1、蛋白质工程,蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰和基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生活生产需求。,第二代基因工程,蛋白质工程的流程：,蛋白质三维结构,氨基酸序列多肽链,基因DNA,预期功能,DNA合成,分子设计,mRNA,生物功能,转录,翻译,折叠,(1)从预期的蛋白质功能出发,(2)设计预期的蛋白质结构,(3)推测应有的氨基酸序列,(4)找到相应的脱氧核苷酸序列,蛋白质工程和基因工程的比较,基因的改造、合成,基因剪切、拼接、导入,获得自然界没有的蛋白质,所得到的蛋白质是自然界存在的,基因,蛋白质工程获得目的基因后,需
2、要进行基因工程的操作来获得预期蛋白质,细胞工程,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,胚状体或丛芽（根、芽）,植物体,外植体,A、脱分化,B、再分化,（一）植物组织培养技术,原理：植物细胞的全能性,1.概念：用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。,（二）植物体细胞杂交技术技术,植物细胞A,植物细胞B,原生质体A,原生质体B,原生质体融合,正在融合的原生质体,再生出细胞壁,杂种细胞,杂种植株,去细胞壁,物理方法化学方法：,离心振动电刺激
3、,聚乙二醇,植物细胞融合,人工诱导方法,植物组织培养,克服不同生物远缘杂交的障碍，出现自然界没有的新品种。,种 子 的 结 构,自然种子,通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。,工厂化生产人参皂甙干粉的基本流程：人参根 愈伤组织 增长速度快而且细胞内人参皂甙干粉含量高的细胞细胞增殖 提取人参皂甙干粉,脱分化,培养选择,破碎细胞,放入发酵罐,动物细胞培养就是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，让这些细胞生长和繁殖。,1、概念：,（一）动物细胞培养技术,（1）无菌、无毒的环境培养液和所有培养用具要进行无菌处理。添
4、加一定量的抗生素，定期更换培养液。 （2）营养葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、维生素等。通常需要加入血清、血浆等天然成分。,（3）气体环境用培养皿或松盖培养瓶，置于95%空气和5%CO2 的混合气体的培养箱中培养。,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,胰蛋白酶,剪碎,单个细胞,培养液,制成,细胞悬浮液,贴满壁的细胞,部分细胞“癌变”，无限传代,10-50代细胞,原代培养,传代培养,细胞贴壁,剥离、分瓶,细胞,（1）生产蛋白生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。,（3）用于检测有毒物质,（2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮。,（4）用于生理、病理、药理等方面的研究，为治疗和预防疾病提供理论
5、依据,（5）作为基因工程的受体细胞,动物细胞培养技术的应用,（二）动物细胞核移植技术和克隆动物,核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为新的动物个体。,注射,高产奶牛(供体),取供体细胞,供体细胞培养,收集牛卵巢，采集卵母细胞，体外培养,M期卵母细胞,去核,去核的卵母细胞,电刺激促使融合,物理法或化学法激活受体细胞,重组胚胎,胚胎移植入代孕母牛体内,克隆奶牛,核移植,电脉冲、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂,体细胞核移植技术的应用前景,1.加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群 繁育,2.保护濒危物种，增加存活数
6、量,3.转基因克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白,4.可以作为异种移植的供体，可以用于组织器官的移植,（三）动物细胞融合技术,过程概念图,已免疫的B淋巴细胞,骨髓瘤细胞,细胞融合,杂交细胞,克隆化培养和第二次筛选,足够数量的、能产生特定抗体的细胞群,体外培养,注射到小鼠腹腔,单克隆抗体,选择培养基筛选,杂交瘤细胞,通常用“有限稀释法”来选择需要的杂交瘤细胞。将杂交瘤细胞稀释，用多孔细胞培养板培养，使每个孔中的细胞不超过一个，通过培养让其增殖。然后检测各孔上清液中细胞分泌的抗体（常用酶联免疫吸附试验法），那些上清液可与特定抗原结合的培养孔为阳性孔。阳性孔中的细胞还不能保证是来自单个细胞，挑选阳
7、性孔的细胞继续进行有限稀释，一般需进行34次，直至确信每个孔中增殖的细胞为单克隆细胞。该过程是杂交瘤细胞的克隆化培养。,可大量制备,特异性强,灵敏度高,由单个杂交瘤细胞进行增殖,也就是通过克隆，形成细胞群，其产生的只针对某一特定抗原起作用的化学性质单一、特异性强的抗体，就是单克隆抗体。,单克隆抗体：,单克隆抗体的应用,（1）作为诊断试剂,在多种人类疾病及动植物病害的诊断和病原鉴定中发挥着重要作用，在诊断的应用上具有准确、高效、简易、快速的优点；,利用同位素标记的单克隆抗体，在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。,（2）用于治疗疾病和运载药物,与放射性同位素、细胞毒素或化学药
8、物结合制成“生物导弹”，可借助单克隆抗体的导向作用，能将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀死癌细胞。具有疗效高、毒副作用小的优点。,主要用于癌症的治疗，也有少量用于其他疾病的治疗；,细胞工程,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人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。,什么叫细胞工程？,获得细胞,细胞的全能性,细胞群、细胞产物,植物体,或细胞分泌蛋白,快速繁殖、培育无病毒植株等,葡萄糖、动物血清促
9、生长因子,蔗糖、植物激素,液体培养基,固体培养基,细胞增殖,植物组织培养和动物细胞培养的比较,总结：比较植物体细胞杂交和动物细胞融合,细胞膜的流动性、植物细胞的全能性,细胞膜的流动性,用纤维素酶、果胶酶去壁,用胰蛋白酶使细胞分散,物理、化学方法,物理、化学、生物方法,获得部分或完整植株,主要用于制备单克隆抗体,胚胎工程,胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。,体内受精：,精子的发生,卵细胞的发生,受精,1、精子发生的场所?,3、精子发生的过
10、程分几个阶段？这几个阶段连续吗？,2、精子发生的时间？,（一）精子的发生,睾丸,(1)发生部位：_成熟部位：_(2)时间：_以及_,卵巢,输卵管,胎儿时,初情期-生殖机能衰退,（二）卵细胞的发生,初级卵母细胞,卵原细胞,初级卵母细胞,物质准备,时间：场所：,时间:场所:,次级卵母细胞和,初情期后,M,M分裂,卵巢内,第一极体,合子和极体,精子,猪、羊,马、犬,受精的标志出现两个极体,排卵前后,卵巢或输卵管,精子和卵子结合的过程,输卵管,时间：场所：,性别分化以后,排卵,（三）受精,准备阶段,受精阶段,3.过程：,1.准备阶段：,准备阶段1精子获能,精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后
11、，才获得受精能力的生理现象。,在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。,准备阶段2卵细胞的准备,2.受精阶段：,精子穿越放射冠和透明带,雌雄原核形成,进入卵细胞膜,雌雄原核结合,顶体反应,顶体头部膨大,顶体外膜和质膜局部融合,顶体外膜出现孔洞,释放顶体酶,精子获能后，与卵子表面相接触时，顶体开始产生的一系列改变。,精子触及卵细胞膜瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应。这个反应称作透明带反应。这是防止多精入卵的第一道屏障。,精子头部接触卵细胞膜,卵细胞膜表面的大量绒毛将精子抱合，精子外膜和卵细胞膜融合，精子入卵。,精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称作卵细胞膜反应。这是防止多精入卵的第二道屏障。,与此同时，被激活的卵子完成M，排出第二极体，形成雌原核（略小于雄原核）,精子入卵后，尾部脱离，头部变圆膨大，原有核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成一个比原来精子核还大的雄原核。,雄、雌核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，形成含二倍染色体的合子，即受精卵。受精过程至此结束。,受精卵的发育，第一次卵裂即将从此开始。,意义,维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定；对于生物的遗传和变异十分重要。,
