第一章 绪 论细胞工程(Cell Engineering)
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Chapter1绪论1、细胞(cell):细胞是由膜包围着含有细胞核(或拟核)的原生质所组成,是生物体结构和功能的基本单位,也是生命活动的基本单体。
2、细胞生物学(cell biology):是研究和揭示细胞基本生命活动规律的学科,它从显微、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能,细胞增殖、分化、代谢、运动、衰老、死亡,以及细胞信号转导,细胞基因表达与调控,细胞起源与进化等重大生命过程。
3、细胞工程(Cell Engineering):以细胞为研究对象,运用细胞生物学、分子生物学等学科的原理和方法,按照人们的意志设计改造细胞的某些性状,从而培育出新的生物改良品种或通过细胞培养获得自然界中难以获得的珍贵产品的新兴生物技术。
Chapter2细胞的统一性与多样性1、原核细胞(prokaryotic cell):没有明显可见的细胞核,同时也没有核膜和核仁,一般只有拟核。
2、真核细胞(eucaryotic cell):是组成真核生物的细胞,具有典型的细胞结构,有明显可见的细胞核、核膜和核仁和核基质。
3、中膜体(mesosome):中膜体又称间体或质膜体,是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱形成的,每个细胞有一个或数个;其中含有细胞色素和琥珀酸脱氢酶等呼吸酶;具有类似线粒体的作用,故称为拟线粒体。
4、细胞器(organelle):存在于细胞中,用光镜、电镜或其他工具能够分辨出的,具有一定特点并执行特定机能的结构。
Chapter3细胞生物学研究方法1、分辨率(resolution):是指能清楚的区分开两个质点间的最小距离。
2、显微结构(microscopic structure):光镜下所见到的物体结构。
3、超微结构(ultrastructure)又称为亚显微结构(microscopic structure):是在光学显微镜下观察不到而只能在电子显微镜下观察的结构。
Chapter4细胞质膜1、血影(Ghost):将红细胞放入低渗溶液中,质膜破裂,同时释放出血红蛋白和其他可溶性蛋白,这时红细胞膜的仍然可以重新封闭起来,此时的红细胞被称为血影。
细胞工程11级生物质能班细胞工程(Cell Engineering)生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点,主要由于两方面的原因:(1)二十世纪后叶,分子生物学领域一系列突破性成就,使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化。
(2)建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为人类带来了巨大的利益和财富。
生物技术将是未来经济发展的新动力第一次技术革命工业革命解放人的双手第二次技术革命信息技术扩展人的大脑第三次技术革命生物技术改造生命本身第一章绪论•细胞工程在现代生物技术中的地位•细胞工程概念与研究范畴•细胞工程的发展•细胞工程的理论基础•细胞工程的基本技术•细胞工程技术的应用一、细胞工程在现代生物技术中的地位1、何谓生物技术生物技术的定义:1982年,国际合作与发展组织的定义为:生物技术是应用自然科学及工程学的原理,依靠微生物、动物、植物体作为反应器将生物材料进行加工以提供产品为社会服务的技术。
美国政府技术顾问委员会(OAT) 的定义是:应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术,其中还包括改良有重要经济价值的植物与动物和利用微生物改良环境的技术。
该定义强调了生物技术的商品属性。
生物技术是指,人们运用现代生物科学、工程学和其他基础学科的知识,按照预先的设计,对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能,用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域。
传统生物技术发展阶段古代,人们就会利用微生物发酵法来制醋、做酱、醇酒等,但古代人并不知道微生物的存在,更不懂得什么是发酵,他们对微生物利用完全靠着多年来摸索出来的经验。
19世纪中期,法国微生物学家巴斯德发现了发酵现象,这可以说是生物工程的一个里程碑。
20世纪初,第一次世界大战期间,人们用发酵法生产原料,制造炸药,从此发酵工业开始出现。
20世纪40年代发现了青霉素,抗生素工业开始出现。
20世纪60年代,日本人在制造氨基酸产品时发明了固定化酶连续使用的新技术,于是使酶制剂、氨基酸、核酸、有机酸发酵工业相继获得了发展。
《细胞工程》电子教案第一章绪论教学目的与要求全面了解细胞工程与现代生物技术的关系;了解细胞工程的发展与相关学科的联系;了解细胞工程在现代世界经济中的潜力。
教学重点:细胞工程学的发展方向与现状及主要内容教学难点:细胞工程学研究的主要内容第一节细胞工程在生物技术领域中的地位一、生物技术概述生物技术是以生物科学为基础,利用生物个体或生物器官、组织、细胞的特性和功能,设计构建具有预期性状的新物种或新品系(包括细胞系),以及与工程原理相结合进行产品加工生产的综合性技术体系。
生物技术的内涵主要是:运用现代生物学理论与科学技术改造细胞的遗传物质,培育出人们需要的生物新品种;工业规模地利用现有生物体系,制备生物产品;模拟生物体系,以生物化学工程代替化学工程,制备工业产品;发展相应的科学理论与工程技术。
主要技术范畴包括:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程以及生化工程。
现代生物技术特征:多学科性;商业性;规模化。
二、细胞工程的概念及研究范畴细胞工程(cell engineering)是应用细胞生物学和分子生物学方法,借助工程学的试验方法或技术,在细胞水平上研究改造生物遗传特性和生物学特性,以获得特定的细胞、细胞产品或新生物体的有关理论和技术方法的学科。
广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术,狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
根据研究对象不同,细胞工程可分为动物细胞工程和植物细胞工程。
动物细胞工程包括:细胞培养技术(包括组织培养、器官培养);细胞融合技术;胚胎工程技术(核移植、胚胎分割等);克隆技术(单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆)。
植物细胞工程包括:植物组织、器官培养技术;细胞培养技术;原生质体融合与培养技术;亚细胞水平的操作技术等。
三、细胞工程与其它相关学科的关系1.细胞工程学科的建立依赖于相关学科理论的发展2.为生物学研究提供新的实验体系3.细胞工程必须与其它生物技术相结合才能更好地发挥作用四、细胞工程在现代生物技术中的地位及其实践意义1.改善农业生产技术2.保护自然资源,维护生态平衡3.生物医药开发第二节动物物细胞工程的发展一.融合现象的发现19世纪30年代,Muller, Schwann, Virchow等相继在肺结核、天花、水痘、麻疹等病理组织中观察到多核细胞现象,但当时并没有引起人们的关注,认为这只是一种特殊现象。
细胞工程第一章绪论1、什么是细胞工程?其研究范围有哪些?(cell engineering) :是指通过无菌操作,大量培养细胞、组织乃至完整个体,或者应用细胞生物学和分子生物学等方法进行细胞水平的遗传操作,以快速繁殖生物个体、改良品种、生产生物产品或活性成分的一门综合性科学技术。
研究范围:据研究水平:个体水平、器官水平、组织水平、细胞水平、细胞器水平、分子水平;据研究生物类型:植物细胞工程、动物细胞工程、微生物细胞工程据实验操作对象:细胞培养,细胞融合,细胞核移植,染色体工程,胚胎工程,干细胞与组织工程2、植物细胞工程技术的发展阶段与标志性成就。
(1)萌芽阶段:理论渊源和早期的尝试(1902-1929)Haberlandt:提出细胞全能性(2)奠基阶段:培养技术建立阶段(1930-1955)①培养基模式的建立。
1934年,White 等用番茄根尖建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
提出植物细胞全能性假设。
②激素调控模式的建立。
40年代末开始,探讨器官再分化的研究。
1948年:Skoog和崔澂培养烟草茎段时,发现腺嘌呤或腺苷可解除生长素对芽生长的抑制作用,腺嘌呤/生长素高,生芽;低,生根;相等,不分化。
1955年:Miller 分离出Kinetin,Kinetin / 生长素培养技术建立阶段(1930-1955)1943年:White植物组织培养手册《A Handbook of Plant Tissue Culture》,标志组织培养成为一门新兴学科组织培养的奠基人(3)蓬勃发展阶段(1956- )1958年:美国科学家Steward F.C. 用胡萝卜根的细胞悬浮培养,发现单个细胞能象受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植抹。
证实了植物细胞全能性学说。
3、动物细胞工程发展的主要标志性阶段。
1、细胞融合现象的发现2、动物细胞培养技术的建立3、细胞融合技术的建立和杂交瘤技术的诞生4、动物克隆技术的建立4、细胞工程的应用?其中,给一些例子,判断是否是细胞工程或者某种技术的产品?(1)、优质植物快繁:如珍稀名贵树木花卉繁殖;(2)、病毒苗木的脱毒:球根花卉、果蔬的脱毒(3)、动物胚胎工程快速繁殖优良、濒危品种:如试管动物:克隆羊、克隆牛(4)、利用动植物细胞培养生产活性产物、药品:动物细胞药品有单克隆抗体,疫苗、干扰素等;药用植物的代谢产物如皂苷、紫杉醇、紫草宁等(5)、新型动植物品种的培育:通过染色体工程、细胞融合、花粉培养等技术实施新品种培育。