细胞生物学课.pptx
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1、第四讲第四讲 细胞培养、细胞工程与显微操作技术细胞培养、细胞工程与显微操作技术 (一)动物细胞培养 从机体取出立即培养的细胞叫原代细胞(10代)。将原代细胞分离、稀释接种到新的培养中继续培养的细胞为传代细胞。从原代培养细胞中分离出来的可继续传代繁殖到4050的细胞群体叫细胞株,细胞具有接触抑制的行为,有些具有贴壁生长的行为,具有正常的遗传物质。从原代细胞或细胞株中获得的可无限传代的细胞叫细胞系。细胞无接触抑制行为,且具有遗传突变,带有癌细胞的特征。一、细胞培养一、细胞培养 细胞培养就是将动植物组织或细胞从机体取出,分散成单个细胞 或直接以单细胞 生物,给予必要的生长条件,让其在培养瓶中或培养基
2、上继续生长与增殖。(二)动物细胞融合技术即动物细胞融合技术即单克隆抗体技术 1975年英国学者Milestein等开创了将产生抗体的单个细胞同瘤细胞杂交的技术。他们的设计是经绵羊红细胞免疫过的小鼠脾细胞(B淋巴细胞)与骨髓瘤细胞融合,融合的杂交瘤具有两种亲本细胞的特性即可分泌抗绵羊红细胞的抗体,又可无限增殖。学者们纷纷利用这 一技术来制备针对不同抗原的高度纯一的单克隆抗体。单克隆抗体就是单个杂交瘤细胞增殖产生的克隆细胞群分泌的高度纯一的抗体。动物细胞融合技术即单克隆抗体技术动物细胞融合技术即单克隆抗体技术骨髓瘤细胞?骨髓瘤细胞?体外培养体外培养从培养液中获取从培养液中获取抗原?抗原?淋巴细胞?
3、淋巴细胞?体内培养体内培养从腹水中提取从腹水中提取单克隆抗体单克隆抗体细胞融合细胞融合、筛选、筛选杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞培养细胞培养(三)植物细胞培养(三)植物细胞培养 1、单倍体细胞培养:花药离体培养。(秋水、单倍体细胞培养:花药离体培养。(秋水仙素)仙素)2、原生质体培养:去壁的植物细胞叫原生质、原生质体培养:去壁的植物细胞叫原生质体。可培养成植株或体细胞杂交植株。体。可培养成植株或体细胞杂交植株。植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程过程离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化植物激素:植物激
4、素:细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化植物组织培养植物组织培养条件植物组织培养条件:含有全部营养成分的含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的气、无菌环境、适合的PHPH、适时光照等。、适时光照等。植物植物A A细胞细胞植物植物B B细胞细胞去壁去壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B原生质体融合原生质体融合融合体融合体再再生生壁壁杂种细胞杂种细胞细胞分裂细胞分裂愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株去壁的常用方法:去壁的常用方法:酶解法(纤维素酶、果胶酶等)酶解法(纤维素酶、果胶酶等)原生质体融合方法原生质体融合方法:物理法:离心、振
5、动、电刺激等物理法:离心、振动、电刺激等 化学法:聚乙二醇(化学法:聚乙二醇(PEGPEG)植物体细胞杂交植物体细胞杂交过程示意图过程示意图三、非细胞体系在细胞生物学研究中的作用三、非细胞体系在细胞生物学研究中的作用 来源于细胞,而不具有完整的细胞结构,但包含了正来源于细胞,而不具有完整的细胞结构,但包含了正常生物学反应所需的物质(供能系统和酶反应体系等)常生物学反应所需的物质(供能系统和酶反应体系等)组成的体系即为非细胞体系。组成的体系即为非细胞体系。四、细胞工程四、细胞工程 应用细胞生物学方法,按照预先的设计,有计划地改应用细胞生物学方法,按照预先的设计,有计划地改变或创造细胞遗传物质的技
6、术以及发展这种技术变或创造细胞遗传物质的技术以及发展这种技术 的领的领域为细胞工程。域为细胞工程。细胞工程所使用的技术主要是细胞培养、细胞分化的细胞工程所使用的技术主要是细胞培养、细胞分化的定向诱导、细胞融合和显微注射等。定向诱导、细胞融合和显微注射等。(一)细胞融合与细胞杂交技术 真核生物的体细胞经过培养,两个或多个细胞融 合成一个双核或多核细胞的过程叫细胞融合。动物细胞融合一般要用灭活的病毒(如仙台病毒)或 化学物质(如聚乙二醇,即PEG)介导;植物细胞事例时,要用纤维素酶去掉纤维素壁。20世纪80年代又发明了电融合技术。细胞融合可以在基因型相同的细胞间进行,也可以在基因型不同的种内细胞间
7、甚至种间细胞间进行。(二)细胞折合与显微操作技术(二)细胞折合与显微操作技术 细胞拆合就是用物理方法(机械法和短波光)、化细胞拆合就是用物理方法(机械法和短波光)、化学法(用细胞松弛素)把细胞核与质分离开后将不同来学法(用细胞松弛素)把细胞核与质分离开后将不同来源的细胞质与细胞核相互配合,形成核质杂交细胞。源的细胞质与细胞核相互配合,形成核质杂交细胞。显微操作技术:即在显微镜下用显微操作装置对细胞显微操作技术:即在显微镜下用显微操作装置对细胞进行解剖和微量注射的技术。进行解剖和微量注射的技术。第四讲 细胞膜与细胞表面第一节 细胞膜与细胞表面特化结构 细胞膜又称质膜,是围绕在细胞最外层,由膜脂细
8、胞膜又称质膜,是围绕在细胞最外层,由膜脂和膜蛋白构成。和膜蛋白构成。一、细胞膜的结构模型一、细胞膜的结构模型流动镶嵌模型流动镶嵌模型1925年年Gorter(欧文顿)等人提出质膜由双层脂分子(欧文顿)等人提出质膜由双层脂分子构成。构成。1935年年Danielli和和Davson提出三夹板模型。提出三夹板模型。1959年年Robertson(罗伯特森)提出单位膜模型。(罗伯特森)提出单位膜模型。1972年年Singer(桑格)和(桑格)和 Nicolson(尼克森)提出(尼克森)提出流动镶嵌模型。该模型主要强调流动镶嵌模型。该模型主要强调膜的流动性;膜的流动性;膜膜蛋白的分布不对称性;这是生物
9、膜的基本特征。蛋白的分布不对称性;这是生物膜的基本特征。根据已有的实验结果,生物膜具有如下共同特征:镶嵌性。膜的基本结构由脂双层分子层镶嵌蛋白构成,双层脂分子以疏水性尾部相对,极性头部朝向水 相。流动性。蛋白质和类脂分子具有相对侧向流动性,不对称性。膜两侧的分子性质和结构不同。蛋白质极性。多肽链的极性区突向膜表面,非极性部位埋在脂双层内。二、细胞膜(质膜)的成分二、细胞膜(质膜)的成分(一)膜脂膜脂:主要包括磷脂、糖脂、胆固醇三种类型。1、磷脂:甘油磷脂和鞘磷脂(C、H、O、N、P)磷脂构成了膜脂的基本成分,由极性头部和两条疏水尾部组成,为双极性分子(由极性头部和两条疏水尾部组成,为双极性分子
10、)。2、糖脂:为鞘氨醇的衍生物。含17个糖残基。3、胆固醇和中性脂质:胆固醇主要存在于动物细胞,可调节膜的流动性、增加膜的稳定性及降低水溶性物质的通透性。某些细菌含有中性脂类。4、膜脂的运动方式 膜脂分子的热运动方式:1、侧向运动;2、自旋运动;3、尾部摆动;4、翻转运动。(二)膜蛋白(二)膜蛋白 1、类型:、类型:膜周边蛋白和膜内在蛋白两类:膜周边蛋白和膜内在蛋白两类:。外在膜蛋白为水溶性蛋白,分布在膜表面,与膜结合较疏松,外在膜蛋白为水溶性蛋白,分布在膜表面,与膜结合较疏松,用温和的方法就可从膜上分离下来,膜结构并不被破坏。内用温和的方法就可从膜上分离下来,膜结构并不被破坏。内在蛋白多为跨
11、膜蛋白,也有些插入脂双层中,与脂双层分子在蛋白多为跨膜蛋白,也有些插入脂双层中,与脂双层分子结合紧密。只有用去垢剂使膜崩解后才可分离出。结合紧密。只有用去垢剂使膜崩解后才可分离出。2、膜内在蛋白与膜脂结合的方式:主要方式有、膜内在蛋白与膜脂结合的方式:主要方式有3种种 内在膜蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位。具体作用内在膜蛋白跨膜结构域是与膜脂结合的主要部位。具体作用方式为:方式为:跨膜结构域含有跨膜结构域含有20个左右的疏水氨基酸残基形成个左右的疏水氨基酸残基形成螺旋,其螺旋,其外部疏水侧链通过范德华力与脂双层分相互作用。外部疏水侧链通过范德华力与脂双层分相互作用。某些某些螺旋的外侧是非
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