生物技术细胞工程基础

生物技术细胞工程基础第一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日cellengineering在细胞水平上研究、开发、利用各类细胞的工程，亦即人们根据科学设计改变细胞的遗传基础，并通过无菌操作，大量培养细胞、组织乃至完整个体的技术。主要工作领域：动植物细胞和组织培养体细胞融合（杂交）细胞悬浮培养及次生代谢机理细胞拆合与克隆第二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日细胞工程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概念分类植物细胞工程动物细胞工程理论基础细胞的全能性第三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日主要技术植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞培养单克隆抗体技术胚胎移植核移植植物细胞工程技术动物细胞工程技术第四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日异种植物细胞杂种细胞转基因植物异种动物细胞动物细胞群动物细胞融合植物体细胞杂交植物组织培养动物细胞培养细胞杂交技术第五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日重组细胞体细胞细胞核早期胚胎受精卵去核卵细胞克隆动物试管婴儿核移植胚胎移植体外受精胚胎移植器官移植技术第六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日细胞核移植(nucleartransplantation)

利用显微操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂种细胞。

第七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日体细胞克隆羊

——多莉第八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日277次乳腺细胞核移植实验；获得29个发育为8细胞的“胚”；13头代孕母亲；1996年7月5日，羊羔6LL3，被命名为“多莉”。第九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日全球首只克隆猫ＣＣ和“妈妈”在一起第十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

世界第一只克隆宠物

第十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日北京第2头克隆牛诞生生命源于牛耳细胞

第十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

英国培育出新型转基因克隆猪第十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日（1）既然绵羊的体细胞可以被成功地克隆成一个新的个体，是否意味着人类也可以克隆自己呢？（2）是否应该允许进行克隆人的实验？

第十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日《时代》封面故事“争论克隆人”

第十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日多利于1996年7月5日出生，2003年2月14日死亡。维尔穆特领导培育的世界上第一只体细胞克隆动物-克隆羊“多利”于2003年2月因肺部感染而死亡患关节炎时的多利

第十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日克隆有缺陷克隆鼠突然“发福”第十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日胚胎工程(embryonicengineering)

以生殖细胞和胚胎细胞为对象进行的操作，主要技术包括体外受精、胚胎切割、胚胎移植等。

第十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

2002年5月24日，广西大学动物繁殖研究所宣布，研究人员于5月中旬成功地繁殖了一只胚胎细胞克隆兔。这只克隆兔出生时重82克，如今体重增长数倍，看上去发育良好。与一般实验动物相比，兔子与人类的生理更加接近，克隆兔的成功诞生，有助于人类医学研究。出生近两周的克隆兔(前)与同日出生的普通兔(后)相比，体形上要大许多。第十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

世界首例冷冻克隆牛胚胎移植犊牛在莱阳农学院降生第二十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日干细胞与组织工程

干细胞（stemcell）是动物体内具有分化潜能，并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。

胚胎干细胞来自囊胚期的细胞团，属于全能干细胞，每个细胞可以发育成为完整的个体。组织干细胞存在于成体组织中，属单能或多能干细胞，可以定向分化为一种或几种不同的组织。

第二十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

组织工程是在干细胞的基础上发展起来的，将干细胞与材料科学相结合，将自体或异体的干细胞经体外扩增后种植在预先构建好的聚合物骨架上，在适宜的生长条件下干细胞沿聚合物骨架迁移、铺展、生长和分化，最终发育具有特定形态及功能的工程组织。

第二十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日人工培养的肌肉第二十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日曹谊林教授在小鼠身上培育的人耳第二十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日第一节细胞工程基础细胞工程实验室的常见设备细胞培养的基本方法第二十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日一细胞工程实验室的常见设施灭菌锅电热干燥箱超净工作台倒置显微镜细胞计数板电热鼓风干燥箱手提式高压灭菌锅立式高压灭菌锅垂直双人双面超净工作台离心机光照培养箱CO2培养箱液氮罐第二十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日倒置显微镜细胞计数板动物细胞培养中用于观察细胞的生长状况及计数。第二十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日CO2培养箱（动物细胞培养）光照培养箱（植物细胞培养）CO2培养箱主要控制模拟活体内环境相关的3个基本变量：稳定的CO2水平、温度、相对湿度。第二十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日液氮罐（用于冻存培养的动物细胞）第二十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日二细胞培养的基本技术

——无菌操作

细胞工程的所有试验都要求在无菌条件下进行，要求十分严格的无菌操作。

1、准备室、接种室、培养室（紫外线、熏蒸等）；

2、超净工作台、高压灭菌设备、过滤器；

3、生物材料的消毒（酒精、升汞、次氯酸钠等）；

4、试验器械、器皿的灭菌（干热、湿热）；

5、药品、培养基的灭菌（湿热、过滤）；第三十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日——细胞培养技术细胞培养是指动物、植物或微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。(微生物培养、植物细胞培养、动物细胞培养)基本步骤包括：获取原材料及除菌；配制培养基，对培养基进行灭菌；接种、培养和传代。第三十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日——细胞融合技术离体条件下将不同生物或同种生物不同类型的单细胞通过无性方式融合成一个杂合细胞的技术。——单克隆抗体细胞融合技术的主要过程：制备原生质体（植物）；诱导细胞融合（化学融合剂介导、电融合、病毒融合剂介导等）；筛选杂合细胞。第三十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日第三十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

植物细胞工程

植物组织培养细胞培养体细胞胚发生单倍体培养合子胚培养原生质体培养与细胞融合快速繁殖技术植物脱毒技术次生物质与植物细胞的大量培养人工种子第三十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日思考：植物有哪些繁殖方法？第三十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日分株繁殖压条繁殖播种繁殖嫁接繁殖第三十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日扦插繁殖组织培养繁殖第三十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日第一节植物组织培养(tissueculture)技术第三十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日一、植物组织培养的含义(重点)

二、植物组织培养的类型(难点)

三、植物组织培养的特点(重点)

（一）植物组培的含义、类型与特点第三十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日什么是植物组织培养？？

指在无菌条件下，将离体的植物器官、组织、细胞或原生质体，培养在人工配制的培养基上，人为控制培养条件，使其生长、分化、增殖，发育成完整植株或生产次生代谢物质的过程和技术。第四十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日组织培养----离体培养组织培养----无菌培养第四十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日组织培养----植物克隆第四十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日广义和狭义概念有何区别？★组培范围不同，即外植体范围不同。广义组培狭义组培第四十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日外植体〔explant〕：从植物体分离并用于离体培养的材料。胚轴花粉胚乳胚种子果实花器叶芽茎根组织原生质体子叶子房苞片胚珠花药花梗分生组织成熟组织花托叶柄幼苗第四十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日植物组织培养有哪些类型？1.根据培养基状态分类培养基固体培养液体培养静止培养旋转培养纸桥培养振荡培养半固体体培养第四十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日固体培养液体静止培养纸桥培养振荡培养第四十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日2.根据外植体分类

植物组织培养植株培养器官培养组织培养胚培养细胞培养原生质体培养植物组培有哪些类型？第四十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

植株培养扦插苗培养种子苗培养第四十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

器官培养

根系培养茎尖、茎段培养

花器培养

果实培养

种子培养

叶片培养第四十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

人参根消毒、接种操作程序图第五十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

菊花茎尖消毒、接种操作程序图第五十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

茎段培养成苗示意图第五十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日玫瑰茎段培养竹竽茎尖培养第五十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日组织培养分生组织培养薄壁组织培养输导组织培养第五十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

胡萝卜形成层(分生组织)培养示意图第五十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日胚胎培养胚乳培养原胚培养胚珠培养种胚培养第五十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日败育

胚培养第五十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日细胞培养看护培养平板培养悬浮培养微室培养第五十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日非融合培养融合培养原生质培养第五十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日植物组织培养有哪些类型？3.根据培养过程

初代培养继代培养

4.根据培养基的作用诱导培养增殖培养生根培养5.根据培养目的脱毒培养微体快繁

试管育种试管嫁接6.根据培养条件光培养暗培养第六十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日初代培养：芽、茎段、叶片、花器等外植体在离体培养条件下诱导愈伤组织、侧芽或不定芽、胚状体过程。第六十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织、芽）。第六十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日生根培养：将芽苗转接到生根培养基上培养成为完整植株的过程。第六十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日初代培养继代培养生根培养驯化移栽植物组织培养一般过程第六十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日思考：

各种组织培养类型有何主要的异同处？

★相同点：无菌操作人工培养基上培养★不同点：外植体不同成苗途径与培养方法不同

第六十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日三、植物组织培养的特点第六十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日1、培养材料经济第六十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日2、培养条件人为控制，周年生产第六十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日3、生长周期短，繁殖率高第六十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日4、管理方便，有利于实现工厂化生产和自动化控制第七十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日（二）植物组织培养的基本理论1.细胞全能性理论2.植物的再生性3.根芽激素理论4.组培苗的遗传稳定性第七十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日1细胞全能性理论

植物每一个具有完整细胞核的体细胞，都含有植物体的全部遗传信息，在适当条件下，具有发育成完整植株的潜在能力。第七十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日②创造理想的适于细胞生长和分化的环境植物细胞全能性表达的条件①体细胞与完整植株分离，脱离完整植株的控制第七十三页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

细胞全能性的实现与利用

第七十四页，共八十九页，编辑于2023年，星期日①直接分生芽②形成愈伤组织，再分化形成芽③形成胚状体，由胚状体直接重建完整植株，或制成人工种子后再重建植株。

实现细胞全能性的途径：34第七十五页，共八十九页，编辑于2023年，星期日第七十六页，共八十九页，编辑于2023年，星期日2植物的再生性

现象：伤口愈合扦插生根

植株再生的过程即为植物细胞全能性表达的过程，经过脱分化和再分化两个阶段。

第七十七页，共八十九页，编辑于2023年，星期日组织分裂分化细胞分裂已分化组织细胞脱分化分裂再分化器官植株录像第七十八页，共八十九页，编辑于2023年，星期日1.分化〔differentiation〕：细胞在分裂过程中发生结构和功能上的改变，从而形成各类组织和器官。2.脱分化〔dedifferentiation〕:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。3.再分化〔redifferentiation〕:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。第七十九页，共八十九页，编辑于2023年，星期日4.愈伤组织〔callus〕:离体培养时经诱导后在外植体表面形成的一团具分生能力的无序生长的薄壁细胞第八十页，共八十九页，编辑于2023年，星期日在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。5.胚状体［embroid］：石龙芮下胚轴培养产生胚状体过程第八十一页，共八十九页，编辑于2023年，星期日愈伤组织的形成和形态发生

1.愈伤组织的形成

分启动期、分裂期和分化期。◆启动期又称诱导期，是指细胞准备进行分裂的时期。

启动期的长短，因植物种类、外植体的生理状态和外部因素而异。

第八十二页，共八十九页，编辑于2023年，星期日

诱导启动的因素主要是外源激素，最常用的有2,4-D、NAA、IAA和细胞分裂素等。2,4-D效果最明显。◆分裂期是指外植体细胞经过诱导后脱分化，不断分裂、增生子细胞的过程。◆分化期是指停止分裂的细胞