细胞工程技术概论
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第二章细胞工程第一节细胞工程概述学习目标一、知识与技能1.简述细胞工程的基本技术。
2.举例说出细胞工程的应用。
二、过程与方法1.通过阅读生物科学史,简述细胞工程的发展过程。
2.利用教材,归纳出细胞工程的基本技术。
三、情感、态度和价值观1.关注细胞工程研究的发展和前景。
课前导学1.二、细胞工程的基本技术1.细胞工程的概念:以______________为基本单位,在体外无菌条件下培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变,从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体,以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。
2.细胞工程的分类(1)根据研究对象的不同分类:________ __细胞工程,______ _ __细胞工程,____________ 细胞工程。
(2)根据所使用技术的不同分类:①______________技术:在无菌条件下________________植物细胞或组织,将其放在适当的培养基上,给予必要的生长条件,使它们在体外继续生长、增殖与分化,形成新的组织、器官和个体的技术。
②______________技术:采用自然或人工的方法使2个或多个_______________细胞融合为一个细胞的技术。
常用的促进细胞融合的方法有生物法(如________________)、化学法(如________________)和物理法(如________________)等。
③______________技术:将一个细胞的_____________转移到另一个__________的细胞中去,从而使受体细胞获得新的遗传信息,产生新的生命现象的技术。
.④_____________工程:人们按照一定的设计,有计划地消减、添加或替换同种或异种染色体,从而达到________________改变遗传性状和选育新品种的一种技术。
三、细胞工程的应用1.快速培养花卉及濒危植物2.获得无病毒作物3.开发洁净能源减少环境污染4.繁殖优良家畜品种及濒危动物5.医疗领域的应用质疑讨论1.常用的促进细胞融合的方法有哪几种?2.最常用的促进细胞融合的诱导剂是什么?3.细胞融合技术依据的原理是什么?反馈矫正1.下列关于细胞工程技术的叙述中,错误的是()A.以细胞为基本单位进行操作B.植物细胞间融合时需要去除细胞壁C.核移植时主要借助显微操作仪D.20世纪70~80年代已经培育出动植物之间杂交的新品种2.下列技术中,一般来说不属于细胞工程范围的是()A.组织培养B.细胞核移植C.基因芯片的应用D.细胞融合3.下列与细胞工程无关的是()A.克隆羊“多利”的产生B.2种烟草体细胞杂交获得新植株C.利用植物组织培养技术培育郁金香D.葡萄的嫁接4.下列细胞工程技术中,不涉及遗传物质改变的是()A.植物组织培养B.动物细胞融合C.细胞核移植D.真菌细胞融合5.植物体细胞在杂交前,需先除去细胞壁,这一过程中使用酶解法,所使用的酶是()A.蛋白质B.淀粉酶C.纤维素酶D.脂肪酶6.在细胞工程——原生质体融合育种技术中,其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除去,通常是采用纤维素酶和果胶酶的酶解破壁法处理。
第二章细胞工程第二章细胞工程●第一节细胞工程概述●第二节细胞工程基础知识●第三节植物细胞工程●第四节动物细胞工程●第五节微生物细胞工程(略)第一节细胞工程概述一、定义●应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似工程学的步骤,在细胞或细胞器水平上,改变细胞内的遗传物质以获得新细胞或新种产品的一门综合性科学技术。
二、操作对象:●细胞、受精卵、细胞器(原生质体、细胞核、染色体等)三、主要内容:●植物细胞工程●动物细胞工程●微生物细胞工程第一节细胞工程概述四、关键技术●无菌操作技术(非常严格)●细胞培养技术(离体培养)●细胞融合技术五、重要应用●优质植物快速培育与繁殖●优质动物的快速繁殖●生产活性产物和药品●新型物种的培育●器官修复和移植●珍稀濒危动植物资源的保护第一节细胞工程概述六、基本原理细胞的全能性(cell totipotency):一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息(基因),在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体,这种潜在的能力——全能性七、与其他生物工程的关系基因工程细胞工程酶工程发酵工程产品生化工程转基因小结:细胞工程概述●一、定义●二、操作对象:●三、主要内容:●四、关键技术●五、重要应用●六、基本原理●七、与其他生物工程的关系第二节细胞工程基础知识(复习) 一、细胞生物学基础(一)细胞的结构与功能真核细胞的基本结构光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜内质网高尔基复合体线粒体溶酶体过氧化氢体核膜核糖体中心粒微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质生物膜在结构上的联系细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系在蛋白质的合成、运输与分泌过程中还需要能量,这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸合成的ATP 提供的。
线粒体的内膜上有进行有氧呼吸所需的各种酶。
由此可见,细胞内的各种生物膜不但在结构上互相连系,在功能上也是既有分工又相互联系的。
各种生物膜的分工合作、相互配合是细胞生命活动协调进行的结构与功能的基础。
细胞工程(cell engineering)技术广义的细胞工程(cell engineering)指所有应用于生物学和医学的、以细胞为操作对象的技术手段,其中也包括细胞培养。
一般地说,细胞工程主要指应用各种手段对细胞不同结构层次(整体、细胞器、核、基因等)进行改造,如进行细胞融合、核移植、基因转移等,以获得具有特定生物学特性的细胞。
一.细胞融合技术在细胞自然生长情况下,或在其他人为添加因素存在下,使同种细胞之间或不同种类细胞之间相互融合的过程,即为细胞融合(cell fusi on)。
通过细胞融合,可将来源于不同细胞核的染色体结合到同一个核内,结果形成一个合核体的杂种细胞。
细胞在生长过程中,可能发生自发的融合,但几率很低。
在实际工作中常采用各种促融合手段,包括病毒类融合剂如仙台病毒、化学融合剂如聚乙二醇(PEG)及电激融合法等。
在进行细胞融合反应和适当时间的培养后,需要通过一定方法对两种亲本细胞融合产生的具有增殖能力的杂种细胞进行筛选。
筛选方法主要包括药物抗性筛选、营养缺陷筛选和温度敏感性筛选等。
细胞融合最典型的应用是单克隆抗体技术。
细胞融合技术的发展和骨髓瘤细胞株的建成促成了B细胞杂交瘤技术的建立和单克隆抗体技术的成功。
1975年Koehler和Milstein将用绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞和体外培养能长期繁殖的小鼠骨髓瘤细胞融合,获得了具有两种亲本细胞特性的杂交细胞,即既能在培养条件下长期生长增殖,又能分泌特异的抗绵羊红细胞的抗体的B淋巴细胞杂交瘤。
对这种融合细胞进行克隆化以后,即可获得来自同一细胞克隆的抗体,这种抗体具有高度的均一性,称为单克隆抗体。
二.核移植技术细胞核移植(nuclear transfer)是指将一个双倍体的细胞核(可来自胚胎细胞或体细胞)移植到去核的成熟卵母细胞或受精卵中。
重组的卵细胞可以植入母体,并能发育为与供核细胞基因型相同的后代,因此又称为动物克隆技术。
1997年诞生的克隆羊“多利”就是体细胞核移植技术的产物。
高三细胞工程知识点一、细胞工程概述细胞工程是一门研究如何使用生物学、化学和工程学的方法来控制、改造和利用细胞的学科。
它涉及到细胞培养、细胞分离和纯化、基因转移和表达等技术,广泛应用于医学、农业、食品工业等领域。
二、细胞培养技术1. 细胞培养基的制备细胞培养基是支持细胞生长和繁殖所必需的营养物质的混合物。
常用的培养基包括DMEM、RPMI1640等,其中主要包括氨基酸、维生素、无机盐等成分。
2. 细胞的传代细胞的传代是指将细胞从一个培养皿中移入新的培养皿,以维持细胞的生长和增殖。
传代过程中需要注意细胞数量的控制、细胞的状态以及培养基的适应性等问题。
3. 细胞凋亡与增殖调控细胞凋亡是指细胞主动死亡的过程,而细胞增殖调控与细胞周期相关,包括细胞周期的调控因子以及细胞周期检查点等。
三、细胞分离和纯化技术1. 细胞分离方法常用的细胞分离方法包括机械分离、酶解法、渗透法等。
机械分离是通过机械力的作用将细胞从组织中分离出来,酶解法是应用特定的酶将细胞与周围组织分离,渗透法是利用渗透压差将细胞分离出来。
2. 细胞纯化方法细胞纯化是指将目标细胞从混合细胞群中提取出来的过程。
常用的细胞纯化技术包括流式细胞术、免疫磁珠法、密度梯度离心法等。
四、基因转移与表达技术1. 基因转染技术基因转染指的是将外源基因导入到目标细胞中。
常用的基因转染技术包括化学法、转染剂法、电穿孔法、病毒载体法等。
2. 基因表达技术基因表达是指使外源基因在目标细胞中转录和翻译为蛋白质的过程。
常用的基因表达技术包括原核表达系统、真核表达系统等。
五、细胞工程在医学中的应用1. 细胞治疗细胞治疗是指将人体的细胞或转基因细胞注入到患者体内以治疗疾病。
常见的细胞治疗包括干细胞治疗、免疫细胞治疗等。
2. 细胞培养技术在药物筛选中的应用细胞培养技术广泛应用于药物筛选的过程中,可以通过观察细胞的生长情况、细胞代谢产物来评估药物的疗效和毒副作用。
六、细胞工程在农业中的应用1. 转基因植物细胞工程技术可以用于制造转基因植物,通过引入外源基因来增加植物的抗病性、抗虫性以及耐胁迫能力。
细胞工程技术细胞工程(cell engineering)是生物技术的主要学科之一,一般指通过细胞培养或融合等在细胞水平上进行遗传操作的技术。
植物细胞工程最基本的技术是离体培养,该技术是在人工控制的环境条件下,通过无菌操作,将植物细胞或其他类型的外植体(如花药、子叶等器官或组织)接种于培养基上,在一定环境下(温度、湿度、光照等)进行培养,使得培养或所操作的对象体现一定的生命活动并按照人们的意愿发育或发生性状的改变。
根据其应用目的又可分为细胞工程育种、细胞代谢产物生产、植物组织快繁、离体种质的保存等。
一、植物细胞工程技术发展简述植物细胞工程的理论基础是植物细胞全能性,而植物细胞的全能性的研究历史可以追溯到19 世纪30 年代德国科学家施莱登(Schleiden)和施旺(Schwann)提出的细胞学说。
1902 年德国植物学家Harberlandt 首次进行了高等植物的细胞培养实验,但未获得成功。
1904 年Hanning 对萝卜和辣根菜进行离体胚的培养可提前萌发成小苗。
1922—1925 年Knudson 和Laibach 通过胚培养法分别获得了兰花幼苗和亚麻杂种幼苗。
1930—1940 年,White、Gautheret、Nobercourt 等人通过对番茄、柳树、烟草、胡萝卜和马铃薯等作物的幼茎、根尖或块茎薄壁组织等进行的一系列离体培养实验研究,初步建立起植物组织培养技术体系。
1940—1960 年,美国的Skoog 等人对植物组织培养中培养基中的激素进行了较为系统的研究,建立起离体培养的器官分化激素配比模式,这为不同植物离体培养奠定了重要基础;与此同时,众多学者也对细胞培养技术方法进行了大量探索,提出了一些在目前也广泛应用的细胞培养方法,如Muir的“细胞悬浮培养法”“看护培养技术”,De Ropp 的“微室培养法”,Bergmann的“琼脂平板培养法”。
1958年英国人Steward等通过对胡萝卜次生韧皮部进行悬浮培养,获得了类似胚胎发生的结构(胚状体),之后形成了完整植株,首次证明了植物细胞的全能性。