专题2细胞工程 一 植物细胞工程1 植物组织培养 1 概念 无菌或人工控制 愈伤组织 在 的条件下 将 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 丛芽 最终形成完整的植株 2 理论基础 细胞的全能性 3 过程 愈伤组织 离体的植物器官 组织 细胞 根 芽 植物体 离体 2 植物体细胞杂交 杂种细胞 杂种细胞 1 概念 将不同种的植物体细胞 在一定条件下融合成 并把 培育成新的植物体的技术 2 过程 果胶酶 纤维素酶 1 用 和 去细胞壁形成原生质体 2 原生质体融合 杂种细胞 3 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 融合后的原生质体 愈伤组织 3 植物细胞工程的应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 快速繁殖 作物脱毒 神奇的 2 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用 细胞 产物的工厂化生产 人工种子 二 动物细胞工程 1 动物细胞培养 单个细胞 1 概念 从动物体内取出相关的组织 将它分散成 放在适宜的培养基上 让这些细胞生长增殖 2 过程动物组织 分散成单个细胞 细胞悬液 原代培养 传代 培养 无菌 无毒 气体环境 3 条件 营养 温度 pH和 4 应用 生物制品的生产 转基因动物的培养 检测有毒物质 医学研究等 2 动物体细胞核移植 克隆 1 概念 将一个动物细胞的细胞核移入一个去核的 中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个胚胎最终发育为动物个体 2 过程 卵母细胞 3 动物细胞融合 两个 1 概念 又叫细胞杂交 指 或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 2 过程 不同来源的两个细胞诱导融合 细胞 3 意义 克服了 杂交的不亲和性 杂交 远缘 4 单克隆抗体 1 制备过程 1 抗原处理 并获得 淋巴细胞 2 B淋巴细胞和骨髓瘤细胞在灭活病毒作用下融合 3 筛选出 4 克隆化培养并筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞 5 体外或体内培养 提取抗体 2 优点 特异性强 灵敏度高 产量大 3 应用 作为诊断试剂 制成 用于治疗疾 病和运载药物等 杂交瘤细胞 B 生物导弹 胡萝卜的组织培养技术及植物细胞工程的实际应用 1 胡萝卜的组织培养技术 1 实验原理 离体的植物组织 器官 细胞表现出植物细 胞的全能性 发育成新个体 2 实验流程 制备外植体 接种 脱分化培养 再分化培养 移栽培养 成正常植株 3 注意事项 选材 选取根尖 茎尖 形成层等最容易诱导脱分化 无菌 培养基一旦污染 迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养 而且还会产生大量对培养物有害的物质 光照 脱分化过程不需要光照 再分化过程一定要有光 照 激素的使用 a 生长素类 细胞分裂素类 诱导植物组织脱分化和根原 基形成 b 生长素类 细胞分裂素类 诱导愈伤组织再分化和芽原 基形成 c 赤霉素类 促进分化的丛芽和小植株快速生长 2 植物细胞工程的实际应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种 特点是保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物脱毒 选取作物无毒组织 如茎尖 进行组织培养 获 得脱毒苗的技术 人工种子 植物组织培养得到的胚状体等用人工薄膜包 装得到的种子 2 作物新品种的培育 单倍体育种和突变体的利用 3 细胞产物的工厂化生产 细胞产物有蛋白质 脂肪 糖 类 药物 香料 生物碱等 突破题1 水稻的花药通过无菌操作 接入试管 经过如图3 2 1所示过程培育成试管苗 据图分析下列叙述正确的是 图3 2 1 A a b c d中的植物细胞都具有全能性 且全能性的 表达程度相同 B a b c的培养基中都有琼脂 有机物 水 植物生长 调节剂等物质 C 水稻花药经a d发育成试管苗的过程涉及有丝分裂 减数分裂等细胞分裂方式 D 只要调节培养基中各种营养物质的比例就能诱导b中的 愈伤组织分化成试管苗 解题指导 a b c d中的植物细胞随分化程度的升高 其全能性的表达变窄 植物组织培养是无性生殖 没有发生减 数分裂 调节培养基中生长素与细胞分裂素的比例能诱导b中 的愈伤组织分化成试管苗 答案 B 植物体细胞杂交技术 图3 2 2 1 诱导融合的方法 物理法包括离心 振动 电激等 化 学法一般是用聚乙二醇 PEG 作为诱导剂 2 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管染色体 基因组还是染色体组都采用直接相加的方法 若一植物细胞含有2X条染色体 2个染色体组 基因型为Aabb 另一植物细胞含有2Y条染色体 2个染色体组 基因型为ccDd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体为2X 2Y 基因型为AabbccDd 3 该培育新品种的过程中 遗传物质的传递不遵循孟德尔 的遗传定律 只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遵循遗传定律 而体细胞杂交未有此过程 突破题2 下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述 中 错误的是 A 利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制 培育远缘杂种B 不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程C 两个不同品种的紫茉莉杂交 正交 反交所得F1的表现型一致D 两个不同品种的紫茉莉杂交 F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的 解题指导 植物体细胞杂交可以用两种不同的植物细胞 从而可克服生殖隔离的限制 植物体细胞杂交的过程 实际上 是不同植物体细胞的原生质体融合的过程 紫茉莉枝叶的性状 的遗传是细胞质遗传 两个不同品种的紫茉莉杂交 正交 反 交所得F1的表现型应与母本一致 答案 C 动物细胞培养和动物细胞克隆1 动物细胞培养 1 动物细胞培养的流程 幼龄动物组织或胚胎 单个细胞 细胞悬浮 液 细胞贴壁生长 细胞悬浮液 细 胞株或细胞系 选用幼龄动物组织或胚胎的原因 它们的细胞分化程度 低 增殖能力很强 更易于培养 进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞 不用胃蛋白酶的原因 胃蛋白酶作用的适宜pH约为2 当pH大于6时 胃蛋白酶就会失去活性 而胰蛋白酶作用的适宜环境pH为7 2 8 4 多数动物细胞培养的适宜pH为7 2 7 4 因此胰蛋白酶适宜用于细胞培养时细胞间质 主要为蛋白质 的分解 2 细胞贴壁和接触抑制 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 接触抑制 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到 表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖的现象 3 动物细胞培养需要满足以下条件 充足的营养供给 微量元素 无机盐 糖类 氨基酸 促生长因子 血清等 适宜的温度 36 5 0 5 适宜的pH 7 2 7 4 气体环境 有氧呼吸 细胞代谢 95 的空气 维持pH 5 无菌 无毒环境 培养液和培养用具杀菌消毒 培养过程加抗生素杀菌 定期更换培养液 清除代谢产物 5 动物细胞培养技术的应用 生产生物制品 疫苗 干扰素 抗体等 作为基因工程中的受体细胞 检测有毒物质及毒性 科研方面 筛选抗癌药物 治疗和预防疾病等 2 动物核移植技术和克隆动物 图3 2 3 1 动物核移植技术可以分为 胚胎细胞核移植和体细胞核 移植 前者比较容易 2 如图2 2所示 注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核 而是整个细胞 伴随着两细胞融合 体现细胞膜的结构特点 具有一定的流动性 3 该技术形成重组细胞发育成一个新个体 体现了细胞核 的全能性而非动物细胞的全能性 4 用卵母细胞作受体细胞的原因 a 卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质 b 卵母细胞体积大 便于操作 c 卵黄多 营养物质丰富等 5 克隆属于无性繁殖 产生的新个体的性别 绝大多数性 状与供核亲本一致 6 体细胞核移植技术的应用 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒 危物种 增大存活数量 生产珍贵的医用蛋白 作为异种 移植的供体 用于组织器官的移植等 易错易混 动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶 第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞 第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来 原代培养 1 10代 与传代培养 10代以后 的分界点为分 瓶的继续培养 核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因 核外线粒体中的DNA是来自受体卵母细胞 性状是基因与 环境共同作用的结果 有可能发生基因突变 突破题3 在动物细胞培养过程中 下列处理不恰当的是 A 培养液和培养用具要进行无菌处理B 提供种类齐全的营养物C 提供纯氧以保证细胞的呼吸作用D 保证提供适宜的温度和pH 答案 C 细胞融合与单克隆抗体 1 原理 细胞膜的流动性 2 诱导融合的因素 聚乙二醇 PEG 灭活的病毒 动物细 胞融合特有的方式 电激等 3 意义 最重要的用途是制备单克隆抗体 4 单克隆抗体的制备 图3 2 4 1 细胞融合完成的标志 细胞核融合成一个核 2 制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合 产生杂交瘤细胞 它会兼有两个亲本细胞的特性 在体外培养条件下能不断增殖 同时能产生某种特异性的抗体 3 制备单克隆抗体过程中有两次筛选 第一次筛选 将未融合的B淋巴细胞 骨髓瘤细胞以及BB融合 瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰 筛选出B瘤融合的细胞 第二次筛选 将产生特定抗体的B瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来 因为从体内取出的免疫过的B淋巴细胞有很多种 形成杂交瘤细胞又有很多种 所以需要筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 6 获取单克隆抗体的场所 若在培养基中进行杂交瘤细胞培养 则从培养液中提取 若在小鼠或其他动物腹腔中培养 则从腹水中提取 易错易混 用多个细胞进行动物细胞间的融合的原因 用两个细胞融合 其效率太低 不一定能得到融合细胞 即使两个细胞发生融合 也不一定是研究者期望得到的细胞类型 如果在制备单克隆抗体时 用大量的脾细胞和瘤细胞进行融合 就可以从融合细胞中筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞 突破题4 2010年惠州二模 下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤 其中对单克隆抗体制 备的相关叙述中不正确的是 将X抗原注入小鼠体内 获得能产生抗X抗体的B淋巴 细胞 从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 利用促细 胞融合因子使两种细胞发生融合 将杂交瘤细胞注入小鼠腹 筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞 从腹水中 腔培养提取抗体 A 实验顺序应当是 B 过程中产生的多个杂交瘤细胞也为克隆C 过程获得的细胞均可无限增殖 D 到 的过程中通常要经过两次筛选 解题指导 克隆是一种无性生殖 过程中 杂交瘤细胞在小鼠腹腔培养产生的多个杂交瘤细胞是细胞的增殖 属于克隆 过程是融合过程 会得到多种融合细胞 要经过筛选才能获得无限增殖能产生抗体的杂交瘤细胞 是筛选出B瘤融合的细胞 是筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 答案 C 动 植物细胞工程的区别 1 植物组织培养与动物细胞培养的比较 2 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 演绎题 经典题 下列关于细胞工程的叙述 错误的是 A 电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合B 去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理C 小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体D 某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两品种杂交后代的染色体数目相同 解题指导 体细胞杂种也就是细胞融合 导致后代染色体数目加倍 甲乙两品种杂交是有性生殖过程 后代的染色体数目与原来相同 答案 D 备选题 植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理 不相符的是 A 纤维素酶 果胶酶处理和胰蛋白酶处理 酶的专一性B 植物组织培养和动物细胞培养 细胞的全能性C 原生质体融合和动物细胞融合 生物膜的流动性D 紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养 细胞增殖 解析 动物细胞培养不能体现细胞的全能性 只有通过核移植后的重组细胞才能体现动物细胞的全能性 答案 B 混淆原代培养与传代培养 1 原代培养 可有两种表述 一种是细胞悬浮液第一次在瓶中培养 没有分瓶培养之前的细胞培养 另一种是第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养 两种表述没有本质区别 2 传代培养 同样有两种表述 一种是细胞悬浮液培养一段时间后 分瓶再进行的细胞培养 另一种是传10代以后的细胞培养 统称为传