专题2细胞工程知识点梳理(含教材答案)

专题2 细胞工程

※细胞工程的概念：

是指导应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。（是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下，进行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。）

﹡应用的原理和方法：细胞生物学和分子生物学

﹡操作水平：细胞（细胞器）水平的操作

﹡研究的目的：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(定向改造）

※细胞工程的类型

1、按研究对象可分为：植物细胞工程、动物细胞工程、（微生物细胞工程）

2、按所用技术可分为：

●植物组织培养、植物体细胞杂交

●动物细胞培养、动物细胞融合和单克隆抗体制备、细胞核移植技术和动物体细胞克隆一、植物细胞工程（属于无性繁殖）

﹡有性生殖、无性生殖

1.无性生殖

①．概念：不经过两性生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式。

②．种类:

③优点：保持优良品种的遗传特征。

2.有性生殖

①.概念：由亲本产生有性生殖细胞，经过两性生殖细胞的结合，成为合子，再由合子发育成新个体的生殖方式。

②.意义：产生的后代具备了双亲的遗传特性，具有更强的生活力和变异性，对于生物的生存和进化具有重要的意义。

（一）理论基础（原理）：细胞全能性

1．细胞全能性的概念：具有某种生物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，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点。

2.理论依据：生物体内几乎每一个细胞内都含有该物种的全套遗传物质，具有发育成为完整个体所必需的全部基因。

3.全能性表达的难易程度：

①受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；

②植物细胞＞动物细胞；

③分化程度低的细胞>分化程度高的细胞

4.实现全能性的条件

（1）离体状态。

（2）环境条件条件适宜（如营养物质、激素、温度等）。

5.植物体中体细胞未表现出全能性的原因

理论上，生物的任何一个细胞都具有发育成完整植物的潜力，但是在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化成各种器官和组织，是因为在特定的时间和空间条件下，细胞的基因会有选择的表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。（基因选择性表达。即未离体细胞只能在机体的调控下定向分化，不能表达其全能性。）

【特别提示】

目前的实验证明，离体的植物体细胞的全能性得到了充分的体现（如植物组织培养）。离体的动物体细胞，其全能性受到限制，细胞核具有全能性（如克隆技术培养动物个体，需要去核卵细胞的细胞质才能体现出来。）；动物体细胞克隆的关键是细胞核移植技术。

※细胞分化

（1）概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

（2）原因：不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的。

（3）特点：普遍性、持久性、稳定性、不可逆性

（4）意义：细胞分化是生物个体发育的基础。

（二）植物细胞工程的基本技术：植物组织培养，植物体细胞杂交技术

1.植物组织培养技术

(1)概念：是指依据细胞全能性的原理，在无菌和人工控制条件下，将离体的植物的器官、组织、细胞或原生质体（称为外植体），培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整植株。（长成部分或完整植株的技术。）

(2)理论基础：植物细胞的全能性。

(3) 条件：离体、无菌、营养物质、激素、光照等其他适宜条件。

首先用消毒剂除去外植体表面的微生物，在无菌条件下将其放到适宜的培养基上。培养基一般有五类成分：①水

②无机营养：包括大量元素和微量元素。

③有机营养：主要有糖、维生素、氨基酸。

④生长物质：指植物激素，常用的有生长素（利于生根）和细胞分裂素（利于生芽），离体培养物的根芽分化取决于激素间的比例。此外，赤霉素对刺激细胞的伸长也有一定的作用。

⑤天然附加物：如椰子乳、酵母提取物等。

(4)过程：

①离体的植物器官、组织或细胞―→脱分化―→愈伤组织―→再分化―→试管苗―→植物体

（外植体消毒） 生长素及细胞分裂素（避光） 生长素及细胞分裂素（给光）

②植物组织培养过程：取外植体（离体的器官、组织、细胞），注意要消毒（可用次氯酸钠、无菌水处理，在超净工作台上操作）；将外植体接种到培养基，并封口（培养基成分：有机物、生长素、细胞分裂素、水、矿质元素、琼脂）；通过脱分化，形成愈伤组织（挑选出没有被污染的）；进行转接到分化培养基上，进行再分化（生长素浓度较高利于生根，细胞分裂素浓度较高利于生芽）；一段时间后诱导出试管苗；移栽到大田。

注意：整个过程要进行无菌操作 ③图示如下：

﹡相关概念：

愈伤组织：细胞排列疏松而无规则是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞,是一团没有特定结 构和功能并处于旺盛分裂状态的薄壁细胞。

脱分化：由已分化的植物细胞形成愈伤组织的过程。

再分化：愈伤组织生长一段时间后再移植到新的培养基（人教版：分化培养基）上继续培养，重新诱导分化形成根、芽等器官的过程。

培养基：固体培养基，含有矿质元素，碳源（蔗糖），氮源，植物激素，维生素 (5)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。

﹡细胞工程育种之一——植物组织培养育种

方法：离体的植物器官、组织或细胞→愈伤组织→根、芽等器官→植物体 原理：植物细胞的全能性

优点：快速繁殖、培育无病毒植株等 缺点：技术要求高、培养条件严格 实例：制备人工种子

脱分化

再分化

特点：无定形状态、薄

壁细胞、高度液泡化、

排列疏松无规则

营养条件：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、维生素等 激素：生长素类和细胞分裂素类

温度： 无菌：

条件

调控：生长素和细胞分裂素的比例