细胞工程资料复习

生物工程复习

第一讲

一、模块：动植物人工繁殖技术、新品种培育技术、生物制品技术、干细胞与组织工程。

二、细胞工程（Cell engineering）是指主要以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学

原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。

三、研究对象：动植物细胞（原生质体），也包括细胞器、染色体、细胞核、胚胎。

四、细胞工程研究内容：

a)动植物快速繁殖：植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物等。

b)细胞重组与新品种培育：细胞水平上的原生质体诱变、细胞融合技术；细胞器水平

上的细胞重组；染色体水平上的多倍体、单倍体育种等。

c)细胞工程生物制品：：以杂交瘤细胞培养大量制备单克隆抗体、动物细胞培养生产

疫苗、转基因动植物生物反应器等。

d)细胞疗法与组织修复：利用培养的细胞或者离体再造的组织修复受损细胞、组织或

器官的技术，属于细胞工程最新发展领域之一。

植物人工繁殖

一、1.植物组织培养的理论基础是什么？

a)细胞全能性。

二、2.植物经组织培养的再生途径有哪两种？

a)器官发生途径：成熟细胞→愈伤组织→出根出芽→完整植株。

b)体细胞胚发生途径：成熟细胞→分生细胞→胚状体→完整植株。

c)概念：•体细胞胚（Somatic embryo）又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经过受

精过程而形成的胚胎类似物。体细胞胚发生途径：是指体细胞在离体培养过程中经

过了胚胎发育过程。体细胞胚起源于非合子细胞，因此不同于合子胚。

三、3.激素在细胞分化中是如何调节器官分化？

a)生长素主要用来刺激细胞分裂和诱导根的分化。

b)分裂素的生理作用主要是诱导芽的分化促进侧芽萌发生长、促进细胞分裂与扩大。

多用于诱导不定芽的分化和茎、苗的增殖，而在生根培养时使用较少或用量较低。

c)

四、1。细胞全能性、细胞分化与脱分化

a)细胞全能性(totipotency)：是指分化细胞保留着全部的核基因组，具有生物个体生

长、发育所需要的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能。

b)细胞分化（Differentiation）：是指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程，包

括时间上和空间上的分化。细胞分化的实质：是基因的差异表达（Differential

expression），是奢侈基因按照一定顺序表达的结果。

c)脱分化（Dedifferentiation）：又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变

为具有未分化细胞特性的过程，即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新

获得分裂能力的过程。

五、人工种子（Artificial seed）：又称合成种子(Synthetic seed)或体细胞种子(Somatic seed)，

是指将植物离体培养中产生的胚状体或芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳(Artificial endosperm)和人工种皮(Artificial seed coat)中形成的类似种子的颗粒。结构上从外向里包括三部分：（1）人工种皮外层，保护胚状体中的水分免于丧失和防止外部力量冲击；（2）人工胚乳，含有必需的营养成分和某些植物激素；（3）胚状体或芽。

动物人工繁殖

一、1-体外受精动物的培育：

a)精子获能与卵细胞成熟培养

i.精子获能(Capacitation)是指精子获得穿透卵子透明带能力的过程。诱导获能的

药物常用肝素和钙离子载体。

ii.未成熟卵母细胞（初级卵母细胞、次级卵母细胞要经过成熟培养使卵细胞成熟。

采用TCM199培养基添加孕牛血清、促性腺激素、雌激素和抗生素成份。成熟

标志：极体排出、透明带软化、卵丘细胞层扩散靠近卵母细胞周围的卵丘细胞

呈放射状排列，出现放射冠，用DNA特意性染料染色后，在显微镜下进行核

相观察，可见卵母细胞处于第2次成熟分裂中期。

b)体外受精方法：

i.共同培养：一般将成熟的卵母细胞和获能的精子在一个合适的体外环境条件下

共同培养一段时间，就能完成体外受精。将含有受精卵的培养皿放置于倒置显

微镜下，卵细胞内出现两个雌雄原核，标志着受精成功。

ii.透明带修饰法

iii.透明带下注射法术

iv.卵桨内精子注射法

c)性别控制的原理与方法

i.受精前性别控制：选择X、Y精子：离心分离法，电泳分离法，免疫学分离法，

流式细胞仪分离法

ii.胚胎移植前性别控制

二、2-核移植动物的培育：核移植、重组胚的激活

a)细胞核移植可以采用胞质内注射和透明带下注射方法。

b)正常受精卵的发育启动和早期卵裂主要由卵母细胞胞质中母源信息所控制，成熟的

卵母细胞质能使移入的细胞核在形态上和功能上发生变化，从而导致供核回复到初

始状态，基因从头开始顺序表达。重组胚的发育需要进一步激活，可以采用电激活

和化学激活方法。

三、体外受精动物与核移植动物相比各自有什么优缺点？

a)体外受精动物：发挥优良母畜的繁殖潜力，促进家畜改良的速度，保存遗传资源。

b)由于体细胞数量丰富并且易于获得，因此体细胞克隆动物技术在加快珍稀动物繁殖，

抢救濒危动物（如大熊猫）方面意义重大。可以用患者本人细胞培育出新组织。细胞融合与体细胞杂交

一、细胞融合的原理、方法与关键环节

a)细胞融合（Cell fusion）是指使用人工方法使两个或两个以上的细胞合并形成一个

细胞的技术。

b)细胞核的合并发生在有丝分裂过程中。但是这种有丝分裂只有当两个核的DNA合

成基本同步时才能发生：两个核同时进行有丝分裂，形成一个纺锤体，全部染色体

都排列在一个赤道板上，结果伴随着细胞分裂就形成了单核的子细胞，其细胞核中

含有双亲细胞的染色体。

c)细胞融合方法：

i.生物法：通过病毒与原生质体或细胞膜的作用使两个细胞膜间互相渗透，胞质

互相融合。粘结部位质膜被破坏，不同细胞间形成通道，细胞质流通并融合（病

毒也随之进入细胞质）。

ii.化学法：NaNO3、高pH的高浓度Ca2+p 离子、聚乙二醇（PEG）等。细胞膜电荷平衡被打破。

iii.物理法：电融合诱导法，原理：在直流电脉冲的刺激下，细胞膜或原生质体质膜表面的电荷和氧化还原电位发生改变，使异种细胞或原生质体粘合并发生质

膜瞬间破裂，进而连接，直到闭和成完整的膜形成融合体。

d)融合细胞筛选：细胞融合是一个随机的物理过程，经融合后细胞将以多种形式出现，

需要通过培养和筛选，除去不需要的细胞，分离出需要的杂种细胞，从而解决融合

细胞的选择问题。

二、体细胞杂交育种：克服有性不亲和性，实现远源遗传重组；多基因控制性状；细胞质遗

传。

多倍体与单倍体育种

一、多倍体形成的原理与方法

a)概念：多倍体（polyploid）：是指个体细胞中含有超过正常染色体组数的个体。

b)产生原理：主要是体细胞在有丝分裂的过程中，染色体完成了复制，但是细胞受到

外界环境条件(如温度骤变)或生物内部因素的干扰，纺锤体的形成受到破坏，以致

染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，于是就形成染色体数目加

倍的细胞。

c)植物多倍体诱导方法：

i.化学方法：

1.细胞松弛素B：能抑制肌动蛋白聚合成微丝，从而抑制细胞分裂。

2.秋水仙素：能特异性地与细胞中的微管蛋白质分子结合，从而使正在分裂

的细胞中的纺锤丝合成受阻，导致复制后的染色体无法向细胞两极移动，