专题2__细胞工程__知识点梳理含教材答案

1、专题2细胞工程派细胞工程的概念：是指导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。是指以细胞为根本单位，在体外无菌条件下，进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改进生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。* 应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学* 操作水平：细胞细胞器水平的操作* 研究的目的：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（定向改造派细胞工程的类型1、按研究对象可分为：植物细胞工程、

2、动物细胞工程、微生物细胞工程2、按所用技术可分为：植物组织培养、植物体细胞杂交动物细胞培养、动物细胞融合和单克隆抗体制备、细胞核移植技术和动物体细胞克隆一、植物细胞工程属于无性繁殖* 有性生殖、无性生殖.概念：不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式。分裂生殖由一个生物体直接分裂成为两个新个体。这两个新个体，大小和形状根本相同。草履虫细菌新个体是由母体直接产生出出芽生殖在母体的一定部位上长出芽体。芽体长大以后从水嘱、来，新个体所含的遗传物质母体上脱落 F F 来，成为与母体一样的新个体。酵母菌与母体的相抱子生殖真菌和一些植物，能够产一种无性的生殖细胞，根霉、何，因向新个称抱子。

3、抱子在适宜的环境条件下，能够萌发并铁线蕨体能够保持母长成新植株。体的一切性营养生殖植物体营养器官的一局部，在与母体脱离后，能草莓、状。够发育成才-个新个体。马铃薯优点：保持优良品种的遗传特征。1.概念：由亲本产生有性生殖细胞，经过两性生殖细胞的结合，成为合子，再由合子发育成新个体的生殖方式。2.意义：产生的后代具备了双亲的遗传特性，具有更强的生活力和变异性，对于生物的生存和进化具有重要的意义。一理论根底原理：细胞全能性1 1 . .细胞全能性的概念：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生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。2 2 .理论依据：生物体内几乎每一

4、个细胞内都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。3 3 . .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；分化程度低的细胞分化程度高的细胞4 4 . .实现全能性的条件1 1离体状态。2 2环境条件条件适宜如营养物质、激素、温度等理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植物的潜力，但是在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种器官和组织，是因为在特定的时间和空间条件下，细胞的基因会有选择的表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。基因选择性表达。即未离体细胞只能在机体的调控下定向分化，不能表达其全能性。【特别提示】

5、目前的实验证明，离体的植物体细胞的全能性得到了充分的表达如植物组织培养。离体的动物体细胞,其全能性受到限制，细胞核具有全能性如克隆技术培养动物个体，需要去核卵细胞的细胞质才能表达出来。；动物体细胞克隆的关键是细胞核移植技术。派细胞分化1 1概念：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。2 2原因：不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的。3 3特点：普遍性、持久性、稳定性、不可逆性4 4意义：细胞分化是生物个体发育的根底。二植物细胞工程的根本技术：植物组织培养，植物体细胞杂交技术(1)(1)概念：是指依据细胞全能性的原理，在无菌和人工控制条件下

6、，将离体的植物的器官、组织、细胞或原生质体称为外植体 ，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，最终形成完整植株。长成局部或完整植株的技术。(2)(2)理论根底：植物细胞的全能性。(3)(3)条件：离体、无菌、营养物质、激素、光照等其他适宜条件。首先用消毒剂除去外植体外表的微生物，在无菌条件下将其放到适宜的培养基上。培养基一般有五类成分:水无机营养：包括大量元素和微量元素。有机营养：主要有糖、维生素、氨基酸。生长物质：指植物激素，常用的有生长素利于生根和细胞分裂素利于生芽，离体培养物的根芽分化取决于激素间的比例。此外，赤霉素对刺激细胞的伸长也有一定的作用。天然附

7、加物：如椰子乳、酵母提取物等。(4)(4)过程：离体的植物器官、组织或细胞一-脱分化一-愈伤组织一-再分化一-试管苗一-植物体外植体消毒生长素及细胞分裂素避光生长素及细胞分裂素给光植物组织培养过程：取外植体离体的器官、组织、细胞，注意要消毒可用次氯酸钠、无菌水处理，在超净工作台上操作 ；将外植体接种到培养基，并封口培养基成分：有机物、生长素、细胞分裂素、水、矿质元素、琼脂；通过脱分化，形成愈伤组织挑选出没有被污染的；进行转接到分化培养基上，进行再分化生长素浓度较高利于生根，细胞分裂素浓度较高利于生芽；一段时间后诱导出试管苗；移栽到大田。注意：整个过程要进行无菌操作调控：生长素和细胞分裂素的比例

8、/1特点：无定形状态、薄壁细胞、高度液泡化、排列疏松无规那么I光*相关概念:愈伤组织：细胞排列疏松而无规那么是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。脱分化：由已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程。再分化：愈伤组织生长一段时间后再移植到新的培养基人教版：分化培养基上继续培养，重新诱导分化形成根、芽等器官的过程。培养基：固体培养基，含有矿质元素，碳源蔗糖，氮源，植物激素，维生素(5)(5)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。图示如下:愈伤组织再分化未分化营养条件：水、无机盐、蔗糖、 氨基酸、 维生素等激素：生长素类和细胞分裂素类温

9、度：无菌：是一团没有特定结根、芽胚状方法：离体的植物器官、组织或细胞一愈伤组织一根、芽等器官一植物体原理：植物细胞的全能性优点：快速繁殖、培育无病毒植株等缺点：技术要求高、培养条件严格实例：制备人工种子1 1概念:就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。2 2、理论根底：植物细胞的全能性、细胞膜的流动性。3 3、方法：去除细胞壁一诱导原生质体融合一筛选杂种细胞一组织培养4 4、过程附:a a 原生质体：是指去除植物细胞壁后获得的裸露的植物细胞结构等。b b 诱导植物细胞融合的方法：厂T 物理法：离心、振动、电激等。化学法：一般用聚乙二醇PEGP

10、EG作为诱导剂。5 5融合实质：原生质体的融合6 6完成标志：杂种细胞再生出细胞壁7 7意义：克服远源杂交不亲和的障碍。打破特种之间的生殖隔离，扩大遗传重组范围。*细胞工程育种之二一一植物体细胞杂交育种*细胞工程育种之植物组织培养育种一植物体A A 细胞纤维素酶和果胶酶AA A 原生质体B细胞纤维素岫和果胶岫-B*原生.杂种质体融医生壁细胞植物体原理：植物细胞的全能性变异原理：染色体变异；融合原理：细胞膜具有一定的流动性优点：克服远源杂交不亲和的障碍，培育出作物新品种。缺点：技术复杂，不能按人们的需要表现出亲代的优良性状。实例：番茄一马铃薯的培育【知识架构】植物细胞的融合（三）植物细胞工程的应

11、用：探究植物科学理论的重要手段，微型繁殖、培养脱毒苗、生产人工种子、培养新品种单倍体育种、转基因植物的培养，细胞产物的工厂化生产。1 1 . .植物繁殖a.a.微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。特点：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。b.b.作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒因为植物分生区附近的病毒极少或没有植物分生区附近，如茎尖、根尖，由于细胞分裂快，很少被病毒感染，甚至无病毒，因而被用来培育无病毒植株。c.c.人工种子：概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。是方法：去掉细胞壁一诱导原生质体

12、融合一组织培养杂植种株再分化一植物体植恸细胞A植物细胞E方法?人工诱导促进融合的方法？愈伤蛆组ABAB 的筛选脱分化再生出细胞壁指在植物组织培养中得到的体细胞胚状体，包埋在含有营养物质和保护物质的包被中，在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。也可用不定芽、顶芽和腋芽等为材料制作人工种子。优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输2 2 .作物新品种培育：单倍体育种和突变体的利用。I I . .单倍体育种：a a 过程：植株AaBbAaBb通过减数分裂得到花粉ABAB、AbAb、aBaB、abab 四种类型；一-对花粉进行花药离体培养技术是植物组织培养，得到单倍体植株；一-对其

13、幼苗时期进行秋水仙素处理，得到了正常的纯合二倍体植株AABBAABB、AAbbAAbb、aaBBaaBB、aabbaabb 四种类型。b优点：明显缩短育种年限，迅速获得纯系植株。IIII. .突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体3.3.细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细胞产物。细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。【总、结】：植物组织培养和植物体细胞杂交的比拟名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程植物细胞Ar参

14、史原生质体A、 导*触套的原生原生质体质体AR去皇再生联植物细胞B杂细胞AB睨分化杂种将分化愈仿植株组织离体的植物器官，揖织或海胞r股牙化患伤组织i再分化根，芽或胚状体植物体考前须知选材：选取根尖、茎尖、形成层部位、最容易诱导脱分化光照：脱分化过程不需光照，再分化过程一定要启光去细胞壁的方法：酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶人工诱导融合的方法：物理法：离心、振动电激化学法：用聚乙二醇诱导【知识拓展】1 1、微型繁殖与作物脱毒、人工种子、单倍体育种作物脱毒、人工种子、单倍体育种的培育过程均有采用微型繁殖的技术。作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒的如茎尖、根尖，才能繁殖出无毒的幼苗。人工

15、种子采用的还是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。单倍体育种的优点是后代无性状别离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。单倍体育种从本质上说属于有性生殖，这一点与微型繁殖有所区别。但单倍体育种首先要进行花药离体培养，采用还是微型繁殖的技术，然后用秋水仙素处理，获得纯合子。二、动物细胞工程X常用的技术手段：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。其中动物细胞培养技术是根底技术一动物细胞培养1、概念：动物细胞培养就是从动物机

16、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。*这项技术是动物细胞工程的根底。*用于培养的动物细胞和组织大多取自动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织。2 2、原理：细胞增殖3、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一剪碎一用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞一制成细胞悬液一转入培养瓶中进行原代培养一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。附：相关概念福创物幻I貌蚊二小她辟蛆组用胰盅白的处理形6A分散成中干细胞用培界%稀祚制成胡胞后灌转入埼捧油中进行原代楂英贴酒瓶壁的fUJ脆川麟贯白色处理分验

17、成单个州Mk制成细胞息液M人培养液中边行传代养培养瓶中继续培养。一般情况下，传代培养少局部细胞克服细胞寿命的自然极限，获得细胞贴壁：培养时悬液中分散的细胞很快就会贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到外表相互相互接触时，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：是指从供体获取组织或细胞后的初次培传代培养：将原代培养的细胞别离稀释后转入新的10-5010-50 次后，细胞增殖会明显放缓，甚至完全停止，但有不死性，这些细胞已经发生了些竺，即细胞内遗传物质发生了改变，细胞正在朝着等同于癌细胞的方向开展。细胞株：原代细胞一般传至 1010 代左右细胞生长停滞，大局

18、部细胞衰老死亡，少数细胞存活到 40504050代，这种传代细胞为细胞株。细胞系：细胞株传代至 5050 代后又出现细胞生长停滞状态，只有局部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。4、动物细胞培养需要满足以下条件1 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 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。合成培养基中通常需参加等天然成分。3 3温度：适宜温度：哺乳动物多是 C+CC+C；pHpH: :。4 4气体

19、环境：? ?细胞培养所需气体主要是 O O2和 COCO2,O O2是细胞代谢所必需的，COCO2的主要作用是维持培养液的 PHPH。?进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于 95%95%空气加 5%5%COCO2的混合气体的培养箱中进行培养。附：培养基的的种类按来源分天然培养基：主要取自动物血清、动物组织提取液和鸡胚汁等，具有营养价值高、成分复杂的特点。合成培养基：是人工配制的，具有成清楚确、便于控制实验条件的特点。5、动物细胞培养技术的应用：1 1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，都可以借助动物细胞的大规模培养来生产。2 2作为基因工程的受体细胞。3

20、 3用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。4 4用于医学研究。培养医学研究的各种细胞。*植物组织培养与动物细胞培养的比拟植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞的增殖培养基的物理性质固体液体合成培养基培养基的成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、激素等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等结果培育成新的植株或组织培育成细胞系或细胞株血清、血浆培养目的植株快速繁殖脱毒植株的培育人工种子生产药物、杀虫剂等转基因植物的培育蛋白质生物制品的生产皮肤移植材料的培育检测有毒物质生理、病理、药理学研究取材植物幼嫩的部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织其他条件均为尢菌操作，需要

21、适宜的温度、pHpH、O O2等条件二动物体细胞核移植技术和克隆动物细胞核移植是一种利用显微操作技术将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟卵细胞内的技术。1 1、动物核移植概念：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成动物个体。将供体体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成胚胎，进而形成个体的技术。关键：细胞核移植技术*克隆的含义：克隆cloneclone是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。现

22、在那么指个体、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物。* 选用去核卵（母）细胞的原因：卵（母）细胞比拟大，容易操作；卵（母）细胞细胞质多，营养丰富；细胞质不会抑制细胞核全能性的表达。* 在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。2 2、种类：哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植比拟容易和体细胞核移植比拟难。3 3、体细胞核移植的大致过程是：高产奶牛提供体细胞进行细胞培养；同时采集卵母细胞，在体外培养到减二分裂中期的卵母

23、细胞，去核显微操作注：为什么要用卵细胞？它可以提供充足的营养；操作简便；细胞质不会抑制细胞核全能性的表达;将供体细胞注入去核卵母细胞；通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎；将胚胎移入受体代孕母牛体内；生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛。见下列图取出界兰白尸二、取HA编附核面母羊的九鹿怕庖培养整牌阳航克隆羊多利的产生过程黑面薛革由西埔 h去枝卵如葩物味如电标逸异猴仲对牛受体母牛I1冏期发惟必堀I司期排邱I俱体公牛一混野押期j质量檀暂，培养一靶断的故,好蛛髓和I分螺4芯胎像域的醛小4 4、体细胞核移植技术的应用:电嘛时加及去除卵细胞中的方勉鞅，i胞力聚，郭郭成早期服府另一只西

24、格型苗来面时羊的子宫中*（代孕）取出苏格二殖血母T-的受如刘葩I1 1在畜牧生产中，可以加速家畜遗传改进进程，促进优良畜群繁育；2 2在保护濒危物种方面，可以增加这些动物的存活数量;3 3在医疗卫生领域:转基因克隆动物可以作为生物反响器，生产许多珍贵的医用蛋白;在治疗人类疾病时，转基因克隆动物细胞、组织和器官可以作为4 4研究克隆动物和克隆细胞可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；5 5用克隆动物做疾病模型，能使人们更好的追踪研究疾病的开展过程和治疗疾病的方法。5 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。*细胞工程育种之三一一动物细胞核移植育种方法：细

25、胞核移植一重组细胞一培养成早期胚胎一胚胎移植原理：动物细胞核的全能性优点：快速繁殖优良品种，保存濒危物种，有选择地繁殖某性别的动物。缺点：导致生物品系减少，个体生存能力下降。实例：“多利羊等克隆动物的培育附：现代生物技术育种小结比公、基因工程育种细胞工程育种植物组织培养育种植物体细胞杂交育种动物细胞核移植育种原理基因重组植物细胞的全能性植物细胞的全能性变异原理：染色体变异；动物细胞核的全能性异体移植的供体;人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后可以用于组织、器官的移植。融合原理：细胞膜具有一定的流动性方法提取目的基因一装入载体一导入受体细胞一基因表达一筛选出符合要求的新品种离

26、体的植物器官、组织或细胞一愈伤组织一根、芽一植物体去掉细胞壁一诱导原生质体融合一组织培养细胞核移植一重组细胞一培养成早期胚胎一胚胎移植优点目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。快速繁殖、培育三病毒植株等克服远缘杂交/、亲和的障碍,培育出作物新品种。快速繁殖优良品种,保存濒危物种,有选择地繁殖某性别的动物。缺点技术复杂，存在平安性问题。技术要求局、培养条件严格。技术复杂，不能按人们的需要表现出亲代的优良性状。导致生物品系减少，个体生存能力下降。举例抗软化番茄、转基因鲤鱼等。制备人工种子、试管苗的培育、 培养转基因植物等。白菜一甘蓝的培育、“番茄一马铃薯的培育。“多利羊等克隆动物的

27、培育。三动物细胞融合1 1、概念：指在一定条件下将 2 2 个或多个动物细胞融合为一个细胞的过程。融合后形成的具有原来多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。附：诱导动物细胞融合的方法主要有物理法如电激、化学法如聚乙二醇、生物法如灭活的病毒3 3、意义：克服远源杂交的不亲和性。成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物生物新品种培育手段。4 4、动物细胞融合与植物体细胞杂交的比拟:细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合理论根底细胞的全能性、细胞膜的流动性细胞增殖、细胞膜的流动性融合前处理酶解法去除细胞壁纤维素酶、果胶酶注射特定抗原，免疫处理正常小鼠两个或2 2、过程不同来源的细胞诱导因素杂交细胞的重

28、要诱导手段物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇PEGPEG物理法:离心、振动、电激化学法：聚乙二醇生物法：灭活的病毒灭活的仙台病毒诱导过程第一步：原生质体的制备酶解法第二步：原生质体融合物、化法第三步：杂种细胞的筛选和培养第四步：杂种植株的诱导与鉴定正常小鼠免疫处理动物细胞的融合物、化、生法杂交瘤细胞的筛选与培养专一抗体检验阳性细胞培养单克隆抗体的提纯结果族取杂种植株获得杂种细胞，以生产细胞产品用途和意义克服远缘杂交的不亲和障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围应用：白菜-甘蓝等杂种植株1 1制备单克隆抗体2 2诊断、治疗、预防疾病，例如“生物导弹治疗癌症四单克隆抗体1 1、抗体：一个 B B

29、淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中别离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。*概念：机体受抗原刺激后产生的，并且能与该抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。*分布：主要分布于血清中，也分布于组织液及外分泌液中。2 2、单克隆抗体的制备过程：对免疫小鼠注射特定的抗原蛋白目的使小鼠产生了效应 B B 细胞；提取 B B 淋巴细胞；同时用动物细胞培养的方法培养骨髓瘤细胞并提取；促使它们细胞融合注：融合的结果是有很多不符合要求的；如有 2 2 个 B B淋巴细胞融合的细胞等，所以要进行筛选;在特定的选择培养基上筛选出融合的杂种细胞特点是能迅速大量增殖，又能产生专一的抗体;然后对它进行克隆化培养和抗体检测筛选出能够分泌所需抗体的杂种细胞;最后将杂交瘤细胞在体外做大规模培养或注射入小鼠腹腔内增殖,到大量的单克隆抗体。的特点：既能大量繁殖