细胞工程知识点

细胞工程知识点 1、细胞工程：以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有 目的地利用或改造生物遗传性状,以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一 门综合性科学技术。 2、细胞工程的应用： 1) 动植物快速繁殖技术：植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物 2) 新品种的培育：细胞融合、细胞水平的重组 3) 细胞工程生物制品：单克隆抗体制备、疫苗生产 4) 细胞疗法与组织修复： 2 细胞工程理论基础 1、细胞全能性:每个活的体细胞都具有像胚性细胞那样，经过诱导能分化发育成 为一个新个体的潜在能力，并且具有母体的全部的遗传信息。 2、细胞分化:指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。 3、细胞的脱分化:在一定营养和刺激因素作用下，具有特定结构与功能的植物组 织的细胞被诱导而改变原来的发育途径,逐步失去原来的分化状态,细胞特性消失, 转变为具有分生机能的细胞，并进行活跃的细胞分裂，这一过程称为去分化. 3 细胞工程技术 1、实验室条件：组成：准备室、无菌间、操作间、培养室、分析室. 2、无菌技术、显微技术、细胞观察与分析、细胞分离、细胞保存与复苏 （1）细胞保存方法传代培养保存法 低温冷冻保存法（低温、超低温保存） 液体固化的方式（形成冰晶、形成无定型的玻璃化状态) 玻璃化指液体转变为非晶态(玻璃态）的固定化过程，在此状态时,水分子没有 发生重排， 不产生结构和体积的变化，因此不会由于机械或溶液效应造成组织和 细胞伤害，化冻后的细胞仍有活力。 冷冻方法（缓慢冷冻法、快速冷冻法 预冷冻法包括逐级冷冻和两部冷冻） 细胞复苏按一定复温速度将细胞悬液由冻存状态恢复到常温的过程。 复苏细胞一般采用快速融化法.以保证细胞外结晶快速融化，以避免慢速融化水 分渗入细胞内，再次形成胞内结晶损伤细胞。 细胞培养和代谢调控： 1、细胞培养：模拟机体内生理条件，将细胞从机体中取出，在人工条件下使其 生存、生长、繁殖和传代,进行细胞生命过程、细胞癌变、细胞工程等问题的研 究。 2、细胞培养的操作方式：分批式培养、流加式培养、半连续式培养、连续式培 养、灌流式培养。 3、分批式培养 （植物细胞培养） :分批式培养过程的环境随时间变化很大,可分为 延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。 4、流加式培养(适合植物） ：随着营养物质的不断消 耗，不断地向系统中补充新 的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整个培养结束后取出产物. 5、半连续式培养（动物细胞） ：定期取出部分培养物，或是条件培养基,或是连 同细胞、载体一起取出. 6、连续式培养：该模式是将细胞接种 于一定体积的培养基后,为了防止衰退期 的出现， 在细胞达最大密度之前， 以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基； 同时,含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒 定。理论上讲，该过程可无限延续下去。 7、灌流式培养：灌流式培养是把细胞和培养基一起加入反应器后,在细胞增长和 产 8、物形成过程中，不断地将部分条件培养基取出,同时又连续不断地灌注新的培 养基。 （动物细胞） 9、代谢工程:通过某些特定生化反应的修饰来定向的改善细胞的特性,或是利用 重组 DNA 技术创造新的化合物。它是利用基因工程或是分子生物学技术、将生 物技术内的代谢路径改变,通常改变生体内化学反应的酶。代谢工程技术目前以 微生物利用为主,改变工业微生物的代谢路径，生产所需要的化学物质，如抗生 素. 10、逆代谢工程：是一种采用逆向思维方式进行代谢设计的新型代谢工程.就是 先在异源生物或相关模型系统中，通过计算或推理确定所希望的表型,然后确定 该表型的决定基因或特定的环境因子， 然后通过基因改造或环境改造是该表型在 特定的生物中表达. 植物人工繁殖 11、植物组织培养： 是指在无菌条件下，将离体的植物器官（如根尖、茎尖、 叶、花、未成熟的果实、种子等） 、组织（如花药组织、胚乳、皮层等)、细胞（体 细胞、生殖细胞等)、胚胎(如成熟和未成熟的胚)、原生质体等培养在人工配置的 培养基上，给予适当的条件，诱发产生愈伤组织、潜伏芽，或者长成新的完整植 株的一种实验技术。也称植物离体培养或试管培养. 12、植物组织培养再生植株的途径: 1）。器官发生途径：离体培养的组织或细胞团(愈伤组织)分化形成不定根、不 定芽等器官的过程 2）体细胞胚发生途径：从体细胞产生胚状体的过程 13、植物组织培养的问题：玻璃化、褐化问题、微生物污染问题。 14、玻璃化问题解决方案： 1）利用固体培养基,增加琼脂浓度,选择适当的碳源,提高培养基中蔗糖含量，从 根本上降低培养基中的渗透势,造成细胞吸水阻遏，减少培养基中植物材料可获 得的水分； 2）采用通气性好的封口材料如纱布、 脱脂棉等代替聚乙烯塑料膜作为封口材料， 可降有效低培养容器内部环境的相对湿度,减轻有害气体的积累，使植物光合作 用顺畅。 3）非受伤的物理和化学协迫可以增加乙烯的合成。乙烯促进叶绿素分解及细胞 的畸形发展。乙烯处理破坏膜的结构，解离细胞壁，细胞内积累有少量纤维素及 泡状物质。 4）培养基中 BA 浓度和培养温度与玻璃化成正相关， BA 浓度越高或培养温度越 高，玻璃苗比率越大。选择搭配合适的激素，适当降低培养基中ＢＡ的浓度均可 减轻玻璃苗的出现。通过培养条件（温度和光照）减少玻璃苗的发生。适当低温 处理可消除玻璃化，提高光照强度,适当延长光照时间,充分利用自然光照也可以 减低玻璃苗的发生频率。 5）在培养基中减少或除去ＮＨ4ＮＯ3,附加活性炭、 青霉素、 聚乙烯醇 （ＰＶＡ） 、 Ｃａ、赤霉素（ＧＡ）及多效唑（ＰＰ333）等，减少继代培养的次数等措施均 可降低观赏植物组培过程中玻璃苗的发生. 15、褐变解决途径:、 1）选取适宜的外植体 2）选择适宜的培养条件 3）细胞筛选和预处理 4）使用抑制剂（Vc、柠檬酸、巯基乙醇、谷胱甘肽、DTT 等) 5）使用吸附剂（活性炭、PVP 等) 16、 微生物污染问题防治措施： 1）改进外植体消毒方法 2）反复检查培养物是否污染 3）使用抗生素（用两性霉素 B 、青霉素、链霉素 ） 17、人工种子三部分：人工种皮外层，保护胚状体中的水分免于丧失和防止外部 力量冲击;人工胚乳，含有必需的营养成分和某些植物激素；胚状体或芽。 18、极性现象:由细胞的电场方向决定的。因为电场方向决定着细胞内的物质分 配，这些物质包括无机盐类、蛋白质、核糖核酸等一些带电荷物质。同时，生长 素的梯度、pH 梯度、渗透压大小、机械压、光照等都能使细胞形成电场，特别 是膜上和 Ca2+结合的蛋白质带有净的电荷，它在细胞内电场的建立中起着非常 重要的作用。 19、植物激素的作用: (1）由 IAA 和一些 CTK 的组合对愈伤组织根和芽的诱导。 (2）由 IAA 和 GA3（赤霉素）在维管组织分化中的相互作用. （3）由 IAA 对茎中皮层和髓组织内以及愈伤组织内维管束的诱导。 (4)茎组织对 IAA 的反应有不定根的发生. （5)由 GA3、IAA 和乙烯对开花的诱导和性别的控制 。 20、细胞分化的调控机制： 1）细胞分化基因表达的主要调节发生在转录水平，而不是翻译水平。 2）调节细胞中转录过程