细胞工程

细胞工程综述

摘要：细胞工程学是应用细胞生物学和分子生物学原理与方法，在细胞

水平研究改造生物遗传特性，以获得具有目标性状的细胞系或生物体的有关理论和技术的学科。它是一门现代生物科学理论和工程技术相结合的综合性学科。它是现代生物技术的重要组成部分，同时也是现代生物学研究的重要技术工具。其研究技术涉及到细胞器、细胞、组织和器官水平利用工程技术原理和手段所进行的各类体外操作。本文以学习细胞工程的意义为起点，接着从细胞工程涉及领域、应用及其种类对细胞工程进行了论述。

关键词：细胞工程涉及领域应用种类展望

细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。细胞工程所涉及的范围很广，按生物类型可分为动物细胞工程、植物细胞工程和微生物细胞工程，按实验操作对象可分为细胞与组织培养、细胞融合、细胞核移植、染色体操作及基因转移等方面。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。

1 细胞工程种类

根据设计要求，按照需要改造的遗传物质的不同操作层次，可细胞工程学分为染色体工程、染色体组工程、细胞质工程和细胞融合工程等几个方面。

1．1染色体工程

染色体工程是按人们需要来添加或削减一种生物的染色体，或用别的生物的染色体来替换。可分为动物染色体工程和植物染色体工程两种。动物染色体工程主要采用对细胞进行微操作的方法(如微细胞转移方法等)来达到转移基因的目的。植物细胞工程目前主要是利用传统的杂交回交等方法来达到添加、消除或置换染色体的目的。

1．2染色体组工程

梁色体组工程是整个改变染色体组数的技术。自从1937年秋水仙素用于生物学后，多倍体的工作得到了迅速发展，例如得到四倍体小麦，八倍体小黑麦等。

1．3细胞质工程

又称细胞拆合工程，是通过物理或化学方法将细胞质与细胞核分开，再进行不同细胞间核质的重新组合，重建成新细胞。可用于研究细胞核与细胞质的关系的基础研究和育种工作。

1．4细胞融合工程

是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程。可用于产生新的物种或品系(植物上用得多，动物上用得少)及产生单克隆抗体等。其中单克隆抗体技术利用克隆化的杂交瘤细胞分泌高度纯一的单克隆抗体，具有很

高的实用价值，在诊断和治疗病症方面有着广泛的应用前途。

2 细胞工程涉及领域

2.1 细胞融合技术

细胞融合技术是指把两个细胞（可以是同种细胞，也可以是异种细胞）在融合剂的作用下，融合成一个细胞的技术。应用细胞融合技术进行细胞杂交，能够克服远缘杂交不育的缺陷，对培育新品种具有广阔的应用前景。

2.2 细胞拆合技术

细胞拆合技术也称为细胞核（包括细胞器）移植技术，是将细胞核和细胞质用某种方法拆开，然后再把分离的细胞核和胞质体重新组合成一个新细胞。把从细胞中分离出来的染色体或基因转入另一个细胞中，赋予重建的细胞以某种新的功能，这属于染色体导入或基因转移的技术范畴。

2.3 细胞培养技术

细胞培养技术是将生物体内的某一组织分散成单个细胞，接种在人工配制的适于细胞生长发育的培养基上，然后在适当的无菌的生长条件下(如一定的光照、温度或pH值等)进行培养，使细胞能够生长和不断增殖的技术。由于从组织中分离单细胞并分化成生物体的技术难度较大，目前多采用组织培养技术。如通过植物胚胎（成熟或未成熟胚）或器官（根尖、茎尖、叶原基、花药等）的离体培养，再生成新植株（试管苗）。这种方法能快速、大量繁殖一些有价值的苗林、花卉、药材和濒危植物等。

3 细胞工程的应用

大规模的细胞培养可分为三个层次：单个细胞培养、组织培养和器官培养。植物细胞和原生质体培养技术可以用于育种，也可用于各类植物的快速繁殖，在培养无毒苗、长期贮存种子和生产次生代谢产物等方面发挥作用。动物细胞培养技术可用于制取许多有应用价值的细胞产品，如疫苗和生长因子等。利用细胞培养系统可进行毒品和药物检测；一些培养细胞可用于治疗。

3．1单克隆抗体

将免疫B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合在一起，形成杂交瘤细胞。这种细胞既能像肿瘤细胞那样长期进行无性繁殖，又能像B淋巴细胞那样分泌抗体。而且由于这种抗体可以是由单一的无性繁殖细胞系的细胞产生的，故又称为单克隆抗体。这种技术在临床上得到了广泛的应用。

3．2植物组织培养

在人工操作下，将植物的器官、组织或细胞从植物体上取出，在一定的容器里供给适当的营养物质，使它们得到分化、发育和生长的培养技术。用于组织培养中的植物细胞或器官称为外植体。外植体在人工培养基上恢复分裂后，形成一群形态、结构相同或相似的还未分化的细胞群称为愈伤组织，愈伤组织细胞在一

定的外界因素的诱导下开始分化，最后发育成一个完整的植物体。该技术的基本原理是植物细胞的全能性。这一技术目前主要用于作物的改良和有用生理物质的生产方面。采用植物组织培养技术，用一小块植物组织在一年内就能培养出成千上万甚至几十万株小苗，这对引入优良品种或难以繁殖的名贵品种更具优越性。由相物的茎尖通常不受病毒感染，利用茎地行组织培养就可以获得无病毒植株。

3．3试管动物（婴儿）

通过体外受精和胚胎移植技术而产生的动物或婴儿。在这一技术过程中，精子和卵子从动物（人）体内取出来，在人工提供的生活条件下（通常是在试管中）进行受精，并让体外受精的受精卵在试管中发育，再把发育到一定阶段的胚胎移植到“代理母亲”动物（人）的子宫内继续发育直到诞生。试管婴儿主要是在夫妻间进行的，其目的是解决不育问题。

3．4克隆动物

一般是指通过无性繁殖形成动物后代。1997年，英国生物学家首次用羊的体细胞成功地克隆了一只小母羊，即多利绵羊。克隆是指无性繁殖系，具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。克隆也可指无性繁殖的过程。

4 对细胞工程的展望

细胞工程是一个非常年轻富有活力的领域。从诞生但现在还不到100年的历史，组织培养技术与其他生物技术一起已经成为世界经济中最具活力的支柱性的产业，产生了巨大的经济效益和社会影响。细胞工程已经渗透到人类生活的许多领域，取得了许多具有开发性的研究成果。相信随着人们对生命科学的认识的不断深入，细胞工程技术会得到更快的发展，在解决困扰人类的人口、资源与环境等重大问题上会有更大作为。随细胞工程技术研究的不断深入，它的前景和产生的影响将会日益地显示出来。

参考文献

[1]安利国..细胞工程.北京：科学出版社. 2009

[2]丁汉波.1987.发育生物学.北京：科学出版社

[3]徐永华.2003.动物细胞工程.北京：化学工业出版社

[4]朱至清.2003.植物细胞工程.北京：化学工业出版社