[理学]现代生物技术第三章 细胞工程1.ppt

第三章 细胞工程 第一节 细胞工程的基本原理 一、细胞工程的内容 根据其研究对象不同，分为植物细胞工程、动物细胞工程和微生物细胞工程。 细胞是细胞工程操作的主要对象。 原核细胞 细菌、放线菌 真核细胞 酵母菌、动物细胞、植物细胞 二、发展史 1838～1839年提出细胞学说；1902年提出细胞全能性； 细胞全能性：植物细胞具有原植物的全部遗传性，单细胞经人工培养，通过细胞分裂而恢复成完整植株。 1904年用胡萝卜胚培养成株，三十年代获愈伤组织。1948年发现腺嘌呤，生长素对芽形成的影响，建立腺嘌呤/生长素的比例控制芽根分化。 二、发展史 1956年发现激动素促芽形成效果高，促组培工作研 究；六十年代从曼陀萝花药培养获植株建花培技术；1972年细胞融合成功；1912年培养动物细胞；1958年获细胞融合（种间、腹水癌细胞+病毒）六十年代初换核术成功；1975年获杂交瘤；我国70年代中开始细胞融合；现有40多种花粉植株，在我国首次成功。 三、细胞工程的基本操作 无菌操作技术 细胞培养技术 细胞融合技术 1、无菌操作技术 细胞工程的所有实验都要求在无菌条件下进行，实验操作成在无菌室内进行。无菌室应定期用紫外线或化学试剂消毒，实验前后还应各消毒一次。无菌室外有间缓冲室，实验人员在此换鞋、更衣、戴帽，做好准备后方可进入无菌室，操作时实验者的双手应戴无菌手套。 注意周围环境的卫生整洁。 生物材料、一切器械、器皿和药品应进行灭菌或除菌。 无菌操作 2、细胞培养技术 细胞培养是指动物、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长。虽然这些细胞培养在营养要求等方面有许多差异，但作为细胞培养，它们也有些共同之处。 首先，要取材和除菌。除了淋巴细胞可直接抽取以外，植物材料在取材后，动物材料在取材前都要用一定的化学试剂进行严格的表面清洗、消毒。有时还需要某些特定的酶对材料进行顶处理，以期得到分散生长的细胞。 其次，根据各类细胞的特点，配制细胞培养基并进行灭菌。将生物材料接种于培养基中，最后将接种后的培养基放入培养室或培养箱中培养。当细胞达到一定生物量时应及时收获或传代。 3、细胞融合技术 两个或多个细胞相互接触后，其细胞膜发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗传物质重组的过程称为细胞融合。 细胞融合是细胞工程的重要基本技术，其主要过程包括：①制备原生质体。由于微生物及植物细胞具坚硬的细胞壁，因此通常需用酶将细胞壁降解。动物细胞则无此障碍。②诱导细胞融合。两亲本细胞(原生质体)的悬浮液调至一定细胞密度；按1：1的比例混合后，用物理、化学或生物的方法促进融合。③筛选杂合细胞。将上述混合液移到特定的筛选培养基上，让杂合细胞有选择地长出，其他未融合细胞无法生长。以获得具有双亲遗传特性的杂合细胞。 细胞融合技术 制备原生质体 诱导细胞融合 化学法 物理法 生物法 筛选杂合细胞 四、细胞培养技术 1、微生物细胞培养 2、植物细胞培养 3、动物细胞培养 1、微生物细胞培养 1）培养基的组成 碳源 氮源 无机盐 维生素 水 1）培养基的组成 碳源 蔗糖、萄葡糖、果糖、麦芽糖、纤维二糖或多糖类的可溶性淀粉、糊精及果胶；由其他谷物、马铃薯、红薯、木薯等得到的糖类物质。 作用：维持培养基的合适渗透压； 构造微生物体； 参与新陈代谢。 注意:不同浓度影响细胞的增殖分化。 1）培养基的组成 氮源 来源：无机氮源（氨气、铵盐或硝酸盐等）和有机氮源（氨基酸、蛋白质或尿素、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等）。作用：构成微生物细胞、蛋白质和核酸的主要元 素。 细胞生长分化需氮。 1）培养基的组成 1）培养基的组成 维生素 维生素是生物体生长不可缺少的一种或数种极微量的有机物质，但微生物在生长时，自身往往又缺乏合成这种有机物的能力，因此，必须由外界提供。与微生物关系较大的维生素，主要是B族维生素。 作用：是微生物体内各种酶活性基团的组成部分。 直接参与生物催化剂——酶的形成及蛋白质、脂肪的代谢。 1）培养基的组成 维生素C（抗坏血酸）：强还原能力，防组 织氧化变褐。 B1（硫胺素）：促愈伤组织产生，与愈伤 组织活力有关。 B2（烟酸或维生素PP）：促代谢，促胚的 发育，高浓度会抑制生长。 B6（吡哆醇）：促根生长。 肌醇（环己六醇）：无促进生长的作用， 但有助活性物质发挥作用。 1）培养基的组成 水 培养基大部分是水来源：不含或少含某些离子的重蒸水（双蒸水）或去离子水。目的：保持