细胞工程和胚胎工程

细胞工程和胚胎工程第1页，共66页，2023年，2月20日，星期日一、克隆的概念

即无性繁殖系。指不经过两个分子、两个细胞或两个个体的结合，只由一个模板分子、母细胞或母体直接形成新的分子、细胞或个体的过程。

在分子水平：基因的克隆（复制）在细胞水平：杂交瘤的制备和单克隆抗体技术在个体水平：无性生殖。如：植物的营养繁殖，动物“克隆羊---多莉”的培育等第2页，共66页，2023年，2月20日，星期日无性生殖与有性生殖的区别

无性生殖：不经过生殖细胞的结合，直接由母体产生下一代新个体的繁殖过程。特点是子代保留了亲代的遗传物质，性状基本相同。

有性生殖：经过生殖细胞的两两结合，形成合子，再由合子发育成新个体的繁殖过程。特点是后代继承了双亲的遗传物质，具有更强的生活能力和变异性，对生物的生存和进化具有重要意义第3页，共66页，2023年，2月20日，星期日二、细胞工程：（一）植物细胞工程

1.植物组织培养

过程：外植体愈伤组织胚状体植物体脱分化再分化植物激素植物激素分裂、分化第4页，共66页，2023年，2月20日，星期日离体器官、组织或细胞脱分化愈伤组织芽、根再分化植物体第5页，共66页，2023年，2月20日，星期日实例（组织培养非洲紫罗兰）第6页，共66页，2023年，2月20日，星期日

外植体：离体的组织、细胞或器官。愈伤组织：一群高度液态化的原始的薄壁细胞。脱分化：分化的细胞（组织或器官）经过处理形成愈伤组织的过程。再分化：由愈伤组织经过处理再重新分化出不同的组织（细胞或器官）。第7页，共66页，2023年，2月20日，星期日条件：（1）材料离体（2）无菌环境（3）配制一定营养成分的培养基（固体、加蔗糖）（4）要有一定比例的激素（细胞分裂素和生长素或类似物人工诱导）（5）适宜的温度、PH值和光照理论基础：细胞的全能性第8页，共66页，2023年，2月20日，星期日概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。几乎所有的植物细胞都具有全能性第9页，共66页，2023年，2月20日，星期日人工诱导与两种激素的关系——在植物组织培养过程中，细胞分裂素/生长素的比例对愈伤组织的形成，以及丛芽和根的分化影响极大——人工诱导过程的激素应用如下：第10页，共66页，2023年，2月20日，星期日应用：（1）快速繁殖（2）培养无病毒感染植株（3）获取细胞代谢产物（愈伤组织阶段）（4）生产人工种子（胚状体阶段）（5）可用于培育优良植物品种（转基因植物、单倍体育种和杂种植物）第11页，共66页，2023年，2月20日，星期日1.下列有关植物组织培养过程中细胞脱分化的说法，不正确的是()A、已经分化的细胞失去特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程B、已经分化的细胞转变为具有分生能力的薄壁细胞，进而形成植物愈伤组织的过程C、离体的植物组织在一定的条件下分化出根和芽的过程D、离体的植物组织在脱分化形成愈伤组织的过程中必须经过有关激素的诱导练习：C第12页，共66页，2023年，2月20日，星期日

2.植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：()

A、脱分化B、去分化C、再分化D、脱分化或去分化3.下列不能作为植物组织培养的材料是：()A、秋海棠的叶B、马铃薯的块茎C、成熟的花粉D、木质部中的导管细胞CD第13页，共66页，2023年，2月20日，星期日2.植物体细胞杂交过程：去细胞壁酶解法（纤维素酶、果胶酶）原生质体物理或化学方法诱导（振荡、离心和电刺激，聚乙二醇）融合的原生质体杂种细胞产生新的细胞壁杂种植物植物的组织培养第14页，共66页，2023年，2月20日，星期日第15页，共66页，2023年，2月20日，星期日第16页，共66页，2023年，2月20日，星期日理论基础：

细胞膜的流动性和细胞的全能性成功实例：

白菜和甘蓝、烟草和海岛烟草、胡萝卜和羊角芹等研究意义：克服远源杂交不亲和的障碍，增大了亲本组合范围，培育了作物的新品种。第17页，共66页，2023年，2月20日，星期日白菜---甘蓝第18页，共66页，2023年，2月20日，星期日（二）动物细胞工程动物细胞培养动物细胞融合核移植单克隆抗体技术胚胎工程第19页，共66页，2023年，2月20日，星期日1.动物细胞培养过程：动物胚胎或幼龄动物的组织、器官胰蛋白酶单个细胞加培养液细胞悬浮液原代培养10代细胞50代细胞细胞株无限传代细胞系传代培养动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。第20页，共66页，2023年，2月20日，星期日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第21页，共66页，2023年，2月20日，星期日原代培养：

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。第22页，共66页，2023年，2月20日，星期日细胞株：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40~50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，容易传代培养。遗传物质未改变遗传物质已改变第23页，共66页，2023年，2月20日，星期日动物细胞培养的条件1.无菌、无毒的环境2.培养基：用液体的，期中加入葡萄糖、氨基酸、生长因子和动物血清等3.温度和pH4.气体环境：95%的空气，5%的二氧化碳

动物细胞培养的原理：细胞的增值第24页，共66页，2023年，2月20日，星期日动物细胞培养的应用：1.利用动物细胞培养技术可生产疫苗、干扰素、单克隆抗体。2.用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。3.临床医学的应用：皮肤的移植、器官移植等第25页，共66页，2023年，2月20日，星期日动物组织培养胚胎或幼龄动物的脏器单个细胞机械消化、胰蛋白酶消化原代培养培养液葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等传代培养药物研究治疗癌症的药物及其疗效某物质检测有毒物质、致癌物质等细胞株或细胞系第26页，共66页，2023年，2月20日，星期日2005年4月,美国一家非官方癌症研究中心发布信息说,“高露洁”牙膏中含有的抗菌化学物质三氯生可能是致癌物质。公众对此表示怀疑。科研人员欲采用一定的技术手段探究三氯生对人体是否有危害。请回答：1、根据所学的动物细胞工程知识，采取下列哪种技术手段最合适A、动物细胞融合 B、动物细胞培养C、胚胎移植 D、核移植第27页，共66页，2023年，2月20日，星期日2、根据上述选择，请你设计一个实验来探究“三氯生”对人体是否有危害。（1）该实验的原理是

许多致畸物质加入动物细胞培养液后，培养细胞会发生染色体结构或数目的变异。根据变异细胞占观察培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性（2）实验方法步骤：①材料准备：从医院妇产科获得所需要的原始材料组织，浓度为0.09%的三氯生试剂,高倍显微镜,培养瓶若干,配置好的培养液,剪刀,培养箱,所需要的酶.第28页，共66页，2023年，2月20日，星期日②制备检测细胞ⅰ配置细胞悬浮液:

ⅱ将细胞悬浮液分装到两个以上的培养瓶中,置于培养箱中培养一段时间.③

配置培养液:取两个培养瓶,分别编号1、2，

将上述组织用剪刀剪碎，再用胰蛋白酶使其分散成单个细胞，然后利用培养液配置成一定浓度的细胞悬浮液分别往其中加入等量的配置好的培养液，再往1号瓶中滴加几滴0.09%的“三氯生”试剂，摇匀第29页，共66页，2023年，2月20日，星期日④将上述某一个培养状况较好的培养瓶中的细胞培养液分成两份，分别加入1、2号培养瓶中，培养一段时间。⑤检测过程：分别从1、2号培养瓶中取样做多次镜检，计算出变异细胞占观察培养细胞的百分数。⑥预期结果和结论：a:若1号和2号培养瓶中变异细胞的百分比相当，则说明“三氯生”对人体无害。b:若1号培养瓶中变异细胞百分数大于2号，则说明“三氯生”对人体有害。第30页，共66页，2023年，2月20日，星期日获得细胞细胞的全能性细胞株、细胞系植物体培养结果或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育无病毒植株等培养目的葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素培养基特有成分液体培养基固体培养基培养基性质细胞增殖原理动物细胞培养植物组织培养比较项目植物组织培养和动物细胞培养的比较第31页，共66页，2023年，2月20日，星期日2.动物的细胞融合细胞融合是将不同种类的两种细胞经过特殊处理后放在一起，在某些促融因子作用下发生融合，形成杂种细胞。第32页，共66页，2023年，2月20日，星期日细胞融合与细胞杂交——细胞融合是指由两个或多个细胞融合成一个细胞的现象——基因型不同的细胞融合称为细胞杂交——细胞融合是研究细胞之间遗传信息转移、染色体基因定位，以及创造新细胞株的有效途径。第33页，共66页，2023年，2月20日，星期日诱导细胞融合的技术手段——灭活的仙台病毒、聚乙二醇等介导——低压交流电场中击穿细胞膜脂双层

病毒颗粒黏附细胞表面病毒颗粒穿通细胞膜细胞膜连接细胞融合第34页，共66页，2023年，2月20日，星期日动物细胞融合的原理：利用:细胞膜的流动性植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较第35页，共66页，2023年，2月20日，星期日比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合细胞融合原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞融合的方法去除细胞壁后诱导原生质体融合使细胞分散后诱导细胞融合诱导方法电刺激化学（聚乙二醇）电融合、PEG、灭活的仙台病毒用途获得杂种植株制备单克隆抗体第36页，共66页，2023年，2月20日，星期日3.单克隆抗体技术：

抗体：来源、化学性质、作用传统获取抗体的方法：第37页，共66页，2023年，2月20日，星期日传统方法获取抗体，产量低，而且抗体的特异性差，纯度低，反应不够灵敏。某种抗原注射到动物体内（需要反复注射）动物体内产生抗体从动物的血清中分离出所需要的抗体第38页，共66页，2023年，2月20日，星期日科学家分析、探索过程：1.体内B淋巴细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体；2.每一个淋巴细胞只分泌一种特异性抗体3.临床医学目的：获得大量的单一抗体第39页，共66页，2023年，2月20日，星期日理论方法：

用单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆，形成细胞群，由该细胞群就能产生出单克隆抗体（化学性质单一、特异性强的抗体）

遇到的难题：体外培养时，一个B淋巴细胞不可能无限繁殖，无法得到大细胞群第40页，共66页，2023年，2月20日，星期日解决的办法：杂交瘤技术制备单克隆抗体单克隆抗体——是指通过克隆，形成遗传物质完全相同的细胞群，由该细胞群产生出化学性质单一、特异性、灵敏度高的抗体。设计的实验方案：第41页，共66页，2023年，2月20日，星期日——将某抗原注入小鼠体内，从其脾脏获得产生相应抗体的B淋巴细胞；——用仙台病毒或聚乙二醇诱导B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合；——在选择性培养基中对杂交瘤细胞进行筛选，从杂交瘤细胞中挑选产生某种抗体的细胞；——将选择细胞进行规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖；——从细胞培养液或小鼠腹水中提取大量的单克隆抗体。第42页，共66页，2023年，2月20日，星期日

单克隆抗体制备过程

注射抗原B淋巴细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选杂交瘤细胞细胞培养筛选，继续培养足够数量的、能产生特定抗体的细胞群体外培养注射到小鼠腹腔单克隆抗体第43页，共66页，2023年，2月20日，星期日单克隆抗体的特点特异性高、灵敏度高、可以大量制备等优越性。单克隆抗体的应用——用同位素标记的单克隆抗体，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病——实验在单克隆抗体上连接抗癌药物，制成“生物导弹”，定向地将药物带到癌细胞，消除癌细胞但不伤害健康细胞。练习：第44页，共66页，2023年，2月20日，星期日

下图为某同学根据杂交瘤技术的方法，设计的生产破伤风杆菌的实验方案2、该方案能达到预期效果吗？为什么？4、图中B为________过程，常用_________作为诱导剂，该细胞继承___________的遗传特性，既能__________,又能___________。1、该实验方案的目的是__________3、A是从小鼠的脾脏中取得_______,该细胞能够产生______制备单克隆抗体效应B细胞抗体细胞融合灭活病毒双亲细胞分泌抗体无限增殖B体外培养骨髓瘤细胞杂交瘤细胞足够数量的细胞群注射到小鼠腹腔AC第45页，共66页，2023年，2月20日，星期日1.动物细胞工程技术的基础是：（）

A．动物细胞融合

B．胚胎移植

C．动物细胞培养

D．核移植Ｃ第46页，共66页，2023年，2月20日，星期日２．在动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（）A．结果是相同的

B．杂种细胞的形成过程基本相同C．操作过程中酶的作用相同D．诱导融合的手段相同Ｂ第47页，共66页，2023年，2月20日，星期日３.单克隆抗体制备过程中，骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合后，要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞，在这种培养基上不能存活增殖的细胞是（）①淋巴细胞②小鼠骨髓瘤细胞③B淋巴细胞自身融合细胞④小鼠骨髓瘤细胞自身融合细胞⑤杂交瘤细胞A．②④B．①③⑤C．①②③④D．②③C第48页，共66页，2023年，2月20日，星期日4.核移植技术和动物的克隆繁殖卵细胞去核加供体细胞核核移植技术：重组细胞克隆动物第49页，共66页，2023年，2月20日，星期日

体核移植技术实例——童第周教授用极细的玻璃管从鲫鱼未受精卵中吸出细胞核，再把鲤鱼囊胚细胞的核移植到去核卵中，组装成的新细胞经过培育长成鲤鲫。

第50页，共66页，2023年，2月20日，星期日——小鼠的核移植第51页，共66页，2023年，2月20日，星期日——黑斑蛙的核移植第52页，共66页，2023年，2月20日，星期日——英国爱丁堡大学罗斯林研究所的伊恩·威尔莫特和基恩·坎贝尔于1997年2月27日首次用体细胞克隆培育出“多莉”（Dolly）。——“多莉”培育过程是：从一只绵羊体内取出未受精卵，用显微操作技术去核；取另一只成年绵羊的单个乳腺细胞，将其细胞核注入去核卵细胞中；待融合细胞发育成胚胎后，将其植入第三只绵羊子宫内，由它产下的羔羊就是“多莉”。第53页，共66页，2023年，2月20日，星期日第54页，共66页，2023年，2月20日，星期日核移植应用前景加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群的繁殖增家濒危物种的存活数量器官移植转基因动物作为生物反应器，产生医用蛋白（疾病治疗）克隆技术的社会伦理问题

禁止生殖性克隆人

不反对治疗性克隆

第55页，共66页，2023年，2月20日，星期日胚胎工程体外受精（试管婴儿）和胚胎体外发育胚胎移植胚胎工程第56页，共66页，2023年，2月20日，星期日体外受精和胚胎体外发育-----试管婴儿的培育过程药物诱发排卵取精体外受精着床→取卵胚胎移植↓↓胚胎体外培养（3～5天）监测卵泡↓妊娠胎儿发育↓“试管内”发育第57页，共66页，2023年，2月20日，星期日试管婴儿的研究现状——第一、二代试管婴儿的研究，分别针对女性或男性因素导致的不孕问题——第三代试管婴儿的研究主要是解决优生优育，即从多个受精卵中选择基因型最佳的进行胚胎移植。例如，通过PGD技术选择核型46，XX受精卵进行胚胎移植，可避免新生男婴患Y连锁遗传病。——目前胚胎移植成功率只有30%-40%，通常移植多枚受精卵。这种做法能够获得较高成功率，也造成了多胎怀孕、婴儿早产、出生时体重过重或过轻等问题，并可能导致新生儿脑瘫第58页，共66页，2023年，2月2