细胞工程

细胞工程包括植物细胞工程和动物细胞工程两个方面，此篇导图详细的阐述了两块所包含的知识点以及内容，适合笔记整理以及复习考点的小伙伴哟。

细胞工程

• 细胞工程
  • 原理方法
    • 细胞生物学
    • 分子生物学
  • 操作水平
    • 细胞水平
    • 细胞器水平
  • 目的
    • 按照人的意愿，由细胞内的遗传物质进而获得细胞产品
  • 分类
    • 动物
    • 植物
• 植物细胞工程
  • 组织培养
    • 原理
      • 在人工控制的条件下，离体的组织\细胞发育成完整个体
    • 过程
      • 脱分化\去分化
        • 获得离体的组织\细胞\器官：外植体（已分化）
        • 选用幼嫩的组织（容易进行脱分化）
        • 消毒、培养
        • 愈伤组织（胚性细胞）
          • 无定形态
          • 高度液泡化的薄壁细胞
      • 再分化
        • 愈伤组织
        • 丛芽、胚状体
        • 植物
    • 条件
      • 离体
        • 表现全能性
      • 无菌
        • 培养基灭菌
      • 营养条件
        • 水
        • 无机营养
        • 有机营养
          • 碳源：2%~5%蔗糖
      • 植物激素
        • 细胞分裂素
        • 生长素
        • 注意
          • 作用
            • 生长素
              • 有利于根的分化，抑制芽的分化
            • 细胞分裂素
              • 有利于芽的分化，抑制根的分化
          • 比例：细胞分裂素\生长素
            • 大于一=>芽的分化
            • 小于一=>根的分化
            • 等于一=>形成愈伤组织
          • 顺序
            • 先生长素再细胞分裂素：有利于细胞分裂，但细胞不分化
            • 先细胞分裂素再生长素：既分裂也分化
            • 同时使用：分化频率提高
      • pH:5.8
      • 温度：18~22℃
      • 光照
        • 前期避光
          • 时期：去分化\脱分化时期
          • 原因：愈伤组织的形成和生长
        • 后期需要十二小时光照
          • 时期：再分化
          • 原因：叶绿素的合成需要光照
    • 原理
      • 植物细胞具有全能性
  • 植物体细胞杂交
    • 过程
      • 原料：植物细胞A、植物细胞B
      • 去壁
        • 纤维素酶和果胶酶
        • 较高浓度的蔗糖溶液（维持细胞形态）
      • 诱导融合
        • 物理
          • 离心
          • 振动
          • 电刺激（电激）
        • 化学
          • 聚乙二醇（PEG）
      • 融合体
        • 分类
          • A、B=>未融合
          • AA、BB=>同种融合
          • AB（需要）=>异种融合
        • 融合体形成标志
          • 新细胞壁的形成
      • 杂种细胞
        • 组织培养
          • 杂种个体（理论可育）
    • 原理
      • 植物细胞的全能性
      • 细胞膜的流动性
    • 意义
      • 克服远缘杂交不亲和的障碍
    • 生殖方式
      • 无性生殖
    • 未得到理想植株
      • 两不同细胞的基因之间相互干扰
  • 植物细胞的全能性
    • 组织\细胞发育成完整个体的能力
    • 含有个体生长发育所需的全部基因
    • 全能性实现需要条件
    • 全能型大小：受精卵>分生组织\细胞>已分化\成熟细胞
  • 应用
    • 植物繁殖新途径
      • 微型繁殖（快速繁殖技术）
        • 保持优良品种的繁殖特性
        • 高效、快速繁殖
        • 不受自然条件的限制
      • 作物脱毒
        • 选取分生区附近的细胞：根尖、茎尖
      • 人工种子
        • 原料：胚状体：丛芽、不定芽、腋芽+人工薄膜（透气透水）
        • 人工种皮的成分：养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂
    • 作物新品种的培育
      • 单倍体育种
        • 花药离体培养——秋水仙素处理
      • 突变体利用
        • 物理化学方法处理愈伤组织
        • 筛选（染色体变异、基因突变）
    • 细胞的工厂化生产
      • 提取代谢产物（愈伤组织）
      • 种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱
• 动物细胞工程
  • 细胞培养(最基本)
    • 过程
      • 原代培养
        • 幼体（胚胎）：生命力旺盛、分裂能力强
        • 剪碎、酶解：胰蛋白酶\胶原蛋白酶
        • 离散细胞悬液：单个细胞+培养液
          • 保证细胞氧气、营养供应
          • 保证细胞内代谢产物的及时排出
        • 培养环境：二氧化碳培养箱或培养液
        • 原代细胞
          • 贴壁细胞
          • 接触抑制
          • 单层
      • 传代培养
        • 原代细胞再次酶解
        • 新离散细胞悬液
        • 加入新培养液
        • 传代细胞——部分细胞遗传物质发生改变，变成不死细胞
      • 细胞形态
        • 10代以内：保持正常二倍体核型
        • 10~50代：衰老、死亡
        • 50代以后：具有不死性、遗传物质发生改变
    • 条件
      • 无菌、无毒：灭菌、加抗生素并定期更换培养液
      • pH：7.2~7.4
      • +
      • 气体
        • 95%空气
        • 5%二氧化碳：维持pH稳定
      • 营养成分
        • 无机营养
          • 无机盐
          • 微量元素
        • 有机营养
          • 糖、氨基酸、促生长因子
          • 血清\浆：补充合成培养基中缺乏的营养物质
    • 注意
      • 不能用胃蛋白酶处理：pH不合适，且需要控制时间
      • 酶二次
        • 一：是组织细胞分散开来
        • 二：使细胞从瓶壁脱离下来便于继续培养
      • 分散成单个细胞
      • 不需要脱分化
    • 应用
      • 生产生物制品：提取细胞活性物质
      • 培养基因工程受体细胞
      • 检测有毒物质
      • 便于生理、病理和药理研究
    • 原理
      • 细胞增殖
    • 性状不同
      • 性状受到细胞核\质的共同影响
      • 受到环境因素的影响
  • 核移植与动物克隆
    • 过程
      • 原料
        • 去核卵母细胞
          • 去核的原因：使克隆动物的遗传物质全部来自于供体细胞核
        • 供体细胞核
          • 胚胎细胞核
            • 分化程度低，易于表现全能性
          • 体细胞核
      • 注入——重组细胞
      • 激活
        • 方式：电脉冲、钙离子载体、乙醇
        • 目的：使其分裂和发育
      • 重组胚胎
      • 克隆动物
    • 原理：动物细胞核的全能性
    • 供体细胞
      • 十代以内——保证正常二倍体核型，保证供体细胞的正常遗传基础
    • 分类
      • 体细胞核移植
      • 胚胎细胞核移植
    • 应用
      • 畜牧生产
      • 医药卫生
      • 做组织器官移植供体
      • 科研
      • 保护濒危物种
      • 生物反应器
    • 存在的问题
      • 成功率低
      • 克隆动物存在健康问题
      • 克隆动物的食品安全问题
  • 细胞融合
    • 过程（同植物体细胞杂交）
    • 特点
      • 不用去壁
      • 融合方法
        • 物理方法：离心、振动、电刺激
        • 化学方法：聚乙二醇（PEG)
        • 生物方法:灭活的病毒诱导
    • 细胞膜融合
    • 细胞质融合
    • 细胞核融合
    • 应用(单克隆抗体的制备)
      • 传统抗体制备——特异性低、灵敏度差
      • 单克隆抗体的制备
        • 原料：多克隆浆细胞、骨髓瘤细胞
        • 细胞融合
          • 未融合
          • 融合
            • 杂交瘤细胞
            • 融合浆细胞
            • 融合骨髓瘤细胞
        • 选择培养（HAT培养基）：第一次筛选——选出杂交瘤细胞（多克隆）
        • 多孔细胞培养板：第二次筛选——单克隆杂交瘤细胞
        • 单克隆杂交瘤细胞
          • 产生单克隆抗体
            • 特异性强
            • 灵敏度高
          • 在体外无限增殖
        • 培养
          • 体外培养
          • 体内培养（小鼠腹腔）——腹水
        • 获取单克隆抗体
      • 技术手段:动物细胞融合和动物细胞培养
      • 原理：细胞膜流动性和细胞增殖
      • 应用
        • 检测、诊断试剂——抗体-抗原反应
        • 生物导弹
          • 导（单克隆抗体）
          • 弹（伤害性药物）

细胞工程

• 细胞工程
  • 原理方法
    • 细胞生物学
    • 分子生物学
  • 操作水平
    • 细胞水平
    • 细胞器水平
  • 目的
    • 按照人的意愿，由细胞内的遗传物质进而获得细胞产品
  • 分类
    • 动物
    • 植物
• 植物细胞工程
  • 组织培养
    • 原理
      • 在人工控制的条件下，离体的组织\细胞发育成完整个体
    • 过程
      • 脱分化\去分化
        • 获得离体的组织\细胞\器官：外植体（已分化）
        • 选用幼嫩的组织（容易进行脱分化）
        • 消毒、培养
        • 愈伤组织（胚性细胞）
          • 无定形态
          • 高度液泡化的薄壁细胞
      • 再分化
        • 愈伤组织
        • 丛芽、胚状体
        • 植物
    • 条件
      • 离体
        • 表现全能性
      • 无菌
        • 培养基灭菌
      • 营养条件
        • 水
        • 无机营养
        • 有机营养
          • 碳源：2%~5%蔗糖
      • 植物激素
        • 细胞分裂素
        • 生长素
        • 注意
          • 作用
            • 生长素
              • 有利于根的分化，抑制芽的分化
            • 细胞分裂素
              • 有利于芽的分化，抑制根的分化
          • 比例：细胞分裂素\生长素
            • 大于一=>芽的分化
            • 小于一=>根的分化
            • 等于一=>形成愈伤组织
          • 顺序
            • 先生长素再细胞分裂素：有利于细胞分裂，但细胞不分化
            • 先细胞分裂素再生长素：既分裂也分化
            • 同时使用：分化频率提高
      • pH:5.8
      • 温度：18~22℃
      • 光照
        • 前期避光
          • 时期：去分化\脱分化时期
          • 原因：愈伤组织的形成和生长
        • 后期需要十二小时光照
          • 时期：再分化
          • 原因：叶绿素的合成需要光照
    • 原理
      • 植物细胞具有全能性
  • 植物体细胞杂交
    • 过程
      • 原料：植物细胞A、植物细胞B
      • 去壁
        • 纤维素酶和果胶酶
        • 较高浓度的蔗糖溶液（维持细胞形态）
      • 诱导融合
        • 物理
          • 离心
          • 振动
          • 电刺激（电激）
        • 化学
          • 聚乙二醇（PEG）
      • 融合体
        • 分类
          • A、B=>未融合
          • AA、BB=>同种融合
          • AB（需要）=>异种融合
        • 融合体形成标志
          • 新细胞壁的形成
      • 杂种细胞
        • 组织培养
          • 杂种个体（理论可育）
    • 原理
      • 植物细胞的全能性
      • 细胞膜的流动性
    • 意义
      • 克服远缘杂交不亲和的障碍
    • 生殖方式
      • 无性生殖
    • 未得到理想植株
      • 两不同细胞的基因之间相互干扰
  • 植物细胞的全能性
    • 组织\细胞发育成完整个体的能力
    • 含有个体生长发育所需的全部基因
    • 全能性实现需要条件
    • 全能型大小：受精卵>分生组织\细胞>已分化\成熟细胞
  • 应用
    • 植物繁殖新途径
      • 微型繁殖（快速繁殖技术）
        • 保持优良品种的繁殖特性
        • 高效、快速繁殖
        • 不受自然条件的限制
      • 作物脱毒
        • 选取分生区附近的细胞：根尖、茎尖
      • 人工种子
        • 原料：胚状体：丛芽、不定芽、腋芽+人工薄膜（透气透水）
        • 人工种皮的成分：养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂
    • 作物新品种的培育
      • 单倍体育种
        • 花药离体培养——秋水仙素处理
      • 突变体利用
        • 物理化学方法处理愈伤组织
        • 筛选（染色体变异、基因突变）
    • 细胞的工厂化生产
      • 提取代谢产物（愈伤组织）
      • 种类：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱
• 动物细胞工程
  • 细胞培养(最基本)
    • 过程
      • 原代培养
        • 幼体（胚胎）：生命力旺盛、分裂能力强
        • 剪碎、酶解：胰蛋白酶\胶原蛋白酶
        • 离散细胞悬液：单个细胞+培养液
          • 保证细胞氧气、营养供应
          • 保证细胞内代谢产物的及时排出
        • 培养环境：二氧化碳培养箱或培养液
        • 原代细胞
          • 贴壁细胞
          • 接触抑制
          • 单层
      • 传代培养
        • 原代细胞再次酶解
        • 新离散细胞悬液
        • 加入新培养液
        • 传代细胞——部分细胞遗传物质发生改变，变成不死细胞
      • 细胞形态
        • 10代以内：保持正常二倍体核型
        • 10~50代：衰老、死亡
        • 50代以后：具有不死性、遗传物质发生改变
    • 条件
      • 无菌、无毒：灭菌、加抗生素并定期更换培养液
      • pH：7.2~7.4
      • +
      • 气体
        • 95%空气
        • 5%二氧化碳：维持pH稳定
      • 营养成分
        • 无机营养
          • 无机盐
          • 微量元素
        • 有机营养
          • 糖、氨基酸、促生长因子
          • 血清\浆：补充合成培养基中缺乏的营养物质
    • 注意
      • 不能用胃蛋白酶处理：pH不合适，且需要控制时间
      • 酶二次
        • 一：是组织细胞分散开来
        • 二：使细胞从瓶壁脱离下来便于继续培养
      • 分散成单个细胞
      • 不需要脱分化
    • 应用
      • 生产生物制品：提取细胞活性物质
      • 培养基因工程受体细胞
      • 检测有毒物质
      • 便于生理、病理和药理研究
    • 原理
      • 细胞增殖
    • 性状不同
      • 性状受到细胞核\质的共同影响
      • 受到环境因素的影响
  • 核移植与动物克隆
    • 过程
      • 原料
        • 去核卵母细胞
          • 去核的原因：使克隆动物的遗传物质全部来自于供体细胞核
        • 供体细胞核
          • 胚胎细胞核
            • 分化程度低，易于表现全能性
          • 体细胞核
      • 注入——重组细胞
      • 激活
        • 方式：电脉冲、钙离子载体、乙醇
        • 目的：使其分裂和发育
      • 重组胚胎
      • 克隆动物
    • 原理：动物细胞核的全能性
    • 供体细胞
      • 十代以内——保证正常二倍体核型，保证供体细胞的正常遗传基础
    • 分类
      • 体细胞核移植
      • 胚胎细胞核移植
    • 应用
      • 畜牧生产
      • 医药卫生
      • 做组织器官移植供体
      • 科研
      • 保护濒危物种
      • 生物反应器
    • 存在的问题
      • 成功率低
      • 克隆动物存在健康问题
      • 克隆动物的食品安全问题
  • 细胞融合
    • 过程（同植物体细胞杂交）
    • 特点
      • 不用去壁
      • 融合方法
        • 物理方法：离心、振动、电刺激
        • 化学方法：聚乙二醇（PEG)
        • 生物方法:灭活的病毒诱导
    • 细胞膜融合
    • 细胞质融合
    • 细胞核融合
    • 应用(单克隆抗体的制备)
      • 传统抗体制备——特异性低、灵敏度差
      • 单克隆抗体的制备
        • 原料：多克隆浆细胞、骨髓瘤细胞
        • 细胞融合
          • 未融合
          • 融合
            • 杂交瘤细胞
            • 融合浆细胞
            • 融合骨髓瘤细胞
        • 选择培养（HAT培养基）：第一次筛选——选出杂交瘤细胞（多克隆）
        • 多孔细胞培养板：第二次筛选——单克隆杂交瘤细胞
        • 单克隆杂交瘤细胞
          • 产生单克隆抗体
            • 特异性强
            • 灵敏度高
          • 在体外无限增殖
        • 培养
          • 体外培养
          • 体内培养（小鼠腹腔）——腹水
        • 获取单克隆抗体
      • 技术手段:动物细胞融合和动物细胞培养
      • 原理：细胞膜流动性和细胞增殖
      • 应用
        • 检测、诊断试剂——抗体-抗原反应
        • 生物导弹
          • 导（单克隆抗体）
          • 弹（伤害性药物）