處理,用纖維素酶、 果膠酶去壁,用胰蛋白酶 使細胞分散,2、什么是抗體,二、單克隆抗體,3、抗體的分布,抗體是機體受抗原刺激后產生的、并能與該抗原發(fā)生特異性結合的具有免疫功能的球蛋白,血清、組織液、外分泌液,1、什么是克隆,指從

16、一個共同祖先，通過無性繁殖的方法產生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子，細胞或個體。在細胞水平指動物細胞培養(yǎng),抗體的傳統生產方法,抗原,反復注射動物,從動物的血清中分離抗體,該法制備抗體的缺點： 產量低、純度低， 且抗體的特異性差、靈敏度低,二、單克隆抗體,由單個B淋巴細胞（無性繁殖）克隆，形成基因型相同的細胞群，這一細胞群所產生的化學性質單一、特異性強的抗體，稱為單克隆抗體,1、概念,一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體 骨髓瘤細胞（癌細胞）能無限增殖,雜種細胞,動物細胞培養(yǎng)技術,2、實驗原理,動物細胞融合,創(chuàng)始人：米爾斯坦,單克隆抗體,既能產生特異性抗體，又能大量繁殖,柯勒,B淋巴細胞,注射

17、特定抗原蛋白,骨髓瘤細胞,培養(yǎng)骨髓瘤細胞,融合,只考慮兩兩融合）培養(yǎng)液中細胞有幾種類型？融合細胞幾種類型,骨髓瘤細胞-骨髓瘤細胞 B淋巴細胞- B淋巴細胞 B淋巴細胞-骨髓瘤細胞,多種雜交細胞,在具有篩選作用的培養(yǎng)基上培養(yǎng),專一抗體檢驗陽性,克隆上述雜交細胞,分開不同雜交細胞，克隆專一抗體， 檢驗陽性細胞,單克隆抗體,注射到小鼠腹腔,體外培養(yǎng),3、單克隆抗體的制備過程,第1次篩選目的：得到雜交瘤細胞（多種,第2次篩選目的：在雜交瘤細胞中篩選出能產生所需抗體的雜交瘤細胞,該細胞繼承雙親細胞的遺傳特性，既能產生專一抗體又能無限增殖,雜交瘤細胞有何特點,特異性強，靈敏度高,單克隆抗體制備過程,B淋巴

18、細胞 骨髓瘤細胞,誘導融合,B-B細胞,B-瘤細胞,瘤-瘤細胞,選擇培養(yǎng)基,雜交瘤細胞（ B-瘤細胞,克隆化培養(yǎng),抗體檢測,產生所需抗體的雜交瘤細胞,體外培養(yǎng),單克隆抗體,小結,培養(yǎng)液,腹水,4、單克隆抗體的應用,1）診斷試劑最廣泛應用 準確、高效、簡易、快速,單克隆抗體最主要的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備,2）用于治療疾病和運載藥物 特異性強、靈敏度高 生物導彈單克隆抗體抗癌藥物 療效高、毒副作用小,結合同位素的單抗,生物導彈,單抗,放射性同位素,例1.如圖表示用于預防和治療禽流感的單克隆抗體生產過程, (1)若A細胞是小鼠的骨髓瘤細胞,則B細胞取自 體內的B淋巴細胞,促進d過程的誘導劑是 。 (2)假設僅考慮兩個細胞的融合,則可形成 種 類型的C細胞,因此需用 篩選出,感染禽流感病毒的動物或人,聚乙二醇或滅活的病毒,3,選擇培養(yǎng)基,具有 特點的D細胞用于培養(yǎng)。D細胞的名稱是,既能無限增殖又能產生特異性抗體,雜交瘤細胞,3)在細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)基中除需要加入糖、氨 基酸、促生長因子、無機鹽和微量元素外,通常還 需加入 等一些天然成分。 (4)目前注射禽流感疫苗是預防禽流感的一種措 施。決定禽流感病毒在人體細胞中增殖變化的物 質是 ,而決定其抗原特異性