第一章动物细胞工程兴起的时代背景和发展.ppt

动物细胞工程 Animal Cellular Engineering 绪 论 细胞工程兴起的时代背景和发展 从学科建设讲，细胞工程是生物工程的一个重要分支。传统意义上的“工程”---对自然物体进行人工改造，使自然物体更为有用。生物工程则是通过对有生命活力的有机物的人工改造,使其更有效地服务于人。 细胞工程在生物工程中占有重要地位 从应用角度讲，细胞为各种基因的克隆、表达和产物的合成提供了基础和载体。微生物工程中工程菌的构建，酶工程、生化工程和蛋白质工程中蛋白质合成等，都离不开细胞工程。 基因工程是现代生物技术的核心；细胞工程则是它的基础和公用平台， 基因工程与细胞工程的结合决定着生物技术的发展。 ---细胞水平上的生命活动是连接分子水平上的生物大分子和个体水平上的各种器官系统的综合生命活动的“桥梁”。围绕着生命活动这个中心: ---分子水平: 研究DNA的复制与转录、RNA的翻译、蛋白质执行各种生命活动； ---个体水平：研究遗传和发育； ---细胞水平：研究细胞增殖、分化、死亡。 0.1 动物细胞工程简介 0.1.1 概念 ---应用细胞生物学和分子生物学等学科的理论与技术，按照要求，有计划地、大规模地培养动物组织和细胞，以获得生物及其产品，或改变细胞的遗传组成以产生新的品种，为人类生活提供需要的技术---冯伯森（2001）。 ---是按照一定的设计方案，通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作，获得重构细胞、组织、器官以及个体，创造优良品种和产品的综合性生物工程----安利国（2005）。 0.1.2 研究内容和任务 ①细胞培养与细胞融合:单克隆抗体，组织修复等。 ②动物细胞生殖工程包括：动物胚胎移植（试管动物、显微受精、胚胎体外培养和移植技术所获得的各种动物）、克隆动物等。 ③染色体工程：多倍体培育。 ④转基因动物、乳腺生物反应器等。 --随着研究工作的深入及拓展，还产生出一些新内容：细胞融合与重组、性别控制（流式细胞仪）、种质资源保护利用、干细胞、乳腺生物反应器等。可见，动物细胞工程学与各相关学科相互依赖，互相借鉴，共同发展，是一门综合了多学科科知识发展起来的理论应用性学科。 ②研究任务： -研究离体培养条件下，细胞或组织器官所需营养条件和环境条件； --细胞或组织器官的形态发生规律； --细胞融合机理、种质资源的离体保存和方法； --动物胚胎移植、胚胎体外生产、动物克隆等； --改良生物品种，创造新的生物种类，为人类造福。 0.2 动物细胞工程学的发展 0.2.1 细胞工程建立与发展的基础 细胞是所有生命形式的基本单位。 最简单的生命体是可以单独生活的单细胞生物如细菌。 我们人体大约由75x1016个细胞组成。每一个细胞含有相同的遗传信息，由于基因的选择性表达，导致细胞的多样性。 细胞学说的创立 1839年，德国动物学家Schwann和Schleiden建立了细胞学。 Schwann证实Schleiden提出的所有植物体都是由细胞构成的观点，提出所有动物也是由细胞构成的。 施旺指出：“细胞是有机体，整个动物或植物体乃是细胞的集合体。它们依照一定的规律排列在动物体内” 。 （1）细胞培养 细胞培养（Cell culture）：从机体中取出的细胞，在体外模拟体内的生理环境培养并使之生存和生长。历史回顾--19世纪： 1839年，Schwann和Schleiden建立了细胞学。19世纪30年代，德国植物学家 M.J.Schleiden（1938)发现所有植物体都是由细胞构成的，德国动物学家M.J.Schwann证实： “如同植物一样，所有动物也是由细胞构成的。“细胞是有机体，整个动物或植物体乃是细胞的集合体”。 此后细胞学研究飞速发展。Flamming（1882）在动物细胞中发现了有丝分裂。Van Benden（1883）和Strassburge（1886）分别在动物和植物细胞中发现了减数分裂。为细胞与组织培养技术的创立奠定了重要的实验基础。 Hertwig（1876）和Strassburge（1884）分别在动物和植物中观察到了受精和精卵细胞融合现象。 1885年，德国人Wihelm Roux用温生理盐水培养鸡胚组织，使之存活了数月之久，公认为是进行组织(细胞)培养最早的学者之一。 1887年，Arnold把桤木的木髓碎片接种到蛙身上，当白细胞侵入这些碎片后，把这些白细胞收集在盛有盐水的小碟子中，这些白细胞能运动，并存活了一段时间。 组织培养技术最早由Harrison于1907年创立。 当时他想通过神经组织的体外培养，弄清神经纤维的起源问题。他首次利用悬滴培养法（hanging-drop cultivation），在体外成功地培养出神经细胞，并观察到了神经纤维发生的动态过程；建立了无菌操作技术。