生物技术制药——第五章 植物细胞工程PPT幻灯片
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细胞脱分化阶段 启动阶段，表现为细胞质增生，并开始向细胞中央伸出细胞 质丝，液泡蛋白体出现； 演变阶段，此时细胞核开始向中央移动，质体演变成原质体 ； 脱分化终结期，细胞回复到分生细胞状态，细胞分裂即将开 始。
已分化的细胞要表现全能性，首先要脱分化形成分生细胞， 然后再分化形成胚胎发育成植株
脱分化条件：创伤和外源激素。
植物细胞分化
基因的差异性表达，即为细胞分化；具体表现为内 部生理变化和外部形态变化。
细胞分化使细胞功能趋于专门化，更有利于提高生 理功能的效率。因此,分化是进化的表现,越高级的 植物类群,分化水平越高,细胞分工越细,机体代谢水 平也越高。
植物的分化
高等植物的分化可以分为胚胎发生和 器官发生两个阶段。
注意
植物细胞全能性的相对性 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的
培养反应； 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显差异。 细胞全能性并不意味着任何细胞均可以直接产生植物个
体。
植物组织和器官培养
植物组织和器官培养是指在无菌 和人工控制条件下（培养基、光 照、温度等），研究植物的细胞、 组织和器官以及控制其生长发育 的技术。
，生产有药用价值的次生代谢产物。
利用组织和细胞培养技术生产药用成分
➢ 植物组织及细胞培养过程中，所产生的次生代谢物常 存在于细胞内，可以收获细胞进行提取，因所含色素 等杂质较少，所以提取过程相对于从原植物中提取要 简单一些。
➢ 植物培养细胞中有效成分含量高于原植物中的含量 ➢ 培养周期短，有利于节约成本大规模生产
植物细胞全能性
指植物的每个细胞 都包含着该物种的 全部遗传信息，从 而具备发育成完整 植株的遗传能力。 在适宜条件下，任 何一个细胞都可以 发育成一个新个体。 植物细胞全能性是 植物组织培养的理 论基础。
离体培养之所以能 够成功，首先是由 于植物细胞具有全 能性的缘故。
一个细胞所具有的产生完整 生物个体的固有能力。
第一节 概述
植物细胞工程的定义：
以植物细胞为基本单位，应用细胞生物学、分子生 物学等理论和技术，在离体条件下进行培养、繁殖 或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人 们的意愿发生改变，从而改良品种、制造新品种、 加速繁育植物个体或获得有用物质的一门科学或技 术称为植物细胞工程。
植物细胞工程包括：
植物细胞有全能性，而动物细胞也具备 全能性吗?
高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能 力，也就是保持着细胞全能性。而高度特化的动 物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到 限制。但是，它的细胞核仍然保持着全能性，这 是因为细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全 套遗传物质。
无论是高度分化的植物细胞还是高度分化的动物 细胞，都有全能性。只不过植物细胞的全能性更 容易表达出来，而动物细胞的全能性的表达能力 就还远赶不上植物细胞。因此，任何一个植物细 胞可以很容易的在培养环境下发育成原来的植物 。而动物细胞却没有这种能力。
动物细胞工程
常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等（动物细胞 培养技术是其他动物细胞工程技术的基础）
动物细胞培养 动物细胞能够分泌蛋白质，如抗体等。但是单个细胞分泌的蛋白质的量是很少的，要借助于大规 模的动物细胞培养获得大量的分泌蛋白。 动物细胞培养技术的应用 生产许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。 动物细胞融合 动物细胞融合技术最重要的用途，是制备单克隆抗体。
简言之，脱分化是指已经分化的细 胞、组织和器官在人工培养的条件 下又变成未分化的细胞和组织的过 程。
分化与脱分化区别见p177表5-1
再分化
通过脱分化诱导形成的愈伤组织在适宜的培养条件下可 再分化成为胚状体或直接分化出器官。
前者是从精子与卵细胞结合开始，分 化为幼胚，进而发育为成熟胚和种子。
种子在适宜的条件下萌发，通过器官 分化过程，形成根、茎、叶、花和果 实。
细胞脱分化（dedifferentiation)
指特定条件下，分化细胞被诱导，基因活动模式发生变化， 改变原有的发育途径，失去原有的分化状态，转变为具分生 能力的胚性细胞。
上游工程：
细胞培养、细胞遗传操作和细胞保 藏
下游工程
将已转化的细胞应用到生产实践中 用以生产生物产品的过程
动物细胞工程和植物细胞工程的 区别
植物细胞工程
常用技术手段：植物组织培养，植物体细胞杂交。 理论基础：植物细胞的全能性。 植物组织培养 植物组织培养技术的应用范围：快速繁殖、培育无病毒植物，通过大规模的植物细胞培养来生产 药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。 植物体细胞杂交 植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成 新的植物体的方法。
碱、挥发油和有机酸。 ➢ 一类为生理活性物质，如酶、维生素、植物激素、植
物杀菌素等
目的
➢ 1.在无菌和人工控制的条件下，采用植物细胞和组织 培养技术培养植物的细胞，组织，器官以获得有药用 价值的次生代谢产物。
➢ 2.采用植物的遗传操作技术改变植物或植物细胞的原 有性状和功能，获得具有优良性状的植株或植物细胞
➢ 与哺乳动物细胞培养系统相比，植物表达系统具有耗 费极低而生产蛋白复合物量大的潜力，
➢ 而且植物表达系统不存在来自动物、细菌或者病毒病 原体的污染问题。
第二节 基本概念
1. 植物细胞的全能性 2. 植物组织和器官培养 3. 植物的分化 4. 脱分化 5. 再分化 6. 植物无菌培养 7. 细胞培养 8. 分生组织培养 9. 外植体 10. 无性繁殖系 11. 突变体 12. 继代培养 13. 次级代谢作用和次级代谢产物
➢ 80年代后，高速发展时期 ➢ 分子生物学技术改变植物遗传特性 ➢ 植物细胞培养技术进行有药用价值
的天然产物的工业化生产ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直接生 产次生代谢产物成为主流 ➢ 目前，我国处于此方面的领先
2、植物细胞工程制药目的
植物细胞的药用成分
➢ 市售中成药的25%来源于植物提取药物或半合成药物 ➢ 一类为植物后含物，为细胞储液或废弃物，包括生物
已分化的细胞要表现全能性，首先要脱分化形成分生细胞， 然后再分化形成胚胎发育成植株
脱分化条件：创伤和外源激素。
植物细胞分化
基因的差异性表达，即为细胞分化；具体表现为内 部生理变化和外部形态变化。
细胞分化使细胞功能趋于专门化，更有利于提高生 理功能的效率。因此,分化是进化的表现,越高级的 植物类群,分化水平越高,细胞分工越细,机体代谢水 平也越高。
植物的分化
高等植物的分化可以分为胚胎发生和 器官发生两个阶段。
注意
植物细胞全能性的相对性 不是所有基因型的所有细胞在任何条件下都具有良好的
培养反应； 动、植物细胞全能性的表现程度存在明显差异。 细胞全能性并不意味着任何细胞均可以直接产生植物个
体。
植物组织和器官培养
植物组织和器官培养是指在无菌 和人工控制条件下（培养基、光 照、温度等），研究植物的细胞、 组织和器官以及控制其生长发育 的技术。
，生产有药用价值的次生代谢产物。
利用组织和细胞培养技术生产药用成分
➢ 植物组织及细胞培养过程中，所产生的次生代谢物常 存在于细胞内，可以收获细胞进行提取，因所含色素 等杂质较少，所以提取过程相对于从原植物中提取要 简单一些。
➢ 植物培养细胞中有效成分含量高于原植物中的含量 ➢ 培养周期短，有利于节约成本大规模生产
植物细胞全能性
指植物的每个细胞 都包含着该物种的 全部遗传信息，从 而具备发育成完整 植株的遗传能力。 在适宜条件下，任 何一个细胞都可以 发育成一个新个体。 植物细胞全能性是 植物组织培养的理 论基础。
离体培养之所以能 够成功，首先是由 于植物细胞具有全 能性的缘故。
一个细胞所具有的产生完整 生物个体的固有能力。
第一节 概述
植物细胞工程的定义：
以植物细胞为基本单位，应用细胞生物学、分子生 物学等理论和技术，在离体条件下进行培养、繁殖 或人为的精细操作，使细胞的某些生物学特性按人 们的意愿发生改变，从而改良品种、制造新品种、 加速繁育植物个体或获得有用物质的一门科学或技 术称为植物细胞工程。
植物细胞工程包括：
植物细胞有全能性，而动物细胞也具备 全能性吗?
高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能 力，也就是保持着细胞全能性。而高度特化的动 物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到 限制。但是，它的细胞核仍然保持着全能性，这 是因为细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全 套遗传物质。
无论是高度分化的植物细胞还是高度分化的动物 细胞，都有全能性。只不过植物细胞的全能性更 容易表达出来，而动物细胞的全能性的表达能力 就还远赶不上植物细胞。因此，任何一个植物细 胞可以很容易的在培养环境下发育成原来的植物 。而动物细胞却没有这种能力。
动物细胞工程
常用的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植等（动物细胞 培养技术是其他动物细胞工程技术的基础）
动物细胞培养 动物细胞能够分泌蛋白质，如抗体等。但是单个细胞分泌的蛋白质的量是很少的，要借助于大规 模的动物细胞培养获得大量的分泌蛋白。 动物细胞培养技术的应用 生产许多有重要价值的蛋白质生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。 动物细胞融合 动物细胞融合技术最重要的用途，是制备单克隆抗体。
简言之，脱分化是指已经分化的细 胞、组织和器官在人工培养的条件 下又变成未分化的细胞和组织的过 程。
分化与脱分化区别见p177表5-1
再分化
通过脱分化诱导形成的愈伤组织在适宜的培养条件下可 再分化成为胚状体或直接分化出器官。
前者是从精子与卵细胞结合开始，分 化为幼胚，进而发育为成熟胚和种子。
种子在适宜的条件下萌发，通过器官 分化过程，形成根、茎、叶、花和果 实。
细胞脱分化（dedifferentiation)
指特定条件下，分化细胞被诱导，基因活动模式发生变化， 改变原有的发育途径，失去原有的分化状态，转变为具分生 能力的胚性细胞。
上游工程：
细胞培养、细胞遗传操作和细胞保 藏
下游工程
将已转化的细胞应用到生产实践中 用以生产生物产品的过程
动物细胞工程和植物细胞工程的 区别
植物细胞工程
常用技术手段：植物组织培养，植物体细胞杂交。 理论基础：植物细胞的全能性。 植物组织培养 植物组织培养技术的应用范围：快速繁殖、培育无病毒植物，通过大规模的植物细胞培养来生产 药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等。 植物体细胞杂交 植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成 新的植物体的方法。
碱、挥发油和有机酸。 ➢ 一类为生理活性物质，如酶、维生素、植物激素、植
物杀菌素等
目的
➢ 1.在无菌和人工控制的条件下，采用植物细胞和组织 培养技术培养植物的细胞，组织，器官以获得有药用 价值的次生代谢产物。
➢ 2.采用植物的遗传操作技术改变植物或植物细胞的原 有性状和功能，获得具有优良性状的植株或植物细胞
➢ 与哺乳动物细胞培养系统相比，植物表达系统具有耗 费极低而生产蛋白复合物量大的潜力，
➢ 而且植物表达系统不存在来自动物、细菌或者病毒病 原体的污染问题。
第二节 基本概念
1. 植物细胞的全能性 2. 植物组织和器官培养 3. 植物的分化 4. 脱分化 5. 再分化 6. 植物无菌培养 7. 细胞培养 8. 分生组织培养 9. 外植体 10. 无性繁殖系 11. 突变体 12. 继代培养 13. 次级代谢作用和次级代谢产物
➢ 80年代后，高速发展时期 ➢ 分子生物学技术改变植物遗传特性 ➢ 植物细胞培养技术进行有药用价值
的天然产物的工业化生产ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直接生 产次生代谢产物成为主流 ➢ 目前，我国处于此方面的领先
2、植物细胞工程制药目的
植物细胞的药用成分
➢ 市售中成药的25%来源于植物提取药物或半合成药物 ➢ 一类为植物后含物，为细胞储液或废弃物，包括生物