細胞工程概述教學課件詳解演示文稿

1、細胞工程概述課件詳解演示文稿（優(yōu)選）細胞工程概述課件細胞工程的概念 應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。操作水平：操作環(huán)境：結 果：應 用：細胞或細胞器水平體外無菌按人的意愿使用細胞某些生物學特性發(fā)生改變概念要點改良生物品種創(chuàng)造新品種加速繁育生物個體獲得某些有用的細胞代謝產物細胞工程植物細胞與組織培養(yǎng)細胞融合細胞核移植染色體工程動物細胞工程植物細胞工程微生物細胞工程按對象分類按技術分類細胞工程的技術及分類植物細胞與組織培養(yǎng)在無菌條件下對植物離體組織或細胞培養(yǎng)，形成新的組織

2、、器官或個體采用自然或人工的方法使兩個或多個不同細胞融合成一個細胞細胞融合技術注意：植物細胞要用纖維素酶等先去除細胞壁 生物法（如病毒誘導融合）誘導方法：化學法（如聚乙二醇誘導融合） 物理法( 如電場誘導融合)細胞核病毒顆粒細胞核滅活的病毒顆粒黏附在細胞表面細胞膜被病毒顆粒穿過細胞膜連接細胞融合，形成雜種細胞細胞融合技術過程病毒顆粒經過處理后喪失感染細胞的能力，但表面抗原沒有被破壞，可以黏附與細胞表面，使細胞緊密凝集，直至融合。細胞融合技術植物體細胞雜交過程植物細胞 A（番茄）植物細胞 B（馬鈴薯）去除細胞壁原生質體 A原生質體 B原生質體融合正在融合的原生質體再生出細胞壁雜種細胞細胞分裂愈傷

3、組織雜種植株(番茄馬鈴薯)細胞核移植技術將有一個細胞的細胞核轉移到另一個去除細胞核的細胞中區(qū)，從而是受體細胞獲得新的遺傳信息，產生新的生命現象卵細胞母綿羊母綿羊乳腺細胞細胞質細胞核細胞核移植早期胚胎卵裂C母綿羊子宮胚胎移植多莉羊分娩妊娠多莉羊的培育過程融合后的卵細胞染色體工程 按設計有計劃削減、添加和代換同種或異種染色體的方法和技術。也稱為染色體操作。 細胞工程的應用快速培養(yǎng)花卉及瀕危植物郁金香人參獲得無病毒作物馬鈴薯瘡痂病) 脫毒苗脫毒馬鈴薯脫毒技術開發(fā)潔凈能源較少環(huán)境污染藻類植物氫能汽車細胞工程產氫技術繁殖優(yōu)良家畜品種及瀕危動物高產奶牛瀕危動物1、細胞工程的發(fā)展2、細胞工程的基本技術植物細

4、胞與組織培養(yǎng)細胞融合細胞核移植染色體工程3、細胞工程的應用快速培養(yǎng)花卉及瀕危植物獲得無病毒作物開發(fā)潔凈能源減少環(huán)境污染繁殖優(yōu)良家畜品種及瀕危動物總結練習1、下列技術中，一般來說不屬于細胞工程范圍的是（ ） A、組織培養(yǎng) B、細胞核移植 C、基因芯片的應用 D、細胞融合2、下列與細胞工程無關的技術是( ) A、克隆羊“多利”的產生 B、2種煙草體細胞雜交獲得新植株 C、葡萄的嫁接 D、利用植物組織培養(yǎng)技術培育郁金香3、下列細胞工程技術中，不涉及遺傳物質改變的是（ ） A、植物組織培養(yǎng) B、動物細胞融合 C、細胞核移植 D、染色體替換CCA一、 植物細胞工程（一）細胞的全能性1、概念：生物體的細胞

5、具有使后代細胞形成完整個體的潛能，細胞的這種特性叫做細胞的全能性。理論基礎：植物細胞的全能性常用手段：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交2、表現全能性的基礎和條件基礎： 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳信息，都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。條件：離體提供營養(yǎng)物質激素其他適宜條件（如溫度等） 原因：受生物體上所在環(huán)境的影響 實質：基因在特定的時間和空間條3、限制 件下選擇性表達的結果 結果：分化形成不同的組織、器官例：蘿卜根細胞培養(yǎng)產生出完整植株，克隆羊“多莉”的誕生說明了什么？ 高度分化的植物細胞仍然有發(fā)育成完整植株的能力；高度

6、特化的動物細胞的細胞核仍然有全能性。例：植物體內的細胞為什么沒有表現出全能性，而是分化成不同的組織器官？ 這是基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結果。 受精卵的全能性最高； 卵細胞仍具有較高的潛在全能性； 體細胞的全能性比生殖細胞低的多。 在生物體內，由于基因的選擇性表達，細胞不能表現出全能性，而是分化成為不同的組織器官。當已分化的植物器官、組織或細胞脫離母體后，在一定的營養(yǎng)物質、激素等外界條件作用下分化形成愈傷組織（一種相對沒有分化的細胞團），繼而在植物激素等誘導下發(fā)生再分化，才能表達出全能性。發(fā)育成完整植株。（二）植物組織培養(yǎng) 1.過程 由高度分化的植物器官、組織或細胞產生愈傷組織的過

7、程，稱為植物細胞的脫分化，或者叫做去分化。 脫分化產生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官，這個過程叫做再分化。（高度分化）（疏松、液泡化、薄壁）（2）應用（范圍廣） 果樹、花卉的快速繁殖 培養(yǎng)無病毒植物 生產藥品、食品添加劑、香料、色素 和殺蟲劑等 用植物組織培養(yǎng)的方法，制成人工種子 轉基因植物的培育離體植物細胞愈傷組織胚狀體根芽植物體脫分化再分化 植物組織培養(yǎng)應用舉例（一） 紫草紫草素 愈傷組織二、植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)應用舉例（二）胚 狀 體人工種皮人工胚乳二、植物組織培養(yǎng) 植物組織培養(yǎng)應用舉例（三）人工種子（三）植物體細胞雜交1、概念 植物體細胞雜交是用兩個來自不同

8、植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。2、過程植物體細胞雜交過程植物細胞 A（番茄）植物細胞 B（馬鈴薯）去除細胞壁原生質體 A原生質體 B原生質體融合正在融合的原生質體再生出細胞壁雜種細胞細胞分裂愈傷組織雜種植株(番茄馬鈴薯)3、意義 克服遠源雜交不親和的障礙、培育作物新品種?？偨Y ：細胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎而植物組織培養(yǎng)又是植物體細胞雜交的技術環(huán)節(jié)之一 植物體細胞雜交與植物組織培養(yǎng)有何關系？兩種技術的原理都是利用植物細胞的全能性，融合的植物細胞必須經過植物組織培養(yǎng)的過程才能最終發(fā)育為雜種植株，這就是說，植物組織培養(yǎng)技術是植物體細胞雜交的基礎。思考：

9、 1）植物細胞表現出全能性的必要條件是什么？ 2.）離體的器官、組織或細胞如果不進行脫分化處理，能否培養(yǎng)成完整植物體？ 3.）決定植物細胞脫分化、再分化的關鍵因素是什么？ 4.）在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并且要求無菌操作？ 3） 影響脫分化的一個重要因素是植物激素。當細胞分裂素與生長素共同使用時，能強烈促進愈傷組織的形成，而兩者不同的濃度配比在再分化過程中，分別對誘導根或芽的產生起關鍵作用。當細胞分裂素與生長素濃度比高時，有利于芽的發(fā)生；濃度比低時，有利于根的發(fā)生。 愈傷組織再分化過程應先誘導生芽，再誘導生根。 愈傷組織的形態(tài)發(fā)生主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。教材中

10、介紹的為不定芽方式，而后者需要在愈傷組織形成后，對其進行處理，形成分散的單個細胞，再誘導其分化出具有胚芽、胚軸、胚根的胚狀體，進而發(fā)育成完整植株。 1）你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2）有沒有一種溫和的去壁方法呢？3）如果兩個來源不同的原生質體發(fā)生了融合，下一部該做何處理？4）如何將雜種細胞培育成雜種植株？ 1）植物體細胞融合完成的標記是（ ）A 產生新的細胞壁B 細胞質發(fā)生融合C 細胞膜發(fā)生融合D 細胞核發(fā)生融合A2）人工獲得一個雜種植株，需要下列哪項步驟（ ）A 分離原生質體 誘導原生質體融合 組織培養(yǎng) 得到雜種植株B 分離原生質體 原生質體融合 雜種植株

11、C 獲取細胞 原生質融合 組織培養(yǎng) 雜種植株 D 獲取細胞 原生質直接融合 組織培養(yǎng)A3）植物體細胞雜交尚未解決的問題是 （ ）A 去掉細胞壁，分離出有活力的原生質體B 將雜種細胞培育成植株C 讓雜種細胞按照人們的需求表現出親代 的優(yōu)良性狀D 尚未培育出屬間雜種植物C 二、動物細胞工程常用的技術手段： 包括動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、單克隆抗體、胚胎移植、核移植等 。 動物細胞培養(yǎng)是其他細胞工程技術的基礎。（一）動物細胞培養(yǎng)1、培養(yǎng)液（液體培養(yǎng)基）： 葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清等。2、過程：圖48動物細胞培養(yǎng)過程示意圖(2002-12-10 16:28:53) 動物細胞或動物胚胎

12、分散成單個細胞一定濃度的細胞懸浮液原代培養(yǎng)動物胚胎或 胰蛋白酶 制成幼齡動物的 剪碎 單個細胞 加培養(yǎng)液器官、組織細胞懸浮液 細胞株細胞系原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)遺傳物質改變傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)：將組織取出來后，先用胰蛋白酶等處理使組織分散成單個細胞，然后配制成一定濃度的細胞懸浮液，再將懸浮液放入培養(yǎng)瓶中，這個過程稱為原代培養(yǎng)。(第1代第10代以內)傳代培養(yǎng)：把原代培養(yǎng)增殖的細胞定期用胰蛋白酶把細胞從瓶壁上脫離出來，配制懸浮液，分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)，這稱為傳代培養(yǎng)。細胞株：原代細胞和50代前的傳代細胞叫做細胞株。細胞系：50代后，遺傳物質發(fā)生了改變，并且有癌變的特點，無限傳下去的傳代細胞。細

13、胞懸浮液 10代細胞 50代細胞細胞株 細胞系 原代培養(yǎng) 傳代培養(yǎng)3、應用1）生產有價值的蛋白質生物制品；如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等。2）為治療和預防疾病提供理論依據（如為皮膚大面積燒傷的病人培養(yǎng)可供移植皮膚）3）用于檢測有毒物質（二）動物細胞融合 與植物細胞原生質體融合的基本原理是相同的。主要不同為促融劑不同動物細胞無細胞壁，可直接誘導融合（常用到滅活的病毒作為誘導劑）1、過程：見P71圖4-92、用途：制備單克隆抗體圖49用滅活的病毒誘導的動物細胞融合過程示意圖(2002-12-10 16:28:54) （三）單克隆抗體1、概念：用單個B淋巴細胞通過克隆以形成細胞群而獲得的化學性質單一、特異性強的抗體。2、制備：將骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合而成的雜交瘤細胞，繼承了雙親細胞的遺傳物質，不僅具有B淋巴細胞分泌特異性抗體的能力，還有骨髓瘤細胞在體外培養(yǎng)條件下大量增殖的本領，使其成為一座制造單克隆抗體的理想“工廠”。圖410單克隆抗體制備過程示意圖(2002-12-10 16:28:40) 效應B細胞獲得雜交瘤細胞將抗原注入小鼠體內獲得效應B細胞效應B細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合用特定培