细胞工程

细胞工程

一、知识网络：

本章内容有关细胞生物学的知识，细胞生物学是在显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次探讨细胞生命活动及其机制与规律的科学。最近几十年细胞生物学发展迅速，使其不仅成为说明细胞的科学，也是改造细胞的科学，形成了新的技术——细胞工程。本章教材包括两节内容，体现了细胞生物学的研究与发展方向。

二、教材：

与必修一内容的关系：第一章 生命的物质基础 第二章 生命的基本单位——细胞 1.植物和动物细胞的亚显微结构 2.真核细胞和原核细胞的结构 3.细胞膜的结构特点及其功能特点 4.细胞分裂和分化

与选修内容的关系：1、关于单克隆抗体的知识，需要第一章免疫方面的知识作基础。2.细胞工程中有关细胞杂交和原生质体培养的内容，可以为讲述第五章发酵工程和酶工程中的菌种选育等知识打基础。3、本章中细胞全能性内容是第三章《遗传与基因工程》有关真核生物基因表达调控的知识基础。植物原生质体培养和动物细胞培养的知识又是《遗传与基因工程》中将目的基因导入受体细胞进行表达的知识基础。

三、要求

理解细胞的生物膜系统是一个在结构和功能上都紧密联系的统一整体。理解生物膜系统的概念，知道研究生物膜的重要意义。理解细胞的全能性。知道细胞工程的主要内容及其应用。理解植物组织培养技术的基本原理、目的要求和方法步骤；初步学会植物组织培养的基本方法（实习，选做）。

知识

1.简述植物组织培养和体细胞杂交技术及其应用。

2.简述动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用前景。

3.举例说出动物细胞融合和单克隆抗体技术及其应用。

能力

1.尝试进行植物组织培养。

2.运用细胞的基础知识，分析细胞工程的理论基础。

3.搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料，进行整理、分析和交流。

四、重点、难点

1、重点：各种生物膜在结构和功能上的联系，生物膜系统的概念。植物组织培养，植物体细胞杂交。单克隆抗体。细胞内的各种生物膜在结构上有一定的联系，同时，结构又决定功能，各种生物膜在功能上分工、协作，才能保证细胞的生命活动高效、有序地进行。因此必须明确各种生物膜在结构上有哪些联系，在功能上又是如何分工协作的，才能深入理解细胞是生物体结构和功能的基本单位。以细胞的生物膜系统的重要作用作为重点内容，主要是以此为切入点，复习巩固以学过的知识，进一步理解生物膜系统的概念，形成一定的知识体系。

2、难点：各种生物膜在功能上的联系。植物体细胞杂交。单克隆抗体

本专题涉及的知识点较多，而且是一个微观动态过程，较抽象，难理解。

围绕“细胞的生物膜系统在结构和功能上都是紧密联系的统一整体”，展开讲述各种生物膜在结构和功能上的联系，并且由此得出生物膜系统的概念。本节教材还讲述了生物膜系统在细胞的生命活动中的重要作用，以及研究生物膜的重要意义

3、重难点突破：

1）围

绕“细胞的生物膜系统在结构和功能上都是紧密联系的统一整体”，展开讲述各种生物膜在结构和功能上的联系，并且由此得出生物膜系统的概念。本节教材还讲述了生物膜系统在细胞的生命活动中的重要作用，以及研究生物膜的重要意义。

细胞内的各种生物膜在结构上是相互联系的，

结构上联系：（自学总结，最好用图示形式表示，修改。）生物膜的化学组成也大致相同。

内陷（如胞饮） 内质网膜 出芽小泡 高尔基体 突起小泡 细胞膜 线粒体 核膜

内质网腔与核膜之间的腔

功能上联系：

内质网腔：经过加工，如折叠、组装、加上些糖基团才成为成熟的蛋白质。

高尔基体：进一步加工。

线粒体：在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量。

最后得出结论：细胞内的各种生物膜在功能上是既有分工、又有联系的。

生物膜系统的概念：

各种膜结构的关系

项目

有联系的膜结构 联系方式 备注 核膜

内质网 直接 1、 直接联系是指膜结构的膜之间的相连；间接联系是指不同膜结构之间通过小泡发生膜的转化 2、 液泡、叶绿体的膜与其他膜结构也有一定的联系 3、 内质网在各种膜结构的联系中，处于中心地位

线粒体

内质网 直接 内质肉 高尔基体

间接 细胞膜、线粒体、核膜

直接 高尔基体

细胞膜、内质网 间接 细胞膜 高尔基体

间接 内质网

直接

三种膜间的转变可用图形理解： 2）植物组织培养和动物细胞培养的理解。 比较项目

植物组织培养 动物细胞培养 原理

细胞的全能性 细胞的增殖 培养基 因体培养基，成分主要是矿质元素、蔗糖、维生素、植

物激素、有机添加剂 液体培养基，成分主要是葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物

血清

结果

培育成植株 培育成细胞株或细胞系 应用 快速繁殖培育无病毒植株、生产药物、制造人工种子、

培育转基因作物等 获得细胞或细胞产品

植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较

植物体细胞杂交 动物细胞融合

细胞膜 内质网膜 高尔基体膜

以“出芽”形式形成“小泡”而发生膜的转移

示膜之间的直接转化

原理细胞膜的流动性细胞膜的流动性

融合方法酶解法去掉细胞壁获得原生质体后诱导细胞融合用胰蛋白酶使细胞分散开再诱导融合

诱导手段物理：离心、振动、电刺激；

化学：聚乙二醇（PEG）诱导与植物体细胞杂交相同，再加灭活的仙台病毒

用途克服远源杂交不亲和的障碍获得杂种植株等制备单克隆抗体等

把相应内容纳入必修的知识体系，不深化，不再扩展。重视对材料的阅读。

“细胞与细胞工程”包含两块内容：①生物膜系统，②植物和动物细胞工程、动植物的组织培养。这些内容是“必修”教材“第二章生命的基本单位—细胞”一章中“细胞膜的结构和功能”“植物和动物细胞的亚显微结构”“细胞分裂和分化”等内容的扩展和深化。

“细胞工程简介”介绍了植物细胞工程和动物细胞工程的基本内容。以及“细胞融合”和“细胞培养”这两项技术手段。

五、习题：

下列关于细胞工程的叙述中，错误的是

A、植物细胞合必须先制备原生质体

B、试管婴儿技术包括人工受精和胚胎移植两方面

C、经细胞核移植培育出新个体只具有一个亲本的遗传性状

D、用于培养的植物器官或属于外植体

细胞的生物膜系统指的是

A.由细胞膜、核膜以及由膜围成的细胞器形成的统一膜系统B．由内质网、高尔基体和核膜形成的具有特定功能的结构C．全部的细胞膜D．细胞膜和核膜

下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是

A.叶肉细胞脱分化后可形成无定形状态的薄壁细胞B．叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 C. 融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜D．叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性

紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。

（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过___________而获得的。这项技术的理论基础是_______________________。

（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生长呈现______________________________规律；影响紫草素产量的因素是_____________________和________________________。

（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是____________和____________________。

答案：（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织）细胞的全能性（2）S型增长细胞数量细胞所处的生长期（3）保证氧气供应充足使细胞与磁头液充分接触

用动物细胞工程技术获取单克隆抗体，下列实验步骤中错误

．．的是）

A．将抗原注入小鼠体内，获得能产生抗体的B淋巴细胞B．用纤维素酶处理B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞C．用聚乙二醇作诱导剂，促使能产生抗体的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合D．筛选杂交瘤细胞，并从中选出能产生所需抗体的细胞群，培养后提取单克隆抗体结合表中数据，指出下列叙述错误的是

成分线粒体膜

蛋白质

（质量分数／％）

脂类

（质量分数／％）

外膜52 48

内膜76 24

A、内膜含有许多与有氧呼吸有关的酶

B、内膜比外膜具有更多的功能

C、内膜、外膜的化学组成大致相同

D、内膜表面积大，导致蛋白质含量高

将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是

A、具有完整细胞核的细胞

B、一定的营养物质和植物激素

C、离体状态

D、导入指定基因

关于单克隆抗体，下列叙述不正确的是（）

A、可以制成诊断盒．用于疾病的珍断

B、可以与药物结合，用于病变细胞的定向治疗

C、可以利用基因工程技术生产

D、可以在生物体内生产，不能体外生产

下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是

A．培养中的人效应T细胞能产生单克隆抗体 B．培养中的人B细胞能够无限地增殖 C．人的成熟红细胞经过培养能形成细胞株 D．用胰蛋白酶处理肝组织可获得单个肝细胞

下列有关生物大分子在细胞内转移的叙述，错误的是

A．分泌蛋白可由核糖体进入内质网B．DNA可由细胞核进人线粒体C．mRNA可由细胞核进人细胞质D．t RNA可由细胞质基质进人核糖体

植物甲、乙是两种濒危药用植物（二倍体）。请按要求回答问题：

(1)以植物甲、乙的茎尖和叶片为材料，通过组织培养获得了再生植株，解决了自然繁殖率低的问题。这表明植物细胞具有__________。由叶片等材料形成的愈伤组织的形态结构特点是__________________________________。（2）题31图1和题31图2分别是植物甲、乙的萌发花粉粒和未受精胚珠的示意图。