会计学1wang 植物植物(zhw)细胞工程细胞工程第一页，共140页。细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞水平或细胞器水平上，按照人们(rn men)(rn men)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。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。 应用的原理应用的原理应用的原理应用的原理(yunl)(yunl)和方法和方法和方法和方法研究的水平研究的水平研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的研究的目的研究的目的细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学细胞水平细胞水平 或或细胞器水平细胞器水平按照人们的意愿来改变细胞内的按照人们的意愿来改变细胞内的 遗传物质遗传物质 或或获得细胞产品获得细胞产品第1页/共139页第二页，共140页。 植物(zhw)细胞工程 动物细胞工程根据 (gnj )操作对象的不同 ,可分为 :第2页/共139页第三页，共140页。2.1.1 2.1.1 植物植物(zhw)(zhw)细胞工程的细胞工程的基本技术基本技术植物植物(zhw)(zhw)组织培养技组织培养技术术植物体细胞植物体细胞(xbo)(xbo)杂交杂交技术技术 植物细胞工程第3页/共139页第四页，共140页。为什么植物为什么植物为什么植物为什么植物(zhw)(zhw)(zhw)(zhw)的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？第4页/共139页第五页，共140页。回忆回忆(huy)(huy)、思考思考1 1、一个花瓣培养成完整植株的理论基础、一个花瓣培养成完整植株的理论基础(jch)(jch)是什么？是什么？植物植物(zhw)细胞具有全能性细胞具有全能性2 2、什么叫做细胞全能性？什么叫做细胞全能性？具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞, ,都具有发育成完整生物体的潜能都具有发育成完整生物体的潜能, ,即每个细胞都具有全能性。即每个细胞都具有全能性。3 3、植物细胞能表现出全能性的原因是什么？、植物细胞能表现出全能性的原因是什么？生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，生物体的任何一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个，从理论上讲，生物体的每一个活细胞活细胞都应该具有全能性。都应该具有全能性。 第5页/共139页第六页，共140页。4 4、动物细胞、动物细胞(xbo)(xbo)有全能性吗？生物体所有细胞有全能性吗？生物体所有细胞(xbo)(xbo)全能性都一致吗？全能性都一致吗？受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞; ;植物植物(zhw)(zhw)细胞细胞 动物细胞动物细胞胚胎干细胞其他干细胞体细胞胚胎干细胞其他干细胞体细胞5、为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整的植株，而是分化成不同的组织器官？细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因进行选择性表达(biod)细胞中的基因变异不同 在生物体内，在特定的时间和空间条件下，细胞在生物体内，在特定的时间和空间条件下，细胞基因的选择性表达基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官。 第6页/共139页第七页，共140页。植物的花瓣是怎样长成一株完整植物的花瓣是怎样长成一株完整植物的花瓣是怎样长成一株完整植物的花瓣是怎样长成一株完整(wnzhng)(wnzhng)(wnzhng)(wnzhng)的植株呢？的植株呢？的植株呢？的植株呢？第7页/共139页第八页，共140页。植物(zhw)组织培养的过程离体的植物器官离体的植物器官(qgun)、组织或细胞、组织或细胞植物体植物体愈伤组织愈伤组织(zzh)脱分化脱分化根、芽根、芽再分化再分化脱分化脱分化:让已经让已经分化分化的细胞的细胞,经过经过诱导诱导后后,失去其特有的结构和功能而转变成失去其特有的结构和功能而转变成未分化未分化细胞的过程细胞的过程.愈伤组织愈伤组织:由一团排列疏松而无规则由一团排列疏松而无规则,高度液泡化的呈无定形状态的高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞薄壁细胞组成组成. .再分化再分化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫做再分化这个过程叫做再分化.外植体外植体植物激素：特别是细胞分裂素、生长素植物激素：特别是细胞分裂素、生长素第8页/共139页第九页，共140页。例题(lt)辨析： 下列有关(yugun)细胞全能性的含义，正确的是：A、每个生物体内的所有细胞(xbo)都具有相同的功能 B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全 部功能 C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体 的潜能 D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、 生长、衰老、死亡的全过程 C第9页/共139页第十页，共140页。一、植物一、植物(zhw)(zhw)组织培养组织培养技术技术第10页/共139页第十一页，共140页。过过程程 一 制备(zhbi)固体培养基 五五五五 移移栽栽移移栽栽 ( ( y y z z i i ) )( ( y y z z i i ) ) 四四四四 培培 养养培培 养养 ( ( p p i i y y n ng g) )( ( p p i i y y n ng g) )三三三三 接接种种（接接种种（ 4 4 4 4）二二 胡胡萝萝卜卜处处理理与与消消毒毒（ 1 1，2 2 2 2，3 3 3 3）第11页/共139页第十二页，共140页。一、植物一、植物(zhw)组织培养组织培养技术技术1 1、植物、植物(zhw)(zhw)组织培养技术的过程组织培养技术的过程1.1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？并且要求无菌操作？3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他(qt)(qt)部分也能培养部分也能培养成小植株吗？成小植株吗？4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。并与同学交流。第12页/共139页第十三页，共140页。1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些(nxi)？2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成小植株吗？细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件( (适宜的温度、湿度适宜的温度、湿度(shd)(shd)、光照、光照、PHPH值、无菌条件）值、无菌条件）避免杂菌在上面迅速生长避免杂菌在上面迅速生长(shngzhng)(shngzhng)消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长(shngzhng)(shngzhng)。想一想想一想胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。第13页/共139页第十四页，共140页。4、为什么诱导(yudo)愈伤组织的过程中应避光培养？5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。在有光时，往往容易形成维管组在有光时，往往容易形成维管组织织(zzh)，而不易形成愈伤组，而不易形成愈伤组织织(zzh)。第14页/共139页第十五页，共140页。植物植物(zhw)(zhw)材料材料消毒消毒接种接种(jizhng)(jizhng)到到诱导培养基诱导培养基诱导诱导(yudo)(yudo)出愈出愈伤组织伤组织直接诱导分化直接诱导分化愈伤组织接种到分化培养基上分化出分化出幼苗幼苗完整完整植株植株幼苗接种到生根培养基上幼苗接种到生根培养基上移栽到大田移栽到大田愈伤组织转接到愈伤组织转接到继代培养基继代培养基上上得到大量的愈伤组织得到大量的愈伤组织第15页/共139页第十六页，共140页。植物植物(zhw)(zhw)组织培养组织培养 在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制官、组织、细胞，培养在人工配制(pizh)(pizh)的的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。 原理：植物原理：植物(zhw)(zhw)细胞的全能性细胞的全能性第16页/共139页第十七页，共140页。植物植物(zhw)(zhw)组织培养的组织培养的培养基培养基定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长 的基质的基质 无机营养成分：无机营养成分：C C，H H，O O大量元素及部分微量元素大量元素及部分微量元素 有机有机(yuj)(yuj)营养成分营养成分 含含N N物质：包括维生素和氨基酸物质：包括维生素和氨基酸 碳源：碳源：2%5%2%5%的蔗糖的蔗糖 琼脂：起支持作用琼脂：起支持作用 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 PH PH值：值：第17页/共139页第十八页，共140页。切取切取形成层形成层无菌接种无菌接种(jizhng)诱导诱导(yudo)愈伤组织愈伤组织的形成的形成试管试管(shgun)苗的形成苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化第18页/共139页第十九页，共140页。外植体外植体植物体植物体脱分化脱分化(fnhu)(fnhu)再分化再分化(fnhu)(fnhu)（二二）、植植物物( (z zh h w w ) )组组织织培培养养（分化）（分化）（未分化）（未分化）（分化）（分化）幼芽或幼根？幼芽或幼根？条件？条件？优点？优点？特点？特点？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状适宜温度和无菌环境。适宜温度和无菌环境。无机、有机成分和植物激素（无机、有机成分和植物激素（生长素，细胞分裂素生长素，细胞分裂素）排列疏松、无规则排列疏松、无规则高度液泡化高度液泡化薄壁细胞薄壁细胞分化程度低去分化较易分化程度低去分化较易离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽小结小结第19页/共139页第二十页，共140页。 1972 1972年卡尔森等通过两个年卡尔森等通过两个 (lin )(lin )烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种。19781978年梅尔彻斯年梅尔彻斯 (Melchers)(Melchers) 等首次等首次(shu c)(shu c)获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种“Potamato”“Potamato” 。 目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。目前，已得到栽培烟草与野生烟草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等细胞杂种及其后代，获得了有价值的新品系或育种上有用的新材料。 二、植物体细胞杂交技术第20页/共139页第二十一页，共140页。第21页/共139页第二十二页，共140页。1 1、定义、定义(dngy)(dngy)： 将不同的植物体细胞将不同的植物体细胞, , 在一定条件下融合在一定条件下融合(rngh)(rngh)成杂种细胞，并把杂种细胞培育成成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。新的植物体的技术。 2 2、优势：（与有性杂交、优势：（与有性杂交(yuxng (yuxng zjio)zjio)方法比较）方法比较） 打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。展了可用于杂交的亲本组合范围。植物体细胞杂交植物体细胞杂交第22页/共139页第二十三页，共140页。植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体 A A原生质体原生质体 B B原生质体融合原生质体融合融合融合(rngh)(rngh) 体体再再生生壁壁杂种杂种(zzhng)(zzhng) 细胞细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去壁的常用(chn yn)方法：酶解法（酶解法（纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶等）等） 原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交过过程示意图程示意图第23页/共139页第二十四页，共140页。杂种杂种(zzhng)细胞细胞愈伤组织愈伤组织(zzh)杂种杂种(zzhng)植株植株植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B 原生质体原生质体A原生质体原生质体B正在融合的原生质体正在融合的原生质体植物体细胞的杂交植物体细胞的杂交去壁去壁去壁去壁人工诱导人工诱导再生壁再生壁脱分化脱分化再分化再分化第24页/共139页第二十五页，共140页。过程： 细胞(xbo)融合（细胞(xbo)膜的流动性） 植物组织培养（植物细胞(xbo)全能性）杂种细胞(xbo)形成的标志：新细胞(xbo)壁的形成植物体细胞(xbo)杂交技术完成的标志：得到杂种植株属于无性繁殖，变异类型为染色体变异。特点：克服远缘杂交不亲和的障碍。二、植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交(zjio)(zjio)技术技术第25页/共139页第二十六页，共140页。植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物体细胞杂交(zjio)(zjio)尚未解决的问题有：尚未解决的问题有：尚未解决的问题有：尚未解决的问题有：A A A A、去掉细胞壁、去掉细胞壁、去掉细胞壁、去掉细胞壁, , , ,分离出有活力的原生质体分离出有活力的原生质体分离出有活力的原生质体分离出有活力的原生质体B B B B、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株、将杂种细胞培育成植株C C C C、让杂种植物按照人们、让杂种植物按照人们、让杂种植物按照人们、让杂种植物按照人们(rn men)(rn men)(rn men)(rn men)的需要表现出亲代的优良性的需要表现出亲代的优良性的需要表现出亲代的优良性的需要表现出亲代的优良性D D D D、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物、尚未培育出属间杂种植物不不能能人人工工不不能能人人工工(rngng)(rngng)诱诱导导原原生生质质体体融融合合的的方方法法是是：诱诱导导原原生生质质体体融融合合的的方方法法是是：A A A A、振动、振动、振动、振动 B B B B、电刺激、电刺激、电刺激、电刺激、 C C C C、PEGPEGPEGPEG试剂、试剂、试剂、试剂、 D D D D、重压、重压、重压、重压3. 3. 意义意义意义意义: :克服不同生物的克服不同生物的克服不同生物的克服不同生物的 远源远源远源远源杂交杂交杂交杂交C CD D第26页/共139页第二十七页，共140页。所采用技术(jsh)的理论基础 植物(zhw)细胞工程通常(tngchng)采用的技术手段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性第27页/共139页第二十八页，共140页。1. 为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？ 主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰(gnro)，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。 第28页/共139页第二十九页，共140页。体细胞融合成功后培体细胞融合成功后培养基中共有养基中共有5 5种细胞类型种细胞类型(A(A、B B、AAAA、BBBB、AB)AB)，其中其中(qzhng)(qzhng)融合细胞融合细胞类型有类型有3 3种种(AA(AA、BBBB、AB)AB)，而真正符合要求的是，而真正符合要求的是ABAB，因此要对融合细胞，因此要对融合细胞进行筛选。进行筛选。植物体细胞杂交过程植物体细胞杂交过程(guchng)(guchng)中的注意中的注意问题问题植物体细胞杂交无生殖细胞的结合，属植物体细胞杂交无生殖细胞的结合，属于于(shy)无性繁殖，变异类型为染色体数无性繁殖，变异类型为染色体数目的变异，仍具有两个亲本的性状。目的变异，仍具有两个亲本的性状。第29页/共139页第三十页，共140页。体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交体细胞杂交(zjio)(zjio)(zjio)(zjio)不管染色体、基因组还是不管染色体、基因组还是不管染色体、基因组还是不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞染色体组都采用直接相加的方法。若一植物细胞含含含含2X2X2X2X条染色体，两个染色体组，基因型为条染色体，两个染色体组，基因型为条染色体，两个染色体组，基因型为条染色体，两个染色体组，基因型为AabbAabbAabbAabb，另一植物细胞含另一植物细胞含另一植物细胞含另一植物细胞含2Y2Y2Y2Y条染色体，条染色体，条染色体，条染色体，2 2 2 2个染色体组，基个染色体组，基个染色体组，基个染色体组，基因型为因型为因型为因型为ccDdccDdccDdccDd，新植物应为异源四倍体，其体细胞，新植物应为异源四倍体，其体细胞，新植物应为异源四倍体，其体细胞，新植物应为异源四倍体，其体细胞染色体为染色体为染色体为染色体为2X+2Y2X+2Y2X+2Y2X+2Y条，条，条，条，4 4 4 4个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为个染色体组，基因型为AabbccDdAabbccDdAabbccDdAabbccDd体细胞杂交体细胞杂交(zjio)技术不遵循孟德尔遗传定律，技术不遵循孟德尔遗传定律，只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定只有在有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交律，而体细胞杂交(zjio)没有此过程。没有此过程。第30页/共139页第三十一页，共140页。归纳(gun)植物组织培养和植物体细胞杂交的比较第31页/共139页第三十二页，共140页。第32页/共139页第三十三页，共140页。2(2013天津卷，9)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整(wnzhng)的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。植物体细胞杂交植物体细胞杂交(zjio)技术技术第33页/共139页第三十四页，共140页。据图回答下列问题：(1)过程所需的酶是_。(2)过程后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的_存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是_。原生质体经过_再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色(rns)体变异类型，应剪取再生植株和_植株的根尖，通过_、_、染色(rns)和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色(rns)体的形态和数目。纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶叶绿体叶绿体保持保持(boch)原生质体完整性原生质体完整性细胞壁细胞壁双亲双亲(shungqn)(或花椰菜和黑芥或花椰菜和黑芥)解离解离漂洗漂洗第34页/共139页第三十五页，共140页。(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生(zishng)植株14进行PCR扩增的结果。据图判断，再生(zishng)植株14中一定是杂种植株的有_。(6)对杂种植株进行_接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。1、2、4黑腐病菌黑腐病菌(bngjn)第35页/共139页第三十六页，共140页。植物细胞工程的实际植物细胞工程的实际(shj)应用应用第36页/共139页第三十七页，共140页。一一. .植物植物(zhw)(zhw)繁殖新繁殖新途径途径 微型(wixng)繁殖技术概念概念: :是快速高效是快速高效实现种苗繁植实现种苗繁植, ,培培育优良植物育优良植物(zhw)(zhw)品种的植品种的植物物(zhw)(zhw)组织培组织培养技术养技术. .第37页/共139页第三十八页，共140页。特点特点(tdin):(tdin): 繁殖速度快；繁殖速度快；保持亲本的优良性状；保持亲本的优良性状； 不受自然生长季节的限制（因为在具有不受自然生长季节的限制（因为在具有(jyu)(jyu)一定人一定人工设施的室内生产）。工设施的室内生产）。 第38页/共139页第三十九页，共140页。 生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质(pnzh)(pnzh)变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。设计无病毒设计无病毒生姜生姜(shn jin)幼苗的幼苗的培育方案培育方案案例案例(n l)(n l)一一第39页/共139页第四十页，共140页。作物脱毒材料:分生区的细胞（病毒极少或者(huzh)无病毒）作物脱毒方法:进行组织培养结果:脱毒苗2.2.作物作物(zuw)(zuw)脱毒脱毒第40页/共139页第四十一页，共140页。 诱导植物愈伤组织体细胞胚的诱导体细胞胚的成熟(chngsh)体细胞胚的机械化包裹 贮藏或种植3.3.神奇的人工神奇的人工(rngng)(rngng)种子种子 以组织培养得到的以组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人和腋芽等为材料，经人工工(rngng)(rngng)薄膜包装薄膜包装得到的种子得到的种子第41页/共139页第四十二页，共140页。作物作物(zuw)(zuw)新品种的培新品种的培育育1.1.单倍体育种单倍体育种单倍体的概念单倍体的概念: : 是指由配子发育成的个体是指由配子发育成的个体 单倍体的例子单倍体的例子: : 蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单蜜蜂中的雄蜂是由未受精的卵发育来的单倍体。倍体。 多数植物都可通过花药或花粉多数植物都可通过花药或花粉(hufn)(hufn)来来获得单倍体。获得单倍体。 第42页/共139页第四十三页，共140页。(花药离体培养花药离体培养(piyng) 过程过程:第43页/共139页第四十四页，共140页。2.2.突变体的利用突变体的利用突变体产生突变体产生: : 植物组织培养过程植物组织培养过程(guchng)(guchng)中中的细胞，处于不断分裂状态，容易受的细胞，处于不断分裂状态，容易受到培养条件和外界压力（如辐射和化到培养条件和外界压力（如辐射和化学物质）的影响而产生突变。学物质）的影响而产生突变。突变体的利用突变体的利用: : 筛选对人有利的突变体培育新品筛选对人有利的突变体培育新品种种第44页/共139页第四十五页，共140页。3.3.细胞产物细胞产物细胞产物细胞产物(chnw)(chnw)的工厂化生产的工厂化生产的工厂化生产的工厂化生产种类:各种(zhn)细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等利用的枝术:组织培养过程:第45页/共139页第四十六页，共140页。 紫草紫草(z co)紫草紫草(z co)素素 愈伤组织愈伤组织(zzh)紫草愈伤组织中提取紫草素的过程紫草愈伤组织中提取紫草素的过程紫草愈伤组织中提取紫草素的过程紫草愈伤组织中提取紫草素的过程第46页/共139页第四十七页，共140页。薄壁组织细胞具有潜在的细胞分裂能力，在一定的外界因素刺激下，它们(tmen)可再生，使植物的创伤愈合或形成不定根、不定芽等。第47页/共139页第四十八页，共140页。第48页/共139页第四十九页，共140页。思维激活判断正误(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性()。(2)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的()。(3)幼嫩的组织脱分化较为容易(rngy)，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难()。第49页/共139页第五十页，共140页。(4)对外植体和接种用的每种器械都要灭菌()。(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行(jnxng)光合作用以自养()。(6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)()。第50页/共139页第五十一页，共140页。思考感悟植物组织培养的整个(zhngg)操作过程中，如何实现无菌环境？提示通过培养基的灭菌(高压蒸汽灭菌)、外植体的消毒(酒精、氯化汞)、接种的无菌操作(酒精、酒精灯灼烧)、无菌箱中的培养、移栽到消过毒的环境中生存一段时间等操作实现无菌环境。第51页/共139页第五十二页，共140页。题后归纳植物激素在组织培养中的作用在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用(shyng)的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。第53页/共139页第五十四页，共140页。 当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育(fy)方向。第55页/共139页第五十六页，共140页。专题专题(zhunt)2 (zhunt)2 动物细胞工程动物细胞工程第56页/共139页第五十七页，共140页。动物动物(dngw)细胞细胞培养培养动物动物(dngw)细胞融合细胞融合生产生产(shngchn)单克单克隆抗体隆抗体动物细胞核移植动物细胞核移植动物动物细胞细胞工程工程常用常用技术技术其中其中动物细胞培养动物细胞培养技术技术是其他是其他动物细胞工程技术的基础动物细胞工程技术的基础第57页/共139页第五十八页，共140页。第58页/共139页第五十九页，共140页。一、动物一、动物(dngw)细胞培养过程细胞培养过程阅读阅读(yud)“动物细胞培养过程动物细胞培养过程”并思考：并思考： 1、动物细胞培养的概念是什么？该技术实施的原理、动物细胞培养的概念是什么？该技术实施的原理是什么？有什么特点？是什么？有什么特点？ 2、为什么要对取出的动物组织进行处理，使细胞分、为什么要对取出的动物组织进行处理，使细胞分散？散？ 3、用胰蛋白酶对动物组织进行处理是因为细胞间的、用胰蛋白酶对动物组织进行处理是因为细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？ 4、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗？为什么？ 5、为什么选用动物胚胎、为什么选用动物胚胎(piti)或幼龄个体的器官或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？或组织做动物细胞培养材料？ 6、简述动物细胞培养的操作过程、简述动物细胞培养的操作过程第59页/共139页第六十页，共140页。动物动物(dngw)(dngw)细胞培养概念：细胞培养概念： 动物细胞培养就是动物细胞培养就是从动物机体中取出相关从动物机体中取出相关的组织的组织, ,将它分散成单将它分散成单个细胞个细胞, ,然后然后, ,放在适宜放在适宜的培养基中的培养基中, ,让这些细让这些细胞生长胞生长(shngzhng)(shngzhng)和和增殖。增殖。原理原理 细胞增殖细胞增殖(zngzh) (zngzh) （有丝分裂）（有丝分裂） 第60页/共139页第六十一页，共140页。动物动物(dngw)胚胎胚胎或幼龄动物或幼龄动物(dngw)的组织、的组织、器官器官胰蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi)剪碎剪碎单个细胞单个细胞(xbo)加培养液加培养液制成制成细胞细胞悬浮悬浮液液10代代细胞细胞部分细胞部分细胞“癌变癌变”，无限传代，无限传代动物细胞培养不能动物细胞培养不能最终培养成动物体最终培养成动物体50代细胞代细胞原原代代培培养养传代培养传代培养细细胞胞贴贴壁壁剥离、分瓶剥离、分瓶细胞株细胞株细胞细胞细胞系细胞系2.动物细胞培养过程：动物细胞培养过程：增殖能力强，分裂旺盛，分化程度低，容易培养增殖能力强，分裂旺盛，分化程度低，容易培养去掉组织间去掉组织间蛋白蛋白第61页/共139页第六十二页，共140页。 2、为什么要对取出的动物组织、为什么要对取出的动物组织(zzh)进行处理，进行处理，使细胞分散？使细胞分散？ 分散的单个细胞容易摄取所需的营养，排出分散的单个细胞容易摄取所需的营养，排出代谢废物代谢废物(fiw)；而用大块组织培养时，内部；而用大块组织培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物细胞的营养供应和代谢废物(fiw)的排出都较的排出都较困难。困难。 一、动物一、动物(dngw)细胞培养过程细胞培养过程第62页/共139页第六十三页，共140页。 3、用胰蛋白酶对动物、用胰蛋白酶对动物(dngw)组织进行处理组织进行处理是因为细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可是因为细胞间的物质主要是什么？用胃蛋白酶可以吗？以吗？ 细胞间的物质主要是蛋白质（胶原纤维）。细胞间的物质主要是蛋白质（胶原纤维）。 胃蛋白酶作用的适宜胃蛋白酶作用的适宜(shy)pH约为约为2，当，当pH大大于于6时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜时，胃蛋白酶就会失去活性。胰蛋白酶作用的适宜(shy)环境环境pH为。多数动物细胞培养的适宜为。多数动物细胞培养的适宜(shy)pH为。为。 一、动物一、动物(dngw)细胞培养过程细胞培养过程第63页/共139页第六十四页，共140页。4、胰蛋白酶真的、胰蛋白酶真的(zhn de)不会把细胞消化掉吗？为什不会把细胞消化掉吗？为什么？么？ 胰蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi)除了可以消化细胞间的蛋除了可以消化细胞间的蛋白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损白外，长时间的作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶伤作用，因此必须控制好胰蛋白酶(y dn bi mi)的消的消化时间。化时间。 一、动物一、动物(dngw)细胞培养过程细胞培养过程第64页/共139页第六十五页，共140页。 5、为什么选用、为什么选用(xunyng)动物胚胎或幼龄个动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料？体的器官或组织做动物细胞培养材料？动物胚胎或幼龄动物的组织、器官，它们动物胚胎或幼龄动物的组织、器官，它们的细胞分化程度的细胞分化程度(chngd)低，增殖能力低，增殖能力强，分裂旺盛，容易培养。强，分裂旺盛，容易培养。一、动物一、动物(dngw)细胞培养过程细胞培养过程第65页/共139页第六十六页，共140页。3、动物、动物(dngw)细胞培养过程中几个细胞培养过程中几个重要的概念重要的概念1. 1. 细胞贴壁：细胞贴壁： 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上（单层）。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上（单层）。要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴要求：培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。附。2. 2. 接触抑制：接触抑制： 当贴壁细胞分裂当贴壁细胞分裂(fnli)(fnli)生长到表面相互接触时，细生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂胞就会停止分裂(fnli)(fnli)增殖，这种现象称为细胞的增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。接触抑制。动物动物(dngw)细胞培养特点：细胞培养特点：贴壁生长、接触抑制：贴壁生长、接触抑制：第66页/共139页第六十七页，共140页。细胞细胞(xbo)(xbo)贴壁过程贴壁过程那么那么(n me)什么是接触抑制？什么是接触抑制？第67页/共139页第六十八页，共140页。接触抑制：细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，接触抑制：细胞在贴壁生长过程中，随着细胞分裂，数量不断增加，最后形成数量不断增加，最后形成(xngchng)一个单层，一个单层，此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量此时细胞间相互接触，细胞分裂和生长停止，数量不再增加。不再增加。50代以后代以后失去接触抑制失去接触抑制接触抑制接触抑制动物细胞生长动物细胞生长(shngzhng)(shngzhng)特性特性部分细胞部分细胞(xbo)突突变，获得不死性，向变，获得不死性，向癌细胞癌细胞(xbo)方向方向发展，糖蛋白减少。发展，糖蛋白减少。第68页/共139页第六十九页，共140页。3.原代培养原代培养(piyng) (primary culture)n n定义：把第定义：把第1 1代细胞的培养代细胞的培养(piyng)(piyng)与传与传1010代以内代以内的细胞培养的细胞培养(piyng)(piyng)统称为原代培养统称为原代培养(piyng)(piyng)。过程：从动物过程：从动物(dngw)(dngw)机体中取出组织机体中取出组织 剪剪碎碎 加胰蛋白酶加胰蛋白酶 细胞游离细胞游离 加培养液加培养液 将细胞接种到培养瓶内将细胞接种到培养瓶内 培养（培养（1-21-2天换天换一次培养液）一次培养液） 细胞贴壁生长细胞贴壁生长 长成单层细长成单层细胞胞第69页/共139页第七十页，共140页。n n定义：当原代培养的细胞生长停止，这时如果要定义：当原代培养的细胞生长停止，这时如果要使细胞继续生长，就要及时使细胞继续生长，就要及时(jsh)(jsh)用胰蛋白酶用胰蛋白酶等，使细胞从瓶壁上解离下来，然后加入新的培等，使细胞从瓶壁上解离下来，然后加入新的培养液，将细胞分离稀释，并从原培养瓶内转接到养液，将细胞分离稀释，并从原培养瓶内转接到新的培养瓶内，这个过程称传代培养新的培养瓶内，这个过程称传代培养4.传代培养 (subculture)第70页/共139页第七十一页，共140页。 细胞细胞(xbo)(xbo)株：株： 从原代培养细胞从原代培养细胞(xbo)(xbo)群中筛选出进行传代培养的细群中筛选出进行传代培养的细胞胞(xbo)(xbo)，能传到，能传到40-5040-50代，其遗传物质没有发生变化。代，其遗传物质没有发生变化。 细胞系：细胞系： 传到传到40-5040-50代后有部分细胞遗传物质发生了变化，代后有部分细胞遗传物质发生了变化，带有癌变的特点带有癌变的特点(tdin)(tdin)，可能在培养条件下无限制，可能在培养条件下无限制的传代下去，这种传代细胞称为细胞系。的传代下去，这种传代细胞称为细胞系。细胞株和细胞系的区别：细胞株和细胞系的区别： 细胞系的遗传物质改变细胞系的遗传物质改变(gibin)(gibin)，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。易传代培养。第71页/共139页第七十二页，共140页。细胞细胞悬浮悬浮液液1010代代细胞细胞5050代代细胞细胞无限无限传代传代原代培养原代培养传代培养传代培养细胞株细胞株细胞系细胞系知识点小结知识点小结(xioji)(xioji)：各个新名词之间的联：各个新名词之间的联系系多数组织细胞固定在表多数组织细胞固定在表面生长和分裂。面生长和分裂。随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖遗传物质改变遗传物质改变(gibin)第72页/共139页第七十三页，共140页。1 1、无菌、无毒的环境、无菌、无毒的环境 （添加一定量的抗生素，定期更换培养液）（添加一定量的抗生素，定期更换培养液）2 2、营养、营养 （葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物（葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物(dngw)(dngw)血血清、微量元素等）清、微量元素等）3 3、温度和、温度和PHPH 温度温度+ +度，度，4 4、气体环境、气体环境 O2 O2和和CO2CO2（95%95%空气和空气和5%CO2 5%CO2 ）4、动物、动物(dngw)细胞培细胞培养条件养条件保证细胞保证细胞(xbo)顺利的顺利的生长增殖生长增殖离体培养的细胞对离体培养的细胞对微生物和有毒物质微生物和有毒物质没有防御能力没有防御能力第73页/共139页第七十四页，共140页。思考：动物思考：动物(dngw)血清的血清的作用？作用？主要主要(zhyo)是：提供有利于细胞生长增是：提供有利于细胞生长增殖所需的激素、生长因子或提供合成培养殖所需的激素、生长因子或提供合成培养基所缺乏的营养物质等。基所缺乏的营养物质等。 第74页/共139页第七十五页，共140页。动物细胞培养液的主要动物细胞培养液的主要(zhyo)成成分：分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物(dngw)血清等。血清等。与植物培养基相比其特点是：与植物培养基相比其特点是：（1 1）液体）液体(yt)(yt)培培养基养基（2 2）含有动物血清）含有动物血清动物体细胞大都生活动物体细胞大都生活在在液体液体的环境的环境植物组织培养呢？植物组织培养呢？无机盐、蔗糖无机盐、蔗糖 、维生素、生长调、维生素、生长调节物质、植物激素节物质、植物激素成分比较：成分比较：第75页/共139页第七十六页，共140页。5 5、动物细胞培养技术、动物细胞培养技术(jsh)(jsh)的的应用应用（1 1）生产蛋白）生产蛋白(dnbi)(dnbi)生物制品：病毒疫苗、生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。干扰素、单克隆抗体等。（3 3）用于检测）用于检测(jin c)(jin c)有毒有毒物质物质（2 2）获得大量自身的）获得大量自身的皮肤细胞皮肤细胞，用于植皮。，用于植皮。（4 4）用于生理、病理、药理等方面的研究，为）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论依据治疗和预防疾病提供理论依据（5 5）作为基因工程的受体细胞）作为基因工程的受体细胞第76页/共139页第七十七页，共140页。获得获得(hud)(hud)细胞细胞细胞细胞(xbo)(xbo)的全能性的全能性细胞株、细胞系细胞株、细胞系植物体植物体培养培养(piyng)(piyng)结果结果或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育无病毒植株等快速繁殖、培育无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清促生长因子促生长因子蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目6 6、植物细胞和动物细胞培养的比较、植物细胞和动物细胞培养的比较第77页/共139页第七十八页，共140页。 1.用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是正确的是 A都需用培养箱都需用培养箱 B都须用液体培养基都须用液体培养基 C都要在无菌条件都要在无菌条件(tiojin)下进行下进行 D都可体现细胞的全能性都可体现细胞的全能性C巩固巩固(gngg)练练习：习：外界条件适外界条件适宜，植物细宜，植物细胞胞(xbo)不不需要。动物需要。动物细胞细胞(xbo)培养一般需培养一般需要培养箱。要培养箱。第78页/共139页第七十九页，共140页。 2、下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区、下列属于动物细胞培养与植物组织培养主要区别的是别的是 A.培养基成分不同培养基成分不同 B.动物细胞培养不需要动物细胞培养不需要(xyo)在无菌条件下进行在无菌条件下进行 C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能 D.动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株植株A 3、动物细胞工程技术的基础是、动物细胞工程技术的基础是A.动物细胞融合动物细胞融合 B.单克隆抗体单克隆抗体(kngt) C.胚胎移植胚胎移植 D.动物细胞培养动物细胞培养D愈伤组织愈伤组织条件条件(tiojin)适宜可以适宜可以传代培养传代培养不分化。不分化。第79页/共139页第八十页，共140页。 4、细胞株的特点是、细胞株的特点是A遗传物质没有改变，可以无限传代遗传物质没有改变，可以无限传代B遗传物质发生改变，不可无限传代遗传物质发生改变，不可无限传代C遗传物质没有改变，不可无限传代遗传物质没有改变，不可无限传代D遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无遗传物质发生改变，且有癌变特点，可以无限传代限传代 5、在动物细胞培养、在动物细胞培养(piyng)中有部分细胞可中有部分细胞可能在培养能在培养(piyng)条件下无限制地传代下去，这种条件下无限制地传代下去，这种传代细胞称之为传代细胞称之为: A原代培养原代培养(piyng) B传代培养传代培养(piyng) C细胞株细胞株 D细胞系细胞系CD第80页/共139页第八十一页，共140页。 7.（09江苏）下图是一个江苏）下图是一个(y )新生小鼠的新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。 （1）肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞）肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞 。 （2）气室中充入）气室中充入5C02：气体的主要作用是：气体的主要作用是 。 （3）培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生）培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的长，但要注意选择抗生素的 ，以，以保证抗生素对肝脏无害。保证抗生素对肝脏无害。吸收氧气吸收氧气(yngq)和营养物质、排出代谢废物和营养物质、排出代谢废物维持维持(wich)培养液适宜的培养液适宜的pH种类和剂量种类和剂量第81页/共139页第八十二页，共140页。08年宁夏卷回答下列有关动物年宁夏卷回答下列有关动物(dngw)细胞培养细胞培养的问题：的问题： 在动物在动物(dngw)细胞培养的过程中，当贴细胞培养的过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面壁细胞分裂生长到细胞表面 时，细时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的 。此时，瓶壁上形成的细胞层数是。此时，瓶壁上形成的细胞层数是 ，要使，要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是可用的酶是 。 随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现停止，进而出现 的现象；但极少的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成质发生改变而变成 细胞，该种细胞细胞，该种细胞的黏着性的黏着性 ，细胞膜表面蛋白质（糖蛋，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量白）的量 。相互相互(xingh)接触接触单层单层胰蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi)衰老甚至死亡衰老甚至死亡接触抑制接触抑制不死性不死性降低降低减少减少第82页/共139页第八十三页，共140页。检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到好选用细胞分裂到 期的细胞用显微镜进行观察。期的细胞用显微镜进行观察。在细胞培养过程中，通常在在细胞培养过程中，通常在 条件下保存条件下保存细胞，因为细胞，因为(yn wi)在这种条件下，细胞中在这种条件下，细胞中 的活性降低，细胞的的活性降低，细胞的 速率降低。速率降低。给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为了排斥现象，这是因为(yn wi)机体把移植的皮肤机体把移植的皮肤组织当作组织当作 进行攻击。进行攻击。中中冷冻冷冻(lngdng)酶酶新陈代谢新陈代谢(xn chn dixi)抗原抗原 第83页/共139页第八十四页，共140页。 既然既然(jrn)(jrn)动物体细胞核仍具有全能性，为什么不动物体细胞核仍具有全能性，为什么不能直接利用动物体细胞培育动物体？能直接利用动物体细胞培育动物体？ 利用利用(lyng)动物体细胞核动物体细胞核移植技术移植技术动物细胞的全能性会随着动物细胞的全能性会随着(su (su zhe)zhe)动物细胞分化程度的提高而逐动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。 怎样才能使动物体细胞表现出全能性呢？怎样才能使动物体细胞表现出全能性呢？第84页/共139页第八十五页，共140页。1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎(piti)，这个新的胚胎(piti)最终发育成动物个体。核移植核移植（难度（难度(nd)高）高）受体细胞：受体细胞：M期的期的卵母细胞卵母细胞三、动物三、动物(dngw)体细胞核移体细胞核移植技术植技术胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，细胞分化程度低，恢复全能性容易恢复全能性容易用核移植的方法得到的动物用核移植的方法得到的动物称为克隆动物称为克隆动物第85页/共139页第八十六页，共140页。卵母细胞卵母细胞黑面母绵羊黑面母绵羊白面母绵羊白面母绵羊乳腺细胞乳腺细胞细胞质细胞质细胞核细胞核细胞核移植细胞核移植 (yzh)(yzh)早期胚胎早期胚胎卵裂卵裂C母绵羊子宫母绵羊子宫胚胎移植胚胎移植多莉羊多莉羊分娩分娩妊娠妊娠融合后的卵母细胞融合后的卵母细胞2.体细胞核移植过程体细胞核移植过程(guchng)电脉冲刺激电脉冲刺激第86页/共139页第八十七页，共140页。供体细胞（供核）供体细胞（供核）细胞培养细胞培养体细胞体细胞卵巢卵巢(luncho)卵母细胞（卵母细胞（M中期：供质）中期：供质）去核去核无核卵母细胞无核卵母细胞注入注入(zh r)细胞融合细胞融合重组重组(zhn z)细胞细胞构建重组胚胎构建重组胚胎胚胎移植胚胎移植代孕母体代孕母体生出与生出与供体供体奶牛遗传基础相同的犊牛奶牛遗传基础相同的犊牛归纳归纳:1.共分成两大阶段：共分成两大阶段：核移植和胚胎移植核移植和胚胎移植2.取卵母细胞作受体细胞的取卵母细胞作受体细胞的原因原因是是:它是最大的细胞它是最大的细胞,易操作；易操作；含有激发细胞核全能性的物质含有激发细胞核全能性的物质3.严格来说新个体有卵母细胞的细胞质所以有严格来说新个体有卵母细胞的细胞质所以有两个亲本的性两个亲本的性状状2.体细胞核移植过程体细胞核移植过程第87页/共139页第八十八页，共140页。（M卵母细胞）卵母细胞）减数减数(jin sh)第二次分裂中期第二次分裂中期去核的卵母细胞去核的卵母细胞供体细胞注入供体细胞注入(zh r)去核卵去核卵母细胞母细胞受体细胞激活受体细胞激活(j hu)，完，完成减数分裂、成减数分裂、发育发育胚胎移植胚胎移植第88页/共139页第八十九页，共140页。2 2、为什么不是取供体、为什么不是取供体细胞核进行核移植操作细胞核进行核移植操作(cozu)(cozu)，而是直接将，而是直接将供体细胞整个注入去核供体细胞整个注入去核卵母细胞中？卵母细胞中？保证供核不被破坏，使所得保证供核不被破坏，使所得(su d)个体的性状更符合供体。个体的性状更符合供体。 1 1、受体细胞为什么、受体细胞为什么选用卵母细胞？选用卵母细胞？ 卵母细胞体积大，易操作，而且含有促使细胞核表达全能性的某种物质和营养物质。卵母细胞体积大，易操作，而且含有促使细胞核表达全能性的某种物质和营养物质。 2.2.体细胞核移植的过程体细胞核移植的过程第89页/共139页第九十页，共140页。P49 P49 讨论讨论(toln)(toln)： 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部(qunb)(qunb)来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。1.1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前之前(zhqin)(zhqin)，为什么必须先去掉受体，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？卵母细胞的核？2.2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010代以内的细胞，想一想，这是为什么？代以内的细胞，想一想，这是为什么？ 培养的动物细胞一般当传代至培养的动物细胞一般当传代至10105050代左右时，部代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而发生突变，而1010代以内的细胞一般能保持正常的二倍代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代胞正常的遗传基础，通常采用传代1010代以内的细胞。代以内的细胞。第90页/共139页第九十一页，共140页。2.2.体细胞核移植技术的应用体细胞核移植技术的应用(yngyng)(yngyng)前景前景1 1、在畜牧业中可、在畜牧业中可以加速家畜遗传以加速家畜遗传改良改良(giling)(giling)的进程的进程. .2 2、保护濒危、保护濒危(bnwi)(bnwi)物种物种. .3 3、医药卫生领域生产医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官医用蛋白质及组织器官的移植的移植. .第91页/共139页第九十二页，共140页。克隆动物的研究克隆动物的研究(ynji)(ynji)意义意义1. 1.克隆动物作为生物反应器，生产克隆动物作为生物反应器，生产(shngch(shngchn)n)医用蛋白医用蛋白2. 2.改良动物品种改良动物品种 3. 3.治疗人类疾病，作为供体治疗人类疾病，作为供体4. 4.保护濒危动物保护濒危动物第92页/共139页第九十三页，共140页。3.3.体细胞核移植技术存在体细胞核移植技术存在(cnzi)(cnzi)的问题的问题许多克隆(k ln)动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异常肥胖，发育困难，免疫失调等。成功率非常低及克隆(k ln)动物食品的安全性问题。第93页/共139页第九十四页，共140页。体细胞核移植技术存在体细胞核移植技术存在(cnzi)的问题的问题 许多克隆动物表现出遗传和生许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型大，异常肥胖，发理缺陷，如体型大，异常肥胖，发育困难，脏器育困难，脏器(zn q)缺陷，免疫缺陷，免疫失调等。失调等。 在研究方面，克隆动物基因组在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。在应用上，生产问题尚在研究中。在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。还有一定距离。第94页/共139页第九十五页，共140页。3动物体细胞核移植及克隆技术引发的伦理问题(1)原理(yunl)：动物细胞核具有全能性(2)核移植过程(以高产奶牛克隆为例)第95页/共139页第九十六页，共140页。(3)克隆人的类型(lixng)及其伦理问题第96页/共139页第九十七页，共140页。一、动物(dngw)细胞融合1.概念概念(ginin)： 动物细胞融合（动物细胞融合（cell fusion）也成细胞杂交，）也成细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合是指两个或多个动物细胞结合(jih)形成一个细形成一个细胞的过程。胞的过程。 融合和形成的具有原来两个或多个细胞遗传物质融合和形成的具有原来两个或多个细胞遗传物质的单核细胞，称为的单核细胞，称为杂交细胞杂交细胞。2 2、原理：、原理：、原理：、原理：细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性细胞膜的流动性第97页/共139页第九十八页，共140页。3.融合融合(rngh)过程：过程：诱导诱导诱导诱导(yudo)(yudo)融合的方法？融合的方法？融合的方法？融合的方法？第98页/共139页第九十九页，共140页。诱导诱导(yudo)方法：方法：物理物理(wl)方方法：法：化学法：化学法：生物生物(shngw)法：法：灭活的病毒灭活的病毒电激等电激等聚乙二醇（聚乙二醇（PEG)第99页/共139页第一百页，共140页。 为什么灭活的为什么灭活的 病毒病毒(bngd)能能作诱导剂？作诱导剂？3.融合融合(rngh)过程：过程：第100页/共139页第一百零一页，共140页。灭活病毒灭活病毒灭活病毒灭活病毒(bngd)(bngd)(bngd)(bngd)诱导细胞融合的原理：诱导细胞融合的原理：诱导细胞融合的原理：诱导细胞融合的原理：n n病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相互相(hxing)(hxing)凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。胞发生融合。n n灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏这些病原灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏这些病原体的抗原结构。体的抗原结构。第101页/共139页第一百零二页，共140页。植物细胞杂交与动物植物细胞杂交与动物(dngw)细胞融合细胞融合的比较的比较比较项目比较项目植物体细胞杂交植物体细胞杂交动物细胞融合动物细胞融合原理原理融合前处理融合前处理使用的酶使用的酶诱导方法诱导方法主要用途主要用途细胞细胞(xbo)膜膜的流动性细胞的流动性细胞(xbo)的全能的全能性性细胞膜的流动性细胞膜的流动性纤维素酶、果胶酶纤维素酶、果胶酶胰蛋白酶胰蛋白酶(y dn bi mi) 物理方法物理方法（离心、振荡、电激）离心、振荡、电激） 化学方法（化学方法（PEG）物理、化学方法物理、化学方法灭活的病毒灭活的病毒获得杂种植株获得杂种植株制备单克隆抗体制备单克隆抗体去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导原生质体融合导原生质体融合使细胞分散后使细胞分散后诱导细胞融合诱导细胞融合第102页/共139页第一百零三页，共140页。4.意义意义(yy)： 突破(tp)了有性杂交方法的局限，使远缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间）成为可能。5.应用应用(yngyng)：最重要的用途是最重要的用途是制备单克隆抗体制备单克隆抗体第103页/共139页第一百零四页，共140页。思考思考？1. 1. 抗体由何种细胞产生？如何产生？抗体由何种细胞产生？如何产生？2. 2. 抗体的化学抗体的化学(huxu)(huxu)本质是什么？本质是什么？ 与抗原作用的特点？与抗原作用的特点？ 主要分布在哪里？主要分布在哪里？3. 3. 用传统的方法如何获得抗体？用传统的方法如何获得抗体？(三)单克隆抗体(kngt)第105页/共139页第一百零六页，共140页。第106页/共139页第一百零七页，共140页。思考思考？1. 1. 抗体由何种细胞产生？如何抗体由何种细胞产生？如何(rh)(rh)产生？产生？2. 2. 抗体的化学本质是什么？抗体的化学本质是什么？ 与抗原作用的特点？与抗原作用的特点？ 主要分布在哪里？主要分布在哪里？3. 3. 用传统的方法如何用传统的方法如何(rh)(rh)获得抗体？获得抗体？(三)单克隆抗体(kngt)第107页/共139页第一百零八页，共140页。抗体的传统抗体的传统(chuntng)生产方生产方法法从从血血清清(xuqng)中中分分离离抗抗体体该法制备抗体该法制备抗体(kngt)的特的特点：点： 产量低、纯度低，且抗体产量低、纯度低，且抗体(kngt)的特异性差、灵敏的特异性差、灵敏度低。度低。多多种种效效应应B细细胞胞动动物物体体内内多多种种抗抗体体抗抗原原 第108页/共139页第一百零九页，共140页。单克隆抗体单克隆抗体(kngt)的制备的制备单克隆单克隆(k ln)(k ln)抗体抗体: :单个细胞克隆单个细胞克隆(k (k ln)ln)产生的化学性质单一特异性强的抗体产生的化学性质单一特异性强的抗体利用效应利用效应B细胞产生抗体的功能细胞产生抗体的功能利用肿瘤细胞无限利用肿瘤细胞无限(wxin)增殖的特性增殖的特性利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得杂交利用细胞融合的技术将两种细胞融合获得杂交瘤细胞瘤细胞利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞利用动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞设计方案：设计方案：第109页/共139页第一百一十页，共140页。 1、过程、过程(guchng) 注射(zhsh)抗原已免疫的已免疫的B淋巴细胞淋巴细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选(shixun)杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养细胞培养筛选筛选，继续培养，继续培养足够数量的、能产生特定抗体的细胞群足够数量的、能产生特定抗体的细胞群体外培养体外培养注射到小鼠腹腔注射到小鼠腹腔单克隆抗体单克隆抗体第110页/共139页第一百一十一页，共140页。骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞免疫小鼠免疫小鼠免疫小鼠免疫小鼠单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体筛选筛选筛选筛选克隆、克隆、克隆、克隆、筛选筛选筛选筛选体内培养体内培养体内培养体内培养体外培养体外培养体外培养体外培养B B B B淋巴细胞淋巴细胞淋巴细胞淋巴细胞（选择（选择（选择（选择(xunz)(xunz)(xunz)(xunz)培养基）培养基）培养基）培养基）（抗体（抗体（抗体（抗体(kngt)(kngt)(kngt)(kngt)检测）检测）检测）检测）细胞融合细胞融合细胞融合细胞融合杂交细胞杂交细胞杂交细胞杂交细胞第111页/共139页第一百一十二页，共140页。1 1、（只考虑两两融合）融合细胞几种类型？、（只考虑两两融合）融合细胞几种类型？、（只考虑两两融合）融合细胞几种类型？、（只考虑两两融合）融合细胞几种类型？2 2、本过程中进行了两次筛选，目的分别、本过程中进行了两次筛选，目的分别、本过程中进行了两次筛选，目的分别、本过程中进行了两次筛选，目的分别(fnbi)(fnbi)是什是什是什是什 么？第么？第么？第么？第1 1次筛选要淘汰哪些细次筛选要淘汰哪些细次筛选要淘汰哪些细次筛选要淘汰哪些细胞？胞？胞？胞？3 3、杂交瘤细胞有何特点？、杂交瘤细胞有何特点？、杂交瘤细胞有何特点？、杂交瘤细胞有何特点？4 4、本过程利用的哪些技术？、本过程利用的哪些技术？、本过程利用的哪些技术？、本过程利用的哪些技术？思考以下思考以下(yxi)问题：问题：第112页/共139页第一百一十三页，共140页。单克隆抗体制备过程单克隆抗体制备过程(guchng)中两次筛选的比较中两次筛选的比较第113页/共139页第一百一十四页，共140页。第114页/共139页第一百一十五页，共140页。2、单克隆抗体、单克隆抗体(kngt)的优点的优点特异性强、灵敏度高特异性强、灵敏度高第115页/共139页第一百一十六页，共140页。3、单克隆抗体、单克隆抗体(kngt)的应用的应用（1）作为诊断试剂）作为诊断试剂最广泛应用最广泛应用准确准确(zhnqu)、高效、简易、快速、高效、简易、快速（如同位素标记单（如同位素标记单（如同位素标记单（如同位素标记单克隆抗体，可诊断克隆抗体，可诊断克隆抗体，可诊断克隆抗体，可诊断肿瘤肿瘤肿瘤肿瘤(zhngli)(zhngli)、心血管畸形等）心血管畸形等）心血管畸形等）心血管畸形等）第116页/共139页第一百一十七页，共140页。（2 2）运载）运载）运载）运载(ynzi)(ynzi)药物药物药物药物生物导弹生物导弹生物导弹生物导弹= =单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体+ +药物药物药物药物(yow)(yow)，治疗肿瘤），治疗肿瘤），治疗肿瘤），治疗肿瘤）(“(“生物导弹生物导弹生物导弹生物导弹” ” 单抗导向，药物单抗导向，药物单抗导向，药物单抗导向，药物(yow)(yow)为弹头为弹头为弹头为弹头) )第117页/共139页第一百一十八页，共140页。 看书上看书上53页图，分组讨论，单抗制备过程分哪几步页图，分组讨论，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？请用箭头把以下代表单克隆抗体制备过程步骤的图解(tji)的字母按正确顺序连接起来。顺序是？的字母按正确顺序连接起来。顺序是？ 第118页/共139页第一百一十九页，共140页。1.单克隆抗体(kngt)制备(1)诱导动物细胞融合的原理： 。(2)诱导动物细胞融合的方法：物理法离心、振动、电激等；化学法聚乙二醇；生物法 。细胞膜具有细胞膜具有(jyu)一定的流动性一定的流动性灭活病毒灭活病毒(bngd)小结小结小结小结第119页/共139页第一百二十页，共140页。(2)单克隆抗体制备(zhbi)过程第120页/共139页第一百二十一页，共140页。(3)单克隆抗体的优点：、灵敏度高，可大量制备。(5)单克隆抗体的应用(yngyng)：作为；用于治疗疾病和运载药物。特异性强特异性强诊断诊断(zhndun)试剂试剂第121页/共139页第一百二十二页，共140页。5比较(bjio)动物细胞培养、核移植与动物细胞融合第122页/共139页第一百二十三页，共140页。第123页/共139页第一百二十四页，共140页。第124页/共139页第一百二十五页，共140页。思维激活思维激活判断正误判断正误(1)(1)植物组织培养常用液体培养基，动物细胞培养常植物组织培养常用液体培养基，动物细胞培养常用固体培养基用固体培养基( () )。(2)(2)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞是生具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞是生物物(shngw)(shngw)克隆的重要条件之一克隆的重要条件之一() )(3)(3)一般血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗一般血清中的抗体是一群识别不同抗原部位的抗体混合物，单抗则识别抗原分子的特殊部位，具专体混合物，单抗则识别抗原分子的特殊部位，具专一性一性( () )。第125页/共139页第一百二十六页，共140页。(4)细胞克隆的基本要求是：必须保证分离出来的细胞是一个而不是多个()。(5)在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液()。(6)二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的()。(7)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以(ky)把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去 ()。第126页/共139页第一百二十七页，共140页。思考与填空仔细阅读图示及相关内容(nirng)辨析并填充其含义从A、B到C的过程可以表示不同的含义(如图所示)：若A、B为动物细胞，则该过程表示；若B为精子，A为卵细胞，则该过程表示；若A为除去细胞核的卵母细胞，B为细胞核，则该过程表示。细胞融合细胞融合受精受精(shu jng)核移植核移植第127页/共139页第一百二十八页，共140页。1(2013浙江(zhjin)理综，6)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是()。动物动物(dngw)细胞培养技术细胞培养技术C第128页/共139页第一百二十九页，共140页。2(2013海南卷，31)单纯疱疹病毒型(HSV1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV1的单克隆抗体可快速检测(jinc)HSV1。回答下列问题：(1)在制备抗HSV1的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗_的抗体检测(jinc)呈阳性，说明小鼠体内产生了_反应，再从小鼠的_中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的_细胞融合，再经过筛选、检测(jinc)，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是_。单克隆抗体的制备过程单克隆抗体的制备过程(guchng)及选择培养基的制备及选择培养基的制备HSVHSV1 1蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)体液免疫体液免疫脾脏脾脏骨髓瘤骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体无限增殖且产生专一抗体第131页/共139页第一百三十二页，共140页。(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的_中使其增殖(zngzh)，再从_中提取、纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV1蛋白，其原因是该抗体具有_和_等特性。腹腔腹腔(fqing)腹水腹水(fshu)纯度高纯度高特异性强特异性强第132页/共139页第一百三十三页，共140页。3(2013南通中学调研)有关“治疗(zhlio)性克隆”的说法错误的是()。A可解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥问题B其核心技术是胚胎干细胞培养技术C胚胎干细胞可以克隆出不同组织细胞的根本原因是基因的选择性表达D中国政府既反对生殖性克隆人，也反对治疗(zhlio)性克隆生物技术生物技术(jsh)伦理问题伦理问题 D第136页/共139页第一百三十七页，共140页。题后反思(1)克隆技术形成重组(zhnz)细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。(2)克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。第137页/共139页第一百三十八页，共140页。(3)(3)核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同：克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来自于供体细胞核，但其核外线来自于供体细胞核，但其核外线粒体中的粒体中的DNADNA主要来自于受体卵细胞。主要来自于受体卵细胞。性状是基因与环境性状是基因与环境(hunjng)(hunjng)共同作用的结果。供核共同作用的结果。供核动物生活的环境动物生活的环境(hunjng)(hunjng)与克隆动物所生活的环境与克隆动物所生活的环境(hunjng)(hunjng)不会完全相同，其性状也不可能和供核动物不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。完全相同。在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。物没有的性状。第138页/共139页第一百三十九页，共140页。内容(nirng)总结会计学。细胞水平或细胞器水平。受精卵生殖细胞体细胞。胚胎干细胞其他干细胞体细胞。5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。属于无性繁殖，变异(biny)类型为染色体变异(biny)。1. 为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯。（1）肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞。既然动物体细胞核仍具有全能性，为什么不能直接利用动物体细胞培育动物体第一百四十页，共140页。