一轮复习细胞工程专题(课堂PPT)课件.ppt

1、细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象科学技术。根据操作对象的不同，可分为植物细胞的不同，可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大工程和动物细胞工程两大领域。领域。 应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的分类分类知识点一植物细胞工程知识点一植物细胞工程一植物组织培

2、养一植物组织培养1 1、定义、定义： 生物体的生物体的细胞细胞具有发育成具有发育成完整个体完整个体的潜能的的潜能的特性。特性。 2 2、原因：、原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种生物体的每一个细胞都包含有该物种所特所特有的有的全套全套 ，都有发育成为完整都有发育成为完整个体所必需的个体所必需的 。3 3、差异：、差异： （1 1） 受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 （2 2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。的全能性比生殖细胞的低。 植物细胞的全能性植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4 4、大小、大小遗传物质遗传物

3、质全部基因全部基因 让让已经分化已经分化的细胞，经过诱导后，失的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成去其特有的结构和功能而转变成未分化未分化细胞细胞的过程。的过程。 脱分化产生的愈伤组织继续进行培脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以养又可以重新分化重新分化成根或芽等器官，这成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的再分化。一过程称为植物细胞的再分化。1 1、植物细胞全能性的必要条件？、植物细胞全能性的必要条件？离体、完全营养和激素、无菌条件和光照离体、完全营养和激素、无菌条件和光照2 2、脱分化的目的？、脱分化的目的？3 3、决定脱分化和再分化的关键因素是？、决定脱分化和再分化的关键

4、因素是？表现出全能性表现出全能性 4 4、整个过程严格无菌操作的原因是？、整个过程严格无菌操作的原因是？避免污染，因为一些微生物的代谢生长避免污染，因为一些微生物的代谢生长比未分化的细胞快。比未分化的细胞快。植物激素植物激素 生长素生长素 细胞分裂素细胞分裂素离体的植物器官、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胚状体或丛芽胚状体或丛芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化(避光避光)植物激素：植物激素：细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化（光照）（光照）植物组织培养植物组织培养关键词：关键词：外植体、脱分化、再外植体、脱分化、再分化、愈伤组织分化、愈伤组织排列疏松、排

5、列疏松、高度液泡化高度液泡化的薄壁细胞的薄壁细胞团团生长素和细胞分裂素用生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的发生量的比例对器官的发生起起决定作用决定作用。植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基 无机营养成分无机营养成分：N N、P P、K K等大量元素及等大量元素及部分微量元素、水部分微量元素、水 有机营养成分：有机营养成分：蔗糖、维生素和氨基酸蔗糖、维生素和氨基酸 激素：激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素生长素，细胞分裂素和赤霉素 琼脂：琼脂：凝固剂凝固剂 PHPH值：值：5.05.06.06.0P36植物组织培养条件：植物组织培养条件： 离体离体，含有全部营养成分的培养基、，含有全部营养成

6、分的培养基、一定的温度、适合的一定的温度、适合的PHPH、空气、无菌环、空气、无菌环境、境、适时光照适时光照等。等。 植物组织培养的优点植物组织培养的优点: P38无性繁殖无性繁殖保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量繁殖。高效快速地实现种苗的大量繁殖。应用：应用：试管苗的快速繁殖、作物脱毒、生试管苗的快速繁殖、作物脱毒、生产人工种子产人工种子1.微型繁殖微型繁殖 (1)微型繁殖技术微型繁殖技术:用于用于快速繁殖快速繁殖优良品种的优良品种的植物组织植物组织培养技术培养技术.2.作物脱毒作物脱毒 (1)材料材料:植物植物分生区（茎尖）分生区（茎尖）的的病毒极少病毒

7、极少，甚至，甚至无病毒无病毒。 (2)脱毒苗脱毒苗:切取切取茎尖茎尖进行进行 ，再生的植株就有再生的植株就有可能不带病毒，从而可能不带病毒，从而获得脱毒苗获得脱毒苗 （3）优点：使农作物不会或极少感染病毒，提高作物）优点：使农作物不会或极少感染病毒，提高作物的的产量和品质。产量和品质。植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用组织培养组织培养 3.神奇的神奇的人工种子人工种子 (1)优点优点: 后代无性状分离后代无性状分离 不受气候不受气候,季节和地域限制季节和地域限制 (2)技术技术:植物组织培养植物组织培养. (3)结构结构:人工薄膜包装人工薄膜包装胚状体胚状体或或不定芽不定芽或或顶芽顶

8、芽或或腋芽腋芽.植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用P39人工种皮要求：人工种皮要求： 1 1、能透水、透气、含有各种营养成分。、能透水、透气、含有各种营养成分。 2 2、含有农药、杀虫剂、含有农药、杀虫剂 3 3、含有生长调节剂、含有生长调节剂 4 4、可添加有益菌，如根瘤菌。、可添加有益菌，如根瘤菌。4 4、单倍体育种、单倍体育种 方法方法: :花药离体培养花药离体培养5 5、突变体的利用（组培过程中细胞易突变）、突变体的利用（组培过程中细胞易突变）6 6、生产蛋白质、脂肪、糖类、生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、药物、香料、生生物碱等物碱等. .二、植物体细胞杂交技术二、植物体

9、细胞杂交技术1 1、定义：、定义： 将将不同种植物不同种植物的体细胞，在的体细胞，在一定条件下一定条件下融合成融合成杂种细胞杂种细胞，并把杂种细胞培育成并把杂种细胞培育成新的植新的植物体物体的方法。的方法。 2 2、优势：、优势：（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） 克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍P36原理：原理： 原理：原理：3 3、植物体细胞杂交、植物体细胞杂交(1)(1)过程过程为去除为去除 获得具有活力的原生质体，常获得具有活力的原生质体，常用方法是用方法是酶解法酶解法，所用到的酶是，所用到的酶是 。(2)(2)过程过程是原生质体的融合，人工诱导的是原生质体的融

10、合，人工诱导的物理方法物理方法包包 等；等；化学方法化学方法一般用一般用 作诱导剂。作诱导剂。(3)(3)过程过程是原生质体融合后再生出是原生质体融合后再生出 ，这是原生质，这是原生质体融合成功的标志体融合成功的标志, ,与过程密切相关的具有单层膜结构与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为的细胞器为 涉及的分裂方式为涉及的分裂方式为。细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶离心、振动、电刺激离心、振动、电刺激聚乙二醇聚乙二醇细胞壁细胞壁细胞膜的流动性细胞膜的流动性 植物细胞的全能性植物细胞的全能性高尔基体高尔基体脱分化脱分化再分化再分化有丝分裂有丝分裂 就是从动物机体中取出就是从动物机体

11、中取出相关组织相关组织，将它分，将它分散成散成单个细胞单个细胞，然后放在，然后放在适宜的培养基适宜的培养基中，让中，让这些细胞这些细胞生长和繁殖生长和繁殖。1 1、概念和应用：、概念和应用：依据的原理：依据的原理：细胞增殖细胞增殖知识点二动物细胞工程知识点二动物细胞工程P442.2.操作流程操作流程: :胰蛋白酶胰蛋白酶细胞悬液细胞悬液原代培养原代培养胰蛋白酶胰蛋白酶（1 1）. . 细胞贴壁：细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上（单层）。（单层）。要求：培养瓶或培养皿的内表面光要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。滑、无毒、易于贴附。（

12、2 2）. . 接触抑制：接触抑制： 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。接触抑制。动物细胞培养特点：动物细胞培养特点：贴壁生长、接触抑制贴壁生长、接触抑制（3 3）、）、原代培养：原代培养：动物组织消化后的初动物组织消化后的初次培养。次培养。（4 4）、）、传代培养：传代培养：贴满瓶壁的细胞，出贴满瓶壁的细胞，出现现接触抑制接触抑制后，需要重新用后，需要重新用胰蛋白酶胰蛋白酶等等处理，然后分瓶培养，让细胞处理，然后分瓶培养，让细胞继续增殖继续增殖。动物胚胎或幼动物胚胎

13、或幼龄动物组织块龄动物组织块增殖能力强，代增殖能力强，代谢旺盛，分化程谢旺盛，分化程度低，容易培养度低，容易培养：或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶：分解组织间蛋白，分解组织间蛋白，将组织分散成单个将组织分散成单个细胞细胞P441 1、保证细胞所需要的营养供给、保证细胞所需要的营养供给2 2、保证细胞内有害代谢产物的、保证细胞内有害代谢产物的及时排出及时排出：贴壁生长贴壁生长接触抑制接触抑制洗涤、稀释、分离洗涤、稀释、分离（1 1）、无菌、无毒的环境）、无菌、无毒的环境 （无菌处理、添加一定量的抗生素，定期更换培养（无菌处理、添加一定量的抗生素，定期更换培养液）液）（2 2）、营养）、营养 （葡萄糖、氨

14、基酸、促生长因子、无机盐、维生素、（葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、维生素、微量元素等、微量元素等、血清、血浆血清、血浆）（3 3）、温度和）、温度和PHPH 温度温度36.5+0.5度，pH7.27.4（4 4）、气体环境）、气体环境 O O2 2和和COCO2 2（95%95%空气和空气和5% CO5% CO2 2 ）3 3、动物细胞培养条件、动物细胞培养条件保证细胞顺利的生长增殖保证细胞顺利的生长增殖离体培养的细胞对离体培养的细胞对微生物和有毒物质微生物和有毒物质没有防御能力没有防御能力O O2 2细胞代谢所必需；细胞代谢所必需；COCO2 2维持培养液的维持培养液的PHPH课本课本

15、P46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植物幼嫩部位或花药等植物幼嫩部位或花药等取材取材葡萄糖葡萄糖、氨基酸、无、氨基酸、无机盐、维生素、促生机盐、维生素、促生长因子、长因子、动物血清动物血清等等水、矿质元素、维生水、矿质元素、维生素、素、蔗糖蔗糖、氨基酸、氨基酸、琼脂、琼脂、植物激素植物激素成分成分液体培养基液体培养基固体或半固体培养基固体或半固体培养基类型类型培培养养基基细胞增殖细胞增殖植物细胞全能性植物细胞全能性理论基础理论基础动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养项目项目新的细胞系或细胞株，不形新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体

16、现全能性成个体，不体现全能性新的组织或植株个体，新的组织或植株个体，可以体现全能性可以体现全能性结果结果过程过程动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养项目项目两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是两技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂均为无菌操作，需要适宜的温度、均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件等条件相同点相同点蛋白质生物制品的生产蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育皮肤移植材料的培育检测有毒物质检测有毒物质生理、病理、药理学研究生理、病理、药理学研究植株快速繁殖植株快速繁殖脱毒植株的培

17、育脱毒植株的培育人工种子人工种子生产药物、杀虫剂等生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育转基因植物的培育目的目的动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养项目项目三维三维P227 P227 易误提醒易误提醒 1. 1. 概念：概念：将动物的一个细胞的将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移，移入一个已经入一个已经去掉细胞核的去掉细胞核的卵母细胞卵母细胞中，使其中，使其重组并发育成一个新的重组并发育成一个新的胚胎胚胎，这个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成最终发育成动物个体动物个体。核移植核移植（难度高）（难度高）二、动物体细胞核移植技术二、动物体细胞核移植技术胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：体细胞核

18、移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，恢复细胞分化程度低，恢复全能性容易全能性容易用核移植的方法得到的动物用核移植的方法得到的动物称为克隆动物称为克隆动物供体供体受体受体结结果果原理：原理：动物细胞动物细胞核核的的全能性全能性课本课本P47P47二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物1.1.原理原理: :动物动物细胞核细胞核的的_。2.2.供体和受体供体和受体: :(1)(1)供体细胞供体细胞: :一般选优良动物的传代一般选优良动物的传代_以内以内的细胞。的细胞。(2)(2)受体细胞受体细胞: :去核的去核的_。全能性全能性1010代代减数第二次分裂减数第二次分裂中

19、期中期的卵母细胞的卵母细胞3.3.过程过程: :细胞培养细胞培养重组细胞重组细胞去核去核供体供体三、动物细胞融合（细胞杂交）三、动物细胞融合（细胞杂交）1、概念：、概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。细胞的过程。2、结果：、结果： 形成单核的杂交细胞形成单核的杂交细胞3、原理：、原理： 细胞膜的流动性细胞膜的流动性4、诱导、诱导 因素因素物理法：离心、振动、电激物理法：离心、振动、电激化学法：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5、过程、过程膜融合、质融合、核融合膜融合、质融合、核融合通过有丝分裂进行核融合通过有

20、丝分裂进行核融合动物细胞动物细胞融合成功融合成功的标志：的标志：核融合核融合P526、意义：克服远缘杂交不亲和的障碍。、意义：克服远缘杂交不亲和的障碍。7、应用：成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿、应用：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抗体特别是利用杂交瘤技术制造单克隆抗体四四 制备单克隆抗体制备单克隆抗体前提是：免疫的动物抗原侵入机体，引发抗原侵入机体，引发体液免疫体液免疫，B B淋巴细胞受抗原淋巴细胞受抗原刺激后，可以刺激后，可以产生抗体产生抗体。每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。每一个淋巴细胞只能产生一种

21、抗体。 B B淋巴细胞不能无限增殖淋巴细胞不能无限增殖B淋巴细胞（浆细胞）淋巴细胞（浆细胞）能产生抗体，但不能产生抗体，但不能无限增殖；能无限增殖；骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞不不能产生抗体，能产生抗体，但能无限增殖。但能无限增殖。融合形成的融合形成的杂交瘤细胞杂交瘤细胞既能产生专一性抗体，既能产生专一性抗体，又能无限增殖又能无限增殖细胞融合是随机的且融合率达不到细胞融合是随机的且融合率达不到100%100%细胞培养细胞培养6 6、单克隆抗体的应用：、单克隆抗体的应用：特异性强、灵敏度高、并可大量制备特异性强、灵敏度高、并可大量制备 最广泛的用途是作为体外诊断试剂：准确识别最广泛的用途是作为体外诊断试剂：准确识别各种抗原物质，并与特异性结合各种抗原物质，并与特异性结合 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5 5、单克隆抗体的特点：、单克隆抗体的特点：（2 2）、混淆单克隆抗体制备中两次筛选的目的）、混淆单克隆抗体制备中两次筛选的目的易误提醒易误提醒: :