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细胞工程的理论基础PPT课件

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细胞工程第一章PPT课件

细胞工程第一章PPT课件

细胞培养技术需要提供适宜的环 境条件，包括温度、湿度、气体 组成等，以维持细胞的正常生理
状态。
细胞培养技术分类
原代细胞培养
直接从生物体内取出的细胞进行的培养。
传代细胞培养
将原代细胞经过分裂、生长，形成细胞系或细胞株，再进行的培养。
细胞系
从原代细胞培养中获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞株
通过选择和克隆化获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞工程应用领域
农业、医学、生物制药、生物能源等领域。
细胞工程应用
农业领域
通过细胞工程改良作物品种， 提高产量和抗性，培育抗虫、
抗病、抗旱等新品种。
医学领域
用于疾病治疗、药物研发和人 体组织工程，如干细胞治疗、 基因治疗和人工器官等。
生物制药领域
通过细胞培养技术生产疫苗、 抗体、干扰素等生物药物，提 高药物产量和纯度。
技术难题
加强基础研究，提高细胞工程技术的稳定性 和安全性。
成本与普及度
降低细胞工程技术成本，使其更广泛地应用 于临床治疗。
安全性与长期影响
加强长期追踪观察，确保细胞工程技术对人 类健康无不良影响。
细胞工程对人类社会的影响
医疗保健
细胞工程技术将为疾病治疗提供更多有效手 段，提高人类健康水平。 Nhomakorabea生物技术产业
细胞工程第一章
目录
• 细胞工程简介 • 细胞培养技术 • 干细胞研究 • 基因编辑技术 • 细胞工程展望
01
细胞工程简介
细胞工程定义
细胞工程定义
细胞工程是一门应用细胞生物学和分子生物 学原理与方法，在细胞水平上改变生物遗传 特性的技术。
细胞工程原理
通过细胞培养、细胞融合、染色体操作和基因转移 等技术，实现对细胞遗传特性的改造和优化。

《细胞工程绪论》PPT课件

《细胞工程绪论》PPT课件

• 胚胎培养：幼胚
h
6
h
7
1 植物新品种
感染束顶病毒的香蕉 植株
h正常香蕉植
8
株
植物新品种
普通玫瑰
蓝玫瑰
h
9
红豆杉细胞培养生产紫杉醇
• 取7、8月份新生嫩枝为外植体
流水冲洗，75%酒
精30s，0.1% HgCl2 5min
嫩枝切段
形态
学下端（近地端）接触培养基接种
2~3周灰白色
愈伤
测紫杉醇含量
h
23
四、细胞工程的应用
• 1. 植物细胞工程的应用
• 快速繁殖 • 植物脱毒 • 倍性育种和体细胞杂交育种 • 次生代谢产物生产 • 种质资源保存
h
24
四、细胞工程的应用
• 2、动物细胞工程的应用
• 生物制品生产：疫苗、干扰素、多种功能蛋白等 • 药物测试 • 组织移植 • 干细胞（B淋巴细胞） • 细胞生物学基础研究
• 动物细胞工程：动物细胞、组织、器官在离体条件 下的培养和利用等技术的总称。主要包括细胞培养 技术、融合技术、胚胎工程技术、克隆技术等。
h
5
1、植物细胞工程（分类）
• 植株培养：幼苗
• 器官培养：根、茎、叶、花、果等
• 组织培养：表皮、顶端分生组织
• 细胞培养：叶肉细胞、花粉细胞等
• 原生质体培养：
h
12
1、植物细胞工程的发展
• （1）探索阶段
• 1902年 德国植物学家Haberlandt 首次提 出细胞全能性假说并进行离体培养实验。
• 结果
材料
• 风眼兰 +蔗糖
栅栏组织 h
Knop溶液13
➢我愿意指出：在我的培养实验中，虽然经 常观察到细胞的明显生长，但从未观察到细 胞分裂。发现单细胞培养的条件，将是未来 培养试验的难题。在未来，人们可以成功地 从营养细胞培养出人工胚。

植物细胞工程的理论基础PPT课件

植物细胞工程的理论基础PPT课件
第39页/共72页
• 菊苣根
第40页/共72页
§3.离体培养下的遗传与变异
一、培养细胞变异的类型 二、变异原因 三.影响离体培养细胞遗传变异的因子 四.体细胞无性系变异的诱导 五、优良变异的筛选方法 六.体细胞无性系变异的利用 七、变异的抑制
第41页/共72页
一、培养细胞变异的类型
第42页/共72页
第14页/共72页
2.细胞分化与极性建立
极性是指植物的器官、组织、甚至单个细胞在不同的轴向上存在的某种形 态结构以及生理生化上的梯度差异。
在很多情况下，细胞的不均等分裂是是细胞极性建立的标志。 无论是在活体还是在离体条件下，一般认为，极性的建立和维管成分的产生， 是植物细胞分化的基本特征。
第15页/共72页
§1.细胞全能性
一. 细胞全能性的一般概念 二.细胞分化 三.离体培养中细胞的脱分化、再分化
第1页/共72页
一.细胞全能性的一般概念
一个细胞所具有的产生完整生物个体的固有 能力称之为细胞的全能性。 细胞全能性的绝对性与相对性: 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都 具有良好的培养反应;即使对于植物细胞而言， 细胞全能性也并不意味着任何细胞均可以直 接产生植物个体;动、植物细胞全能性的表现 程度存在明显的差异。
• a激素 • b蔗糖浓度 • c 光照与温度
第17页/共72页
a.激素
生长素能促进维管组织形成 细胞分裂素与木质部的发生有关
第18页/共72页
激素在细胞分化中的作用，可能是通过在转录或翻译 水平上的调节作用而影响相关基因的表达从而调控细 胞分化。
第19页/共72页
b、蔗糖浓度
Wetmore 和 Sorokin 的洋丁香组织培养中试验

第四章 第二节细胞工程简介PPT课件

第四章 第二节细胞工程简介PPT课件
• C 获取细胞 原生质融合 组织培养 杂种植株
• D 获取细胞 原生质直接融合 组织培 养
22
• 3）植物体细胞杂交尚未解决的问题是
•
（ C）
• A 去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
• B 将杂种细胞培育成植株
• C 让杂种细胞按照人们的需求表现出亲代 的优良性状
• D 尚未培育出属间杂种植物
16
• 思考： • 1）植物细胞表现出全能性的必要条件
是什么？ 2.）离体的器官、组织或细胞如果不进
行脱分化处理，能否培养成完整植物体？ 3.）决定植物细胞脱分化、再分化的关
键因素是什么？ 4.）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？
17
• 3） 影响脱分化的一个重要因素是植物 激素。当细胞分裂素与生长素共同使用 时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两 者不同的浓度配比在再分化过程中，分 别对诱导根或芽的产生起关键作用。当 细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利 于芽的发生；浓度比低时，有利于根的 发生。
23
二、动物细胞工程
常用的技术手段： 包括动物细胞培养、动物细胞融合、
单克隆抗体、胚胎移植、核移植等 。 动物细胞培养是其他细胞工程技术
的基础。
24
• （பைடு நூலகம்）动物细胞培养
• 1、培养液（液体培养基）： • 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、
动物血清等。 • 2、过程：
25
原 代 培 养
(2002-12-10 16:28:53)
第四章 第二节细胞工程简介
细胞工程——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， 在细胞整体水平或细胞器水平上，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。

第二章细胞工程的理论基础

第二章细胞工程的理论基础

在植物的组织培养中，从一块外植体形成典型的愈伤组织，大致要 经历三个时期：启动期、分裂期和形成期 起动期通过一些刺激因素(如机械损伤、改变光照强度)和激素的诱 导作用，使外植体细胞的合成代谢活动加强 植物组织培养中诱导外植体细胞分裂形成的愈伤组织，大都不是损 伤的结果。
常用细胞分裂素和生长素比例在1:l来诱导植物材料愈伤组织的形成。
•1970年Steward等用悬浮培养的胡萝卜 单个细胞培养成可育的胡萝卜植株。
1997年英国学者克隆出 “多莉”羊
2）细胞全能性的绝对性与相对性:
不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的培养反应; 细胞全能性也并不意味着任何细胞均可以直接产生植物个体; 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显的差异。 高度分化的植物细胞 保持着全能性
细胞分化的分子基础
1、细胞分化是基因选择性的表达的结果 根据与细胞分化的关系细胞中基因分为两大类：
管家基因（house
keeping gene)
维持细胞最基本生命活动所不可缺少的基因，对分化只起辅助作用 的基因。这些基因在各类细胞 中都可以表达。
奢侈基因（luxury
gene)
编码特异性蛋白的基因，与各种分化细胞的特定性状直接相关。这 类基因对细胞自身生存无直接影响。这些基因只有在特定的分化细 胞 中表达。 2、细胞分化的实质是基因的选择性表达
4.温度
愈伤组织诱导培养时，温度可以适当提高，而分化温度比诱导温度 要低。如烟草，愈伤组织生长时33℃仍可良好生长，而分化则必需 在18℃条件下才适宜。 与光周期相似，某些需要通过低温春化的植物，在离体培养中器 官形成有时也需要低温处理，特别时对于某些特殊目的的培养，需 要考虑这一因素，如菊苣根培养产生的愈伤组织，诱导分化时经低 温处理可形成花芽，而在25℃下培养只能形成营养芽。

第二章细胞工程的理论基础0

第二章细胞工程的理论基础0
包括动、植物细胞
细菌
蓝藻
植物细胞
动物细胞
(二)染色质与染色体
染色质与染色体是怎样区分的？
染色质和染色体是同一种物质在 细胞周期不同时间的不同形式。
染色质：指细胞分裂间期细胞中由DNA、组蛋白、 非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结
构，பைடு நூலகம்间期细胞遗传物质的存在形式。
染色体：指细胞有丝分裂或减数分裂过程中由染色
育形成不同的组织与器官。
胚胎发育
胚胎发育
5．遗传与育种
培养动植物优良品种可采用：
（1）细胞融合、杂交。 （2）人工诱发突变。 （3）多倍体诱导等染色体工程。 （4）转基因技术。 （5）组织培养、胚胎移植、克隆技术等。
主要元素： O、C、H、N 、P、S 微量元素： Ca、Na、K、Cl、Mg、Fe
Cu 、 Zn、B、Mo、I、Mn Co、Cr 、Ba、W 、 Ni
（1）生命无机物：
水 无机盐
在生物体中水的平均含量通常占65～70%。 水的特殊理化性质，对生化反应很重要，是生 命活动的必要条件。
（2）细胞有机物：
只复制一次，形成的四个子细胞染
色体数目减半。
同源染色体配对 非姊妹染色体交叉造成基因重组
精 细 胞 减 数 分 裂
(五)细胞分化与细胞全能性
1．细胞分化 细胞分化：个体细胞发育过程中， 后代
细胞在形态、结构和生理功能 上发生差异的过程。
2．表达基因类型
持 家 基 因： 指维持细胞生存所必 需的基因。
组织专一基因：指在各种细胞中 专一选择表达
的基因，其表达合成了 组织专 一的蛋白质。
3．其他名词
发育潜能：指细胞分化能力的强弱。 细胞全能性：指细胞具有发育成完整个体的潜能。 细胞多能性：指随着胚胎发育，有的体细胞失去全
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第二节 组织培养的细胞生物学
一、体内外细胞的差异和分化
（一）体内外细胞的差异
培养细胞最多见的表现是：失去原有组织结构和细胞形 态，分化减弱或不显，出现类似“反祖” 现象；表现为细 胞趋单一化，或获得不死性，或变成具有恶性性状的细胞群。
1.与体内主要不同 相对孤立、相对单一 缺乏体内的系统作用、失去神经体液的调节 和细胞相互间的影响
四、细胞培养的缺点
现人工模拟体内环境的技术已经很高,
但, 人工所模拟的条件与体内实际情况 仍不完全相同. 当细胞被置于体外培养后,
生活在缺乏动态平衡的环境中,
久了，必然发生变化.
因此，对于体外培养的细胞，应该把他们视作 一种既能保持动物体内原细胞一定的性状、结构和 功能又具有某些改变的特定的细胞群体，而不能将 之与体内的细胞完全等同。
生长，并保持其原有结构和功能的培养技 术。
体 外 培 养 的 种 类
二、 细胞培养的现实意义
生物技术上：生产各种生技术产品如：狂犬病、小儿麻痹 症等病毒疫苗，表皮生长因子及干扰素、白 细胞介素等生长因子及单克隆抗体等。
科学研究上：在病毒学、免疫学、遗传学、肿瘤学等方面。 临床医学上：胎儿的遗传性疾病分析，药物筛选及某些疾
记录: 摄影照片、缩时电影、电视--
5.研究的范围比较广泛
学科多： 细胞学、免疫学、肿瘤学、生物化学、遗传学、分子生物学等
对象广： 各种动物：低等动物--高等动物--人类 一种动物：不同年龄-不同组织-正常或异常（肿瘤--）期、重复性好的、生物学性状 相似的实验对象
3. 研究的样本可以达到比较均一性
通过细胞培养一定代数后，所得到的细胞系 则可以达到均一性而属于同一类型的细胞，需要 时，可采用克隆化等方法使细胞达到纯化。
4. 研究内容便于观察、检测和记录
采用各种研究技术、记录方法：
研究: 倒置生物显微镜、荧光显微镜、电子显微镜、流 式细胞术、激光共焦显微镜、免疫组织化学、原 位杂交、同位素标记--
B：组织培养：将活体的一小片组织放在盛有 培养液的玻璃或塑料培养器皿中，待组织 块粘着后，沿底面平面移动生长的过程称 为组织培养。
从组织块中生长出来的仍然是细胞，细胞在
生长的同时也发生移动，至使组织培养难 以长时间维持其原有结构，结果也就成了 细胞培养。
C：器官培养：是指采取某些措施使器官的原 基、器官的一部分或整个器官在体外存活、
病的治疗等
三、细胞培养的优点
1.研究的对象是活细胞
在实验过程中，根据要求可始终保持细胞活 力，并可长时间监控、检测甚至定量评估一部分 活细胞的情况，包括活细胞的形态、结构、生命 活动等。
2. 研究条件可以人为控制
可以根据需要，控制包括pH、温度、氧气、 二氧化碳、张力等物理化学的条件，同时，可以 施加化学、物理、生物等因素作为条件而进行实 验观察，这些因素同样可以处于严格控制之下。
第二章 细胞工程的理论基础
动物细胞与组织培养（cell and tissue culture） 是动物细胞工程的重要技术基础。
动物的细胞与组织培养是指从活的机体中 取出组织或细胞，模拟机体内生理条件， 在体外建立无菌、适温和一定营养条件等， 使之生长和生存，并维持其结构和功能的 技术。
组织培养的概念
绝大多数有机体细胞属粘附型细胞，只有少数细胞类型如某些肿瘤细胞
和白细胞可在悬浮状态下生长。
贴附(粘附)型细胞
粘附:是大多数有机体细胞在体内 生存和生长发育的基本存在方式
含义 两方面
结果 基于粘附特性，使细胞与细胞之间相互结合形成组织，
有机体的绝大多数细胞必须
粘附于一固相表面 才能生存和生长。
培养时：这些细胞被放到体外环境中以后,同样需要粘附于 某一固相表面才能生存和生长，因而属于粘附型细胞。
五、细胞培养的工作原则
有标准化的工作方法
培养用的液体极多（如培养液、胰蛋白酶、HANKS液 及 抗菌素等），应由专人负责，并保证做到按规程行事，配 制浓度准确，灭菌可靠，所有配好的溶液瓶上都要标明名 称、浓度、消毒与否和制备日期等。
一切培养用品都要有固定的存放点，避免杂乱无章，其 中尤其重要的是：培养用品与非培养用品应严格分开，已 消毒品与未消毒品应分别存放。
其它，不定型
上皮细胞型
名称：仅形态上似体内，实际上不完全等于-来源：来源于外胚层，内胚层细胞
如：皮肤及其衍生物 消化道，乳腺，肺泡 上皮性肿瘤
形态：类似体内的上皮细胞 扁平，不规则多角形，中有圆形核
生长特点 易相连成片 相靠—紧密相连—
成薄层—
铺石状 生长时呈膜状移动 很少脱离细胞群而单
2.主要表现 失去原有组织结构和细胞形态 分化减弱或不显 细胞趋向单一化；
3.提示 要正确认识体外培养细胞
是一种特定条件下生长的细胞群体。
（二）培养细胞的分化
1．不适应(Deadaption)： 表现为，细胞在原体内时所拥有的分化特性减弱或不显，
如肝细胞产生酪氨酸转移酶(Tyrosine Aminotranserase)特性的 丧失.
组织培养这一名词实际上是一个通用名词， 习惯上泛指所有的体外培养。根据培养物 的不同可概括为三个不同概念：细胞培养、 组织培养和器官培养。
A：细胞培养：将组织块用机械方法或酶解法 分离成单个细胞，做成细胞悬液，再培养 于固体基质上，成单层细胞生长，或在培 养液中呈悬浮状态培养的技术称为细胞培 养。
2．脱分化或去分化(Dedifferentiation) 细胞也可能出现脱分化或去分化，即细胞失掉发生分
化的能力。
二、培养细胞形态分类
体外细胞培养物的生长类型
按生长方式:2型 粘附型细胞:附着在某一固相支持物表面才能生长的细胞。 悬浮型细胞:不必附着于固相支持物表面，而在悬浮状态下即可生长
的细胞。
粘附(锚定或锚着)依赖型(性)细胞：唯有粘附 于固相表面才能生存的细胞
类型
细胞在体内、外的粘附方式：存在差异
体内：粘附是全方位
外形具有复杂的立体特征
体外：多数情况，细胞只有一个附着平面
外形一般与体内时明显不同
按照培养细胞粘附生长时的主要形态，可分为几大类型
分类
根据形态大致的不同，主要2类：
上皮细胞型 成纤维细胞型