食品生物技术概论 廖威 第五章 细胞工程及其在食品工业中的应用PPT课件
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细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌 肉骨骼胎盘的发育 、肿瘤发生、干细胞介导的 组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段 , 而且被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物 学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种 方面具有重要意义。
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细胞融合技术是20世纪60年代迅速发 展起来的一项新兴细胞工程技术，细胞融合 (cell fusion)也称细胞杂交( cell hybridization) 、原生质体融合 (protoplast fusion)或体细胞杂交 (somatic hybridization)是指两个或多 个相同或不同的细胞相互接触后，其细胞膜 发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗 传物质重组的过程。
通过病毒与原生质体或细胞膜的作用使两个 细胞膜间互相渗透，胞质互相渗透，两个原 生质体的细胞核互相融合，两个细胞融为一 体，进入正常的细胞分裂途径，分裂成含有 两种染色体的杂种细胞。
22
23
2、聚乙二醇（PEG）法
PEG的作用机理是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，使溶液中自由水消失，高度 脱水，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。
12
细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
人们按照一定的设计，有计划地削减、添加和 替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗
13
传性状和选育新品种的一种技术。
第二节 细胞融合技术
细胞融合产生的背景
细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础 技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发 展和应用。
26
28
细胞融合过程大致可分为四个阶段：细胞的 接触、细胞质膜的融合、细胞质的重组和遗 传物质的选择。
29
二、细胞融合的意义
细胞融合不受种属的界限，可以实现种间生 物体细胞的融合，是远缘杂交成为可能，因 而是改造细胞遗传物质的有力手段。
2.1 理论上说任何细胞，都有可能通过体细 胞杂交而成为新的生物资源。这对于种质资 源的开发和利用具有深远的意义。
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
第四章 细胞工程及其在食品工业中的应用
1、细胞工程概述 2、植物细胞工程 3、动物细胞工程 4、细胞工程在食品工业中的应 用实例
3Hale Waihona Puke Baidu
第一节 细胞工程概述
PEG诱导融合时必须有钙离子，磷酸钙不溶于 水，成为细胞间的钙桥，由此引起细胞融合。
24
聚乙二醇（PEG）法细胞融合过程
25
3、电融合法（electrical mediated cell fusion or electro fusion）
电融合法是20世纪80年代出现的细胞融合技术，在直流电脉冲的 诱导下，细胞膜表面的氧化还原电位发生改变，使异种细胞粘合并 发生质膜出现微孔，进而质膜开始连接，直到闭和成完整的膜，形 成融合体。
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
细胞融合仪器
采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合成一个细胞 的技术（标记、制备原生质体、诱导融合、筛选杂合细胞）。
11
细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
也叫细胞拆合，将有一个细胞的细胞核转移到另一 个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新 的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
16
细胞融合的原理 细胞膜的流动性是动物细胞融合的生物 学基础。动物细胞融合技术即是利用细胞膜 的这一特性，通过对参与融合的细胞通过生 物、化学或物理诱导因素，使细胞膜的脂类 分子的有序排列发生变化；当诱导因素解除 后，细胞膜会回复原有的有序结构，在恢复 过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
19
20
2.2 融合过程不存在有性杂交过程中的种性 隔离机制的限制，为远缘物种的遗传物质交 换提供了有效途径。
30
2.3 体细胞杂交产生的杂种细胞含有来自双亲的 核外遗传系统，在杂种的分裂和增殖过程中双亲 的叶绿体、线粒体DNA也可以发生重组，从而 产生新的核外遗传系统。
15
在自然情况下，体内或体外培养细胞间所发 生的融合，称为自然融合。而在体外使用人 工方法（使用融合诱导因子）促使相同或不 同的细胞间发生融合，称为人工诱导融合。
人工诱导的细胞融合在六十年代作为一门新 兴技术而发展起来。由于这种技术不仅能产 生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合， 因此被广泛应用于细胞生物学和医学研究的 各个领域。
一、细胞工程发展史
4
5
西红柿—马铃薯？
请同学们讨论如何实现?
6
7
8
细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进
行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生 物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改变生物品种、创造 新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产 物的技术。
电融合法的优点是融合率高、重复性强、对细胞伤害小；装置精巧、 方法简单、可在显微镜下观察或录像观察融合过程；免去PEG诱导 后的洗涤过程、诱导过程可控性强。
当原生质体置于电导率很低的溶液中时，电场通电后，电流即通过 原生质体而不是通过溶液，其结果是原生质体在电场作用下极化而 产生偶极子，从而使原生质体紧密接触排列成串。原生质体成串排 列后，立即给予高频直流脉冲就可以使原生质膜击穿，从而导致两 个紧密接触的细胞融合在一起。
一、诱导细胞融合的方法 目前，诱导细胞融合的方法包括病毒、 PEG、电泳冲和激光四种。其中，PEG诱导 细胞融合和电诱导细胞融合是诱导动物细胞 融合的常用方法。
21
1、仙台病毒法
仙台病毒又称日本血凝性病毒，引起细胞融 合的有效部位在于它的细胞膜成分，特别是 磷脂成分，而与核酸活性无关。两个原生质 体或细胞在病毒黏结作用下彼此靠近。
动物细胞工程
细胞工程
植物细胞与组织培养
按
按
细胞融合
植物细胞工程
对
技
象 分
术 分
细胞核移植
类
类
微生物细胞工程
染色体工程
9
植物细胞与组织培养
在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其 放在适当的培养基上，给予必要的生长条 件，是他们在体外继续生长、增殖与分化， 形成新的组织、器官和个体的技术。
10
细胞融合
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细胞融合技术是20世纪60年代迅速发 展起来的一项新兴细胞工程技术，细胞融合 (cell fusion)也称细胞杂交( cell hybridization) 、原生质体融合 (protoplast fusion)或体细胞杂交 (somatic hybridization)是指两个或多 个相同或不同的细胞相互接触后，其细胞膜 发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗 传物质重组的过程。
通过病毒与原生质体或细胞膜的作用使两个 细胞膜间互相渗透，胞质互相渗透，两个原 生质体的细胞核互相融合，两个细胞融为一 体，进入正常的细胞分裂途径，分裂成含有 两种染色体的杂种细胞。
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2、聚乙二醇（PEG）法
PEG的作用机理是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，使溶液中自由水消失，高度 脱水，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。
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细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
人们按照一定的设计，有计划地削减、添加和 替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗
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传性状和选育新品种的一种技术。
第二节 细胞融合技术
细胞融合产生的背景
细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础 技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发 展和应用。
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细胞融合过程大致可分为四个阶段：细胞的 接触、细胞质膜的融合、细胞质的重组和遗 传物质的选择。
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二、细胞融合的意义
细胞融合不受种属的界限，可以实现种间生 物体细胞的融合，是远缘杂交成为可能，因 而是改造细胞遗传物质的有力手段。
2.1 理论上说任何细胞，都有可能通过体细 胞杂交而成为新的生物资源。这对于种质资 源的开发和利用具有深远的意义。
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
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第四章 细胞工程及其在食品工业中的应用
1、细胞工程概述 2、植物细胞工程 3、动物细胞工程 4、细胞工程在食品工业中的应 用实例
3Hale Waihona Puke Baidu
第一节 细胞工程概述
PEG诱导融合时必须有钙离子，磷酸钙不溶于 水，成为细胞间的钙桥，由此引起细胞融合。
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聚乙二醇（PEG）法细胞融合过程
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3、电融合法（electrical mediated cell fusion or electro fusion）
电融合法是20世纪80年代出现的细胞融合技术，在直流电脉冲的 诱导下，细胞膜表面的氧化还原电位发生改变，使异种细胞粘合并 发生质膜出现微孔，进而质膜开始连接，直到闭和成完整的膜，形 成融合体。
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
细胞融合仪器
采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合成一个细胞 的技术（标记、制备原生质体、诱导融合、筛选杂合细胞）。
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细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
也叫细胞拆合，将有一个细胞的细胞核转移到另一 个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新 的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
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细胞融合的原理 细胞膜的流动性是动物细胞融合的生物 学基础。动物细胞融合技术即是利用细胞膜 的这一特性，通过对参与融合的细胞通过生 物、化学或物理诱导因素，使细胞膜的脂类 分子的有序排列发生变化；当诱导因素解除 后，细胞膜会回复原有的有序结构，在恢复 过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
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2.2 融合过程不存在有性杂交过程中的种性 隔离机制的限制，为远缘物种的遗传物质交 换提供了有效途径。
30
2.3 体细胞杂交产生的杂种细胞含有来自双亲的 核外遗传系统，在杂种的分裂和增殖过程中双亲 的叶绿体、线粒体DNA也可以发生重组，从而 产生新的核外遗传系统。
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在自然情况下，体内或体外培养细胞间所发 生的融合，称为自然融合。而在体外使用人 工方法（使用融合诱导因子）促使相同或不 同的细胞间发生融合，称为人工诱导融合。
人工诱导的细胞融合在六十年代作为一门新 兴技术而发展起来。由于这种技术不仅能产 生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合， 因此被广泛应用于细胞生物学和医学研究的 各个领域。
一、细胞工程发展史
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5
西红柿—马铃薯？
请同学们讨论如何实现?
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细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进
行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生 物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改变生物品种、创造 新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产 物的技术。
电融合法的优点是融合率高、重复性强、对细胞伤害小；装置精巧、 方法简单、可在显微镜下观察或录像观察融合过程；免去PEG诱导 后的洗涤过程、诱导过程可控性强。
当原生质体置于电导率很低的溶液中时，电场通电后，电流即通过 原生质体而不是通过溶液，其结果是原生质体在电场作用下极化而 产生偶极子，从而使原生质体紧密接触排列成串。原生质体成串排 列后，立即给予高频直流脉冲就可以使原生质膜击穿，从而导致两 个紧密接触的细胞融合在一起。
一、诱导细胞融合的方法 目前，诱导细胞融合的方法包括病毒、 PEG、电泳冲和激光四种。其中，PEG诱导 细胞融合和电诱导细胞融合是诱导动物细胞 融合的常用方法。
21
1、仙台病毒法
仙台病毒又称日本血凝性病毒，引起细胞融 合的有效部位在于它的细胞膜成分，特别是 磷脂成分，而与核酸活性无关。两个原生质 体或细胞在病毒黏结作用下彼此靠近。
动物细胞工程
细胞工程
植物细胞与组织培养
按
按
细胞融合
植物细胞工程
对
技
象 分
术 分
细胞核移植
类
类
微生物细胞工程
染色体工程
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植物细胞与组织培养
在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其 放在适当的培养基上，给予必要的生长条 件，是他们在体外继续生长、增殖与分化， 形成新的组织、器官和个体的技术。
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细胞融合