细胞与细胞工程优秀课件
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细胞工程应用PPT课件
总结词
干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是构成人体各种组织器官 的原始细胞。根据分化能力的不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。
详细描述
干细胞具有自我复制的能力，即产生与自身完全相同的细胞，保持数目恒定。 同时，干细胞具有多向分化的潜能，在特定条件下可分化成不同类型的细胞， 参与组织器官的修复和再生。
02
细胞培养技术
细胞培养的定义与分类
定义
细胞培养技术是指将生物组织或细胞从体内取出，并在体外模拟 体内环境进行培养、繁殖和维持其生命活动的过程。
分类
根据培养目的和应用的不同，细胞培养技术可以分为原代细胞培 养、传代细胞培养、干细胞培养和肿瘤细胞培养等。
细胞培养的基本条件
温度
细胞生长和代谢需要稳定的温度条件，一般维持 在37°C左右。
组织工程
通过细胞培养技术构建组织或 器官，用于移植治疗和再生医 学研究。
毒理学研究
利用细胞培养技术检测化学物 质、药物等的毒性作用，为新 药研发和安全性评估提供依据 。
基因工程
通过细胞培养技术实现基因转 移、基因敲除和基因编辑等操 作，为基因功能研究和基因治
疗提供手段。
03
干细胞工程
干细胞定义与分类
在医学方面，克隆技术 可以用于生产用于移植 的器官和组织，以及用 于研究人类疾病和开发 新药的细胞系。
在农业方面，克隆技术 可以用于繁殖优良品种 的动植物，提高农业生 产效率。
在生物多样性保护方面 ，克隆技术可以用于保 护濒危物种和恢复生态 平衡。
05
基因编辑技术
基因编辑技术简介
基因编辑技术主要依赖于特定的核酸酶，如ZFNs（锌 指核酸酶）、TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶） 和CRISPR-Cas9系统等，这些核酸酶能够识别并切割 DNA或RNA分子，从而实现对其的精确编辑。
干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是构成人体各种组织器官 的原始细胞。根据分化能力的不同，干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞。
详细描述
干细胞具有自我复制的能力，即产生与自身完全相同的细胞，保持数目恒定。 同时，干细胞具有多向分化的潜能，在特定条件下可分化成不同类型的细胞， 参与组织器官的修复和再生。
02
细胞培养技术
细胞培养的定义与分类
定义
细胞培养技术是指将生物组织或细胞从体内取出，并在体外模拟 体内环境进行培养、繁殖和维持其生命活动的过程。
分类
根据培养目的和应用的不同，细胞培养技术可以分为原代细胞培 养、传代细胞培养、干细胞培养和肿瘤细胞培养等。
细胞培养的基本条件
温度
细胞生长和代谢需要稳定的温度条件，一般维持 在37°C左右。
组织工程
通过细胞培养技术构建组织或 器官，用于移植治疗和再生医 学研究。
毒理学研究
利用细胞培养技术检测化学物 质、药物等的毒性作用，为新 药研发和安全性评估提供依据 。
基因工程
通过细胞培养技术实现基因转 移、基因敲除和基因编辑等操 作，为基因功能研究和基因治
疗提供手段。
03
干细胞工程
干细胞定义与分类
在医学方面，克隆技术 可以用于生产用于移植 的器官和组织，以及用 于研究人类疾病和开发 新药的细胞系。
在农业方面，克隆技术 可以用于繁殖优良品种 的动植物，提高农业生 产效率。
在生物多样性保护方面 ，克隆技术可以用于保 护濒危物种和恢复生态 平衡。
05
基因编辑技术
基因编辑技术简介
基因编辑技术主要依赖于特定的核酸酶，如ZFNs（锌 指核酸酶）、TALENs（转录激活因子样效应物核酸酶） 和CRISPR-Cas9系统等，这些核酸酶能够识别并切割 DNA或RNA分子，从而实现对其的精确编辑。
细胞与细胞工程 ppt课件
Limitless Replicative Potential
Human somatic cells have a finite replicative potential, once cells progressed through a certain number of doublings, cells will stop growing------a process termed senescence.
Science 和 Nature 2013年度 生命科学领域热点预测
1. 饮食对肠道微生物组产生的作用，以及它们对患病 风险的影响
2. 癌症免疫学研究 3. 黑色素瘤治疗方案（ dabrafenib（BRAF抑制剂）和
trametinib（MEK抑制剂）组合药物） 4. 干细胞试验的基础研究和临床研究 5. 单细胞测序技术 6. 人类连接组项目(Human Connectome Project)计划 7. 植物学基础研究——调控植物生长的分子遗传学机
囊胚
原肠胚
(三) 细胞衰老和死亡
凋亡（apoptosis，程序性死 亡），坏死（necrosis），自 吞噬（autophagy），衰老 （senescence）…
Examples of names and types of cell death. (A–I) Electron microscopy; (J–L) phase contrast. (A) Normal HeLa cells; (B) treated with staurosporin to induce apoptosis; or (C) treated with thapsigargin to induce autophagy (Galluzzi et al, 2007). (D) Apoptotic, and (E) necroptotic Jurkat cells (Degterev et al, 2005). (F) Paraptotic 293T cells (Sperandio et al, 2000; copyright (2000) National Academy of Sciences, USA). (G) Necrotic and (H) autophagic iBMK cells (Degenhardt et al, 2006; Mathew et al, 2007). (I) Ras-expressing U251 glioblastoma cells showing macropinosomes (J.H. Overmeyer, A. Kaul, E.E. Johnson & W.A. Maltese, unpublished data). (J) Dictyostelium cells, vegetative, (K) undergoing vacuolar autophagic cell death, and (L) undergoing necrotic cell death (Laporte et al, 2007).
第二讲细胞工程-PPT
3、2、2、1 制片技术
1)超薄切片
通常以锇酸与戊二醛固定样品,以环氧树脂包埋,以 热膨胀或螺旋推进得方式推进样品切片,切片厚度 20~50nm,切片采用重金属盐染色,以增大反差,图
2)负染技术
负染就就是用重金属盐(如磷钨酸、醋酸双氧铀) 对铺展在载网上得样品进行染色;吸去染料,样品干 燥后,样品凹陷处铺了一薄层重金属盐,而凸得出地 方则没有染料沉积,从而出现负染效果,分辨力可达 1、5nm左右,图
3、2、4 扫描隧道显微镜
扫描隧道显微镜由Binnig等1981年发明,根据量子 力学原理中得隧道效应而设计。当原子尺度得针 尖在不到一个纳米得高度上扫描样品时,此处电子 云重叠,外加一电压,针尖与样品之间产生隧道效应 而有电子逸出,形成隧道电流。电流强度与针尖与 样品间得距离有函数关系,当探针沿物质表面按给 定高度扫描时,因样品表面原子凹凸不平,使探针与 物质表面间得距离不断发生改变,从而引起电流不 断发生改变。将电流得这种改变图像化即可显示 出原子水平得凹凸形态。扫描隧道显微镜得分辨 率很高,横向为0、1~0、2nm,纵向可达0、001nm。
基中添加较高浓度得生长素类激素使植物 重新处于旺盛得有丝分裂状态
6、1、3 继代增殖阶段 6、1、4 生根发芽阶段 6、1、5移栽成活阶段 植物组织培养过程 转基因植物培育过程
6、2 植物细胞原生质体得制备与融合
6、2、1原生质体得制备 植物细胞原生质体就是指那些已去除全部
细胞壁得细胞
原生质体得制备包括取材与除菌、酶解、 分离、鉴定5个步骤
激光共聚焦扫描显微镜
激光共聚焦扫描显微镜既可以用于观察细 胞形态,也可以用于细胞内生化成分得定量 分析、光密度统计以及细胞形态得测量,其 原理就是利用激光作扫描光源,逐点、逐行、 逐面快速扫描成像,由于激光束得波长较短, 光束很细,所以共焦激光扫描显微镜有较高 得分辨力,大约就是普通光学显微镜得3倍
细胞工程第一章PPT课件
细胞培养技术需要提供适宜的环 境条件，包括温度、湿度、气体 组成等，以维持细胞的正常生理
状态。
细胞培养技术分类
原代细胞培养
直接从生物体内取出的细胞进行的培养。
传代细胞培养
将原代细胞经过分裂、生长，形成细胞系或细胞株，再进行的培养。
细胞系
从原代细胞培养中获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞株
通过选择和克隆化获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞工程应用领域
农业、医学、生物制药、生物能源等领域。
细胞工程应用
农业领域
通过细胞工程改良作物品种， 提高产量和抗性，培育抗虫、
抗病、抗旱等新品种。
医学领域
用于疾病治疗、药物研发和人 体组织工程，如干细胞治疗、 基因治疗和人工器官等。
生物制药领域
通过细胞培养技术生产疫苗、 抗体、干扰素等生物药物，提 高药物产量和纯度。
技术难题
加强基础研究，提高细胞工程技术的稳定性 和安全性。
成本与普及度
降低细胞工程技术成本，使其更广泛地应用 于临床治疗。
安全性与长期影响
加强长期追踪观察，确保细胞工程技术对人 类健康无不良影响。
细胞工程对人类社会的影响
医疗保健
细胞工程技术将为疾病治疗提供更多有效手 段，提高人类健康水平。 Nhomakorabea生物技术产业
细胞工程第一章
目录
• 细胞工程简介 • 细胞培养技术 • 干细胞研究 • 基因编辑技术 • 细胞工程展望
01
细胞工程简介
细胞工程定义
细胞工程定义
细胞工程是一门应用细胞生物学和分子生物 学原理与方法，在细胞水平上改变生物遗传 特性的技术。
细胞工程原理
通过细胞培养、细胞融合、染色体操作和基因转移 等技术，实现对细胞遗传特性的改造和优化。
细胞与细胞工程-课件
谢谢观赏
You made my day!
我们，还在路上……
№2：增大膜的面积，供 酶、核糖体等附着在上面。 使各种化学反应有序进行。
№3：将细胞分隔成许多 小区室，使各种化学反应能 同时进行而不互相干扰。
有助于阐明细胞的生命活动规律。 如细胞与环境的物质交换、细胞内各种有 机物的合成各运输等。
海水净化装置：模拟生物膜选择性透过原理， 对海水、污水进行净化获得纯净淡水。
内质网腔与两层核 膜之间的腔相通
细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系。
核膜外表面和内质 网上均有核糖体附
着
细胞内的各种膜在结构上存在着直接或间接的联系。
高尔基体膜 的厚度和化学成 分介于内质网膜 与细胞膜之间。 在活细胞中，这 三种膜可以互相 转变。
内质网以类似于“出芽” 的形式形成具有膜的小泡， 小泡离开内质网，移动到高 尔基体与高尔基体融合，成 为高尔基体的一部分。
农业上农作物的抗寒、抗旱、耐盐等， 均可从膜的结构上找到解决的方法。
医学上根据生物膜的结构、功能原理， 可以研制出许多种代用的人体组织与器官。
如，现已广泛使用的透析型人工肾 当人的血液通过人工肾时，能将血液中 的尿素等废物透析出来，然后让“干净” 的血液返回人的体内。有效地解决了肾 脏衰竭的病人体内废物排出的问题，延 长了肾衰病人的寿命。
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9、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。2021/3/52021/3/5Fr iday, March 05, 2021
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10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/3/52021/3/52021/3/53/5/2021 9:38:00 AM
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11、越是没有本领的就越加自命不凡 。2021/3/52021/3/52021/3/5M ar-215- Mar-21
细胞与细胞工程优秀课件
细胞与细胞工程优秀课件
第四章 细胞与细胞工程 第一节 细胞学说的建立和发展
细胞学说的提出和细胞生物学的不断发展是建立在显微镜的发 明和逐渐完善的基础上。
1665年英国人胡克( R. Hooke)发现栎树小室——细胞(cell)， 1831年布朗发现细胞核，几年后，1838-1839年 施莱登( 1838)和施旺 ( 1839)创立细胞学说，明确提出一切动物和植物皆由细胞组成。
脂双层
液态镶嵌模型
动物细胞：糖脂和糖蛋白，保护、识别、吸收、吞噬等功能 植物细胞：纤维素，保护作用 细菌：肽聚糖，
第四章 细胞与细胞工程
第一节 细胞学说的建立和发展
第二节 细胞的结构与功能
三.膜系构造细胞器
1ห้องสมุดไป่ตู้ 线粒体
线粒体的主要功能是 进行氧化磷酸化合成 ATP，为细胞生命活 动提供能量。
氧化磷酸化产生 高能磷酸键的酶
担负着细胞内 外物质进出， 能量转换、信 息调控、细胞 识别以及免疫 保护等功能。
外被 蛋白质
脂双层
液态镶嵌模型
第四章 细胞与细胞工程
第一节 细胞学说的建立和发展
第二节 细胞的结构与功能
二. 细胞膜和细胞外被
1. 细胞膜
外被
2. 细胞外被 真核细胞和原核细胞，
植物细胞和动物细胞的外 蛋白质 被都不相同。
肌肉收缩，胞质环流，细 核及某些细胞
胞迁移，细胞分裂
器的锚定
第四章 细胞与细胞工程 第一节 细胞学说的建立和发展 第二节 细胞的结构与功能
3、中心体 中心体由两个中心
粒相互垂直排列。中心 粒的管壁由九组三联微 管有序列地排列而成。
细胞有丝分裂的主导中心
4. 鞭毛和纤毛 内部核心有两根中央微管，周围均匀分布9对维管。
第四章 细胞与细胞工程 第一节 细胞学说的建立和发展
细胞学说的提出和细胞生物学的不断发展是建立在显微镜的发 明和逐渐完善的基础上。
1665年英国人胡克( R. Hooke)发现栎树小室——细胞(cell)， 1831年布朗发现细胞核，几年后，1838-1839年 施莱登( 1838)和施旺 ( 1839)创立细胞学说，明确提出一切动物和植物皆由细胞组成。
脂双层
液态镶嵌模型
动物细胞：糖脂和糖蛋白，保护、识别、吸收、吞噬等功能 植物细胞：纤维素，保护作用 细菌：肽聚糖，
第四章 细胞与细胞工程
第一节 细胞学说的建立和发展
第二节 细胞的结构与功能
三.膜系构造细胞器
1ห้องสมุดไป่ตู้ 线粒体
线粒体的主要功能是 进行氧化磷酸化合成 ATP，为细胞生命活 动提供能量。
氧化磷酸化产生 高能磷酸键的酶
担负着细胞内 外物质进出， 能量转换、信 息调控、细胞 识别以及免疫 保护等功能。
外被 蛋白质
脂双层
液态镶嵌模型
第四章 细胞与细胞工程
第一节 细胞学说的建立和发展
第二节 细胞的结构与功能
二. 细胞膜和细胞外被
1. 细胞膜
外被
2. 细胞外被 真核细胞和原核细胞，
植物细胞和动物细胞的外 蛋白质 被都不相同。
肌肉收缩，胞质环流，细 核及某些细胞
胞迁移，细胞分裂
器的锚定
第四章 细胞与细胞工程 第一节 细胞学说的建立和发展 第二节 细胞的结构与功能
3、中心体 中心体由两个中心
粒相互垂直排列。中心 粒的管壁由九组三联微 管有序列地排列而成。
细胞有丝分裂的主导中心
4. 鞭毛和纤毛 内部核心有两根中央微管，周围均匀分布9对维管。
细胞与细胞工程
3.功能：与细胞的有丝分裂有关
G.液泡
1.分布：植物细胞
表膜 2.结构
细胞液： 内含酸、碱、盐、 糖、蛋白质、色素 3.功能： 使植物呈现绿色以外的颜色 调节渗透压大小,维持细胞形态
（四）细胞核
核膜 核仁
1.结构
核液
(核孔)
大分子物质 的运输通道
与核糖体形成有关
染色质
与染色体是细胞内的同种
物质在细胞分裂不同时期的两种不同形态
物质出入细胞方式的判断及其影响因素
• 1、物质出入细胞方式的判断 • 2、影响物质跨膜运输的因素 • （1）物质浓度 • （2）氧气浓度 • （3）温度
三、运用细胞结构与功能相适应的观点分析 细胞结构的不同
• 1、根尖分生区细胞没有的细胞器： • 2、蛔虫结构特点 • 3、哺乳动物成熟的红细胞只有细胞膜，没有核
膜和细胞器膜。 • 4、需氧型细菌特点 • 5、光合细菌特点 • 6、精子不具有分裂能力，仅有极少的细胞质在
尾部 • 7、神经细胞具突起，不具有分裂能力。
二、生命的结构基础——细胞 (一)细胞壁
(二)细胞膜
1、细胞膜的化学成分：
磷 脂
蛋 白 质
2、细胞膜的结构：
糖被:蛋白质与多糖结合形成的糖蛋白 作用：有保护和润滑 细胞膜表面的识别
（三） 细胞质
基 质：细胞质内呈液态的部分
线粒体 质体 内质网
细胞器： 核 糖 体
高尔基体 中心体 液泡
A. 线 粒 体
1.分布:动、植物细胞中
2.结构
外膜 内膜
基质 嵴
返回
外膜：平 滑 2.结构 内膜：向内折叠形成嵴 （基粒）
基质：内膜内液态部分 3.酶的分布（与有氧呼吸有关的酶）：
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欧阳高亮，林舒勇
第二讲 基因与基因工程
徐虹，顾颖
第三讲 微生物与传染性疾病
陈毅歆，陈航姿，王彦海
第四讲 营养与健康
金利华，周克夫
第五讲 人类遗传学与优生
许晔，李光
第六讲 生物多样性与环境保护
郑文教，杨盛昌
第七讲
生物技术在农业和医学领域的 应用
吴婷，程喆
第八讲 生物伦理与社会决策
张赛群，陈长平
课程召集人：罗大民 13959249809 dmluo@
Cell & Cell Engineering
Dr. Gaoliang Ouyang (欧阳高亮) Dr. Shuyong Lin (林舒勇)
School of Life Sciences, Xiamen University
1
201
题目
任课教师
第一讲 细胞与细胞工程
第二节 动物细胞工程
动物细胞培养 单克隆抗体 动物克隆 干细胞工程
20
二. 细胞的功能
（一）细胞增殖
细胞分裂三种方式
～20 h
G0期: 休眠期 G1期: DNA合成前期 S 期: DNA合成期
G2期: DNA合成后期
M 期: 有丝分裂期
4
Science 2012年度十大科学进展
Science, Dec. 2012
5
胚胎 干细胞
心肌细胞 肝细胞 胰腺细胞
…… 精子 卵子
6
Science 和 Nature 2013年度 生命科学领域热点预测
1. 饮食对肠道微生物组产生的作用，以及它们对患病 风险的影响
2. 癌症免疫学研究 3. 黑色素瘤治疗方案（ dabrafenib（BRAF抑制剂）和
8
细胞工程
细胞工程是运用细胞分子生物学理论与技术，定向改造细胞乃 至生物。 用这种技术可以对细胞进行操作，达到定向改造生物的目的, 是人们根据科学设计改变细胞的遗传基础，通过无菌操作，大 量培养所需细胞，诱导形成组织甚至发育为完整个体的技术。 迄今为止，人们已经从基因水平、细胞器水平以及细胞水平开 展了多层次的大量工作，在细胞培养、细胞融合、细胞代谢物 的生产和生物克隆等诸多领域取得一系列令人瞩目的成果，其 中代表细胞水平的细胞工程研究也显示其巨大的应用前景。
16
I. 原核细胞 Prokaryotic cells
结构简单，因而相对较小 没有细胞核和大多数细胞器
（恒定的内膜系统) 细菌和古细菌两类 三个结构区域：鞭毛或纤毛，
胞外被膜和细胞质
17
II. 真核细胞 （eukaryotic cells）
三大结构体系： 生物膜系统 ：质膜、内膜系 统（细胞器） 遗传信息表达系统：染色质 (体)、核糖体、mRNA、tRNA 等 细胞骨架系统： 胞质骨架、 核骨架
chromatid
18
具有核膜和由膜围成的各种细胞器，如内质网、高尔基体、 线粒体、叶绿体、溶酶体等。
内膜系统将细胞质分隔成不同的区域，即所谓的区隔化 (compartmentalization)。区隔化使细胞内表面积增加了数 十倍，代谢能力增强。
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第一节 细胞的特征
细胞的基础知识 细胞的生长、分化与死亡
trametinib（MEK抑制剂）组合药物） 4. 干细胞试验的基础研究和临床研究 5. 单细胞测序技术 6. 人类连接组项目(Human Connectome Project)计划 7. 植物学基础研究——调控植物生长的分子遗传学机
制
7
Nature杂志则指出今年干细胞试验的基础研究和临床研究也许会 取得新进展，其编辑认为一项利用人类胚胎干细胞（hESC）进行 的早期临床试验应该在2013年会获得具有里程碑意义的研究结果， 这个由著名的先进细胞技术公司进行的实验，正在将源自hESC的 视网膜细胞注入36名患有两种形式的无法治愈的退行性失明的患 者眼中。这是目前唯一一家获得美国食品与药物管理局（FDA） 批准开展hESC治疗试验的公司，并且先进细胞技术公司希望FDA 能够为其开绿灯，从而于今年在病人中对诱导自成熟细胞的干细 胞进行测试。
支原体（mycoplasma）
14
硅藻
草履虫
细胞形态的多样性
15
（三）细胞的结构
无论各种细胞的大小和形态有多大的差异，它们 都由一层具有一定生物学功能的细胞膜包裹在细 胞外层。由于这层细胞膜将细胞内部和外部环境 分隔开，使细胞内部的各种生命活动发生在特定 的环境中保障了单细胞个体的生命活动和多细胞 个体中不同功能细胞的相对独立性，使其成为生 物体的功能单位。
11
第一节 细胞的特征
细胞的基础知识 细胞的生长、分化与死亡
第二节 动物细胞工程
动物细胞培养 单克隆抗体 动物克隆 干细胞工程
12
一. 细胞的基础知识
（一） 细胞分类
根据细胞的内部结构，可将生物界的细胞分为两大类： 原核细胞（prokaryotes）和真核细胞（eukaryotes）
2
Fertilized egg can be developed into embryo and used to
isolate embryonic stem cells
3
生命科学研究的范畴和层次
核心领域：生物学（动物 学，植物学等），生物医 学科学（疾病相关研究）
小分子-生物大分子-细胞 器-细胞-组织-器官-生物 个体-群落-生态系统
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第一节 细胞的特征
细胞的基础知识 细胞的生长、分化与死亡
第二节 动物细胞工程
动物细胞培养 单克隆抗体 动物克隆 干细胞工程
10
第一节 细胞的特征
细胞是生命的结构和功能的基本单位。 细胞是生命活动的基本单位。 单细胞生物，一个细胞就是一个个体，而多细胞生物则
由许多细胞成一个个体。我们所看到的生物体都是由多 细胞所组成。在多细胞生物体中，由形态结构相似的细 胞再组成组织，执行着生物体中的部分功能。
细菌、蓝藻和放线菌等由原核细胞构成的有机体称为原核生物，几乎所有 的原核生物都由单个原核细胞构成。 由真核细胞构成的有机体则称为真核生物，真核细胞大多存在于多细胞生 物中。 单细胞生物与多细胞生物 在适应环境等方面各有千秋.
13
（二） 细胞的大小和形态
巨型乌贼神经细胞 （nerve cell）
蕨藻（caulerpa）