2022年医学专题-第二讲-细胞工程整理

第二讲细胞工程第一页，共七十六页。1、概念(gàiniàn):应用的原理和方法研究的水平研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞整体水平或细胞器水平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2、分类植物(zhíwù)细胞工程动物细胞工程

指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们(rénmen)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。第二页，共七十六页。考点(kǎodiǎn)一植物细胞工程第三页，共七十六页。所采用(cǎiyòng)技术的理论基础

植物(zhíwù)细胞工程通常(tōngcháng)采用的技术手段

植物组织培养

植物体细胞杂交植物细胞的全能性一、植物细胞工程

第四页，共七十六页。(离体的植物

器官(qìguān)、组织或细胞)脱分化(fēnhuà)避光再分化(fēnhuà)光照愈伤组织根、芽（胚状体）植物体

培养条件：离体、含有全部营养成分的培养基、激素、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适合的光照等外植体举例：花药离体培养；基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株；细胞工程中培育的“番茄-马铃薯”杂种植株等。(一)、植物组织培养

第五页，共七十六页。实验(shíyàn)结果使用(shǐyòng)顺序简记(jiǎnjì)为：先“生”分裂不分化，后“生”分裂又分化，同“使”分化频率高分化频率提高同时使用细胞既分裂也分化先使用细胞分裂素，后使用生长素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用生长素，后使用细胞分裂素第六页，共七十六页。简记(jiǎnjì)为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤促进(cùjìn)愈伤组织的生长适中(shìzhōng)有利于芽的分化、抑制根的形成低有利于根的分化、抑制芽的形成高植物细胞的发育方向生长素/细胞分裂素第七页，共七十六页。第八页，共七十六页。去壁去壁纤维素酶果胶酶原生质体植物(zhíwù)细胞融合(rónghé)的原生质体离心(líxīn)、振动、电刺激聚乙二醇再生细胞壁杂种细胞脱分化愈伤组织杂种植株激素筛选激素再分化（二）、植物体细胞杂交过程示意图植物体细胞杂交原理：细胞膜流动性植物组织培养原理：植物细胞全能性AB第九页，共七十六页。你认为两个来自(láizì)不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？(1)分离原生质体---酶解法(jiěfǎ)(2)原生质体融合---物、化法(3)新细胞壁形成---杂交细胞形成标志(4)植物组织培养---植物体细胞杂交的技术环节之一意义：克服远缘(yuǎnyuán)杂交不亲和的障碍、培育新品种第十页，共七十六页。第十一页，共七十六页。（三）、植物(zhíwù)组织培养技术有哪些应用？⑴.植物繁殖的新途径①微型繁殖：

不仅可以保持(bǎochí)优良品种的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。②作物脱毒：利用植物分生组织(如茎尖、根尖)进行培养,可以使新长成的植株脱除病毒。第十二页，共七十六页。注意

人工(réngōng)种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益菌等,以利于胚状体生长发育成幼苗。③人工种子：

植物组织培养得到的胚状体、不定(bùdìng)芽、顶芽或腋芽,包上人工种皮就可以形成人工种子。右图是人工种子的结构示意图。第十三页，共七十六页。人工(réngōng)种子自然(zìrán)种子胚状体人工种皮人工胚乳胚种皮胚乳第十四页，共七十六页。胚状体包埋在胶囊(jiāonánɡ)内形成球状结构：胶质化合物薄膜——种皮营养成分和植物激素

——人工胚乳胚状体——新植物的幼体优点：

快速繁殖，解决作物繁殖能力差、结子困难(kùnnɑn)或发芽率低等问题。保持杂种优势。第十五页，共七十六页。②突变体的利用：

在植物组织培养过程中,由于培养细胞一直处于(chǔyú)不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。

从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种。③细胞产物的工厂化生产：

可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物,如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。第十六页，共七十六页。

④培育(péiyù)转基因植物

（如抗虫棉等）(2)作物(zuòwù)新品种的培育①单倍体育种：

花药离体培养过程就是植物组织培养过程。

单倍体育种的优点是后代不发生(fāshēng)性状分离,都是纯合子，能够稳定遗传,明显缩短了育种年限。第十七页，共七十六页。第十八页，共七十六页。6.下图为植物体细胞杂交(zájiāo)过程示意图，据图回答：

⑴步骤①是去掉

，最常用的方法是用

酶去除，使植物(zhíwù)细胞成为

。⑵步骤②一般常用的化学试剂是

，目的是

。⑶在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是

，其中步骤④相当于

，步骤⑤相当于

。细胞壁纤维素酶和果胶酶

原生质体

聚乙二醇诱导(yòudǎo)原生质体融合

植物组织培养

脱分化

再分化第十九页，共七十六页。⑷植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因是

。⑸从理论上讲，杂种植株的育性为

。若运用传统有性杂交方法能否实现？

因此(yīncǐ)，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于

。⑹利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中，遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？杂种细胞具有两个(liǎnɡɡè)亲本的遗传物质

可育

不能克服远缘杂交(zájiāo)不亲和的障碍

不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。第二十页，共七十六页。(1)③过程是

，实际融合的过程中原生质体可能会形成(xíngchéng)

种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。与④过程密切相关的细胞器是

。3高尔基体和线粒体课堂练习原生质体融合(rónghé)第二十一页，共七十六页。第二十二页，共七十六页。第二十三页，共七十六页。第二十四页，共七十六页。第二十五页，共七十六页。纤维素果胶(ɡuǒjiāo)原生质体愈伤再分化(fēnhuà)(或分化)植物体细胞杂交(zájiāo)技术体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常胚状体、不定芽、顶芽、腋芽第二十六页，共七十六页。第二十七页，共七十六页。第二十八页，共七十六页。二、动物细胞工程(gōngchéng)

动物(dòngwù)细胞培养

动物(dòngwù)细胞核移植

动物细胞融合

单克隆抗体制备等常用的技术手段：第二十九页，共七十六页。动物(dòngwù)组织块细胞(xìbāo)悬液原代培养(péiyǎng)传代培养胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞幼龄动物的器官组织；动物胚胎动物细胞培养过程细胞贴壁接触抑制原代培养传代培养加入培养液用胰蛋白酶等处理贴壁细胞适宜条件不死性细胞第三十页，共七十六页。1.动物细胞培养的基本原理是什么？2.动物细胞培养液的主要成分(chéngfèn)是什么？3.进行动物细胞培养的材料一般有何特点？离体的细胞(xìbāo)在适宜的条件下可以增殖（细胞增殖）通常含有葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素、动物(dòngwù)血清等。一般取胚胎组织或幼龄动物的组织做动物细胞培养。因为胚胎组织或幼龄动物的组织的细胞生命力旺盛，分裂能力强。第三十一页，共七十六页。4.哪些细胞(xìbāo)会失去接触抑制？5.在体外培养动物细胞需要什么物质和环境条件？6.动物细胞培养有何应用价值？

肿瘤(zhǒngliú)细胞无菌无毒环境、充足营养（血清或血浆）、适宜温度、PH、气体环境（O2和CO2，C02的主要作用(zuòyòng)是维持培养液的PH）。①.大规模生产生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；②.药性、毒性检测；③.培养基因工程中的受体细胞第三十二页，共七十六页。动物(dòngwù)组织单个细胞(xìbāo)细胞(xìbāo)悬液贴壁生长分瓶培养10代细胞50代细胞不死细胞原代培养传代培养胰蛋白酶剪碎加培养液接触抑制少数癌变动物细胞培养技术流程畸形分化第三十三页，共七十六页。动物细胞培养植物组织培养比较项目细胞增殖(zēngzhí)和癌变细胞(xìbāo)的脱分化和再分化关键环节动物胚胎或出生不久(bùjiǔ)的幼龄动物的器官或组织植物幼嫩部位或花药等取材葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂成分液体培养基固体或半固体培养基类型培养基细胞增殖植物细胞全能性理论基础第三十四页，共七十六页。动物(dòngwù)细胞培养植物(zhíwù)组织培养比较(bǐjiào)项目①两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②均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件相同点①蛋白质生物制品的生产②皮肤移植材料的培育③检测有毒物质④生理、病理、药理学研究①植株快速繁殖②脱毒植株的培育③制备人工种子④生产药物、杀虫剂等⑤转基因植物的培育应用新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性新的组织或植株个体，可以体现全能性结果第三十五页，共七十六页。卵细胞Ａ母绵羊Ｂ母绵羊乳腺细胞细胞质细胞核细胞核移植(yízhí)早期胚胎卵裂C母绵羊子宫（代孕母体）胚胎移植多莉羊分娩妊娠多莉羊的培育(péiyù)过程重组细胞第三十六页，共七十六页。动物细胞核移植技术(jìshù)和克隆动物动物(dòngwù)细胞核移植：是将动物的一个细胞核，移入一个已经(yǐjing)去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成为一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体（克隆动物）分类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，恢复全能性容易

细胞分化程度高，恢复全能性困难第三十七页，共七十六页。体细胞核移植的过程(guòchéng)卵母细胞去核体细胞取核电刺激使两细胞融合重组(zhònɡzǔ)细胞重组胚胎新个体第三十八页，共七十六页。体细胞核移植技术(jìshù)的应用前景1、在畜牧业中可以加速家畜遗传(yíchuán)改良的进程2、保护濒危(bīnwēi)物种3、医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植第三十九页，共七十六页。细胞膜的流动性灭活病毒(bìngdú)、PEG、电激等融合后的细胞进行有丝分裂(yǒusīfēnliè)，形成完整的杂交细胞诱导(yòudǎo)的手段？融合后细胞的类型？AB杂种细胞遗传物质有什么特点？三种AA、AB、BB含两种生物的遗传物质1.2动物细胞融合过程原理？第四十页，共七十六页。1.2动物(dòngwù)细胞融合过程为什么灭活的病毒(bìngdú)能作诱导剂？灭活丧失(sàngshī)感染性保留融合活性第四十一页，共七十六页。比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段用途植物体细胞杂交细胞膜的流动性纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动、聚乙二醇克服远源杂交不亲和，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性用胰蛋白酶使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，还有灭活病毒获得杂种细胞、制备单克隆抗体1.4比较动、植物细胞杂交(zájiāo)技术第四十二页，共七十六页。抗体(kàngtǐ)的传统生产方法抗原(kàngyuán)

反复注射(zhùshè)动物从动物的血清中分离抗体该法制备抗体的缺点：产量低、纯度低，且抗体的特异性差、灵敏度低。如何解决这个问题呢？单克隆抗体！第四十三页，共七十六页。读下面一段资料(zīliào)，找出单克隆抗体的概念

人们发现，在动物发生免疫反应的过程中，体内(tǐnèi)的B细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体，但是每个B细胞只分泌一种化学性质单一、特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体，必须用单个B细胞进行无性繁殖，即克隆。2.1单克隆抗体(kàngtǐ)的概念单克隆抗体：单个B细胞克隆产生的化学性质单一、特异性强的抗体第四十四页，共七十六页。一个B淋巴细胞只分泌(fēnmì)一种特异性抗体骨髓瘤细胞能无限增殖杂交瘤细胞(xìbāo)动物(dòngwù)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1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒的实验第四十五页，共七十六页。①为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白(dànbái)？②会有几种融合方式？③杂交瘤细胞是如何筛选出来的？有何特点？④是否所有的杂交瘤细胞都能产生专一性抗体？⑤如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？第四十六页，共七十六页。BB

、B瘤、瘤瘤（B、瘤）（一选）选择性培养基：只有(zhǐyǒu)杂交瘤细胞才能存活获得(huòdé)产生相应抗体的B细胞（二选）：选能产生所需专一抗体(kàngtǐ)的杂交瘤细胞√体外培养小鼠腹腔内培养杂交瘤细胞特点：既能产生特异性抗体，又能大量增殖。第四十七页，共七十六页。单克隆抗体(kàngtǐ)筛选杂交(zájiāo)细胞杂交瘤细胞(xìbāo)体外或体内细胞培养筛选骨髓瘤细胞诱导细胞融合特异性杂交瘤细胞杂交瘤细胞系提取经过免疫的B淋巴细胞动物细胞融合技术动物细胞培养技术单克隆抗体的制备过程：特点：既能产生专一抗体又能大量繁殖特点：特异性强灵敏度高可大量制备注射抗原免疫第四十八页，共七十六页。第二次筛选(shāixuǎn)第一次筛选(shāixuǎn)项目(xiàngmù)得到能分泌所需抗体的杂交瘤细胞得到杂交瘤细胞筛选目的用多孔培养皿培养，在每个孔只有一个杂交瘤细胞的情况下开始克隆化培养和抗体检测，经多次筛选得到能产生特异性抗体的细胞群用特定的选择培养基筛选：未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞(“BB”细胞、“瘤瘤”细胞)都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞(“B瘤”细胞)才能生长筛选方法由于小鼠在生活中还受到其他抗原的刺激，所以经选择性培养获得的杂交瘤细胞中有能产生其他抗体的细胞诱导融合后会得到多种杂交细胞，另外还有未融合的细胞筛选原因第四十九页，共七十六页。强调(qiángdiào)：

是其他(qítā)动物细胞工程技术的基础。

动物(dòngwù)细胞培养技术第五十页，共七十六页。单抗制备(zhìbèi)过程分哪几步？请用箭头把以下代表单克隆抗体制备过程步骤的图解的字母按正确顺序连接起来。顺序是？

你学会(xuéhuì)了吗？第五十一页，共七十六页。2.3单克隆抗体(kàngtǐ)的应用1、诊断试剂——最广泛应用准确、高效、简易(jiǎnyì)、快速单克隆抗体最主要的优点(yōudiǎn)：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。第五十二页，共七十六页。“生物导弹”＝单克隆抗体＋药物单抗导向(dǎoxiànɡ)，药物为弹头2、治疗疾病(jíbìng)和运载药物主要用于治疗癌症治疗，单克隆抗体作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”，准确(zhǔnquè)杀伤癌变细胞。第五十三页，共七十六页。第五十四页，共七十六页。第五十五页，共七十六页。第五十六页，共七十六页。第五十七页，共七十六页。第五十八页，共七十六页。例．下图是单克隆抗体制备流程(liúchéng)阶段示意图。（1）_______________技术是单克隆抗体技术的基础。（2）根据培养基的用途(yòngtú)分类，图中HAT培养基属于________培养基。（3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是________________。（4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外，还可以采用________________。（5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的_______________特点，又具备淋巴细胞的_______________特点。（6）淋巴细胞是由动物体_________中的______________细胞分化、发育而来。（7）杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是____________。动物(dòngwù)细胞培养选择特异性强,灵敏度高灭活的病毒在体外大量增殖分泌特异性抗体骨髓造血干细胞主动运输第五十九页，共七十六页。1975年Kohler和Milstein的单克隆抗体技术在生产和使用抗体方面开创了新纪元，图10示单克隆抗体制备流程阶段示意图。请据图回答下列问题：（1）该技术是在动物细胞培养技术和

技术的基础上发展起来的。（2）图10中细胞A体外培养不具有分裂能力(nénglì)，但能分泌

，细胞B体外培养能够