2专题21　细胞工程讲解册

第5部分生物技术与工程专题21细胞工程重难透析目录考点1植物细胞工程考点2动物细胞工程考点3胚胎工程考点1植物细胞工程一、植物组织培养重难透析理论基础植物细胞一般具有全能性。(1)原因:生物体的细胞中含有发育成完整个体所需的全套基因;(2)表达的条件:离体、一定的激素和营养物质等过程

注:外植体经过脱分化不一定形成愈伤组织,有些植物外植体通过诱导直接产生胚状体培养条件光照脱分化一般需要遮光,因为脱分化时光照,外植体往往容维管组织,而不愈伤组织再分化要照光,因为适当光照能诱导叶绿素的合成植物激素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生长素和细胞分裂素的比例影响植物细胞的发育方向生长素/细胞分裂素的值=1<1>1促进愈伤组织形成利于芽分化利于根分化蔗糖提供碳源、提供能量、调节渗透压、防止杂菌滋生、化学性质稳定(一般不与其他化合物发生非酶反应)实例菊花的组织培养:

(1)实验中使用的培养基和所有的器械都要灭菌,且每次使用后的器械都要灭菌。(2)接种时注意外植体的方向,不要倒插(涉及外植体内生长素的极性运输)二、植物体细胞杂交技术概念将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术理论基础细胞膜的流动性、植物细胞的全能性操作流程

意义打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等知识拓展

PEG诱导原生质体融合的原理目前普遍认为PEG能够改变细胞的膜结构,使两个细胞接触处质膜的脂类分子发生疏散和重组,从而导致质膜相互亲和,促进融合部分杂种细胞的筛选方法根据原生质体的大小、颜色等的不同来筛选,如叶绿体颜色不同(色素含量不同)的两种植物细胞的原生质体融合后,可在显微镜下观察叶绿体的颜色来识别杂种细胞小表达

[2023浙江1月选考,24(2)改编]在植物体细胞杂交实验中,将两种植物的原生

质体1∶1混合后,通过添加适宜浓度的PEG进行诱导融合,一段时间后,加入过量的培

养基进行稀释,稀释的目的是_________________________________________________。降低PEG浓度,使其失去促融合作用,终止原生质体融合植物繁殖的新途径快速繁殖优点(1)高效、快速地实现种苗的大量繁殖。(2)保持优良品种的遗传特性应用、桉树和铁皮石斛等试管苗的生产作物脱毒原因无性繁殖作物感染的病毒后代,其会导致作物产量降低,品质变差应用植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,可用茎尖进行组织培养,获得脱毒苗,如脱毒、脱毒草莓等作物新品种的培育单倍体育种原理染色体数目变异优点(与杂交育种相比)能够缩短育种年限,在较短时间内获得纯合品系突变体的利用原理植物组织培养中的细胞处于不断增殖的状态,培养条件和诱变因素的影响而产生突变应用从产生突变的个体中筛选出对人们有用的突变体,进而培育成新品种,如抗花叶病毒的三、植物细胞工程的应用细胞产物的工厂化生产一般途径

产物(1)初生代物生长和生存所必需的代,初生代糖类、脂质、蛋白质、核酸等。(2)次生代生物生长所必需的,一般在特定的组织或器官中,并在一定的环境和时间条件下进行。次生代一类小分子有机化合物,如酚类、萜类和含氮化合物等考点2动物细胞工程一、动物细胞培养概念从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后在适宜的培养条件下,让这些细胞生长和增殖的技术。动物细胞培养是动物细胞工程的基础动物细胞培养的条件营养培养液中除含细胞所需的各种营养物质(糖类、氨基酸、无机盐、维生素等)外,通常还会添加血清等天然成分无菌、无毒环境(1)无菌:培养用具、培养液等灭菌,需在无菌环境下操作。(2)无毒:定期更换培养液,防止细胞代累对细胞自身造成危害、pH、渗透压(1):哺乳动物细胞培养的以(36.5±0.5)℃为宜。(2)pH:多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。(3)渗透压:适宜的渗透压,以维持细胞正常形态气体环境(1)O2:细胞代需;CO2:主要维持培养液的pH。(2)置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养动物细胞培养的过程

(1)使用胰蛋白酶和胶原蛋白酶处理动物组织时,需要控制两种酶的处理时间。(2)原代培养和传代培养中细胞不止分裂一次。(3)细胞贴壁和接触抑制。①细胞贴壁:细胞贴附于培养瓶的瓶壁上生长增殖;②接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖(癌细胞培养时不会出现接触抑制现象)干细胞的特点、分类及功能特点在一定条件下,可以分化成其他类型的细胞分类及功能

错

(1)区分原代培养和传代培养的关键是是否进行了分瓶培养。(2)使细胞分散开的原因:使细胞与培养液充分接触保证细胞所需要的营养供应;保证细

胞内有害代及时排出等;防止贴壁生长细胞接触抑制现象。小表达

(选必3P44改编)进行动物细胞培养时,__________(填“可以”或“不可

以”)使用胃蛋白酶分散细胞,原因是________________________________________

_______________________________________________。培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶在此环境下会失活

胃蛋白酶作用的最适pH为1.5,多数动物细胞不可以

二、动物细胞融合技术与单克隆抗体动物细胞融合技术理论基础细胞膜具有流动性常用方法(1)物理法:电融合法。(2)化学法:聚乙二醇(PEG)融合法。(3)生物法:灭活病毒诱导法(如使用灭活的仙台病毒处理)动物细胞融合技术的应用——单克隆抗体制备过程

(1)第一次筛选①方法:使用特定的选择培养基,如HAT培养基,在该培养基中未融合的亲本细胞和具有同种核的融合细胞都会死亡,只有杂交瘤细胞才能生长。②结果:获得杂交瘤细

胞。由于获得的B淋巴细胞种类很多,因此第一次筛选获得的杂交瘤细胞也不只一种。(2)第二次筛选①方法:克隆化培养和抗体检测。使用96孔板对上述杂交瘤细胞进行克隆化培养,利用抗体能与特定抗原结合的原理检测每孔中的抗体。②结果:获得抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(即能分泌所需抗体的杂交瘤细胞)动物细胞融合技术的应用——单克隆抗体应用诊断试剂被广泛用作诊断试剂,在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用,如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病抗体—药物偶联物(ADC)ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)组成,其通过将药物与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤治疗疾病单克隆抗体药物已被广泛用于肿瘤、自身免疫病等疾病的治疗,如利妥昔单抗被用于治疗复发难治的低分化B细胞淋巴瘤优点特异性强(能够与特定抗原发生特异性结合)、灵敏度高(能够准确识别抗原的细微差异)、可以大量制备知识拓展

(1)灭活病毒诱导细胞融合的原理:病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与

细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新

排布,细胞膜打开,细胞发生融合。(2)抗原—抗体特异性结合特性可被用于检测特异性抗体,样品中若存在待测抗体1,则

抗体2(酶标抗体)能够结合,加入酶促反应底物后会出现颜色反应,用特定仪器测量出光

密度变化。如图。错

杂交瘤细胞的特点与单克隆抗体的优点(1)杂交瘤细胞的特点:既能大量增殖,又能产生抗体等。(2)单克隆抗体的优点:能准确地识别抗原的细微差异,与特定抗原发生特异性结合,并

且可以大量制备等。动物细胞核移植技术概念将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术理论基础动物细胞核具有全能性分类动物细胞核移植分为体细胞核移植、胚胎细胞核移植三、动物体细胞核移植技术和克隆动物体细胞核移植过程(1)选取MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)卵母细胞作为受体的原因:MⅡ期的卵母细胞体积大,;细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。(2)去核方法:显微操作法是普遍使用的去核方法。也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。(3)重构胚:人工重新构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力。(4)克隆动物的遗传物质来源:①细胞核中的遗传物质来自供体细胞;②细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞和供体细胞应用(1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育;(2)医药卫生领域:如生产医用蛋白小表达

[2021湖南,22(3)改编]与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功

率更低,原因是_____________________________________。体细胞分化程度高,表现全能性十分困难

胚胎工程概念对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代,以满足人类的各种需求。胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植和胚胎分割等理论基础受精

考点3胚胎工程一、胚胎工程的理论基础理论基础胚胎早期发育

小表达

[2022全国甲,38(1)]在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是______

__________________________________________________________________。未获能的精子不能直接与卵子在体外受精,必须经获能处理后才能获得受精能力

体外受精过程

意义(1)提高动物繁殖能力的有效措施。(2)可以为胚胎移植提供可用的胚胎胚胎移植过程

实质早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移意义(1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(2)缩短供体本身的繁殖二、胚胎工程技术及其应用胚胎分割概念采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术实质动物的无性繁殖或克隆选材选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚过程

意义(1)促进优良动物品种的繁殖,产生的遗传性状相同的后代是进行遗传学研究的宝贵材料。(2)可以在胚胎移植前,进行性别鉴定、遗传病筛查等,对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代具有重要意义小表达

(选必3P62)分割囊胚阶段的胚胎时,为什么要特别注意将内细胞团均等分割?

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