细胞工程重点
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细胞工程知识点总结细胞工程,是一门涉及生命科学和工程学的交叉学科,它关注的是利用细胞和分子技术来实现生物医学和生物工程的应用。
细胞工程的发展不仅对医学诊疗和疾病治疗领域有着重要的意义,也对生物工程的发展起到了推动作用。
在这篇文章中,我们将对细胞工程的一些重要知识点进行总结。
1. 细胞培养技术细胞培养技术是细胞工程的基础,它是指将细胞从体内或体外分离出来,在适当的环境条件下进行培养、增殖或分化。
细胞培养技术涉及到细胞培养基的配制、细胞传代方法、培养条件的调控等。
对于细胞工程的实验研究以及细胞药物的生产和培养,细胞培养技术都起到了至关重要的作用。
2. 细胞凋亡与细胞增殖细胞凋亡和细胞增殖是细胞工程中两个重要的生物学过程。
细胞凋亡是指受到内部或外部刺激后,细胞通过一系列的生化反应主动死亡。
细胞凋亡在细胞工程中有着广泛的应用,例如用于肿瘤治疗和组织工程的构建。
而细胞增殖则是指细胞的数量增加,通过细胞的分裂和增生来实现。
细胞增殖在组织修复和再生医学方面具有重要的意义。
3. 基因工程技术基因工程技术是一种将外源基因导入目标细胞中的方法,以实现特定功能或表达特定蛋白质的技术。
基因工程技术在细胞工程中被广泛应用,例如用于基因治疗和基因表达的研究。
基因工程技术的主要方法有转染法、电穿孔法、病毒介导转导等。
4. 细胞信号传导与细胞外基质细胞信号传导是细胞与细胞之间或细胞与环境之间进行信息传递的过程。
细胞信号传导是细胞工程领域研究的重点之一,它对细胞内信号传递路径的研究以及细胞外基质的调控具有重要意义。
细胞外基质是细胞外环境中的一种复杂的生物大分子结构,它不仅对身体组织的结构和功能有着重要的影响,同时也对细胞外基质中的信号传导起到了调控作用。
5. 组织工程与再生医学组织工程是一门将细胞、材料科学和工程学相结合的学科,它旨在通过构建人工组织和器官来替代或修复受损的组织和器官。
组织工程在细胞工程领域具有重要的地位,它涉及到细胞培养、支架材料的设计与构建、组织的生物学特性等。
思考题1.细胞工程实验室的基本组成与要求是什么?一、实验室组成1.基本实验室①准备室/化学实验室功能:就是进行一切与实验有关的准备工作要求:宽敞明亮,通风条件好,地面便于清洁并应防滑处理。
②接种室/无菌操作室功能:是进行接种、继代、细胞融合等无菌操作的场所。
要求:封闭性好,干燥清洁明亮,防止空气对流。
外应设缓冲室、更衣室。
防止微生物感染。
③培养室功能:是对接种到培养瓶的离体材料进行控制培养的场所。
要求:是要能控制光照和温度,应保持干燥和清洁,2.辅助实验室根据具体的实验需求而定。
细胞学实验室生化分析室摄影室及暗室3. 移栽设施/温室要求:配置人工光源并且能够控制室内温度,为试管苗的正常生长提供适宜的环境。
2.外植体消毒的基本方法是什么?3. 无菌操作在植物离体培养中的作用是什么?4. 配制培养基时,加入一定量的植物生长调节物质,它们在离体培养过程中有哪些作用? 激素调控的一般规律是什么?植物激素或生长调节剂( growth regulators)包括:生长素类( auxin)细胞分裂素类(cytokinin,CTK)赤霉素类 (GA)乙烯( Eth)脱落酸(ABA)其中前三者为正向激素,后两者则为负向激素。
常用的主要有生长素类和细胞分裂素类两大类。
①生长素类( auxin):在作用或结构上类似于吲哚乙酸的一类物质的统称。
生长素是最早发现的植物激素。
作用:诱导愈伤组织形成,促进细胞的分裂和伸长,诱导根原基的发生和根系的生成,有调运养分的效应。
使用浓度0.1~10mg/L。
常用的生长素有:吲哚乙酸 (IAA)、2, 4,二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 吲哚丁酸 (IBA) 。
奈乙酸 (NAA)、②细胞分裂素类(cytokinin,CTK) :是一类促进细胞分裂的植物激素,细胞分裂素都为腺嘌呤的衍生物作用:促进细胞分裂和分化,诱导不定芽的形成,促进胚状体的发育,延缓组织的衰老,打破顶端优势,有利于芽的增殖,常用于继代和增殖培养。
细胞工程:按照一定的设计方案,通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作,获得重构的细胞、组织、器官以及个体,创造优良品种和产品的综合性生物工程。
一、无菌操作1、无菌操作时注意事项:1、点燃酒精灯,所有操作均在火焰近处并经过烧灼进行;2、冷却后才能使用;3、操作时,打开试管盖,进行烧灼灭菌,但是时间要短。
在火焰上烧瓶口。
保证容器倾斜。
4、进行操作时动作要准确敏捷,但是不宜太快,防止空气流动,增加污染的机会;5、超净工作台上的器具和用品要摆放合理。
6、操作时器具不能触及瓶口以防止污染;7、不要说话;8、接种时在近火焰处打开瓶口,使瓶倾斜,以免空气中微生物落入瓶中9、整个接种操作应在近火焰处进行,且动作要迅速10、防止操作带来的污染接种过程中尽可能达到悬空要求11、接种时不得用手接触瓶盖内壁或瓶口12、瓶盖朝上放,接种完毕后立即盖好瓶口;13、接种完一瓶用火烧用具以防止交叉污染产生。
14、种子和分生组织培养时通常将其贴放在培养基表面,,以保证供氧充足。
15、接种植株茎段时注意形态学下端插入培养基内,而形态学上端露于空气中.16.污染材料应及时清除,高压灭菌。
2、无菌室 1.要求:密封、防尘、防菌,2.结构:更衣间、缓冲间、操作间,3.空气消毒:紫外灯或无臭氧紫外线消毒器, 4.操作:在超净工作台上.(超净工作台,侧流式:垂直式,气流由左侧或右侧通过工作台面流向对侧,也有从上向下或从下向上流向对侧。
有挡板。
外流式:水平式,净化的空气面向操作者流动,多为开放式,没有防护挡板,易污染。
)二、动物细胞工程1.细胞贴壁率:细胞贴壁率又称接种存活率,用于观察贴壁附着生长细胞,主要反映细胞的生存能力和部分底物材料的相容性。
2、细胞周期:也称细胞分裂周期,是指一个细胞经生长、分裂增殖成两个细胞所经历的全过程。
3、细胞系:由原代培养产生的能进行无限次传代培养的细胞群。
4、细胞株:是指从一个经过生物学鉴定的细胞系用单细胞分离培养或通过筛选的的方法,由单细胞增殖形成的细胞群。
细胞学说:一切细胞从单细胞到高等动植物都是由细胞组成的,细胞是生物体结构和功能组成单位。
细胞周期:从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的过程Go期细胞:暂时脱离细胞周期,不进行增殖,在适当刺激下可以重新进入细胞周期终端分化细胞:不可逆的脱离细胞周期,丧失分裂能力,但保持生理机械活动的细胞连续分裂细胞:在细胞周期中连续运转的细胞细胞分化:细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。
持家基因:微生物生存所必须的基因组织特异性基因:组织中专一性表达的基因脱分化:细胞脱离原状态,恢复到分生状态再分化:脱分化细胞在特定条件下再次开始新的分化发育过程,最终形成组织器官个体胚状体:体细胞胚离体条件下,没有经过受精过程,但经过胚胎发育过程所形成的胚的离似物植物体细胞杂交:又称植物原生质体杂交,是指将不同来源的原生质体相融合并使之分化再生形成新的物种的技术贴壁细胞:是机体细胞在体内生存和生长发育的基本方式,有机体的多数细胞在体外培养时必须贴附在培养瓶等支持物上才能生长悬浮性细胞:血液中的淋巴细胞、白细胞及某些肿瘤细胞等在体外培养时不需要贴附在支持物上,而需要悬浮状态原代培养:从供体获得细胞后的首次培养传代培养:由原培养瓶中分离稀释后传到新的培养瓶的过程接触抑制:在体外培养的贴壁细胞中,当两个细胞由于移动而相互靠近发生接触时由细胞接触而抑制细胞运动的现象密度抑制:细胞接触汇合后,虽发生接触抑制,但只要营养充足,仍然能够进行增殖分裂,但当细胞密度进一步增大,培养液中营养成分减少代谢产物增多时,则发生密度抑制导致细胞分裂停止细胞株:经单细胞增殖而成的,具有特殊性质和标志物的细胞群细胞系:原代培养物开始第一次传代培养后的细胞群体干细胞:一类能自我更新和有分化潜能的细胞多克隆抗体:由同一抗原的多种抗原决定簇刺激机体产生多种混杂在一起的单克隆抗体单克隆抗体:由一种抗原决定簇刺激机体,由一个B淋巴细胞接受该刺激产生的抗体胞质体:去除了细胞核后的由膜包裹的无核细胞微细胞:由一条或几条染色体,外裹一薄层细胞质,由完整细胞包被的微小细胞1、粗面内质网:结合核糖体光面内质网:合成脂类3、细胞分化的基本特征:①分化过程不可逆②分化水平决定其生理状态③分化水平越高,其分化潜力越窄4、细胞分化的原因:①基因的选择性表达②细胞质的决定作用③细胞间的相互作用④环境对细胞分化的影响5、细胞全能性:①每个植物细胞都有其母体的全部遗传特性②每个细胞都可在特定条件下发育成与母体一样的植株6、多倍体育种:优点:根茎叶花果实较大,抗逆性强,产量高,代谢旺盛缺点:高度不育→减数分裂紊乱7、克隆方式:①胚胎细胞核移植②胚胎干细胞移植③胎儿成纤维细胞核移植④体细胞核移植8植物组织快速无性繁殖:①优势:快、无性②定义:利用离体培养技术,将来自优良植株的茎尖,叶芽、叶片、鳞片等器官组织和细胞进行离体培养在短期内获得大量遗传性状一致的植株③植物组织快速无性繁殖的途径:a、芽途径:顶芽或腋芽→完整植株b、器官发生途径:直接:外植体→不定芽或根→完整植株间接:外植体→愈伤组织→不定芽或根→完整植株c、胚状体途径:经过分化阶段区别:①区别于自然情况下所形成的无融合生殖胚,利于胚囊中的反足细胞,助细胞,珠心细胞形成的不定胚②区别于没有经过离体培养的合子胚,没有经过受精过程③一定经过胚胎发育过程,区别于器官发生途径直接途径:外植体→胚状体→完整植株间接途径:外植体→愈伤组织→胚状体→完整植株d、原球茎途径:外植体→兰球径→完整植株④快速无性繁殖的优势:a、保持杂合植株的优良特性b、可挽救濒临植物c、加速濒危植物的繁衍d、便于优秀种质材料的交换和贮运e、和植物脱病毒技术结合起来,可为生产上提供健康无毒植株9、植物脱病毒技术:脱毒方式原则:既能杀毒,又不损伤植物材料生物法:a、茎尖分生组织培养法①茎尖无维管素,胞间连丝不发达②茎尖组织进行细胞分裂,抑制病毒复制③植物激素的存在,抑制病毒复制b、珠心胚法:珠心胚不属于体细胞胚,不在离体条件下10、植物细胞的大规模培养:①培养方式:1悬浮细胞:成批培养、连续培养、半连续培养2固体培养:易将细胞核培养基分离(包埋法、吸附法)②意义:a、次生代谢产物的生产:药物、香料、色素中的酚类、生物碱、甾类、例如人参皂苷、长春花碱、紫草宁b、转基因植物细胞大规模培养以得药用蛋白质表皮生长因子、生长激素、干扰素11、原生质体的融合:①化学法:a、盐融合法b高钙高PH值法c、PEG法②物理法:电融合法12、多倍体育种方法:①生物法:a、远缘杂交b、体细胞杂交②物理法:a、温度休克法:略高于冷致死温度或略低于热致死温度处理材料,诱导产生多倍体的方法b、水静压法:较高水静压处理材料,抑制第一次或第二次卵裂中第二极体的放出c、化学法:秋水仙素抑制纺锤体的形成13、同源多倍体:无籽西瓜二倍体西瓜→(秋水仙素)四倍体*二倍体→三倍体14、为什么单倍体育种(单倍体优势):单倍体育种优点:①单倍体植物只有一套染色体,染色体上的每个基因都能显示相应的形状,是进行遗传分析的理想材料②单倍体植物细胞只有一套染色体,如将其染色体加倍即可获得纯合二倍体,可代替杂交育种过程中多次自交产生纯合品系过程,缩短育种年限缺点:①较二倍体植株各方面小②高度不育15、孤雄生殖:由精核在卵细胞内单独发育成单倍体①方式:a、花粉培养b、花药培养②过程:外植体的选择和消毒→组织培养单倍体植株→植株的鉴定→人工染色体加倍→组织培养→鉴定③花粉培养:优点:所得植株为单倍体植株缺点:组织培养难度大④花药培养:优点组织培养难度小缺点:花药壁、花丝干扰单倍体植株形成16、孤雌生殖:雌雄配子未经融合,由雌配子单独发育成种子的无性融合生殖①方式:a、物理法:高温、低温、射线b、化学法:马来酰肼苯乙酸二甲基亚砜c、生物法:延迟受粉异源花粉授粉②过程:外植体的选择消毒→组织培养单倍体植株→植物的鉴定→人工染色体加倍→组织培养→鉴定③单倍体鉴定:标记性状鉴定法标记在雄配子上没有标记17、外源基因导入受体方式:载体①农杆菌转化法:根瘤农杆菌的细胞中含有Ti质粒,Ti质粒上有一段DNA。
《细胞工程》知识清单细胞工程是现代生物技术的重要组成部分,它是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
一、细胞工程的主要技术1、植物细胞工程(1)植物组织培养植物组织培养是指在无菌和人工控制的条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。
其过程包括脱分化和再分化两个阶段。
脱分化是指已经分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程;再分化则是指愈伤组织重新分化形成根、芽等器官的过程。
(2)植物体细胞杂交植物体细胞杂交是将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
该技术可以克服远缘杂交不亲和的障碍,扩大了可用于杂交的亲本组合范围。
2、动物细胞工程(1)动物细胞培养动物细胞培养是从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和增殖。
动物细胞培养需要满足无菌、无毒的环境,营养,适宜的温度、pH 和气体环境等条件。
(2)动物细胞核移植动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体。
(3)动物细胞融合动物细胞融合也称细胞杂交,是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
常用的诱导融合的方法有物理法(如电激)、化学法(如聚乙二醇)和生物法(如灭活的病毒)。
二、细胞工程的应用1、植物细胞工程的应用(1)快速繁殖优良品种通过植物组织培养技术,可以快速大量地繁殖优良品种,保持亲本的优良性状。
(2)培育脱毒作物利用茎尖等分生组织进行培养,可以获得无病毒植株。
(3)细胞产物的工厂化生产通过植物细胞培养,可以生产一些细胞产物,如药物、香料、色素等。
细胞工程名词解释:细胞工程:是应用生命科学理论,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。
植物组织培养:将植物组织在适当培养条件下诱导长成完整植株的技术。
试管植物:植物组织培养再生的植物。
器官发生:离体培养的组织或细胞团(愈伤组织)分化形成不定根、不定芽等器官的过程。
细胞全能性:在多细胞生物每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因,具有发育成完整个体的潜力。
细胞脱分化:已有特定结构和功能的植物组织的细胞在一定条件下被诱导改变原有的发育途径,逐步失去原有的分化状态,转变为具有分生能力的胚性细胞的过程。
愈伤组织:脱分化后的细胞经过细胞分裂产生无组织结构、无明显极性的松散的细胞团。
外植体:植物体上切取下来进行培养的部分组织或器官。
体细胞胚(胚状体):离体培养条件下,没有受精过程而形成的胚胎类似物。
胚性细胞:细胞悬浮培养中,聚集成簇、成团的体积小而胞质致密细胞,具有成胚能力。
原生质体:去除细胞壁后裸露的球形细胞。
大量元素:植物需要量或含量较大的元素。
如氮、硫、磷、钾、钙、镁。
钾对酶有活化作用;钙在植物信号传导中有重要作用;镁是叶绿素的组成成分。
微量元素:植物正常生长发育极少需要的元素。
铁、锰、铜、锌、氯、硼、钼。
这些元素对于蛋白或酶的生物活性十分重要。
肌醇在糖类的相互转化、维生素和激素利用等方面具有促进作用,并能刺激细胞快速生长。
腺嘌呤是合成细胞分裂素的前体物质之一。
添加腺嘌呤能促进细胞合成分裂素,有利于细胞的分裂和分化,促进芽的形成。
植物激素包括:生长素、细胞分裂素、赤霉素、乙烯等。
生长素:是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内涵激素。
细胞分裂素:一类促进细胞分裂、诱导芽的形成,并促进其生长的植物激素。
分裂素大多为嘌呤族衍生物,其生理作用主要是引起细胞分裂,诱导芽的形成和促进芽的生长。
常使用的分裂素有6-苄氨基嘌呤(6-BA)、激动素(KT)、玉米素。
细胞工程Cell Engineering1、细胞用途:大量培养→生产有用物质(药物、蛋白质、酶、有用化合物)调控分化→生产组织和器官(用于医学修复)个体再生→优良个体繁殖,用于良种推广遗传改良→新细胞系、新组织、新器官、新个体(细胞融合、细胞器移植、核质移植、转基因)2、细胞工程(Cell Engineering):在体外培养生物细胞,并对细胞进行生长与分化调控、遗传改良,用其生产人类所需要的产品。
细胞工程以高等植物和动物为研究对象。
技术:细胞培养、细胞分化调控、细胞改良(如融合重组、细胞器移植、转基因等)产品:(1)细胞、组织、器官、个体;(2)有用物质:天然药物、色素、香精等;抗体、多肽药物、蛋白质、酶等。
3、植物组织培养:在人工培养基上无菌培养整株植物或植物的器官、组织、细胞或原生质体(植物材料)。
又称为无菌培养(aseptic culture)、离体培养(in vitro culture)。
植物组织培养=培养植物组织4、植物组织培养的类型:(1)植株培养(Plant Culture)——在容器中无菌培养完整的植株。
植株来源:由种子无菌萌发而来;通过再生而来。
在植物克隆时,后期的成苗和壮苗阶段属植株培养。
(2)胚培养(Embryo culture)——无菌培养植物的成熟胚或未成熟胚,使其形成正常的植株。
目的:促进胚的提早萌发,缩短育苗时间;克服远源杂种胚的夭折,以获得新的育种材料;在科学研究中,用胚培养所得到的幼苗作为其它试验的材料。
(3)器官培养(Organ Culture)——无菌培养植物的根、茎、叶、芽、花、果等器官,使其增殖或形成其它的组织或器官等。
(4)组织培养(Tissue culture)——指无菌培养植物各种组织或由外植体分化形成的愈伤组织(callus,具有旺盛分裂能力,但没有组织和器官分化的细胞群),使其增殖或者分化。
(5)花药与花粉培养——无菌培养植物的花药(带花粉)或花粉,形成单倍体植株。
细胞工程重点归纳植物部分归纳一、细胞全能性1.定义:指分化细胞保留着全部的核基因组,具有生物个体生长,发育成所需要的全部信息,细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。
2.分类:根据动物细胞全能性大小,可分为全能性细胞(如动物早期胚胎细胞),多能性(如原肠胚细胞),专能性(如造血干细胞);根据植物细胞表达全能性大小排列是:受精卵、生殖细胞、体细胞;全能性的物质基础是细胞内含有本物种全套遗传物质。
一个生活的植物细胞,只要有完整的膜系统和细胞核,它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础,在一个适当的条件下可以通过分裂、分化再生成一个完整植株,这就是所谓的植物细胞全能性。
这是植物组织培养的理论基础。
二、.培养基:成分、大量、微量、铁、Vc等的作用1.植物组织培养是指在含有营养物质及植物生长物质的培养液中,培养离体植物组织(器官、组织、原生质体或细胞)并诱导使其长成完整植株的技术。
2.成分:无机盐:大量元素(蛋白质、氨基酸、核酸及酶重要组成):N、S、P、K(酶活化)、Ca(细胞壁组成)、Mg(叶绿素组成);微量元素:Fe、Mn、Cu、Zn、cl、B、Mo.(参与生物调节)有机物:糖(碳源;维持渗透压)、氨基酸、维生素(参与酶合成及蛋白质和脂肪代谢)、肌醇(刺激细胞生长;促进糖转换、维生素利用)、腺嘌呤(促进合成分裂素)等调节物质:生长激素:刺激细胞分裂和诱导根的分化;细胞分裂素:引起细胞分裂,诱导芽的形成和促进芽的生长;赤霉素:能促进细胞生长,与生长素一起诱导细胞分化其他添加物:活性炭(吸附有害物质)、琼脂(固定)、抗生素(抑制污染)、酵母抽提液或麦芽抽提液(生长调节剂)、柠檬酸等3.Fe是植物制造叶绿素不可缺少的催化剂。
4.Vc是维生素类化合物在植物细胞里主要是以各种辅酶的形式参与多项代谢活动,对生长、分化等有很好的促进作用。
5.培养基的配置程序母液的配制和保存为了减少工作量,一般将常用的药品配成所需浓度的10~100倍,在配制大量元素母液时一定要注意在混合各种盐时产生沉淀。
生物细胞工程必背知识点生物细胞工程是一门综合性学科,涉及到细胞、生物学、生物化学、遗传学、工程学等多个领域的知识。
下面是生物细胞工程的一些必背知识点,供参考。
1.细胞结构:生物细胞工程要求对细胞的结构有深入的理解,包括质膜、核膜、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器的形态和功能。
2.细胞生理过程:了解细胞的代谢、分裂、信号传导、蛋白质合成等生理过程。
包括细胞的呼吸、光合作用、三磷酸腺苷(ATP)合成等。
3.生物分子:了解细胞内的生物分子,包括蛋白质、核酸、碳水化合物、脂类等。
理解它们在细胞功能和代谢中的作用。
4.基因组学:了解基因组结构和功能,包括DNA序列、基因编码、DNA复制和转录等。
5.蛋白质工程:了解蛋白质的结构和功能,包括蛋白质的折叠、修饰、定位等。
掌握蛋白质工程的方法和技术。
6.遗传工程:了解基因的遗传规律和遗传变异的机制。
掌握基因工程的基本原理和技术,包括基因克隆、基因表达等。
7.细胞培养技术:了解细胞培养的基础知识,包括培养基的配方、细胞传代、细胞凋亡等。
掌握细胞培养的实验技术和设备操作。
8.细胞工程应用:了解细胞工程在医学、农业、环境保护等领域的应用。
包括组织工程、干细胞治疗、转基因植物等。
9.生物伦理学:了解生物伦理学的基本概念和原则,包括生物实验伦理、生命伦理等。
掌握生物实验的伦理标准和操作规范。
10.研究方法:了解常用的实验方法和技术,包括PCR、蛋白质电泳、免疫细胞化学等。
掌握实验的设计和数据分析的方法。
11.研究文献:了解生物细胞工程领域的前沿研究和重要文献。
掌握查阅文献的方法和技巧。
12.安全知识:了解生物安全的概念和方法,包括实验室安全、实验废物处理等。
掌握实验室安全规范和操作流程。
以上是生物细胞工程的一些必背知识点,但仅仅了解这些知识还不足以掌握生物细胞工程的实践操作和理论研究。
这些知识需要通过实验实践和阅读相关文献来加深理解和应用。
希望这些知识点对你有所帮助。
细胞工程(Cell engineering)是指主要以细胞为对象,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(原生质体),也包括细胞器、染色体、细胞核、胚胎。
细胞凋亡(apoptosis):指机体为维持内环境稳定,由基因控制的细胞自主的有序性死亡。
◆细胞坏死(necrosis):是细胞受到物理因素(如热、辐射)、化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)或生物因素(如病原体)作用,引起细胞无序变化的死亡过程。
贴壁型生长细胞:附着在某一固相支持物表面才能生长的细胞。
悬浮型生长细胞:不必附着于固相支持物表面,在悬浮状态下即可生长的细胞。
二)悬浮生长型培养时不贴附于底物而呈悬浮状态生长或以机械方法使之保持悬浮状态生长的细胞叫悬浮生长型细胞。
特点:不贴附在支持物上生长,胞体圆形。
优点:在培养液中生长空间大,提供数量大;传代方便(只需稀释而不需消化处理);可长时间生长,繁殖旺盛便于做细胞代谢研究。
缺点:观察不方便很多细胞不能悬浮生长悬浮生长型细胞与贴附生长型细胞相比,具有哪些优点和缺点?优点:在培养液中生长空间大,提供数量大;传代方便(不需消化);可长时间生长,繁殖旺盛便于做细胞代谢研究。
缺点:观察不方便很多细胞不能悬浮生长细胞在体外生长时具有贴附、接触抑制和密度依赖性三大特点。
接触抑制可作为区别正常细胞与肿瘤细胞的标志之一。
正常细胞生长密度过大时,细胞变得拥挤,生存空间消失,同时培养基中的营养物被逐渐消耗掉,代谢产物增多,细胞停止分裂增殖,这种特性称为密度抑制思考题4:体外培养的细胞具有哪些生长特点?体外培养细胞重要的生长特点有:贴附并伸展以及接触抑制和生长的密度依赖性。
贴附并伸展,是多数体外培养细胞的基本生长特点。
大多数细胞在体外均附着于一定的底物而生长。
培养细胞在未贴附于底物之前均似圆球样,当与底物贴附后,细胞逐渐伸展而形成一定的形态接触抑制是由于细胞相互接触而抑制细胞运动性的现象。
第一章细胞工程简介细胞工程:是以细胞为对象,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(原生质体)、也包括、细胞器、染色体、细胞核和胚胎。
就其技术范围而言大致有:细胞融合技术、细胞拆合技术、染色体导入技术、基因转移技术、胚胎移植技术和细胞组织培养技术等。
主要研究内容:动植物细胞与组织培养、细胞融合、染色体工程、胚胎工程、细胞遗传工程。
细胞生物学与细胞工程的区别:细胞生物学是理论基础,细胞工程为理论研究提供实验材料和技术。
细胞工程的应用:动植物快速繁殖技术、新品种培育、细胞工程生物制品、细胞疗法与组织修复。
第四章细胞培养与代谢调控细胞培养的操作方式:分批式培养、流加式培养、半连续式培养、连续式培养、灌流式培养。
分批式培养的特点:操作简单、培养周期短;直接反应细胞生长代谢情况;可直接放大。
流加式培养的特点:可避免某种营养成分的初始浓度过高;能防止营养成分在培养过程中被耗尽;整个过程反应体积是变化的。
半连续式培养的特点:培养物的体积逐步增加;可进行多次收获;细胞可持续指数生长,并可保持产物和细胞在一较高的浓度水平,培养过程可延续到很长时间。
连续式培养的特点:细胞维持持续指数增长;产物体积不断增长;可控制衰退期与下降期。
灌流式操作的优点:①细胞截流系统可使细胞或酶保留在反应器内,维持较高的细胞密度。
②连续灌流系统,使细胞稳定的处在较好的的营养环境中,有害代谢废物浓度积累较低。
③反应速率容易控制,培养周期较长,可提高生产率、目标产品回收率高。
④产品在罐内停留时间短,可及时回收到低温下保存,有利于保持产品的活性。
代谢工程:通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性,或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。
它使指利用基因工程或是分子生物学技术,将生体内的代谢路径改变,通常改变生体内化学反应的酶。
逆代谢工程:是一种采用逆向思维方式进行代谢设计的新型代谢工程。
就是先在异源生物或相关模型系统中,通过计算或推理确定所希望的表型,然后确定该表型的决定基因或特定的环境因子,然后通过基因改造或环境改造是该表型在特定的生物中表达。
第五章植物人工繁殖植物人工繁殖目的:为克服自然有性生殖的不足,满足对优良植物的大量需求。
手段:主要通过无性繁殖的组织培养、人工种子、胚胎等技术实现植物快速繁殖。
植物无性繁殖过程中器官发生方式:不定芽型、器官型、器官发生型、胚状体发生型、原球茎型。
植物组织培养:是指在无菌条件下,将离体的植物器官、组织、细胞、胚胎、原生质体等培养在人工配置的培养基上,给予适当的条件,诱发长成新的完整植株的一种技术。
也称植物离体培养或试管培养。
细胞培养:是指动植物细胞在体外条件下的存活或生长,此时细胞不再形成组织。
对于植物主要是生产次生代谢产物为目的的大规模细胞培养技术。
植物具有全能性的细胞有三类:受精卵、发育中的分生组织细胞、雌雄配子和单倍体细胞。
植物组织培养的优点:繁殖速度快、繁殖系数大;繁殖方式多;繁殖后代整齐一致,能保持原有品种的优良性状;可获得无毒苗;可进行周年工厂化生产;经济效益高。
植物组织培养的应用:试管苗的快速繁殖、无病毒植物的培育、提取原料、人工种子、转基因植物的培育。
培养基:无机盐(大量元素、微量元素);有机物(氨基酸、糖类、维生素、醇类)调节物质(植物激素、生长素、细胞分裂素、赤霉素);其它添加物。
植物激素有五大类:生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、脱落酸和乙烯。
植物激素:是植物自然状态下产生的,对生长发育有显著作用的微量有机物,能影响生长和分化。
在植物组织培养中,生长素只要用来刺激细胞的分裂和诱导根的分化。
细胞分裂素的生理作用只要是诱导芽的分化促进侧芽萌发生长,促进细胞分裂与扩大。
极性现象:极性是植物细胞分化中的一个基本现象。
它通常是指在植物的器官、组织、甚至单个细胞中,在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上的梯度差异。
极性一旦建立则很难使之逆转。
有人指出,没有极性就没有分化。
极性造成了细胞内生活物质的定向和定位,建立起轴向,并表现出两极的分化。
细胞不均等分裂:极性的建立会引发不均等分裂,使两个子细胞的大小和内含物不等,由此引起分裂细胞的分化。
位置效应:基因由于变换在染色体上的位置从而改变表型效应的现象。
外植体:植物组织培养中用来进行无菌培养的离体材料,可以是器官、组织、细胞和原生质体等。
植物组织培养再生植株的途径:器官发生途径和体细胞胚发生途径。
器官发生途径:离体培养的组织或细胞团(愈伤组织)分化形成不定根、不定芽等器官的过程。
包括:a茎尖或茎段培养产生腋芽b直接不定芽发生c间接不定芽发生。
器官发生途径的4个步骤:(1)启动期:启动诱导外植体细胞脱分化和分裂。
(2)愈伤组织诱导:即细胞开始分裂并不断增生子细胞的过程。
(3)拟分生组织的形成:将愈伤组织转移到有利于有序生长的条件下培养,细胞内部开始发生一系列形态和生理变化,分化出形态和功能不同的细胞。
(4)器官原基和器官的形成:拟分生组织形成后,一些细胞分化成为管状细胞,进而形成维管组织,形成不同的器官原基,进一步分化出相应的组织和器官。
器官形成的3种方式:先发芽后生根、先生根后发芽、同时生根发芽。
愈伤组织:脱分化后的细胞经过细胞分裂形成一团无特定结构和功能的松散的薄壁细胞团。
体细胞胚:即胚状体指在组织培养中,由一个非合子细胞(体细胞),经过胚胎发生和胚胎发育过程(经过原胚、球形胚、心形胚、鱼雷胚和子叶胚5个时期),形成的具有双极性的胚状结构。
体细胞胚发生途径:是指体细胞在离体培养过程中经过了胚胎发育过程,体细胞胚起源于非合子细胞,因此不同于合子胚。
体细胞胚发生途径:成熟细胞→分生细胞→胚状体→完整植株。
器官发生途径:成熟细胞→愈伤组织→出根出芽→完整植株。
胚状体发生途径与器官发生途径形成植株的区别:(1)最根本的特征是具有两极性,即在发育的早期阶段,从其方向相反的两端分化出茎端和根端;而不定芽和不定根都为单向极性。
(2)胚状体的维管组织与外植体的维管组织无解剖结构上的联系,而不定芽或不定根往往总是与愈伤组织的维管组织相联系。
(3)胚状体的维管组织的分布是独立的“Y”字形,而不定芽的维管组织无此现象。
(4)遗传性相对稳定,由于大多数体细胞胚起源于单细胞,因此对于单个植株来讲,通过体细胞胚形成的再生植株,其遗传特性相对稳定。
胚状体可从离体培养的各种外植体上直接或间接地发生,大致分为五种:直接从器官外植体上发生途径、愈伤组织发生途径、悬浮培养细胞发生途径、单倍体细胞发生途径、原生质体发生途径。
植物组织培养的问题:玻璃化问题、褐化问题、微生物污染问题、其它问题。
玻璃化问题:植物组织培养中,常会出现一些半透明状的畸形试管植物,这类植物体被称为“玻璃苗”,这种现象称为玻璃化现象,又称过度水化现象。
玻璃苗是在试管内控制条件下培养植物的产物,是人工提供的培养基和培养条件不完全符合培养物固有需要的结果,培养基和培养条件不适宜、不平衡是试管苗玻璃化发生的直接原因。
褐变问题解决途径:选取适宜的外植体、选择适宜的培养条件、细胞筛选和预处理、使用抑制剂、使用吸附剂。
微生物污染问题防治措施:改进外植体消毒方法、反复检查培养物是否污染、使用抗生素。
人工种子:又称合成种子或体细胞种子,是指将植物离体培养中产生的胚状体或芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中形成的类似种子的颗粒。
结构上从外向里包括三部分:(1)人工种皮外层,保护胚状体中的水分免于丧失和防止外部力量冲击;(2)人工胚乳,含有必需的营养成分和某些植物激素;(3)胚状体或芽。
人工种子制作流程:选取目标植物→从合适的外植体诱导愈伤组织→把愈伤组织转移到液体培养基→愈伤组织在液体培养基中增生扩大→愈伤组织转移至无激素培养基→体细胞胚→包裹人工种皮→温室或大棚播种→获得目标植物。
高质量和高数量的胚状体是大量制备人工种子的基础。
控制胚状体发育的同步化是人工种子制备的核心之一,主要方法如下:抑制剂法、低温法、渗透压法、通气法、分离筛选法。
包埋是人工种子制作的重要一环。
方法主要有以下两种:干燥法和水凝胶法。
植物胚胎培养:对植物的胚及胚器官(如子房、胚珠)进行离体无菌培养、使其发育成幼苗的技术。
常见离体胚生长方式:正常胚胎发育、胚性发育、早熟萌发、产生愈伤组织。
成熟胚培养:成熟胚一般指子叶期后至发育完全的胚的培养。
幼胚培养:是指胚龄处于早期原胚、球形期胚、心形期胚、鱼雷期胚的培养。
胚乳培养:是指处于细胞期的胚乳组织的离体培养。
胚珠培养:是将授粉的子房在无菌的条件下解剖后,取出胚珠置于培养基培养的过程。
子房培养:是指授粉和未受粉的子房培养。
试管受精:无菌条件下离体培养未受精子房或胚珠和花粉,使花粉萌发产生的花粉管进入胚珠从而完成受精过程。
植物脱毒方法:物理法:高温处理、低温处理。
化学法:利用嘌呤和嘧啶类似物、氨基酸、抗生素等化学药品处理患病植物来抑制植物体内病毒的复制。
生物学方法:1、茎尖培养脱毒,原理:病毒在植物体内的分布是不均匀的,在受感染的植物中顶端分生组织通常不含或仅含低浓度的病毒,其它的植物组织离茎尖的距离越远则病毒含量越高。
2、愈伤组织诱导脱毒,原理:在由受感染的组织形成的愈伤组织中,并非所有的细胞都均匀一致地带有该种病原体。
3、微体嫁接法;4、珠心培养法;5、花药培养脱毒脱毒植物的鉴定:直接检测法(外观判断法)指示植物法(接种鉴定法):包括摩擦接种法、嫁接法抗血清鉴定法、电镜检查法、分子生物学鉴定法。
第六章动物细胞与组织培养胚胎工程:是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。
包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。
体外受精:是指将哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
胚胎移植:是指将受精卵或发育到一定阶段的胚胎移植到与供体同时发情但未经配种的受体母畜输卵管或子宫的技术。
试管繁殖动物的优点:发挥优良母畜的繁殖能力、促进家畜改良的速度、保存遗传资源、辅助技术。
试管动物培育过程:精子采集与体外获能,卵子采集与成熟培养、体外受精、重组胚激活与体外培养、胚胎移植、体内发育、出生。
精子的采集与体外获能处理:采集:精子上游法采集,在精液上面加入少量培养液,有活力的精子游到表面,收集。
精子获能:是指精子获得穿透卵子透明带能力的过程。
精子顶体反应:遇到卵子时,精子头部“顶体”脱落,顶体酶释放,使卵子的放射冠和透明带溶解,精子进入卵细胞,达到受精的目的。
超数排卵:雌性动物有促卵泡素和促黄体素处理后,从输卵管中冲取成熟卵子,可直接与获能精子受精。
影响超数排卵效果的因素包括:供体年龄、供体品种差异、激素的处理剂量、卵巢状况等。