高中生物选修三专题二细胞工程

细胞工程的重难点已标出要好好记忆哦

细胞工程

• 动物细胞工程
  • 动物细胞培养(基础)
    • 定义
      • 从动物机体中取出相关组织，将它分散成单个细胞，然后放到适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
    • 原理
      • 细胞增殖
    • 过程
      • • 选取幼龄动物组织原因：细胞分裂能力强
        • 细胞贴壁：悬浮液中的细胞贴附于瓶壁才能生长增殖的现象。
        • 接触抑制：贴壁细胞生长到表面相互接触（1层细胞），就会停止分裂增殖的现象。 正常细胞存在接触抑制，但癌细胞无接触抑制可以现象，可以形成多层细胞
        • 胰蛋白酶作用：使组织细胞分散开。
        • 原代培养：动物组织消化后的初次培养称为原代培养
        • 传代培养：分瓶后的继续培养增殖过程称为传代培养
        • 一般使用的或冷冻保存的细胞是：10代以内的细胞 原因：以保持正常的二倍体核型，无遗传物质的改变
    • 培养条件
      • 无菌、无毒的环境
        • 对培养液和所有培养用具进行无菌处理
        • 添加一定量抗生素的作用：防止杂菌污染
        • 定期更换培养液的作用：以便清除代谢废物，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
      • 营养
        • 与细胞外液的营养物质基本相同的合成培养基（含糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等）
        • 通常加入血清、血浆等（含有细胞所需而人类还没有完全搞清楚的成分）
      • 温度和PH
        • 温度：36.5±0.5℃
        • PH：7.2~7.4
      • 气体环境
        • O2作用：细胞代谢所需
        • CO2作用：维持培养液PH
        • 95%空气+5%CO2的混合气体的培养箱培养
    • 应用
      • 生产生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等
      • 基因工程也离不开动物细胞培养
      • 检测有毒物质（原理：有毒有害物质会使得染色体畸变，根据染色体畸变的比例可以判断物质的有毒性。）
      • 生理、病理、药理的研究
  • 动物体细胞核移植技术和克隆动物
    • 定义
      • 将动物的一个细胞的细胞核，移入去核卵母细胞中得到重组细胞，使重组细胞发育成新的胚胎，最终发育成一个个体。核移植得到的动物称为克隆动物。
    • 原理
      • 动物细胞核的全能性 （整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制）
    • 类型
      • 胚胎细胞核移植（分化程度低，容易恢复全能性）
      • 体细胞核移植（分化程度高，不容易恢复全能性）
    • 过程
      • • 卵母细胞去核的原因：保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。
        • 选用减数第二次分裂中期的卵母细胞的原因： a细胞大、易操作，卵黄多，营养物质丰富，可为发育提纲充足的营养物质 b含有促使细胞核全能性表达的物质
        • 供体：为保证正常的二倍体核型，通常选用10代以内的细胞
        • 核移植的克隆动物不是供体动物100%复制的原因： a克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质 b生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响
        • 克隆是一种无性生殖方式，试管动物是一种有性生殖方式
    • 应用前景
      • 畜牧生产方面：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜种繁育
      • 保护濒危物种方面：体细胞核移植可以增加动物的存活数量
      • 医疗卫生领域：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白
      • 作为异种器官移植的供体
      • 治疗人类的疾病：核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官用于组织器官的移植
    • 存在问题
      • 克隆动物存在健康问题、遗传缺陷、生理缺陷
      • 克隆动物食品安全性问题存有争议
  • 动物细胞融合
    • 定义
      • 在一定条件下，将两个或多个动物细胞融合成一个杂交（种）细胞的过程。
    • 诱导方法
      • 物理法：离心、振动、电击等
      • 化学法：聚乙二醇（PEG）
      • 生物法：灭活的病毒（动物细胞融合特有）
    • 原理
      • 细胞膜的流动性
    • 过程
    • 结果
      • 形成杂交细胞（考虑两两融合情况，融合细胞有三种类型（AA型、BB型、AB型）
    • 意义
      • （1）突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能 （2）为制造单克隆抗体开辟新途径
  • 单克隆抗体
    • 制备基础
      • 每一种已免疫B淋巴细胞只能分泌一种特异性抗体
      • 骨髓瘤细胞能无限增殖
      • 杂交瘤细胞：既能无限增殖，又能产生特异性抗体
    • 制备过程
    • 单克隆抗体的优点
      • 特异性强、灵敏度高、可以大量制备
    • 单克隆抗体的应用
      • 作为诊断试剂（最广泛）
        • 具有准备、高效、简易、快速的优点（原理：抗原-抗体杂交）
      • 用于治疗疾病和运载药物
• 植物细胞工程
  • 基本技术
    • 植物组织培养技术
      • 原理：
        • 细胞的全能性
          • 概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能
          • 原因：含有本物种全部的遗传信息
          • 全能大小
      • 流程图
        • • 外植体：用于植物组织培养的离体的植物器官、组织或细胞
          • 脱分化：已经分化的细胞，经过诱导，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
          • 愈伤组织：细胞排列疏松而无规则、高度液泡化、呈无定形状态的薄壁细胞团。
          • 再分化：脱分化产生的愈伤组织继续培养，又可以重新分化出根或芽等器官的过程
          • 胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程所形成的胚状类似物。
      • 过程
      • 条件
        • 离体
        • 无菌
        • 培养基（激素、营养物质等）
        • 适宜的外界条件
      • 定义
        • 在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。
    • 植物体细胞杂交技术
      • 原理：
        • 细胞膜的流动性、细胞的全能性
      • 过程：
      • 定义
        • 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植株体的技术。
      • 优点
        • 打破远缘亲本杂交不亲和的障碍。
      • 扩展
  • 实际应用
    • 植物繁殖的新途径
      • 微型繁殖
        • 定义：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，保持优良品种的特性 高效快速实现种苗的大量繁殖 可实现产业化生产
        • 实例：兰花的快速繁殖
        • 提示：只涉及有丝分裂，无减数分裂的过程 保留了亲代相同的优良的基因型和表现型
      • 作物脱毒
        • 脱毒苗：植物分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。切取一定大小的组织培养，再生的植株就可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
        • 脱毒方法
        • 实例：马铃薯、草莓等脱毒
      • 神奇的人工种子
        • 定义：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
        • 组成
        • 优点
    • 作物新品种的培育
      • 单倍体育种
        • 方法：花药离体培养得到单倍体幼苗，秋水仙素处理抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，染色体加倍得到稳定遗传（纯合子）的优良品种
        • 步骤：花药离体培养得到单倍体→染色体数目加倍→筛选所需性状的个体
        • 优点：明显缩短育种年限
        • 实例：中花8、11号水稻
      • 突变体的利用
        • 突变体概念：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断地分生状态，容易受培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而发生突变（基因突变、染色体变异），这样发育成的个体称为突变体
        • 原理：突变（基因突变+染色体变异）
        • 利用：突变体育种（获得突变体后筛选出对人们有利的，进而培育出新品种）
        • 实例：抗病、抗盐、高产、高产、高蛋白等品种的选育
    • 细胞产物的工厂化生产
      • 细胞产物种类：糖类、脂肪、蛋白质、香料、色素、药物、生物碱
      • 过程
      • 实例：人参皂甙、紫杉醇、紫草素等的提取
• 概念