第4生物工程ppt课件

第2节
细胞工程
[细胞工程] 是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的 理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的 细胞和组织培养。当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细 胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或 培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。 高中概念）是指应用细胞生物学和分子生物学的方法，通过某种工程学手段，在 细胞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，从而获得 新型生物或特种细胞产品、或产物的一门综合性科学技术。 （大学概念）应用细胞生物学和分子生物学原理和方法，通过某种工程学手段， 在细胞整体水平或细胞器水平上，依照人们的需要和设计来改变细胞内遗传物质 或获得细胞产品的一门综合科学技术。 （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。
[强调技术设计] [可遗传和可扩散] [对人类伦理道德观念有影响]
生物技术的特点 生物技术是以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的，采用先进的科 学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需 产品或达到某种目的。 生物技术的主要内容有：基因工程、细胞工程、酶工程 （也有称作蛋白质工程）和发酵工程。所以，也有人将生物技术称作生物工程。 但是，生物技术和生物工程还是有区别，生物技术和生物工程同属理科，但是， 生物技术更注重于操作和原理，而生物工程更注重于实际操作中的各种参数也 就是有较多的工科内容在里面。 随着生物技术的发展，现代生物技术正在以上 四大基础工程上稳步发展，最明显的特点是由以前的研究型向现在的应用性发 展。 比如，以前是通过生物技术的手段去研究染色体上某位点基因的功能，而 现在，则是在以前的基础上对这个基因进行改良或者创造新的基因来完善或加 强生物的某些功能。 总之，有进步性的特点。 1）更加注重实际应用，实际生产决定研究方向，更多的人把精力放在了优良 技术的创造。 2）操作先进化，以往的生物技术往往以酶工程和发酵工程为代 表，获得的都是一些蛋白或者微生物产物，如青霉素的获得。但是现在更加注 重基因工程和细胞工程，从微观去创新。 3）理论基础的多样化，现在学生物 技术，不是掌握微生物学、动物学就可以了，还要有更多的如生化、分子生物 学的基础才行。
第4生物工程
微生物
工程菌
发酵工程
基因工程
酶
酶工程 产品
动植物个体或细胞
细胞工程
优良动植物品种
生物工程主要领域之间相互关系示意图
2。生物工程的特点 生物工程，是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科 。 [高效性和经济性]： 基因工程应用举例 与医药卫生 （1）生产基因工程药品 ①优点：高质量、 低成本 ②举例：胰岛素、干扰素、乙肝疫苗等60多种 与环境保护 （1）用于环境监测：用DNA探针可检测饮水中病毒的含量 ①方 法：使用一个特定的DNA片段制成探针，与被检测的病毒DNA杂交，从而 把病毒检测出来。 ②特点：快速、灵敏 基因治疗 ①含义：把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾 病的目的。 ②举例：半乳糖血症（病因、研究成果） ③发展前景：许多遗 传病及疑难病症将被人类征服。 细胞工程作为科学研究的一种手段，已经渗入到生物工程的各个方面，成为 必不可少的配套技术。在农林、园艺和医学等领域中，细胞工程正在为人类 做出巨大的贡献。利用细胞工程技术进行作物育种，是迄今人类受益最多的 一个方面。我国在这一领域已达到世界先进水平，以花药单倍体育种途径， 培育出的水稻品种或品系有近百个，小麦有30个左右。其中河南省农科院培 育的小麦新品种，具有抗倒伏、抗锈病、抗白粉病先无菌培养的建立：任何植物细胞或组织培养体系的建立，都必须采 制适宜的外植体。 （2）诱导外植体生长与分化：将外植体放在培养基里，培养基中含有植物 组织正常生长的营养和促使植物进行分化的激素，促使外植体开始分化出新 芽。 （3）愈伤组织的形成：在组织培养中，受伤组织切口表面在适宜条件下长 出的一种脱分化的组织堆块，称为愈伤组织（Callus）。此种愈伤组织在适 当的培养基上经一定时间即能诱导生长成整株植物。因此愈伤组织既是某种 植物代谢产物的来源，又是诱导成株的主要途径之一。 （4）促进中间繁殖体的增殖：在第二阶段培养的基础上所获得的芽、苗、 胚状体和原球茎等等，数量都还不多，也难以种植到栽培介质中去，这些培 养的材料可统称为中间繁殖体，它们需要进一步培养增殖，使之越来越多， 才能发挥快速繁殖的优势。 （5）壮苗和生根：在材料增殖到一定数量后，就使部分培养物分流，进入 壮苗与生根途径。在生根壮苗培养基上，大多数植物要分离成单苗，有的可 分成小丛苗。转移培养后应停止增殖，迅速生根，同时苗也长高，以便于以 后移栽。 （6）试管苗出瓶种植与苗期管理：经过上面几个阶段，小苗已生根成为完 整的再生植株，可以被移植到土壤里了。在这个阶段，湿度要求很高，以使 它们适应新的环境。每天将盖在植株上的罩子移开一点，整个过程大约两个 星期，让植物慢慢适应外界环境。
20世纪50年代初期，美国科学家斯蒂瓦特用悬浮培养法培养野生 胡萝卜的轫皮部细胞，1958年培养出具有根、茎、叶的完整植株， 首次证实了植物细胞全能性。 1964年，印度古哈和马赫施瓦里在离体培养毛叶曼陀罗花药时， 首次培育出单倍体的植株。 我国科学家在组织培养技术、单倍体育种方面，培育出许多优质高 产的小麦、水稻新品种，在国际上处于领先地位。 植物细胞具有全能性是植物组织培养的理论基础。目前已有1500 多种植物克以用根、茎、叶或花的一部分组织进行培养获得完整植 株。 植物组织培养需要在无菌条件下进行，并需控制温度、PH和光照条件。 人工配制的培养基含有糖类、无机盐、尾生素、植物激素等物质。 来自植物体个部分的组织细胞，有着不同的结构和功能，当被接种在 人工培养基上，受到植物激素和外界条件的作用，一般先脱分化， 成为一团没有特定结构和功能的分生状态的细胞（即愈伤组织）然后在 一定条件下再分化长出和芽，形成完整植株。 植物组织培养在生产上应用横广，植物的快速繁殖就是其中一个种要方 面，如：花卉、果树、林木等多种经济植物的大批量、工厂化生产。