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598班二轮复习生物学案 新高度、新起点，让我们一起努力！
专题二 细胞的结构基础
时间 2017-11-27
第三部分 细胞工程
[考纲要求]：
1、 植物组织培养（Ⅱ）
2、 动物细胞培养与体细胞克隆（Ⅱ）
3、 动物细胞融合与单克隆抗体（Ⅱ）
[经典填空]：
一．细胞工程的含义及分类：
1．含义：
（1）原理和方法：细胞生物学和分子生物学
（2）操作水平：细胞水平或细胞器水平
（3）目的：按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品
2.种类：植物细胞工程和动物细胞工程
二、细胞工程的内容：
（一）植物细胞工程
1.理论基础（原理）：
（1）细胞全能性：具有某种生物的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
（2）细胞全能性的原因：每个细胞都具有本物种的全套遗传信息
（3）不同细胞全能性大小不同：
体细胞全能性高低：分化程度低的＞分化程度高的；分裂能力强的＞分裂能力弱的；幼嫩的＞衰老的
全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞
（4）生物体内细胞未表现全能性的原因：

（5）植物细胞全能性的条件：
① ②一定的营养条件和外界条件 ③ ④无菌
注：离体的细胞必须发育成完整植株才能体现细胞的全能性。
2.植物组织培养技术：
脱分化 再分化
（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 胚状体 植物体
注：①脱分化：已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。
②再分化：愈伤组织在一定的培养条件下，又可以分化出幼根和芽，形成完整的小植株
③愈伤组织的特点：高度液泡化，无定形状态的薄壁细胞
④生长素与细胞分裂素的比例对植物组织培养的影响：
生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织 和 的形成；细胞分裂素含量高于生长素时，主要诱导植物组织 和 的形成。
⑤“胡萝卜的植物组织培养”实验中：
a、 为什么要强调器械灭菌和实验人员的无菌操作？
培养基中含有丰富的营养，有利于培养物生长，但杂菌也迅速生长，一旦污染杂菌，竞争营养；同时杂菌在生长过程中产生有毒物质，导致培养物迅速死亡。造成污染的因素有：外植体带菌、培养瓶和器械灭菌不彻底、操作不规范等。
b、是不是只能选取形成层的细胞才能诱导出愈伤组织？
不是，理论上分化后的植物细胞均可以，如：茎、叶、花。只是形成层细胞有旺盛的分裂能力，容易诱导出愈伤组织。
c、接种后的胡萝卜组织块在脱分化时为什么要避光培养？
光照下易形成微管组织，不易形成愈伤组织。
（2）植物组织培养就是在 和人工控制条件下，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
、 ，最终形成完整植株。
（3）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、突变体的利用、细胞产物的工厂化生产。
①微型繁殖：
植物组织培养技术不仅可以 ，
还可以高效快速地实现种苗的 ，因此人们形象地把用于快速繁殖
优良品种的植物组织培养技术，叫做植物的微型繁殖技术，也叫快速繁殖技术。
②作物脱毒：
植物 附近（如：茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。
③制造人工种子：
a. 所谓人工种子就是以植物组织培养得到的 等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子，在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。
b. 人工种子（无性繁殖）与自然种子（有性繁殖）相比：完全保持优良品种的的遗传特性
c. 要想获得人工种子，只需培养到“ ”阶段
④单倍体育种：
单倍体育种是通过 方法获得单倍体植株，染色体加倍后当年
便可得到稳定遗传的优良品种，这样就极大得
⑤突变体的利用：
在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到
培养条件和外界压力（如：射线、化学物质等）的影响而产生突变。从这些产生
突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
⑥细胞产物的工厂化生产：
a. 细胞产物包括：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等
b. 要想获得细胞产物，只需培养到“ ”阶段
（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。
3.植物体细胞杂交技术
（1）过程：
（2）去壁方法：酶解法，纤维素酶和果胶酶
（3）诱导融合的方法：
物理法包括 等。
化学法一般是用 作为诱导剂。
（4）植物体细胞杂交成功的标志：
（5）所用技术及原理：
技术：原生质体融合技术和植物组织培养技术
原理： 和
（6）意义：

（7）若只考虑细胞的两两融合类型有3种，其实还有未融合的以及多个细胞融合的类型，融合率很低。远远达不到100%
（8）关于植物体细胞杂交得到的杂种植株属于几倍体的原则：相加
如：二倍体和四倍体进行植物体细胞杂交，得到六倍体；二倍体和二倍体进行植物体细胞杂交，得到 倍体；同种的二倍体和四倍体进行杂交，得到 倍体；同种的二倍体和二倍体进行杂交，得到 倍体。
（9）植物体细胞杂交就是将不同种的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
（二）动物细胞工程
包括：动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等。
是其他动物细胞工程技术的基础
1、 动物细胞培养（原理： ）
（1）概念：
动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成 ，然后放
在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）动物细胞培养的流程：
取动物组织块→剪碎→用 处理分散成单个细胞→制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养瓶中，置于适宜环境中培养。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为 ，以后细胞进行 ，数量不断增多，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，这种现象称为细胞的 →转入培养瓶中进行 培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续 培养。
（3）传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去了。一般来说，细胞在传至10-50代时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化，少数细胞获得了不死性。目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为 代以内，以保持细胞 。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件
① 的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定
量的 ，以防培养过程中的污染。此外，应定期 ，防止代
谢产物积累对细胞自身造成危害。
②营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入 等天然成分。
③温度和PH：适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④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
。
（5）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
（6）动物细胞培养、植物组织培养的主要区别:
前者是液体培养基；后者是固体培养基
2、动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）含义：将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的 中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
（2）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（3）体细胞核移植的大致过程是：（下图）
注：①取10代以内的细胞进行供体细胞的培养
②核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，原因是：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自于有重要利用价值的动物提供的体细胞
③减数第二次分裂中期含有活性较高的成熟促进因子
（4）选用去核卵(母)细胞的原因：
卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。
（5）体细胞核移植技术的应用：
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；
②保护濒危物种，增大存活数量；
③生产珍贵的医用蛋白；
④作为异种移植的供体：见选修三P49图2-22：人的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，形成相应的组织、器官后，可以用于组织器官的移植
⑤用于组织器官的移植等。
（6）体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
3、动物细胞融合
（1）动物细胞融合也称 ，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（2）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、 、电刺激等。
（3）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、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。
（4）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：
比较项目
细胞融合的原理
细胞融合的方法
诱导手段
用法
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性、
细胞的全能性
去除细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导
克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后诱导细胞融合
除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导
制备单克隆抗体的技术之一
注：①灭活的病毒诱导细胞融合的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝集，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合
②灭活是指用 手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏这些病原体的 结构。
4.单克隆抗体
（1）获得抗体传统方法：
向动物体反复注射某种抗原，使动物产生抗体。
一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
（2）单克隆抗体的制备过程：

注入小鼠
细胞融合合，
分离
抗原注入小鼠体内
已免疫B淋巴细胞
骨髓瘤细胞
杂交瘤细胞
细胞培养
选择培养细胞
培养基
体内培养
体外培养
从腹水提取
从培养液提取取 取取
单克隆抗体

，筛选

，筛选

（3）杂交瘤细胞的特点：
（4）两次筛选的目的不同：
第一次筛选为
第二次筛选为
（5）单克隆抗体的优点：
（6）单克隆抗体的作用：
① 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。
② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“ ”，也有少量 用于治疗其它疾病。

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