细胞工程学生用.doc
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1、细胞工程(学生用)第一节 植物细胞工程一、细胞的全能性与细胞分化1、概念:细胞的全能性是指 。2、细胞全能性的因素(物质基础)生物体的每个细胞都具有 ,都有发育成为完整个体所必需的所有基因。从理论上说,一个染色体组中具有发育为该物种的个体所必需的所有基因。3、细胞全能性大小比较植物细胞 动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)受精卵 生殖细胞(配子、精子、卵细胞) 体细胞 幼嫩的细胞 衰老的细胞体细胞:分化限度低的 分化限度高的 细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的4、细胞在生物体内没有表现全能性的因素在生物体内细胞不表现全能性,而是分化为不同的组织、器官,其因素在于 5、实现细胞全能性的条件离
2、体(必要条件)、一定的营养物质(水、无机盐、维生素、氨基酸等)、激素(细胞分裂素、生长素)、 (适宜的温度、pH)。6、细胞全能性的应用植物的组织培养,动物的核移植(即克隆)。二、植物组织培养植物组织培养的过程可以归纳为: 外植体愈伤组织根、芽植物体设计出一种植物花药组织培养和染色体加倍的实验流程。花药花粉细胞培养愈伤组织分化出小植物单倍体植株正常植株三植物体细胞杂交:1概念:用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞,并把杂种细胞哺育成新植物体的方法。过程原生质体制备:用酶解法去除细胞壁。纤维素酶果胶酶原生质体融合:膜融合核融合:高钙、高PH诱导膜融合:杂种细胞第一次有丝分裂时融合方法:物
3、理方法化学方法: : 机械法、生理法、遗传法杂种细胞的筛选和培养:杂种植株的再生与鉴定:由愈伤组织再培养出杂种植株的过程。2杂交的时间:植物细胞杂交是从细胞融合开始,到哺育成的新植物体结束。3过程:植物体细胞杂交 融合的原生质体 杂种植物 生出壁 植物A植物B去壁 去壁 酶解法(纤维素酶、果胶酶)A、B、AA、BBAB(筛选)植物组织培养物理法化学法聚乙二醇离心、振荡、电刺激应用:4.优点: ,扩大杂交亲本范围,培养新品种。四、植物细胞工程的实际应用1、开辟植物繁殖的新途径:(1) 植物微型繁殖;植物的微型繁殖技术指 ,举例 (2) 培养无毒植株;获得脱病毒的植株的方法 。(3) 制作人工种子
4、。神奇的人工种子指 。2、改良作物:(1) 单倍体育种:(2) 突变体的运用。3、细胞产物的工厂化生产:生产人参皂甙干粉、生产红杉醇等。工厂化生产人参皂甙的基本过程是什么?第一步,选择人参根作为外植体进行培养,产生愈伤组织,通过培养选择找到增殖速度快并且细胞内人参皂甙含量高的细胞株作为种质,其中一部分作为保存用,以备下一次生产用,一部分进行发酵生产。第二步,将第一步选择到的细胞株在发酵罐中的适合培养液中进行液体培养,增长细胞数量。第三步,将发酵罐中培养的细胞进行破碎,从中提取人参皂甙。第二节 动物细胞工程一、动物细胞的培养1动物细胞培养液的成分: 。2动物细胞培养液的特点:液体培养基、含动物血
5、清3动物细胞培养的条件:(1) 无菌、无毒的环境;(2) 营养物质;(3) 温度和PH;(4) 气体环境等。4动物细胞培养技术的应用:(P47)(1)生产蛋白质生物制品。(2)检测有毒物质。 3)为烧伤病人植皮。(4)用于科学研究。动物细胞培养的过程动物胚胎或幼龄的器官组织剪碎胰蛋白酶( )加培养液( )原代培养传代培养细胞株遗传物质改变传代培养细胞系(培养条件下无限传代)细胞株和细胞系的界定细胞悬浮液10代细胞原代培养50代细胞细胞株传代培养细胞系二动物体细胞核移植技术和克隆动物1动物核移植的概念:动物核移植是将动物的一个细胞的 移入一个 卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的 。这个新的 最
6、终发育为动物个体。核移植移到的动物称 。2特点:重要是指不同种的细胞的拆合,新个体具有双亲的遗传特性。鲫鱼卵细胞无核细胞鲤鱼囊胚细胞细胞核无核细胞组装细胞鲤鲫鱼细胞核3过程:4克隆:重要指同种细胞的拆合过程。5动物体细胞核移植技术的应用:(1) 畜牧生产方面:哺育良种动物。(2) 保护濒危特种。(3) 医药卫生方面:生产医用蛋白、器官和组织移植等。三、单克隆抗体:1概念:由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞系所产生出的化学性质单一、特异性强的抗体。2特点:化学性质单一,特异性强,灵敏度高。(1)获得杂交瘤细胞 将抗原注入小鼠体内获得效应B细胞 效应B细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合 用特定培养基筛选
7、出杂交瘤细胞(2)动物细胞培养 筛选可以产生所需抗体细胞群 再生培养液或小鼠腹腔中培养(3)提取单克隆抗体:从培养液或小鼠腹水中提取3单克隆抗体的制备:(展示课件)动物细胞融合 单克隆抗体 抗原 效应B淋巴细胞 杂交瘤细胞 筛选( )细胞融合免疫 选特定抗体的细胞群继续培养(体外、体内) 提取单克隆抗体 骨髓瘤细胞 方法:特点:杂交瘤细胞具有双亲的遗传物质,不仅具有B淋巴细胞产生特异性抗体的能力,还具有骨髓瘤细胞在体外培养条件下大量增殖的能力。从而可以克服单纯B淋巴细胞不能无限增殖的缺陷,能力大量产生单克隆抗体。4.单克隆抗体的应用:(1)诊断疾病:诊断病毒引起的疾病和用癌细胞抗原制备的单克隆
8、抗体定位诊断。(2)药物导向治疗:运用药物与单克隆抗体连接在一起制成“生物导弹”(3)分离和纯化抗原分子。应抓住三个一,即“一种诱导细胞融合的新方法灭活的病毒;一种新细胞杂交瘤细胞;一种优势单克隆抗体的特异性强、灵敏度高的抗体)。细胞工程中的一些技术手段的比较1、植物组织培养和动物细胞培养的比较项目重要原理培养基结果培养目的植物组织培养动物细胞培养2、植物体细胞杂交和动物细胞融合项目原理融合方法诱导手段用途植物体细胞杂交动物细胞融合3、植物体细胞杂交(番茄马铃薯植株)和动物细胞融合植物细胞杂交(番茄马铃薯植株)动物细胞融合(单克隆抗体制备)过 程第1步原生质体的制备(酶解法)正常小鼠的解决(注
9、射灭活抗原)第2步原生质体的融合(物化法)动物细胞融合(物化生法)第3步杂种细胞的筛选和培养杂交瘤细胞的筛选和培养第4步杂种植株鉴定提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高)原理/理论基础细胞膜的流动性、植物细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前解决酶解法除去细胞壁:纤维素酶、果胶酶注射特定抗原法免疫解决正常小鼠促融因子物理法:电刺激、离心、振动化学法:聚乙二醇物化法:与植物相同生物法:灭活的仙台病毒意义和用途(1)克服有性远缘杂交不亲和性障碍(2)哺育作物新品种有助于疾病的诊断、治疗、防止4、受精作用、原生质体融合、动物细跑融合受精作用原生质体融合动物细跑融合不同点细胞类型不同细胞来源不同染色
10、体数目变化不同2N2N+2N不一定是2N22N+2N不一定是2N2融合条件不同同都有两个细胞融合成一个细胞,并且融合成这个细胞的遗传物质都是由本来的两个细胞决定的5、植物体细胞杂交和多倍体育种植物体细胞杂交多倍体育种不同点基本原理不同方法不同染色体来源和数目不同同都是通过改变细胞的染色体数目来改变遗传物质,从而改变生物的性状。习题:1、右图为细胞融合的简略过程,请据图回答:(1)若A、B是植物细胞,在细胞融合之前已用 _ _ 解决,除去了 _ ;由A、B到细胞C的过程中,常用的物理方法是 _ 。融合完毕的标志是_ 。(2)若A、B是植物细胞,则形成的D细胞还要应用 _ _ 技术把D培养成植株。
11、(3)若A、B是动物细胞,一般取自 _ ,然后用 使其分散开来;由A、B到C的过程中,常用的不同于植物细胞融合的手段是 _ ,所形成的D称为 _ ,A、B融合为C的过程说明了细胞膜具有 。(4)若该过程是制备单克隆抗体,A为小鼠效应B细胞,那么,在获得此细胞之前,小鼠已经被注射了 。注射后小鼠身体发生了相应的免疫反映,生成了 _ _,图中B为 _ 。(5)若该过程仍是制备单克隆抗体,在A、B到C的过程中,所形成的C有 种,用来培养的D细胞应当是 _ 。从中选择出它的方法是 _ 培养,获得D后,常用的培养方法是培养液中培养和 _ 。2、 “白菜甘蓝”是用细胞工程的方法哺育出来的蔬菜新品种,它具有
12、生长期短和耐储藏等优点。下图是“白菜甘蓝”的哺育过程示意图,他们的基因型分别为AaBB、ccDd,请回答下列问题:白菜细胞甘蓝细胞杂种植物幼苗在上述过程中,实现过程常用的物质为。假如将已去除细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中,细胞呈现什么形? 。过程叫做_ _技术,该过程的诱导方法有物理法和化学法两大类过程。若用化学法,所用化学试剂名称 ,该过程中获得的融合细胞的基因型 。过程是细胞壁的再生过程,与此过程密切相关的细胞器是_ _。已知白菜细胞中含2M条染色体,甘蓝细胞中具有2N条染色体,则杂种植株体细胞染色体数为 。若对白菜和甘蓝采用杂交育种方法能成功的话,得到的后代应含 条染色体。通常情况下,白
13、菜和甘蓝有性杂交是不能成功的,因素是 。若使有性杂交的后代可育,请写出哺育的大体过程? 。其基因型分别是 ,属于倍体。过程中进行的细胞分裂方式是 ,该过程先诱导细胞分裂形成 ,再由它分化形成杂种植物幼苗。植物体细胞杂交方法的优点是 。3、下图表达单克隆抗体制备过程示意图。据图回答:小白鼠B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 体外或小白鼠腹腔培养小白鼠 杂交瘤细胞所需细胞群单克隆抗体通过过程得到B淋巴细胞从小白鼠体内分离之前,应对小白鼠进行的解决是_,该解决的实质是在小白鼠体内发生_过程.骨髓瘤细胞与进行原代培养的细胞相比较,该物质发生的重要变化是_,从而违反了“程序性细胞死亡”规则,打破了细胞产生与细胞死亡
14、的动态平衡.交瘤细胞在增殖时进行有丝分裂,其分裂中期核内DNA分子数:染色体数=_.试设想运用生物工程其它领域的技术制备单克隆抗体的一条途径_.4、(6分)肺癌在全国的发病率居肿瘤之首,小细胞肺癌是恶性限度最高的一种,上海肺瘤研究所细胞与分子免疫研究室在国内率先研制出一种名叫“2F7”的靶向生物导弹。这种生物导弹是一种专门对小细胞肺癌产生特定靶向性的特异性单克隆抗体。注入静脉后,会“直扑”小细胞肺癌病灶,使其携带的肿瘤化疗药物能“集中火力”克制、杀灭肿瘤细胞。这预示着化疗药物有望填补“良莠不分”、损害全身免疫力的缺陷。(1)制备单克隆抗体的原理是 。(2)制备单克隆抗体用到的动物细胞工程技术手
15、段有 。(3)单克隆抗体是由 细胞产生的。(4)静脉注入而不是口服单克隆抗体的因素是 。(5)单克隆抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于 免疫的 阶段。5、下图是制备分泌抗X抗体的过程,根据图解回答问题:(1)给小鼠注射抗原的目的是_。(2)在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,是由于它们融合后的杂交瘤细胞具有_的特性。(3)由图中可看出,单克隆抗体制备过程运用了_和_的动物细胞工程技术手段,前者常用的诱导剂与植物原生质体融合不同的是可用_。(4)动物细胞培养液的配方通常具有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等,与植物细胞培养基有所不同的是,还具有_。(5)在动物细胞融合过程中
16、,需要将所选取的组织细胞离散开,以利于细胞融合,可用_解决离体组织细胞使之分散开。(6)图中有两次筛选过程,其中环节的目的是筛选出_,环节的目的是筛选出_。(7)请根据以下信息,设计一方法(不考虑机械方法),从培养液中筛选出杂交瘤细胞。已知细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径,但能不断分裂增殖,将这两种细胞在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得杂种细胞。方法:_。原理:_。细胞工程(教师用)第一节 植物细胞工程一、细胞的全能性与细胞分化1、概念:细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成
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