动植物细胞培养动力学

植物生长物质的代谢动力学以及在植物生长调节上的作用植物是地球上最重要的生物之一，它们的生长和发育对我们的生存至关重要。

而植物的生长发育是由一系列复杂的生化反应控制的，而其中最重要的是植物生长物质。

植物生长物质是由植物本身合成的一类化合物，它们能够促进或抑制植物的生长和发育，控制植物的形态和大小，调节植物对外界环境的适应性。

植物生长物质主要包括植物激素和次生代谢产物两大类。

其中，植物激素是植物内源性生长物质的主要成分，能够对植物的生长和发育产生直接和间接的影响。

而次生代谢产物则是由植物合成的非必需物质，它们的数量和种类会随着植物所处的环境条件和生理状态不同而发生变化。

植物生长物质的合成受到多种因素的调节和控制，包括基因表达、代谢途径、外源因素和内源因素等。

其中，基因表达和代谢途径是植物生长物质合成的基础，而外源因素和内源因素则是影响植物生长物质合成的重要因素。

例如，光质、温度、水分、营养状态等外源因素可以影响植物生长物质的合成和代谢，而生物钟、激素互作等内源因素则能够对植物生长物质合成产生调节作用。

植物激素是影响植物生长和发育最为重要的生长物质之一。

它们包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸以及乙烯等多种类型，不同类型的植物激素对植物的生长和发育产生不同的影响。

例如，生长素能够促进植物的细胞分裂、细胞伸长和根生长，在植物的生长发育过程中发挥着重要作用。

而赤霉素则能够促进植物的茎伸长和叶片的增大、降低植物的生命门槛，并在植物的营养分配中发挥重要作用。

植物激素在植物的生长发育和适应性调节中扮演着重要角色。

例如，大豆的橙色砂岩土土因给大豆带来底部温度高、底层湿度高、空气对流稍弱、机械耦合稳定、外力微弱等条件，促使植株发生了大量的生长变化，这些变化主要表现在了植株整体伸长和增加叶数。

同时，生者激素和赤霉素在这个过程中发挥了重要作用，对大豆的生长调节产生了重要影响。

除植物激素外，植物次生代谢产物在植物生长发育调节中也具有重要作用。

动植物细胞膜的分子结构与功能研究动植物细胞膜是由生物体内分泌、新陈代谢、物质交换等重要生命活动所必需的保护膜，它是由一层极薄的双层磷脂结构组成。

作为细胞和外界之间的界面，细胞膜的分子结构和功能一直是生物学研究的热点之一。

一、动植物细胞膜的分子结构动植物细胞膜的基本结构是由磷脂分子、蛋白质、糖脂类物质以及胆固醇组成的。

其中，磷脂分子是膜结构的主要组成部分，它们通过亲水性和疏水性相间的特点，在水性环境中形成可靠的屏障。

磷脂分子包括磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、磷脂酸等多种类型。

蛋白质是细胞膜最重要的功能性成分，它们存在于膜的内侧和外侧，并根据不同的特性分为通道蛋白、受体蛋白、酶等数十种类型。

糖脂类物质主要表现为糖基、碳水化合物等，它们广泛存在于细胞膜表面，形成糖基化蛋白。

胆固醇则是一种脂质，其溶解度高、分配系数大，能够在膜双层中形成稳定的沟槽。

同时，胆固醇也能够调节不同蛋白的功能，维护细胞膜的完整性。

二、动植物细胞膜的功能作为细胞和外界之间的界面，动植物细胞膜是必不可少的。

它不仅是细胞形态的基础，还对细胞新陈代谢、物质取入及排出等各种功能起着举足轻重的作用。

1. 维护细胞形态细胞膜的磷脂分子在空间结构上具有极强的流动性和流变性，由此保证了细胞在“温和”条件下的形态变化与组织重构。

当外界受到刺激或生长因素作用时，细胞膜可以迅速发生形变，在形态变化的同时调整细胞内的组织结构和各种代谢活动，确保细胞的正常生命活动的进行。

2. 保护细胞内部细胞膜作为细胞外界和细胞内部之间的交界点，能够有效地保护细胞内部不受外界的干扰和侵害。

同时，细胞膜还能够过滤外界的有害物质，维护细胞环境稳定，为细胞内各种代谢过程提供均衡、稳定的条件，确保细胞有序地进行新陈代谢过程。

3. 实现物质交换细胞膜的通道蛋白能够将不同的物质在细胞内外之间进行快速的、选择性的运输，在这个过程中，细胞膜能够有效的控制物质取入和排出。

另外，细胞膜通过不断的生成和分裂，在细胞内外之间维护了一个动态的平衡，保证了细胞内外环境的相对稳定。

高三生物知识点：遗传工程和生物技术遗传工程和生物技术是现代生物科学的重要组成部分，也是高考生物考试的热点内容。

本文将详细解析高三生物知识点，帮助大家更好地理解和掌握遗传工程和生物技术。

一、遗传工程遗传工程，又称基因工程，是指按照人们的意愿，通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。

1.1 基因工程的基本操作步骤（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。

（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入方法也不一样。

例如，将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

（4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测有DNA分子杂交技术、分子杂交技术和抗原-抗体杂交技术；个体水平上的鉴定有抗虫鉴定、抗病鉴定和活性鉴定等。

1.2 基因工程的应用（1）农业：转基因作物、转基因动物和转基因微生物等。

（2）医学：基因治疗、基因诊断和基因制药等。

（3）环境保护：生物降解、生物修复等。

二、生物技术生物技术是指利用生物体（包括微生物、植物、动物细胞和组织）或其成分来研究和解决生物学问题，或开发新的生物产品的一门综合技术。

2.1 细胞工程细胞工程是以细胞为基本单位，通过细胞培养、细胞融合、核移植等技术，实现细胞增值、分化、调控和应用的一门技术。

（1）动物细胞培养：原理、条件、应用等。

（2）植物组织培养：原理、条件、应用等。

（3）动物细胞融合：方法、应用等。

（4）植物体细胞杂交：方法、应用等。

2.2 酶工程酶工程是利用酶的催化作用，通过对酶的改造和应用，实现生物化学反应的一门技术。

（1）酶的特性：来源、分类、作用机理等。

细胞工程第一章绪论1.细胞工程的定义与特点。

答：以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。

研究对象：动植物细胞、组织或器官、胚胎，也包括原生质体、细胞器、染色体、细胞核和胚胎。

技术范围：细胞融合、细胞拆合、染色体导入、基因转移、胚胎移植和细胞组织培养技术等。

特点：前沿性：现代生物技术的热点；争议性：新技术给伦理道德带来的冲击；综合性：多学科交叉；应用性：工程类课程，重在产品和技术第二章细胞工程的理论基础一、名词解释细胞全能性:单个细胞具有发育成为完整个体的潜能。

体内各种细胞均含有物种的全部基因，但在细胞中只有少部分基因在活动。

生物体内，每个活的体细胞具有母体的全部的遗传信息，都具有像胚性细胞那样，经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力。

细胞分化: 指在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上的特化过程。

时间上的分化：一个细胞在不同发育阶段可以有不同的形态结构和功能。

空间上的分化：对于多细胞生物来讲，同一细胞后代，由于所处的环境不同而可以有相异的形态结构和功能。

细胞脱分化与细胞再分化:脱分化：在一定营养和刺激因素作用下,具有特定结构与功能的组织细胞被诱导而改变原来的发育途径,逐步失去原来的分化状态,细胞特性消失,转变为具有分生机能的细胞,并进行活跃的细胞分裂,这一过程称为去分化。

细胞再分化：定义：脱分化细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的过程。

持家基因：又称管家基因，是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。

奢侈基因：即组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。

二、问答题1、什么是细胞的分化？根据基因与细胞分化的关系，细胞中的基因可分为哪几类？细胞分化的实质是什么？细胞分化：指在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上的特化过程。

植物细胞培养生产次生代谢产物的影响植物细胞培养条件温度：培养温度对植物细胞生长及二次代谢产物生成有重要影响。

通常，植物细胞培养采用25℃。

搅拌：在摇瓶实验中，通常摇床的转速取90―120r／min。

pH值：通过细胞膜进行的H+离子传递对细胞的生育环境、生理活性来说无疑是重要的。

在培养过程中，通常pH作为一个重要参数被控制在一定范围内。

植物细胞培养的适宜pH值一般为5―6。

通气：通气是细胞液体深层培养重要的物理化学因子。

好气培养系统的通气与混合及搅拌是相互关联的。

对摇瓶试验，通常500m1的三角瓶内装80―200m1的植物细胞培养液较适宜。

当然，气液传质还与瓶塞的材料有关。

试验表明，从溶氧速率考虑，以棉花塞最好，微孔硅橡胶塞次之，铝箔塞最差。

光：光对植物有着特殊的作用。

光照射条件不仅通过光照周期、光的质量(即种类、波长)而且通过光照量(光强度)的调节来影响植物细胞的生理特性和培养特性。

研究表明，光调节着细胞中的关键酶的活性，有时光能大大促进代谢产物的生成，有时却起着阻害作用。

细胞龄：在培养过程的不同时期，细胞的生理状况、生长与物质生产能力差异显著。

而且，使用不同细胞龄的种细胞，其后代的生长与物质生产状况也会大不一样。

通常，使用处于对数生长期后期或稳定期前期的细胞作为接种细胞较合适。

接种量：在植物细胞培养中，接种量也是一个影响因素。

在再次培养中，往往取前次培养液的5―20％作为种液，也以接种细胞湿重为基准，其接种浓度为15―50g(湿细胞)／L。

由于接种量对细胞产率及二次代谢物质的生产有一定影响，故应根据不同的培养对象通过试验，确定其最大接种量。

影响植物细胞培养的因素植物细胞生长和产物合成动力学也可分为三种类型：①生长偶联型，产物的合成与细胞的生长呈正比；②中间型，产物仅在细胞生长一段时间后才能合成，但细胞生长停止时，产物合成也停止；③非生长偶联型，产物只有在细胞生长停止时才能合成。

事实上，由于细胞培养过程较复杂，细胞生长和次级代谢物的合成很少符合以上模式，特别是在较大的细胞群体中，由于各细胞所处的生理阶段不同，细胞生长和产物合成也许是群体中部分细胞代谢的结果。

生物反应工程知识点第一章绪论*生物反应过程：将生物技术的实验室成果经工艺及工程开发而成为可供工业生产的工艺过程。

技术产品的生产过程。

生物反应过程最重要特征：有生物催化剂的参与*由四部分组成：原材料的预处理---生物催化剂的制备---生物反应器及反应条件的选择与监控---产品的分离纯化。

整个生物反应过程以生物反应器为核心把反应前与后称为上游加工和下游加工。

重点内容：1）建立生物反应过程动力学，以确定包括传质因素影响在内的生物反应过程的宏观速率；2）建立与设计生物反应器，以保证为生物反应过程提供适宜的物理和化学环境，实现反应过程的优化。

反应过程的特点：1）采用可再生资源为主要原料，来源丰富，价格低廉，原料成分难以控制。

2）反应条件温和。

3）生物催化剂易失活，难以长期使用。

4）生产设备较简单、能耗较低。

5）反应基质与产物浓度不能太高，生产效率较低。

6）反应机理复杂，较难检测与控制。

7）反应液杂质多，分离提纯困难1.2.2.1生物反应动力学①本征动力学：（微观动力学）它是指没有传递等工程因素影响时，生物反应固有的速率。

该速率除反应本身的特性外，只与反应组分的浓度、温度、催化剂及溶剂性质有关，而与传递因素无关。

②宏观动力学：（反应器动力学）它是指在一反应器内所观测得到的总反应速率及其影响因素，这些影响因素包括反应器的形式和结构、操作方式、物料的流动与混合、传质与传热等。

研究方法（细胞反应动力学模型--数学模型方法）：机理模型（结构模型）、半经验模型、经验模型生物技术的最终目的：建立工业生产过程，并且又以生化反应过程为核心。

第二章均相酶催化反应动力学酶催化作用的特点：高效的催化活性；高度的专一性；催化作用条件温和；酶活性的不稳定性（易变性失活）；常需要辅因子的参与（金属离子、辅酶、辅底物）；酶活性的可调节性（酶浓度调节、共价修饰调节、抑制调节、反馈调节、神经体液调节、别构调节）酶催化反应类型：氧化还原酶类；转移酶类；水解酶类；裂合酶类；异构酶类；合成酶类（连接酶类）酶的转化数Kcat:每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数，是酶催化效率的一个指标催化周期T=1/KcatKm 是酶的特征常数之一，一般只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关，可用于鉴定酶。