第一章细胞工程绪论

1、细 胞 工 程cell engineering主主 要要 内内 容容n细胞工程的定义和基本内容细胞工程的定义和基本内容n细胞工程的发展简史细胞工程的发展简史n细胞工程的应用细胞工程的应用一、细胞工程的定义一、细胞工程的定义n细胞工程细胞工程：在：在细胞水平细胞水平上上研究、培养、开发和利用研究、培养、开发和利用各类各类细胞以细胞以获得特定的细胞和细胞产品获得特定的细胞和细胞产品的技术，是现代生物的技术，是现代生物技术的重要组成部分技术的重要组成部分。（利用细胞生物学和分子生物学的方法。（利用细胞生物学和分子生物学的方法体外培养细胞以获得特定细胞、细胞产品和新物种）。体外培养细胞以获得特定细胞、

2、细胞产品和新物种）。n组织组织/器官培养器官培养：外延概念（：外延概念（培养的组织最终趋向于单一细胞培养的组织最终趋向于单一细胞类型）类型）常见并生产的药用天然化合物常见并生产的药用天然化合物 药物名称药物名称 生理作用生理作用 来源来源秋水仙碱、硫酸长春碱秋水仙碱、硫酸长春碱抗肿瘤药抗肿瘤药百合科丽江山慈姑、夹竹百合科丽江山慈姑、夹竹桃科长春花、紫杉桃科长春花、紫杉紫杉醇紫杉醇洋地黄毒苷、地高辛洋地黄毒苷、地高辛强心药强心药玄参科毛花洋地黄玄参科毛花洋地黄鱼腥草素鱼腥草素抗菌、消炎抗菌、消炎三白草科三白草科 蒴果蒴果盐酸小檗碱盐酸小檗碱小檗科小檗科 十大功劳十大功劳颅痛定颅痛定镇痛药镇痛药防

3、己科华千金藤防己科华千金藤盐酸可卡因盐酸可卡因神经药神经药古柯科古柯古柯科古柯盐酸奎宁盐酸奎宁抗疟疾药抗疟疾药茜草科茜草科 金鸡钠树皮金鸡钠树皮青篙素青篙素菊科菊科 黄花篙黄花篙牡荆油牡荆油止咳平喘药止咳平喘药马鞭草科马鞭草科 牡荆牡荆茶碱、磷酸可待因茶碱、磷酸可待因山茶科、罂粟科罂粟山茶科、罂粟科罂粟二、细胞培养的基本内容二、细胞培养的基本内容n植物细胞工程植物细胞工程：用无菌方法使植物体的离体器官、：用无菌方法使植物体的离体器官、组织和细胞在人为提供的条件下生长和发育的所有组织和细胞在人为提供的条件下生长和发育的所有培养技术的总称。培养技术的总称。n动物细胞工程动物细胞工程：动物细胞、组织

4、、器官在离体条件：动物细胞、组织、器官在离体条件下的培养和利用等技术的总称。主要包括细胞培养下的培养和利用等技术的总称。主要包括细胞培养技术、融合技术、胚胎工程技术、克隆技术等。技术、融合技术、胚胎工程技术、克隆技术等。1、植物细胞工程（分类）、植物细胞工程（分类）n植株培养：幼苗植株培养：幼苗n器官培养：根、茎、叶、花、果等器官培养：根、茎、叶、花、果等n组织培养：表皮、顶端分生组织组织培养：表皮、顶端分生组织n细胞培养细胞培养：叶肉细胞、花粉细胞等：叶肉细胞、花粉细胞等n原生质体原生质体培养：培养：n胚胎培养：幼胚胚胎培养：幼胚 1 植物新品种感染束顶病毒的香蕉植株感染束顶病毒的香蕉植株正

5、常香蕉植株正常香蕉植株植物新品种植物新品种普通玫瑰普通玫瑰蓝玫瑰蓝玫瑰 红豆杉细胞培养生产紫杉醇红豆杉细胞培养生产紫杉醇n取取7、8月份新生嫩枝为外植体月份新生嫩枝为外植体 流水冲洗，流水冲洗，75%酒酒精精30s，0.1% hgcl2 5min 嫩枝切段嫩枝切段 形态学形态学下端（近地端）接触培养基接种下端（近地端）接触培养基接种 23周灰白色愈伤周灰白色愈伤 测紫杉醇含量测紫杉醇含量 悬浮培养悬浮培养 n生物反应器生物反应器 培养液收集培养液收集 甲醇提取甲醇提取2、动物细胞工程、动物细胞工程n细胞培养方式：贴壁培养（大多数细胞）细胞培养方式：贴壁培养（大多数细胞） 悬浮培养（血液、淋巴细

6、胞等）悬浮培养（血液、淋巴细胞等）n应用：生物制品生产如疫苗应用：生物制品生产如疫苗 干细胞干细胞 三、细胞工程的发展简史三、细胞工程的发展简史n1. 植物细胞工程的发展植物细胞工程的发展n探索阶段（探索阶段（20世纪初至世纪初至30年代中期）年代中期）n建立阶段（建立阶段（20世纪世纪30年代中至年代中至50年代末）年代末）n发展应用阶段（发展应用阶段（20世纪世纪60年代至今）年代至今）1、植物细胞工程的发展、植物细胞工程的发展n（1）探索阶段）探索阶段n1902年年 德国植物学家德国植物学家haberlandt 首次提出首次提出细胞全能性假说并进行离体培养实验。细胞全能性假说并进行离体培

7、养实验。n 材料材料 结果结果n风眼兰风眼兰 栅栏组织栅栏组织 knop溶液溶液+蔗糖蔗糖n虎眼万年青虎眼万年青 表皮细胞表皮细胞 存活但不分裂存活但不分裂关于单离植物细胞培养实验关于单离植物细胞培养实验我愿意指出：在我的培养实验中，虽然经我愿意指出：在我的培养实验中，虽然经常观察到细胞的明显生长，但从未观察到常观察到细胞的明显生长，但从未观察到细胞分裂。发现单细胞培养的条件，将是细胞分裂。发现单细胞培养的条件，将是未来培养试验的难题。在未来，人们可以未来培养试验的难题。在未来，人们可以成功地从营养细胞培养出人工胚。成功地从营养细胞培养出人工胚。1、植物细胞工程的发展、植物细胞工程的发展n（2

8、）、建立阶段）、建立阶段n1934年：年：white由番茄根建立第一个无性系，根离体培由番茄根建立第一个无性系，根离体培养真正成功养真正成功；（；（1937年发现年发现b族维生素的作用，创立族维生素的作用，创立white培养培养基）基）n1934年：年：gautherete培养山毛杨、黑杨形成层组织产培养山毛杨、黑杨形成层组织产生了愈伤组织；？生了愈伤组织；？n1939年：年：nobecourt培养胡萝卜根块茎薄壁组织成功。培养胡萝卜根块茎薄壁组织成功。组织培养的奠基人组织培养的奠基人1、植物细胞工程的发展、植物细胞工程的发展n（3）、发展应用阶段（）、发展应用阶段（20世纪世纪60年代至今）

9、年代至今）n19341934年：年：whitewhite植物组织培养手册植物组织培养手册a handbook of plant a handbook of plant tissue culturetissue culture，标志组织培养成为一门新兴学科，标志组织培养成为一门新兴学科n19481948年：年：skoogskoog和崔真培养烟草茎段时，发现和崔真培养烟草茎段时，发现腺嘌呤或腺苷可腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用解除生长素对芽生长的抑制作用，腺嘌呤，腺嘌呤/ /生长素高，生芽；生长素高，生芽；低，生根；相等，不分化。低，生根；相等，不分化。n19551955年：年：mil

10、lermiller分离出分离出kinetinkinetin（比腺嘌呤活力高（比腺嘌呤活力高3 3万倍）。万倍）。1、植物细胞工程的发展、植物细胞工程的发展n（3）、发展应用阶段（）、发展应用阶段（20世纪世纪60年代至今）年代至今）n1952年年 morel和和martin首次报道茎尖分生组织的离体培养，首次报道茎尖分生组织的离体培养，获得无病毒大丽花植株获得无病毒大丽花植株n1958年年 steward 悬浮培养胡萝卜髓细胞悬浮培养胡萝卜髓细胞 获得体细胞胚获得体细胞胚n1960年年 cocking酶解法分离原生质体获得成功酶解法分离原生质体获得成功n1972年年 carlson得到烟草种间

11、体细胞杂种得到烟草种间体细胞杂种2. 动物细胞工程的发展动物细胞工程的发展n19世纪初世纪初 神经细胞轴突形成方式的争论神经细胞轴突形成方式的争论胞体：整合胞体：整合区区一般数目多，短而粗，接受信息一般数目多，短而粗，接受信息1 1 始段始段2 2 神经纤维：信息传神经纤维：信息传导区导区3 3 突触小体：突触小体：信息输出区信息输出区（分泌（分泌区）区）一般一个，一般一个，末端分支，末端分支，膨大成突触小体膨大成突触小体2. 动物细胞工程的发展动物细胞工程的发展n19世纪初世纪初 神经细胞轴突形成方式的争论神经细胞轴突形成方式的争论n1886年年 his 神经细胞细胞质外突形成轴突神经细胞细

12、胞质外突形成轴突n反对派反对派 成神经细胞和受神经支配组织间的细胞融合成神经细胞和受神经支配组织间的细胞融合形成轴突形成轴突nharrison（美国动物学家）（美国动物学家） 验证方法验证方法 设计出能在生设计出能在生活状态下直接观察正在生长的神经末端的方法。活状态下直接观察正在生长的神经末端的方法。n1907年年 蛙胚原始脊髓节段蛙胚原始脊髓节段 悬滴培养法培养成功悬滴培养法培养成功2. 动物细胞工程的发展动物细胞工程的发展n1910年年 burrows 血浆代替淋巴液做营养物血浆代替淋巴液做营养物n1912年年 carrel 无菌操作技术无菌操作技术nlewis 、earle 人工培养基人

13、工培养基n1954年年 脊髓灰质炎疫苗工业化生产脊髓灰质炎疫苗工业化生产（猴肾细胞）（猴肾细胞）n1975年年 kohler和和milstein 单克隆抗体单克隆抗体n1997年年 克隆羊多莉克隆羊多莉3. 我国学者的工作我国学者的工作n20世纪世纪30年代细胞培养传入我国。年代细胞培养传入我国。n植物组织培养的先驱者：李继侗、沈同、罗宗植物组织培养的先驱者：李继侗、沈同、罗宗洛、罗士伟等；洛、罗士伟等；n动物组织培养开拓者：鲍鉴清、杨敷海等；动物组织培养开拓者：鲍鉴清、杨敷海等；3. 我国学者的工作我国学者的工作n1933年年 李继侗李继侗 银杏胚培养银杏胚培养n1970年年 朱至清朱至清 禾本科植物花药培养禾本科植物花药培养n1980年年 马铃薯试管苗脱毒生产体系马铃薯试管苗脱毒生产体系n1990年年 原生质体融合育种原生质体融合育种 耐盐小麦、抗虫棉耐盐小麦、抗虫棉四、细胞工程的应用四、细胞工程的应用n1. 植物细胞工程的应用植物细胞工程的应用n