现代生物技术第三章 细胞工程
细胞工程课件习题 答案
第三章植物组织与细胞培养的基本原理.一、单选题1、植物组织培养是建立在__ _理论基础上的。
A进化论 B植物细胞全能性 C基因决定论 D细胞多样性2、植物组织培养的培养基不含__ _。
A含 N物质 B碳源 C血清 D生长激素3、过滤除菌适用对象_ __。
A玻璃器皿 B塑料器皿 C金属器皿 D易被高温破坏的材料如抗生素、激素等试剂4、将___ 重新转移到成分相同的新鲜培养基上生长的过程称为继代培养。
A外殖体 B愈伤组织 C 生根苗 D 幼苗5、下列植物细胞全能性最高的是（）A. 形成层细胞B. 韧皮部细胞C. 木质部细胞D. 叶肉细胞6、植物组织培养过程中的脱分化是指（）A. 植物体的分生组织通过细胞分裂产生新细胞B. 未成熟的种子经过处理培育出幼苗的过程C. 植物的器官、组织或细胞，通过离体培养产生愈伤组织的过程D. 取植物的枝芽培育成一株新植物的过程三、判断题1、根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉均是植物组织培养外殖体的来源。
( √ )2、一个细胞由分生状态转变为成熟状态的过程，叫脱分化。
( × )3、所有的植物培养材料都必须高压灭菌锅灭菌121℃、15分钟。
( × )4、继代培养的最适时间是愈伤组织的生长达到高峰期时。
（×）5、高温处理和低温处理均是控制胚状体同步化的方法（×）第四章植物离体无性繁殖和脱毒技术一、选择题（单选）1. 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。
目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。
这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的 A. 有丝分裂 B. 分化 C. 减数分裂 D. 全能性2、人工种子是指植物离体培养中产生的胚状体，包裹在含有养分和具有保护功能的物质中，并在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体。
下列与人工种子形成过程无关的是（）A．细胞的脱分化和再分化 B．细胞的全能性 C．细胞有丝分裂 D．细胞减数分裂3. 植物组织培养依据的原理，培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（）①体细胞全能性②离体植物器官，组织或细胞③根，芽④生长素和细胞分裂素⑤生长素和乙烯⑥愈伤组织⑦再分化⑧脱分化⑨植物体A. ①、②⑧⑥⑦③⑨、④B. ①、②⑦⑥⑧③⑨、⑤C. ①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤D. ①、②⑨⑧⑥⑦③、④4. 有关细胞全能性的叙述中，不正确的是（）A. 受精卵在自然条件下能够使后代细胞形成完整的个体，全能性最高B. 卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高C. 生物体内细胞由于分化，全能性不能表达D. 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性5、胚状体是在植物组织培养的哪一阶段上获得的（）A．愈伤组织 B．再分化 C．形成完整植株 D．取离体组织二、判断题1、无病毒苗（脱毒苗）就是植物体已没有病毒感染了（×）2、茎尖外植体的大小与脱毒效果成正比。
高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案
高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案高中生物选修三专题二细胞工程知识点归纳和答案植物细胞工程和动物细胞工程默写1、细胞工程是在或的操作2、细胞工程按操作对象分为和3、植物细胞工程通常采用的技术手段是：和4、植物组织培养的理论基础是：5、理论上每一个活细胞都应该具有。
因为6、受精卵的全能性最高，受精卵生殖细胞体细胞7、为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？8、植物组织培养的外界条件：，内在原理是：9、植物组织培养的过程：经过形成经由过程形成，最后移栽发育成。
10、是指已分化细胞经诱导，失去其特有的结构和功能而变为未分化细胞的过程。
11、是指由外植体长出来高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。
12、植物体细胞杂交的意义（优势）：。
13、去除细胞壁的常用方法：（纤维素酶、果胶酶等）14、人工诱导原生质体融合方法：物理法：等；化学法：15、融合完成的标志是：16、植物体细胞杂交过程包括：和。
17、植物体细胞杂交的原理是：和18、人工种子的特点是：19、作物脱毒(1)材料:(2)脱毒苗:20、单倍体育种：(1)方法:(2)优点:;21、动物细胞工程常用的技术手段：(基础)、、、22、动物细胞培养的原理是：。
23、用处理，一段时间后获得单个细胞。
24、细胞贴壁：25、细胞的接触抑制：26、原代培养：，培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养。
将原代细胞从培养瓶中取出，用处理后配制成，分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为27、目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常为28、细胞株：原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到40~50代，这种传代细胞为细胞株。
细胞系：细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有部分细胞由于遗传物质的改变，使其在培养条件下可以无限制传代，这种传代细胞为细胞系。
细胞株和细胞系的区别：细胞系的遗传物质改变，具有癌细胞的特点，失去接触抑制，容易传代培养。
第三章 细胞工程(三)
缺点：
存在扩散限制，颗粒太大时细胞生长不 良； ② 培养过程中忌钙沉淀剂或整合剂 ，如磷 酸盐、柠檬酸盐、EDTA等均会使凝胶溶 解。
①
3.抗凋亡技术
细胞凋亡，是指为维持内环境稳定，由 基因控制的细胞自主有序地死亡。 细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的 最大障碍，死亡的细胞80%是凋亡所导致， 而不是坏死。因此抗凋亡技术的应用在 细胞大规模培养中显得极为重要。
3.灌流式操作
灌注式操作是指细胞接种后进行培养，一方面 新鲜培养基不断加入反应器。一方面又将反应 液连续不断地取出，但细胞留在反应器内，使 细胞处于一种不断的营养状态。 优点： ①细胞可处在较稳定的良好环境中，营养条件 较好，有害代谢浓度较低。 ②可极大地提高细胞密度，一般都可达107～ 108个/ml，从而极大地提高了产品产量。 ③产品在罐内停留时间缩短，可及时收留在低 温下保存，有利于产品质量的提高。 ④培养基的比消耗率较低，加之产量质量的提 高，生产成本明显降低。
中 试 生 物 反 应 器
动物细胞融合
细胞融合是正Байду номын сангаас的生命活动
受精作用
两个细胞正在融合
细胞融合又称细胞杂交。是指将二种或二 种以上的细胞或原生质体合并形成一个细 胞，不经过有性生殖过程而得到杂种细胞 的方法。
自然融合 自然情况下发生的融合 人工诱导融合 在体外用人工方法促使融合
细胞融合技术
用灭活的病毒诱导的动物细胞融合过程示意图
聚乙二醇 （PEG） 法细胞融 合过程
电融合 诱导法 原理示 意图
动物细胞融合的过程
动物融合最成功的例子就是“杂交瘤”— —能够产生单克隆抗体的融合细胞。
细胞工程的名词解释是什么
细胞工程的名词解释是什么细胞工程，是一门通过应用生物技术和工程原理研究和利用细胞的学科。
它将工程学和生物学相结合，旨在改变细胞的特征、功能或行为，以满足各种实际需求。
细胞工程在医学、农业、食品工业等领域具有广泛的应用前景。
一、细胞工程的基本原理细胞工程的核心在于对细胞的改造和设计。
研究人员通过基因工程技术、细胞培养和细胞分化等手段，对细胞进行修饰和改变，使其具备特定的功能和特性。
这种方式在基因治疗、组织工程和器官移植等领域具有重大意义。
基因工程技术是细胞工程的重要工具之一。
通过插入、删除或修改细胞的基因序列，研究人员可以改变细胞的生理特征和功能。
基因治疗便是细胞工程的一个应用领域，通过提供、修复或替换功能缺失的基因，治疗一些遗传性疾病。
细胞培养是细胞工程的另一个主要手段。
研究人员将细胞在实验室中繁殖和培养，以满足大规模生产和应用的需要。
细胞培养技术广泛应用于药物研发、生物制造和组织工程等领域，为人类健康和生产提供了重要的支持。
细胞分化是细胞工程的重要环节。
通过控制和引导细胞的分化方向，研究人员能够使其发展成为特定类型的细胞或组织。
这对于再生医学和组织工程等领域来说非常关键，为细胞材料的修复和替代提供了可能。
二、细胞工程的应用领域细胞工程在医学领域具有巨大的潜力。
通过细胞工程技术，研究人员可以设计和构建人工器官，替代或辅助受损的组织和器官，为病患提供重要的帮助。
此外，细胞工程还可以用于研发新型药物和治疗方法，提高疗效和降低副作用。
农业领域也是细胞工程的重要应用领域之一。
通过改造作物细胞的基因，在作物中增加耐虫性、抗病性或提高产量等特征，可以有效提高农作物的质量和产量，减少对化学农药的依赖，实现可持续农业的发展。
此外，细胞工程还在食品工业中起到重要的作用。
研究人员通过细胞工程技术，培育高营养价值和功能性的食品材料。
这不仅可以满足人们对于健康食品的需求，还有助于解决全球食品供应和营养不足的问题。
三、细胞工程面临的挑战与展望尽管细胞工程在多个领域已经取得了显著的进展，但仍然面临着许多挑战。
《细胞工程》考试大纲精品文档10页
《细胞工程》考试大纲第一章绪论一、名词高技术、生物技术、细胞工程、生化工程.二、知识点现代生物技术是一项高技术；生物技术的基本内容；细胞工程在整个生物工程中的地位；细胞工程主要的技术领域；细胞工程的主要应用。
第二章细胞工程理论基础一、名词细胞、细胞周期、细胞凋亡、细胞分化、奢侈基因、管家基因.二、知识点细胞共性。
第三章细胞工程基本技术一、名词生物安全、p1级实验室、清洁液、干热灭菌、湿热灭菌、无菌操作技术、细胞贴壁率、细胞计数、MTT法、活体染色、成集落试验、污染。
二、知识点细胞工程实验室主要的仪器设备；细胞培养室的基本要求；p1级实验室的基本要求；细胞培养室常见的消毒方法；玻璃器皿的清洗方法；判断清洁液失效的方法及延长其寿命的方法；无菌操作的技术要领与要求；培养细胞的观察技术；培养细胞的主要污染与排除；细胞计数应注意的问题；细胞冻存与复苏的技术要点及注意事项。
第四章细胞培养与代谢调控一、名词分批式培养、流加式培养、半连续式培养、连续式培养、灌流式培养。
二、知识点分批式培养、连续式培养、灌流式培养的特点。
第五章植物人工繁殖一、名词植物细胞工程、植物组织培养、外植体、脱分化、再分化、愈伤组织、胚状体、大量元素、微量元素、器官发生途径、胚状体发生途径、植物快速无性繁殖、植物脱毒、胚培养、胚乳培养、人工种子、体细胞胚。
二、知识点植物细胞工程的主要内容；植物组织培养的理论基础；植物细胞工程的技术手段；植物组织再分化的两条途径；植物组织培养的主要步骤与技术要点；影响植物细胞脱分化和再分化因素；愈伤组织有的特点及其在细胞工程中的重要性；愈伤组织再生植株的途径；植物组织与动物细胞的超低温保存原理及方法的不同；植物细胞的几种大规模培养系统的特点及其影响因素；生长素、细胞分裂素的生理作用及其在组织培养中的意义。
成熟胚培养与幼胚培养在技术上的异同；植物胚乳培养的类型；植物胚胎培养的意义及影响因素；愈伤组织的形成的三个阶段及主要特征；人工种子的组成、构建与应用；体细胞胚胎发生的同步控制；植物脱毒的方法；植物快繁技术的主要步骤；微繁殖中芽的增殖方式；植物脱毒时外植体的预处理途径。
人教版高二生物选修三知识点总结：专题二细胞工程
选修3《现代生物科技专题》知识点总结专题2 细胞工程（一）植物细胞工程1.植物组织培养技术（1）原理：植物细胞的全能性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＞动物细胞脱分化再分化发育（2）过程：离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织胚状体植物体常用的植物激素生长素和细胞分裂素。
（3）用途：微型繁殖、作物脱毒（选材应该选择茎尖组织）、制造人工种子、单倍体育种（最大的优点是明显缩短育种年限，得到的全为纯种）、筛选突变体、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。
2.植物体细胞杂交技术（1）原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性（2）过程：去壁的方法：酶解法；诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电激等。
化学法是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（4）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
（二）动物细胞工程1. 动物细胞培养（1）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2）原理：细胞增殖（3）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。
（4）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
（5）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，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。
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、血浆等天然成分。
生物选择性必修三生物技术与工程第三章动物细胞工程【1】细胞培养是动物细胞工程的基础
探究点二 动物细胞培养的技术流程
下图是动物细胞培养的基本 流程图。据图回答下列问题。
1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较,分化程度低的细胞与分化程度 高的细胞比较,哪些细胞更易于培养?为什么? 提示 幼龄动物的细胞和分化程度低的细胞更易培养,原因是这些细胞的分 裂能力强。 2.进行动物细胞培养时,常用胰蛋白酶分散细胞,这说明细胞间的物质除了 水以外主要是什么?能否使用胃蛋白酶处理?为什么? 提示 蛋白质。不能使用胃蛋白酶处理,因为胃蛋白酶的最适pH是1.5左右, 而动物细胞培养液的pH为7.2~7.4,在此环境下,胃蛋白酶无活性。
[探究应用] 1.动物细胞培养需要满足一定的气体环境,下列相关叙述错误的是( ) A.O2的作用是为细胞需氧呼吸提供原料 B.CO2的作用是维持培养液的pH C.通常采用培养皿或松盖培养瓶培养 D.CO2培养箱内应含有95%的O2和5%的CO2 答案 D 解析 CO2培养箱内应含有95%的空气和5%的CO2,D项错误。
2.在进行动物细胞培养时,需要( ) A.用胃蛋白酶处理以获得细胞悬液 B.充入5%的CO2以刺激细胞正常呼吸 C.加入经高压蒸汽灭菌的血清以提供营养 D.定期更换培养液以清除代谢产物
答案 D 解析 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理以获得细胞悬液,A项不符合题意;充入 5%的CO2是为了维持培养液的pH相对稳定,B项不符合题意;加入血清为动 物细胞培养提供营养,高压蒸汽灭菌会破坏血清中的活性成分,C项不符合 题意;定期更换培养液以清除代谢产物,D项符合题意。
特别提醒动物细胞培养的注意事项 (1)动物细胞培养所用的通常是液体培养基,其并非完全的合成培养基,因 为还添加了动物血清等天然成分。 (2)在动物细胞培养过程中,应该对培养液和培养用具进行灭菌而非消毒。 (3)动物细胞培养时,二氧化碳培养箱内应含有5%的CO2和95%的空气,而非 5%的CO2和95%的O2。
《现代生物技术》教案
《现代生物技术》教案第一章：生物技术概述1.1 教学目标让学生了解生物技术的定义和发展历程。
让学生了解生物技术在医药、农业、环境保护等领域的应用。
让学生认识到生物技术的发展对社会的影响。
1.2 教学内容生物技术的定义和发展历程。
生物技术的应用领域。
生物技术的伦理和社会问题。
1.3 教学方法采用讲授法，讲解生物技术的定义和发展历程。
采用案例分析法，分析生物技术的应用领域。
采用讨论法，讨论生物技术的伦理和社会问题。
第二章：基因工程2.1 教学目标让学生了解基因工程的基本原理和技术。
让学生了解基因工程在医药、农业等领域的应用。
让学生认识到基因工程的发展对社会的影响。
2.2 教学内容基因工程的基本原理和技术。
基因工程的应用领域。
基因工程的伦理和社会问题。
2.3 教学方法采用讲授法，讲解基因工程的基本原理和技术。
采用案例分析法，分析基因工程的应用领域。
采用讨论法，讨论基因工程的伦理和社会问题。
第三章：细胞工程3.1 教学目标让学生了解细胞工程的基本原理和技术。
让学生了解细胞工程在医药、农业等领域的应用。
让学生认识到细胞工程的发展对社会的影响。
3.2 教学内容细胞工程的基本原理和技术。
细胞工程的应用领域。
细胞工程的伦理和社会问题。
3.3 教学方法采用讲授法，讲解细胞工程的基本原理和技术。
采用案例分析法，分析细胞工程的应用领域。
采用讨论法，讨论细胞工程的伦理和社会问题。
第四章：蛋白质工程4.1 教学目标让学生了解蛋白质工程的基本原理和技术。
让学生了解蛋白质工程在医药、农业等领域的应用。
让学生认识到蛋白质工程的发展对社会的影响。
4.2 教学内容蛋白质工程的基本原理和技术。
蛋白质工程的应用领域。
蛋白质工程的伦理和社会问题。
4.3 教学方法采用讲授法，讲解蛋白质工程的基本原理和技术。
采用案例分析法，分析蛋白质工程的应用领域。
采用讨论法，讨论蛋白质工程的伦理和社会问题。
第五章：生物信息学5.1 教学目标让学生了解生物信息学的定义和发展历程。
细胞工程
神经干细胞(red)用于颅内肿瘤(green)的治疗: 神经干细胞经过基因工程操作后，能够变得“巡航导弹”一样， 精确地追踪深藏在大脑中的癌细胞。而一种名为“白细胞介素12” 的物质，能够激活机体免疫系统中具有杀灭肿瘤能力的细胞。西达 斯-西奈医学中心的科学家们成功地将二者相结合，利用基因工程手 段，开发出了能够分泌“白细胞介素12”的神经干细胞。这种干细 胞既能追踪、又可杀灭转移和扩散的脑肿瘤细胞。
于另一个已经去核的细胞（受精卵或处于MⅡ期的卵 母细胞）中，以得到重组细胞，并使其在一定环境中 生长发育，最后获得新的个体的综合技术体系。
去/取核（A/B）---新核/移入（C/D）
Dolly, first mammal cloned from an adult cell
（1996，英国）
Dolly, as an adult Dolly as a lamb with her surrogate mother
四、细胞治疗（cell therapy）
将体外培养的、具有正常功能细胞植入病 人体内（或直接导入病变部位），以代偿病变
细胞所丧失的功能。或采用基因工程技术，将
所培养的细胞在体外进行遗传修饰后，再将其 用于疾病的治疗。
细胞治疗示意图
Mouse embryonic stem cells injected into rat brains express the AHD2 protein marker (yellow) characteristic of cells lost in Parkinson's disease.
细胞工程(cell engineering) P432
第一节
一、概念
概述
细胞工程：应用细胞生物学和分子生物学等
细胞工程基本技术
• 实验室
• 无菌技术
• 显微技术
• 细胞冻存与复苏
• 细胞的分离、观察与分析
一、实验室 1. 基本组成：
• 准备室
• 无菌间 • 操作间 • 培养室 • 分析室
2.主要设备：
包括 水处理设备（纯水系统）、无菌设备（灭菌
锅、超净工作台等）、培养设备（培养箱）、分离
观察设备（离心机、显微镜）、保存设备（超低温
• 不同固定剂对细胞的不同成分、结构固定效果不
同。
• 选择合适的固定液是达到固定目的的基础。
常用固定剂： • 甲醇/醋酸：浓度为3:1，适用于观察染色体和 Giemsa染色。 • FAA固定液（40%福尔马林5ml+冰醋酸5ml+80%乙醇90ml）： 可用作固定植物的一般组织。 • 卡诺氏（乙醇60ml+氯仿30ml+冰醋酸10ml）：适用 于显示细胞化学成分。
动，使其在1～2min完全融解； ③将细胞冻存悬液移入离心管，加入约5m1培养液，轻 轻吹匀； ④将细胞悬液经离心5min。弃上清液； ⑤给细胞沉淀物加入完全培养液，轻轻吹吸均匀；
⑥将细胞悬液移入培养瓶内，加足培养液进行培养。
五、细胞观察与分析
• 细胞计数：采用血细胞计数法，结果以每毫升细
胞数来表示。可采用结晶紫染色 • 细胞活力：总细胞中活细胞所占的百分比。常用 方法为台盼蓝染色法
• 常用光学显微镜、相差显微镜、倒置显微镜、荧
光显微镜等
四、细胞的冻存与复苏 • 细胞在传代过程中许多生物学性状容易发生改变， 如细胞的粘附性、染色体数目等； • 对有限增殖细胞系来说，传代次数是有限的； • 过多的传代增加污染机会； • 消耗大量人力物力。 细胞冻存与复苏
现代技术专题细胞工程
现代技术专题细胞工程汇报人：日期:•细胞工程概述•细胞培养技术•细胞分化与基因编辑技术目录•细胞工程在医学领域的应用•细胞工程在农业领域的应用•细胞工程未来发展趋势与挑战01细胞工程概述细胞工程是利用细胞生物学和分子生物学的原理和技术，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按照人们的意愿改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
细胞工程定义细胞工程涉及细胞培养、细胞融合、细胞拆分、染色体操作等技术，以实现细胞水平的遗传改造、细胞生产以及细胞水平的医学治疗等目的。
基本概念定义与基本概念细胞工程发展历程早期探索细胞工程起源于20世纪初，当时科学家开始尝试进行细胞培养和细胞融合实验。
快速发展20世纪70年代以后，随着分子生物学和遗传学的发展，细胞工程进入快速发展阶段，出现了许多重要的技术和方法。
广泛应用近年来，随着生物技术的不断进步和应用领域的拓展，细胞工程在农业、工业、医学等领域得到了广泛应用。
农业领域利用细胞工程技术培育抗逆、抗病、优质农作物新品种，提高农业生产效率。
工业领域利用细胞工程技术生产生物燃料、生物材料等，实现生物资源的有效利用。
医学领域利用细胞工程技术进行组织工程、药物筛选和疾病治疗等，为医学研究和治疗提供新的手段和方法。
细胞工程应用领域02细胞培养技术细胞增殖与分化在适宜的培养条件下，细胞不断增殖并分化成特定的细胞类型。
细胞与细胞间相互作用细胞在培养过程中会形成细胞间连接，通过信号分子进行信息交流。
细胞贴壁生长细胞在培养容器表面贴附并分泌细胞外基质，形成一层细胞单层。
直接从生物体内获取的细胞进行培养。
原代细胞培养传代细胞培养干细胞培养将原代细胞或已适应的细胞进行传代培养。
对干细胞进行体外培养，用于再生医学和药物筛选等领域。
030201用于研究细胞的生长、增殖、分化等基本生命活动。
基础研究通过细胞培养筛选具有药效的化合物或药物。
药物筛选利用干细胞培养技术修复损伤的组织器官。
再生医学用于评估食品或化学物质的潜在风险。
《现代生物技术》教案
《现代生物技术》教案第一章：现代生物技术简介1.1 教学目标了解现代生物技术的定义和发展历程理解生物技术在当今社会的重要性掌握生物技术的基本分类和应用领域1.2 教学内容生物技术的定义和发展历程生物技术的分类：基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程生物技术的应用领域：医药、农业、环境保护、食品工业等1.3 教学活动引入讨论：什么是生物技术？观看视频：生物技术的发展历程和应用领域分组讨论：生物技术在医药、农业等领域的具体应用案例1.4 教学评价小组报告：介绍一个生物技术在医药、农业等领域的应用案例学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物技术应用的短文第二章：基因工程2.1 教学目标理解基因工程的概念和原理掌握基因工程的基本操作步骤了解基因工程在医药和农业等领域的应用2.2 教学内容基因工程的概念和原理基因工程的基本操作步骤：DNA克隆、基因插入、基因编辑基因工程在医药和农业等领域的应用：基因治疗、转基因作物等2.3 教学活动引入讨论：什么是基因工程？观看视频：基因工程的基本操作步骤和应用案例实验演示：模拟基因插入实验2.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于基因工程应用的短文小组讨论：讨论基因工程在医药和农业等领域的应用案例第三章：细胞工程3.1 教学目标理解细胞工程的概念和原理掌握细胞工程的基本操作步骤了解细胞工程在医药和农业等领域的应用3.2 教学内容细胞工程的概念和原理细胞工程的基本操作步骤：细胞培养、细胞融合、细胞转染细胞工程在医药和农业等领域的应用：生物制药、基因治疗等3.3 教学活动引入讨论：什么是细胞工程？观看视频：细胞工程的基本操作步骤和应用案例实验演示：细胞培养和细胞融合实验3.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于细胞工程应用的短文小组讨论：讨论细胞工程在医药和农业等领域的应用案例第四章：蛋白质工程4.1 教学目标理解蛋白质工程的概念和原理掌握蛋白质工程的基本操作步骤了解蛋白质工程在医药和农业等领域的应用4.2 教学内容蛋白质工程的概念和原理蛋白质工程的基本操作步骤：蛋白质设计、蛋白质合成、蛋白质修饰蛋白质工程在医药和农业等领域的应用：药物研发、生物催化等4.3 教学活动引入讨论：什么是蛋白质工程？观看视频：蛋白质工程的基本操作步骤和应用案例实验演示：蛋白质合成和修饰实验4.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于蛋白质工程应用的短文小组讨论：讨论蛋白质工程在医药和农业等领域的应用案例第五章：酶工程5.1 教学目标理解酶工程的概念和原理掌握酶工程的基本操作步骤了解酶工程在医药和农业等领域的应用5.2 教学内容酶工程的概念和原理酶工程的基本操作步骤：酶的筛选、酶的固定化、酶的优化酶工程在医药和农业等领域的应用：药物研发、生物催化等5.3 教学活动引入讨论：什么是酶工程？观看视频：酶工程的基本操作步骤和应用案例实验演示：酶的固定化实验5.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于酶工程应用的短文小组讨论：讨论酶工程在医药和农业等领域的应用案例第六章：生物信息学6.1 教学目标理解生物信息学的概念和作用掌握生物信息学的基本工具和应用了解生物信息学在现代生物技术研究中的重要性6.2 教学内容生物信息学的概念和作用生物信息学的基本工具：序列分析、结构预测、基因表达分析生物信息学在生物技术研究中的应用：基因组学研究、药物设计等6.3 教学活动引入讨论：什么是生物信息学？观看视频：生物信息学的基本工具和应用案例上机实践：使用生物信息学工具进行简单的序列分析和结构预测6.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物信息学应用的短文小组项目：利用生物信息学工具分析一个基因或蛋白质的结构和功能第七章：纳米生物技术与材料7.1 教学目标理解纳米生物技术的概念和原理掌握纳米生物技术的基本操作步骤了解纳米生物技术在医药和材料科学领域的应用7.2 教学内容纳米生物技术的概念和原理纳米生物技术的基本操作步骤：纳米材料的制备、纳米生物传感器的构建纳米生物技术在医药和材料科学领域的应用：药物递送、生物成像等7.3 教学活动引入讨论：什么是纳米生物技术？观看视频：纳米生物技术的基本操作步骤和应用案例实验演示：纳米材料的制备和纳米生物传感器的构建7.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于纳米生物技术应用的短文小组讨论：讨论纳米生物技术在医药和材料科学领域的应用案例第八章：生物安全和生物伦理8.1 教学目标理解生物安全的重要性和内容掌握生物伦理的原则和规范了解生物技术发展对生物安全和生物伦理的挑战8.2 教学内容生物安全的概念、重要性和内容生物伦理的原则、规范和发展生物技术发展中的生物安全和生物伦理问题：基因歧视、生物武器等8.3 教学活动引入讨论：生物安全和生物伦理的意义观看视频：生物技术发展中出现的生物安全和生物伦理案例小组讨论：如何应对生物技术发展中的生物安全和生物伦理挑战8.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物安全和生物伦理的短文小组报告：提出应对生物技术发展中生物安全和生物伦理挑战的建议第九章：可持续发展和生物技术9.1 教学目标理解可持续发展的概念和原则掌握生物技术在可持续发展中的应用了解生物技术对可持续发展的贡献和挑战9.2 教学内容可持续发展的概念和原则生物技术在可持续发展中的应用：生物燃料、生物降解材料等生物技术对可持续发展的贡献和挑战：环境影响、生物多样性等9.3 教学活动引入讨论：可持续发展与生物技术的关系观看视频：生物技术在可持续发展中的应用案例小组讨论：生物技术对可持续发展的贡献和挑战9.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物技术在可持续发展中应用的短文小组项目：提出一个利用生物技术促进可持续发展的方案第十章：生物技术的企业化和产业化10.1 教学目标理解生物技术企业化和产业化的过程掌握生物技术产品研发和商业化的关键步骤了解生物技术产业的发展现状和未来趋势10.2 教学内容生物技术企业化和产业化的概念和过程生物技术产品研发和商业化的关键步骤：市场调研、产品研发、融资等生物技术产业的发展现状和未来趋势：市场规模、竞争格局、技术革新等10.3 教学活动引入讨论：生物技术的企业化和产业化的重要性观看视频：生物技术产品研发和商业化的案例分析小组讨论：生物技术产业的未来趋势和发展策略10.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物技术企业化和产业化现状和趋势的短文小组报告：分析一个生物技术公司的商业模式和发展策略第十一章：植物生物技术11.1 教学目标理解植物生物技术的基本概念和原理掌握植物生物技术的主要技术和应用了解植物生物技术在农业和环境领域的重要性11.2 教学内容植物生物技术的基本概念和原理植物生物技术的主要技术：遗传转化、病毒载体、组织培养等植物生物技术在农业和环境领域的应用：转基因作物、植物育种、生物修复等11.3 教学活动引入讨论：植物生物技术的作用和意义观看视频：植物生物技术的主要技术和应用案例实验演示：植物组织培养和遗传转化实验11.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于植物生物技术应用的短文小组讨论：讨论植物生物技术在农业和环境领域的应用案例第十二章：动物生物技术12.1 教学目标理解动物生物技术的基本概念和原理掌握动物生物技术的主要技术和应用了解动物生物技术在医学和农业领域的重要性12.2 教学内容动物生物技术的基本概念和原理动物生物技术的主要技术：基因编辑、细胞培养、克隆技术等动物生物技术在医学和农业领域的应用：生物制药、疾病模型等12.3 教学活动引入讨论：动物生物技术的作用和意义观看视频：动物生物技术的主要技术和应用案例实验演示：动物细胞培养和克隆技术实验12.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于动物生物技术应用的短文小组讨论：讨论动物生物技术在医学和农业领域的应用案例第十三章：医学生物技术与疾病治疗13.1 教学目标理解医学生物技术的基本概念和原理掌握医学生物技术的主要技术和应用了解医学生物技术在疾病诊断和治疗领域的重要性13.2 教学内容医学生物技术的基本概念和原理医学生物技术的主要技术：分子诊断、免疫诊断、细胞治疗等医学生物技术在疾病诊断和治疗领域的应用：癌症治疗、基因治疗等13.3 教学活动引入讨论：医学生物技术在医学领域的贡献观看视频：医学生物技术的主要技术和应用案例实验演示：分子诊断和细胞治疗实验13.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于医学生物技术应用的短文小组讨论：讨论医学生物技术在疾病诊断和治疗领域的应用案例第十四章：生物技术的法规和知识产权14.1 教学目标理解生物技术法规的重要性掌握生物技术知识产权的基本概念和保护方法了解生物技术法规和知识产权对创新的影响14.2 教学内容生物技术法规的概念和重要性生物技术知识产权的基本概念：专利、版权、商标等生物技术知识产权的保护方法：申请专利、签订保密协议等14.3 教学活动引入讨论：生物技术法规和知识产权的意义观看视频：生物技术法规和知识产权的案例分析小组讨论：如何保护生物技术的知识产权14.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物技术法规和知识产权的短文小组报告：分析一个生物技术公司的知识产权保护策略第十五章：未来生物技术的挑战和机遇15.1 教学目标理解生物技术发展面临的挑战掌握应对生物技术挑战的策略和方法了解生物技术发展的机遇和前景15.2 教学内容生物技术发展面临的挑战：伦理、安全、资源等应对生物技术挑战的策略和方法：政策制定、公众参与、科技创新等生物技术发展的机遇和前景：可持续发展、医疗革命、生物产业等15.3 教学活动引入讨论：生物技术发展的未来挑战和机遇观看视频：生物技术发展机遇和前景的分析小组讨论：如何应对生物技术发展面临的挑战15.4 教学评价学生作业：总结本章内容，写一篇关于生物技术发展机遇和挑战的短文小组报告：提出一个关于生物技术未来发展策略的建议重点和难点解析重点：生物技术的定义、分类和发展历程基因工程、细胞工程、蛋白质工程和酶工程的基本原理和应用生物信息学的基本概念、工具和应用生物安全、生物伦理和生物技术产业化的相关内容植物生物技术、动物生物技术在农业和医学领域的应用医学生物技术在疾病诊断和治疗中的重要作用生物技术法规和知识产权的保护策略生物技术发展的未来挑战和机遇难点：生物技术的分类及其各自的原理和应用细节基因工程、细胞工程等领域的具体操作步骤和技术细节生物信息学的数据分析方法和工具的使用生物安全和生物伦理的复杂性和多维度问题生物技术产业化的过程、关键步骤和策略植物生物技术、动物生物技术在实际应用中的技术挑战医学生物技术在不同疾病治疗中的应用和限制生物技术法规和知识产权的法律法规及其解读生物技术发展的未来趋势预测和战略规划这些重点和难点涵盖了现代生物技术领域的核心知识，通过本教案的学习和实践，学生将能够全面理解生物技术的基本概念、掌握其关键技术和应用，并能够对未来的发展做出一定的预判和规划。
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五、细胞融合技术
• 细胞融合技术是指在一 定条件下，将两个或多 个细胞融合在一个细胞 的过程，细胞融合又称 细胞杂交。
五、细胞融合技术
1.细胞融合的方法 生物学法
化学融合剂法
电处理融合法
五、细胞融合技术
2.微生物原生质体的制备与融合 1）微生物原生质体的制备 • 为制备微生物的原生质体，必须有效地去除 细胞壁，根据各种微生物细胞壁的不同结构 和组成，可以用不同的方法来脱壁。目前， 常用酶法来脱壁。
• 根据物理状态分：
固体培养基 半固体培养基 液体培养基
2）培养基的种类
• 按用途划分：
基础培养基 加富培养基（营养培养基） 鉴别培养基 选择培养基 其他培养基：分析培养体培养； （2）液体培养； （3）连续培养； （4）中间补料培养； （5）同步培养； （6）混合培养。
微 生 物 细 胞 培 养
微 生 物 细 胞 杂 交
动 物 细 胞 培 养
动 物 细 胞 融 合
单 克 隆 抗 体
胚 核 胎 移 移 植 植
二、发展史
• 1838～1839年提出细胞学说； 1902年提出细胞全能性； 细胞全能性：植物细胞具有原植物的全部遗 传性，单细胞经人工培养，通过细胞分裂而 恢复成完整植株。 1904年用胡萝卜胚培养成株，三十年代获愈 伤组织。 1948年发现腺嘌呤，生长素对芽形成的影响， 建立腺嘌呤/生长素的比例控制芽根分化。
细胞融合技术
– 制备原生质体 – 诱导细胞融合
• 化学法
• 物理法 • 生物法
– 筛选杂合细胞
四、细胞培养技术
1、微生物细胞培养
2、植物细胞培养
3、动物细胞培养
1、微生物细胞培养
1）培养基的组成 • 碳源 • 氮源 • 无机盐 • 维生素 •水
1）培养基的组成
• 碳源
• 蔗糖、萄葡糖、果糖、麦芽糖、纤维二糖或多 糖类的可溶性淀粉、糊精及果胶；由其他谷物、 马铃薯、红薯、木薯等得到的糖类物质。 作用：维持培养基的合适渗透压； 构造微生物体； 参与新陈代谢。 注意:不同浓度影响细胞的增殖分化。
五、细胞融合技术
4.融合子的筛选 1）微生物融合子的筛选 2）植物融合子的鉴定 3）动物细胞融合子的鉴定
作业
• 1.什么是细胞工程？
• 2.植物细胞培养的方法有哪些？
第二节 植物细胞工程
• 植物细胞工程：以植物细胞为基本单位，在 离体条件下进行培养、繁殖或人为地精细操 作，使细胞的一些生物学特性按人们的意愿 发生改变，从而达到改良品种或生产生物产 品的目的的一种技术。
第三章 细胞工程
1
2 3 4
细胞工程的基本原理
植物细胞工程 动物细胞工程 微生物细胞工程
第一节 细胞工程的基本原理
一、细胞工程的内容
（1）定义
应用细胞生物学的方法，在体外条件 下以细胞为基本单位进行培养、繁殖， 或人为地使细胞某些生物学特性按人 们的意愿发生改变，从而达到改良生 物品种和创造新品种，加速繁殖动、 植物个体，或获得某种有用的物质的 过程。
3、动物细胞培养
1）细胞培养基的组成
• 氨基酸 • 维生素 • 盐：钠、钾、镁、钙、氯等金属离子和酸根 离子 • 葡萄糖 • 有机添加剂 • 激素和生长因素
3、动物细胞培养
2）常用培养基 天然培养基 合成培养基 无血清培养基
3、动物细胞培养
3）动物细胞培养方法 悬浮培养 贴壁培养
固定化培养 大规模培养法
2、植物细胞培养
植物细胞培养方法 1）植物细胞悬浮培养法 分批培养法 半连续培养法 连续培养法
2、植物细胞培养
植物细胞培养方法
2）植物细胞固定化培养技术 • 所谓固定化细胞培养，即把细胞固定在一种惰性基 质，如琼脂、藻酸盐、聚丙烯酰胺、纤维或膜上面 或里面，细胞不能运动，而营养液可以在细胞间流 动，供应其营养。
•水
• 培养基大部分是水
来源：不含或少含某些离子的重蒸水（双蒸水） 或去离子水。 目的：保持培养基成分完全人为控制。 • 作用：起媒介作用 组成作物体（占75～80%） 提供O、H元素 运输物质、调节渗透压
2）培养基的种类
• 按成分不同划分：
天然培养基：含有化学成分还不清楚或化学成分 不 恒定的天然有机物。 合成培养基：由化学成分完全了解的物质配制而 成的培养基。
• 脱分化：已分化（或成熟）的组织又恢复到 无分化的初始状态。
在组织培养过程中，将已经分化的茎、叶、 花等外植体进行培养，使其形成愈伤组织， 回复到没有分化的状态。 再分化：在组织培养过程中，对处于脱分化状 态的愈伤组织进行培养，诱导其形成新的植 物体的过程。
• 外植体：在植物组织培养过程中，从植物体 上被分离下来接种到培养基上，供培养用的 原生质体、细胞、组织、器官等。 建立外植体的过程： 从植物组织（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、 花粉等）分离外植体→灭菌消毒→切取并将 外植体接种于培养基上
3、细胞融合技术
• 两个或多个细胞相互接触后，其细胞膜发生分子重 排，导致细胞合并、染色体等遗传物质重组的过程 称为细胞融合。 • 细胞融合是细胞工程的重要基本技术，其主要过程 包括：①制备原生质体。由于微生物及植物细胞具 坚硬的细胞壁，因此通常需用酶将细胞壁降解。动 物细胞则无此障碍。②诱导细胞融合。两亲本细胞 (原生质体)的悬浮液调至一定细胞密度；按1：1的 比例混合后，用物理、化学或生物的方法促进融合。 ③筛选杂合细胞。将上述混合液移到特定的筛选培 养基上，让杂合细胞有选择地长出，其他未融合细 胞无法生长。以获得具有双亲遗传特性的杂合细胞。
1）培养基的组成
• 氮源
• 来源：无机氮源（氨气、铵盐或硝酸盐等）和有 机氮源（氨基酸、蛋白质或尿素、蛋白胨、牛肉 膏、酵母膏等）。 作用：构成微生物细胞、蛋白质和核酸的主要元 素。 细胞生长分化需氮。
1）培养基的组成
• 无机盐
• 大量元素：每升培养基含0.5毫摩尔以上。 微量元素：每升培养基含0.5毫摩尔以下。 大量元素：P、K、Mg、S、Ca等； 微量元素：钴、铜、铁、锰、钼、锌等。 作用：构成菌体的组成； 作为酶活性基团的组成部分； 调节微生物体内的pH值。
1）培养基的组成
• 维生素
• 维生素是生物体生长不可缺少的一种或数种极微量 的有机物质，但微生物在生长时，自身往往又缺乏 合成这种有机物的能力，因此，必须由外界提供。 与微生物关系较大的维生素，主要是B族维生素。 • 作用：是微生物体内各种酶活性基团的组成部分。 直接参与生物催化剂——酶的形成及蛋白质、脂肪 的代谢。
五、细胞融合技术
2.微生物原生质体的制备与融合 2）微生物原生质体融合和再生 • 融合是把两亲本的原生质体混合在一起， 采用不同的方法进行，最常用的是PEG 融 合和电融合。 • 融合率＝融合子/两亲本原生质体再生菌落 的总数
五、细胞融合技术
3.植物原生质体的制备 1）取材与除菌 2）酶解 3）分离 4）洗涤 5）鉴定
植 物 细 胞 工 程
所采用技术 的理论基础
植物细胞的全能 性
植物组织培养 植物体细胞杂交
通常采用的 技术手段
• 细胞的全能性：生物体的细胞具有使后代细 胞形成完整个体的潜能的特性。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特 有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体 所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的 每一个活细胞都应该具有全能性。
三、细胞工程的基本操作
1.
2. 3.
无菌操作技术
细胞培养技术
细胞融合技术
1、无菌操作技术
• 细胞工程的所有实验都要求在无菌条件下 进行，实验操作成在无菌室内进行。无菌 室应定期用紫外线或化学试剂消毒，实验 前后还应各消毒一次。无菌室外有间缓冲 室，实验人员在此换鞋、更衣、戴帽，做 好准备后方可进入无菌室，操作时实验者 的双手应戴无菌手套。 • 注意周围环境的卫生整洁。 • 生物材料、一切器械、器皿和药品应进行 灭菌或除菌。
无菌操作
杀菌和消毒 物理法 化学试剂 抗生素 超净工作台
2、细胞培养技术
• 细胞培养是指动物、植物和微生物细胞在体外无菌 条件下的保存和生长。虽然这些细胞培养在营养要 求等方面有许多差异，但作为细胞培养，它们也有 些共同之处。 • 首先，要取材和除菌。除了淋巴细胞可直接抽取以 外，植物材料在取材后，动物材料在取材前都要用 一定的化学试剂进行严格的表面清洗、消毒。有时 还需要某些特定的酶对材料进行顶处理，以期得到 分散生长的细胞。 • 其次，根据各类细胞的特点，配制细胞培养基并进 行灭菌。将生物材料接种于培养基中，最后将接种 后的培养基放入培养室或培养箱中培养。当细胞达 到一定生物量时应及时收获或传代。
二、发展史
• 1956年发现激动素促芽形成效果高，促组培工作研 究； 六十年代从曼陀萝花药培养获植株建花培技术； 1972年细胞融合成功； 1912年培养动物细胞； 1958年获细胞融合（种间、腹水癌细胞+病毒） 六十年代初换核术成功； 1975年获杂交瘤； 我国70年代中开始细胞融合； 现有40多种花粉植株，在我国首次成功。
2、植物细胞培养
• 广义的植物细胞培养是指在无菌条件下，将离体的 单个游离细胞在人工控制的环境里培养，以获得再 生的完整植株或生产具有经济价值的其他生物产品 的一种技术。 • 食品工业意义上的植物细胞培养主要是指细胞悬浮 培养，即使游离的植物细胞或一些小的细胞团在液 体培养基中增殖并分离提取细胞产生的代谢产物。
2、植物细胞培养
• 植物细胞体系建立的一般程序为：整体植株 株——植物组织或器官——外植体——在固 体培养基上诱发愈伤组织——愈伤组织继代 培养——悬浮培养。
2、植物细胞培养
基本操作过程： 一般利用次亚氯酸盐的稀溶液、酒精、升汞等消毒剂 对合适的植物材料进行表面消毒灭菌，在无面条件 下切取未受损伤或未被污染的组织或器官(即外植 体)，臵于固体培养基上培养，随着细胞增殖形成 不定型细胞团(即愈伤组织)，将此愈伤组织移入新 鲜固体培养基中继代培养或转入液体培养基中悬浮 培养。愈伤化时间随植物种类和培养基条件不同而 不同，慢的需要几周以上，一旦增殖开始，就可反 复继代培养，加速细胞生殖。继代培养可用试管或 烧瓶等，大规模悬浮培养可用传统的搅拌罐、气式 发酵罐。