1、2.12.1细胞工程概述细胞工程概述 阜宁县东沟中学阜宁县东沟中学 高二生物组高二生物组 主要内容主要内容 1.说出细胞工程的发展过程；说出细胞工程的发展过程；2.细胞工程的概念；细胞工程的概念；3.细胞工程的种类及其所用技术有哪些？细胞工程的种类及其所用技术有哪些？4.细胞工程有何应用及前途如何？细胞工程有何应用及前途如何？5.细胞工程与其他生物工程的关系如何？细胞工程与其他生物工程的关系如何？回眸历史回眸历史 19071907年年，美国哈里森，培养蛙胚神经细胞美国哈里森，培养蛙胚神经细胞 并存活数周，并存活数周，开创了动物细胞培养的先河开创了动物细胞培养的先河 19371937年年，法国特
2、里特等培养了胡萝卜法国特里特等培养了胡萝卜 组织组织，并使细胞增殖。，并使细胞增殖。19721972年年，美国卡尔逊等，美国卡尔逊等成功成功 培育第一个体细胞杂交植株培育第一个体细胞杂交植株 19971997年年，英国伊恩，英国伊恩.维尔穆特维尔穆特 克隆出绵羊克隆出绵羊“多利多利”细胞工程是指以细胞为基细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养，本单位，在体外无菌条件下进行培养，繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使用细胞某些生物学特性按照人们的使用细胞某些生物学特性按照人们的意志发生改变，从而改良生物品种、意志发生改变，从而改良生物品种、创造新品
3、种和加速繁育生物个体以及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。获得某些有用的细胞代谢产物的技术。细胞工程细胞工程 植物细胞与组织培养植物细胞与组织培养 细胞融合细胞融合 细胞核移植细胞核移植 染色体工程染色体工程 动物细胞工程动物细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程 微生物细胞工程微生物细胞工程 按对象分类按对象分类 按技术分类按技术分类 概概 念念 要要 点点 操作水平：操作水平：操作环境：操作环境：结结 果：果：应应 用：用：细胞水平细胞水平 体外无菌体外无菌 按人的意愿使用细胞某些生物学按人的意愿使用细胞某些生物学 特性发生改变特性发生改变 改良生物品种改良生物
4、品种 创造新品种创造新品种 加速繁育生物个体加速繁育生物个体 获得某些有用的细胞代谢产物获得某些有用的细胞代谢产物 在在无菌无菌条件下分离植物细胞或组织，将其放在适条件下分离植物细胞或组织，将其放在适当的当的培养基培养基上，给予必要的生长条件，是他们在上，给予必要的生长条件，是他们在体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、器体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。官和个体的技术。植物细胞与组织培养技术植物细胞与组织培养技术(1)依据原理：植物细胞的全能性依据原理：植物细胞的全能性。(2)培养对象：离体的植物细胞或组织培养对象：离体的植物细胞或组织。(3)培养条件：体外无菌条件
5、和必要的生长条件培养条件：体外无菌条件和必要的生长条件。(4)培养目的：使离体植物细胞或组织生长、增殖培养目的：使离体植物细胞或组织生长、增殖与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。与分化，形成新的组织、器官和个体的技术。(5)培养过程：离体的植物细胞或组织培养过程：离体的植物细胞或组织 生生长、增殖、分化长、增殖、分化 新的组织、器官和个体新的组织、器官和个体 培养基 注意：植物细胞要用纤维素酶等先去除细胞壁注意：植物细胞要用纤维素酶等先去除细胞壁 生物法（如病毒诱导融合）生物法（如病毒诱导融合）诱导方法：化学法（如聚乙二醇诱导融合）诱导方法：化学法（如聚乙二醇诱导融合）物理法物理法(如电场
6、诱导融合如电场诱导融合)细胞融合仪器细胞融合仪器 采用自然或人工的方法使采用自然或人工的方法使两个或多个两个或多个不同细胞不同细胞融合成一个细胞融合成一个细胞 细胞核细胞核 病毒颗粒病毒颗粒 细胞核细胞核 灭活的病毒颗粒黏附在细胞表面灭活的病毒颗粒黏附在细胞表面 细胞膜被病毒颗粒穿过细胞膜被病毒颗粒穿过 细胞膜连接细胞膜连接 细胞融合，形成杂种细胞细胞融合，形成杂种细胞 病毒颗粒经过处理病毒颗粒经过处理后丧失感染细胞的后丧失感染细胞的能力，但表面抗原能力，但表面抗原没有被破坏，可以没有被破坏，可以黏附附与细胞表面黏附附与细胞表面，使细胞紧密凝集，使细胞紧密凝集，直至融合。，直至融合。植植物物体
7、体细细胞胞杂杂交交过过程程 植物细胞植物细胞 A A（番茄）（番茄）植物细胞植物细胞 B B（马铃薯）（马铃薯）去除细胞壁去除细胞壁 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 正在融合的原生质体正在融合的原生质体 再生出细胞壁再生出细胞壁 杂种细胞杂种细胞 细胞分裂细胞分裂 愈伤组织愈伤组织 杂种植株杂种植株(番茄马铃薯番茄马铃薯)细胞融合技术细胞融合技术(1)融合原理：细胞膜的流动性融合原理：细胞膜的流动性。(2)融合对象：融合对象：2个或多个不同细胞个或多个不同细胞。(3)促融合方法：生物法促融合方法：生物法(如病毒诱导融合法如病毒诱导融合法)、化学法化
8、学法(如聚如聚乙二醇诱导融合法乙二醇诱导融合法)、物理法物理法(如电场诱导融合法如电场诱导融合法)。(4)融合结果：形成杂种细胞融合结果：形成杂种细胞。(5)融合过程：融合过程：2个或多个不同细胞的质膜发生粘连个或多个不同细胞的质膜发生粘连、破裂破裂细胞质发生融合细胞质发生融合发生核融合发生核融合形成杂种细胞形成杂种细胞。(6)融合意义：突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。融合意义：突破有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞将一个细胞的细胞核转移到另一个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新的遗核的细胞中去，从而使受体细胞获得新的遗传信息，产生新的生
9、命现象传信息，产生新的生命现象 卵细胞卵细胞 母绵羊母绵羊 母绵羊母绵羊 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 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 多莉羊的培育过程多莉羊的培育过程 融合后的卵细胞融合后的卵细胞 按设计有计划削减、添加和代换同种或异种按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术。也称为染色体操作。染色体的方法和技术。也称为染色体操作。快速培养花卉及濒危植物 郁金香郁金香 人参人参 获得无病毒作物获得无病毒作物 马铃薯疮痂病马铃薯疮痂病)脱毒苗脱毒苗 脱毒马铃薯脱毒马铃薯
10、 脱毒技术脱毒技术 藻类植物藻类植物 氢能汽车氢能汽车 繁殖优良家畜品种及濒危动物 高产奶牛 濒危动物 细胞工程细胞工程 基因工程基因工程 不不同同点点 操作水操作水平平 细胞或细胞器水平细胞或细胞器水平 DNA分子水平分子水平 技术方技术方法法 细胞融合、细胞培养、细细胞融合、细胞培养、细胞核移植、染色体工程胞核移植、染色体工程 体外对基因体外对基因“剪切剪切”和和“拼接拼接”等方法等方法 实施目实施目的的 培育新品种或新物种，以培育新品种或新物种，以及获得细胞代谢产物及获得细胞代谢产物 改良生物品种，获得人类改良生物品种，获得人类需要的基因产物需要的基因产物 相同点相同点 两者都可以定向改
11、变生物体内的遗传物质，从而使人两者都可以定向改变生物体内的遗传物质，从而使人们获得基因产物或生物新品种，在育种上都能打破物们获得基因产物或生物新品种，在育种上都能打破物种间的界限。种间的界限。细胞工程与基因工程的比较细胞工程与基因工程的比较 1、细胞工程的发展、细胞工程的发展 2、细胞工程的基本技术、细胞工程的基本技术 植物细胞与组织培养植物细胞与组织培养 细胞融合细胞融合 细胞核移植细胞核移植 染色体工程染色体工程 3、细胞工程的应用、细胞工程的应用 快速培养花卉及濒危植物快速培养花卉及濒危植物 获得无病毒作物获得无病毒作物 开发洁净能源减少环境污染开发洁净能源减少环境污染 繁殖优良家畜品种
12、及濒危动物繁殖优良家畜品种及濒危动物 总结 1 1、下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是（、下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是（）A A、组织培养、组织培养 B B、细胞核移植、细胞核移植 C C、基因芯片的应用、基因芯片的应用 D D、细胞融合、细胞融合 2 2、下列与细胞工程无关的技术是、下列与细胞工程无关的技术是()()A A、克隆羊、克隆羊“多利多利”的产生的产生 B B、2 2种烟草体细胞杂交获得新植株种烟草体细胞杂交获得新植株 C C、葡萄的嫁接、葡萄的嫁接 D D、利用植物组织培养技术培育郁金香、利用植物组织培养技术培育郁金香 3 3、下列细胞工程技术中，不涉及遗传物质改变的是（、下列细胞工程技术中，不涉及遗传物质改变的是（）A A、植物组织培养、植物组织培养 B B、动物细胞融合、动物细胞融合 C C、细胞核移植、细胞核移植 D D、染色体替换、染色体替换 C C A