4-2 细胞工程.ppt

第四章 现代生物技术的其它应用  基因工程 细胞工程 蛋白质工程 酶工程 发酵工程 第四章 生物技术的其它应用 基因工程的主要原理 利用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸（DNA）分离出来，在体外进行切割、拼装和重组。然后将重组了的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品性；有的还使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物。 一 发酵工程(fermentation engineering) 利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称为发酵工程，有时也称微生物工程。 二 细胞工程 cell engineering 是利用细胞的全能性，在体外条件下，采用组织与细胞培养技术对动物、植物细胞进行修饰，为人类提供优良品种、产品和保存濒危物种. 1 细胞培养 cell culture 2 细胞融合 cell fusion 2 细胞融合 cell fusion 3 细胞亚结构移植 3 细胞亚结构移植 烟草2倍体，4倍体和8倍体叶片表皮细胞的比较 2倍体和4倍体葡萄的比较 八倍体小黑麦的人工合成与应用 ???? ——利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。 ? 酶工程 酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。 酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术，它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。 1 什么是酶？ 2 酶催化特性 高效率 比非催化高108－1020倍 比非酶催化高107－1013倍 高度专一性 反应条件温和 酶催化是可调控的 3 酶的化学本质 Enzyme Proteins Ribozyme RNAs DeoxyRibozyme DNAs 4 酶工程的应用范围 （1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产； （2）自然酶的分离纯化及鉴定技术； （3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）； （4）酶反应器的研制和应用； （5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。 其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。? 固定化酶的特点： 优点： 不溶于水，易于与产物分离； 可反复使用； 可连续化生产； 稳定性好。 缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 固定化技术 微型胶囊法 吸附 通过双功能试剂进行共价交联 胶格包埋 和水不溶性载体共价结合 （二）细胞工程的范畴： 微生物细胞工程、植物细胞工程和动物细胞工程 1 微生物细胞工程主要是指应用微生物细胞进行细胞水平的研究和生产，具体内容包括微生物细胞的培养、遗传性状的改变以及微生物细胞的直接利用或获得细胞代谢产物等，微生物细胞工程的内容实质上就是微生物工程 (发酵工程)。 2 植物细胞工程是以植物细胞为基本单位在离体条件下进行培养、繁殖或人为的操作，定向改造植物细胞遗传性能，利用植物细胞为人类生产有用物质或加速繁殖植物个体，改良品种或制造新种的过程。植物细胞工程涉及的范围和内容相当广泛，包括植物细胞及其原生质体的培养、植物原生质体融合及杂交育种，植物细胞反应器及其反应动力学、细胞大规模培养及次生代谢物的生产、胚状体诱导及人工种子，植物种质资源保藏，植物脱毒以及快繁等。 3 动物细胞工程所涉及的主要技术有组织培养、细胞融合、细胞拆合、染色体或染色体组转移以及基因转移等，是从细胞的不同层次，即从细胞整体水平、核质水平、染色体水平以及基因水平上来对细胞进行遗传操作。 2 植物细胞工程原理及技术 2.1.植物细胞工程的任务 (1)研究植物器官、组织和细胞在离体培养条件下，所需要的有机营养、无机营养、植物激素等营养条件和刺激因素。 (2)研究植物器官、组织和细胞，在离体培养条件下，所需的温度、湿度和光照等环境条件。 (3)研究植物的不同生理年龄、遗传组成 (基因型)在离体培养条件下，形态发生的规律。 (4)研究离体培养条件下再生植株群体的遗传稳定性和变异性。 2.2 植物细胞工程的内容 (1)器官培养(Organ culture)系指对植物根(Root)、茎(Shoot)、叶 (Leaf)、花(Flower)、果实(Fruit)以及各部原基(芽原基、根原基)的培养。