【高中生物笔记】 细胞工程

（一）植物细胞工程  结果:新的植株或组织

1.植物组织培养技术

（1）原理：植物细胞的全能性  目的：获得植株  前提：离体 结果：植株  

全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞

（2）过程：外植体（离体的器官、组织或细胞）       愈伤组织       胚状体/丛芽       植株

①条件： 黑暗:有光易形成维管组织     光照:有利于叶绿素的合成    无菌：防止微生物感染

②愈伤组织:排列疏松而无规则，高度液泡化的，呈无定形状态的薄壁细胞（具有分生能力，未分化，不具备特定结构）。

③细胞分裂素：生芽（丛芽） 生长素：生根（胚状体）   培养基：固态培养基  

（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。

（5）优点：繁殖速度快、不受季节限制、工厂化生产、幼苗无毒、保持优良性状

2.植物体细胞杂交技术

（1）原理：细胞的全能性、细胞膜的流动性  目的：获得杂种植株

（2）过程：

（3）诱导融合的方法：

       ①物理法：离心、振动、电刺激等。

　　②化学法：一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂诱导原生质体融合。

　　③融合成功的标志：杂种细胞再生出细胞壁。 筛选：镜检  检测：质壁分离与复原

（4）植物体细胞杂交的终点:是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。

（5）杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征。原因：杂种植株中含有两种植物的遗传物质。

（6）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

3.植物细胞工程的实际应用

(1)植物繁殖的新途径：微型繁殖 (快速繁殖)、作物脱毒、人工种子

(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。

（二）动物细胞工程  结果：细胞株或细胞系

1.动物细胞培养

（1）原理：细胞增殖  结果：获得大量细胞或细胞产物

（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→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传代培养。

①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。

②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pH:1.5-2.2，胰蛋白酶pH:7.3-8.4，在培养基pH:7.2-7.4中失活。胰蛋白酶适用于细胞培养时细胞间质(主要为蛋白质)的分解。

③原代培养：机体取得细胞初次（立即）培养，10代以内，遗传物质不改变，保持正常二倍体核型。

④传代培养：10-50代，核型改变 不再分裂—没有不死性；持续分裂—获得不死性

⑤控制渗透压：没有细胞壁，对培养基渗透压更敏感

⑥冷冻保存：酶的活性降低，细胞新陈代谢速率降低

（3）特点：细胞贴壁、接触抑制、只分裂不分化   分裂方式：有丝分裂

（4）动物细胞培养需要满足以下条件   

①无菌、无毒的环境：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抗生素（不是干扰素），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成危害。培养基：液体培养基

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。通常需加入血清（补充细胞生长所需的未知营养物质）、血浆等天然成分。

③温度：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 、pH、O2 ，CO2的主要作用：维持培养液的pH.

（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。

 2.动物体细胞核移植技术和克隆动物   

（1）原理：动物细胞核具有全能性 目的：获得克隆动物 结果：动物  方式：无性繁殖

（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）选用去核（MⅡ期）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。卵细胞的细胞质可使体细胞细胞核全能性得到表达。

（4）体细胞核移植的大致过程是：

①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。

②该技术形成的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。

（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；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）原理：细胞膜的流动性  目的：获得杂交细胞  结果：形成单核杂交细胞

（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、灭活的病毒、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、肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。制备单克隆抗体（最重要的用途）

4.单克隆抗体

（1）原理:细胞膜的流动性和细胞增殖  目的：获取产生相应抗体的B淋巴细胞（获得单克隆抗体）

基础:动物细胞培养       细胞融合完成的标志：细胞核融合成一个核。

（2）单克隆抗体的制备过程：

两次筛选:第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。

①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、瘤瘤融合等的细胞通过选择培养基淘汰，筛选出B瘤融合的细胞。

②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。

（3）获取单克隆抗体的场所

①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。（严格控制温度、pH、渗透压）

②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。（纯度高，产量高）

（4）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。

（5）血清抗体的产生：浆细胞分泌 

特点：产量低，纯度低，特异性差

单克隆抗体的产生：杂交瘤细胞分泌 

特点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。

（6）在腹腔内增殖的优点：不需要特定的培养基，不需要严格的外界条件。

（7）筛选的时候用：特定的选择性培养基HAT培养基进行筛选。（添加氨基嘌呤，注意无机盐种类和浓度）

（8）稀释目的：使每个小孔内不多于一个细胞，达到单克隆

（9）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“生物导弹”（借助单克隆抗体的导向作用,特性：抗原与抗体的特异性结合），也有少量用于治疗其它疾病。