细胞工程 小结.doc

1、细胞工程第一章1 何谓细胞工程：细胞工程是生物工程重要组成部分，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，以获得具有新性状的细胞系或生物体以及生物的次生代谢产物，并发展有关理论和技术方法的学2 细胞工程的目的：获 得 新 性 状 、 新 个 体 、 新 物 质3 按 涉 及 主 要 技 术 领 域 ： 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 。4 细 胞 工 程 按 操 作 层 次 分 ： 细 胞 融 合 工 程 、 染 色 体 工 程 、 胚 胎 工

2、 程 、 细 胞 质 工 程 等 几 个 方 面5 细 胞 工 程 分 为 ： 植 物 组 织 和 培 养 技 术 ； 动 物 组 织 和 培 养 技 术 ； 干 细 胞 培 养 技 术 细 胞 融 合技 术 ； 细 胞 核 移 植 技 术 ； 胚 胎 移 植 技 术 ；6 动物细胞工程内容：1 动物细胞培养技术 2 细胞融合与单克隆抗体 3 胚胎工程4 干细胞与组织工程 5 核移植技术与动物克隆 6 转基因动物与动物发生器 7 动物染色体工程7 植物细胞工程内容：1 植物细胞培养技术 2 植物快速繁殖 3 植物单倍体诱导与育种 4 植物胚胎发育与人种种子 5 植物原生质融合技术 6 植物染色

3、体工程与转基因8 动 物 细 胞 培 养 技 术 的 应 用 ：1） 生 产 蛋 白 生 物 制 品 ： 病 毒 疫 苗 、 干 扰 素 、 单 克 隆 抗 体 等 。（ 2） 获 得 大 量 自 身 的 皮 肤 细 胞 ， 用 于 植 皮 。 （3） 用 于 检 测 有 毒 物 质 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 依 据9 单 克 隆 抗 体 ： 将 B 型 淋 巴 细 胞 与 骨 髓 瘤 细 胞 在 仙 台 病 毒 的 诱 导 下 进 行 融 合 ， 所 得 杂 交瘤 细 胞 既 保 持 了 癌 细 胞

4、 大 量 繁 殖 的 特 点 ， 又 具 有B 型 淋 巴 细 胞 产 生 抗 体 的 能 力书 P77 HAT选 择 原 理 杂 交 瘤 技 术10 单 克 隆 抗 体 制 备 技 术 意 义 ： 在 基 础 理 论 研 究 中 具 有 重 要 意 义 在 疾 病 诊 断 、 治 疗 和 预防 方 面 ， 与 常 规 抗 体 相 比 ， 具 有 产 量 高 ， 特 异 性 强 ， 灵 敏 度 高 ， 优 越 性 十 分 明 显 作 为 载 体 ，运 载 抗 癌 药 物 ， 制 成 生 物 导 弹11 动 物 体 细 胞 核 移 植 技 术 ： 将 细 胞 核 和 细 胞 质 用 某 种 方

5、法 拆 开 ， 然 后 再 把 分 离 的 不 同细 胞 的 细 胞 核 和 胞 质 重 新 组 合 成 一 个 新 细 胞12 干 细 胞 定 义 ： 现 在 发 现 哺 乳 动 物 的 许 多 已 分 化 组 织 和 器 官 中 都 保 留 了 一 些 能 够 分 裂形 成 该 组 织 或 器 官 的 未 分 化 原 始 细 胞 ， 这 些 细 胞 称 为 干 细 胞 。13 干 细 胞 分 化 ： 胚 胎 干 细 胞 ； 造 血 干 细 胞 ； 单 能 干 细 胞14 染 色 体 工 程 技 术 ： 染 色 体 工 程 是 按 人 们 的 需 要 来 添 加 、 削 减 或 替 换 生

6、物 的 染 色 体 的一 种 技 术 。 主 要 分 为 动 物 染 色 体 工 程 和 植 物 染 色 体 工 程15 胚 胎 工 程 技 术 ： 以 生 殖 细 胞 和 胚 胎 细 胞 为 研 究 对 象 进 行 细 胞 工 程 操 作 的 技 术 ， 主 要技 术 包 括 ： 体 外 受 精 、 胚 胎 移 植 、 胚 胎 切 割 等 。16 植 物 细 胞 工 程 技 术 ： 一 、 快 速 繁 殖 技 术 二 、 诱 导 增 加 或 减 少 植 物 体 内 染 色 体 组 数 的技 术 三 、 体 细 胞 杂 交 技 术 四 、 植 物 细 胞 应 用 生 产 技 术17 外 植 体

7、 ： 从 健 康 植 株 的 特 定 部 位 或 组 织 ， 如 根 、 茎 、 叶 、 花 、 果 实 、 胚 珠 、 花 药 和花 粉 等 ， 选 择 用 于 组 织 培 养 的 起 始 材 料 ， 称 之 为 外 植 体 愈 伤 组 织 ， 小 植 株 的 定 义18 生 物 技 术 又 称 生 物 工 程 ： 是 指 人 们 运 用 现 代 生 物 科 学 、 工 程 学 和 其 他 基 础 学 科 的 知识 ， 按 照 预 先 的 设 计 ， 对 生 物 进 行 控 制 和 改 造 或 模 拟 生 物 及 其 功 能 ， 用 来 发 展 商 业 性加 工 、 产 品 生 产 和 社

8、会 服 务 的 新 兴 技 术 领 域 。 包 括 基 因 工 程 、 细 胞 工 程 、 酶 工 程 和 发酵 工 程 等四 大 领 域 。19 细 胞 工 程 技 术 的 应 用 ： 优 质 植 物 快 速 培 育 与 繁 殖 动 物 胚 胎 工 程 快 速 繁 殖 优 良 、 濒 危 品 种 利 用 动 植 物 细 胞 培 养 生 产 活 性 产 物 、 药 品 。 新 型 动 植 物 品 种 的 培 育 。 在 医 学 器 官 修 复 或 移 植 中 的 应 用 。 制 备 转 基 因 动 植 物 的 生 物 反 应 器 。 珍 稀 动 植 物 资 源 的 保 存 与 保 护 。 在

9、遗 传 学 、 发 育 生 物 学 等 领 域 的 理 论 研 究 。 在 能 源 、 环 境 保 护 等 领 域 的 应 用 第 二 章1 动 物 细 胞 工 程 ： 是 以 动 物 细 胞 为 研 究 对 象 ， 通 过 工 程 技 术 手 段 对 细 胞 的 遗 传 与 生 理 特性 进 行 改 良 与 修 饰 ， 从 而 获 得 人 类 所 需 的 产 物 或 器 官 乃 至 个 体 的 生 物 技 术 。2 动 物 细 胞 工 程 研 究 内 容 ： 动 物 细 胞 与 组 织 、 细 胞 融 合 技 术 与 单 克 隆 抗 体 、 染 色 体 工 程与 基 因 工 程 、 干 细

10、胞 与 组 织 工 程 以 及 胚 胎 工 程 等 相 关 技 术 理 论 。3 动 物 学 细 胞 培 养 的 生 物 学 特 征 ：1 培 养 特 征 ； 2 生 长 特 征 3 遗 传 学 特 征4 动 物 培 养 细 胞 特 点 ： 1.细 胞 较 大 ， 无 细 胞 壁 2.倍 增 时 间 长 ， 生 长 缓 慢 ， 易 受 污 染 3.培 养 过 程需 氧 量 少 ， 对 机 械 搅 拌 力 或 剪 切 力 敏 感 4.动 物 细 胞 间 主 要 以 聚 集 体 形 式 存 在 5.原 代 细 胞 一 般繁 殖 50 代 左 右 退 化 死 亡5 细 胞 生 长 特 征 ： 1)

11、体 内 ： 细 胞 高 度 分 化 ， 形 态 特 征 明 显 ， 具 特 定 生 物 功 能 ， 受 神 经 、激 素 调 控 ， 细 胞 间 相 相 互 影 响 ， 生 长 环 境 稳 定 。2) 体 外 ： 失 去 原 有 组 织 结 构 与 形 态 ， 分 化不 明 显 ， 生 物 功 能 消 失 ， 易 衰 老 死 亡 。 肿 瘤 细 胞 可 无 限 传 代 。6 贴 附 型 细 胞 举 例 ： 上 皮 细 胞 型 ； 成 纤 维 细 胞 型 ； 游 走 细 胞 型 ； 多 形 型 细 胞 ；7 贴 附 的 含 义 ： 一 是 细 胞 之 间 相 互 接 触 ， 二 是 细 胞 与

12、细 胞 外 基 质 结 合 。 利 于 细 胞 之 间 及与 环 境 之 间 形 成 联 系 ， 不 同 细 胞 间 形 成 组 织 8 单 层 附 壁 培 养 ： 指 动 物 细 胞 培 养 中 ， 大 多 细 胞 必 须 附 着 在 固 体 表 面 生 长 ， 当 细 胞 布 满表 面 后 即 停 止 生 长 。9 贴 附 培 养 的 优 点 ： 1） 贴 壁 培 养 比 较 容 易 更 换 培 养 基 （ 2） 容 易 采 用 灌 注 培 养 ， 从 而 达 到 提 高 细 胞 密 度 的 目 的 （ 3） 更 有 效 地 表 达 同 一 产 品 （ 4） 可 以 方 便 地 调 节 培

13、 养 液 和 细 胞 比 例 （ 5） 易 于 观 察 细 胞 生 长 状 况 10 贴 壁 生 长 细 胞 一 般 生 长 过 程 ： 游 离 期 ； 吸 附 期 ； 繁 殖 期 ； 退 化 期11 培 养 细 胞 的 生 长 特 点 ： 一 ） 贴 附 二 ） 接 触 抑 制 三 ） 密 度 抑 制12 悬 浮 型 细 胞 ： 指 细 胞 在 体 外 培 养 时 不 必 贴 壁 ， 可 在 培 养 液 中 悬 浮 生 长 。13 悬 浮 细 胞 的 优 点 ： 细 胞 生 存 的 空 间 大 而 能 大 量 繁 殖 ， 易 于 传 代 培 养 ， 可 大 规 模 培 养 。但 不 利 于

14、细 胞 形 态 观 察 。 （ 白 细 胞 、 淋 巴 组 织 细 胞 、 杂 交 瘤 细 胞 转 化 细 胞 系 等 。 ）14 细 胞 系 ： 由 原 代 培 养 经 初 步 纯 化 ， 获 得 的 以 一 种 细 胞 为 主 的 能 在 体 外 长 期 生 存 的 不均 一 的 细 胞 群 体 。15 细 胞 培 养 时 期 ： （ 1） 原 代 培 养 期 ： 从 体 内 取 出 组 织 接 种 培 养 到 第 一 次 传 代 阶 段 ， 一 般 持 续1-4 周 特 点 ： 细 胞 呈 活 跃 移 动 ， 可 见 细 胞 分 裂 ， 但 不 旺 盛 。 与体 内 原 组 织 在 形

15、态 结 构 和 功 能 活 动 上 相 似 性 大 。 是 药 物 测 试 很 好 的 对 象2） 传 代 期 ： 当 细 胞增 殖 达 到 一 定 密 度 后 ， 则 需 要 分 离 出 一 部 分 细 胞 和 更 新 营 养 液 ， 否 则 将 影 响 细 胞 的 继续 生 存 ， 这 一 过 程 叫 传 代 。 初 代 培 养 的 细 胞 一 经 传 代 后 便 改 称 做 细 胞 系 特 点 ： 在 全 生 命 期中 此 期 的 持 续 时 间 最 长 ， 细 胞 增 殖 旺 盛 ， 并 能 维 持 二 倍 体 核 型 。3） 衰 退 期 ： 特 点 ： 此 期 细胞 仍 然 生 存

16、， 但 增 殖 很 慢 或 不 增 殖 ， 最 后 衰 退 凋 亡 。16、 “一 代 ”细 胞 ： 指 从 细 胞 接 种 到 分 离 再 培 养 的 一 段 时 间 。17 一 代 ”细 胞 生 长 周 期 ： 潜 伏 期 指 数 增 生 期 停 滞 期18 细 胞 生 物 学 效 应 研 究 介 绍 ： 一 、 常 规 仪 器显 微 镜 ： 相 差 显 微 镜 （ PH） 、 微 分 干 涉 显 微 镜 （ DIC） 、 普 通 光 学 显 微 镜 （ A） 、 荧 光 显 微镜 、 激 光 共 聚 焦 显 微 镜 、 原 子 力 显 微 镜 、 流 式 细 胞 仪 等 二 、 研 究

17、内 容细 胞 生 长 形 貌 表 征 ； 显 微 观 察 成 像生 长 周 期 特 征 ： 细 胞 计 数 法 测 得 细 胞 周 期生 长 活 性 测 得 ： MTT 法 、 PI 染 色 法 、 流 式 细 胞 术亚 细 胞 结 构 变 化 ： 流 式 细 胞 术代 谢 特 征 等 ： 蛋 白 质 、 核 酸 、 细 胞 膜 结 构 、 活 性 氧 测 定 等 。19 动 物 细 胞 ： 悬 滴 培 养 ； 培 养 瓶 培 养 ； 旋 转 管 培 养 ； 克 隆 培 养 法 ； 细 胞 同 步 化 培 养 ；动 物 细 胞 大 规 模 培 养20 常 用 的 生 物 反 应 器 ： 1）

18、柱 状 中 空 纤 维 反 应 器 （ 2） 板 框 式 中 空 纤 维 反 应 器 （ 3） 中 心 灌 流 式 反 应 器 （ 4） 灌 流 微 载 体 生 物 反 应 器 （ 5） 旋 转 壁 式 反 应 器21 细 胞 系 ： 由 原 代 培 养 经 初 步 纯 化 ， 获 得 的 以 一 种 细 胞 为 主 的 能 在 体 外 长 期 生 存 的 不均 一 的 细 胞 群 体 。细 胞 株 ： 细 胞 系 经 过 进 一 步 的 克 隆 化 ， 得 到 的 由 一 种 细 胞 组 成 的 细 胞 株 。原 代 培 养 与 传 代 培 养 的 概 念 与 特 点P41第 三 章1 细

19、胞 融 合 的 定 义 ： 细 胞 融 合 （cell fusion)， 又 称 体 细 胞 杂 交 ， 指 将 不 同 来 源 的 原 生 质 体 相融 合 并 使 之 分 化 再 生 ,形 成 新 物 种 或 新 品 种 的 技 术 。 2 同 核 体 ： 基 因 型 相 同 的 细 胞 融 合 成 的 杂 交 细 胞 。3 异 核 体 ： 来 自 不 同 基 因 型 的 杂 交 细 胞 。4 自 发 融 合 ： 同 种 细 胞 在 培 养 时2 个 靠 在 一 起 的 细 胞 自 发 合 并 。5 诱 发 融 合 ： 异 种 间 的 细 胞 必 须 经 诱 导 剂 处 理 才 能 融 合

20、 。6 细 胞 融 合 的 意 义 ： 1、 有 性 杂 交 变 无 性 杂 交 ,加 快 育 种 速 度 ， 这 对 于 种 质 资 源 的 开 发 和 利 用具 有 深 远 的 意 义 。 2、 理 论 上 说 任 何 细 胞 都 有 可 能 进 行 体 细 胞 融 合 可 打 破 远 缘 杂 交 的 不 亲和 性 培 育 远 缘 杂 交 新 种 ， 通 过 体 细 胞 杂 交 而 成 为 新 的 生 物 资 源 。3、 创 造 新 细 胞 质 杂 种 ， 如细 胞 质 雄 性 不 育 、 抗 除 草 剂 。4、 制 备 单 克 隆 抗 体 、 植 物 育 种 中 的 核 质 替 换 和

21、细 胞 器 的 互作 研 究 。7 细 胞 融 合 的 常 用 方 法 ： 生 物 法 仙 台 病 毒 法 ； 化 学 法 聚 乙 二 醇 （ PEG） 结 合 高 Ca2 、高 pH 诱 导 法 ； 物 理 法 电 融 合 诱 导 法 ； 细 胞 融 合 的 影 响 因 素8 PEG 诱 导 融 合 的 特 点 ： 其 优 点 是 融 合 成 本 低 ， 勿 需 特 殊 设 备 ； 融 合 子 产 生 的 异 核 率较 高 ； 融 合 过 程 不 受 物 种 限 制 。 其 缺 点 是 融 合 过 程 繁 琐 ，PEG 可 能 对 细 胞 有 毒 害 。9 PEG 的 作 用 机 理 ： K

22、ao 等 认 为 ， 由 于 PEG 分 子 具 有 轻 微 的 负 极 性 ， 故 可 以 与 具 有 正极 性 基 团 的 水 、 蛋 白 质 和 碳 水 化 合 物 等 形 成H 键 ， 从 而 在 质 膜 之 间 形 成 分 子 桥 ， 其 结 果 是使 细 胞 质 膜 发 生 粘 连 进 而 促 使 质 膜 的 融 合 ； 另 外 ，PEG 能 增 加 类 脂 膜 的 流 动 性 ， 也 使 细 胞的核 、 细 胞 器 发 生 融 合 成 为 可 能 。10 病 毒 融 合 机 理 ： 病 毒 被 膜 上 的 神 经 氨 酸 酶 ， 它 可 降 解 融 合 细 胞 膜 上 的 糖 蛋

23、 白 ， 使 细胞 膜 局 部 凝 聚 在 病 毒 周 围 ， 在 高Ca2 、 高 pH 条 件 下 细 胞 膜 可 局 部 发 生 融 合 。11 物 理 法 电 融 合 诱 导 法 基 本 原 理 ： 在 直 流 电 脉 冲 的 诱 导 下 ， 原 生 质 体 质 膜 表 面 的 电 荷和 氧 化 还 原 电 位 发 生 改 变 ， 使 异 种 原 生 质 体 黏 合 并 发 生 质 膜 瞬 间 破 裂 ， 进 而 闭 合 成 完整 的 膜 形 成 融 合 体 。12 动 物 细 胞 融 合 的 影 响 因 素 ： （1） 亲 本 细 胞 表 面 性 质 影 响 较 大 。 （2） 细

24、胞 种 类 不 同 ， 融 合效 果 也 不 同 （ 3） 细 胞 融 合 时 需 要 适 宜 温 度 和 运 动 状 态 。 （4） 细 胞 融 合 过 程 中 ， 通 常 耗 氧 量较 大 ， 缺 氧 时 经 常 不 融 合 。 （5） 有 些 细 胞 融 合 时 需 要 Ca2 ， 否 则 不 融 合 ， 细 胞 蛋 白 质 亦发 生 变 化 。 （ 6） 最 适 合 的 pH 为 7.4 7.8 之 间 ， 在 此 范 围 之 外 ， 融 合 率 均 较 低 。13 单 克 隆 抗 体 ： 只 针 对 某 一 抗 原 决 定 簇 的 抗 体 分 子 。多 克 隆 抗 体 ： 由 同 一

25、 抗 原 诱 导 而 产 生 的 针 对 多 个 抗 原 决 定 族 的 抗 体 。14 单 克 隆 抗 体 的 应 用 ： 1 单 克 隆 抗 体 具 有 高 度 的 特 异 性 与 灵 敏 性 ， 可 以 广 泛 地 由 于 临 床 医 学 的疾 病 诊 断 ， 以 提 高 疾 病 诊 断 的 准 确 性 。2 利 用 单 克 隆 抗 体 技 术 可 以 生 产 各 种 免 疫 疫 苗 ， 这不 仅 能 大 大 降 低 生 产 成 本 ， 同 时 也 增 加 了 疫 苗 的 安 全 性 。3 单 克 隆 抗 体 还 有 可 能 用 于 某 些 肿瘤 的 治 疗 ， 是 人 类 战 胜 癌

26、症 十 分 有 望 的 潜 在 技 术 。4 单 克 隆 抗 体 技 术 还 可 广 泛 用 于 各 种 基 础医 学 研 究 ， 从 而 推 动 现 代 医 学 的 不 断 发 展 。第 四 章1 胚 胎 工 程 ： 指 在 胚 胎 发 育 过 程 中 进 行 的 生 物 技 术 。 括 ： 胚 胎 移 植 、 胚 胎 融 合 、 胚 胎 分 割 、 胚胎 冷 冻 、 胚 胎 性 别 鉴 定 、 胚 胎 细 胞 核 移 植 、 转 基 因 操 作 。2 胚 胎 工 程 意 义 ： （ 1） 发 挥 优 良 母 畜 的 繁 殖 潜 力 （2） 促 进 家 畜 改 良 的 速 度 （ 3） 作

27、为 胚 胎 操 作 的 基 础 （4） 保 存 遗 传 资 源 （ 罗 伯 特爱 德 华 兹 ）3 超 数 排 卵 ： 是 指 在 母 畜 发 情 周 期 的 适 当 时 间 用 人 工 的 方 法 促 使 其 有 更 多 的 卵 泡 发 育,成 熟 ,排 卵 的 一 项技 术 。 4 体 内 获 能 ： 直 接 从 交 配 后 的 母 畜 子 宫 冲 取 精 子 用 于 受 精 （BO 液 ） ， 冻 存 备 用5 体 外 获 能 ： 高 离 子 强 度 液 （His） 处 理 钙 离 子 载 体 、 肝 素 。6 试 管 动 物 培 养 流 程 ： 雌 性 供 体 的 超 排 卵 处 理

28、良 种 雄 性 供 体 人 工 去 精人 工 受 精 采 集 受 精 卵 分 类 ， 体 外 培 养 或 者 胚 胎 冻 藏雄 性 受 体 的 选 择 与 胚 胎 移 植体 内 发 育 与 后 代 降 生7 胚 胎 移 植 的 目 的 ： 发 挥 优 良 母 畜 的 繁 殖 潜 力 促 进 家 畜 改 良 的 速 度 作 为 胚 胎 操 作 的 基 础 长 期 保 存 冷 冻 胚 胎 ， 便 于 运 输 和 保 存 遗 传 资 源8 胚 胎 融 合 ： 又 称 胚 胎 嵌 合 ， 就 是 将 两 个 不 同 品 种 或 不 同 种 除 去 透 明 带 胚(裸 胚 )粘 合 在 一 起 ， 或

29、者 各自 一 分 为 二 ， 然 后 各 取 一 半 ， 融 合 成 新 的 胚 胎 ， 移 植 给 受 体 ， 产 生 具 有 杂 交 优 势 的 新 后 代嵌 合 体 。胚 胎 融 合 的 意 义 胚 胎 融 合 技 术 不 仅 为 动 物 胚 胎 发 育 及 遗 传 控 制 等 研 究 提 供 了 有 效 手 段 ， 而 且 业 已 证 实 ， 嵌 合体 后 代 可 集 不 同 品 种 或 不 同 种 动 物 的 不 同 基 因 于 一 体 ， 完 全 有 可 能 把 母 代 动 物 的 优 良遗 传 性 能 集 中 表 现 出 来 ， 从 而 形 成 具 有 高 度 杂 种 优 势 的

30、 杂 合 体 。 另 外 ， 嵌 合 体 母 畜 与公 畜 交 配 后 ， 能 产 生 具 有 正 常 繁 殖 力 的 后 代 。 所 以 胚 胎 融 合 不 仅 可 成 倍 缩 短 家 畜 改 良时 间 ， 而 且 也 为 创 造 新 型 的 家 畜 品 种 提 供 新 的 技 术 手 段9 性 别 控 制 ： 指 通 过 人 为 干 预 或 操 作 手 段 使 母 畜 繁 殖 所 需 要 的 后 代 。 家 畜 性 别 控 制 主 要 有 两 条 途 径 ： X 与 Y 精 子 的 分 离 。 胚 胎 性 别 鉴 定 。10 胚 胎 冷 冻 的 原 理 ： 低 温 能 够 抑 制 生 物

31、机 体 的 生 物 化 学 活 动 。 动 物 胚 胎 的 冷 冻 保 存 原 理 就 是因 为 低 温降 低 了 胚 胎 内 的 变 质 反 应 速 度 。 并 且 温 度 越 低 ， 保 存 时 间 就 越 长 。11 胚 胎 冷 冻 技 术 的 意 义 ： 为 建 立 优 良 品 种 的 胚 胎 库 或 基 因 库 提 供 了 条 件 。 便 于 胚 胎 运 输 和 移 植 。 可 避 免 或 降 低 因 活 体 运 输 而 传 播 疾 病 的 机 会 。 低 温 保 存 技 术 可 长 期 保 存 珍 贵 品 种 的 遗 传 资 源 。 冷 冻 胚 胎 移 植 不 受 时 间 和 空

32、间 等 因 素 限 制 。细 胞 复 苏 P68第 五 章1 生 命 科 学 研 究 三 大 热 门 领 域 ： 人 类 基 因 组 计 划 （HGP） ； 干 细 胞 研 究 ： 克 隆 技 术2 人 类 基 因 组 计 划 的 意 义 ： 生 物 与 医 学 基 础 研 究 ； 基 因 诊 断 、 基 因 疗 法 、 基 因 药 物 ； 带 动 一 批高 技 术 产 业 的 发 展 ；3 干 细 胞 （ Stem cell） 即 起 源 细 胞 。 在 细 胞 的 分 化 过 程 中 ， 细 胞 往 往 由 于 高 度 化 分 而 完 全 失 去 了再 分 裂 的 能 力 ， 最 终 衰

33、老 死 亡 。 机 体 在 发 展 适 应 过 程 中 为 了 弥 补 这 一 不 足 ， 保 留 了 一部 分 未 分 化 的 原 始 细 胞 。4 干 细 胞 几 个 主 要 特 征 ： 1 本 身 不 是 终 末 分 化 细 胞 ；2 能 无 限 增 殖 分 裂 ； 3 可 连 续 分 裂 几 代 ， 也 可 在较 长 时 间 内 处 于 静 止 状 态 ；4 干 细 胞 分 裂 产 生 的 子 细 胞 只 能 有 两 种 命 运保 持 为 干 细 胞 或 分化 为 特 定 细 胞 。5 干 细 胞 的 用 途 ： 治 疗 遗 传 性 疾 病 和 恶 性 肿 瘤 。 以 干 细 胞 为

34、种 子 培 育 成 某 些 组 织 和 器 官 ， 用 于移 植 医 学 。 抗 衰 老 ， 延 年 益 寿 。 6 根 据 干 细 胞 组 织 发 生 的 名 称 进 行 分 类: 胎 胎 干 细 胞 造 血 干 细 胞 骨 髓 间 质 干 细 胞 肌 肉 干 细 胞 成 骨 干 细 胞 内 胚 层 干 细 胞 胰 腺 干 细 胞 视 网 膜 干 细 胞 6 干 细 胞 按 分 化 潜 能 分 ： 全 能 干 细 胞 多 能 干 细 胞 单 能 干 细 胞 7 干 细 胞 按 发 育 状 分 ： 胚 胎 干 细 胞 成 体 干 细 胞8 胚 胎 干 细 胞 与 胚 胎 生 殖 细 胞 ： 差

35、 异 性（ 1） ； 来 源 不 同 ； ES 来 源 于 囊 胚 内 细 胞 团 的 多 能 性 细 胞 ，EG 来 源 于 原 始 生 殖 细 胞 的 具 有胚 胎 干 细 胞 特 性 的 多 能 性 细 胞 。（ 2） 细 胞 形 态 及 体 外 培 养 条 件 方 面 存 在 差 异 ； ES 细 胞 集 落 呈 相 对 扁 平 状 ， 比 较 紧 密 ， 可以 在 无 饲 养 层 的 情 况 下 生 长 。GE 集 落 则 接 触 更 加 紧 密 ， 呈 现 明 显 球 状 ， 必 须 在 小 鼠 成 纤维 细 胞 饲 养 层 及 其 他 类 型 饲 养 层 上 ， 并 用 含 有

36、相 关 生 长 抑 制 因 子 的 培 养 液 生 长 相 似 特 性（ 1） 在 一 定 条 件 下 可 相 互 转 变 ， 均 可 分 化 为 包 括 神 经 细 胞 、 造 血 干 细 胞 和 心 肌 细 胞 在内 的 各 种 细 胞 。（ 2） ES 在 一 定 条 件 下 可 以 诱 导 分 化 为 包 括 生 殖 细 胞 在 内 的 三 个 胚 层 的 所 有 细 胞 类 型 。ES 细胞 可 分 化 为 原 始 生 殖 细 胞 和 精 子 、 卵 子 ， 精 子 和 卵 子 受 精 后 ， 其 胚 胎 又 可 分 离 得 到EG 和ES。9 造 血 干 细 胞 是 体 内 各 种

37、 血 细 胞 的 唯 一 来 源 ， 它 主 要 存 在 于 骨 髓 、 外 周 血 、 脐 带 血 中10 造 血 干 细 胞 作 为 干 细 胞 研 究 与 应 用 的 突 破 口 ：1. 造 血 细 胞 是 细 胞 增 殖 分 化 的 最 佳 模 型 。2. 造 血 干 祖 细 胞 及 各 系 血 细 胞 的 表 面 标 志 较 为 清楚 ， 细 胞 表 型 特 征 可 进 行 定 量 分 析 ， 且 可 分 选 。3. 造 血 干 细 胞 增 殖 及 向 各 系 分 化 的 重 要 诱 导 因子 、 受 体 、 信 号 转 导 、 微 环 境 等 因 素 较 为 清 楚 。4. 造 血

38、 细 胞 发 挥 功 能 可 相 对 游 离 ， 不 需“生 物 支 架 ”、神 经 、 血 管 、 外 科 移 植 等 复 杂 的“下 游 ”工 艺 ， 因此 便 于 直 接 应 用 于 临 床 。第 六 章1 什 么 是 克 隆 技 术 ？ ： 为 无 性 生 殖 或 无 性 繁 殖 ， 即 由 同 一 个 祖 先 细 胞 分 裂 而 形 成 的 纯 细胞 系 ， 这 个 细 胞 系 每 个 细 胞 的 基 因 彼 此 是 相 同 的 。 克 隆 技 术 在 现 代 生 物 学 中 被 称 为“生 物 放 大技 术 ”，2 克 隆 技 术 分 类 ： 分 子 水 平 上 的 克 隆-基 因

39、 克 隆 细 胞 水 平 上 的 克 隆 -细 胞 克 隆 个 体 水平 上 的 分 子 克 隆 -动 物 克 隆 /植 物 克 隆3 动 物 克 隆 ： 不 经 过 有 性 生 殖 过 程 ， 而 是 通 过 核 移 植 生 产 遗 传 结 构 与 细 胞 核 供 体 相 同 动物 个 体 的 技 术 叫 动 物 克 隆 。4 动 物 克 隆 技 术 ： 包 括 ： 细 胞 核 移 植 技 术 卵 裂 球 培 养 胚 胎 分 割 技 术5 核 移 植 技 术 ： 所 谓 核 移 植 技 术 就 是 利 用 显 微 操 作 技 术 将 一 个 细 胞 的 细 胞 核 移 植 到 另 一个 细

40、胞 中 ， 或 者 将 两 个 细 胞 的 细 胞 核 （ 或 细 胞 质 ） 进 行 交 换 ， 从 而 可 能 创 造 无 性 杂 交生 物 新 品 种 的 一 项 技 术6 核 移 植 克 隆 哺 乳 动 物 的 技 术 一 般 操 作 程 序 主 要 包 括 ：1 核 受 体 、 核 供 体 的 处 理 和 制 备2 核 移植 3 重 组 胚 的 体 外 或 体 内 培 养 4 核 移 植 胚 胎 移 入 代 孕 母 畜 （ 寄 母 ） 等 。7 核 供 体 细 胞 的 准 备供 体 细 胞 核 首 先 必 须 是 完 整 的 二 倍 体 ， 必 须 保 持 有 供 体 动 物 完 整

41、 的 基 因 组 ； 其 次 ， 供体 细 胞 核 必 须 能 够 在 受 体 细 胞 质 的 作 用 下 ， 产 生 细 胞 分 化 过 程 的 倒 转 ， 变 得 如 同 刚 刚受 精 的 合 子 一 样 ， 能 重 新 完 成 从 受 精 到 发 育 成 一 个 正 常 动 物 个 体 的 全 过 程 。8 胞 质 内 注 射 是 用 一 个 外 径 5 8 m 的 注 核 针 吸 取 供 体 核 后 直 接 注 射 进 卵 母 细 胞 胞 质 内的 方 法 。透 明 带 下 注 射 则 是 把 供 体 细 胞 核 注 射 在 透 明 带 与 卵 母 细 胞 之 间 的 卵 周 隙 中

42、， 核 移 植 后用 电 刺 激 进 行 细 胞 融 合 。9 激 活 原 理 ： 通 过 电 刺 激 、 钙 离 子 载 体 等 方 法 ， 使 卵 母 细 胞 从MII 期 中 解 放 出 来 ， 并 转 到“受精 ”的 状 态 。 10 核 移 植 技 术 的 应 用 ： 1 制 备 转 基 因 克 隆 动 物 ， 进 行 生 物 药 物 生 产 ；2 培 育 优 良 畜 种 ， 扩 大 良 种 种 群 ； 3 开 展 异 种 动 物 克 隆 ， 拯 救 濒 危 动 物 ；4 与 干 细 胞 技 术 结 合 ， 开 展 治 疗 性 克 隆5 利 用 核 移 植 技 术 ， 研 究 生 物

43、 学 的 基 本 问 题 。 11 一 克 隆 羊 多 利 （ Dolly） 这 一 成 果 的 重 要 生 物 学 意 义 ：第 一 ， 它 证 明 了 一 个 已 经 完 全 分 化 了 的 动 物 体 细 胞 仍 然 保 持 着 全 能 性 。第 二 ， 多 利 的 成 功 提 示 我 们 可 以 进 一 步 做 到 在 培 育 体 细 胞 成 为 核 供 体 之 前 ， 利 用“基 因 靶 ”技术 精 确 地 诱 发 核 基 因 的 遗 传 改 变 或 精 确 地 植 入 目 的 基 因 ， 再 用 选 择 技 术 准 确 地 挑 选 那些 产 生 了 令 人 满 意 变 化 的 细

44、胞 作 为 核 供 体 ， 从 而 生 产 出 基 因 克 隆 体 。第 三 ， 多 利 羊 的 诞 生 及 生 长 表 明 ， 利 用 克 隆 技 术 复 制 哺 乳 类 动 物 的 最 后 技 术 障 碍 已 被突 破 ， 在 理 论 上 已 成 为 可 能12 克 隆 羊 的 技 术 一 般 步 骤 ： 第 一 步 ： 取 妊 娠 期 的6 岁 母 绵 羊 （ Finn Dorset 白 品 种 母 羊 ） 的 乳腺 细 胞 作 核 供 体 细 胞 ， 用 饥 饿 法 使 其 进 入 休 眠 状 态 而 使 全 部 基 因 具 有 活 性 。 第 二 步 ：注 射 促 性 腺 激 素 ，

45、 促 使 母 羊 （Sottish Blackface 黑 面 母 绵 羊 ） 排 卵 ， 2833 小 时 取 其 未 受 精 卵 ，快 速 去 核 ， 放 入 10%FCS、 1%FCS 和 0.5%FCS 连 续 5 天 ， 使 其 进 入 G0 期 做 受 体 细 胞 。第 三 步 ： 乳 腺 细 胞 与 无 核 卵 放 入 同 一 培 养 皿 中 ， 在 微 电 流 的 作 用 下 ， 将 乳 腺 细 胞 融 入卵 中 ， 形 成 一 个 含 有 新 的 遗 传 物 质 的 卵 细 胞 第 四 步 ： 新 的 卵 细 胞 植 入 羊 的 结 扎 的 输 卵 管 内 ，6天 后 发 育

46、 为 桑 椹 胚 或 囊 胚 （816 个 细 胞 ） 。 第 五 步 ： 将 此 早 期 胚 胎 移 入 假 孕 母 羊 子 宫 中 ，产 下多 利 即 为 6 岁 母 羊 的 复 制 品 ， 也 为 白 色 。13 克 隆 技 术 存 在 的 问 题 ： 理 论 问 题 分 化 的 体 细 胞 克 隆 对 遗 传 物 质 重 编 （ 细 胞 核 内 所 有 或 大 部 分 基 因 关 闭 ， 细 胞 重新 恢 复 全 能 性 的 过 程 ） 的 机 理 还 不 清 楚 ； 克 隆 动 物 是 否 会 记 住 供 体 细 胞 的 年 龄 。 克 隆 动 物 的 连 续 后 代 是 否 会 累 积 突 变 基 因 。 在 克 隆 过 程 中 胞 质 线 粒 体 所 起 的 遗 传 作 用 等 问 题 还 没 有 解 决 实 践 问 题 克 隆 动 物 的 成 功 率 还 很 低 生 出 的 部 分 个 体 表 现 出 生 理 或 免 疫 缺 限 。 即 使 是 正 常 发 育 的 “多 莉 ”， 也 被 发 现 有 早 衰 迹 象 伦 理 道 德 克 隆 技 术 （ 尤 其 是 在 人 胚 胎 方 面 的 应 用 ） 对 伦 理 道 德 的 冲 击 使 公 众 对 此 有 强 烈的 反 应 ， 也 限 制 了 克 隆 技 术 的 应 用 。