生物工程导论-细胞工程

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1、第三章细胞工程吴绵斌浙江大学生物工程研究所玉泉校区教十-6100E-mail:wumb@zju.edu.cnTel:1358882877487953080（O）本章内容概述动物细胞培养植物细胞培养转基因动植物干细胞技术组织工程概述细胞细胞是生命活动的基本表现形式细胞是构成动物、植物和微生物的基本单元细胞本身、其组成物质或其代谢产物往往具有重要的用途。概述细胞工程应用细胞生物学和分子生物学的理论、方法和技术，以工程技术手段大规模培养细胞或组织以获得生物产品（动植物细胞培养），或改变细胞的遗传性状以产生新的物种或品系（转基因动植物）。概述发展简史1665年英国胡克

2、(Hooke)显微镜观察栎树皮切片，用cellulae(拉丁语意为“小室”)来命名细胞（实际上他看到的是细胞壁），后来英文cell一直沿用至尽1667年荷兰列文虎克(Leeuwenhoek)首次发现细菌、原生动物、红细胞、精子等活细胞此后的170多年，对细胞的观察积累了丰富的资料，但一直没有上升到理论的高度。概述发展简史1839年德国斯莱登(Schleidon)证实植物体由细胞组成1839年德国斯旺(Schwann)证实动物体由细胞组成，并总结出细胞是一切动植物的基本单位的“细胞学说”1855年德国魏尔肖(Virchow)细胞只能来自细胞，完善了细胞学说“细胞

3、学说”与“能量守恒定律”、“进化论”并称十九世纪自然科学的三大发现。概述发展简史19世纪下半叶先后发现了中心粒、线粒体、高尔基体等细胞器发现了细胞的分裂方式：有丝分裂、减数分裂等提出了细胞原生质理论（细胞由细胞膜包围着原生质组成，原生质分为细胞核和细胞质，细胞质含各种细胞器）这段时期称为细胞学（cytology）的经典时期。概述发展简史20世纪上半叶开辟细胞遗传学、细胞生理学、细胞病理学等研究领域细胞学与生物化学的结合日益密切开始尝试体外培养动植物细胞20世纪50年代至70年代细胞超微结构学形成，对已经发现的细胞器研究日益深入，发现了内质网、核糖体、溶酶体、细

4、胞骨架等细胞骨架概述发展简史20世纪70年代分子生物学的概念引入细胞学细胞生物学的完整学科体系形成，其核心为细胞分子生物学发明以杂交瘤技术制备单克隆抗体，84年获动物细胞培养开始引起产业界重视概述发展简史20世纪80年代动物胚胎干细胞分离、培养成功，干细胞研究兴起转基因动植物出现动物细胞培养产业化迅速发展组织工程研究兴起20世纪90年代体细胞克隆技术1996年，克隆羊“多莉”诞生1998年，人胚胎干细胞分离、培养成功概述动物克隆技术简介哺乳动物克隆方法：（1）胚胎分割——“多胞胎复制术”（2）胚胎干细胞核移植（3）胚胎细胞核移植（4）胎儿成纤维细胞核移植（5）

5、体细胞核移植概述显微操作仪——核移植的工具概述体细胞核移植——“多莉”的产生过程芬兰Dorset羊乳腺细胞苏格兰黑面母羊未受精卵细胞融合细胞无核卵融合去核胚胎（8-16细胞）移入代孕母羊子宫多莉动物细胞培养动物细胞培养分类按细胞来源：哺乳动物细胞培养昆虫细胞培养按培养方式：悬浮培养贴壁培养动物细胞培养哺乳动物细胞培养主要用于糖基化蛋白质的生产，主要产品有单克隆抗体、干扰素和其它生长因子等。虽然利用经遗传重组的微生物工程菌发酵也能生产这些蛋白质，而且成本低得多，但后者生产得到的蛋白质由于糖基化不完整而影响了生物活性。因此，迄今为止的绝大多数人源蛋白质药物主要采用

6、哺乳动物细胞培养生产。动物细胞培养的技术的应用a.生物制品的生产b.转基因动物的培养c.检测有毒物质d.医学研究概念从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。①动物细胞培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。动物细胞培养成功的关键在于培养液中是否含有动物血清，因为由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境，此外动物血清中也包含了一些动物的激素和酶，可以促进细胞的发育。②动物细胞培养液的特点：液体培养基、含动物血清。③动物细胞培养的条件：

7、无菌、无毒的环境；营养物质（合成培养基）；温度和pH（36.5±0.5℃，7.2~7.4）；气体环境（氧气和二氧化碳）等。④基本过程：取动物胚胎或幼龄动物器官、组织。将材料剪碎，并用胰蛋白酶处理（消化），处理形成单个细胞，将单个的细胞放入培养基中配成一定浓度的细胞悬浮液。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，成为细胞贴壁。当贴壁细胞分裂生长到互相接触时，细胞就会停止分裂增殖，出现接触抑制。此时需要将出现接触抑制的细胞重新使用胰蛋白酶处理。再配成一定浓度的细胞悬浮液。另外，原代培养就是从机体取出后立即进行的细胞、组织培养。当细胞从动植物中生长迁移出来，形成生长晕并

8、增大以后，科学家接着进行传代培养，即将