专题二细胞工程

1、 细胞工程的概念细胞工程的概念 细胞工程是指应用细胞生物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，学和分子生物学的原理和方法， 通过通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平细胞器水平上的上的 操作，按照人们的意愿来改变细操作，按照人们的意愿来改变细 胞内的遗传物质或获得细胞产品胞内的遗传物质或获得细胞产品 的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。 细胞工程细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程 动物细胞工程动物细胞工程 植物细胞工程的基本技术和理论基础植物细胞工程的基本技术和理论基础 植物细胞工程的理论基础是：植物细胞工程的理论基础是： 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 植物细胞工程常用的技

2、术是植物细胞工程常用的技术是 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 一、细胞的全能性一、细胞的全能性 植物组织培养的概念植物组织培养的概念 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下，植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下， 将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配 制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产 生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 切取 形成层 无菌 接种 诱导愈伤组织 的形成 试管苗的形成培养室 移栽 脱分化脱分化 再分化再分化 植物体细

3、胞杂交的概念植物体细胞杂交的概念 将不同种植物的体细胞，将不同种植物的体细胞， 在一定条件下融合成杂种细胞，在一定条件下融合成杂种细胞， 并把杂种细胞培育成新的植物并把杂种细胞培育成新的植物 体的技术。体的技术。 （不同种生物之间（不同种生物之间 存在着生殖隔离，所以用传统存在着生殖隔离，所以用传统 的有性杂交方法是不可能做到的有性杂交方法是不可能做到 这一点的）这一点的） 杂杂 种种 植植 株株 融合的融合的 原生质原生质 体体AB再再 生生 出出 细细 胞胞 壁壁 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组织培养 植物细胞植物细胞A 原生质体原生质体B

4、 原生质体原生质体A杂种杂种 细胞细胞 AB 去去 壁壁 去去 壁壁 人人 工工 诱诱 导导 方法？ 促进融合促进融合 的方法？的方法？ 融合融合 完成完成 的的 标志标志 植物细胞植物细胞B 纤维素酶、果胶酶等纤维素酶、果胶酶等 物理法：物理法：离心、振动、电刺激等离心、振动、电刺激等 化学法：化学法：聚乙二醇等试剂聚乙二醇等试剂 植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用 繁殖植物的新途径繁殖植物的新途径 微型育种微型育种 作物脱毒作物脱毒 人工种子人工种子 育种新方法育种新方法 单倍体育种单倍体育种 诱导突变体诱导突变体 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 一 植物繁殖的新途径

5、（二）（二）作物脱毒作物脱毒 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 一 植物繁殖的新途径 1 1）培育周期长）培育周期长 2 2）优良杂种的后代会发生性状分离而丧）优良杂种的后代会发生性状分离而丧 失其优良特性失其优良特性 3 3）生产会受到季节、气候和地域的限制）生产会受到季节、气候和地域的限制 ，并且需要占用大量的土地实现制种，并且需要占用大量的土地实现制种 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 一 植物繁殖的新途径 胚状体 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 一 植物繁殖的新途径 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 一 植物繁殖的新途径 诱导植物愈伤组织诱导植物愈伤组

6、织 体细胞胚的诱导体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟体细胞胚的成熟 体细胞胚的机械化包裹体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植贮藏或种植 思考思考 设计人工种子制备技术的主要流程图设计人工种子制备技术的主要流程图 （三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子 一 植物繁殖的新途径 脱分化与再分化过程的比较脱分化与再分化过程的比较 名称名称过程过程形成体特点形成体特点条件条件 脱分脱分 化化 离体器官、离体器官、 组织、细胞组织、细胞 成为愈伤组成为愈伤组 织织 排列疏松、排列疏松、 高度液泡化高度液泡化 的薄壁细胞的薄壁细胞 团团 离体；离体；提供提供 营养物质营养物质(有机物、有机物、 无机物无机物)；提

7、供提供 激素激素(生长素、细生长素、细 胞分裂素等胞分裂素等)； 提供其他适宜条提供其他适宜条 件件(温度、无菌等温度、无菌等) 再分再分 化化 愈伤组织成愈伤组织成 为幼苗或胚为幼苗或胚 状体结构状体结构 有根、芽或有根、芽或 有生根发芽有生根发芽 的能力的能力 植物激素在植物组织培养中的作用植物激素在植物组织培养中的作用 细胞分裂素细胞分裂素/生长素生长素作用效果作用效果 比值高时比值高时促进芽分化促进芽分化、抑制根形成、抑制根形成 比值低时比值低时促进根分化促进根分化、抑制芽形成、抑制芽形成 比值适中比值适中促进愈伤组织形成促进愈伤组织形成 植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术

8、试管苗大规模培养 去壁去壁 去壁去壁 纤维素酶纤维素酶 果胶酶果胶酶 原原 生生 质质 体体 植物细胞植物细胞 原生质体融合原生质体融合 离心、离心、 振动、振动、 电刺激、电刺激、 聚乙二聚乙二 醇醇 再生细胞壁再生细胞壁 杂种细胞杂种细胞 去去 分分 化化 愈伤组织愈伤组织 杂种植株杂种植株 激素激素 筛选筛选 等量等量 激素激素 再分再分 化化 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术 所属所属 范畴范畴 原理原理 步骤步骤 意义意义 联系联系 无性繁殖无性繁殖 细胞全能性细胞全能性 脱分化脱分化 再分化再分化 保持优良性状保持优良性状

9、繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产 提高经济效益提高经济效益 杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养 克服不同种生物远源杂交克服不同种生物远源杂交 的障碍的障碍 去除细胞壁去除细胞壁 融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞 组织培养组织培养 膜流动性膜流动性 细胞全能性细胞全能性 染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组 2010年年3月月20日上午，第日上午，第10届届 亚太兰花大会暨第亚太兰花大会暨第20届中国兰届中国兰 花博览会在重庆南坪会展中心花博览会在重庆南坪会展中心 开幕。开幕。 此为获得金奖的莲瓣此为获得金奖的莲瓣 兰兰“素冠荷鼎素冠荷鼎”，估价，估价 1500万万RM

10、B 1、动物细胞的培养过程、动物细胞的培养过程 幼龄动物幼龄动物 取动物器官取动物器官 和组织和组织 剪碎组织剪碎组织 胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理 细胞培细胞培养养 单个细胞单个细胞 动物细胞培养技术动物细胞培养技术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 (1)请据图简述动物细胞的培养过程 (2)思考:动物细胞培养有哪些方面 的应用? 植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较 比较项目比较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 原理原理细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖 培养基性质培养基性质固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基 培

11、养基特有成分培养基特有成分蔗糖蔗糖 植物激素植物激素葡萄糖葡萄糖 动物血清动物血清 培养结果培养结果植物体植物体细胞株、细胞系细胞株、细胞系 培养目的培养目的快速繁殖、培育快速繁殖、培育 无病毒植株无病毒植株 获得细胞或细胞获得细胞或细胞 分泌蛋白分泌蛋白 动物动物胚胎胚胎或或幼龄幼龄动动 物的组织、器官物的组织、器官 胰蛋白酶胰蛋白酶 剪碎剪碎 单个细胞单个细胞 加培养液加培养液 制成制成 细胞细胞 悬浮悬浮 液液 细胞株细胞株 细胞系细胞系 细胞增殖细胞增殖 无限传代无限传代 去掉组织去掉组织 间蛋白间蛋白 动物细胞培养不能动物细胞培养不能 最终培养成生物体最终培养成生物体 细胞细胞 悬浮

12、悬浮 液液 1010代代 细胞细胞 5050代代 细胞细胞 无限无限 传代传代 原代培养原代培养 传代培养传代培养 细胞株细胞株细胞系细胞系 原代培养和传代培养；细胞株和细胞系原代培养和传代培养；细胞株和细胞系 多数组织细胞固定在表面多数组织细胞固定在表面 生长和分裂。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 遗传物质改变遗传物质改变 卵细胞 母绵羊母绵羊 母绵羊 乳腺细胞 细胞质 细胞核 细胞核移植 重组胚胎 卵裂 C母绵羊子宫 胚胎移植 多莉羊 分娩妊娠 多莉羊的培育过程 重组细胞 结论：动物体细胞核具全能 性 1.1.过程：过程： 诱导方式诱导方式

13、物理法物理法 化学法化学法 生物法：生物法： 灭活的病毒灭活的病毒 仙台病毒仙台病毒 紫外线紫外线 丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞） 保留融合活性保留融合活性 （诱导细胞融合）（诱导细胞融合） 用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程用灭活的病毒诱导动物细胞融合过程 细胞核细胞核 病毒颗粒病毒颗粒 细胞核细胞核 主要用于制备主要用于制备 单克隆抗体单克隆抗体 获得杂种植株获得杂种植株用途用途 物理、化学方法物理、化学方法 （同左）（同左） 灭活的病毒灭活的病毒 物理（离心、物理（离心、 振动、电刺激）振动、电刺激） 化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇） 诱导方法诱导方法 使细胞分散后诱使细胞分散后诱 导细胞融合导细胞融合 去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱 导原生质体融合导原生质体融合 细胞融合的方法细胞融合的方法 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、 植物细胞全能性植物细胞全能性 原理原理 动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交 比较项目比较项目 植物、动物细胞融合的比植物、动物细胞融合的比 较较 一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 骨髓瘤细胞能无限增殖 杂交瘤细胞 动物细胞培养技术 设计方案： 动物细胞融合技术单克隆 抗体 既能产生特异性抗体， 又能大量增殖的细胞 BB 、B瘤 、瘤瘤