資源簡介

細(xì)胞工程
一、植物細(xì)胞工程
理論基礎(chǔ)
細(xì)胞全能性：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能。
植物細(xì)胞具有全能性的原因:一般生物體的每一個細(xì)胞都含有該物種所特有的全套遺傳信息，即都有發(fā)育成完整個體所必需的全部遺傳信息。
①生物體內(nèi)，細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成為不同的組織和器官，這是基因在特定的時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果。
②植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件: 植物細(xì)胞一旦成為離體狀態(tài)，在一定的營養(yǎng)條件和植物激素（細(xì)胞分裂素和生長素）的誘導(dǎo)下，細(xì)胞就能表現(xiàn)出全能性。
（一）、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（無性繁殖）
1、原理：植物細(xì)胞的全能性
2、概念：在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞、培養(yǎng)在培養(yǎng)基上，并給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。
3、過程：
4、用途：
（1）微型快速繁殖：保持優(yōu)良性狀（無性繁殖，有絲分裂），不受季節(jié)限制（室內(nèi)生產(chǎn)），適合自動化管理，有利于進(jìn)行工廠化生產(chǎn)
（2）作物脫毒（植物分生區(qū)—無毒或者少毒，如莖尖），脫毒作物產(chǎn)量高，品質(zhì)好；
（3）人工種子（胚狀體+人工薄膜）；
（4）單倍體育種：花藥離體培養(yǎng)→單倍體→秋水仙素處理使染色體數(shù)目加倍→穩(wěn)定遺傳植物
①后代往往都是純合子，能穩(wěn)定遺傳；②明顯縮短育種年限
（5）突變體利用：植物組織培養(yǎng)過程中，細(xì)胞處于分生狀態(tài)，易受影響產(chǎn)生突變，需篩選
（6）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)——愈傷組織生產(chǎn)代謝產(chǎn)品
（二）、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)
1、定義：不同種植物體細(xì)胞融合形成雜種細(xì)胞，并培育成新植物體（植物體細(xì)胞不能直接雜交）
2、理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動性
3、過程：
融合
①方法：
物理法包括離心、振動、電激等。
化學(xué)法一般用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑融合，高Ca2+—高pH融合法。
②結(jié)果：三種（A—A、A—B、B—B），篩選出雜種細(xì)胞A—B
去壁
由于植物細(xì)胞壁由纖維素和果膠構(gòu)成，故用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁
4、培養(yǎng)雜種細(xì)胞：進(jìn)行植物組織培養(yǎng)
5、雜交終點(diǎn)：得到雜種植物
6：雜種植物特征：含有兩種植物的遺傳物質(zhì)，所以具備兩種植物的遺傳特征
7、意義：打破生殖隔離，克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙
8：遺傳：如果兩種植物都是可育的，則雜種植物也是可育
（三）、植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的關(guān)系
植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)，植物體細(xì)胞雜交所用的技術(shù)更復(fù)雜。植物體細(xì)胞雜交除脫分化、再分化之外，還要用酶解法去除細(xì)胞壁，用一定的方法誘導(dǎo)細(xì)胞融合。
二、動物細(xì)胞工程
（一）、 動物細(xì)胞培養(yǎng)（其他動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)）
1、概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織（常選用動物胚胎或幼齡動物的器官或組織，分裂旺盛），將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。
2、細(xì)胞貼壁：將細(xì)胞懸液放入培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)，懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上。
3、細(xì)胞的接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時(shí)，細(xì)胞就會停止分裂增殖的現(xiàn)象。
4、原代培養(yǎng)：通常指分瓶之前的細(xì)胞培養(yǎng)，即動物組織經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)。
5、傳代培養(yǎng)：分瓶之后的細(xì)胞培養(yǎng)。
6、原理：細(xì)胞增殖，有絲分裂
7、條件：
①無菌、無毒的環(huán)境：添加一定量的抗生素；應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累
②營養(yǎng)：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等
③溫度：哺乳動物多是36.5℃±0.5℃；pH：7.2～7.4。
④氣體環(huán)境：含95%空氣加5%CO2的混合氣體，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。
8、過程：
9、應(yīng)用：制備病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體，檢測有毒物質(zhì)（根據(jù)變異細(xì)胞占全部培養(yǎng)細(xì)胞的比例來判斷該物質(zhì)的毒性）、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞，基因工程中動物細(xì)胞做受體時(shí)。
（二）、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物
1、種類：胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比較難）。全能性不同
2、受體：去核卵(母)細(xì)胞，細(xì)胞比較大，容易操作；卵(母)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。
3、原理：只體現(xiàn)了細(xì)胞核的全能性，即動物細(xì)胞核中具有該種動物全套的遺傳信息。
4、結(jié)果：發(fā)育成動物個體
5、繁殖：無性繁殖
6、涉及技術(shù)：動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細(xì)胞融合技術(shù)、核移植技術(shù)（核心）、胚胎移植技術(shù)等。
7、過程：供體一般不選擇生殖細(xì)胞，遺傳物質(zhì)減半
8、應(yīng)用
①加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；
②保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；
③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；
④作為異種移植的供體；
⑤用于組織器官的移植等。
8、存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。
（三）、動物細(xì)胞融合
1、概念：也稱細(xì)胞雜交，是指兩個或多個動物細(xì)胞結(jié)合形成一個細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。
2、原理：細(xì)胞膜的流動性
3、方法：聚乙二醇、電激、滅活的病毒（動物細(xì)胞工程特有的方法）等。融合完成標(biāo)志：核融合
4、意義：突破了有性雜交方法的局限，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能，為研究細(xì)胞遺傳、細(xì)胞免疫、腫瘤和生物新品種培育提供可能，也為制造單克隆抗體開辟了新途徑。
5、用途：制備單克隆抗體。
（1）一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離的抗體特異性差、純度低、產(chǎn)量低。而骨髓瘤細(xì)胞能夠大量繁殖卻不能產(chǎn)生特異性抗體。于是將二者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來形成雜交細(xì)胞，制備單克隆抗體。
（2）單克隆抗體制備過程：
①用特定抗原對小鼠進(jìn)行免疫的原因：B淋巴細(xì)胞要經(jīng)過免疫過程，即接觸抗原，增殖分化為有特異性免疫功能的B淋巴細(xì)胞，才能產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，所以，與骨髓瘤細(xì)胞融合的B淋巴細(xì)胞實(shí)際上是漿細(xì)胞。
②兩次篩選的目的：第一次是在誘導(dǎo)融合之后，利用特定的選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞；第二次是對上述雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行篩選，采用專一抗體檢驗(yàn)的方法篩選出能產(chǎn)生所需特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。
（3）特點(diǎn)：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。（特異性強(qiáng)，靈敏度高）
（4）作用
作為診斷試劑：準(zhǔn)確識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點(diǎn)。
用于治療疾病和運(yùn)載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也可用于治療其它疾病。

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