植物细胞工程的基本技术(生物学)

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
细 胞 工
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。是应用于细胞生物学和
程 分子生物学的原理和方法。
细胞工程与基因工程相比：
共同点：都是改变细胞内的遗传物质。 不同点： 后者是细胞水平或细胞器水平上生物技术, 前者是分子水平上的生物技术。
补充知识——什么是克隆
无性繁殖的英文名称叫“Clone”，音译为 “克隆”。实际上，英文的“Clone”起源于希腊 文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。 时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁 殖”，凡来自一个祖先，无性繁殖出的一群个体， 也叫“克隆”。这种来自一个祖先的无性繁殖的 后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。
我国科学家童第周，在20世纪60年代初就开展了鱼类 的细胞核移植，并取得了一些具有国际影响的成果。 把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得 到了正常发育的蝌蚪。
1975年，英国科学家米尔斯坦和德 国科学家科勒等用产生抗体的单个 细胞和肿瘤细胞杂交，创立了单克 隆抗体技术。
1996年7月，世界上第一只克隆羊多 利在英国诞生。在其后近两年的时间 ，克隆牛、克隆鼠也相继问世。
定向改造或生产人 类所需的蛋白质
生产自然界中已有的蛋白质 生产自然界没有的蛋白质
联系
蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的 第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制 造新的蛋白质，必须通过基因的修饰或基因的合
出芽生殖
酵母菌
水螅
营养生殖
草莓
无性生殖
马铃薯 落地生根
有 性 生 殖
花药 （花粉产生精子）
胞 工
细胞融合技术、细胞拆合技术、染 技术分类 色体导入技术、基因转移技术、胚
程
胎移植技术、细胞与组织培养技术
分类
植物细胞工程 理论基础 细胞的全能性
动物细胞工程
植物细胞工程技术的发展历程
1902年，德国科学家哈伯兰特提 出了细胞全能性的理论。
1937年，美国科学家怀特用烟草 茎段形成层作材料，在试管中培 养出了烟草植物。
多利的一生
姓名：多利 性别：雌 种族：动物界、脊索门、哺乳纲、 偶蹄目、牛科、羊亚科、绵羊属 生日：1996年7月5日 出生地：苏格兰 基因父亲：无 基因母亲：一只芬兰白绵羊 线粒体母亲：一只苏格兰黑脸羊 生育母亲：另一只苏格兰黑脸羊 进入社交圈时间：1997年2月23日 子女：生育6名，存活5名 死亡：2003年2月14日
植物体细胞杂交
地上长番茄 地下长土豆
思考：
1．菊花的一个花瓣通过组培可以发育成 完整的植株，说明什么？
2．克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？ 3．什么是细胞的全能性？ 4 ．为什么细胞具有全能性？ 5 ．菊花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？
我们将带着这五个问题开始今天的学习！
补充知识——什么是克隆
思考:
克隆多莉羊技术是 细胞 水平上的技术， 培育抗虫棉是 分子 水平上的技术。
根据操作对象的不同，细细胞胞培工养程可分为
细胞融合
单克隆抗体
动物细胞工程
胚胎移植
核移 植
组织培养 植物细胞工程 体细胞杂交
应用的原理和方法
细胞生物学和
分子生物学
概念 研究的水平 细胞整体或细胞器水平
细
研究的目的
按意愿改变细胞的遗传 物质或获得细胞产品
本专题将展开学习
•植物细胞工程的基本技术 •植物细胞工程的实际应用 •动物细胞培养的核移植技术 •动物细胞融合和单克隆抗体
2.1植物细胞工程
2.1.1植物细胞工程的基本技术
中国十大名花 珍稀、名贵
怎样快速、大量得到珍 稀品种？
怎样才能由一块组织通过培养得到 一株完整植株, 应该如何操作?
2001年11月3日我国首只克隆牛“康康”在山 东莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场出生
中国科学家首 次用iPS细胞(诱导 多功能干细胞)克隆 出完整的活体实验 鼠“小小”，从而 首次证实iPS细胞与 胚胎干细胞一样具 有全能性。
细胞工程技术的应用
细胞工程在植物方面的应用 （1）微繁殖技术的应用 （2）细胞大量培养与有用次生代谢产物生产 （3）单倍体技术的应用 （4）原生质体培养与体细胞杂交
项目
基因工程
蛋白质工程
操作起点
目的基因
预期的蛋白质功能
操作核心
基因表达载体
Baidu Nhomakorabea
基因
过程
目标 结果
获取目的基因→ 构建表达载体→ 导入受体细胞→ 目的基因的检测与表达
预期蛋白质功能→ 设计蛋白质结构→ 推测氨基酸序列→ 推测核苷酸序列→
合成DNA →表达出蛋白质
定向改造生物的遗传特性， 获得人类所需的生物类型或 生物产品
1958年，美国科学家斯图尔德等 利用胡萝卜根的组织再次证明了 植物细胞的全能性。
1965年，沃索等在一定成分的培养基上， 由烟草的单细胞也得到了再生植物。
1970年，斯图尔德用悬浮培养的单个细胞 也培养出了可育的新植物，进一步证明了
细胞的全能性。
20世纪70年代，以植物克隆为代表的细胞 工程诞生。
细胞胞工程在动物方面的应用 （1）快速繁殖优良、濒危品种及新品种 （2）利用动殖物细胞培养生产活性产物、药品 （3）供医学器官修复或移植的组织工程 （4）转基因动物的生物反应器
这一切足以表明，细胞工 程技术已经进入了高速发展的阶 段，成为生物领域中一颗十分耀 眼的明珠。
近些年来，细胞工程的许 多技术已经渗入到我们的日常生 活和生产中。
随后，植物的花药培养、原生质体培养，以及植物体 细胞杂交技术得到了确立和发展，标志着植物细胞工
程技术进入了高速发展的阶段。
在植物学家辛勤探索的同时，各国的动物学家在动物 细胞工程领域也取得了长足的发展。
动物细胞工程技术的发展历程
1907年，美国生物学家哈里森用一滴淋巴液成功地培 养了蝌蚪的神经元。证明了动物组织体外培养的可能 性，首创了动物体外组织培养法。
（内有卵细胞）
受精卵
胚胎
幼儿
老年
有
卵细胞 精子
性 生
殖
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆 动物--克隆羊多利诞生于英国。
这样的生物技术属于什么生殖方式？何种生物工程？
通过对DNA分子人工 “剪
基 因 工
切”和“拼接”，对生物的 基因进行重新组合，然后导 入受体细胞使重组基因表达
程 ，产生所需的基因产物。