高中生物选修三专题二细胞工程知识点
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高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案植物细胞工程和动物细胞工程默写1、细胞工程是在或的操作2、细胞工程按操作对象分为和3、植物细胞工程通常采用的技术手段是:和4、植物组织培养的理论基础是:5、理论上每一个活细胞都应该具有。
因为6、受精卵的全能性最高,受精卵生殖细胞体细胞7、为什么体内细胞没有表现出全能性,而是分化成为不同的组织、器官?8、植物组织培养的外界条件:,内在原理是:9、植物组织培养的过程:经过形成经由过程形成,最后移栽发育成。
10、是指已分化细胞经诱导,失去其特有的结构和功能而变为未分化细胞的过程。
11、是指由外植体长出来高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。
12、植物体细胞杂交的意义(优势):。
13、去除细胞壁的常用方法:(纤维素酶、果胶酶等)14、人工诱导原生质体融合方法:物理法:等;化学法:15、融合完成的标志是:16、植物体细胞杂交过程包括:和。
17、植物体细胞杂交的原理是:和18、人工种子的特点是:19、作物脱毒(1)材料:(2)脱毒苗:20、单倍体育种:(1)方法:(2)优点:;21、动物细胞工程常用的技术手段:(基础)、、、22、动物细胞培养的原理是:。
23、用处理,一段时间后获得单个细胞。
24、细胞贴壁:25、细胞的接触抑制:26、原代培养:,培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。
将原代细胞从培养瓶中取出,用处理后配制成,分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养,称为27、目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为28、细胞株:原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞,大部分细胞衰老死亡,少数细胞存活到40~50代,这种传代细胞为细胞株。
细胞系:细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态,只有部分细胞由于遗传物质的改变,使其在培养条件下可以无限制传代,这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别:细胞系的遗传物质改变,具有癌细胞的特点,失去接触抑制,容易传代培养。
专题二细胞工程(一)植物细胞工程观点: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,赐予适合的培养条件,引诱其产生愈伤组织、丛芽,最后形成完好的植株。
1.理论基础(原理):细胞全能性全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞2.植物组织培养技术(1)原理:植物细胞的全能性,即拥有某种生物所有遗传信息的任何一个细胞,都拥有发育成完好个体的潜能。
(2)过程:(3)用途:微型生殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
(4)地位:是培养转基因植物、植物体细胞杂交培养植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术(1)观点:将不一样植物的体细胞,在必定条件下交融成杂种细胞,培养成新的植物体的技术。
细胞交融的生物学原理:细胞膜的流动性。
(2)过程:(3)引诱交融的方法:①物理法:离心、振动、电刺激等。
②化学法:一般用乙二醇(PEG)作为引诱剂引诱原生质体交融。
③交融成功的标记:杂种细胞重生出细胞壁。
(4)植物体细胞杂交的终点是培养成杂栽种株,而不是形成杂种细胞就结束。
杂栽种株特色:具备两栽种物的遗传特色。
原由是杂栽种株中含有两栽种物的遗传物质。
(5)意义:战胜了远缘杂交不亲和的阻碍。
4.植物细胞工程的实质应用(1)植物生殖的新门路:微型生殖 ( 迅速生殖 ) 、作物脱毒、人工种子(2)作物新品种的培养:单倍体育种、突变体的利用、细胞产物的工厂化生产。
(二)动物细胞工程1.动物细胞培养(1)观点:动物细胞培养就是从动物机体中拿出有关的组织,将它分别成单个细胞,而后放在适合的培养基中,让这些细胞生长和生殖。
(2)动物细胞培养的流程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶办理分别成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞从头用胰蛋白酶或胶原蛋白酶办理分别成单个细胞持续传代培养。
第二章细胞工程第一节植物细胞工程细胞工程:细胞工程是指应用细胞生物学、分子生和生物学等多学科的原理和方法,通过细胞器、细胞或组织水平上的操作,有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性生物工程。
1.原理和方法:细胞生物学和分子生物学。
2.操作水平:细水平或细胞器水平。
3.目的:按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品一、植物细胞工程的基本技术1.细胞的全能性:细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的_ 潜能,即细胞具有全能性。
2.细胞具有全能性的原因(物质基础)生物体的细胞中都含有该物种的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所需的全部遗传信息1.生物体生长发育过程中细胞不表现全能性的原因(不离体的细胞无法表现出全能性的原因) 在特定的时间时间和空间条件下,细胞中的基因会选择性地表达2.全能性大小比较(1)受精卵、体细胞、生殖细胞受精卵〉生殖细胞>体细胞(2)分化程度高的细胞、分化程度低的细胞分化程度低的细胞>分化程度高的细胞(3)分裂能力强的细胞、分裂能力弱的细胞分裂能力强的细胞〉分裂能力弱的细胞(4)植物细胞、动物细胞植物细胞>动物细胞(5)幼嫩的细胞、衰老的细胞幼嫩的细胞〉衰老的细胞(一)植物组织培养技术1.概念:植物组织培养是指将离体的植物器官、组织或细胞(称为外植体)等,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其形成整植株的技术。
2,原理:植物细胞的全能性3.生殖方式:无性生殖4.分裂方式:有丝分裂5.过程:|外植体|―—化|愈伤组织|—2|胚状体或丛芽|—育-[植株脱分化:在一定的—激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞的过程。
再分化:愈彳^组织能重新分化成芽、根等器官的过程。
探究.实践:菊花的组织培养(1)原理口植物细胞一般具有全能性;口在一定的激素和营养等条件的诱导下,已经分化的细胞可以经过脱分化和再分化,形成胚状体长出—芽和根_,进而发育成_完整的植株_;口植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键激素,它们的浓度_、比等都会影响植物细胞的发育方向。
高中生物选修3《现代生物科技专题》专题二“细胞工程”知识总结一、动物细胞工程的主要技术有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。
二、动物细胞培养:条件:①无菌无毒的环境②营养③温度和pH ④气体环境原理:细胞增殖。
结果:培育成细胞株或细胞系。
应用:①有许多有重要价值的生物制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
②基因工程中常用的受体细胞。
③用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性。
④用于生理、病理、药理等方面的研究。
如何保证无菌:①培养液和所有培养用具进行无菌处理。
②细胞培养液中添加一定量的抗生素。
③定期更换培养液。
(以便清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害)培养液成分:糖、氨基酸、促生长因子(激素)、无机盐、微量元素等,还需加血清、血浆等一些天然成分。
选材:选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养。
动物组织的消化处理:将组织块剪碎,用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理一段时间,分散成单个细胞。
原代培养:通常将动物组织块消化后的初次培养称为原代培养。
传代培养:贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理,然后分瓶继续培养,让细胞增殖,即为传代培养。
培养特点:①贴壁生长②接触抑制三、动物细胞融合的方法有①物理化学方法:与植物体细胞杂交相同,如聚乙二醇,电激法等。
②生物方法:灭活的病毒。
特有方法是:灭活的病毒。
主要作用(意义)是:①动物细胞融合突破了有性杂交的局限,使远缘杂交成为可能②利用动物细胞融合方法制备单克隆抗体。
四、动物细胞核移植:过程:①从卵巢中采集卵母细胞且培育到减数第二次分裂中期。
②通过显微操作技术去除卵母细胞中的核和第一极体。
③将供体细胞注入去核卵母细胞中。
④通过电刺激使细胞融合,得到重组细胞。
⑤用物理或化学方法激活,完成细胞分裂和发育过程,得到重组胚胎。
⑥胚胎移植。
⑦产出动物体。
种类:①胚胎细胞核移植:较易成功。
②体细胞核移植:较难成功。
原理:动物细胞核的全能性。
应用:①加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁殖。
选修3 专题2 细胞工程考点点拨: 第一课时一、相关知识(一)基本概念植物组织培养、细胞脱分化、愈伤组织、丛芽、细胞的全能性;植物体细胞杂交、纤维素酶、果胶酶、原生质体、杂种细胞;植物的微型繁殖技术、作物脱毒、人工种子、单倍体育种、突变体;植物生长调节剂、生长素、细胞分裂素、赤霉素。
(二)知识网络(三)疑难解析1.植物组织培养也就是将植物的器官、组织、细胞甚至细胞器进行离体地、无菌的培养。
它是对细胞进行遗传操作及细胞保藏的基础。
此类技术发展起步较早,相对而言已比较成熟,各种培养基制备及很多操作方法已经基本规范化。
针对植物的培养主要有植物组织培养、植物细胞培养、花药及花粉培养、离体胚培养以及原生质体培养这几个大类,每一种都还可可以继续细分为更具体的小类。
组织培养首先将外植体分离出来,然后在无菌及适当条件下培养以诱导出愈伤组织,另外在愈伤组织随外植体生长一段时间后还需要进行继代培养,以避免代谢产物积累及水分散失等因素的影响。
细胞培养可分为悬浮细胞培养、平板培养、饲养层培养和双层滤纸植板几类,它植物细胞工程 细胞的全能性植物组织培养技术原理:细胞的全能性 过程:离体的植物组织→愈伤组织 →具有根茎叶的幼小植物 说明问题:分化的植物细胞仍具有 形成完整植株所需要 的全部基因 概念: 关键:之一:去除细胞壁; 之二:原生质体间的融合 方法:物理和化学的方法 过程: 优势:克服远缘杂交的障碍。
植物繁殖的新途径 作物新品种的培育 微型繁殖 作物脱毒 人工种子 单倍体育种 突变体的利用们都是将选定的植物细胞于适当的条件下进行培养,以得到大量基本同步化的细胞,为遗传操作提供材料。
花粉及花药培养主要是使花粉改变正常发育途径而转向形成胚状体和愈伤组织,从而产生单倍体植株。
离体胚培养有幼胚与成熟胚培养两类,通过使用相应的培养基使离体胚正常的萌发生殖,以供研究和操作使用。
原生质体的培养则是一切利用原生质体进行遗传操作的基础,它是将取得的植物细胞去除细胞壁形成原生质体后进行培养,具体方法与细胞培养有一定的相似之处。
高中生物专题二细胞工程知识整合新人教版选修31.植物细胞工程技术。
植物细胞工程技术的原理是植物细胞的全能性。
植物组织培养是在无菌和人工控制的条件下,离体的植物组织、器官都可以发育成完整的个体。
植物体细胞杂交是不同植物的原生质体融合为一个杂种细胞,然后经植物组织培养发育成杂种植株的过程。
(1)植物组织培养:离体的器官、组织――→脱分化愈伤组织――→再分化幼根、芽(胚状体)―→植物体。
(2)植物体细胞杂交:(双选)下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是( )A.叶肉细胞经脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞B.叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织C.融合植物叶肉细胞时应先去掉细胞膜D.叶肉细胞离体培养时可以表现出全能性解析:植物体细胞的全能性必须在离体状态下通过组织培养才能表达出来。
组织培养通过脱分化形成无定形状态、高度液泡化的愈伤组织,愈伤组织再分化形成根、芽,再发育成新植株。
植物体细胞杂交首先要用纤维素酶与果胶酶去除细胞壁,获得原生质体,然后用诱导剂促使细胞融合,获得杂种细胞,再利用组织培养获得杂种植株。
答案:AD名师点睛:植物体细胞不表达全能性的原因是在植物体内基因选择性表达的结果;离体的植物体细胞能表达全能性;植物体细胞杂交首先要用纤维素酶去除细胞壁,然后再用诱导剂融合。
关于人工种子的叙述不正确的是( )A.人工种子的胚乳中含有胚状体发育所需的营养物质,还可以添加农药和植物激素B.人工种子可以工业化生产,播种人工种子可以节省大量粮食C.人工种子克服了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题D.人工种子的胚状体还未分化出胚芽、胚轴和胚根等结构解析:人工种子是以植物组织培养获得的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等材料经人工薄膜包裹得到的种子;人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗;人工种子的胚状体已经分化出胚芽、胚轴、胚根等结构。
答案:D名师点睛:人工种子的结构包括人工种皮、人工胚乳和胚状体,胚状体具有发育成幼苗的胚芽、胚轴、胚根等结构。
高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案细胞工程是一门涉及生物学、医学和工程学等多个领域的新兴学科,它主要研究利用细胞的生物学特性和工程技术手段来解决医学、农业和环境等领域的问题。
高中生物选修三专题二涉及的细胞工程的知识点主要包括细胞培养技术、细胞融合技术、基因工程技术以及细胞治疗等方面。
一、细胞培养技术1. 细胞培养的概念和意义细胞培养是指将细胞以合适的培养条件在人工培养基中进行生长和繁殖的技术。
利用细胞培养技术,可以研究细胞的生物学特性、制备生物药物、进行组织工程等。
2. 细胞培养的基本原理和步骤细胞培养的基本原理是利用培养基提供的养分和生长因子,通过调节培养条件如温度、pH值和气氛等,使细胞在体外生长和繁殖。
细胞培养的步骤包括细胞的分离、细胞的传代、细胞的增殖和细胞的检测。
3. 细胞培养的类型和应用细胞培养的类型主要包括原代细胞培养、细胞系的培养和转染细胞的培养等。
细胞培养在医学上的应用包括生产疫苗、制备生物药物、进行细胞治疗和组织工程等。
二、细胞融合技术1. 细胞融合的概念和意义细胞融合是指将两个或更多不同种类的细胞融合在一起,形成一种新的细胞,从而产生许多新的特性和功能。
细胞融合技术可以用于制备嵌合抗体、研究细胞信号传导途径、分析病毒感染机制等。
2. 细胞融合的方法和机制细胞融合的方法主要包括化学方法、电融合和病毒介导融合等。
细胞融合的机制涉及细胞膜的融合、染色体的融合和胞质的融合等。
3. 细胞融合的应用细胞融合技术在医学上的应用包括制备嵌合抗体、研究肿瘤发生机制和治疗肿瘤等。
三、基因工程技术1. 基因工程的概念和意义基因工程是指通过人工方法将不同物种的基因片段进行组装和改组,从而创造具有特定功能的基因,进而改变物种的遗传特征。
基因工程技术可以用于农业、医药和环境等方面。
2. 基因工程的方法和步骤基因工程的方法主要包括基因片段的克隆、基因的定向突变和基因的转导等。
基因工程的步骤包括目的基因的选择、目的基因的克隆和目的基因的转导等。
高二生物选修三2.2动物细胞工程知识点高二生物选修三2.2动物细胞工程知识点动物细胞工程动物细胞工程常用技术:动物细胞培养细胞核移植动物细胞融合单克隆抗体的制备其中动物细胞的培养,是动物细胞工程的基础,也即动物细胞培养是细胞核移植,动物细胞培养,单克隆抗体的制备的基础。
动物细胞培养1. 概念:就是从动物机体中取出相关组织,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。
2. 原理:细胞增殖3. 动物细胞培养过程动物组织块剪碎组织用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液原代培养原代培养4. 细胞贴壁:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,(单层)要求:培养瓶(皿)内表面光滑无毒易于贴附。
接触抑制:细胞在贴壁生长过程中,随着有丝分裂,数量不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。
原代培养:动物组织消化后的初次培养称为原代培养。
特点:10代以内,能保持正常的二倍体核型。
目前使用或冷冻保存的正常细胞通常为10代以内,以保持细胞正常的二倍体核型。
传代培养:原代培养接触抑制时用胰蛋白酶处理后的分瓶培养称之为传代培养。
细胞株:10-50代,遗传物质没有发生改变细胞系:50代后,遗传物质发生改变5. 细胞培养条件(1)无菌,无毒无菌:添加抗生素无毒:定期更换培养,以便清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(2)营养糖,促生长因子,无机盐,氨基酸,血清,血浆,微量元素加入血清,血浆的目的:血清,血浆可以补充培养基中缺乏的物质。
(3)温度,pH 温度:36.5+0.5 pH:7.2-74 (4)气体环境95%空气加5%CO2 O2是细胞代谢所必须的CO2主要作用是维持培养液pH 6. 动物细胞培养与植物组织培养的培养基相比其特点是:动物细胞培养:液体培养基,含有血清和血浆植物细胞培养:固体培养基,含有植物激素动物细胞核移植技术与克隆动物1.概念: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成新的个体。
高中生物选修3知识点总结一、细胞工程1.细胞工程的定义和意义:细胞工程是利用细胞的生理功能和遗传特性,通过细胞工程技术对细胞进行分离培养、选育和改造等操作,以提高细胞产物的质量和数量。
细胞工程可以用于生物药物的生产、组织工程、再生医学、基因治疗等领域。
2.细胞培养技术:细胞培养是细胞工程的基础,包括细胞分离、细胞培养基的组成和制备、细胞培养条件的控制、细胞培养过程的观察和分析等。
3.基因转染和细胞转染技术:基因转染和细胞转染是将外源基因导入靶细胞内的技术,常用的方法包括转染、电穿孔、病毒载体等。
这些方法可以用于基因表达、基因敲除和基因修饰等研究。
4.细胞分离和细胞分选技术:细胞分离和细胞分选技术是根据细胞的形态、大小、电荷、免疫性等特性,将细胞从混合细胞群中分离和纯化出的一种技术。
常用的方法包括离心分离、电泳分离、流式细胞仪等。
二、基因工程1.基因工程的定义和意义:基因工程是利用DNA重组和DNA合成等技术,对基因进行改造和重组,进而对生物体进行改良,用于农业、医学、工业等领域。
基因工程可以提高作物的产量和抗病性,生产重要的蛋白质和酶,开发新的治疗手段等。
2.DNA重组技术:DNA重组技术包括DNA切割、DNA连接和DNA复制等步骤。
DNA切割常用的酶有限制性内切酶,DNA连接可以通过DNA连接酶进行。
DNA复制是指将DNA在合成过程中遵循碱基互补配对原则。
3.基因克隆技术:基因克隆是指将其中一特定基因从一个个体中剪切出来,并通过重组DNA技术插入到另一个生物体中,使其表达特定的基因产物。
基因克隆可以用于生物工厂的构建、基因筛选和连接等。
4.转基因技术:转基因技术是指将外源基因导入到接收器官或生物体中,使其具备新的遗传特性。
转基因技术可以用于改良植物、动物和微生物的性状,如提高作物的抗病性、增加动物的生长速度等。
三、生物技术1.PCR技术:PCR(聚合酶链反应)技术是一种通过体外DNA扩增的技术。
细胞工程知识点总结细胞工程知识点总结;一、细胞工程(CellEngineering):;二、生物工程包括:发酵工程、酶工程、细胞工程、基;三、1996年Dolly羊的克隆是通过核移植技术;四、植物组织培养:在人工培养基上无菌培养整株植物;五、植物组织培养的类型:;1、植株培养(Pl antCulture):在容器;植株来源:由种子无菌萌发而来;通过植物器官、组织;2、胚培养《细胞工程》知识点总结一、细胞工程(Cell Engineering):在体外对生物的细胞进行生长与分化的调控、遗传重组与改良,使其生产出人类所需要的产品。
包括:细胞培养、细胞融合、细胞器移植、核质移植、染色体移植、转基因等产品:生物的组织、器官、个体;抗体、多肽药物、蛋白质、酶;天然药物、色素、香精;等二、生物工程包括:发酵工程、酶工程、细胞工程、基因工程、蛋白质工程。
三、1996年Dolly羊的克隆是通过核移植技术,最后在体内生长、分化、发育而成的。
四、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。
又称为无菌培养(aseptic culture)、离体培养(in vitro culture)。
五、植物组织培养的类型:1、植株培养(Plant Culture):在容器(玻璃瓶、透明塑料瓶等)中无菌培养完整的植株。
植株来源:由种子无菌萌发而来;通过植物器官、组织、细胞再生而来。
在快速繁殖中,后期的成苗和壮苗阶段属于植株培养。
(一般时间较短)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。
1促进胚的提早萌发,缩短育苗时间;目的:○2克服远源杂种胚的夭折,以获得新的育种材料;○3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。
第2章细胞工程细胞工程1.定义:以细胞生物学和分子生物学为基础,结合现代工程技术手段,在细胞或亚细胞水平、组织水平上进行设计与操作,是构建优良细胞、组织、器官以及生物体的综合性生物工程。
2.分类:植物细胞工程:植物组织培养技术、植物细胞培养、植物体细胞杂交技术动物细胞工程:动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、干细胞技术1、细胞的全能性①定义:离体的植物细胞在合适的条件下能够发育成为完整的植株。
②物质基础:细胞中具有本生物的全套遗传信息。
③表达条件:含有全套遗传信息的活细胞;处于离体状态;提供适宜的营养和环境条件。
④全能性大小:分化程度越高,全能性越低2、植物组织培养①定义:将离体的植物细胞、组织或器官(外植体)在适宜的培养条件下经脱分化形成愈伤组织,然后经过再分化,形成芽、根并最终发育成完整植株,这一过程称为植物组织培养。
②原理:植物细胞的全能性③条件:离体、适宜的营养物质、植物激素、无菌、温度、湿度、光照、氧气。
④相关概念脱分化在一定条件下,分化后的细胞重新获得类似于胚胎细胞一样的分裂和分化能力的过程。
愈伤组织脱分化后的细胞经过细胞分裂,会形成无组织结构的、松散的细胞团。
再分化愈伤组织在一定条件下可以重新分化为各种类型的细胞,并进一步发育成完整的植株。
影响脱分化和再分化俩步骤的原因:多种内部因素和外部因素⑤过程:a.取材与消毒:取离体的植物器官、组织或细胞进行消毒b.接种:将外植体插入MS培养基中(不要倒插)。
c.培养:外植体(记得消毒)↓脱分化愈伤组织↓再分化(需光,利于叶绿素合成)芽、根↓植物体d.移栽:先炼苗,再移栽。
影响脱分化和再分化俩步骤的原因:多种内部因素(如植物遗传性状和生理状况等)和外部因素(如营养和环境条件等)生长素和细胞分裂素的浓度比对愈伤组织的生长和分化产生不同的影响。
⑥植物激素的浓度控制:(使用顺序)生长素的浓度>细胞分裂素,有利于诱导植物根的生成;生长素的浓度<细胞分裂素,有利于诱导植物芽的生成;生长素的浓度≈细胞分裂素且都较高时,(外植体脱分化形成愈伤组织)有利于愈伤组织的形成。
专题二细胞工程
(一)植物细胞工程
概念: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。
1.理论基础(原理):细胞全能性
全能性表达的难易程度:受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞;植物细胞>动物细胞
2.植物组织培养技术
(1)原理:植物细胞的全能性,即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发育成完整个体的潜能。
(2)过程:
(3)用途:微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
(4)地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术
(1)概念:将不同植物的体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,培育成新的植物体的技术。
细胞融合的生物学原理:细胞膜的流动性。
(2)过程:
(3)诱导融合的方法:①物理法:离心、振动、电刺激等。
②化学法:一般用乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体融合。
③融合成功的标志:杂种细胞再生出细胞壁。
(4)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束。
杂种植株特征:具备两种植物的遗传特征。
原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
(5)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4.植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径:微型繁殖(快速繁殖)、作物脱毒、人工种子
(2)作物新品种的培育:单倍体育种、突变体的利用、细胞产物的工厂化生产。
(二)动物细胞工程
1. 动物细胞培养
(1)概念:动物细胞培养就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,让这些细胞生长和繁殖。
(2)动物细胞培养的流程:取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
①选用幼龄动物组织或胚胎的原因:它们的细胞分化程度低,增殖能力很强,更易于培养。
②进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞,不用胃蛋白酶的原因:胃蛋白酶作用的适宜pH 约为 2,当 pH 大于 6时,胃蛋白酶就会失去活性。
而胰蛋白酶作用的适宜pH 为7.2~8.4,多数动物细胞培养的适宜 pH 为7.2~7.4,因此胰蛋白酶适用于细胞培养时细胞间质(主要为蛋白质)的分解。
(3)细胞贴壁和接触抑制:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。
(4)动物细胞培养需要满足以下条件
①无菌、无毒的环境:培养液应进行无菌处理。
通常还要在培养液中添加一定量的抗生素,
以防培养过程中的污染。
此外,应定期更换培养液,防止代谢产物积
累对细胞自身造成危害。
②营养:合成培养基成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
通常需加入血
清、血浆等天然成分。
③温度:适宜温度:哺乳动物多是36.5℃+0.5℃;pH:7.2~7.4。
④气体环境:95%空气+5%CO2。
O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的
pH。
(5)动物细胞培养技术的应用:制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医
学研究的各种细胞。
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)概念:将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个胚胎最终发育为动物个体。
(2)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植(比较容易)和体细胞核移植(比较难)。
(3)选用去核卵(母)细胞的原因:卵(母)细胞比较大,容易操作;卵(母)细胞细胞质多,营养丰富。
卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核全能性得到表达。
(3)体细胞核移植的大致过程是:(右图)
①注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核,
而是整个细胞。
伴随着两细胞融合,体现细胞膜
的结构特点——具有一定的流动性。
②该技术形成的重组细胞发育成一个新个体,体
现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
(4)体细胞核移植技术的应用:
①加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育;②保护濒危物种,增大存活数量;
③生产珍贵的医用蛋白;④作为异种移植的供体;
⑤用于组织器官的移植等。
(5)体细胞核移植技术存在的问题:
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
3.动物细胞融合
(1)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。
融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞,称为杂交细胞。
(2)原理:细胞膜的流动性
(3)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同,诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似,常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
(4)动物细胞融合的意义:克服了远缘杂交的不亲和性,成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。
制备单克隆抗体(最重要的用途)
4.单克隆抗体
(1)抗体:一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。
从血清中分离
出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
细胞融合完成的标志:细胞核融合成一个核。
(2)单克隆抗体的制备过程:
两次筛选:第一次筛选出杂交瘤细胞,第二次筛选出能产生特异性抗
体的杂交瘤细胞。
①第一次筛选:将未融合的 B 淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及
BB 融合、瘤瘤融合等的细胞通过选择培养基淘汰,筛选出 B
瘤融合的细胞。
②第二次筛选:将产生特定抗体的 B 瘤细胞通过细胞培养
用相应抗原检测的办法筛选出来。
(3)获取单克隆抗体的场所
①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养,则从培养液中提取。
②若在小鼠或其他动物腹腔中培养,则从腹水中提取。
(4)杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。
(5)单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。
(6)在腹腔内增殖的优点:不需要特定的培养基,不需要严格
的外界条件。
(7)筛选的时候用:特定的选择性培养基进行筛选。
(8)单克隆抗体的作用:
①作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一
定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优
点。
②用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”(借助单克隆
抗体的导向作用),也有少量用于治疗其它疾病。
细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合
实质内容改变遗传物质、产生新的性状,获得细胞产品(使后代具有双亲的特性)
理论基础细胞膜的流动性、植物细胞全能性细胞膜的流动性、细胞增殖
诱导手段物理法:离心、振动、电激
化学法:聚乙二醇(PEG) 物理法:离心、振动、电激
化学法:聚乙二醇
生物法:灭活病毒(灭活仙台病毒)
过程去细胞壁(纤维素酶、果胶酶)→原生质体融合(获得杂种原生质体)→植物细胞
的筛选和培养(获得植株) 获得分离的单个动物细胞(胰蛋白酶处理)→诱导融合形成杂交细胞→动物细胞培养(细胞产品)
应用白菜—甘蓝等杂种植物单克隆抗体的制备(杂交瘤细胞)
意义和用途①克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩
展杂交亲本的组合范围;②克服有性杂
交的母系遗传的局限性,获得细胞质基
因的杂合子,研究细胞质遗传
①制备单克隆抗体;②诊断、治疗、
预防疾病,如单抗诊断盒、“生物导
弹”治疗癌症。