細(xì)胞工程教師用

1、專題一細(xì)胞工程考綱下載：1.植物組織培養(yǎng)2.動物細(xì)胞培養(yǎng)和體細(xì)胞克隆3.動物細(xì)胞融合和單克隆抗體細(xì)胞工程的概念：細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。一、植物細(xì)胞工程：通常采用的技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交（一）植物組織培養(yǎng)：1、概念：植物組織培養(yǎng)：在無菌或人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，稱為

2、植物細(xì)胞的脫分化。或者叫做去分化，就是讓已分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織繼續(xù)進行培養(yǎng)，又可以重新分化成根或芽等器官這個過程叫做再分化。愈傷組織：愈傷組織的細(xì)胞排列疏松而無規(guī)則，是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。外植體：用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織片段。2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞, 都具有發(fā)育成完整生物體的潛能,即每個細(xì)胞都具有全能性。受精卵>生殖細(xì)胞 >體細(xì)胞；植物細(xì)胞>動物細(xì)胞。3、過程：脫分化再分化離體的器官、組織或細(xì)胞成愈傷組織根和芽完整植株

3、無菌操作技術(shù)：消毒：是指用較為溫和的物理或化學(xué)方法殺死物體表面或內(nèi)部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）。滅菌：是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。常用方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌4、實例（選修I ）：（ 1）菊花的組織培養(yǎng)：過程：脫分化再分化移栽菊花組織形成愈傷組織長出叢芽影響因素：材料：種類、年齡、保存時間長短等營養(yǎng)：大量元素和微量元素，維生素、甘氨酸、煙酸、肌醇以及蔗糖等。激素：生長素、細(xì)胞分裂素生長素用量高：利于根的分化、抑制芽的形成細(xì)胞分裂素用量低：利于芽的分化、抑制根的形成生根菊花植株適中：促進愈傷組織的生長 pH 值： 5.8 左右溫度：18 2

4、2oC光照：每日用日光燈照12h實驗操作步驟：制備 MS培養(yǎng)基外植體消毒接種培養(yǎng)移栽栽培（ 2）月季的花藥離體培養(yǎng)：理論基礎(chǔ)：花粉具有全能性過程：脫分化胚狀體分化誘導(dǎo)花藥中的花粉從芽生根移栽愈傷組織再分化花粉發(fā)育過程：四分體時期、單核期、雙核期等階段選材：要選擇初花期、完全未開放的花蕾；花粉最好處于單核靠邊期，花藥培養(yǎng)的成功率最高；確定花粉發(fā)育時期常用的方法是醋酸洋紅法、焙花青鉻礬法，可以將細(xì)胞核染成紅色和藍(lán)黑色。接種：剝離花藥盡量不損傷花藥，否則接種后容易從受傷部位產(chǎn)生愈傷組織；要徹底去除花絲，否則不利于愈傷組織和胚狀體的形成。培養(yǎng)：花藥培養(yǎng)一段時間后開裂，長出愈傷組織或釋放出胚狀體，要將前

5、者及時轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上，如釋放出胚狀體，要盡快在花藥開裂后，將幼小植株分開，分別移植到新的培養(yǎng)基上。5、組織培養(yǎng)的應(yīng)用：微型繁殖（不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實現(xiàn)種苗的大量繁殖）；作物脫毒 （植物分生區(qū)附近的病毒極少，甚至無毒， 因此切取一定大小的莖尖進行組織培養(yǎng)）；人工種子（以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料）；作物新品種的培育單倍全育種（極大地縮短了育種年限）、突變體的利用；細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等。小結(jié)：（ 1）植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的條件有哪些？細(xì)胞離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和其他外界條件（ 2）在植物組培過程中，為什么要進行一系列的消毒，滅菌，并

6、且要求無菌操作？避免雜菌在上面迅速生長消耗營養(yǎng)，且有些雜菌會危害培養(yǎng)物的生長。培養(yǎng)基：用高壓蒸汽滅菌；外植體：酒精、氯化汞接種臺： 70%的酒精；接種工具：酒精燈火焰；工作人員：70%的酒精（二）植物體細(xì)胞雜交：1、概念：就是將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。2、過程：不同植物細(xì)胞酶解法：用纖維素酶和果膠酶制備原生質(zhì)體原生質(zhì)體的融合：誘導(dǎo)方法是物理法（離心、振動、電激法等）和化學(xué)法（聚乙二醇 PEG作為誘導(dǎo)劑）雜種細(xì)胞膜融合是細(xì)胞融合的關(guān)鍵；核融合是在雜種細(xì)胞第一次有絲分裂時進行；融合的標(biāo)志是產(chǎn)生新的細(xì)胞壁。篩選、培養(yǎng)雜種植株再生雜種植株鑒定

7、3、成果和未解決的問題成果：克服不同生物遠(yuǎn)緣雜交的障礙，出現(xiàn)自然界沒有的新品種。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良。二、動物細(xì)胞工程：通常采用的技術(shù)手段：動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、動物細(xì)胞融合、生產(chǎn)單克隆抗體等（一）動物細(xì)胞培養(yǎng)1、概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和增殖。2、過程動物胚胎或幼齡動物的組織、器官剪碎、胰蛋白酶分散成單個細(xì)胞加培養(yǎng)液培養(yǎng)：含糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、血清（血漿）等一些天然成分。制成細(xì)胞懸液原代培養(yǎng)：人們通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)接

8、觸抑制后用胰蛋白酶處理傳代培養(yǎng)：貼壁的細(xì)胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細(xì)胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)過程通常被稱為傳代培養(yǎng)。細(xì)胞株（一般是10 代以內(nèi)）3、條件：（ 1）無菌、無毒環(huán)境（ 2）營養(yǎng)： 含糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素、血清（血漿）等一些天然成分（ 3）溫度和pH： 哺乳動物多以36.5 ± 0.5 oC 為宜；多數(shù)細(xì)胞適宜pH為 7.2 7.4（ 4）氣體條件：O2是細(xì)胞代謝所必需的CO2 主要作用是維持培養(yǎng)液的pH95%的空氣 +5%的 CO24、應(yīng)用：生物制品的生產(chǎn)（病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等）；基因工程；用于檢測有毒物質(zhì)；用于病理、生理

9、、藥理和預(yù)防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù)。植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較：原理培養(yǎng)基成分取材培養(yǎng)結(jié)果植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞的全能性細(xì)胞的增殖礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物素和有機添加劑( 如甘氨酸、瓊脂血清等，屬于液體培養(yǎng)基等 ) ，屬于固體培養(yǎng)基動物胚胎或出生不久的幼齡動物的器官較幼嫩的細(xì)胞、組織、器官或組織可以獲得植株，也可以獲得大量細(xì)只能獲得大量細(xì)胞，不能得到生物個體胞植物快速繁殖與脫毒植物培養(yǎng)應(yīng) 用生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品制造人工種子用于轉(zhuǎn)基因植物的培育都需人工條件下的無菌操作相同點都是合成培養(yǎng)基都需適宜的溫度、 pH 等條件生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品培養(yǎng)皮膚移植

10、的材料檢測有毒物質(zhì)用于生理、病理、藥理學(xué)的研究（二）動物體細(xì)胞核移植和克隆動物1、概念：動物核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。2、原理：動物細(xì)胞核具有全能性3、過程： P47供核細(xì)胞：一般選優(yōu)良動物的傳代培養(yǎng)10 代以內(nèi)的細(xì)胞受體細(xì)胞：去核的M期卵母細(xì)胞（三）動物細(xì)胞融合：1、概念：動物細(xì)胞融合也稱為細(xì)胞雜交，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程，融合后的細(xì)胞稱為雜交細(xì)胞。2、與植物原生質(zhì)體融合的原理相同，方法類似，不同是誘導(dǎo)方法除物理和化學(xué)的方法外還有生

11、物方法滅活的病毒。3、意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和性（四）單克隆抗體：1、單克隆抗體的制備設(shè)計方案：一種 B 淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體雜種細(xì)胞既能迅速大量繁殖，又能產(chǎn)生小鼠骨髓瘤細(xì)胞能無限增殖專一抗體2、過程： P533、單克隆抗體的優(yōu)點：單克隆抗體特異性強、靈敏度高4、單克隆抗體的應(yīng)用：作為診斷試劑、用于治療疾病和運載藥物出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜

12、異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之