细胞工程

这是一个关于细胞工程的思维导图，细胞工程是一个综合性的生物技术领域，它涵盖了植物细胞工程、动物细胞工程和胚胎工程等多个方面。可以作为学习笔记和复习资料，帮助大家系统地回顾和巩固所学知识，学生更好地理解和记忆知识。

细胞工程

• 植物细胞工程
  • 基本技术
    • ①植物组织培养
      • 离体植物器官，组织，细胞 培养在人工配置培养基上，适宜培养条件， 诱导形成完整植株
      • 理论基础：细胞具有全能性 （分裂分化后，仍有产生完整生物体/分化为其他细胞的潜能） 基因选择性表达
      • 过程
        • 接种外植体
          • 消毒，无菌 花药，茎段，花粉…
        • 诱导愈伤组织
          • 高度液泡化，无定形的薄细胞壁，排列疏松无结构，无叶绿体 在酒精灯火焰旁，封口
        • 诱导生芽，生根 （生根裂芽）
          • 不同比例植物激素：生长素：细胞分裂素 给予光照诱导成叶肉组织，防止脱分化
        • 注意：除去杂菌，配培养基： 外植体不倒插
    • 培养基：二糖作为碳源和能源，渗透压更小
    • ②植物体细胞杂交
      • 不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，再培育成新植物体
      • 有性生殖有生殖隔离，两物种体内基因表达相互干扰，但不孤立 打破生殖隔离，突破有性杂交的局限，远缘杂交育种 培育植物新品种
      • 过程
        • 去除细胞壁---纤维素酶和果胶酶→原生质体（细胞膜包被的有质的球）渗透压略高
        • 人工诱导原生质体融合
          • 物理法
            • 电融合法，离心法
          • 化学法
            • 聚乙二醇（PEG）融合法，高Ca2+—高pH融合法
          • 原理：细胞膜的流动性
        • 再生细胞壁，得到杂种细胞，再诱导形成愈伤组织…
      • 白菜—甘蓝，普通小麦—长穗偃麦草…
    • ③植物细胞培养
      • 离体条件下对单个植物细胞/细胞团培养，增殖
      • 酶/机械让愈伤组织→游离的悬浮细胞
  • 应用
    • 繁殖新途径
      • 快速繁殖
        • 植物组织培养技术 保持优良品种遗传特性（无性繁殖） 高效（不受自然生长季节限制） 快速（愈伤组织传代）
          • 兰花，濒危植物，甘蔗、铁皮石斛试管苗…
      • 作物脱毒
        • 顶端分生区病毒极少至无，茎尖组织培养
          • 马铃薯，草莓…
      • 人工种子：胚状体
    • 培育作物新品种
      • 单倍体育种
        • 花药花粉离体植物组培获得单倍体植株→诱导染色体加倍，得纯合二倍体植株 秋水仙素
        • 快速选育稳定遗传的作物优良品种，缩短年限，节约人力物力
      • 体细胞诱变育种，研究遗传突变
        • 抗花叶病毒甘蔗，抗盐碱烟草
    • 细胞产物工厂化生产
      • 植物代谢产生次生代谢物，植物细胞培养
      • 紫草宁，紫杉醇抗癌，三七，人参皂苷…
• 动物细胞工程
  • 技术
    • ①动物细胞培养（基础）
      • 动物体中相关组织，分散成单个细胞，适宜培养条件，让细胞生长和增殖
      • 条件
        • 营养条件
          • 糖类，氨基酸，无机盐，维生素，【血清】
            • 合成培养基，一般为液体培养基
        • 其他
          • 无菌无毒（抗生素），温度，pH--CO2，渗透压，气体--O2
            • 灭菌培养液，用具，定期更换培养液，防止代谢物积累
            • 含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱 培养皿/松盖培养瓶
        • 选择幼龄动物细胞（分裂次数少），分化程度低的
      • 过程
        • 离体动物组织→分散→细胞
          • 机械方法
          • 胰蛋白酶，胶原蛋白酶处理（时间，量） pH比胃的高
        • 培养液+细胞→细胞悬液，培养 （原代培养）
          • 细胞悬浮在液中增殖
            • 细胞密度过大，有害代谢物积累，营养物质缺乏…分裂受阻
          • 多：细胞贴附在瓶壁上（细胞贴壁）
            • ……+接触抑制
          • 分瓶培养（之后为传代培养）
            • 悬浮—离心法收集 贴壁—胰蛋白酶处理，分离，再离心法
      • 应用
        • 干细胞培养
          • 胚胎干细胞（ES细胞）+成体干细胞（组织特异性） （早期胚胎，骨髓，脐带血……）
          • 诱导多能干细胞（iPS细胞）
            • 无需破坏胚胎，可来源体细胞，避免免疫排斥反应
              • 成纤维细胞→转入相关因子
            • 小鼠镰状细胞贫血，阿尔兹海默症
    • ②动物细胞融合
      • 两个/多个动物细胞结合形成一个
        • PEG融合法，电融合法，灭活病毒诱导法 （不破坏抗原结构，病毒表面糖蛋白、酶与细胞膜上的结合，打开细胞膜）
      • 应用——杂交瘤技术 制造单克隆抗体
        • 过程
          • ①特定抗原对小鼠免疫，脾中取 产生特定抗体的B淋巴细胞分化成的浆细胞 并培养骨髓瘤细胞
            • 得到
          • ②诱导两种细胞融合，产生多种杂交细胞 （起源接近，更易融合）
          • ③用特定的选择培养基筛选： 未融合的亲本细胞/融合的具有同种核的细胞死亡 融合的杂交瘤细胞生长
          • ④得到杂交瘤细胞（既能迅速大量增殖，又能产生抗体） 进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选： 呈阳性的杂交瘤细胞，分泌的抗体与特定抗原结合
          • ⑤体外大规模培养/注射到小鼠腹腔增殖 呈阳性的杂交瘤细胞
          • ⑥细胞培养液/小鼠腹水中获取大量单克隆抗体
        • 用作诊断试剂（同位素/荧光标记后），自身治疗
    • ③动物细胞核移植
      • 一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使重新组合的细胞发育成新胚胎，进而发育成个体
      • 哺乳动物
        • 胚胎细胞核移植
          • 胚胎细胞分化程度低，表现全能性容易
        • 体细胞核移植
      • 应用
        • 克隆高产奶牛，体细胞核移植
          • ①采集卵母细胞，体外培养到MII期 有优良性状的供体上取一体细胞，培养
            • 动物细胞培养
          • ②次级卵母细胞显微操作去核（纺锤体-染色体复合物）， 将供体细胞注入去核卵母细胞
            • 动物细胞核移植
          • ③电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞→重构胚
            • 动物细胞融合
          • ④激活重构胚，使细胞分裂发育，将胚胎移入受体母牛 （电刺激/Ca2+载体/乙醇/蛋白酶合成抑制剂…）
            • 胚胎移植，动物细胞培养
        • 作为生物反应器/异种移植/器官移植避免免疫排斥…
• 胚胎工程
  • 生殖细胞，受精卵，早期胚胎细胞进行显微操作和处理 获得的胚胎移殖到雌性动物体内产生后代
    • 体外模拟受精，早期胚胎发育
  • 理论基础
    • 受精
      • 准备阶段
        • 精子获能 （头核，尾线粒体）
        • 卵子的准备 （在输卵管内进一步成熟到MII期）
      • 受精阶段
        • 精子释放酶溶解卵细胞膜（顶体反应）→触及膜、外的透明带反应→精子入卵→卵细胞膜反应
        • （入卵后）雄原核+被激活的卵子完成减数分裂II，排出第二极体，形成雌原核→受精卵（两个染色体组） 结束的标志：观察到两个极体，雌雄原核出现
    • 胚胎早期发育
      • 卵裂（受精卵早期分裂，在透明带内，体积不增） 受精卵→…→8细胞→
        • 桑椹胚
          • 囊胚 （含液体的囊胚腔，内细胞团--组织，滋养层细胞--胎膜胎盘，）
            • 原肠腔 （外胚层，内胚层，中胚层 ——组织器官）
  • 技术
    • 体外受精
      • 卵母细胞采集，精子（离心得精液）获取，受精
    • 胚胎移殖
      • 到同种的，生理状态相同的雌性动物体内发育
      • 供体：超数排卵（外源促性腺激素） 供体与受体：同期发情（子宫内膜发育…—相同生理环境，早期胚胎游离）
      • 优势：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，繁殖周期缩短，速度增快
    • 胚胎分割
      • 用机械方法将早期胚胎分割成二等份…，经移植获得同卵双胎/多胎 无性繁殖/克隆
        • 体视显微镜，显微操作仪
        • 桑椹胚/囊胚（内细胞团均等分割）
      • 意义：优良动物品种繁殖，产生遗传性状相同的后代，性别鉴定筛查（滋养层细胞）
• 杂种优势