细胞工程课后思考题答案(杨淑慎主编).doc

1 第二章 1、目前常用的植物细胞培养基种类有哪些各有什么特点 1ms培养基 特点是无机盐和离子浓度较高是较稳定的平衡溶液。 2b5培养基 其主要特点是含有较低的铵这是因为铵对不少培养物的生长有抑制作用。 3white培养基 其特点是无机盐数量较低适于生根培养 4n6培养基 其特点是成分较简单kno3和nh42so4含量高。 5km8p培养基 其特点是有机成分较复杂它包括了所有的单糖和维生素广泛用于原生质融合培养。 2、简要说明ms培养基的基本组成。 1大量元素母液配制 ms培养基的大量元素主要包括硝酸铵nh4no3、硝酸钾kno3、磷酸二氢钾kh2po4、硫酸镁mgso4?7h2o和氯化钾cacl2cacl2?2h2o五种化合物。 2微量元素母液配制 ms培养基的微量元素由7种化合物除fe外组成mnso4?4h2o、znso4?7h2o、h3bo3、ki、namoo4?2h2o、cuso4?5h2o、cocl2?6h2o。 3铁盐母液配制 ms培养基中的铁盐是硫酸亚铁feso4?4h2o和乙二胺四乙酸二钠na2?edta的螯合物必须单独配成母液。 4有机母液的配制 ms培养基的有机成分有甘氨酸、肌醇、烟酸、烟酸硫胺素和盐酸吡哆素。 5激素母液配制 ms培养基中的激素有生长素类、细胞分裂素 3、配制培养基时为什么要先配制母液如何配制母液 1配制母液不但可以保证各物质成分的准确性及配制时的快速移取而且还便于低温保藏。 2基本培养基中的大量元素、微量元素、维生素等一般都分别配制成母液。 4、常用的灭菌方法有哪些各有哪些优缺点 1湿热灭菌高压蒸汽灭菌 优点高温高压蒸汽对生物材料有良好的穿透力能造成蛋白质变性凝固而使微生物死亡是一种最有效的灭菌方法。 缺点如果是对培养基或液体溶液灭菌灭菌时间与需要灭菌的培养基或液体溶液的体积密切相关时间不足达不到灭菌效果时间过长培养基内的化学物质遭到破坏影响培养基成分。 2过滤除菌 优点 3干热灭菌 缺点干热灭菌存在能源消耗大、浪费时间、安全性差问题 4紫外线灭菌 缺点由于紫外线穿透物质的能力很弱所以只适于空气中和物体表面的灭菌而且要求距照射物质以不超过1.2m为宜。 5熏蒸消毒 优点 方法简便只需要把消毒的空间关闭紧密即可。 2 6药剂喷雾消毒 5、动物细胞培养常用的培养基组成成分有哪几类在离体培养过程中有哪些作用 1天然培养基 对促进细胞生长繁殖、粘附及中和物质的毒性有一定作用。 2合成培养基 血清的加入对培养非常有效但对培养产物的分离纯化和检测会造成不便。 3无血清培养基 细胞外基质能帮助细胞附着和铁壁低分子营养成分是细胞生长和代谢所需的激素与生长因子促进细胞生长繁殖酶的抑制剂保护细胞不受培养基内残留酶的损伤。 6、初代培养时接种的一般程序是什么 1在接种前打开超净工作台紫外灯照射2030min关闭紫外灯后打开超净工作台的风机10min以上开始无菌操作。 2接种人员先洗净在缓冲室内换好经过消毒的工作服带上口罩并换上拖鞋等。 3上超净工作台后用酒精棉球认真擦拭双手特别是指甲处然后擦拭工作台面及四周装有培养基的培养器皿和盛外植体的烧杯也要用酒精擦拭消毒后再放进工作台。 4先用酒精棉球擦拭接种工具然后在酒精灯火焰上进行灼烧灭菌或放在接种器械灭菌器中灭菌灭菌后放在器械架上使其自然冷却。 5把植物材料放在75乙醇中浸泡约30s再用0.1的升汞中浸泡510min浸泡时刻进行搅动使植物材料与消毒剂有良好的接触然后用无菌水冲洗35次。 6接种时培养瓶瓶口要在酒精灯火焰附近并在接种前后灼烧瓶口。 7接种结束后清理和关闭超净工作台。 7、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 植物激素是植物细胞生长最适宜的调节物质它能诱导细胞分裂、愈伤组织再分化以及胚状体发育。植物激素主要包括生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类有时也使用脱落酸、乙烯等物质。 8、什么是生物安全实验室目前生物安全实验室的种类有哪些各有什么特点 1生物安全实验室是指对由动物、植物和微生物等生物体给人类健康和自然环境可能造成不安全的防范主要是针对病原微生物或具有潜在危害的重组dna等生物危险的方法而建起的安全实验室。 2bsl-1p1 对动、植物和环境危害较低、不会引发疾病 bsl-2p2 对动、植物和环境有中等危害或具有潜在危害的致病因子 bsl-3p3 可通过气溶胶使人传感上严重的甚至是致命的致病因子对动、植物和环秤懈叨任：性乐瘟拼胧?bsl-4p4 对动、植物和环境有高度危险性通过气溶胶途径传播途径不明没有预防措施 3 第三章 1.基本概念 细胞的全能性是指细胞具有发育成完整个体的遗传潜能。也可以指个体某个器官或组织已经分化的细胞在适宜的条件下再生成完整个体的遗传潜能。 外植体是指由活体植物体上提取下来的接种在培养基上用来进行离体无菌培养的离体材料可以是器官、组织、细胞和原生质体等。 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之愈伤组织callus 极性通常是指在器官、组织甚至细胞中在不同的轴向上存在某种形态结构和生理生化上的梯度差异。 细胞分化是指发育起始状态的合子沿个体发育方向不断分化出形态结构、生理功能不同的细胞、组织、器官而最终形成完整植株的过程。即由于细胞的分工而导致其结构和功能改变或发育方式改变的过程。在细胞水平上细胞分化是指细胞在形态、结构和功能上发生改变的过程。 去分化已有特定结构和功能的植物组织在一定的条件下其细胞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叫脱分化或去分化dedifferentiation。 再分化脱分化细胞失去了分化的特征但在特定条件下可再次开始新的分化发育进程最终形成各种组织、器官或胚状体等即再分化rededifferentiation 体细胞胚 somatic embry又称胚状体是指离体培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。 人工种子artificial seeds又称合成种子synthetic seeds或体细胞种子somatic seeds。就是将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。 2.愈伤组织的形成大致可分为几个时期各有何特点 答可分为三个时期 1启动期 诱导期主要是指细胞准备分裂的时期需要采用合适的诱导剂如naa萘乙酸、iaa 吲哚乙酸、24-d24-二氯苯氧乙酸等或细胞分裂素。 特征距伤口较近的薄壁细胞略有增大细胞质开始增多相应的液泡缩小核变大呈球形并由细胞边沿向中央移动核仁明显变大rna含量增加细胞恢复到具有分裂能力的状态进入分裂的准备阶段开始脱分化。 2分裂期进入分裂期就是脱分化的完成同时也是再分化的开始。 特征被启动的细胞全面地进行活跃分裂。启动分裂的细胞体积变小细胞内有旺盛的物质合成并逐渐恢复到分生组织状态。如果此时经常更换培养液愈伤组织就可以无限制地进行分裂而维持不分化状态。 3分化期形成期细胞内部开始发生一系列形态和生理的变化分化出形态和功能不同的细胞。 4 特征这一时期与分裂期没有明显界限一方面细胞不断分裂增殖形成愈伤组织另一方面细胞开始再分化。 3.愈伤组织有何生长特征 答一生长特性 1、愈伤组织的类型 根据组织学外观特征及其再生方式分为胚性愈伤组织ec质地较坚实颜色有乳白或黄色表面具有球形颗粒生长缓慢。又可分为致密型、易碎型。 非胚性愈伤组织nec松疏易碎颜色有黄色或褐色表面粗糙生长迅速。 一般只有胚性愈伤组织有再生能力。某些植物的非胚性愈伤组织经适当继代培养可转变为胚性愈伤组织。 4.外植体的发育程度对愈伤组织的诱导和继代有何影响 答在胚性愈伤组织的诱导中外植体的发育状态是一个十分重要的因素。外植体在发育过程中存在一个很短暂的时期此期外植体内的某些细胞处于未分化或部分分化的状态这些细胞具有形成胚性愈伤组织的能力而处于这一发育时期之前或之后的外植体都只能形成非胚性愈伤组织。因此选择适宜的取材时期可获得理想的培养结果。 5、培养条件下的器官发生有哪些方式影响其发生的因素有哪些 答1有直接发生与间接发生两种途径。 2影响其发生的因素有1、外源激素的影响2、物理因素光照、温度3、外植体的生理状态4、培养物的年龄 6、生理学说、遗传学说和竞争学说各如何解释长期培养物形态发生潜力丧失的现象 答1生理学说 随着不断的培养继代的进行培养组织或细胞中的内源激素平衡关系可能会发生改变而导致不能形态发生。在这种情况下细胞虽然停止了器官和胚胎的分化但并不一定就丧失了这种分化能力。因而在这种情况下如果改变外部培养条件应该有可能使细胞的这种内在潜力得到恢复。 2 遗传学说 该假说认为形态发生潜力的丧失是由于在培养细胞中的核的特性发生了改变即细胞核内的遗传物质在培养继代过程中由于变异等原因而发生了改变或是突变。因此可以推知由这种原因所造成的形态发生潜力的丧失是不可逆的。 3竞争学说 首先细胞对于生长素24-d抑制全能性表达的作用变得比较敏感 其次随着时间的推移由于培养细胞在细胞学上的不稳定性出现了缺乏胚性潜力的新的细胞系这些细胞学上的变化不一定是染色体数目的变化而可能只是遗传信息的小的突变、丢失或易位 按照这种假说如果非胚性的细胞类型在所用的培养基中具有生长上的选择优势在反复的继代培养中非胚性细胞的群体将会逐步增加而胚性成分则逐渐减少。到了一定时期 5 之后在培养物中已不再含有任何胚性细胞这时若想再恢复它们的胚胎发生能力就不可能了。然而如果在培养物中存在少量胚性细胞只是由于处在支配地位的非胚性细胞的抑制作用这些胚性细胞的全能性无法表达在这种情况下通过改变培养基成分使之有选择地促进全能细胞的增殖就应当有可能恢复该培养物的形态发生潜力。 7、离体培养条件下茎、芽和根的再生方式有几种 答:离体条件下植物细胞全能性实现的途径 ? 1、植物体细胞 ? 2、植物性细胞 可诱导形成完整的植物体 ? 3、植物原生质体 4、融合的原生质体可发育成杂种植物 5、转基因的植物细胞可发育成具有新性状的植物体 8、影响器官发生的主要因素有哪些 答:1、外源激素的影响2、物理因素光照、温度3、外植体的生理状态4、培养物的年龄 9、何谓胚状体胚状体与合子胚有何异同 答胚状体 离体培养条件下没有经过受精过程但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物此现象无论在体细胞培养还是生殖细胞培养中均可以看到因而统称为体细胞胚或胚状体。 异同 细胞胚具有两极性而器官发生是单极的。细胞胚维管组织分布是独立的y 字形结构形成的再生植株遗传性比器官发生的稳定。 10、离体培养条件下胚状体的产生有几种方式 答直接从外植体上产生体细胞胚 由愈伤组织产生 悬浮培养中由胚性细胞复合体表面产生 有悬浮培养中游离的单细胞产生 由单倍体细胞产生 11、胚状体的发育大约要经过哪几个时期 答一、诱导期 二、胚胎发育期 12、影响胚状体发生的主要因素有哪些 答因素氮源 生长素 组织起源 13、如何区分离体培养条件下的不定芽与胚状体 答体细胞经过了胚胎发育过程具有胚根、胚芽和胚轴的完整结构并与原外植体的微管组织无联系是个相对独立的个体区别于组织培养中以器官发生方式分化的不定芽和不定根。 14、目前研制的人工种子结构是怎样的 答人工种子由以下三部分组成 具有良好发育的体细胞胚并能发育成正常完整植株广义的体细胞胚由组织培养中获得的体细胞胚即胚状体、愈伤组织、原球茎、不定芽、顶芽、腋芽或小鳞茎等繁殖体组成。人工胚乳一般由含有供应胚状体养分的胶囊组成养分包括矿质元素、维生素、碳源及激素等。胶囊之外的包膜称之为人工种皮有防止机械损伤及水分干燥等保护作用。 6 15、控制胚性细胞同步化的方法有哪些 答抑制剂法促进细胞同步分裂低温处理促进细胞同步分裂渗透压控制同步化法同步胚的分段收集筛选法通气法。 16、人工种子繁殖体如何处理人工种子的制备要点有哪些 答繁殖体的处理体细胞胚形成后需要在无激素培养基上经过一定阶段的后熟培养然后进行脱水干燥再将畸形胚选出后才能进行包埋。在脱水之前用aba处理体细胞胚强迫其进入休眠更有利于长期储存。微型变态器官繁殖体不能过度脱水但亦需要适当干燥除去表面多余的水分同时要进行表面消毒处理以防止包被后的感染。为了延长储存时间需根据使用季节进行适当的休眠处理。以微芽为繁殖体时不能进行脱水处理但必需筛选生长健壮、组织充实的芽进行包埋。 第十二章课后思考题仅供参考 1. 简述动物细胞培养的特点与营养需求 答针远细胞培养的各种方法相应的培养特点 1、 转瓶管培养系统 特点优点结构简单投资少技术熟练重复性好放大只需要简单地增加转瓶管数量。 缺点劳动强度大占地空间大单位体积提供细胞生长的表面积小细胞生长密度低培养时监测和控制环境条件受限制。 2、反应器贴壁培养 细胞贴附于固定的表面生长不因为搅拌而跟随培养基一起流动。特点优点比较容易更换培养基不需要特殊的分离和培养设备。缺点扩大规模较难不能直接监控细胞生长情况。 3、 悬浮培养法主要用于非贴壁依赖型细胞的培养。如杂交瘤细胞、 淋巴细胞、和许多肿瘤细胞等。特点用于实验室的普通悬浮反应器是一种带有搅拌器的旋转瓶。 4、固定化培养固定化培养是将动物细胞与非水溶性载体结合起来在生物反应器中进行大规模培养的方法。特点具有细胞生长密度高抗剪应力和抗污染能力强细胞易与产物分开利于产物分离和纯化。 针对与植物细胞培养的区别即思考题7动物细胞的培养有一下特点 a.培养基不同植物细胞固体培养基动物细胞液体培养基 b.培养基的成分不同动物细胞培养必须利用动物血清植物组织培养则不需要。 c.产物不同植物组织培养最后一般得到新的植物个体而动物细胞培养因为动物体细胞一般不能表达其全能性因此得到的是同一种的细胞。 d.原理不同植物组织培养的原理为植物细胞的全能性动物细胞培养的原理为细胞的增殖。 营养需求 动物细胞培养液的成分葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。动物细胞培养成功的关键在于培养液中是否含有动物血清因为由于动物细胞生活的内环 7 境还有一些成分尚未研究清楚所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境此外动物血清中也包含了一些动物的激素和酶可以促进细胞的发育。 动物细胞培养液的特点液体培养基、含动物血清。 动物细胞培养的条件无菌、无毒的环境营养物质合成培养基温度和ph36.50.57.27.4气体环境氧气和二氧化碳等。 2. 试述动物细胞培养在生物技术中的应用潜力 答a.生物制品的生产酶、生长因子、疫苗和单抗 b.转基因动物的培养 转基因鱼、转基因小鼠 c.检测有毒物质 d.医学研究 3、简述动物细胞工程技术应用的两面性。 答 4、举例说明动物细胞培养的目的与用途。 答 5、简述细胞冷冻的原理和方法。 答主要冻存方法超低温保存。 细胞冷冻技术的关键是尽可能地减少细胞内水分减少细胞内冰晶的形成。快冻慢溶 6、接触抑制与密度抑制有什么异同。 答接触抑制:细胞从接种到长满容器表面后由于细胞繁殖数量增多相互接触后不再增加接触抑制。 密度抑制: 细胞接触汇合成片后只要营养充分细胞仍能进行增殖分裂但当细胞密度达到一定程度后营养相对缺乏代谢产物增多发生密度抑制现象。 8、试举一例说明细胞建系的全过程列出主要方法、步骤及所需的仪器设备。 答 9、试述动物细胞生物反应器的发展趋势。 答 第四章 名词概念 微繁殖是指在离体培养条件下醋杂帕贾仓甑木狻秆俊镀燮绕鞴佟橹细胞进行无菌培养经过不断地切割和重复培养使其增殖并再生形成完整植株在短期内获得大量遗传性均一的个体的方法。 繁殖系数经一次增值培养或在一定时间段内由一个繁殖体所增殖获得的总繁殖体数或苗 8 数。 玻璃化也称超水化作用是离体培养过程中试管苗发生形态、生理和代谢异常的现象。 褐变是指组织培养中由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成棕褐色的醌类物质并向培养基中扩散抑制培养物生长甚至导致其死亡的现象。 原球茎兰科植物的种子在萌发初期并不出现胚根只是胚逐渐膨大以后种皮的一端破裂膨大的胚呈小圆锥状称作原球茎。 茎尖分生组织指茎尖最幼龄叶原基上方的由2或3层分生细胞组成的很小区域一般最大直径不超过0.1mm长度0.25mm最小的茎尖长度仅有几十微米有时也称顶端分生组织。 不定芽相对于顶芽和腋芽由植物的其他部位或器官、组织上通过器官发生重新形成的、无固定着生位置的芽统称为不定芽。 2、植物离体无性繁殖主要适用于哪些植物与常规无性繁殖相比有什么优势 植物离体无性繁殖主要适用于园艺观赏植物、农作物、药用植物及经济林木的种苗生产。 1周期短便于控制培养条件。繁殖速度快经济效益高。2占用空间小不受地区、季节限制。3繁殖珍稀、濒临苗木和突变体是优良品种培养的有效途径。4利物保持原来品种的特性。 3、离体无性繁殖中培养物的增殖方式有哪几种各有何特点 离体无性繁殖中培养物的增殖方式有 4种。 1腋生枝型 特点1繁殖率高2能保持植物遗传稳定性3可缩短林木繁殖周期。 2不定芽型 特点1繁殖率非常高但繁殖速度较慢 2遗传性稳定。 3胚状体发生型 特点1胚状体发生数量多速度快结构完整繁殖系数高2遗传性稳定。 4原球茎型是兰花种子萌发时产生的呈珠 粒状、缩短的、类似嫩茎的器官可萌发成苗 4、离体无性繁殖一般可分为哪几个阶段简述其操