细胞与细胞工程

1、细胞与细胞工程细胞与细胞工程高三生物高三生物主讲教师：王萍主讲教师：王萍动物细胞中哪些结构由膜构成？第一节第一节 细胞的生物膜系统细胞的生物膜系统细胞中哪些结构是由膜构成的？细胞中哪些结构是由膜构成的？细胞膜内质网高尔基体液泡溶酶体单层膜中心体核糖体非膜叶绿体线粒体细胞核双层膜生物膜蛋白质（%） 脂类（%）糖类（%）人红细胞膜49438大鼠肝细胞核膜59352.9内质网膜6733含量很少线粒体外膜5248含量很少线粒体内膜7624含量很少生物膜的化学组成生物膜的化学组成生物膜的基本结构生物膜的基本结构什么是生物膜？什么是生物膜？细胞中化学组成相似，基本结构大致相同的膜称为生物膜。问题：细胞内的

2、各种生物膜之间有什么联系呢？问题：细胞内的各种生物膜之间有什么联系呢？ 一、各种生物膜在结构上的联系一、各种生物膜在结构上的联系内质网核 膜细胞膜线粒体高尔基体间接间间 接接直接结论：细胞内的生物膜在结构上结论：细胞内的生物膜在结构上 具有一定的连续性具有一定的连续性思考讨论：细胞内的生物膜在功能上又有什么联系呢？实验：豚鼠胰脏腺细胞分泌物形成与排出过程观察实验：豚鼠胰脏腺细胞分泌物形成与排出过程观察3H标记的亮氨酸注射胰脏腺泡细胞核糖体核糖体内质网内质网高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜实验结论：实验结论：分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体合成之后是按照内质网 高尔基体 细胞膜方向运输的。思考讨论：

3、在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜呢？线粒体核糖体内质网高尔基体细胞膜细胞膜外合成肽链折叠、组装、糖基化、运输浓缩、加工、运输外排二、各种生物膜在功能上的联系二、各种生物膜在功能上的联系细胞内的各种生物膜在功能上也是既有明确的分工，又有紧密地联系。问题：什么是生物膜系统？问题：什么是生物膜系统？三、生物膜系统的概念三、生物膜系统的概念 细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，这些膜形成的结构体系称为细胞的生物膜系统。思考讨论：思考讨论：原核细胞是否具有生物膜系统？原核细胞是否具有生物膜系统？

4、生物膜系统的功能生物膜系统的功能 将细胞分割为许多小的区室，保证细胞内同时进行多种化学反应，使细胞生命活动高效、有序。 使细胞具有一个相对稳定的环境，并在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递过程中起决定性的作用。 提供酶大量附着位点，为各种生化反应顺利进行创造有利条件。四、生物膜的应用四、生物膜的应用工业：淡化处理海水处理污水农业：提高农作物抗寒、抗旱、耐盐的能力医学：人工肾第二节第二节 细胞工程简介细胞工程简介一个幻想？ 番茄与马铃薯同属茄科植物，但不是同属的植物。番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜。马铃薯的块茎生长在土壤中。 人们曾经有这样一个幻想：让一株植株地上部分结

5、番茄，地下部分长土豆。这个幻想可能实现吗？ 应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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的一门综合科学技术。细胞工程分为：植物细胞工程 动物细胞工程 细胞工程概念：细胞工程概念：植物细胞工程技术：植物组织培养 植物体细胞杂交植物工程技术的理论基础：植物细胞的全能性一、植物细胞工程一、植物细胞工程什么是细胞全能性？什么是细胞全能性？例一：非洲爪蟾实验突变型蝌蚪肠上皮细胞 野生型未受精卵细胞 紫外线破坏细胞核 取出细胞核 无核的未受精卵 （含有一个核仁） “重组细胞” 囊胚 囊胚 蝌蚪 成蛙（细胞核含一

6、个核仁） 移入发育发育发育已经分化的动物细胞可以发育成为一个动物体已分化的植物细胞可以发育成一个植物体蜜蜂（2N=32） 减数分裂卵细胞(N=16) 发育雄蜂(N=16)卵细胞可以直接发育成为一个新个体概念： 生物体的细胞具有使后代细胞形成整个个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞全能性。 细胞具有这种潜能是因为每个细胞都包含了这个物种的所特有的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。1 1、细胞的全能性、细胞的全能性思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？是分化成为不同的组织、器官？基因在特定空间和时间条件下

7、选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。细胞表现出全能性的条件细胞表现出全能性的条件 离体状态 具有一定营养物质、激素和其他外界条件如何使高度分化的植物细胞实现全能性？如何使高度分化的植物细胞实现全能性？ 2、植物组织培养、植物组织培养 再分化 脱分化愈伤组织外植体试管苗植株无菌环境下操作细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素固体蔗糖细胞分裂素/生长素浓度比值高，容易生芽细胞分裂素/生长素浓度比值低，容易生根几个概念：几个概念： 愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一

8、种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。 植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。 植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用种皮胚乳胚状体3、植物体细胞杂交、植物体细胞杂交概念： 用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。过程：去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物细胞原生质体融合离心、振动、电刺激、聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞去分化愈伤组织杂种植株激素筛选等量激素再分化植物体细胞杂交在育种工作中的意义植物体细胞杂

9、交在育种工作中的意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 扩大了用于杂交的亲本组合范围第二节第二节 动物细胞工程动物细胞工程 动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体 胚胎移植 核移植动物细胞工程技术手段动物细胞工程技术手段1 1、动物细胞的培养过程、动物细胞的培养过程 幼龄动物取动物器官和组织剪碎组织胰蛋白酶处理细胞培养养单个细胞动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 思考讨论：在动物细胞培养过程中，为什么要用胰蛋白思考讨论：在动物细胞培养过程中，为什么要用胰蛋白酶对取出的动物组织进行处理？酶对取出的动物组织进行处理？ 胰蛋白酶处理动物组织，可以使动物组织细胞间的胶原纤维和细胞外的其他成分酶解，获

10、得单个细胞。 有关概念有关概念 原代培养：从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞。培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。 传代培养：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上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。有关概念有关概念细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到4050代，这种传代细胞为细胞株。细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。 细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传

11、代培养。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植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞增殖培养基性质固体培养基液体培养基培养基特有成分蔗糖 植物激素葡萄糖 动物血清培养结果植物体细胞株、细胞系培养目的快速繁殖、培育无病毒植株获得细胞或细胞分泌蛋白动物细胞培养技术的应用动物细胞培养技术的应用 蛋白质生物制品的生产 如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体 健康细胞培养 培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植 细胞的生理、药理、病理研究 动物细胞融合动物细胞融合细胞融合是正常的生命活动 受精作用 两个细胞正在融合 动物细胞融合的过程动物细胞融合的过程动物细胞融合技术可用于制备

12、单克隆抗体细胞融合与融合诱导物质细胞融合与融合诱导物质 细胞融合诱导剂：仙台病毒、聚乙二醇 诱导细胞融合的仙台病毒必须灭活。思考讨论：为什么细胞融合过程中使用的病毒需要灭活？单克隆抗体单克隆抗体 什么是抗体？ 抗体是机体受抗原刺激后产生的、并能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 B淋巴细胞产生抗体。B淋巴细胞与抗体淋巴细胞与抗体 B淋巴细胞受抗原刺激后，可以产生抗体。 动物体内的B淋巴细胞可以产生百万种以上的抗体，每种抗体对特定的抗原具有特异性免疫作用。 每一个淋巴细胞只能产生一种抗体。单克隆抗体单克隆抗体 由单个B淋巴细胞经过无性繁殖（克隆），形成基因型相同的细胞群，这一细胞群所产生的化学性质单一、特异性强的抗体称为单克隆抗体。 特点：特异性强、灵敏度高 如何大量生产单克隆抗体？如何大量生产单克隆抗体？利用淋巴细胞产生抗体的功能利用肿瘤细胞无限增殖的特性利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得具有淋巴细胞和肿瘤细胞特性的杂交瘤细胞利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程单克隆抗体的应用单