导图社区 高中生物 选修三 细胞工程
高中生物选修3 细胞工程 知识总结,审核辛苦!
编辑于2020-05-15 17:04:17细胞工程
概念
原理和方法
细胞生物学和分子生物学
操作水平
细胞水平和细胞器水平
目的
按照人们的意愿改变细胞的遗传物质或获得细胞产品
植物细胞工程
植物细胞的全能性
具有某种生物的全部遗传信息的任何一个过程,都有发挥成完整生物的潜能
表达过程
脱分化
再分化
影响细胞全能性表现的原因
植物体内细胞没有表现出全能性,而是分化成不同器官的原因
在生物体内,由于基因的选择性表达,细胞不能表达出全能性,而是分化成不同的组织器官
基因选择性表达
植物细胞全能性表现的条件
材料
离体的细胞
组织器官
培养基
种类齐全
比例适当的营养物质
一定的植物激素
琼脂
外界条件
无菌操作
光照控制
酸碱度
植物组织培养技术
无性生殖
理论基础(原理)
植物细胞的全能性
基本过程
前提
离体的植物器官、组织、细胞
条件
无菌、人工控制下、人工配制的培养基、适宜的培养条件
结果
诱导产生愈伤组织,丛芽,最终形成完整的植株
脱分化的实质是使细胞恢复分裂能力
再分化的实质是基因的选择性表达
植物体细胞杂交技术
将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术
去除细胞壁的常用方法
酶解法(纤维素酶和果胶酶)
得到原生质体
原生质体融合方法
物理法
离心,振动,电刺激
化学法
聚乙二醇
细胞融合的基础
细胞膜的流动性
融合成功的标志
杂种细胞再生出细胞壁
可用质壁分离的实验来检测原生质体是否已经形成细胞壁
原理
细胞膜的流动性
细胞的全能性
基础
植物组织培养
意义
克服了远缘杂交不亲和的障碍,拓展了可用于杂交的亲本组合范围
未解决的问题
未能让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良
植物体细胞杂交成功的标志
形成杂种植株
技巧
卵细胞在自然界条件下可以形成单倍体
精细胞在人工条件下才可以形成单倍体(eg.花粉)
植物体细胞杂交技术中,如果两种植物细胞均为两倍体,则杂种植株为四倍体,一般可育
植物细胞工程的实际应用
植物繁殖的新途径
微型繁殖
材料
植物组织细胞
概念
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术
特点
无性繁殖
保持优良品种的遗传性状
高效快速
实现种苗的大量繁殖
可以实现工厂化生产
作物脱毒
材料
分生区(茎尖)
原因是无病毒或病毒极少
优点
作物不会或极少感染病毒
人工种子
人工种皮材料
优点
无性繁殖
后代无形状分离
生产上不受季节、气候、地域的限制
用于农业生产
作物新品种的培育
单倍体育种
优点
后代都是纯合子,稳定遗传,明显缩短育种年限
原理
细胞的全能性和染色体变异
体细胞诱变育种--突变体的利用
原理(产生原因)
基因突变,细胞的全能性
利用
筛选出对人们有用的突变体,进而培养成新品种
细胞产物工厂化生产
技术
植物的组织培养(愈伤组织细胞培养)
实例
人参皂甙干粉
动物细胞工程
动物细胞培养
从动物机体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养基中,让这些细胞生长和繁殖
原理
细胞的增殖
培养过程

原代培养→传代培养使用胰蛋白酶/胶原蛋白酶的目的是:解除接触对细胞生长和繁殖的抑制
传代培养一般在10代以内:可以保持正常的二倍体核型
原代培养时会发生
细胞贴壁
接触抑制
但不是所有的细胞增殖都会发生接触抑制
癌细胞增殖时,不会发生接触抑制
培养条件
无菌、无毒
培养液和所有培养用具进行无菌处理
通常会在培养液中加入一定量的抗生素
抑制杂菌生长,防止污染
定期更换培养液
防止细胞代谢产物危害
营养
合成培养基的成分:糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素...
特点
加入血清、血浆等天然成分
原因是人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚
温度、PH
细胞膜体外培养的适宜温度和一般与动物的体温相近
哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜
多数细胞生物的适宜PH为7.2-7.4
气体环境
95%+5%CO2
O2是细胞代谢所必需的
CO2的主要作用是维持培养液的pH
应用
生产生物制品
病毒疫苗
干扰素
单克隆抗体
应用基因工程
动物细胞是基因工程技术中的受体细胞
检测有毒物质
判断某种物质的毒性
用于生理、病理、药理等方面的研究
筛选抗癌药物
项目 植物组织培养 动物细胞培养 区别 原理 植物细胞的全能性 细胞增殖 培养基 固体或半固体培养基,包括矿质元素、蔗糖、维生素、琼脂、植物激素等 液体培养基,包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等 细胞来源 离体植物器官、组织或细胞 胚胎或幼龄动物组织、器官 过程 脱分化、再分化 原代培养、传代培养 结果 获得新个体或细胞产品 大量产生细胞或细胞产物 用途 ①快速繁殖名贵花卉和果树;②培养无病毒植株、转基因植物; ③大规模生产细胞产品,如药物、食品添加剂、香料、色素等 ①生产蛋白质制品,如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等; ②检测有毒物质; ③用于生理、药理、病理等方面的研究 相同点 ①都需要人工条件下的无菌、无毒操作,无菌培养; ②都进行有丝分裂
动物核移植
将一个细胞的细胞核,移入另一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎
发育成的个体为克隆动物
选择卵母细胞的原因
卵母细胞大、易操作、营养物质多、体细胞的细胞核只有在卵母细胞中才能表现出全能性
原理
动物细胞核的全能性
分类
胚胎细胞核移植
胚胎细胞分化程度低,恢复全能性较容易
体细胞核移植(较困难)
体细胞分化程度高,恢复全能性较困难
过程

形成器官的克隆过程会出现细胞的分裂和分化
体细胞核移植的应用前景
畜牧业
加速家畜遗传改良过程,促进优良畜群繁殖
保护濒危物种
增加有活量
医药卫生领域
转基因克隆动物作为生物反应器,生产医用蛋白
治疗人类领域
转基因克隆动物细胞,组织和器官作为异种移植的供体
存在的问题
成功率低
克隆动物的健康问题
安全性问题存在争议
克隆动物的特点
性状与核供体生物的性状基本相同,但不是完全相同
克隆动物细胞质遗传物质来自受体卵母细胞
性状不仅跟遗传物质有关,还与环境有关
核基因是供体核基因的100%的复制
是无性繁殖方式
克隆层次
分子水平
DNA复制
细胞水平
动物细胞培养
个体水平
克隆羊“多利”的诞生
动物细胞融合
两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程(也称为细胞杂交)
诱导原理
细胞膜的流动性
诱导结果
形成杂交细胞
诱导因素
聚乙二醇、灭活的病毒、电激
意义
突破了有性杂交方法的局限,使远缘杂交成为可能
应用
研究细胞遗传,细胞免疫,肿瘤和生物新品种培育等的重要手段
用于制备单克隆抗体
项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合 原理 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 细胞膜的流动性 步骤 酶解法去掉细胞壁后,诱导原生质体融合,形成杂种体细胞,再经过植物组织培养形成杂种植株 分散成单个细胞后诱导细胞融合 诱导方法 物理方法、化学方法 物理方法、化学方法、灭活病毒 结果 形成杂种植株 形成杂种细胞
单克隆抗体
运用动物细胞工程技术
传统抗体的获得
方法
向动物体内反复注射某种抗原,使动物产生抗体
从动物血清中分离所需抗体
缺陷
产量低,纯度低,特异性差
制备原理
B淋巴细胞的特点
一种B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体
骨髓细胞的特点
能在体外大量增殖
杂交瘤细胞的特点
B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到的杂交瘤细胞,既能无限增殖又能产生大量特定抗体
制备过程

第1次筛选
筛选出杂交瘤细胞(能大量繁殖)
第2次筛选
筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞(专一性)
特点及其应用
优点
特异性强、灵敏度高、产量高
应用
作为诊断剂,具有准确,高效,简易,快速的特点
用于治疗疾病和运载药物
植物组织培养技术和植物体细胞杂交只涉及有丝分裂
全套基因≠全部基因
避免杂菌污染,杂菌会迅速生长消耗营养,有的还会危害培养物的生长