第八章细胞工程基本原理
8－1 什么是细胞工程？
答：所谓细胞工程是指应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞的结构和内含物，以改变生物的结构和功能，即通过细胞融合、核质移植、染色体或基因移植以及组织和细胞培养等方法，快速繁殖和培养出人们所需要的新物种的生物工程技术。
8－2 动物细胞的主要生理特点是什么？
答：细胞的主要生理特点表现在如下几个方面。
1. 分裂周期长——动物细胞的分裂周期相对长，一般完成一个细胞分裂周期需12－24h。
2.需贴附于基质生长，并有接触抑制现象——大多数二倍体细胞的生长都需要在一定的基质上贴附，伸展后才能生长繁殖；当细胞在基质上进行分裂增殖并逐步汇成片时（细胞与周围细胞接触），细胞就停止增殖——接触抑制现象。
3.生长寿命有限——正常二倍体细胞传代培养都是有限的，大约在50代左右，然后细胞就会逐步死亡。
4.对环境敏感——由于动物细胞没有细胞壁的保护，使得周围环境物理、化学因素的变化均会影响到动物细胞的生长。
5.对培养基要求高——动物细胞的培养不仅需要 12种必须的氨基酸、8种以上的维生素、多种无机盐、微量元素和葡萄糖外，还需要多种细胞生长因子和贴壁因子。
6.蛋白质的合成途径和修饰途径功能与细菌不同——动物细胞蛋白质的合成在游离的核糖体和粗面型内质网上都可以进行。内质网上合成的蛋白质多为糖蛋白，需要糖基化；而细菌细胞则没有糖基化过程。
8－3 植物细胞的主要培养特性是什么？
答：植物细胞的培养特性主要表现在如下几个方面。
1.个体较大——植物细胞个体一般较微生物大，其直径通常约在10-200微米之间（微生物的体形一般只有几个微米），有纤维素细胞壁。
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2.常以非均相集合细胞团方式存在——植物细胞很少单细胞的形式悬浮生长，通常是以直径2mm 大小的多细胞团方式存在于培养系统中，由于组成细胞团的细胞数量差异，容易在培养系统中形成非均匀相的集合细胞团。
3.抗剪切能力弱——植物细胞的纤维素细胞壁虽然使细胞具有很强的抗张强度，却使其抗剪切的能力相当弱。
4.生长速度慢——植物细胞的生长速度与微生物相比较慢，生产操作周期较长。此外，植物细胞在生长过程中容易被细菌污染。
8－4 什么是细胞的分裂周期？
答：细胞分裂周期是指连续分裂的细胞，从第一次完成分裂开始，到下一次完成分裂是为止的过程；细胞的分裂周期一般分为两个阶段。即：分裂间期和分裂期。
1.分裂间期——细胞的分裂间期是真核细胞进行分裂的准备时期，在分裂间期细胞内大量合成DNA 分子的复制和有关蛋白质的合成。
2.分裂期(M 期)——分裂期主要包括细胞核分裂及细胞质分裂两个过程。细胞核分裂——1个细胞核分裂成两个细胞核；细胞质分裂——把细胞分成两个子细胞。
8－5 简述动、植物细胞培养的原则工艺流程。
答：
1.通过动物细胞培养可得到传代细胞，其原则工艺流程可简述为：
2.通过植物组织或细胞培养可得到“试管苗”，再经过驯化、移栽可得到植物植株，其原则工艺流程可简述为：
8－6 常见的动物、植物组织细胞培养方法有哪几种？
答：
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或器官
传代细胞
植物植株 试管苗
1.根据动物细胞的生长特点，常见的细胞培养方法有贴壁培养、悬浮培养及固定化培养等三种方法。
⑴贴壁培养——使细胞贴附在一定的固相表面（如：培养皿、培养瓶等）进行培养。
⑵悬浮培养——使细胞悬浮在培养液中进行培养。悬浮培养是对非依赖性细胞培养的一种方法，对于某些贴壁依赖性细胞经过适应和选择也可采用此方法培养。
⑶固定化培养——将细胞与不溶性载体结合起来进行培养的方法。或者说，将被培养生物体固定在一定的培养基上进行培养的过程。
2.常见的植物组织细胞培养，有愈伤组织培养、原生质体培养、花粉培养等方法。
⑴愈伤组织培养——将外植体接种到人工培养基上，在激素作用下，进行愈伤组织诱导、生长和分化的培养过程。
⑵原生质体培养——取植株的幼胚、根、茎或叶等组织细胞，用纤维素酶或果胶酶除去植物体细胞的细胞壁（原生质体），在培养基上生长分裂，通过愈伤组织诱导分化长出茎、叶，再长出根形成植株。
⑶花粉培养——在无菌条件下取出花药或花粉粒（小孢子），置于培养基上进行人工培养，形成花粉胚或花粉愈伤组织，最后形成花粉植株。
8－7 维持动物细胞生长的营养条件主要有那几个方面？
答：维持动物细胞生长的营养条件一般应包括如下几个方面：
1.氨基酸——氨基酸是细胞合成蛋白质的原料。所有细胞的生长都需要苯丙氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸、组氨酸、酪氨酸、精氨酸、胱氨酸等12种氨基酸。
2.单糖——培养中的细胞可以进行有氧氧化与无氧酵解，六元糖是主要能源。此外，六元糖也是合成某些氨基酸、脂肪、核酸的原料。
3.维生素——维生素主要起辅酶、辅基的作用，不可缺少。维生素B12、生物素、烟酰胺、叶酸、泛酸、吡哆醇、硫胺素等都是培养基常有的成分。
4.无机离子与微量元素——细胞生长除了需要钠、钾、钙、镁、氮和磷等基本元素，还需要铁、锌、硒、铜、锰、钼、钒等微量元素。
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5.生长因子与各种激素——生长因子对维持细胞的功能、保持细胞状态（分化与未分化）具有十分重要的作用。
8－8 什么是愈伤组织？
答：愈伤组织培养是指，将外植体接种到人工培养基上，在激素作用下，进行愈伤组织诱导、生长和分化的培养过程。
8－9 什么是细胞生长因子？
答：细胞因子(cytokines,CK)是指一类能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的蛋白质或小分子多肽，是具有刺激细胞生长活性的细胞因子。
8－10什么是蛋白质的糖基化？
答：所谓糖基化是指在酶的控制下，蛋白质或脂质附加上糖类的过程。蛋白质经过糖基化作用之后，可形成糖蛋白。蛋白质的糖基化就是对蛋白质的一种共价修饰。
8－11若采用搅拌式反应器进行细胞的悬浮培养，如何对传统的搅拌式微生物反应器进行改进？
答：对于动物细胞，因没有细胞壁的保护，对搅拌剪切作用十分敏感，直接的机械搅拌很容易对其造成损害。同样，植物细胞的纤维素细胞壁虽然使细胞具有很强的抗张强度，但其抗剪切的能力相当弱。因此，传统用于微生物的搅拌反应器用作细胞的培养，须对搅拌方式加以改进。其改进方法可从如下两个方面进行：
1.供氧方式的改进——一般情况下搅拌式反应器常伴有鼓泡。鼓泡能为细胞生长提供所需氧分，但细胞对鼓泡的剪切也很敏感。可采用笼式供氧方式(即：气泡用丝网隔开，不与细胞直接接触）。这样，反应器既能保证混合效果又有尽可能小的剪切力，以满足细胞生长的要求。
2.搅拌桨的改进——搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大。改进时主要考虑如何减小细胞所受的剪切力。采用双螺旋带状搅拌桨，并在设置挡流板或导流桶可有效地抑制或削弱“打旋”现象，减小搅拌产生的剪切力。
8－12紫杉醇(Paclitaxel)是一种较好的治癌药物，是红豆杉属植物中的一种次生代谢产物，云南红豆杉(国家Ⅰ级重点保护野生植物)树皮中含有约0.02％的紫杉醇。问：如何提取制备紫杉醇？
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