细胞工程

生物细胞工程的思维导图，包括基本技术 、植物组织培养的应用、植物细胞工程、细胞融合技术的应用、动物细胞工程几个方面的内容梳理。

细胞工程

• 植物细胞工程
  • 植物组织培养的应用
    • 快速繁殖
      • 技术
        • 植物组织培养
        • 执行一定程序，幼苗在培养瓶中生长发育，实现精密化、微型化，「微型繁殖」技术
      • 类型
        • 无性繁殖
      • 特点
        • 能够保持优良品种的遗传性状
        • 繁殖速度快
        • 不受季节、恶劣天气的影响（人为控制下的集约化生产）
      • 优点
        • 原料取材少
        • 培育周期短
        • 生产效率大大提高
    • 培养无病毒植物
      • 原理
        • 分生组织中的细胞极少甚至不含病毒
      • 材料和方法
        • 培养茎尖生长点或结合热处理法，通过组织培养除去绝大多数植物的病毒
    • 人工种子
      • 概念
        • 植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包埋在具有养分和保护功能中的包被中，得到适宜条件下能够生根发芽的颗粒体。
      • 原理
        • 植物细胞的全能性
      • 组成部分
        • 胚状体
          • 相当于「胚」，具有生命
        • 人工胚乳
          • 无机盐
          • 糖类
          • 蛋白质
        • 人工种皮
          • 耐压
          • 韧性
          • 无毒害
      • 生产过程
        • 植物组织培养诱导胚状体的发生
        • 胚胎发育同步化的控制
        • 人工种皮的包埋
      • 优点
        • 生产上不受环境限制
        • 繁殖速度快
        • 保持该物种的优良性状
        • 方便贮藏和运输
      • 应用
        • 濒危动物保护
        • 经济植物快速繁殖
  • 植物细胞培养的应用
    • 植物细胞培养
      • 概念
        • 将愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的技术
      • 原理（基础）
        • 植物组织培养
      • 对象
        • 愈伤组织分散得到的悬浮细胞
      • 培养过程
        • 愈伤组织
          • 悬浮细胞
            • 继代培养
              • 细胞次生代谢产物
                • 目的
      • 应用
        • 生产药用原料
        • 生产食品添加剂
        • 生产保健食品
        • 用于工农业生产
      • 优点
        • 细胞生长
          • 周期短
          • 快速高效
        • 条件可控，不受季节和外部影响
    • 单倍体育种
      • 概念
      • 单倍体植株特点
        • 长得弱小
        • 高度不育
      • 原理
        • 染色体数目变异
      • 过程
        • 花药
          • 单倍体幼胚或幼苗
            • 正常植株
        • 花药离体培养
          • 人工诱导多倍体
      • 优点
        • 明显缩短育种年限
  • 细胞融合技术的应用（植物体细胞杂交）
    • 概念
      • 将不同种的植物体细胞在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培养成新的植物体的过程
    • 原理
      • 细胞膜的流动性
      • 植物细胞的全能性
    • 步骤
      • 分离原生质体
        • 概念
          • 除去植物细胞壁后裸露的植物细胞结构
        • 来源
      • 诱导原生质体融合
        • 物理法
          • 离心
          • 振动
          • 电激
        • 化学法
          • 聚乙二醇（PEG）作为诱导剂
      • 诱发细胞壁产生
        • 标志杂种细胞的形成
      • 将杂种细胞培育成杂种植株
        • 方法：植物组织培养
    • 意义
      • 克服远缘杂交不亲和的障碍
      • 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围
    • 问题
      • 不能完全按照人们的意愿来设计植株
• 动物细胞工程
  • 动物细胞和组织培养
    • 概念
      • 在体外模拟体内环境，将细胞或组织在一定条件下培养，使其继续生长增殖并维持原有的结构和功能
        • 材料
          • 大多取自动物胚胎或出生后不久的幼龄动物的器官和组织
        • 场所
          • 体外，模拟动物体内环境
        • 条件
          • 温度适宜
          • 营养充足
          • 无菌无毒
        • 目的
          • 使动物细胞或组织继续生长增殖，并维持原有的结构和功能
    • 原理
      • 动物细胞的生长和增殖
    • 过程
      • 子主题
    • 相关名词
      • 细胞株和细胞系
        • 细胞株
          • 原代细胞一般传至10代左右，细胞生长停滞，大部分衰老死亡，少数细胞存活到40~50代
        • 细胞系
          • 细胞株传代至50代之后又出现生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其培养状态下可以无限制传代
      • 原代培养和传代培养
        • 原代培养
          • 概念
            • 从供体细胞中获取的组织和细胞后的初次培养
          • 特点
            • 培养的细胞最接近体内组织或细胞的生长特性
          • 应用
            • 适用于药物测试、基因表达等实验研究
        • 传代培养
          • 将原代培养的细胞分离稀释，后转入新的培养瓶中继续培养
      • 接触抑制现象
    • 条件
      • 无毒无菌的环境
        • 培养液进行无菌处理
          • 消毒
        • 培养液中加入一定量的抗生素
          • 防止培养过程中的污染
        • 定期更换培养液
          • 防止细胞自身代谢产物对细胞自身造成伤害
      • 必须的营养物质
        • 天然培养基
          • 动物血清
          • 动物组织
          • 鸡胚汁
          • 成分复杂，营养价值高
        • 合成培养基
          • 人工配置培养基
          • 需加入一定量的动物血清
          • 成分明确，便于控制条件
      • 温度
        • 最适温度：36±5℃
      • pH
        • 7.2~7.4
      • 氧气和二氧化碳
        • 氧气95%
          • 直接影响细胞的代谢活动
        • 二氧化碳5%
          • 维持培养液的pH
        • 培养皿/松盖培养瓶置于95%氧气+5%二氧化碳的培养箱中培养
    • 应用
      • 生产生物制品
      • 用于基因检测
      • 检测有毒物质
      • 培养用于科研
      • 解决植皮问题
  • 动物细胞体细胞克隆
    • 概念
      • 运用体细胞克隆技术进行的克隆
    • 关键技术
      • 动物细胞核移植
    • 原理
      • 动物细胞的全能性
    • 意义
      • 克服动物种间杂交繁殖障碍
      • 创造新物种
    • 应用
      • 畜牧业
        • 加速家畜遗传改良进程
        • 促进优良畜群的繁育
      • 医药卫生
        • 由于组织器官的移植
      • 濒危物种
        • 借腹妊娠，拯救珍稀动物
      • 科学实验
        • 大量复制实验动物，减少实验误差
    • 问题
      • 胚胎成活率低
      • 有生理遗传缺陷
      • 安全性问题
      • 克隆人
  • 动物细胞核移植技术
    • 概念
      • 利用显微操作技术等将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物细胞去核卵细胞内使其发育成一个新胚胎，最终发育成新的个体
    • 过程
      • 子主题
    • 应用
      • 医药卫生
        • 生物反应器
        • 组织器官的移植
      • 了解胚胎发育和人体衰老的过程
      • 治疗疾病
  • 动物细胞融合
    • 概念
    • 原理
      • 细胞膜的流动性
    • 过程
      • 4℃条件下，病毒附着在细胞膜上，两细胞相互凝聚
        • 37℃下，病毒和细胞膜发生反应，细胞膜破坏
          • 细胞膜连接部穿通，周边连接部修复，膜复合
            • 质融合，核融合，形成杂种细胞
    • 方法
      • 细胞融合的方法
    • 意义
      • 打破生殖隔离，使远缘杂交成为可能
    • 应用
      • 单克隆抗体
        • 概念
          • 单个B淋巴细胞进行无线增殖形成的细胞群所产生出化学性质单一、特异性免疫强的抗体
        • 制备原理
          • 经过免疫的淋巴B细胞能产生特异性抗体
          • 骨髓瘤细胞在体外可以大量繁殖
          • 动物细胞融合
          • 杂交瘤细胞既能够产生抗体，又可以大量繁殖
        • 制备过程
        • 优点
          • 特异性强
          • 灵敏度高
          • 可能大量制备
        • 应用
          • 作为诊断试剂
          • 用于治疗疾病和运载药物
• 基本技术
  • 植物组织培养技术
    • 概念
      • 依据植物细胞全能性原理，在无菌的条件下，分离植物的器官组织或原生质体，在适宜的条件下培养，使其成为完整植株的技术
    • 原理
      • 植物细胞的全能性
    • 材料
      • 外植体
        • 离体的植物器官、组织、细胞等
          • 茎叶，根叶，幼叶，花粉花药等
      • 选择的原则
        • 组织细胞要具有分裂能力
        • 一般选择含有形成层的部分作为外植体
    • 过程
      • 关键步骤
        • 诱导脱分化
          • 概念
            • 已分化植物细胞形成愈伤组织的过程
          • 愈伤组织
            • 没有特定形态、功能、结构，并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞
          • 培养基
            • 严格的无菌条件
            • 含有水分、无机盐、碳源、氮源、维生素等
              • 碳源一般采用糖类，既可以提供碳源，又可以调节渗透压
            • 细胞分裂素和生长素含量相等：促进愈伤组织的形成：只分裂，不分化
        • 诱导再分化
          • 概念
            • 愈伤组织移植到新的培养基上继续培养，诱导分化成根、芽等器官
          • 胚状体
            • 类似胚的结构，具有胚芽和胚根。合适条件下可以发育成新的植株
          • 培养基
            • 严格的无菌条件
            • 含有水分、无机盐、碳源、氮源、维生素等
            • 细胞分裂素和生长素含量决定生根生芽
              • IAA>CK
                • 诱导根原基的形成
              • IAA<CK
                • 诱导芽原基的形成
      • 步骤
        • 选材
          • 消毒
            • 接种
              • 诱导脱分化
                • 诱导再分化
      • 产物
        • 正常的植株
          • 愈伤组织
            • 根、茎
              • 植株
    • 条件
      • 离体
      • 无菌
      • 一定的营养物质和激素
      • 适宜的pH、温度和湿度
      • 适宜的光照
  • 细胞融合技术
    • 概念
      • 自发或人工的方法使两个或多个细胞融合成一个的技术
    • 原理
      • 细胞膜的流动性
    • 方法
      • 生物法（动物细胞可用）
        • 灭活的仙台病毒
      • 物理法
        • 电场融合法
      • 化学法
        • 聚乙二醇（PEG)
    • 预处理
      • 使用酶解法，用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁
  • 细胞核移植技术
    • 概念
      • 把一个动物的细胞核移植到一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育成一个动物个体的技术
    • 原理
      • 动物细胞的细胞核具有全能性
    • 分类
      • 胚胎细胞核移植
      • 体细胞核移植
    • 方法
      • 显微操作技术
    • 要求
      • 无菌条件
      • 消毒和无菌