第二讲--细胞工程整理.ppt

,第,二,讲,细胞工程,1、概念:,植物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。,考点一植物细胞工程,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,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,(离体的植物器官、组织或细胞),脱分化避光,再分化光照,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,实验结果,使用顺序,简记为：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,简记为：“高”根，“低”芽，“中”愈伤,促进愈伤组织的生长,适中,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,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,融合的原生质体,离心、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,A,B,你认为两个来自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(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：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种,（三）、植物组织培养技术有哪些应用？,.植物繁殖的新途径微型繁殖：不仅可以保持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。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。,注意人工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。,人工种子：植物组织培养得到的胚状体、不定芽、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。,人工种子,自然种子,胚状体包埋在胶囊内形成球状结构：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、结子困难或发芽率低等问题。保持杂种优势。,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。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。,培育转基因植物（如抗虫棉等）,(2)作物新品种的培育单倍体育种：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性状分离,都是纯合子，能够稳定遗传,明显缩短了育种年限。,6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：,步骤是去掉，最常用的方法是用酶去除，使植物细胞成为。步骤一般常用的化学试剂是，目的是。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，其中步骤相当于，步骤相当于。,细胞壁,纤维素酶和果胶酶,原生质体,聚乙二醇,诱导原生质体融合,植物组织培养,脱分化,再分化,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。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，这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。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？,杂种细胞具有两个亲本的遗传物质,可育,不能,克服远缘杂交不亲和的障碍,不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。,(1)过程是，实际融合的过程中原生质体可能会形成种细胞团(只考虑两个细胞融合的情况)。与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,纤维素,果胶,原生质体,愈伤,再分化(或分化),植物体细胞杂交技术,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,二、动物细胞工程,动物细胞培养,动物细胞核移植,动物细胞融合,单克隆抗体制备等,常用的技术手段：,动物组织块,细胞悬液,原代培养,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,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。,4.哪些细胞会失去接触抑制？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的主要作用是维持培养液的PH）。,.大规模生产生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等；.药性、毒性检测；.培养基因工程中的受体细胞,动物组织,单个细胞,细胞悬液,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,细胞增殖和癌变,细胞的脱分化和再分化,关键环节,动物胚胎或出生不久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,动物细胞培养,植物组织培养,比较项目,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，都不涉及减数分裂均为无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件,相同点,蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学研究,植株快速繁殖脱毒植株的培育制备人工种子生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育,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,细胞质,细胞核,细胞核移植,多莉羊的培育过程,动物细胞核移植技术和克隆动物,动物细胞核移植：,是将动物的一个细胞核，移入一个已经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：,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,体细胞核移植的过程,卵母细胞去核,体细胞取核,重组细胞,体细胞核移植技术的应用前景,1、在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程,2、保护濒危物种,3、医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植,细胞膜的流动性,灭活病毒、PEG、电激等,融合后的细胞进行有丝分裂，形成完整的杂交细胞,诱导的手段？,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？,1.2动物细胞融合过程,为什么灭活的病毒能作诱导剂？,灭活丧失感染性,保留融合活性,1.4比较动、植物细胞杂交技术,抗体的传统生产方法,抗原,反复注射动物,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！,读下面一段资料，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,一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体骨髓瘤细胞能无限增殖,杂交瘤细胞,动物细胞培养技术,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,为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白？会有几种融合方式？杂交瘤细胞是如何筛选出来的？有何特点？是否所有的杂交瘤细胞都能产生专一性抗体？如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体？,BB、B瘤、瘤瘤（B、瘤）,（一选）选择性培养基：只有杂交瘤细胞才能存活,获得产生相应抗体的B细胞,（二选）：选能产生所需专一抗体的杂交瘤细胞,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。,单克隆抗体,杂交细胞,杂交瘤细胞,骨髓瘤细胞,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,第二次筛选,第一次筛选,项目,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,强调：,是其他动物细胞工程技术的基础。,动物细胞培养技术,单抗制备过程分哪几步？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？,你学会了吗？,2.3单克隆抗体的应用,1、诊断试剂最广泛应用准确、高效、简易、快速,单克隆抗体最主要的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。,“生物导弹”单克隆抗体药物单抗导向，药物为弹头,2、治疗疾病和运载药物,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”，准确杀伤癌变细胞。,例下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。,（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,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，但能分泌，细胞B体外培养能够。（3）动物细胞融合常用的方法是。,图10,动物细