细胞工程总复习

1、第一章 绪论一、概念细胞工程：是运用细胞生物学、分子生物学和微生物学的基本理论及工程学原理，以生物体组织或细胞为研究对象，按照预定目标，有计划地大规模培养生物组织和细胞，获得生物产品，或改变生物性状，为人类生产或生活服务的学科。组织培养：利用生物体的各部分组织、细胞或器官进行离体培养，包括动植物组织、细胞核器官、植物花药和花粉培养，动物生殖细胞、胚胎和干细胞培养等，使之形成细胞群，愈伤组织或完整有机体。染色体工程：是指借助于物理、化学或生物学等方法，将生物染色体有目的地添加、消除或置换，从而改变生物染色体的数目和结构，达到改变生物体性状的目的。转基因生物：是指利用细胞工程结合基因工程的方法将人

2、们需要的目的基因导入到受体生物细胞中，使外源基因与其染色体基因组整合，并随着细胞的分裂而增殖，并使目的基因在受体生物体内表达，并稳定遗传给后代。二、简答（一）细胞工程的研究内容？u 组织培养u 原生质体培养和细胞融合u 染色体工程u 转基因生物u 植物无病毒植株培养及繁殖u 动物胚胎移植u 动物体外受精和克隆动物u 微生物发酵和固定化技术u 种质资源保存或保藏第二章一、概念细胞全能性：是指植物体的每个活细胞都具有该植物的全套遗传信息，与合子一样具备发育成完整植株的潜能。细胞增殖的方式：（一）无丝分裂（二）有丝分裂（三）减数分裂有丝分裂：是指一种真核细胞分裂产生体细胞的过程。细胞坏死：指细胞受到

3、物理、化学或生物因素（如机械损伤、毒物、微生物、辐射等）的侵袭而造成的细胞崩溃裂解，是一种被动的、突发性的、非生理性死亡。细胞凋亡：是指细胞在一定的生理或病理条件下，受基因调控主动结束生命的现象。由于受严格的由遗传机制决定的程序性调控也称细胞程序性死亡。细胞分化：胚胎细胞分裂后，后代细胞在形态结构和生理功能上发生差异的过程。细胞决定：发育过程中不同细胞有着自己的特殊发育方向。细胞在发生形态和功能的分化之前，就已收到约束，而具有向着特定方向分化的趋势。二、简答（一）细胞分化的基本特征？答：细胞形态和功能间出现稳定差异；细胞生理状态发生改变；细胞分化潜能逐渐变窄；细胞核分化潜能保持完整；（二）什么

4、是细胞的全能性？动物和植物细胞的全能性如何理解？答：细胞全能性是指细胞具有发育成完整个体的潜能，其物质基础是具有供发育所需要的整套的遗传物质。因为动物细胞和植物细胞都是由受精卵经有丝分裂而来，遗传物质和受精卵相同，因此都具有供发育所需要的全套遗传物质，从可能性上讲都具有发育的全能性。但是就目前已经通过植物组织培养可将例题的植物细胞培养成新植株，证明了植物细胞的全能性，而动物细胞在体外只能培养成细胞或组织器官，而不能发育成完整个体，而利用核移植的方法克隆而来的动物也只能说明其细胞核具有全能性。所以，目前为止，所说的植物和动物细胞具有全能性是指植物的体细胞和动物的细胞核具有全能性。第三章 细胞工程

5、基本技术一 概念消毒：是指杀死物体上病原微生物的方法，并不一定能杀死含芽孢的细菌或非病原微生物。灭菌：是指杀灭物体上所有微生物的方法。灭菌要求高，包括杀灭细菌芽胞在内的全部病原微生物和非病原微生物。二简答细胞工程实验室的基本结构？第四章 植物组织培养技术一、概念植物组织培养：在离体（in vitro）条件下，利用人工培养基对植物器官、组织、细胞和原生质体等进行培养，使其长成完整的植株。 极性：细胞的结构或物质分布形成轴性梯度，产生不对称极的特性。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。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。

6、（多在外植体切面上产生，且多为薄壁细胞）继代培养：愈伤组织在培养基上生长一段时间后，营养物枯竭，水分散失，并积累了一些代谢产物，此时需要将这些组织转移到新的培养基上，这种转移为继代培养。细胞分化：细胞形成不同的结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。脱分化：已分化的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分生组织状态的过程。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。胚状体：在离体培养过程中产生一种形似胚，功能与胚相同的结构。胚状体及体细胞胚。植物细胞全能性：植物离体繁殖：指利用植物组织培养技术对外植体进行离体培养，使其短期内获得遗传性一致

7、的大量再生植株的方法。褐变：是指外植体在培养过程，自身组织从表面向培养基释放出褐色物质，以致培养基逐渐变成褐色，外植体也随之进一步变褐而死亡的现象。花药培养和花粉培养：指离体培养花药和花粉，使花粉改变原来的配子体发育途径，转向孢子体体发育途径，形成花粉胚或花粉愈伤组织，最后形成花粉植株从中鉴定出单倍体植株并使之二倍化的细胞工程技术胚胎培养：指使胚或具胚器官（如子房、胚珠等）在离体无菌条件下发育成幼苗的技术。幼胚培养：则指胚龄处于早期原胚、球形期胚、心形期胚、鱼雷期胚的培养。成熟胚培养：一般指子叶期至发育成熟胚的培养，其培养较易成功。胚培养：指在无菌条件下将胚从胚珠或种子中分离出来，置于培养基上

8、进行培养的技术。胚乳培养：指对处于细胞期的胚乳组织进行离体培养的方法。胚珠培养：是指未受精或受精后的胚珠离体培养。离体授粉（离体受精）：离体授粉指在无菌条件下培养未受精子房或胚珠和花粉，使花粉萌发进入胚珠，完成受精过程。脱毒苗：是利用植物组织培养方法，脱除影响植物正常生长的病毒，通过可靠的检测技术验证，然后采用无菌快繁获得的不带特定病毒的苗木。指示植物：病毒学家在研究新的或可疑的病毒，尤其是可以通过汁液传播的病毒时，希望能寻求到一种转株寄主植物，而这种转株寄主能对汁液接种产生迅速和特有的反应，如能在接种叶片上形成局部病斑等，通常将这种转株寄主植物称为指示植物。二、简答（一）体细胞胚发生的途径？

9、1.直接从器官外植体上发生2.愈伤组织发生 3.悬浮细胞发生4.单倍体细胞发生 5.原生质体发生 （二）植物组织培养的基本步骤？1.无菌外植体的获得2.初代培养物的建立3.形态发生和植株再生4.培养物的观察和记录（三）植物离体繁殖的特点？1、繁殖效率高。2、培养条件可控性强。3、占用空间小。4、管理方便，利于自动化控制。5、便于种质保存和交换。（四）病毒的分布特点？答：1.病毒侵染植物后是随维管束转移到其他部位2.老叶和成熟组织及其器官中病毒含量较高，幼嫩和未成熟的组织及器官中病毒含量较低，而在根尖、茎尖生长点0.1-1mm区域几乎不含病毒。（五）植物脱毒的方法？1.热处理脱毒法2.茎尖培养脱

10、毒法3.茎尖培养与热处理相结合脱毒法4.微体嫁接法5.愈伤组织脱毒法6.花药组织脱毒法7.化学方法8.低温结合茎尖培养法（六）脱毒植株检测方法？1.直接检测法2.指示植物检测法3.抗血清检测法4.分子生物学检测法（七）花药和花粉植株倍性鉴定？1.形态鉴定2.结实性鉴定3.染色体数目鉴定4. 遗传标记鉴定5. 流式细胞仪鉴定法（八）基本培养基的选择（1）常用的培养基有MS、Nitsch、B5、N6、H、Miller培养基等（2）基本培养基的影响实质上是无机盐离子浓度、氮源总浓度、铵态氮和硝态氮的浓度和比值等差异造成的。如MS和Nitsch培养基为大多数十字花科和豆科植物所选用。（九）生长调节物质

11、的选择1、在花药和花粉培养的脱分化阶段，生长调节物质的选择是最重要的坏节。2、和花粉培养的主要内容是生长调节物质的筛选，包括生长调节物质的种类、浓度及配比。生长调节物质的选择，主要根据植物种类和植株再生方式来进行。如玉米胚状体发生的适宜激素配比是2mg/L 2, 4-D+1.0mg/L KT+2,0mg/L 6-BA，器官发生则为2.0mg/L 2，4-D+1.0mg/L KT；而葡萄胚状体发生的适宜激素配比则为0.2mg/L NAA+2.0mg/L 6-BA,器官发生为位0.5mg/L 2,4-D+10mg/L +-BA。需要注意的是，附加生长调节物质以尽可能少为好，尤其是2,4-D，否则易

12、产生白化苗。以下是作业生长素、细胞分裂素和赤霉素的作用及相互作用？（1）生长素类诱导愈伤组织形成；诱导根的分化；促进细胞分裂伸长生长。（2）细胞分裂素类诱导芽的分化，促进侧芽萌发生长。促进细胞分裂与扩大；抑制根的分化。（3）赤霉素类 赤霉素主要用于刺激在培养中形成的不定胚发育成小植株，促进幼苗茎的伸长生长。赤霉素和生长素协同作用，对形成层的分化有影响 赤霉素还用于打破休眠，促进种子、块茎、鳞茎等提前萌发（4）生长调节剂之间的相互关系细胞分裂素与生长素相互作用： 当组织内生长素/细胞分裂素比例低时，诱导愈伤组织或器官分化出不定芽；比值高有利于根的分化，抑制芽的形成，比值低是有利于芽的分化，抑制根

13、的形成，比值适中是促进愈伤组织的形成。生长素与赤霉素的相互作用： 当生长素/赤霉素比值高时有利于木质部分化，比值低时有利于韧皮部分化。 植物离体繁殖中器官发生方式?短枝发生型（不定芽型）丛生芽发生型（器官型）器官发生性胚状体发生型原球茎发生型。茎尖分生组织带毒低的主要原因？植物体内，病毒容易通过维管系统而移动，但分生组织中不存在维管系统。病毒在细胞间移动的另一个途径是通过胞间连丝，但是移动速度很慢，难以追赶上活跃生长的茎尖。在旺盛分裂的分生细胞中，代谢活性很高，病毒无法复制。茎尖中存在高水平内源生长素，可以抑制病毒的增殖。倘若在植物体内确实存在着“病毒钝化系统”的话，它在分生组织中应该比在任何

14、其他区域都有更高的活性，因而分生组织不侵染。单倍体培育的意义？克服后代分离，缩短育种年限；选择效率高；有利于隐性基因控制性状的选择；快速获得纯合自交系；其他：复壮；远缘杂交；进行花粉发育等的理论研究。单倍体的鉴定方法？1.形态鉴定2.结实性鉴定3.染色体数目鉴定4. 遗传标记鉴定5. 流式细胞仪鉴定法6.植物胚胎培养的意义胚乳、胚珠和子房培养的意义？答：胚乳培养的意义：胚乳培养再生植株证明了全能性理论； 研究胚和胚乳的关系及胚乳组织的功能；再生植株多为三倍体，产生无籽果实；可以从胚乳愈伤中分离和筛选各种类型的非整倍体植株；胚乳细胞是研究淀粉、蛋白质和脂类天然产物代谢途径的理想系统。胚珠培养的意

15、义：防止杂种胚早期败育，获得杂种植株；受精前胚珠培养，可作为试管受精的基础；未受精的胚珠培养，能培养获得单倍体植株，用于单倍体育种；子房培养的意义：获得杂种植株；未授精子的子房培养为试管受精提供技术基础；未受精子房培养能获得单倍体植株，用于单倍体育种；离体授粉的意义？答：可以克服远缘杂交中不亲和性，特别是离体子房授粉和离体胚珠授粉能消除柱头和花柱所造成的受精前障碍。褐变的原因及预防措施？答：褐变原因： 多酚氧化酶木质素 醌 积累造成毒害。 O褐变的防止措施：（1）选择适宜的外植体（2）选择合适的培养条件（3）外植体预处理（还原剂浸泡）（4）加快继代转接的速度（5）加抗氧化剂（VC、PVP、牛血

16、清、牛蛋白） （6）0.10.5%活性炭第五章 植物细胞培养及次生代谢物生产一、概念植物细胞培养：是指在离体条件下对植物单个细胞或小的细胞团进行培养并使其增殖，获得大量细胞群体的一种技术。细胞融合：指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的技术。细胞同步化：是指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，使细胞保持相对一致的细胞学和生理学状态，便于研究细胞分裂和细胞代谢。植物细胞生物反应器：是指用于植物细胞批量化培养的装置及其相应控制系统。植板率：是能长出细胞团的单细胞在接种单细胞总和中所占的比例。看护培养：是指用一块活跃生长的愈伤组织来促进培养细胞持续分裂和增殖的

17、培养方法。细胞固定化定义：指将游离的细胞包埋在多糖或多聚化合物制备成的网状支持物中，培养液呈流动状态，进行无菌培养的一种技术。初级代谢产物：是通过初级代谢产生的维持细胞生命活动必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类等。次生代谢产物：是通过次级代谢合成的产物，是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。细胞系：是由原代培养经传代培养纯化，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：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方法，由单细胞增殖形成的细胞群。诱导子：指能刺激细胞合成次生代谢

18、产物的物质。二、简答1.悬浮细胞培养的同步化方法？答：物理方法：(1)体积选择法：又称分选法;(2)冷处理法 化学法:(1)饥饿法;(2)抑制法;(3)有丝分裂阻抑法2.提高次生代谢产物的方法?答：选择高产细胞系优化培养基饲喂前体物质使用诱导子（elicitor）改善培养条件改进培养方法固定化细胞培养第六章 植物原生质体培养和体细胞杂交一、概念原生质体：指除去细胞壁的细胞或是一个被质膜所包围的裸露细胞。原生质体融合：是指将植物的不同种、属甚至科间的原生质体，通过人工方法诱导融合，然后进行离体培养，使其再生成为杂种植株的技术。体细胞杂交：两种异源（种、属间）原生质体，在人工控制条件下，相互接触从

19、而发生膜融合，胞质融合和核融合并形成杂种细胞的过程。二、简答1.原生质体培养的意义？u 建立单细胞无性系u 用于原生质体融合u 遗传转化的良好受体u 多种基础理论研究的实验材料2.体细胞杂交的意义？ 实现远缘杂交，形成新的物种； 创造细胞质杂种； 培育作物新种质和新品种；3.杂种细胞的筛选方法？1. 根据物理特性直观选择2. 互补筛选法3. 根据生长和再生能力的差别选择第七章 人工种子一、概念人工种子：是指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽包裹在含有营养成分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中形成的能发芽出苗的颗粒体。人工种子的结构：由胚状体、人工种皮和人工胚乳构成。二、简答（一）人工种子的特点?

20、通过组织培养的方法可以获得数量很多的胚状体而且繁殖速度快，结构完整； 可根据不同植物对生长的要求配置不同成分的“种皮”； 在大量繁殖苗木和用于人工造林方面，人工种子比采用试管苗的繁殖方法更能降低成本，而且方便机械化播种，可节省劳动力； 体细胞胚是由无性繁殖体系产生的，因而可以固定杂种； 有时可以在人工种子中加入某些农药、菌肥、有益微生物、激素等； 胚状体发育的途径可以作为高等植物基因工程和遗传工程的桥梁。 解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。第八章 植物种质资源保存一、概念种质：是决定生物遗传性状，并将遗传信息从亲代传递给子代的遗传物质。种质资源：即为携带各种不同遗传物质的

21、植物总称，又称遗传资源或品种资源，包括栽培，野生及人工创造的各种植物的品种种质资源保存：是指在天然或人工创造的适宜环境条件下，贮存植物种质，使其保持生命力与遗传性的技术。原生境保存（原地保存）：将植物的遗传材料保存在它们的自然环境中。非原生境保存（异地保存）：将植物的遗传材料保存在不是它们的自然生境的地方。种质资源的离体保存：是指对离体培养的小植株、器官、组织、细胞或原生质体等材料，采用限制、延缓或停止其生长的处理措施使之保存，在需要时可重新恢复其生长，并再生植株的方法。二、简答1 为什么要进行种质资源的保存？答：种质资源或称基因库是选育新品种的最基本的原始材料。植物种质资源的多样性由于自然灾

22、害和人为活动受到严重影响，作物品种资源日益匮乏。2 种质资源保存的方法？答：种植保存、贮藏保存、离体保存和基因文库保存。3.超低温保存的原理？答：细胞冰冻结冰保护性脱水理论溶液的玻璃化理论4.离体保存的意义 ？答：可使一些无性繁殖作物种质资源低温长期保存，避免资源的丢失。节省土地和劳力，方法简单，花费少并能在保存中脱毒。一旦利用可快速繁殖；也利于种质交换。5.细胞冰冻结冰保护性脱水理论？答：常温下，细胞及其溶液处于渗透平衡的状态，当温度降到冰点以下时，首先是细胞外溶液部分“冻结”出冰；胞外溶液的浓度升高，破坏了细胞内外溶液的平衡，水分由胞内通过细胞膜向外渗透，细胞收缩，细胞内浓度提高；当温度不

23、断降低时，冻结和渗透过程不断进行，这种过程称为保护性脱水。当复温时，温度升高，冻结的冰不断融化，水分由胞外向胞内渗透，使收缩的细胞膨胀，可能恢复原状。精确控制上述过程，能使细胞在降温、复温、渗透过程中不被损伤而死亡。6.溶液的玻璃化理论？答：溶液在降温时，如果没有均一晶核或晶核生长缺乏足够的时间，就首先形成过冷溶液。继续降温，均一晶核形成。如果降温速度不够快，就形成尖锐的冰晶。降温速度足够快，均一晶核很少或几乎没有形成，或均一晶核生长缺乏足够的时间，溶液就进入无定型的玻璃化状态。7.超低温保存的基本程序？答：植物材料（培养物）的选取材料的预处理降温冷冻及超低温保存解冻：分快速解冻、慢速解冻再培养超低温保存后细胞或组织活力检测第九章 动物细胞培养技术一、概念动物细胞与组织培养：用无菌方法将动物体内细胞或组织取出，模拟体内的生理环境，在体外进行培养，使离体细胞或组织生存、生长并维持结构和功能的一门技术。原代培养：直接从机体取出的细胞或组织进行培养的过程。继代培养：从原代培养的细胞继续转接培养称继代培养.细胞系：由原代细胞培养后经初步纯化，获得的以一种细胞为主、能在体外长期生存的不均一的细胞群体，一般为有限细胞系。细胞株：细胞系经过克隆或其他方法获得、由单细胞形成的单一类型的细胞群