第十章 干细胞与细胞工程
高二细胞工程知识点详细
高二细胞工程知识点详细细胞工程是一门涵盖生物学、工程学和医学的跨学科科学，旨在利用细胞和分子生物学的原理，以及工程学的技术和方法，研究和应用新的细胞和组织工程材料。
在高中生物学的学习中，我们也会接触到一些关于细胞工程的基础知识。
本文将以“高二细胞工程知识点详细”为标题，为大家介绍一些高二阶段的细胞工程知识。
一、细胞工程的基本概念和原理细胞工程是一种将细胞和分子生物学的原理应用到实际工程领域的科学方法。
它通过改变细胞的基因组、调控细胞的生物化学过程，以及创造和利用新的细胞和组织工程材料来改善人类生活和健康。
细胞工程的基本原理包括细胞培养、基因工程、组织工程等。
1.细胞培养：细胞培养是细胞工程的基础。
它包括体外培养、悬浮培养、固定化培养等多种类型。
细胞培养可以产生大量的细胞，以便研究和应用。
2.基因工程：基因工程是指通过人工的方式改变细胞的基因组，以实现对细胞功能的调控。
基因工程可以利用DNA重组技术、基因敲除和基因表达等方法来实现。
3.组织工程：组织工程是指通过人工的方式创造和利用新的组织工程材料，用于修复和替代受损的组织和器官。
组织工程可以通过细胞培养、支架材料和生物活性因子等手段来实现。
二、细胞工程的应用领域细胞工程的应用领域非常广泛，涵盖医学、农业、环境等多个领域。
下面我们将介绍一些细胞工程在不同领域的应用。
1.医学应用：细胞工程在医学领域的应用非常广泛。
例如，利用细胞工程的技术可以研究和治疗许多疾病，如癌症、心血管疾病和遗传性疾病等。
同时，细胞工程也可以用于器官移植、组织修复和再生医学等领域。
2.农业应用：细胞工程在农业领域的应用主要集中在转基因植物的培育。
通过利用细胞工程的技术，可以改良植物的抗病性、抗虫性和适应性等特性，从而提高农作物的产量和质量。
3.环境应用：细胞工程在环境领域的应用包括生物降解和生物修复等方面。
通过利用细胞工程的技术，可以研发一些具有降解能力的细菌和酶，用于降解和清除环境中的有害物质和污染物。
细胞工程干细胞的应用
细胞工程干细胞的应用我对这细胞工程里干细胞的应用啊，那可有不少的话想说。
咱先得知道干细胞是啥玩意儿。
这干细胞啊，就像一个个充满潜力的小不点，在身体这个大宇宙里啊，那可是隐藏着无限的可能。
我就见过那些研究干细胞的人，一个个戴着眼镜，眼睛里透着那种专注又好奇的光。
他们在实验室里啊，周围都是瓶瓶罐罐的，各种仪器还滴滴答答地响着，那气氛就像是在探索一个神秘的宝藏世界。
干细胞的应用可不得了。
就说在医学上吧。
咱人这身体啊，有时候就像一辆破车，这儿坏那儿坏的。
像那些得了血液病的人，造血干细胞就像是救星一样。
我就认识一个得了白血病的孩子，小脸儿煞白煞白的，头发因为化疗都掉光了，看着可让人心疼。
但是造血干细胞移植就有可能给他带来新的生机。
那些干细胞就像一群小战士，跑到他身体里，重新建立起造血的功能。
还有啊，在组织修复这方面，干细胞也是大功臣。
比如说有人不小心摔断了骨头，要是能把干细胞给弄过去，它就像是建筑工人一样，在断骨的地方努力地搭建起新的骨头组织。
我有个朋友，他腿受伤了，那伤口老长时间都不好，每次看他皱着眉头看着腿的样子，我就想啊，这要是干细胞能马上给他治好就好了。
再说说器官移植这事儿。
现在器官短缺啊，多少人在等着合适的器官救命呢。
干细胞就像是一把希望的钥匙。
如果能利用干细胞培育出器官来，那就像变魔术一样神奇。
我想象着那些研究人员在实验室里，小心翼翼地看着那些在培养皿里慢慢成型的小器官，眼睛里都闪烁着兴奋的光。
他们可能会互相说：“嘿，你看，这器官长得多好啊，将来肯定能救不少人呢。
”不过啊，这干细胞的应用也不是一帆风顺的。
就像在一条满是坑洼的路上开车一样。
有伦理道德方面的问题。
比如说用干细胞培育器官，这器官算啥呢？是个东西还是个人呢？这就像一团乱麻，得好好地理一理。
还有技术上的难题，有时候那些干细胞就像调皮的孩子，不按照你想的那样去生长发育。
研究人员就只能挠着头，对着那些细胞发愁，想着怎么才能让它们听话呢。
但不管怎么说，干细胞的应用就像一颗充满希望的种子，虽然在成长的过程中有风雨，有坎坷，但只要坚持研究，未来肯定能给人类带来更多的惊喜。
细胞工程的研究范畴
细胞工程的研究范畴
细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，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法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。
细胞工程的研究范畴包括以下几个方面：
1. 细胞培养：通过在体外培养细胞，研究细胞的生长、分化和代谢等过程。
2. 细胞融合：将两个或多个不同的细胞融合在一起，形成一个新的杂种细胞。
3. 基因工程：利用基因重组技术，将目的基因导入细胞中，使其表达特定的蛋白质或其他产物。
4. 干细胞工程：研究干细胞的分化和增殖，以及利用干细胞治疗疾病。
5. 组织工程：利用细胞培养和支架材料，构建人工组织和器官。
细胞工程的研究成果已经广泛应用于生物医药、农业、环境保护等领域。
例如，利用细胞工程技术生产的生物制药、生物农药、生物肥料等已经成为现代农业和医药产业的重要组成部分；利用干细胞治疗疾病也已经成为医学研究的热点之一。
细胞工程名词解释
细胞工程名词解释细胞工程是一门跨学科的科学，涉及生物学、工程学和医学等领域。
它利用细胞和细胞内部的分子机制来改变或控制细胞的行为和功能，旨在开发新的治疗方法、生产新的药物和材料，甚至重新构建组织和器官。
细胞工程中涉及的名词有很多，下面将逐个进行详细解释。
1. 细胞：细胞是生物体的基本单位。
它由细胞膜、细胞质和细胞核组成。
不同类型的细胞具有不同的结构和功能，包括神经细胞、肌肉细胞、免疫细胞等。
2. 细胞培养：细胞培养是指将细胞从生物体中分离出来，并在人工培养基中提供适宜的环境条件以维持其生长和繁殖。
细胞培养是细胞工程研究的基础，也是生产细胞和组织相关产品的必要过程。
3. 细胞系：细胞系是指从同一来源的细胞分离出的并能无限传代的细胞群。
细胞系的建立对于细胞研究和应用非常重要，可以提供大量相同的细胞用于实验和生产。
4. 基因工程：基因工程是指通过改变细胞或生物体中的基因来获得新的性状或功能。
在细胞工程中，基因工程被广泛应用于构建基因表达系统、改良细胞的代谢途径或增强细胞分泌功能等。
5. 组织工程：组织工程是利用细胞和支架材料构建人工组织或器官。
通过将细胞种植到支架材料上，并提供适宜的生长条件，可以使细胞自组织形成功能性的组织结构。
6. 干细胞：干细胞是一类具有自我更新和多向分化潜力的细胞。
干细胞可以分化为各种不同类型的细胞，包括神经细胞、心肌细胞等。
在细胞工程中，干细胞被广泛研究和应用于再生医学和组织工程。
7. 基因治疗：基因治疗是一种通过引入或修复患者体内的遗传物质来治疗疾病的方法。
在细胞工程中，基因治疗被用于修复或增强细胞的功能，以实现治疗效果。
8. 生物反应器：生物反应器是用于在控制条件下培养细胞的设备或系统。
生物反应器的设计和优化对于细胞工程研究和应用至关重要，可以提高细胞的产量和质量。
9. 细胞活力评估：细胞活力评估是用于确定细胞的生存状态和活力水平的方法。
通过测量细胞的代谢活性、细胞膜完整性、细胞数量等指标，可以评估细胞的健康状态和响应。
干细胞工程技术
干细胞工程技术干细胞工程技术是一种革命性的生物医学技术，它利用干细胞的特殊能力和特异性来治疗疾病或再生损伤的组织。
干细胞具有自我更新和分化为多种细胞类型的能力，这使它们成为医学上治疗疾病和再生医学领域的研究热点。
随着干细胞工程技术的不断发展，人们对其潜在用途和应用前景充满了希望。
干细胞的分类根据其来源和特性的不同，干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞两种。
胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells，ESCs）来源于早期的胚胎，并具有极强的自我更新和多潜能分化能力。
胚胎干细胞可以分化成任何类型的细胞，例如心脏细胞、神经细胞、肝细胞等，因此被认为是治疗多种疾病和组织再生的理想来源。
成体干细胞（Adult Stem Cells，ASCs）存在于成熟组织和器官中，具有一定的分化潜能，可以不断修复和更新组织。
成体干细胞可以分化为其所在组织的细胞类型，如骨髓干细胞可以分化成血液细胞，皮肤干细胞可以分化成表皮细胞。
也有一些组织中的成体干细胞具有多潜能分化能力。
技术原理干细胞工程技术主要包括干细胞培养、干细胞诱导和干细胞移植等过程。
干细胞培养是指在体外利用营养培养基和适当的生长因子将干细胞进行扩增和培养。
这一过程需要严格控制培养条件，以保证干细胞的稳定性和安全性。
培养后的干细胞可以被用于后续的诱导和移植过程。
干细胞诱导是指通过操纵外界条件对干细胞进行诱导分化，使其分化为需要的细胞类型。
这一过程通常需要利用特定的培养基和生长因子，并且对培养条件进行精细调控，以实现对干细胞的特定分化方向的控制。
干细胞移植是指将诱导后的细胞或者未诱导的干细胞直接植入患者体内，用于治疗疾病或者促进组织再生。
这一过程需要严格的移植操作和术后管理，以确保移植细胞的有效性和安全性。
应用前景干细胞工程技术在医学领域有着广泛的应用前景，涉及到多个疾病的治疗和组织再生。
在治疗方面，干细胞工程技术可以用于治疗多种顽固性疾病，如心血管疾病、神经系统疾病、肿瘤等。
《细胞工程》教案
《细胞工程》教案教案：细胞工程一、教学目标1.了解细胞工程的基本概念和发展历程。
2.理解细胞工程在生物医学领域的应用。
3.掌握细胞工程的实验技术和操作方法。
4.培养学生的实验操作能力和科学研究意识。
二、教学内容1.细胞工程的概念和发展历程2.细胞工程在生物医学领域的应用3.细胞培养技术和操作方法三、教学过程1.引入（10分钟）教师以“你了解过细胞工程吗？”为题，通过提问学生的知识储备情况，引导学生思考、探究。
2.知识点讲解（30分钟）（1）细胞工程的概念和发展历程通过PPT讲解，介绍细胞工程的定义和发展历程，包括细胞工程的起源、主要研究内容和目标，以及相关的重要突破和应用领域。
（2）细胞工程在生物医学领域的应用通过PPT讲解，介绍细胞工程在生物医学领域的应用，包括组织工程、干细胞研究、基因治疗等方面的应用，以及未来的发展前景。
3.案例分析（20分钟）教师提供相关的细胞工程应用案例，如人工皮肤的研发、肝脏组织工程的应用等。
引导学生分析和讨论这些案例的实现原理、技术路线和可能的应用价值。
4.实验设计（30分钟）教师结合细胞培养技术的基本原理和操作方法，设计一个以细胞培养为基础的实验项目，如培养细胞株观察其生长情况或进行细胞转染实验等。
让学生分组进行实验设计，包括实验目的、实验步骤、实验条件等，并总结预计可能的结果和结论。
五、小结（10分钟）教师对本堂课进行总结，强调细胞工程的重要性和应用前景，激发学生对科学研究的兴趣和向往。
六、课后作业学生根据实验设计的内容，进行实验操作，并撰写实验报告。
要求报告中包括实验目的、实验步骤、结果和结论，并对实验过程中出现的问题进行分析和解决。
七、教学评估1.通过课堂讨论和案例分析，检测学生对细胞工程的理解和应用能力。
2.评估学生的实验操作能力和实验报告的撰写能力。
八、教学资源1.PPT课件2.实验室设备和材料3.相关的细胞工程案例资料九、教学反思本课程通过讲解细胞工程的概念和应用，结合实验设计和案例分析，旨在引导学生了解细胞工程的基本原理和实验操作方法，培养学生科学研究的兴趣和实践能力。
干细胞及干细胞工程
成体干细胞
定义
在成体干细胞中,目前研究较多的是造血干细胞 (Hematopoitic Stem Cell)、角膜缘干细胞(Limbus Cornea Stem Cell)和神经干细胞(Nural Stem Cell)。 造血干细胞是成体干细胞中研究最多、认识最深入的 又称多能干细胞(Pluripotent Stem Cell)。它是指到 特点 一类。造血干细胞移植用于临床已有多年,在治疗血 了个体发育的一定阶段甚至成体,仍有一部分细胞分化, ①成体干细胞可分化为特定组织,当组织受到外伤、 研究进展 液系统恶性疾病、实性肿瘤以及遗传性免疫缺陷方面 负责组织的更新和修复。例如血液、肠道粘膜上皮、皮 已取得了举世公认的成就；自体或同种异体角膜缘干 老化、疾病等损伤时,这些干细胞就增殖分化,产生 人类对成体干细胞的研究主要集中于临床应用治疗各种 肤表皮等。这些细胞就是一般所指的特定组织的干细胞, 细胞移植已应用于临床。自体角膜缘干细胞移植是将 新的组织来代替它们,以保持机体的动态平衡。 疾病上。过去几十年，人们成功的应用骨髓移植（含有大 自体健眼包括角膜缘含干细胞组织在内的球结膜片移 例如造血干细胞、神经组织干细胞、表皮干细胞等 ②成体干细胞还可横向分化为其它组织 量血干细胞）治疗了多种血液系统疾病；近年来，国内外 植到患者受损的角膜缘部，这对于治疗严重的眼表面 疾病,如角膜上皮缺损、糜烂、溃疡、复发性翼状胬 科学家在用成体干细胞治疗心血管疾病、脑功能病变、皮 肉等有显著效果；若使神经干细胞活化、增殖并定向 肤损伤等方面也取得了令人兴奋的成果；在这方面我国科 分化,则可以治疗神经退化性疾病、脊髓损伤等。复 学家不但成功完成了世界首例成人神经干细胞自体移植治 旦大学李昌本教授等已在体外成功地培养出人类大脑 疗脑损伤的手术，而且我国专家还首创地将干细胞原位培 的神经干细胞,并使外源性基因在体外神经干细胞中 养技术用于皮肤损伤的治疗，这一方法的成功使人类朝着 有效表达,移植体内后,不仅补充大脑内神经干细胞的 不足,进行功能代偿,而且使用治疗作用的外源基因可 利用干细胞再造人体器官组织方面又迈出了一大步。 定向摧毁脑内已经发生病变的神经元,抑制病情恶化。
第十章干细胞与细胞工程
第七页，共20页。
胚胎干细胞的生物学特征
• 1、体外分化抑制培养时，呈克隆状生长，细胞 界限不清
• 2、可在体外扩增、选择和冻存，需要时冻存细 胞可解冻，继续培养而不失原细胞特征，
• 3、细胞内散布着核糖体和线粒体，
• 4、细胞核相对较大，核内多为常染色质 • 5、表达阶段特异性胚胎抗原SSEA
• 6、有很强的端粒酶活性。
继续培养
对融合细 胞筛选
第十二页，共20页。
在病毒作用下， 两细胞融合
二、杂交瘤与单克隆抗体
•单克隆抗体技术又称杂交瘤技术，主要由细胞融合、抗体筛选和细胞克隆化 培养技术组成。 •正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞）具有分泌抗体的能力，但不能长期培养，瘤 细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，但不分泌抗体。于是英国人Kohler 和Milstein 1975将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获1984年诺贝尔 奖。
步骤四：将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（Ｃ）的子宫 内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊--多莉。
第十九页，共20页。
五、细胞治疗与再生医学
• 再生医学： • 是研究人体器官、组织自身所具有的
构建更新和修复潜能，并应用多种修复手 段使人体的组织器官功能得以改善和修复 的科学。
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中表达的阶段特异性胚胎抗原（SSEA）， SSEA有种属差异性。
第二页，共20页。
二、干细胞的增殖与分化特性
• 1、干细胞的增殖特性
• —干细胞增殖的缓慢性：
• —干细胞增殖系统的自稳定性 • 干细胞在生物体的生命过程中自我更新并维持自身数
目恒定的特性称为干细胞的自稳定性。干细胞分裂后， 如果两个子细胞都是分细胞或都是干细胞，称为对称 分裂，若产生的子细胞一个是干细胞，一个是分化细 胞，则称为不对称分裂。哺乳动物的干细胞是种群意 义上的不对称分裂，称为种群不对称分裂。
细胞工程—干细胞
细胞工程细胞工程的定义细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
分类A、根据研究生物类型不同，细胞工程可分为动物细胞工程、植物细胞工程、微生物细胞工程。
动物细胞工程包括：细胞培养技术（包括组织培养、器官培养）；细胞融合技术；胚胎工程技术（核移植、胚胎分割等）；克隆技术（单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆）。
植物细胞工程包括：植物组织、器官培养技术；细胞培养技术；原生质体融合与培养技术；亚细胞水平的操作技术等。
B、根据实验操作对象可分为：细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体操作、转基因生物等。
细胞工程的基本操作（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，所以实验者必须十分认真细心地把好无菌操作这道关。
（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。
细胞培养技术包括取材除菌；配制培养基；对培养基除菌或灭菌；采用无菌操作进行接种；在培养室培养，并控制种类细胞生长所需的最佳培养条件，如温度、湿度、光照、氧气、二氧化碳等；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，采取一定的措施诱导细胞同步化生长，对于成功地进行细胞融合及代谢物的生产具有十分重要的作用。
细胞工程在医学领域的应用1.干细胞的发现早在19世纪，发育生物学家就知道，卵细胞受精后很快就开始分裂，先是1个受精卵分裂成2个细胞，然后继续分裂，直至分裂成有16至32个细胞的细胞团，叫做桑椹胚。
这时如果将组成桑椹胚的细胞一一分开，并分别植入到母体的子宫内，则每个细胞都可以发育成一个完整的胚胎。
这种细胞就是胚胎干细胞，属于全能干细胞。
骨髓、脐带、胎盘和脂肪中则可以获取组织干细胞。
干细胞技术作为生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术，将可能导致一场医学和生物学革命，给无数疑难病症治疗带来了新的希望。
细胞工程的原理及其应用
细胞工程的原理及其应用原理细胞工程是一种基于生物学和工程学的新兴技术，通过对细胞的操作和调控，改变其功能和性质，以实现人类的特定需求。
基因编辑基因编辑是细胞工程的核心技术之一，它通过修改细胞的基因组，实现对细胞功能的精确调控。
•基因敲除：通过引入特定的DNA修饰酶，将目标基因的序列删除或破坏，实现基因敲除。
这种方法常用于研究基因功能的影响和细胞内相互作用的研究。
•基因敲入：通过引入外源的DNA片段，将目标基因的序列替换或插入，实现基因敲入。
这种方法常用于修复遗传缺陷或增强细胞的特定功能。
•基因编辑：通过精确修饰目标基因的特定序列，如点突变或插入/缺失特定的碱基，实现基因编辑。
这种方法常用于研究基因突变对细胞功能的影响或开发基因治疗方法。
细胞重编程细胞重编程是细胞工程中的另一个重要技术，它可以将一种细胞类型转变为另一种细胞类型，以实现特定功能或治疗疾病。
•诱导多能干细胞 (iPSCs)：通过引入一组特定的基因，将成体细胞重新编程为与胚胎干细胞类似的多能干细胞。
iPSCs具有与胚胎干细胞相似的潜能，可以分化为体内任何细胞类型，为研究疾病机制和开发新型治疗方法提供了一个重要的工具。
•直接转化：通过控制细胞环境和生长因子的供应，将一种细胞类型直接转化为另一种细胞类型。
这种方法可以避免使用多能干细胞和胚胎，有望用于组织再生和器官修复等领域。
应用细胞工程在医学、生命科学和工业生产中有着广泛的应用。
医学应用•基因治疗：通过细胞工程技术修复患者体内缺陷基因的功能或增加特定蛋白的产生，以治疗遗传性疾病或癌症等疾病。
•细胞治疗：通过培养大量的特定细胞类型，并将其移植到患者体内，以替代受损细胞或修复组织器官功能。
•药物筛选：利用细胞工程技术构建疾病模型，研发新药和药物筛选平台，加速药物研发过程。
生命科学研究•细胞信号传导：通过编辑细胞的信号通路，研究细胞间的相互作用和信号传导机制，深入理解细胞生物学过程和分子基础。
•基因功能研究：通过基因编辑技术敲除或编辑特定基因，研究其对细胞功能和疾病发生机制的影响，揭示基因与疾病的关联。
细胞工程重点
细胞工程（Cell engineering）是指主要以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。
◆研究对象：动植物细胞（原生质体），也包括细胞器、染色体、细胞核、胚胎。
细胞凋亡（apoptosis）：指机体为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序性死亡。
◆细胞坏死（necrosis）：是细胞受到物理因素（如热、辐射）、化学因素（如强酸、强碱、有毒物质）或生物因素（如病原体）作用，引起细胞无序变化的死亡过程。
贴壁型生长细胞:附着在某一固相支持物表面才能生长的细胞。
悬浮型生长细胞:不必附着于固相支持物表面，在悬浮状态下即可生长的细胞。
二）悬浮生长型培养时不贴附于底物而呈悬浮状态生长或以机械方法使之保持悬浮状态生长的细胞叫悬浮生长型细胞。
特点：不贴附在支持物上生长，胞体圆形。
优点：在培养液中生长空间大，提供数量大；传代方便(只需稀释而不需消化处理)；可长时间生长，繁殖旺盛便于做细胞代谢研究。
缺点：观察不方便很多细胞不能悬浮生长悬浮生长型细胞与贴附生长型细胞相比，具有哪些优点和缺点？优点：在培养液中生长空间大，提供数量大；传代方便(不需消化)；可长时间生长，繁殖旺盛便于做细胞代谢研究。
缺点：观察不方便很多细胞不能悬浮生长细胞在体外生长时具有贴附、接触抑制和密度依赖性三大特点。
接触抑制可作为区别正常细胞与肿瘤细胞的标志之一。
正常细胞生长密度过大时，细胞变得拥挤，生存空间消失，同时培养基中的营养物被逐渐消耗掉，代谢产物增多，细胞停止分裂增殖，这种特性称为密度抑制思考题4：体外培养的细胞具有哪些生长特点？体外培养细胞重要的生长特点有：贴附并伸展以及接触抑制和生长的密度依赖性。
贴附并伸展，是多数体外培养细胞的基本生长特点。
大多数细胞在体外均附着于一定的底物而生长。
培养细胞在未贴附于底物之前均似圆球样，当与底物贴附后，细胞逐渐伸展而形成一定的形态接触抑制是由于细胞相互接触而抑制细胞运动性的现象。
细胞与细胞工程
3.功能：与细胞的有丝分裂有关
G.液泡
1.分布：植物细胞
表膜 2.结构
细胞液： 内含酸、碱、盐、 糖、蛋白质、色素 3.功能： 使植物呈现绿色以外的颜色 调节渗透压大小,维持细胞形态
（四）细胞核
核膜 核仁
1.结构
核液
(核孔)
大分子物质 的运输通道
与核糖体形成有关
染色质
与染色体是细胞内的同种
物质在细胞分裂不同时期的两种不同形态
物质出入细胞方式的判断及其影响因素
• 1、物质出入细胞方式的判断 • 2、影响物质跨膜运输的因素 • （1）物质浓度 • （2）氧气浓度 • （3）温度
三、运用细胞结构与功能相适应的观点分析 细胞结构的不同
• 1、根尖分生区细胞没有的细胞器： • 2、蛔虫结构特点 • 3、哺乳动物成熟的红细胞只有细胞膜，没有核
膜和细胞器膜。 • 4、需氧型细菌特点 • 5、光合细菌特点 • 6、精子不具有分裂能力，仅有极少的细胞质在
尾部 • 7、神经细胞具突起，不具有分裂能力。
二、生命的结构基础——细胞 (一)细胞壁
(二)细胞膜
1、细胞膜的化学成分：
磷 脂
蛋 白 质
2、细胞膜的结构：
糖被:蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白 作用：有保护和润滑 细胞膜表面的识别
（三） 细胞质
基 质：细胞质内呈液态的部分
线粒体 质体 内质网
细胞器： 核 糖 体
高尔基体 中心体 液泡
A. 线 粒 体
1.分布:动、植物细胞中
2.结构
外膜 内膜
基质 嵴
返回
外膜：平 滑 2.结构 内膜：向内折叠形成嵴 （基粒）
基质：内膜内液态部分 3.酶的分布（与有氧呼吸有关的酶）：
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在病毒作用下， 两细胞融合
二、杂交瘤与单克隆抗体
•单克隆抗体技术又称杂交瘤技术，主要由细胞融合、抗体筛选和细胞克隆 化培养技术组成。 •正常淋巴细胞（如小鼠脾细胞）具有分泌抗体的能力，但不能长期培养， 瘤细胞（如骨髓瘤）可以在体外长期培养，但不分泌抗体。于是英国人 Kohler和Milstein 1975将两种细胞杂交而创立了单克隆抗体技术，获1984 年诺贝尔奖。
神经干细胞在形态上存在异质性，大多为梭形，两端有 较长的神经突起，比较容易识别。 神经干细胞的标志物有巢蛋白、波形蛋白、神经胶质纤 维酸性蛋白等。
第二节 细胞工程
• 细胞工程是应用细胞生物学和分子生 物学方法，在细胞水平上进行遗传操作、 改变细胞的遗传学特征和生物学特性， 以获得特定生物学特性细胞和生物个体 的技术。常采用的生物技术有：细胞培 养、细胞分化的定向诱导和显微注射等
五、细胞治疗与再生医学
• 再生医学： • 是研究人体器官、组织自身所具有 的构建更新和修复潜能，并应用多种修 复手段使人体的组织器官功能得以改善 和修复的科学。验动物胚胎学实 验方法，将特定的目的基因从某一个体分离出来，在体 外扩增加工，再导入另一种动物的是期胚胎或胚胎干细 胞中，使其整合到宿主动物的染色体上，在宿主动物的 发良过程中表达，并通过生殖细胞传给后代而获得的具 有外源基因的动物。
常用方法有：显微注射法、DNA导入胚胎干细胞、 核移植等
单克隆抗体的主要应用
• 1、作为医学检验试；如MHC和ABO血 型鉴定等 • 2、用于治疗疾病 • 3、作为研究的探针，如用荧光物质标记 单克隆抗体作为探针，确定相应生物大 分子在细胞中的位置等。
三、干细胞工程
干细胞工程是利用细胞培养技术在体外人工控制 细胞分化、增殖并生长成所需要的组织，使之大量生 产，用来修补损伤所引起的功能丧失的组织与器官， 满足临床康复的需要，同时对一些一直困扰人类健康 的疾病如恶性肿瘤、帕金森病等提供更好的医治。 用干细胞治疗疾病的优点有： 1、低毒性或开毒性，一次给药可长期有效； 2、不需要完全了解疾病发病的确切机制； 3、若应用自身干细胞移植，可避免产生排斥反应。
2、造血干细胞
造血干细胞是存在于造血组织内的一类能分化产生各种 血细胞的原始细胞，又称多能造血干细胞 造血干细胞可分为两类： 一类为长期造血干细胞，具有很强的自我更新能力， 并维持长期的连续性； 另一类为短期造血干细胞，具有有限的自我更新能力， 维持正常造血细胞的生长；又称祖细胞或前体细胞。 造血干细胞在成体血组织中数目很少，仅占有核细胞的 0.05%,并且造血干细胞没有明显示的形态特征,只有通过其表 面特有的标志分子和功能进行鉴定和分离纯化,CD34+是造血 干细胞的代表性表面标志, 临床和基础研究大多通过应用 CD34+细筛选\富集造血干细胞。虽然CD34+细胞不全是造血 干细胞，但造血干细胞全部表达CD34+分子。
第十章 干细胞与细胞工程
第一节 干细胞
• 干细胞是指具有分裂增殖能力，并能 分化形成一种以上“专业”细胞的原始细 胞。 • —存在于胚胎的干细胞称胚胎干细胞 • —存在于成体细胞的干细胞称成体干细胞
一、干细胞的形态与生化特征
• • • • 1、形态有共性， —通常为圆形或椭圆形， —细胞体积小，核相对较大， —核内多为常染色质，并具有较高的端 粒酶活性 • 2、生化特性 • 在干细胞表面可检测到早期胚胎细胞 中表达的阶段特异性胚胎抗原（SSEA）， SSEA有种属差异性。
• 2）干细胞的转分化与去分化 • —干细胞的转分化：一种组织类型
的干细胞在一定条件下可以分化为另 一种组织类型的细胞
• —干细胞的去分化：一种干细胞向
其前体细胞的逆向转化被称为是干细 胞的去分化
干细胞的特点
• • • • • ①终生保持未分化或低分化特征； ②在机体的中的数目、位置相对恒定； ③具有自我更新能力； ④能无限制的分裂增殖； ⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织 细胞，造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干 细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨胚层 分化的潜能； • ⑥分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期 • ⑦通过两种方式分裂，对称分裂和不对称分裂前 者形成两个相同的干细胞或者分化细胞，后者形 成一个干细胞和一个分化细胞。
2、干细胞的分化特性
• • • • • 1）干细胞的分化潜能 -全能性干细胞 -多能性干细胞 -专能干细胞 受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整 的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。随 着分化发育的进程，细胞逐渐丧失其分化潜能。从 全能性到多能性，再到单能性，最后失去分化潜能 成为成熟定型的细胞
一、细胞融合
细胞融合是两个或多个细胞合并形成一个细胞的过程。 在自然情况下发生的融合称为自然融合，用人工方法促 使细胞发生融合的，称为人工诱导融合 常用的方法有：病毒法、聚乙二醇（PEG）法和电融合法。 主要过程如下： 先两种不同类 型细胞培养 用灭活的仙台 病毒或聚乙二 醇与细胞混合 继续培养
对融合细 胞筛选
1、显微注射法
用一个极细的玻璃针将外源DNA注射到受精卵雄原 核中，待受精卵分裂后，将其移植到假孕母体输卵管或 子宫内，胚胎便可正常发育为子代个体。 优点：1）导入基因片段大，可达50kp
2）不需载体
3）整合率相对高 缺点：1）难以控制整合率 2）存活率低
2、DNA导入胚胎干细胞
利用动物的胚胎干细胞作为外源基因的受体细胞， 采用电激方法导入外源DNA 优点：1）可直接将外源DNA整合到受体基因 2）可研究和筛选外源DNA表达质粒的构建、 整合和表达，以此来提高转基因动物的效率。 3）可用于胚胎干细胞的基因改造技术，如剔 除等能精确改造细胞内存在的基因。 4）可不断提供和产生同样基因型的、丰富的 转基因动物。
3、核移植
指利用体外培养的体细胞，经外源基因转染后，取其细 胞核注射到去核卵细胞中，从而获得转基因动物，如绵羊多 莉的诞生： 步骤一:：一只６岁芬兰多塞特白面母绵羊(姑且称为Ａ)的乳腺中 取出乳腺细胞,将其放入低浓度的营养培养液中,细胞逐 渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞”； 步骤二：从一头苏格兰黑面母绵羊（Ｂ）的卵巢中取出未受精的 卵细胞，并立即将细胞核除去,留下一个无核 的卵细胞， 此细胞称之为“受体细胞”； 步骤三：利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形 成“融合细胞”。电脉冲可以产生类似于自然受精过程 中 的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞 分裂、分化，从而形成“胚胎细胞”； 步骤四：将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（Ｃ）的子宫 内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊--多莉。
胚胎
原始生 殖细胞
培养的胚 胎干细胞
胚胎干细胞的生物学特征
• 1、体外分化抑制培养时，呈克隆状生长，细 胞界限不清 • 2、可在体外扩增、选择和冻存，需要时冻存 细胞可解冻，继续培养而不失原细胞特征， • 3、细胞内散布着核糖体和线粒体， • 4、细胞核相对较大，核内多为常染色质 • 5、表达阶段特异性胚胎抗原SSEA • 6、有很强的端粒酶活性。
三、几种主要的干细胞
• 1、胚胎干细胞（ESC）： 是指来自胚胎期的卵裂 球或胚泡的内细胞团， 具有多向分化潜能和自 我更新能力的细胞 • 胚胎干细胞在体外可无 限增殖并保持未分化的 状态，可以分化为外胚 层、中胚层和内胚层各 类型细胞，甚至可发育 分化为一个完整的个体。
全能细 胞 内细胞 团
囊胚
3、神经干细胞
神经干细胞是指具有自我更新能力及分化形成神经元、 支持营养神经元的星形胶质细胞和少突胶质细胞的一些细胞。
1992年开始，科学家分别从小鼠、大鼠和成人脑组织分离出神经 干细胞； 我国科学家从人胚胎纹状体、成年大鼠纹状体和小鼠胚胎质组织 中获得神经干细胞； 1996年，从成年哺乳动物脊髓内分离得到神经干细胞，由此提出 神经干细胞在哺乳动物成体或胚胎中枢神经系统中广泛存在的观点。
二、干细胞的增殖与分化特性
• • • • 1、干细胞的增殖特性 —干细胞增殖的缓慢性： —干细胞增殖系统的自稳定性 干细胞在生物体的生命过程中自我更新并维持 自身数目恒定的特性称为干细胞的自稳定性。 干细胞分裂后，如果两个子细胞都是分细胞或 都是干细胞，称为对称分裂，若产生的子细胞 一个是干细胞，一个是分化细胞，则称为不对 称分裂。哺乳动物的干细胞是种群意义上的不 对称分裂，称为种群不对称分裂。