1、第四章第四章 细胞工程细胞工程 第一页，共九十八页。第第四四章章细细胞胞工工程程教学重点教学重点(zhngdin)(zhngdin)、难点、学、难点、学时时一、概述一、概述二、不同对象的细胞工程二、不同对象的细胞工程（一）微生物细胞工程（一）微生物细胞工程（二）植物（二）植物(zhw)(zhw)细胞工程细胞工程（三）动物细胞工程（三）动物细胞工程三、细胞工程在环境方面的应用三、细胞工程在环境方面的应用第二页，共九十八页。1 1、要点要点细胞工程基础知识、微生物细胞工程、植物细胞工程基础知识、微生物细胞工程、植物(zhw)(zhw)细胞工程、细胞工程、动物细胞工程、利用细胞融合技术构建环境工程菌
2、、抗污染型动物细胞工程、利用细胞融合技术构建环境工程菌、抗污染型植物植物(zhw)(zhw)2 2、重点、重点细胞工程的定义、微生物细胞融合、植物组织培养、植细胞工程的定义、微生物细胞融合、植物组织培养、植物原生质体制备、培养和融合、动物细胞融合、单克隆抗体物原生质体制备、培养和融合、动物细胞融合、单克隆抗体的制备、细胞拆合的制备、细胞拆合教教学学(j ji i o o x xu u)要要点点、重重点点、学学时时第三页，共九十八页。一一、概概述述(i i s sh h)（一）细胞工程相关名词（一）细胞工程相关名词1 1、细胞是生物体的基本结构单位和功能单位，单细胞生物，一细胞是生物体的基本结构
3、单位和功能单位，单细胞生物，一个细胞就是一个个体，而多细胞生物则由许多细胞成一个个体。个细胞就是一个个体，而多细胞生物则由许多细胞成一个个体。2 2、细胞工程：是指在细胞水平上的遗传操作，即通过细胞、细胞工程：是指在细胞水平上的遗传操作，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种(wzhng)(wzhng)的技术。的技术。3 3、细胞融合：是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合：是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合的为一个细胞（含
4、有原来两个细胞的染色体）的过程。细胞融合的为一个细胞（含有原来两个细胞的染色体）的过程。第四页，共九十八页。4 4、细胞亚结构移植是指将细胞的亚结构（如细胞核、染色体等）、细胞亚结构移植是指将细胞的亚结构（如细胞核、染色体等）移植到另一个细胞中，从而改变细胞的遗传性状。主要有细胞拆合、移植到另一个细胞中，从而改变细胞的遗传性状。主要有细胞拆合、染色体工程和染色体组工程。染色体工程和染色体组工程。5 5、细胞拆合：即细胞换核技术。是通过物理或化学方法将细胞、细胞拆合：即细胞换核技术。是通过物理或化学方法将细胞质与细胞核分开，再进行不同细胞间核质的重新组合，重建成新细胞。质与细胞核分开，再进行不同
5、细胞间核质的重新组合，重建成新细胞。6 6、染色体工程、染色体工程:染色体工程是按人们染色体工程是按人们(rn men)(rn men)需要来添加或削需要来添加或削减一种生物的染色体，或用别的生物的染色体来替换。减一种生物的染色体，或用别的生物的染色体来替换。7 7、染色体组工程、染色体组工程:染色体组工程是整个改变染色体组数的技术。染色体组工程是整个改变染色体组数的技术。自从自从19371937年秋水仙素用于生物学后，多倍体的工作得到了迅速发展，年秋水仙素用于生物学后，多倍体的工作得到了迅速发展，例如得到四倍体小麦，八倍体小黑麦等。三倍体西瓜是无籽西瓜，但例如得到四倍体小麦，八倍体小黑麦等。
6、三倍体西瓜是无籽西瓜，但没有后代。没有后代。一一、概概述述(i i s sh h)第五页，共九十八页。8 8、杂交瘤细胞：现代免疫学早已查明，一种抗体是由一、杂交瘤细胞：现代免疫学早已查明，一种抗体是由一种种B B淋巴细胞产生的，人体内约有一亿种不同的淋巴细胞产生的，人体内约有一亿种不同的B B淋巴细淋巴细胞，可产生一亿种不同的抗体。依据这种事实，胞，可产生一亿种不同的抗体。依据这种事实，19751975年，著名免疫学家米尔斯坦和同事勒尔在英国剑桥大年，著名免疫学家米尔斯坦和同事勒尔在英国剑桥大学分子实验室内巧妙地把学分子实验室内巧妙地把B B淋巴细胞和能无限生长的骨淋巴细胞和能无限生长的骨髓
7、细胞合并成一个杂交瘤细胞。杂交瘤细胞因而髓细胞合并成一个杂交瘤细胞。杂交瘤细胞因而(yn r)(yn r)具具备了双重特性：既能无限生长，又能产生备了双重特性：既能无限生长，又能产生B B淋巴细胞的抗淋巴细胞的抗体。体。9 9、单克隆抗体、单克隆抗体 ：被人们誉为对付癌症的：被人们誉为对付癌症的“生物导弹生物导弹”。如果能选出一个制造一种专一抗体的细胞进行培养，就可。如果能选出一个制造一种专一抗体的细胞进行培养，就可得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群，即得到由单细胞经分裂增殖而形成细胞群，即单克隆单克隆。单克隆。单克隆细胞将合成一种决定簇的抗体，称为单克隆抗体。细胞将合成一种决定簇的抗体，称为
8、单克隆抗体。一一、概概述述(i i s sh h)第六页，共九十八页。1010、干细胞是一种具有多项分化潜能和自我复制能力的原始、干细胞是一种具有多项分化潜能和自我复制能力的原始未分化细胞，是形成哺乳类各种组织器官的祖宗细胞。根据来源未分化细胞，是形成哺乳类各种组织器官的祖宗细胞。根据来源和个体发育过程中先后次序不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成和个体发育过程中先后次序不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞组织干细胞。体干细胞组织干细胞。1111、虚拟细胞：是一个模拟的细胞。从短期来说，虚拟细胞、虚拟细胞：是一个模拟的细胞。从短期来说，虚拟细胞可用于设计新的药物可用于设计新的药物(yow)(y
9、ow)和治疗方法。人们可以利用模拟技术和治疗方法。人们可以利用模拟技术测试不同的治疗方法，以发现最佳方案，并研究每种方案可能产测试不同的治疗方法，以发现最佳方案，并研究每种方案可能产生的副反应。从长期来说，虚拟细胞可被用于设计更好的生物学生的副反应。从长期来说，虚拟细胞可被用于设计更好的生物学系统，甚至创造全新的系统。另外，模拟技术还可用于测试不同系统，甚至创造全新的系统。另外，模拟技术还可用于测试不同的变异，以找出表现最好的那些生物性状。的变异，以找出表现最好的那些生物性状。一一、概概述述(i i s sh h)第七页，共九十八页。1212、愈伤组织、愈伤组织(zzh)(zzh)：是指植物组
10、织：是指植物组织(zzh)(zzh)地离体状态下，地离体状态下，给以一定条件，使已经分化并停止生长的细胞重新分裂生给以一定条件，使已经分化并停止生长的细胞重新分裂生长而形成的没有组织长而形成的没有组织(zzh)(zzh)结构的细胞团。结构的细胞团。13、细胞学说：一切动物和植物都是细胞的集合体，、细胞学说：一切动物和植物都是细胞的集合体，细胞是生命的基本单位，动物和植物都是在细胞的繁细胞是生命的基本单位，动物和植物都是在细胞的繁殖和分化中发育起来的。这一认识被称为细胞学说。殖和分化中发育起来的。这一认识被称为细胞学说。14、植物细胞全能假说：植物体的每一个细胞，包括体细、植物细胞全能假说：植物
11、体的每一个细胞，包括体细胞，都具有发育成整个个体的潜能。胞，都具有发育成整个个体的潜能。一一、概概述述(i i s sh h)第八页，共九十八页。（二）细胞工程的分类（二）细胞工程的分类 1 1、按研究对象中需要改造的遗传物质不同，将细胞工程分、按研究对象中需要改造的遗传物质不同，将细胞工程分为基因工程（为基因工程（gene engineeringgene engineering）、）、染色体工程（染色体工程（chromosome chromosome engineeringengineering）、）、染色体组工程（染色体组工程（genome engineeringgenome engine
12、ering）、）、细胞细胞质工程（质工程（cytoplasm engineeringcytoplasm engineering）和细胞融合等五个方面和细胞融合等五个方面(fngmin)(fngmin)。这个范围相当广泛，几乎包括了所有的细胞操作和。这个范围相当广泛，几乎包括了所有的细胞操作和遗传操作。遗传操作。2 2、细胞工程按其对象不同，也可分为微生物细胞工程、植物细胞、细胞工程按其对象不同，也可分为微生物细胞工程、植物细胞工程和动物细胞工程。本章将主要介绍动物细胞工程。工程和动物细胞工程。本章将主要介绍动物细胞工程。一一、概概述述(i i s sh h)第九页，共九十八页。（三（三）细胞细
13、胞 1 1、细胞的大小、细胞的大小(dxio)(dxio)与形态与形态一一、概概述述(i i s sh h)各类细胞各类细胞(xbo)(xbo)大小的比较大小的比较第十页，共九十八页。一一、概概述述(i i s sh h)体内最大的细胞体内最大的细胞 体内最大的细胞有各种体内最大的细胞有各种(zhn)(zhn)说法：（说法：（1）按细胞直径而）按细胞直径而言，要数卵细胞，其直径约言，要数卵细胞，其直径约200微米（微米（1微米微米1/1000毫米）。毫米）。（2）以细胞长度来说，当之为骨骼肌细胞，长的可超过）以细胞长度来说，当之为骨骼肌细胞，长的可超过4厘米。（厘米。（3）而以细胞突出的长度来
14、划分，当之无愧的是神经细胞（也称）而以细胞突出的长度来划分，当之无愧的是神经细胞（也称神经元）。神经元的轴突长的可达神经元）。神经元的轴突长的可达1米以上。故神经元可称之米以上。故神经元可称之为体内最大的细胞了。它们的活动受机体神经体液因素的调为体内最大的细胞了。它们的活动受机体神经体液因素的调节。节。第十一页，共九十八页。线粒体最多的细胞线粒体最多的细胞：人体内线粒体最多的细胞是肝脏的肝细人体内线粒体最多的细胞是肝脏的肝细胞。每一个肝细胞内约有胞。每一个肝细胞内约有2000个线粒体。个线粒体。溶酶体最多的细胞：最多要数巨噬细胞，溶酶体内含有溶酶体最多的细胞：最多要数巨噬细胞，溶酶体内含有(h
15、n(hn yu)yu)50多种水解酶。多种水解酶。内质网最多的细胞内质网最多的细胞：浆细胞是含有内质网最多的细胞。浆细胞浆细胞是含有内质网最多的细胞。浆细胞是由是由B淋巴细胞在抗原刺激下分化增生而来的，是一种不再具有增淋巴细胞在抗原刺激下分化增生而来的，是一种不再具有增殖分化能力的终末细胞。殖分化能力的终末细胞。寿命最长的细胞寿命最长的细胞：神经细胞的寿命最长。神经细胞的寿命最长。第十二页，共九十八页。细胞细胞(xbo)形态的多样性形态的多样性酵母菌酵母菌植物纤维植物纤维(zhwxinwi)细胞细胞植物植物(zhw)表皮细胞表皮细胞动物精子动物精子第十三页，共九十八页。一一、概概述述(i i
16、s sh h)2 2、细胞的结构、细胞的结构无论各种细胞的大小和形态有多大的差异，它们都由一层具有一无论各种细胞的大小和形态有多大的差异，它们都由一层具有一定生物学功能的细胞膜包裹在细胞外层。定生物学功能的细胞膜包裹在细胞外层。根据细胞的内部结构，可将根据细胞的内部结构，可将生物界的细胞分为生物界的细胞分为(fn wi)(fn wi)两两大类：大类：原核细胞和真核细胞原核细胞和真核细胞 细菌、蓝藻和放线菌等由原核细胞构成的有机体称为细菌、蓝藻和放线菌等由原核细胞构成的有机体称为原核原核生物生物，几乎所有的原核生物都由单个原核细胞构成，而由几乎所有的原核生物都由单个原核细胞构成，而由真核细胞构成的有机体则称为真核细胞构成的有机体则称为真核生物。真核生物。第十四页，共九十八页。(1)(1)原核细胞的形态结构原核细胞的形态结构(jigu)(jigu)基本特点基本特点：A.主染色体为一个环状裸露主染色体为一个环状裸露DNAB.无核膜无核膜C.无膜系构造细胞器无膜系构造细胞器D.以无丝分裂繁殖以无丝分裂繁殖主要代表主要代表：细菌、蓝藻等一一、概概述述(i i s sh h)第十五页，共九十八页。