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1、专题2 细胞工程 (一)植物细胞工程 1. 植物细胞工程包括植物组织培养(基础)和 植物体细胞杂交2.全能性高低:受精卵生殖细胞干细胞体细胞;植物细胞动物细胞3.植物组织培养技术(1)理论基础(原理):细胞全能性(2过程:离体的器官、组织或细胞 脱分化 愈伤组织 再分化(光照) 有根芽的胚状体 - 植株(3用途:微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。(4地位:是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。4.植物体细胞杂交技术(1)理论基础(原理):细胞膜的流动性,植物细胞的全能性(2)过程:(3) 方法:物理法包括离心、振动、电激。化学法用聚乙二
2、醇(PEG)作为诱导剂。(3)意义:克服了远缘杂交不亲和的障碍。(二)动物细胞工程 1. 动物细胞工程常用的技术手段有:动物细胞培养(基础)、核移植、动物细胞融合、单克隆抗体的制备。2. 动物细胞培养(1)动物细胞培养的流程(2)原代培养的特点:细胞贴壁和接触抑制。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。细胞数目不断增多,当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(3)动物细胞培养需要满足以下条件:无菌、无毒的环境:培养液应进行无菌处理。在培养液中添加一定量的抗生素,以防培养过程中的污染。此外,应定期更换培养液,防止代谢产物积累对细胞自身造
3、成危害。营养:氨基酸、葡萄糖、维生素、促生长因子,通常需要加入血清、血浆等天然成分。温度、pH: 360.5,PH:7.2-7.4(胃蛋白酶在此条件下失活)气体环境:95%空气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。3.动物体细胞核移植技术和克隆动物(1)哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植核移植(较易)和体细胞核移植(较难)。 (2)原理:动物细胞核的全能性(3)体细胞核移植的大致过程是:以克隆羊多利(右图) (4)供体和受体的选择:供体:一般选用传代10代以内的细胞,能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。受体:去核的减中期的卵母细胞。原因:卵
4、(母)细胞比较大,容易操作; 卵(母)细胞细胞质多,营养丰富;含有促进供体核表达全能性的物质。去核的原因:保证克隆动物的遗传物质最大程度的来自有重要利用价值的动物。(5)克隆属于无性繁殖,克隆动物性状与供体基本相同。原因:细胞核基因来自供体动物。克隆动物的细胞质基因来自受体卵母细胞的细胞质。生物的性状还受环境的影响。 4.动物细胞融合(1)动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同,诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似,常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。但灭活的病毒只能诱导动物细胞融合。(2)动物细胞融合的意义:克服了远缘杂交的不亲和性,成为研究细胞遗传、细胞免疫
5、、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。5.单克隆抗体(1)单克隆抗体的制备过程: (2)促融方法有: 物理法、化学法、生物法(灭活的病毒动物细胞促融特有)(3)杂交瘤细胞的特点:既能大量繁殖,又能产生专一的抗体。(4)该过程有两次筛选,第一次是选出杂交瘤细胞,第二次是选出 能产生特定抗体的杂交瘤细胞。(5)该过程使用了 动物细胞融合和 动物细胞培养两种细胞工程的技术手段,及体液免疫的原理。(6)单克隆抗体的优点:特异性强,灵敏度高,并能大量制备。(7)单克隆抗体的应用: 作为诊断试剂:准确识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合,具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物:主要用于治疗癌症治疗,可制成“生物导弹”,也有少量用于治疗其它疾病。关于细胞工程技术手段的总结:植物组织培养和动物细胞培养过程都进行有丝分裂,都是无性繁殖,不涉及减数分裂。植物组织培养最终产生新个体,体现全能性,动物细胞培养产生大量细胞,不形成新个体,不能体现细胞的全能性。