生物选必三 细胞工程

这是一篇关于生物选必三 细胞工程的思维导图，包括：第一节植物细胞工程、第二节动物细胞工程、第三节胚胎工程。

细胞工程

• 第一节 植物细胞工程
  • 基本技术
    • 植物组织培养技术
      • 植物组织培养：将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配置的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植体的技术
      • 理论基础：植物细胞的全能性（细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能
      • 一些概念
        • 外植体：离体的植物器官、组织或细胞
        • 脱分化：已分化的细胞失去其特定结构和功能，转变为未分化的细胞，形成不定形的薄壁组织团块（愈伤组织）
        • 再分化：愈伤组织爱重新分化的过程→实质：基因的选择性表达
      • 注意
        • 体积分数为70%的酒精和质量分数为5%的次氯酸钠溶液给外植体消毒
        • 外植体不要倒插
        • 生长素诱导生根、细胞分裂素诱导生芽
    • 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
      • 纤维素酶、果胶酶去除细胞壁，获得原生质体（酶解法）
      • 原生质体间的融合
        • 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
        • 成功标志：杂种细胞再生出新的细胞壁
      • 意义：打破生殖隔离、实现远缘杂交育种、培育植物新品种
  • 应用
    • 快速繁殖：高效、快速地实现种苗的大量繁殖，保持优良品种的遗传特性（观赏植物、经济林木、无性繁殖作物、濒危植物）
    • 作物脱毒：切取茎尖进行组织培养，再生植物有可能不带病毒→脱毒苗
    • 单倍体育种：通过花药或花粉培育单倍体植株，再诱导染色体加倍→纯合二倍体植株 意义：大大缩短了育种年限
    • 突变体的利用：培养细胞一直处于不断增殖状态，易受到培养条件和诱变因素的影响而产生突变（抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的烟草）
    • 细胞产物的工厂化生产：在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖获得次生代谢物（紫杉醇→抗癌；紫草宁→抗菌、消炎、抗肿瘤；人参皂苷） 意义：不占用耕地，不受季节、天气等的限制
• 第二节 动物细胞工程
  • 动物细胞培养
    • 定义：从动物体中取出相关组织，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
    • 条件：营养（血清）、无菌无毒的环境、95%空气和5%CO2的混合气体CO2培养箱（CO2：维持培养液pH）
    • 过程：取新鲜动物组织→机械方法（剪碎）或胰蛋白酶、胶原蛋白酶将组织分散成单个细胞→用培养液将细胞制成细胞悬液→置于培养瓶（皿）培养（初代培养） 细胞密度过大or贴壁生长→接触抑制→重新用胰蛋白酶处理、离心法收集分屏培养（传代培养）
    • 干细胞：胚胎干细胞、成体干细胞、诱导多能干细胞（iPS细胞）
  • 动物细胞融合技术
    • 定义：使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术 意义：突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
    • 常用方法：PEG融合法、电融合法、灭活病毒（仙台病毒）诱导法
    • 制造单克隆抗体（杂交瘤技术）过程
      • 用特定抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞
      • 诱导融合B淋巴细胞和骨髓瘤细胞
      • 第一次筛选：用特定选择培养基，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 第二次筛选：进行克隆化培养和抗体检测，筛选能分泌所需抗体的细胞
      • 在体外大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖→从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体
    • 单克隆抗体优势：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（诊断试剂）
  • 动物体细胞核移植技术
    • 定义：将动物的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
    • 过程
      • 采集卵母细胞培养到MⅡ期，显微操作去核
      • 从供体上取体细胞（如耳）培养，将核注入去核的卵母细胞
      • 通过电融合法使两细胞融合形成重构胚
      • 用物理或化学方法（电刺激、Ca²﹢载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚完成发育，移入受体内
    • 前景：促进优良畜种繁育、制备生物反应器、器官移植、分析致病基因、增加濒危物种存活数量、药物开发... 问题：成功率低、克隆动物表现出遗传和生理缺陷
• 第三节 胚胎工程
  • 定义：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（体外受精、胚胎移植、胚胎分割）
  • 理论基础
    • 受精
      • 精子获能：体外获能（Ca²﹢载体、肝素...）
      • 卵子成熟到MⅡ期时，才具备与精子受精的能力
      • ①精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带发生生理反应，阻止后来的精子进入透明带 ②精子入卵后，卵细胞膜发生生理反应，拒绝其他精子入卵
      • 卵子被激活完成减数分裂，排出第二极体，形成雌原核，与雄原核结合完成受精
    • 胚胎早期发育
      • 卵裂：在透明带内进行分裂，细胞数量不断增加，胚胎总体积不变（2细胞→4细胞→8细胞→桑椹胚：子细胞形成致密细胞团，形似桑葚）
      • 囊胚：细胞逐渐分化，聚集在胚胎一端的细胞形成内细胞团（各种组织）；沿着透明带内壁扩展和排列的细胞为滋养层细胞（胎膜、胎盘）；出现含有液体的腔囊胚腔；囊胚进一步发育，透明带破裂→孵化
      • 原肠胚：表面细胞层为外胚层，向内迁移的细胞形成内胚层，中间形成中胚层，三个胚层发育为各种组织、器官
  • 胚胎工程技术及其应用
    • 体外受精
      • 步骤：卵母细胞采集、精子的获取（精液离心处理取清液）、受精（卵母细胞和精子分别在体外进行成熟培养和获能处理）
      • 应用：提高动物繁殖能力的有效措施、为胚胎移植提供可用的胚胎
    • 胚胎移植
      • 定义：将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育成为新个体的技术（提供胚胎→供体；接受胚胎→受体）
      • 步骤
        • 优良供体和受体同期发情处理（孕激素)
        • 供体超数排卵处理（外源促性腺激素）
        • 人工授精、移植胚胎
      • 应用：充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短繁殖周期
    • 胚胎分割
      • 定义：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
      • 步骤：选择桑葚胚或囊胚，用分割针（刀）将内细胞团均等分割
      • 应用：促进优良动物品种的繁殖；取滋养层细胞做DNA分析、性别鉴定