细胞工程概述
细胞工程
名解：1.细胞工程(Cell Engineering)是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，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以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。
2.细胞融合又称细胞杂交，是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程。
3.干细胞（stem cell）是动物体内具有分化潜能，并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。
4.胚胎干细胞来自囊胚期的细胞团，属于全能干细胞，每个细胞可以发育成为完整的个体。
5.组织干细胞存在于成体组织中，属单能或多能干细胞，可以定向分化为一种或几种不同的组织。
全能干细胞: 具有形成完整个体的分化潜能。
包括：胚胎干细胞（ES细胞）生殖干细胞（EG 细胞）多能干细胞: 具有分化出多种细胞和组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。
专能干细胞: 它是由多能干细胞进一步分化而成的。
专能干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。
成体干细胞:成体组织内具有更新及分化能力的未成熟细胞. 如造血干细胞, 神经干细胞, 皮肤干细胞等胚胎干细胞:又称ES细胞, 是一种全能干细胞,是指从胚胎内细胞团或原始生殖细胞筛选分离出的具有多能性或全能性的细胞。
6.胚胎培养是指使胚或具胚器官在离体无菌条件下发育成幼苗的技术。
7.胚培养：在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离出来，置于培养基上进行离体培养的方法8、悬浮培养：将单个游离细胞或小细胞团悬浮在液体培养基中进行培养增殖的技术。
分批培养：在一个培养过程中，一次性加入培养液，在一定条件下培养一段时间后，一次性放出培养液的培养方式连续培养：在培养过程中，不断向反应器中加入新鲜培养基，同时以相同的流量从系统中取出培养液，从而维持培养系统内在细胞密度、产物浓度以及物理状态相对平衡，这种方式即称为连续培养。
半连续培养：这是一种介于成批培养和连续培养之间的培养方式，其基本方法是在完成上述成批培养的一个周期后，只从反应器中取出大部分细胞悬液，保留小部分细胞悬液作为下一培养周期的种子细胞，然后加入新鲜培养基进行培养。
细胞工程知识点
第一章绪论1、细胞工程的概念，广义的细胞工程，狭义的细胞工程，⏹细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似于工程学的步骤，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以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。
⏹广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术，狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术。
2、细胞工程的研究内容（研究生物类型，实验操作对象）⏹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。
3、细胞工程的重要应用（植物、动物）⏹植物细胞工程的应用：脱毒和快速繁殖细胞工程育种：利用培养变异，筛选优良突变体利用远缘杂交幼胚培养，获得杂种植株，克服其杂交不亲和性利用细胞融合技术，克服远缘杂交不亲和性倍性育种离体种质保存细胞培养生产有用物质⏹动物细胞工程的应用动物细胞培养生产医药产品（单克隆抗体）新品种培育试管动物与婴儿组织工程珍稀动物资源的保存与保护第二章细胞工程基础1、细胞分化：个体细胞发育过程中，后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。
2、发育潜能：指细胞分化能力的强弱。
3、细胞全能性：指细胞具有发育成完整个体的潜能。
4、细胞多能性：指随着胚胎发育，有的体细胞失去全能性，具有分化出多种组织的潜能。
5、去分化：又称脱分化，指某些条件下分化细胞不稳定，又回到未分化状态的这一过程6、愈伤组织：脱分化后的细胞，经过细胞分裂，产生无组织结构、无明显极性的、松散的细胞团称为愈伤组织。
愈伤组织的种类胚性愈伤组织（Embryonenic callus）：表面光滑、组织结构紧凑、细胞小、再生力强。
细胞工程文档
细胞工程细胞工程是一门将生物学、生物工程和工程学知识相结合的综合学科，旨在通过改变生物体的细胞、组织或器官的结构和功能，以创造新的生物材料、生物药物、医疗器械或生物能源等应用。
随着生物技术的发展和进步，细胞工程在医学、生态环保、农业等多个领域都展现出巨大的潜力。
细胞工程的基本原理细胞工程的基本原理是通过对细胞进行基因操作或遗传调控，改变其生理特性和功能，以满足人们对特定功能细胞的需求。
细胞工程主要依靠基因工程技术和细胞培养技术来实现。
基因工程技术包括基因克隆、基因敲除、基因突变等方法，可以对细胞中的基因进行修改和调控。
细胞培养技术则提供了在体外培养和扩增细胞的方法和条件。
细胞工程在医学领域的应用细胞工程在医学领域的应用是最为广泛和深入的。
它可以用于生产生物药物、修复和再生组织器官、治疗疾病和提高生命质量等方面。
其中，生物药物的生产是细胞工程应用的重要领域之一。
通过基因操作和细胞培养技术，可以改变细胞中的代谢途径和表达特性，使其产生更多、更安全、更有效的生物药物。
另外，细胞工程还可用于修复和再生受损组织或器官。
例如，通过将干细胞转化为胰腺β细胞，可以用来治疗糖尿病；通过培养和扩增软骨细胞，可以用于修复关节软骨损伤。
此外，细胞工程还可用于生产人工皮肤、血管和其他组织工程材料。
细胞工程在生态环保领域的应用细胞工程在生态环保领域的应用主要体现在生物降解和生物修复方面。
细胞工程可以通过改变细菌或真菌等微生物的代谢途径和酶系统，使其具备降解特定化合物的能力。
这种技术被广泛应用于环境污染物的处理和降解。
另外，细胞工程还可用于生物修复。
通过改变植物细胞的物质代谢和生理功能，可以使其吸收、转化和固定更多的有害物质，起到净化土壤和水体的作用。
细胞工程在农业领域的应用细胞工程在农业领域的应用主要是改良植物和养殖动物的品质和产量。
通过基因操作和细胞培养技术，可以改变植物和动物的遗传特性，使其具备抗病虫害、耐逆性和提高产量等优良性状。
细胞工程
细胞工程：细胞工程是指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，获得重构的细胞、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。
细胞（组织）培养：是指生物细胞和组织在离体条件下的生长和增殖。
是细胞工程的最基本技术。
细胞融合：是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程。
细胞核移植：利用显微操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂种细胞。
胚胎工程：以生殖细胞和胚胎细胞为对象进行的操作，主要技术包括体外受精、胚胎切割。
干细胞：干细胞是动物体内具有分化潜能，并能自我更新的细胞，分为胚胎干细胞和组织干细胞。
原代培养：将动物机体的各种组织从机体中取出，经各种酶、螯合剂或机械方法处理，分散成单细胞，置合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖。
细胞系：是指由原代培养经初步纯化，获得的以一种细胞为主的、能在体外长期生存的不均一的细胞群体。
细胞株：是指细胞系经进一步的克隆化，得到的由单一细胞组成的群体。
细胞生长曲线：以培养时间（d）为横坐标、细胞密度为纵坐标所做出的曲线。
贴壁率：已贴壁细胞占接种细胞总数的百分率。
细胞周期：指一个母细胞分裂结束后形成的细胞至下一次再分裂结束形成两个子细胞的时间。
体外受精：将哺乳动物卵母细胞从母体取出，在体外进行精卵结合的过程。
精子获能：精子离开精巢后，无使卵受精的能力，它必须经过在附睾中成熟及在雌性生殖道内停留一段时间，才具有使卵受精的能力，这种现象称精子获能。
顶体反应：精子在同卵子表面接触或与卵膜分泌的物质相遇后，精子的顶体就会发生一系列的变化。
同期发情：胚胎移植时，供体胚胎必须与受体子宫内膜发育状态高度同步化，才能获得好效果，这个过程称为同期发情。
胚胎移植：指附植前的早期胚胎很容易由子宫中取出，经过人为处理，可以再送入子宫的过程。
胚胎分割：将一枚胚胎用显微手术的方法分割成二分,四分甚至八分胚，经体内或体外培养，然后移植入受体中，以得到同卵双生或同卵多生后代的技术。
第四章 细胞工程(生物技术概论)
殖兰花的方法，在此基础上，国际上建立了兰花
工业，取得了巨大的经济效益和社会效益。
3、花药培养技术 1973年，Nitch采用花药预培养的方法，首次
获得了烟草花粉植株。 4、次生产物生产
（三） 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、植物激素等培 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。
（二）植物细胞工程的发展历史 探索阶段（1902-1929）
1902年，德国植物学家Haberlandt提出了高等植
物的器官和组织可以不断分割，直至分到单个细胞的 观点。他认为，如果每个细胞都有植物个体一样的性 质和能力，那么可以通过植物细胞培养，把单个细胞 培养成一个新个体。
在此思想指导下，许多科学家从事组织培养研 究. 1904年，德国植物胚胎学家Hanning 用萝卜和 辣根的胚进行离体培养，提早长成了小植株，首次 获得胚培养成功。 成熟 发芽 常规 幼胚 ―→ 种子 ―→ 植物 培养 幼胚 ―→ 植株
交中利用的可能性。
培养技术建立阶段（1930-1959）
作为一门技术，它必须具有一定的程序性。
也就是说，它应该具有一定的技术模式。在这一阶 段，植物组织培养建立了两个与培养技术有关的重 要模式，一是培养基模式，二是激素调控模式。
1934年，White 等用番茄根尖的组织培养，建 立了第一个活跃生长的无性繁殖系。1934年，
盛慧珍教授（右二）正在指导学生做实验
简述细胞工程
简述细胞工程
细胞工程是一门涉及生物工程、生物学、化学等多个学科的综合性学科。
它以细胞为基本单位，利用生物技术手段对细胞进行修改和培养，从而实现对生命现象和过程的控制和改造。
细胞工程的研究涉及到细胞培养、分离、识别、鉴定、改造等多个方面。
其中，细胞培养是细胞工程中的核心技术之一。
通过不同的培养条件，可以实现对细胞生长、分裂、分化等生命过程的控制和调节。
同时，细胞识别和鉴定技术也是细胞工程中非常重要的技术之一。
通过对细胞的形态、生理特性、生化特性等进行分析和鉴定，可以有效地评估细胞的质量和功能。
细胞工程在医学、生物制药、农业等领域中具有广泛的应用前景。
在医学领域中，细胞工程可以用于细胞治疗、组织工程、药物筛选等方面的研究和开发。
在生物制药领域中，细胞工程可以用于生产重组蛋白、抗体、疫苗等生物药品。
在农业领域中，细胞工程可以用于植物基因转化、病虫害防治等方面的研究。
总之，随着生物技术的不断发展，细胞工程的研究和应用前景将越来越广阔，为人类的健康和生产生活带来更多的福利和便利。
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第二章 细胞工程第一节 细胞工程概述第二节 细胞工程基础知识
第二章细胞工程第二章细胞工程●第一节细胞工程概述●第二节细胞工程基础知识●第三节植物细胞工程●第四节动物细胞工程●第五节微生物细胞工程（略）第一节细胞工程概述一、定义●应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过类似工程学的步骤，在细胞或细胞器水平上，改变细胞内的遗传物质以获得新细胞或新种产品的一门综合性科学技术。
二、操作对象：●细胞、受精卵、细胞器（原生质体、细胞核、染色体等）三、主要内容：●植物细胞工程●动物细胞工程●微生物细胞工程第一节细胞工程概述四、关键技术●无菌操作技术（非常严格）●细胞培养技术（离体培养）●细胞融合技术五、重要应用●优质植物快速培育与繁殖●优质动物的快速繁殖●生产活性产物和药品●新型物种的培育●器官修复和移植●珍稀濒危动植物资源的保护第一节细胞工程概述六、基本原理细胞的全能性（cell totipotency）：一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息（基因），在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体，这种潜在的能力——全能性七、与其他生物工程的关系基因工程细胞工程酶工程发酵工程产品生化工程转基因小结：细胞工程概述●一、定义●二、操作对象：●三、主要内容：●四、关键技术●五、重要应用●六、基本原理●七、与其他生物工程的关系第二节细胞工程基础知识(复习) 一、细胞生物学基础（一）细胞的结构与功能真核细胞的基本结构光镜下结构细胞膜细胞质细胞核电镜下结构膜相结构非膜相结构细胞膜内质网高尔基复合体线粒体溶酶体过氧化氢体核膜核糖体中心粒微管微丝中等纤维细胞质基质核仁染色质核基质生物膜在结构上的联系细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系在蛋白质的合成、运输与分泌过程中还需要能量，这些能量主要是由线粒体通过有氧呼吸合成的ATP 提供的。
线粒体的内膜上有进行有氧呼吸所需的各种酶。
由此可见，细胞内的各种生物膜不但在结构上互相连系，在功能上也是既有分工又相互联系的。
各种生物膜的分工合作、相互配合是细胞生命活动协调进行的结构与功能的基础。
细胞工程概述
植物组织培养技术
1、取材：
细胞、组织、器官、原生质体
外植体
植物组织培养技术 2、过程：
什么叫脱分化？ 脱分化的产物是什么？
植物组织培养技术 3、培养条件：
思考：培养愈伤组织需要 哪些条件？
ห้องสมุดไป่ตู้
植物组织培养技术 4、产物：
思考：组培最终获得了什么？
植株（完整） 胚状体、细胞（部分）
根、芽
（分化）
繁殖速度快
过 作用 程
不受季节限制 工厂化生产 幼苗无毒
植物体 优点？ 保持优良性状
理论基础： 细胞的全能性
强调几个概念：
（1）愈伤组织：
离体的植物器官、组织或细胞， 在培养一段时间以后，通过细胞 分裂，形成一种高度液泡化、无 定形状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
（2）植物细胞的脱分化：
什么原因使得一个细胞或一小块组织发育成一 个完整的个体的呢？
探究：
1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完 整植物体？ 植物细胞具有全能性。
2、什么是细胞的全能性？
具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞， 都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说， 每个生物细胞都具有全能性的特点 。
3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个 体的潜能？
1976
❖ 酵母菌——鸡 原生质体——血红细胞
1976
❖ 大豆——烟草 悬浮细胞 ——叶
1976
❖ 人——胡萝卜 腹水癌细胞——原生质体
1976
❖ 番茄——马铃薯 叶——根尖
1978
❖ 人——小鼠
纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978
三、核移植技术：
细胞工程
在食品生物工程领域中，我 们常常利用各种微生物发酵生产 蛋白质、酶制剂、氨基酸、维生 素、多糖、低聚糖及食品添加剂 等产品。为了使其高产优质，除 了通过各种化学、物理方法诱变 育种及基因工程育种外，采用细 胞融合技术或原生质体融合技术 也是一种有效的方法。同时，采 用动物、植物细胞大量培养生产 各种保健食品的有效成分及天然 食用色素等都是生物工程领域的 重要组成部分，在食品、医药及 化工等领域得到广泛应用。
现在新的细胞融合方法正在尝试将各种物 理、化学手段综合应用,使细胞融合的方法和手 段操作更为简便,便于量化研究,同时又能使融 合率得到不断提高的方向发展 细胞融合技术的不断改进一方面表现在融 合剂上,另一方面体现在新方法上,再者体现在 融合对象的不断扩展上。 现在新的细胞融合方法正在尝试将各种物 理、化学手段综合应用,使细胞融合的方法和手 段向操作更为简便,便于量化研究,同时又能使 融合率得到不断提高的方向发展。
没有种子， 如何繁殖？
植物繁殖的新途径
微型繁殖技术
概念: 快速高效实现种
苗繁殖,培育优良
植物品种的植物 组织培养技术。
获得无病毒作物
脱毒苗
脱毒技术
马铃薯疮痂病 脱毒马铃薯
有用次数代谢产物生产
1.种类: 蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等。
2.技术: 植物的组织培养----愈伤组织细胞培养。
动物细胞工程 植物细胞与组织培养
二、细胞工程基本技术
细胞工程
植物细胞工程 按 对 象 分 类 按 技 术 分 类 细胞融合 细胞核移植 染色体工程
微生物细胞工程
2.1植物细胞与组织培养
在无菌条件下，分离植物细胞或组织，将其 放在适当的培养基上，给予必要的生长条件，使他 们在体外继续生长、增殖与分化，形成新的组织、 器官和个体的技术。
细胞工程
细胞工程：是应用生命科学理论，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、组织传品或新型物种的一门综合性科学技术。
组织工程：利用体外培养的细胞或者人造组织器官可以实现受损组织或器官的修复与替换，克服目前器官移植的原料不足、免疫排斥等问题。
细胞全能性：分化细胞保留着全部的核基因组，具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能，持家基因：维持细胞的基本结构和最低限度功能所不可缺少的基因，此类基因在所有类型的细胞中都表达。
基因工程细胞：将编码药用蛋白质的基因重组到动物细胞构建的基因工程细胞，多与应用于动物细胞生物制药。
细胞转化：细胞发生遗传改变而传声水生化，可以在体外进行无限传代和生长繁殖，分为一般转化和恶性转化。
悬浮培养：将采集到的活体动物组织分散、过滤、离心、纯化后接种到有适宜培养液中，置于特定培养条件下培养。
细胞增殖快、产量高、培养过程简单，是动物细胞大规模培养的理想模式。
杂交瘤技术：将骨髓瘤细胞与免疫的动物脾细胞融合得到既能够分泌抗体又能在体外长期繁殖的杂交瘤细胞，经过克隆花培养得到可以分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞，这种技术通称为杂交瘤技术。
胚胎工程：是指将哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
试管动物：是指将供体的精子和卵子在体外受精，体外培养胚胎发育到一定阶段通过胚胎移植移入手提完成发育出生的动物。
胚胎移植：是指将发育到一定阶段的胚胎移植到与供体同时发情排卵、但未经配种的“受体”母畜输卵管或子宫的技术。
分手术法和非手术法。
试管婴儿：是指卵子与精子在体外受精，培养发育成早期胚胎，再植回受体子宫内发育出生的婴儿。
细胞核移植动物：又称克隆动物，实用特定发育阶段的核供体及相应的核受体（去核的成熟卵细胞）体外构建重组胚，通过胚胎移植到受体完成发育出生的动物。
体细胞克隆：是将动物体细胞经过抑制培养使其处于休眠状态，利用细胞核移植技术将其导入去核卵细胞，培育成早期胚胎移植至受体，妊娠产仔出与核供体一样的成体动物的一种细胞工程技术。
细胞工程-精品文档
肿瘤细胞工程的前景与挑战
肿瘤细胞的生物特性与机制
01
研究肿瘤细胞的生长、转移和耐药机制，为肿瘤治疗提供新思
路。
肿瘤疫苗与免疫治疗
02
探讨如何利用细胞工程技术和免疫疗法结合，开发新型肿瘤疫
苗和免疫治疗方法。
挑战与未来发展方向
03
分析肿瘤细胞工程面临的挑战，以及未来需要解决的关键科学
和技术问题。
细胞免疫疗法在疾病治疗中的应用前景
分类
根据研究内容和应用领域，细胞工程可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微 生物细胞工程等。
细胞工程的发展历程
第一阶段
第二阶段
1902年，德国植物学家Haberland首次提 出“细胞工程”这一概念，标志着细胞工 程的诞生。
20世纪50年代，科学家们开始探索通过人 工方法克隆动物细胞，以解决生物医学领 域中的一些问题。
传代与扩增
通过传代和扩增，可以将获得的少量细胞 扩大到足够的数量，以满足实验或应用的 需求。
细胞培养的常见问题与解决方案
污染问题
在细胞培养过程中，常常会遇到细菌、病毒、支原体等污染 问题。为避免污染，需要在实验前对环境进行消毒，并使用 无菌器材和试剂。
细胞状态异常
有时会遇到细胞状态异常的问题，如细胞生长缓慢、死亡率 高、形态异常等。这时需要检查培养条件是否适宜，如温度 、湿度、营养物质等是否合适。同时也要检查是否存在污染 或其他问题。
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领域。
细胞融合的方法与流程
化学融合法
电融合法
生物融合法
细胞融合的流程通常包括
利用化学物质如聚乙二醇 (PEG)、二甲基亚砜(DMSO)等 处理细胞，使细胞膜表面张力 降低，形成多分子层重叠，从 而促进细胞融合。
细胞工程
细胞融合工程
胞融合是指用自然或人工的方法，使两个 或几个不同的细胞融合成一个细胞的过程。 细胞融合的结果，一个细胞中含有两个不 同的细胞核，则称为异核体；随后的有丝 分裂中，来自不同细胞核的染色体可能合 并到一个结合核内。因此，又称为体细胞 杂交。
细胞融合的方法
动物细胞杂交或细胞融合 将两个不同种 的亲本细胞A和B，以灭活的仙台病毒或聚 乙二醇(PEG)为融合诱导剂,使A和B两细胞 融合成为一个具两个遗传性不同核的异核 体（如遗传性相同的核融合在一起叫同核 体）。随后异核体经有丝分裂成为两个具 有A和B两亲本的杂种融合核。AB杂种经多 次分裂，B亲本的染色体会逐渐减少到一个 或完全消失
现在，应用染色体工程的方法，在许多添加和替代染色体工作中，已 经获得了不少有遗传学和育种学价值的品系。例如，获得了添加单个 冰草染色体的小麦品系中间，有的能抗粉露菌病、秆锈和叶锈。这种 抗性均呈现显性单因子遗传。将黑麦第Ⅲ对染色体加到软粒小麦对粉 露菌病有抗性。用冰草的一个染色体替代软粒小麦染色体3D，使软粒 小麦对秆锈有抗性。这些在生产实践上都有实用价值
细胞工程(Cell engineering)
概念 特点 种类 方法 应用
概念
是指以细胞为对象，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特性，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。 （更具体概念）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。 21世纪合成生物学的发展，采用计算机辅助设计、DNA或基因合成技 术，人工设计细胞的信号传导与基因表达调控网络，乃至整个基因组 与细胞的人工设计与合成，从而刷新了基因工程与细胞工程技术，并 将带来生物计算机、细胞制药厂、生物炼制石油等技术与产业革命。
细胞工程的概念
细胞工程的概念细胞工程是一种新兴的交叉学科，它将生物学、化学、物理学、工程学等多个学科的知识和技术相结合，旨在通过对细胞的控制和改造，实现对生物体的精准控制和改造。
细胞工程的主要内容包括以下几个方面：1. 细胞培养技术：细胞培养技术是细胞工程的基础，它是指将细胞放入培养基中，提供适宜的营养物质和环境条件，使细胞在体外生长和繁殖的技术。
细胞培养技术的发展为细胞工程的研究提供了基础条件。
2. 细胞转染技术：细胞转染技术是指将外源性DNA或RNA导入到细胞内，使其表达特定的基因或蛋白质的技术。
细胞转染技术是细胞工程中最重要的技术之一，它可以用于基因治疗、蛋白质表达、细胞信号转导等方面的研究。
3. 细胞工程药物：细胞工程药物是指通过细胞工程技术生产的药物，包括蛋白质药物、抗体药物、疫苗等。
细胞工程药物的生产技术已经得到广泛应用，成为现代医学中不可或缺的一部分。
4. 细胞治疗：细胞治疗是指通过细胞工程技术改造或修复患者自身的细胞，以达到治疗疾病的目的。
细胞治疗是一种新兴的治疗方式，它可以用于治疗癌症、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病。
5. 细胞生物反应器：细胞生物反应器是一种用于细胞培养和生产细胞工程药物的设备。
细胞生物反应器的设计和优化是细胞工程中的重要研究方向之一。
细胞工程的发展为人类健康和生命科学的研究提供了新的思路和方法，它将细胞作为研究和应用的核心，通过对细胞的控制和改造，实现对生物体的精准控制和改造。
随着细胞工程技术的不断发展和完善，相信它将为人类健康和生命科学的研究带来更多的突破和进展。
细胞工程概念
细胞工程概念
细胞工程（Cell Engineering）是一门涉及工程学、生物学和医
学的学科，旨在利用工程技术和细胞生物学的知识，对细胞进行设计、改造和控制，以达到提高细胞功能、生产有用物质或治疗疾病的目的。
细胞工程包括以下几个方面：
1. 细胞培养与扩增：通过优化细胞培养条件，如培养基的组成、培养环境的控制等，促进细胞增殖和生长，以提高细胞数量和产量。
2. 细胞表型调控：通过外源基因的表达和调控，改变细胞的性状和功能，使其具备特定的生物产物生产能力或执行特定的生物功能，如产生药物、合成化学品等。
3. 细胞工程产品的制备：包括细胞的收获、提取和保存等步骤，以确保细胞工程产品的纯度、活性和稳定性。
4. 细胞生物反应器的设计与控制：设计合适的反应器，提供适宜的环境条件，如温度、pH值、氧气含量等，以保证细胞工
程过程的高效进行。
细胞工程广泛应用于药物生产、生物修复和再生医学领域。
通过改造细胞，可以生产更高效、更稳定的药物，如重组蛋白的生产；通过修复和再生损伤组织，可以治疗各种疾病，如心脏病、肝脏损伤等。
细胞工程还有望在组织工程、器官移植和人
工生殖等方面发挥重要作用。
尽管细胞工程在科学和技术上的发展还面临许多挑战，如细胞合成、细胞重编程和细胞材料相容性等问题，但它有着巨大的潜力，对于人类健康和社会的发展具有重要意义。
高考细胞工程知识点
高考细胞工程知识点细胞工程是一门综合性学科，是生物学与工程学的交叉学科，其主要研究内容是对细胞进行分离、培养、传代及遗传改造等方面的研究。
在高考生物科目中，细胞工程是一个重要的知识点。
下面我将从细胞工程的基本概念、应用领域以及相关伦理问题等方面展开论述。
一、细胞工程的基本概念细胞工程是指利用生物学、生物化学和工程学等知识，通过对细胞进行操作和控制，使其产生具有特定功能和特点的新细胞，并进而应用于生物医学、农业以及环境等领域。
细胞工程的发展与细胞生物学、生物工程学等学科的交叉融合密不可分。
二、细胞工程的应用领域1. 医学领域：细胞工程在医学领域的应用非常广泛，例如通过细胞培养和繁殖的方法，可以生产大量的细胞和组织，用于治疗疾病和损伤。
同时，利用基因工程技术，可以改造细胞，使其具有特殊的药物合成能力，用于生产药物。
2. 农业领域：细胞工程技术在农业领域的应用主要体现在对植物细胞的培养和改造上。
例如通过细胞培养技术，可以大量生产研究新植物品种，并且可以通过基因改造让植物具有耐病虫害、抗逆性等特点，提高农作物的产量和质量。
3. 环境领域：细胞工程技术在环境领域的应用主要体现在对微生物的研究和利用上。
例如可以利用细菌或酵母菌等微生物对废水进行处理和分解，使废水得到有效净化；利用微生物对有机废弃物进行降解，提高废物资源的利用率。
三、细胞工程的相关伦理问题随着细胞工程技术的不断发展和应用，相关伦理问题也日益引起人们的关注。
细胞工程技术在医学领域的应用，如干细胞研究和基因编辑技术等，涉及到对人类生命和健康的干预，引发了一系列伦理争议。
例如，基因编辑技术是否应该用于人类胚胎、基因改良造人等问题都需要经过深入的道德伦理思考和法律约束。
细胞工程是一门前沿的生物学科，其应用领域广泛。
当然，就如同许多新兴科学领域一样，细胞工程也面临着挑战和伦理问题。
在高考中，了解细胞工程的基本概念和应用领域是非常重要的。
同时，对于相关伦理问题的关注和思考，也能够培养学生的思辨能力和道德素养，使其成为具备科学素养和人文素养的新时代人才。
细胞工程
的胚胎
（三）动物细胞工程与植物细胞工程的异同（p57）
• （四）技术手段介绍
• 1）动物细胞大规模培养技术
• 动物细胞培养技术是动物细胞工程的技术基础
• 动物细胞培养工程特点--以工业化为目的，应用动物细胞
培养的基本原理，研究生物活细胞为主体的生物反应过程，
解决动物细胞培养过程中带有共性和特性的工程技术问题 • 定义--人工条件、细胞生物反应器中、高密度大量培养 （p58）
人工控制的环境中完成
受精过程，然后把早期 胚胎移植到女性的子宫 中，在子宫中孕育成为 孩子。
植 物 细 胞 工 程 实 例 图
植物细胞工程基本技术分析图例
分 离
培 养
脱 分 化
再 分 化
• 外植体分离---主要分为器官分离和单细胞分离
单 细 胞 分 离 方 法
机械法
适用于排列松散，细胞间接触点 少的组织
• 2）动物细胞融合（p59) • 定义---用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为 一个细胞的过程 • 灭活的病毒作诱导剂 • 主要用于制备单克隆抗体 • 意义---（p60） • 方法---病毒法、PEG法、电融合法
• 3）单克隆抗体（p61） • 抗体---动物细胞受到抗原蛋白的刺激作用后，在 动物体内引起免疫反应，形成的相应的抗体蛋白 质。由B淋巴细胞产生
织
试管苗
次生代谢产物
• 外植体---供培养用的原生质体、细胞、组织、器官等。
无菌环境
植物组织
分 离
外植体
灭消 菌毒
培养基上培养
愈伤组织
• 愈伤组织---在培养基中，
外植体切口处不断增殖产 生的一团不定形的薄壁组 织就是愈伤组织
• 作用---使伤口愈合、保护
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植 物 组 织 培 养 的 过 程
①适宜温度、光照、 外植体 已分化组织 pH和无菌环境。 或细胞） ②无机物、有机物 脱分化 条件？和植物激素（生长 素，细胞分裂素等）
无定形状态 特点？ 愈伤组织 （未分化） 薄壁细胞 高度液泡化 再分化 排列疏松、无规则 （分化） 根、芽 繁殖速度快 无叶绿体,不进行光合 不受季节限制 作用 工厂化生产 幼苗无毒 植物体 优点？ 保持优良性状
三、核移植技术：
动物细胞核移植技术是把一个动物细胞的细胞核移入 一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育
为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。
克隆羊与体细胞核移植
第一步
取妊娠期的6岁母绵羊（Finn Dorset白品种母羊）的
乳腺细胞作核供体细胞，用饥饿法使其进入休眠状态
而使全部基因具有活性。
第二步
注射促性腺激素，促使母羊（Sottish Blackface黑
面母绵羊）排卵，28~33小时取其未受精卵，快速去
核，放入10%FCS、1%FCS和0.5%FCS连续5天，使其 进入G0期做受体细胞。
第三步
乳腺细胞与无核卵放入同一培养皿中，在微电流
的作用下，将乳腺细胞融入卵中，形成一个含有新的
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，通过细胞或细胞器的 水平上的操作，按照人的意愿去改变细胞内的 遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。
动物细胞工程 细胞工程 植物细胞与组织培养
植物细胞工程
按 对 象 分 类
按 技 术 分 类
细胞融合 细胞核移植
概
操作水平： 细胞水平或细胞器水平 操作环境： 体外无菌 结 果：
什么原因使得一个细胞或一小块组织发育成一 个完整的个体的呢？
探究：
1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完 整植物体？ 植物细胞具有全能性。 2、什么是细胞的全能性？ 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞， 都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说， 每个生物细胞都具有全能性的特点 。
3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个 体的潜能？
实质:恢复细胞的全能性过程
结果:形成愈伤组织
（4）植物细胞的再分化：
脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等 器官的过程。
植物组织培养的过程
离体的 植物组 织或细 胞
脱分化
愈伤 组织
再分化
根和芽
完整的 植物体
二、细胞融合
细胞融合技术是采用自发或人工的方法使 两个或多个细胞融合为一个细胞的技术。C） NhomakorabeaA
）
按人的意愿使细胞某些生物学 特性发生改变
念
要 点
改良生物品种
应
用：加速繁育生物个体
获得某些有用的细胞代谢产物
创造新品种
一、植物组织培养
植物组织培养是指依据 细胞全能性原理，在无 菌条件下，分离植物的 器官、组织、细胞或原 生质体，并在培养基上 培养，在适宜的条件下 使其发育成部分或完整 植株的技术。
植物组织培养技术 细胞、组织、器官、原生质体 1、取材：
外植体
植物组织培养技术 2、过程：
什么叫脱分化？ 脱分化的产物是什么？
植物组织培养技术 3、培养条件：
思考：培养愈伤组织需要 哪些条件？
植物组织培养技术 4、产物：
思考：组培最终获得了什么？
植株（完整） 胚状体、细胞（部分）
分化程度低 幼芽或幼根？ 去分化较易 （离体的,
几种细胞融合成功的例子
融合生物种类 细胞来源
成功年代
烟草两个种间 叶——叶 1972 甘蓝——青菜 叶——根 1972 大豆——马唐草 愈伤组织——叶 1972 矮牵牛——龙面花 叶——花瓣 1973 大麦——花生 种子——种子 1974 大麦——大豆 叶——悬浮细胞 1974 小麦——矮牵牛 叶——花瓣 1974 玉米——大豆 叶——悬浮细胞 1974 大豆——野碗豆 悬浮细胞 ——悬浮细胞 1974 大麦——蚕豆 叶——根 1975 大豆——草香木犀 悬浮细胞 ——叶 1976 酵母菌——鸡 原生质体——血红细胞 1976 大豆——烟草 悬浮细胞 ——叶 1976 人——胡萝卜 腹水癌细胞——原生质体 1976 番茄——马铃薯 叶——根尖 1978 人——小鼠 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978
物理方法： 电场诱导融合
诱导方法：
化学法：聚乙二醇（PEG) 生物法：灭活的病毒
灭活的病毒诱导融合的方法 原理：病毒被
膜具有凝聚细胞的能
力，它一边黏连一个
细胞的表面，另一边 黏连另一个细胞的表
面，从而使两个细胞
在病毒的作用下靠近 发生凝结，诱导细胞 的融合。
1978年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯(potato) 和番茄(tomato)的原生质体融合获得了体细胞 杂种“泡马豆”（pomato)
生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传 物质，都有发育成完整个体的全套基因。 4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性， 而是分化成不同的组织器官？ 在特定的时间和空间条件下，基因选择性 的表达的结果。
5、大小： 1）受精卵的全能性最高 受精卵＞生殖细胞＞体细胞 2） 3） 植物细胞＞动物细胞 4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞 6.细胞表现全能性的条件有哪些？ 离体、营养物质、激素及其它适宜条件。
学习目标： •简述细胞工程的基本技术 •举例说出细胞工程的应用
回眸历史
1907年，美国哈里森培养蛙胚神经细胞并 存活数周，开创了动物细胞培养的先河
1937年，法国特里特等培养了胡萝卜 组织，并使细胞增殖。
1972年，美国卡尔逊等成功 培育第一个体细胞杂交植株
1996年，英国伊恩.维尔穆特 克隆出绵羊“多利”
理论基础： 细胞的全能性
强调几个概念：
（1）愈伤组织：
离体的植物器官、组织或细胞，
在培养一段时间以后，通过细胞
分裂，形成一种高度液泡化、无 定形状态薄壁细胞组成的排列疏 松无规则的组织。
（2）植物细胞的脱分化：
是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构 和功能而转变成未分化的细胞的过程。
（3）脱分化的实质和结果分别是什么？
遗传物质的卵细胞。
第四步
新的卵细胞植入羊的结扎的输卵管内，6天后发 育为桑椹胚或囊胚（8-16个细胞）。
第五步
将此早期胚胎移入假孕母羊子宫中，产下多利即
为6岁母羊的复制品，也为白色。
1、下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是（ A、组织培养 B、细胞核移植 C、基因芯片的应用 D、细胞融合 2、下列与细胞工程无关的技术是( C ) A、克隆羊“多利”的产生 B、2种烟草体细胞杂交获得新植株 C、葡萄的嫁接 D、利用植物组织培养技术培育郁金香 3、下列细胞工程技术中，不涉及遗传物质改变的是（ A、植物组织培养 B、动物细胞融合 C、细胞核移植 D、染色体替换