细胞细胞工程
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细胞工程技术的基本原理细胞工程技术是一种利用细胞的生物学特性和功能,通过体外培养和操控细胞的方法,实现对细胞的改造和应用的技术。
其基本原理包括细胞培养、细胞操控和细胞应用三个方面。
细胞培养是细胞工程技术的基础,它是指将细胞从体内或体外的组织中分离出来,通过培养基提供的适宜环境,使细胞在体外继续生长和繁殖。
细胞培养的关键是培养基的配方和培养条件的控制。
培养基是一种含有营养物质和生长因子的液体或凝胶,可以提供细胞生长所需的营养物质和环境。
培养条件包括温度、湿度、气体成分和pH值等,这些条件对细胞的生长和分化起着重要的影响。
通过优化培养基的配方和培养条件的控制,可以实现对细胞的大规模培养和扩增。
细胞操控是指通过物理、化学或生物学手段对细胞进行操作和改造,以实现对细胞的特定功能的调控。
物理手段包括细胞离心、过滤、电击和超声波等,可以用于细胞的分离、纯化和聚集等。
化学手段包括细胞培养基的成分调整、细胞外基质的改造和细胞内信号通路的调控等,可以影响细胞的生长、分化和功能表达。
生物学手段包括基因工程技术和细胞融合技术等,可以实现对细胞基因组的改造和细胞的融合,从而产生具有特定功能的细胞。
细胞应用是细胞工程技术的最终目标,它是指将经过培养和操控的细胞应用于医学、农业和工业等领域,以实现特定的应用效果。
在医学领域,细胞工程技术可以用于组织工程、再生医学和药物筛选等方面。
组织工程是指利用细胞和支架材料构建人工组织或器官,以替代受损组织或器官的功能。
再生医学是指利用细胞和生物材料促进组织和器官的自我修复和再生。
药物筛选是指利用细胞模型和高通量技术,对药物的效果和毒性进行评估和筛选。
在农业领域,细胞工程技术可以用于植物育种和农作物改良等方面。
植物育种是指利用细胞和基因工程技术改良植物的性状和产量。
农作物改良是指利用细胞和基因工程技术改良农作物的抗病性和适应性。
在工业领域,细胞工程技术可以用于生物制药和生物能源等方面。
生物制药是指利用细胞表达和分泌特定蛋白质,生产药物和生物制剂。
细胞工程名词解释细胞生物学
细胞工程是一门交叉学科,结合了细胞生物学、工程学和生物技术等领域的知识和技术,旨在研究和应用细胞的生理、功能和行为,以开发新的治疗方法、生物材料和生物工艺过程。
以下是一些细胞工程和细胞生物学中常见的术语的解释:
1. 细胞:构成生物体的基本结构和功能单位。
细胞由细胞膜、细胞质和细胞核组成。
2. 细胞培养:将细胞放置在含有适当营养物质的培养基中,以提供适宜的环境条件,促使细胞的生长和繁殖。
3. 细胞系:源自同一种细胞的细胞群体,在连续培养中保持相对稳定的特性和遗传信息。
4. 细胞生长:细胞体积和数量的增加,通常伴随着细胞代谢活动和分裂。
5. 细胞分化:多能干细胞经过一系列分化过程,形成特定类型的细胞,具有特定的形态和功能。
6. 细胞凋亡:计划性的细胞死亡过程,由细胞内部的遗传程序控制。
7. 基因表达:基因在细胞中转录为RNA,并进一步翻译为蛋白质的过程。
8. 细胞信号传导:细胞间通过化学信号分子进行信息传递的过程,调控细胞的生理和行为。
9. 细胞重编程:通过改变细胞的遗传信息和表达模式,使其从一种特定类型的细胞转化为另一种类型的细胞。
10. 细胞工程技术:应用工程学和生物技术手段,改变细胞的特性、功能或行为,以满足特定的研究或应用需求。
这些术语提供了对细胞工程和细胞生物学领域中一些重要概念的基本理解,但细胞工程作为一个广泛的领域,涵盖了更多复杂和专业化的概念和技术。
一、名词解释细胞工程:是应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。
通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株,并可以产生新的物种或品系。
外植体:是指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料。
植物组织培养:(广义)又叫离体培养,指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞,原生质体等,通过无菌操作,在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。
(狭义)组培指用植物各部分组织,如形成层.薄壁组织.叶肉组织.胚乳等进行培养获得再生植株,也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养,愈伤组织再经过再分化形成再生植物。
愈伤组织:在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞,多在外植体切面上产生。
胚状体〔embroid〕:—对应于胚〔embryo〕,在离体培养过程中产生一种形似胚(具有明显的根端和芽端),功能与胚相同的结构。
离体无性繁殖:是在人工控制的无菌条件下,使植物在人工培养基上繁殖的技术。
跟常规的繁殖方法相比它是一种微型操作过程,因此,有时就直接称之为微繁继代培养:更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料(愈伤组织.芽等)。
细胞分化:指导致细胞形成不同结构,引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
细胞脱分化:已分化好的细胞在人工诱导条件下,恢复分生能力,回复到分化组织状态的过程。
细胞再分化:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程,重新形成各类组织和器官的过程。
人工种子:亦称体细胞种子。
早期的人工种子概念是:体细胞胚经过人工种皮包被后而形成的体细胞种子。
现在指任何一种经人工种皮包被或裸露的,具有形成完整植株能力的繁殖体均可称之为人工种子。
植物细胞全能性:指每个植物细胞都具有形成完整植株的能力,因为每个细胞都具有全套的遗传基因,无论是性细胞还是体细胞在特定条件下可以进行表达。
细胞工程名词解释细胞工程(Cell Engineering):是指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。
MTT比色法:线粒体脱氢酶能将染料MTT还原为难溶的蓝紫色结晶物并沉积在细胞中,经酸性异丙醇溶解后测定其OD值,可反映活细胞的代谢水平活体染色:是利用某些无毒或毒性很小的染料来显示细胞内某些天然结构,而不影响细胞的生命活动或产生任何物理、化学变化引起细胞的死亡。
接触抑制定义:由于细胞接触而抑制细胞运动的现象。
由于接触抑制,正常细胞不互相重叠于其上生长,而是呈单层细胞生长。
密度抑制:细胞接触汇合成片后,虽发生接触抑制,但只要营养充分,细胞仍然能够增殖分裂,数量仍在增多,但当细胞密度进一步增大,培养液中的营养成分减少,代谢产物增多时,细胞因营养的枯竭和代谢物的影响,则发生密度抑制,导致细胞分裂停止。
细胞周期:是指一个母细胞分裂结束后形成的细胞至下一次再分裂结束形成两个子细胞的时期,可分为G1期、S期、G2期和M期。
细胞系:由原代培养经初步纯化,获得的以一种细胞为主的、能在体外长期生存的不均一的细胞群体。
细胞株: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方法,由单细胞增殖形成的细胞群。
抗原:一类能激发机体产生免疫应答,并能与相应的免疫应答产物(抗体或致敏淋巴细胞)发生特异性结合的物质,包括蛋白质、多糖、核酸、病毒、细菌等。
抗体:抗原刺激机体,产生免疫学反应,由机体的浆细胞合成并分泌的与抗原有特异性结合能力的一组球蛋白,即抗体。
单克隆抗体:当机体受抗原刺激时,抗原上的多个决定簇分别激活不同的B细胞。
其中,每一个B细胞分裂增殖形成的浆细胞群就是一个纯系,即单克隆,只针对某一特定抗原决定簇起作用。
(由单克隆产生的只针对一个抗原决定簇的抗体叫做单克隆抗体(McAb),简称单抗。
)多克隆抗体:在体液免疫反应中,由于一个抗原分子上有多个决定簇,相应地就产生各种各样的单克隆抗体,这些单克隆抗体混杂在一起就是多克隆抗体,简称多抗。
细胞工程名词解释
细胞工程是一门研究细胞的学科,通过生物工程技术和细胞生物学知识,利用人工手段控制细胞的生长、分化、功能表达和复制,以改善生物体的特性和治疗疾病。
以下是一些与细胞工程相关的重要名词的解释:
1. 细胞培养:指将细胞放置在合适的培养基中,提供必需的养分和环境条件,使细胞在体外继续生长和繁殖。
2. 细胞系:指从同一组细胞分离出来的细胞群体,具有相同或相似的遗传特性和生物学行为。
常用于研究和生产中。
3. 细胞扩增:指通过培养和刺激细胞的生长和繁殖,以扩大细胞数量。
常用于生物药物生产等领域。
4. 细胞重编程:指通过改变细胞的遗传表达方式,使其进入特定的发育状态或具备特定的功能,如干细胞重编程。
5. 细胞转染:指将外源DNA或RNA等遗传物质导入到细胞内,改变细胞的遗传信息或表达特性。
6. 细胞分化:指细胞从原始状态进一步发育成特定类型的细胞,具备特定的形态和功能。
7. 三维细胞培养:指将细胞在三维空间内进行培养,模拟更接近真实生物环境的细胞生长环境,有利于研究和应用。
8. 细胞凋亡:指细胞主动死亡的过程,是维持正常细胞数量和组织结构的重要机制。
9. 细胞治疗:指利用细胞材料或干细胞等进行治疗,以修复组织损伤、替代受损细胞或调节免疫等目的。
10. 细胞信号转导:指细胞内外的信号分子通过相互作用和传递,触发细胞内一系列生化反应和基因表达的过程。
简述生物技术涉及的五大工程及其研究内容一、基因工程基因工程,又称为遗传工程,是利用分子生物学技术,对生物体的遗传物质进行操作和改造,以达到定向改变生物性状和性能的目的。
基因工程的研究内容包括基因克隆与表达、基因突变与功能研究、基因组编辑等。
基因工程在农业、医药、工业等领域有着广泛的应用,如转基因作物、基因治疗、生物制药等。
二、细胞工程细胞工程是指利用细胞生物学和分子生物学技术,对细胞进行培养、改造和繁殖,以获得具有特定性状的细胞或组织。
细胞工程的研究内容包括细胞培养与繁殖、细胞分化与发育、细胞融合与基因转移等。
细胞工程在农业、医学、环保等领域有广泛的应用,如组织工程、干细胞治疗、胚胎工程等。
三、酶工程酶工程是利用酶学和生物化学技术,对酶进行分离、纯化、改造和大规模生产,以获得具有特定催化性能的酶。
酶工程的研究内容包括酶的分离与纯化、酶的改造与定向进化、酶的生产与应用等。
酶工程在工业、医药、环保等领域有广泛的应用,如生物传感器、生物催化、环保治理等。
四、发酵工程发酵工程是指利用微生物的代谢特点和反应机制,通过大规模培养和控制发酵条件,生产出具有特定性能的代谢产物。
发酵工程的研究内容包括微生物的代谢调控、发酵过程优化、发酵产物分离纯化等。
发酵工程在食品、饮料、化工、医药等领域有广泛的应用,如酒精制造、抗生素生产等。
五、蛋白质工程蛋白质工程是指利用分子生物学技术,对蛋白质进行设计和改造,以达到改变蛋白质的性状和性能的目的。
蛋白质工程的研究内容包括蛋白质结构与功能分析、蛋白质设计与合成、蛋白质修饰与改造等。
蛋白质工程在医药、农业、工业等领域有广泛的应用,如抗体药物研发、酶制剂生产等。
总结:生物技术涉及的五大工程各有其独特的研究内容和应用领域,但它们之间也存在相互联系和交叉。
基因工程和细胞工程是其他三大工程的基础,酶工程和发酵工程则分别涉及到生物催化和大规模培养技术,而蛋白质工程则更侧重于蛋白质的设计和改造。
第一章绪论1、细胞工程的概念,广义的细胞工程,狭义的细胞工程,⏹细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术.⏹广义的细胞工程包括所有的生物组织、器官及细胞离体操作和培养技术,狭义的细胞工程则是指细胞融合和细胞培养技术.2、细胞工程的研究内容(研究生物类型,实验操作对象)⏹根据研究生物类型不同,细胞工程可分为动物细胞工程、植物细胞工程、微生物细胞工程。
⏹动物细胞工程包括:细胞培养技术(包括组织培养、器官培养);细胞融合技术;胚胎工程技术(核移植、胚胎分割等);克隆技术(单细胞系克隆、器官克隆、个体克隆)。
⏹植物细胞工程包括:植物组织、器官培养技术;细胞培养技术;原生质体融合与培养技术;亚细胞水平的操作技术等。
3、细胞工程的重要应用(植物、动物)⏹植物细胞工程的应用:脱毒和快速繁殖细胞工程育种:利用培养变异,筛选优良突变体利用远缘杂交幼胚培养,获得杂种植株,克服其杂交不亲和性利用细胞融合技术,克服远缘杂交不亲和性倍性育种离体种质保存细胞培养生产有用物质⏹动物细胞工程的应用动物细胞培养生产医药产品(单克隆抗体)新品种培育试管动物与婴儿组织工程珍稀动物资源的保存与保护第二章细胞工程基础1、细胞分化:个体细胞发育过程中, 后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程.2、发育潜能:指细胞分化能力的强弱。
3、细胞全能性:指细胞具有发育成完整个体的潜能.4、细胞多能性:指随着胚胎发育,有的体细胞失去全能性,具有分化出多种组织的潜能。
5、去分化:又称脱分化,指某些条件下分化细胞不稳定,又回到未分化状态的这一过程6、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、松散的细胞团称为愈伤组织。
愈伤组织的种类胚性愈伤组织(Embryonenic callus):表面光滑、组织结构紧凑、细胞小、再生力强.胚性愈伤组织容易形成胚状体,所以被称为胚性愈伤组织.非胚性愈伤组织:表面粗糙、组织结构疏松、细胞大。
细胞生物学与细胞工程名词解释chapter1绪论1、细胞(cell):细胞是由膜包围着含有细胞核(或拟核)的原生质所组成,是生物体结构和功能的基本单位,也是生命活动的基本单体。
2、细胞生物学(cellbiology):就是研究和阐明细胞基本生命活动规律的学科,它从电子显微镜、亚显微及分子水平上研究细胞结构与功能,细胞增殖、分化、新陈代谢、运动、新陈代谢、丧生,以及细胞信号转导,细胞基因表达与调控,细胞起源与演化等关键性生命过程。
3、细胞工程(cellengineering):以细胞为研究对象,运用细胞生物学、分子生物学等学科的原理和方法,按照人们的意志设计改造细胞的某些性状,从而培育出新的生物改良品种或通过细胞培养获得自然界中难以获得的珍贵产品的新兴生物技术。
chapter2细胞的统一性与多样性1、原核细胞(prokaryoticcell):没显著可知的细胞核,同时也没核膜和核仁,通常只有核糖体。
2、真核细胞(eucaryoticcell):是组成真核生物的细胞,具有典型的细胞结构,有明显可见的细胞核、核膜和核仁和核基质。
3、中膜体(mesosome):中膜体又称间体或质膜体,就是细菌细胞质膜向细胞质内陷折皱构成的,每个细胞存有一个或数个;其中所含细胞色素和琥珀酸脱氢酶等体温酶;具备相似线粒体的促进作用,故称作拟将线粒体。
4、细胞器(organelle):存在于细胞中,用光镜、电镜或其他工具能够分辨出的,具有一定特点并执行特定机能的结构。
chapter3细胞生物学研究方法1、分辨率(resolution):是指能清楚的区分开两个质点间的最小距离。
2、显微结构(microscopicstructure):光镜下所见到的物体结构。
3、超微结构(ultrastructure)又称作亚显微结构(microscopicstructure):就是在光学显微镜下观测没而就可以在电子显微镜下观测的结构。
chapter4细胞质膜1、血影(ghost):将红细胞放进低渗溶液中,质膜断裂,同时放出血红蛋白和其他可溶性蛋白,这时红细胞膜的仍然可以重新封闭起来,此时的红细胞被称为血影。
细胞工程知识点总结
1、细胞的全能性:
(1)概念:已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能.
(2)原因: 已分化的细胞具有本物种全套的遗传物质
(3)千细胞: 动物和人体内保留着少量具有和分化能力的细胞
2、细胞全能性的证明实例
(1)植物组织培养证明了植物细胞具有全能性
(2)克隆动物证明了高度分化的动物细胞核也具有发育的潜能.3、可作为证明细胞全能性的实例必须同时满足以下三个条件:
O起点: 具有细胞核的细胞;@终点: 形成完整的个体;@外部条件: 离体、营养物质等
注:种子发育成植株不叫全能性
4、细胞分化程度与全能性的关系:分化程度越低的细胞全能性越高
5、细胞全能性比较
(1)动物与植物:植物细胞>动物细胞
(2)同一个体:受精卵>生殖细胞>体细胞
(3)同一细胞: 刚产生的细胞>成熟细胞>衰老细胞。
《细胞工程》教案课程名称:细胞工程课程时间:每周一次,共计15周课程目标:1.了解细胞工程的基本概念和原理。
2.掌握细胞工程的常见技术和方法。
3.能够应用细胞工程技术解决生物医学和工程领域的问题。
教学内容:第一周:细胞工程简介介绍细胞工程的定义、发展历程、应用领域和未来发展方向。
第二周:细胞培养技术介绍细胞培养技术的基本原理、操作步骤和常见问题及解决方法。
第四周:细胞重编程技术介绍iPS细胞等细胞重编程技术的原理和应用。
第五周:细胞培养生物反应器介绍细胞培养生物反应器的类型、设计和应用。
第六周:生物材料与细胞工程介绍生物材料在细胞工程中的应用和发展趋势。
第七周:细胞生物传感技术介绍细胞生物传感技术的原理、应用和未来前景。
第八周:细胞治疗技术介绍细胞治疗技术在疾病治疗中的应用和挑战。
第九周:细胞疗法的伦理和法律问题探讨细胞疗法在伦理和法律上面临的挑战和解决方法。
第十周:细胞工程在再生医学中的应用介绍细胞工程在再生医学中的应用和未来发展方向。
第十一周:细胞工程在组织工程中的应用探讨细胞工程在组织工程中的应用和挑战。
第十二周:细胞工程在药物研发中的应用介绍细胞工程在药物研发中的应用和挑战。
第十三周:细胞工程在医学诊断中的应用探讨细胞工程在医学诊断中的应用和前景。
第十四周:细胞工程在环境保护中的应用介绍细胞工程在环境保护中的应用和挑战。
第十五周:细胞工程综合案例分析结合前面所学知识,对一个具体的细胞工程案例进行分析和讨论。
教学方法:1.理论讲授:通过课堂讲解、案例分析等方式,讲解细胞工程的基本概念和原理。
3.讨论研讨:组织学生进行小组讨论、研讨,培养学生的合作能力和创新思维。
评估方式:1.课堂参与度:学生是否积极参与课堂讨论和互动。
2.作业成绩:课后作业是否按时完成,答案是否详尽准确。
3.实验报告:实验操作是否有条理、准确,结果分析是否合理。
4.期末考试:考核学生对细胞工程知识的掌握程度和理解深度。
教学资源:1.《细胞工程导论》2.《细胞与分子生物学》3.《生物医学工程学》4.《细胞工程实验教程》总结反思:细胞工程作为一门新兴的交叉学科,涉及多个学科领域的知识和技术。
细胞工程原理与技术
细胞工程是一门综合性学科,涉及生物学、化学、物理学、工程学等多个领域。
其原理和技术主要包括以下几个方面:
1. 细胞培养技术:细胞培养是细胞工程的基础,包括细胞的培养基、培养条件、培养器具等方面的技术,用于维持细胞的生长和繁殖。
2. 细胞分离和纯化技术:细胞分离和纯化技术是细胞工程的重要手段,包括离心、滤过、渗透压等技术,用于分离和纯化细胞。
3. 基因工程技术:基因工程技术是细胞工程的核心技术,包括基因克隆、基因转染、基因编辑等技术,用于改变细胞的基因组成和表达。
4. 蛋白质工程技术:蛋白质工程技术是细胞工程的另一个重要技术,包括蛋白质表达、纯化、修饰等技术,用于生产和改良蛋白质。
5. 细胞生物反应器技术:细胞生物反应器技术是细胞工程的关键技术,包括反应器设计、操作、控制等技术,用于实现大规模细胞培养和生产。
细胞工程的发展将有助于解决许多医学、工业和环境等领域的问题,例如制造生物药物、生产工业酶、清除污染物等。
细胞工程(cell engineering)技术广义的细胞工程(cell engineering)指所有应用于生物学和医学的、以细胞为操作对象的技术手段,其中也包括细胞培养。
一般地说,细胞工程主要指应用各种手段对细胞不同结构层次(整体、细胞器、核、基因等)进行改造,如进行细胞融合、核移植、基因转移等,以获得具有特定生物学特性的细胞。
一.细胞融合技术在细胞自然生长情况下,或在其他人为添加因素存在下,使同种细胞之间或不同种类细胞之间相互融合的过程,即为细胞融合(cell fusi on)。
通过细胞融合,可将来源于不同细胞核的染色体结合到同一个核内,结果形成一个合核体的杂种细胞。
细胞在生长过程中,可能发生自发的融合,但几率很低。
在实际工作中常采用各种促融合手段,包括病毒类融合剂如仙台病毒、化学融合剂如聚乙二醇(PEG)及电激融合法等。
在进行细胞融合反应和适当时间的培养后,需要通过一定方法对两种亲本细胞融合产生的具有增殖能力的杂种细胞进行筛选。
筛选方法主要包括药物抗性筛选、营养缺陷筛选和温度敏感性筛选等。
细胞融合最典型的应用是单克隆抗体技术。
细胞融合技术的发展和骨髓瘤细胞株的建成促成了B细胞杂交瘤技术的建立和单克隆抗体技术的成功。
1975年Koehler和Milstein将用绵羊红细胞免疫的小鼠脾细胞和体外培养能长期繁殖的小鼠骨髓瘤细胞融合,获得了具有两种亲本细胞特性的杂交细胞,即既能在培养条件下长期生长增殖,又能分泌特异的抗绵羊红细胞的抗体的B淋巴细胞杂交瘤。
对这种融合细胞进行克隆化以后,即可获得来自同一细胞克隆的抗体,这种抗体具有高度的均一性,称为单克隆抗体。
二.核移植技术细胞核移植(nuclear transfer)是指将一个双倍体的细胞核(可来自胚胎细胞或体细胞)移植到去核的成熟卵母细胞或受精卵中。
重组的卵细胞可以植入母体,并能发育为与供核细胞基因型相同的后代,因此又称为动物克隆技术。
1997年诞生的克隆羊“多利”就是体细胞核移植技术的产物。
细胞工程的概念细胞工程是一种新兴的交叉学科,它将生物学、化学、物理学、工程学等多个学科的知识和技术相结合,旨在通过对细胞的控制和改造,实现对生物体的精准控制和改造。
细胞工程的主要内容包括以下几个方面:1. 细胞培养技术:细胞培养技术是细胞工程的基础,它是指将细胞放入培养基中,提供适宜的营养物质和环境条件,使细胞在体外生长和繁殖的技术。
细胞培养技术的发展为细胞工程的研究提供了基础条件。
2. 细胞转染技术:细胞转染技术是指将外源性DNA或RNA导入到细胞内,使其表达特定的基因或蛋白质的技术。
细胞转染技术是细胞工程中最重要的技术之一,它可以用于基因治疗、蛋白质表达、细胞信号转导等方面的研究。
3. 细胞工程药物:细胞工程药物是指通过细胞工程技术生产的药物,包括蛋白质药物、抗体药物、疫苗等。
细胞工程药物的生产技术已经得到广泛应用,成为现代医学中不可或缺的一部分。
4. 细胞治疗:细胞治疗是指通过细胞工程技术改造或修复患者自身的细胞,以达到治疗疾病的目的。
细胞治疗是一种新兴的治疗方式,它可以用于治疗癌症、心血管疾病、神经系统疾病等多种疾病。
5. 细胞生物反应器:细胞生物反应器是一种用于细胞培养和生产细胞工程药物的设备。
细胞生物反应器的设计和优化是细胞工程中的重要研究方向之一。
细胞工程的发展为人类健康和生命科学的研究提供了新的思路和方法,它将细胞作为研究和应用的核心,通过对细胞的控制和改造,实现对生物体的精准控制和改造。
随着细胞工程技术的不断发展和完善,相信它将为人类健康和生命科学的研究带来更多的突破和进展。
细胞工程概念
细胞工程(Cell Engineering)是一门涉及工程学、生物学和医
学的学科,旨在利用工程技术和细胞生物学的知识,对细胞进行设计、改造和控制,以达到提高细胞功能、生产有用物质或治疗疾病的目的。
细胞工程包括以下几个方面:
1. 细胞培养与扩增:通过优化细胞培养条件,如培养基的组成、培养环境的控制等,促进细胞增殖和生长,以提高细胞数量和产量。
2. 细胞表型调控:通过外源基因的表达和调控,改变细胞的性状和功能,使其具备特定的生物产物生产能力或执行特定的生物功能,如产生药物、合成化学品等。
3. 细胞工程产品的制备:包括细胞的收获、提取和保存等步骤,以确保细胞工程产品的纯度、活性和稳定性。
4. 细胞生物反应器的设计与控制:设计合适的反应器,提供适宜的环境条件,如温度、pH值、氧气含量等,以保证细胞工
程过程的高效进行。
细胞工程广泛应用于药物生产、生物修复和再生医学领域。
通过改造细胞,可以生产更高效、更稳定的药物,如重组蛋白的生产;通过修复和再生损伤组织,可以治疗各种疾病,如心脏病、肝脏损伤等。
细胞工程还有望在组织工程、器官移植和人
工生殖等方面发挥重要作用。
尽管细胞工程在科学和技术上的发展还面临许多挑战,如细胞合成、细胞重编程和细胞材料相容性等问题,但它有着巨大的潜力,对于人类健康和社会的发展具有重要意义。
一、名词解释1、细胞工程(cell engineering ):应用细胞生物学和分子生物学的方法,通过类似于工程学的步骤,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一定细胞产品的一门综合性科学技术。
2、细胞培养(cell culture ):是指生物细胞和组织在离体条件下的生长和增殖。
8、植物细胞工程:以植物组织细胞为基本单位,在离体条件下进行培养、繁殖或人为的精细操作,使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变,从而改良品种或创造新物种,或加速繁殖植物个体,或获得有用物质的过程。
动物细胞工程:以动物细胞为基本单位在体外条件下进行培养、繁殖和人为操作,使细胞产生某些人们所需要的生物学特性,从而改良品质,加速繁殖动物个体或获得有用品系的技术。
9、脱分化:离体培养条件下,一个已分化的细胞回复到原始无分化状态或分生组织细胞状态或胚性细胞的状态的过程。
11、细胞全能性:一个细胞所具有的产生完整生物个体的固有能力。
12、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。
13、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。
14、细胞分化:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
器官发生:是指植物根茎叶花果实等器官的分化和形成18体细胞胚或胚状体:离体培养下没有经过受精过程,但经过了胚胎发育过程所形成的胚的类似结构统称为体细胞胚19、初代培养:原代培养也称初代培养,严格的说即从体内取岀组织接种培养到第一次传代阶段,但实际上,通常把第一代至第十代以内的培养细胞统称为原代细胞培养20、继代培养:将初代培养产物转入继代培养基上,使愈伤组织分化出丛生芽、不定芽继续增殖、胚状体发育成完整植株22、花药培养(anther culture): 把发育到一定阶段的花药接种在人工培养基上,使其发育和分化成为植株的过程.23、花粉培养(pollen culture): 也叫小孢子培养(microspore culture), 是从花药中分离出花粉粒,使之成为分散的或游离的状态,通过培养使花粉粒脱分化,进而发育成完整植株的过程.31、细胞同步化:同一悬浮培养体系的所有细胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。
2005年生物学高考第二轮复习第51讲细胞·细胞工程一考点聚焦2005年高考《考试大纲·生物学》涉及本部分的内容有:1.生命的物质基础(1)组成生物体的化学元素(2)组成生物体的化合物2.细胞——生命活动的基本单位(1)细胞的结构和功能细胞膜的分子结构和主要功能细胞质基质细胞器(线粒体、叶绿体、内质网、核糖体、高尔基体和中心体)的结构和功能细胞核的结构和功能生物膜(生物膜系统的概念、各种生物膜在结构和功能上的联系、研究生物膜的重要意义)原核细胞的基本结构(2)细胞增殖细胞周期有丝分裂无丝分裂(3)细胞的分化、衰老和癌变(4)植物细胞工程植物细胞的全能性植物组织培养植物体细胞杂交(5)动物细胞工程动物细胞培养动物细胞融合单克隆抗体二考点分析细胞是组成大多数生物结构的基本单位,其基本结构和功能是本部分的重点和难点,此外,构成细胞的化合物的元素组成、细胞中糖分和核酸的分布、无机盐的功能、蛋白质分子中肽键数的计算、水的生理功能以及有关细胞工程的材料题也是高考的热门知识点。
作为生物学知识的基础篇章,它处于不可替代的地位。
通过对近几年高考题的分析可以看出,本部分属于高考的重点内容之—。
“生物的基本特征”是绪论课的重点,出自绪论部分的题目,都是围绕这个问题来考查学生,题目都比较容易。
《生命的物质基础》一章高考点主要有:①DNA与RNA的化学组成(选择题);②各种化合物的含量,特别是水和蛋白质在细胞内的含量(多次出选择题)。
③蛋白质的结构,特别是由氨基酸脱水缩合形成蛋白质时,所形成的肽键数和产生的水分子数是高考重点,高考中多次出现这方面的选择题。
④糖类、脂质、蛋白质和核酸的组成元素各以比较归纳的形式出选择题。
《生命的基本单位——细胞》一章中,《细胞的结构和功能》一节主要考点有:①细胞膜的结构和功能。
②原核细胞与真核细胞的比较,原核生物的举例。
③病毒、原核生物、真核生物共有的物质(核酸)。
④高尔基体和核糖体的功能。
⑤线粒体和叶绿体的结构、功能和都含有DNA和RNA的特点是高考的热点。
以上五个方面的内容主要出选择题,所以在平日学习时应多注意它们之间的相同点与不同点的比较。
本节还很容易出动、植物细胞亚显微结构模式图的识图作答题。
如1999年广东高考题和2001年上海高考题都出了分值在10分以上的大题,都是有关动物和植物细胞的亚显微结构模式图的识图作答题,重点考查学生对细胞结构和功能的综合理解。
《细胞增殖》一节主要考点有:①有丝分裂过程中各时期DNA含量、染色体数目变化规律(常出选择题)。
②分裂间期中G1期、S期、G2期分别合成哪些物质,是近几年高考的热点,出题方式既有选择题也有简答题。
③判断细胞分裂图像的分裂方式、时期、所含的染色体数、染色单体数和DNA分子数,常出选择题。
④根据坐标曲线图,区分有丝分裂还是减数分裂,并判断是染色体还是DNA的变化曲线,判断不同的区段代表哪一分裂期,这方面常出简答题。
《细胞的分化、癌变及衰老》一节主要考点有:①细胞的全能性及应用。
②细胞分化的特点及结果。
③癌细胞的特点及产生机理。
④癌症的预防。
⑤细胞衰老的特点。
尤其是细胞全能性和癌症是近几年高考的热点,出题方式既有选择题又有简答题。
《细胞的生物膜系统》一节主要考点有:①生物膜的结构和功能。
②生物膜系统。
这方面主要出选择题。
《细胞工程简介》一节主要考点有:①植物细胞工程——植物细胞的全能性、植物组织培养、植物体细胞杂交。
②动物细胞工程——动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体。
尤其是组织培养和细胞融合、胚胎移植等是近几年高考的热点,出题方式既有选择题又有简答题。
本部分考点内容最常见的能力测试要求是:(1)能使用恰当的生物学术语,准确认识和阐述已学细胞生物学现象、方法、概念和原理;(2)能理解有关细胞、细胞分裂图表含义,会用文字、数据、图形等多种形式描述与之相关的生物学现象;(3)能通过分析和综合,理解细胞的结构与功能、分裂与分化、癌变与衰老的关系;(4)能运用细胞工程技术,分析和解决科学、生产、生活和人体健康等有关现实问题。
(5)通过分析综合,形成“元素——化合物——功能——生理活动”完整的知识体系。
三复习方法技巧本部分考点章、节、册综合分三个层次,第一个层次是生命的物质基础——组成生物体的化学元素和由这些元素组成的化合物,其中最主要的是蛋白质和核酸等大分子物质独特的结构、代谢过程、生物学功能及其与之相关知识的综合;第二个层次是生命的结构基础——细胞,其中最主要的是细胞亚显微结构和功能及其与之相关知识的综合;第三个层次是以细胞的相关知识为基础的细胞工程知识的综合。
1、以蛋白质为例,分析第一个层次的综合分析方法(1)生理卫生和高中生物两本多处涉及到蛋白质的有关知识点蛋白质的特点蛋白质结构蛋白质主要功能蛋白质代谢基因控制蛋白质合成生物进化在分子生物学上的证据①多样性氨基酸种类氨基酸数量氨基酸排列顺序空间结构②变构作用③变性作用①基本单位——氨基酸②化学结构——多肽③空间结构二级结构三级结构四级结构生命活动的体现者①肌肉蛋白②酶——生物催化剂③抗体蛋白——特异性免疫④血红蛋白——O2载体⑤纤维蛋白原——凝血功能⑥胰岛素——调节糖代谢①食物中蛋白质供给②消化③吸收④运输⑤合成代谢⑥分解代谢⑦代谢终产物排出体外⑧肝脏解毒NH2→尿素①转录②翻译③中心法则①细胞色素 C②血红蛋白(Hb)(2)以蛋白质代谢为中心将有关知识图解归纳如下图 (核心内容是氨基酸代谢的三个来源,三个去路)2、以真核细胞亚显微结构与其功能相适应的统一性的内在联系,将初、高中相关内容有机结合细胞的结构、物质组成和生理功能是生物学中重要的基础知识。
从初中到高中,我们在光镜下、电镜下和细胞的分子组成这三个水平上学习了真核细胞的有关知识。
现将与细胞相关的知识点综合归纳如下: 显微结构 亚显微结构 功 能 细胞分裂 细胞的分子组成(原生质) 细胞分类 动植物细胞结构上的主要区别①动物细胞无细胞壁②动物细胞一般无液泡 ③动物细胞无质体 ①细胞膜 基质 ②细胞质 细胞器 细胞核 ③叶绿体 ④线粒体 ⑤中心体⑥核糖体 ⑦高尔基体⑧内质网⑨细胞核⑩染色体 ①保护、主动运输 ③光合作用场所 ④有氧呼吸主要场所 ⑤有丝分裂形成纺锤丝 ⑥蛋白质合成场所 ⑦分泌物形成、参与细胞壁形成 ⑩遗传物质主要载体 ①无丝分裂 ②有丝分裂 ③减数分裂 ①大量元素、微量元素 ②六类化合物 ③生命是物质的,生命与非生命具有统一性一面,生命来自非生命 ①非细胞结构 ②原核细胞 ③真核细胞 3、以细胞为基础的科技新进展——细胞工程,要综合本专题的相关知识点,而且还应结合遗传学的相关知识(1)植物细胞的组织培养与动物细胞培养①原理:细胞的全能性②过程:(a )植物组织培养:●离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织根、芽 植物体 (b )动物的组织培养:●动物胚胎或幼龄动物器官、组织 单个细胞细胞悬浮液 10代细胞 50代细胞 …… (2)细胞融合①原理:细胞质的流动②基本步骤:如右图。
四 高考应对策略近几年的高考生物学试题,越来越突出对学生能力的考查特别是考查学生的创新精神和实践能力,试题命制由过去的以知识立意转变为以能力立意(主要以情景立意),真正把对能力的考核放在首位。
细胞部分是生物学的基础和重点,在整个生物学中有重要地位,考题的形式主要为选择题和图表题。
我们在复习细胞部分相关知识时,应在熟悉基本知识的基础上,更要注意加强对知识的理解和应用能力的培养,这样才能做到“以不脱分化 营养物、激素 再分化 激素、光胰蛋白酶、剪碎 动物血清、葡萄糖、氨 基酸、无机盐、维生素 细胞株 细胞系 原代培养 传代培养变应万变”。
1.熟悉细胞分裂相关图、表等表达形式的含义。
涉及生物体形态、结构的图是在高考试卷中经常使用的一类图,这种图一般不会和教科书中的插图完全一样。
考生应该能够辨认出图中所反映的形态、结构和特征,并联想和运用图中给出的信息来分析、判断。
纵览近十年生物高考试卷,细胞亚显微结构的内容通常都以识图做答的形式出现,但没有一次考查的细胞亚显微结构图是与课本雷同的,但所考知识点却基本相似。
同样,细胞有丝分裂和减数分裂的考查也通常以图表的形式出现,考生首先必须充分理解细胞分裂的实质以及两种分裂方式的差异,这样分析图表才能迎刃而解。
2.细胞生物学部分的实验。
具体要弄清楚有丝分裂实验每一步的操作原理、操作过程以及细胞分裂的特征,能区分细胞分裂的各个时期的分裂相。
3.细胞工程热点问题。
突飞猛进的生物技术(包含基因工程、细胞工程基础、酶工程技术、发酵工程基础)为农业、医药、化工、环保和国防的发展带来了重大的变革,而生物技术本身就是建立在细胞结构和功能基础上进行的生物科技。
阅读一些相关的科普短文,加强对科普文章的理解能力和分析总结归纳能力,尤其要关注人类基因组计划的发展动态、干细胞移植技术、细胞融合技术等等,并将这些热点融入细胞部分和相关的章节去领会,体会这些高科技的细胞学基础以及它们产生的重大意义。
五例题精析【例1】右图曲线能正确反映大豆种子萌发至幼苗过程中细胞中自由水/结合水的比值(纵标)数量变化的是( )A.a B.b C.c D.d【解析】种子在萌发之前,处于休眠状态,代谢很弱,细胞中的水主要以结合水形式存在,自由水/结合水的比值较小;种子在萌发之后,自由水逐渐增多,代谢旺盛,至发育成幼苗,自由水含量趋于稳定,所以自由水/结合水的比值不断增大,最终达到一个正常稳定水平。
【答案】B【总结】本例以种子萌发为背景,首先要理解自由水、结合水功能与种子萌发过程中生理活动有关变化的关系,其次要能将自由水、结合水数量相对变化作出数学处理。
【例2】(2002年上海卷)下图为物质出入细胞膜的示意图,请据图回答:(1)A代表____ __分子;B代表____ ___;D代表___________;(2)细胞膜从功能上来说,它是一层____________膜;(3)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有_________;(4)在a~e的五种过程中,代表被动转运的是_____________;(5)可能代表氧气转运过程的是图中编号_______;葡萄糖从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是图中编号______;(6)如果此为神经细胞膜,则当其受刺激后发生兴奋时,Na+的流动过程是编号_______。
【解析】本题考查细胞膜的结构及其功能。
(1)细胞膜主要由蛋白质分子和磷脂双分子层构成,细胞膜表面还有链状的多糖分子,大多和蛋白质结合成为糖蛋白,也可和脂类分子结合成糖脂。
(2)细胞膜从功能上来说最重要的特性是选择透过性(3)动物细胞吸水膨胀时,厚度变小,说明磷脂双分子层和蛋白质分子均处于动态变化之中。