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文檔簡介

1、細胞工程:在體外對生物的細胞進行生長與分化的調控、遺傳重組與改良,使其生產出人類所需要的產品。植物組織培養,離體培養:在人工培養基上無菌培養整株植物或植物的器官、組織、細胞或原生質體。 胚培養:無菌培養植物的成熟胚或未成熟胚,使其形成正常的植株。組織培養 :指無菌培養植物各種組織(如分生組織、形成層、木質部、韌皮部、皮層、薄壁組織、胚乳等),或由外植體分化形成的愈傷組織,使其增殖或者分化。愈傷組織(callus):是一群無明顯組織分化、分裂能力強的細胞。它是植物受到創傷后或在植物激素的誘導下形成的。植物激素:植物合成的、微量就有顯著效應的物質。植物生長調節劑:人工合成的、具有植物激素相似作用的

2、物質。植物的離體再生:誘導外植體(根、莖、葉、花等)形成植株的過程細胞培養:無菌培養植物的單細胞或小細胞團。細胞培養可用于植物克隆,細胞系的誘變和變異體的篩選,生產有用化合物。原生質體培養 :將無細胞壁的原生質體培養成愈傷組織或植株,是實現遠緣植物遺傳物質重組的良好體系。不定芽: 在外植體不固定的位置形成的芽。分化(differentiation)形態、結構和功能相同的細胞變成形態、結構和功能互不同的細胞的過程,如分生組織細胞轉變成薄壁組織、維管組織、厚壁組織等。脫分化(dedifferentiation):已分化、成熟的細胞(一般不再分裂)重新恢復分裂能力的過程。外植體形成愈傷組織的過程就是

3、脫分化的過程。再分化:愈傷組織形成其它組織或器官的過程細胞全能性假說:一個高等生物身上所有的體細胞均來自一個共同的細胞合子(受精卵);在適當的條件下,一個體細胞應能像合子一樣具有發育成一個完整個體的能力。滅菌是指殺滅或者去除物體表面或空隙的所有微生物,包括抵抗力極強的細菌芽孢消毒是指殺死物體上的病原微生物,但細菌芽孢和非病原微生物可能還存活。有機附加物 (Organic additives),各種生長物質的作用水解酪蛋白、水解乳蛋白、蛋白胨、胰蛋白胨、酵母提取物:用量為0.1-10g/L,一般為0.5-3 g/L。或椰子汁:100-200ml/L。其成分復雜、不明確,統稱為有機附加物,可以改善

4、材料的生長狀況。 最低起始細胞密度:細胞能夠生長、分裂的最低接種密度。微室培養:利用玻璃或塑料制作的小室進行細胞培養的技術平板培養:將單個細胞與融化的瓊脂培養液均勻混合后平鋪一薄層在培養皿底上進行培養的技術。前體物質:目標代謝物上游的物質,細胞培養時培養基中添加,用以提高次生代謝產物的物質。毛狀根:植物的器官、組織或細胞在發根農桿菌誘導下產生的細小、多分枝的不定根。煉苗:組培苗在培養過程中所處的環境溫和(溫度平穩,濕度大、光照較弱),煉苗是為了增加角質層和蠟質層厚度,增強抵抗環境變化的能力。看護培養:將親本愈傷組織或高密度的懸浮細胞同低密度細胞一起培養,以促進低密度細胞生長、分裂的培養方法。誘

5、導子是指能刺激細胞合成次生代謝產物的物質。生物轉化: 利用酶或生物細胞(微生物、植物、動物)對外源化合物進行結構修飾。體細胞雜交:原生質體沒有細胞壁,不同的原生質體可以相互靠近,發生融合,進行細胞雜交。酶解法是利用酶降解植物細胞壁獲得原生質體,分離原生質體的效率很高,是最主要的方法。貼壁生長:細胞需要緊貼培養容器內壁才能生長的現象,貼壁現象。接觸抑制:當貼附培養容器內壁生長的細胞彼此緊密接觸時,細胞停止分裂、增殖的現象。胚性愈傷組織:質地較堅實,乳白色或黃色,表面具球形顆粒,生長比較緩慢;細胞較小、等直徑,原生質濃厚,無液泡,富含淀粉粒,核大,分裂活性強。人工種子:將植物離體培養產生的體細胚包

6、埋在含有營養成分和保護功能的物質中,   傳代培養期原代培養的細胞形成單層以后,由于接觸抑制、密度過大、生存空間不足、營養枯竭等原因,細胞不再增殖,需要將其分散,按一定的比例轉移到另外的容器中進行培養同核體:由同一生物個體的細胞(基因型相同)所融合形成的融合細胞。異核體:來自不同基因型的細胞所融合形成的雜交細胞。克隆化培養:培養單個雜交細胞、以得到遺傳特征相同而穩定的雜種細胞系條件化培養基(conditioned medium):是培養過幾天高密度細胞后的無細胞培養基。外植體(explant)用于建立無菌培養的起始植物材料。繼代培養(subculture): 將芽、愈傷組織

7、、細胞等分成若干份,接種到新鮮的培養基中以擴大群體的過程。植板率(plate efficiency):指每個平板中新形成的細胞團數與每個平板中接種的細胞總數之比。植板率可用來衡量平板培養的效果。母液:植物離體無性繁殖:擬原球莖:細胞培養周期:單細胞培養:(1) 分株繁殖:通過植物本身的組織或器官生長出來的器官或植株進行繁殖。優點:成活率高。(2) 扦插繁殖: 也稱插條,是一種常用的繁殖方法。剪取某些植物的莖、葉、根、芽等,生根后使之成為獨立的新植株。生根是關鍵(生根粉)。優點:繁殖材料比較多,莖段或葉片均可。電融合誘導是在電融合儀上進行,高頻(500K Hz-2MHz)電場脈沖處理原生質體,使

8、接觸處的原生質體發生膜穿孔,最終導致原生質體融合,操作比較簡單,無復雜的原生質體洗滌過程,對原生質體的副作用比較小一、 填空題細胞工程包括細胞培養、細胞融合、細胞器移植、核質移植、染色體移植、轉基因等技術。其產品有:生物的組織、器官、個體;抗體、多肽藥物、蛋白質、酶;天然藥物、色素、香精等。植物組織培養的類型: 植株培養,胚培養,器官培養,組織培養,花藥與花粉培養,細胞培養,原生質體培養哈布蘭特,植物組織培養之父有機試劑:維生素(B1、B6、煙酸、生物素)、氨基酸、糖(碳源)、植物激素、凝固劑等培養溫度為25-27度(植物細胞培養),動物細胞培養則為35-37度。溫室:煉苗的場所超凈工作臺,高

9、壓蒸汽滅菌鍋,過濾除菌裝置,干熱滅菌烘箱,紫外光源植物細胞:光照培養箱,人工氣候室,培養架,搖床動物細胞:恒溫培養箱(5%CO2,維持PH),細胞冷凍儲存器用于植物材料表面消毒的消毒劑:乙醇、氯化汞、次氯酸鈉、雙氧水等。培養基的組成:水、無機營養成分、有機營養,碳源,植物生長物質、凝固劑、有機附加物、其它物質懸浮細胞的生長過程:延滯期,快速生長期,漸降期,靜止期,下降期測定原生質體活力的方法常用熒光素雙醋酸酯(FDA)染色法。原生質體活力(%)=發熒光的原生質體數/原生質體總數×100雜種細胞的選擇和鑒定的方法(表觀差異)(選擇標記)貼附型細胞可以分四類,成纖維型細胞,上皮型細胞,游

10、走細胞型,多形細胞型無性繁殖的方法(分株)(扦插)(壓條)(嫁接)植物的離體再生途徑(頂芽與側芽再生途徑)(不定芽再生途徑)(胚狀體再生途徑)(擬原球莖再生途徑)植物的離體無性繁殖分為4個過程:1. 芽的誘導2. 芽的增殖3.  芽的生根4.小苗移栽植物組織培養中的椰子汁,動物細胞培養中的血清典型的次生代謝物質 酚類:紫茸素,萜類:青蒿素,紫杉醇,人參皂苷,含氮類:嗎啡化學誘導法(1) 聚乙二醇法(PEG)() 高鈣高pH法三、簡答題植物組織培養技術的優點?1. 不受氣候、季節和地理位置的影響2. 不受病蟲害的影響3. 植物

11、生長發育過程容易調控,容易根據市場需求調節生產4.  效率高、質量好細胞分裂素,生長素,赤霉素的比較生長素的作用:(1) 促進細胞分裂、增殖,導致愈傷組織的形成;(2) 控制器官的分化,誘導根的形成細胞分裂素的作用:1. 促進細胞分裂、增殖,導致愈傷組織的形成;2.控制器官的分化,誘導芽的形成和增殖。 赤霉素的生理作用:促進細胞的伸長,也有打破種子休眠的作用。在植物組織培養中使用赤霉素主要是促進芽或莖的伸長。乙烯促進果實成熟,加速植物衰老脫落酸的作用:是促進植物衰老的激素,在胚狀體的誘導和培養中常常使用脫落酸,促進胚狀體的成熟。有性繁殖與無性繁殖的優缺點有性繁殖:通過兩性細胞結合形成

12、的種子進行繁衍后代的方法。優點:有性繁殖具有種苗生產操作比較簡單、種苗根系完整、生長健壯等優點。缺點:有些植物是不能或不宜用種子繁殖的,如無種子或種子無活力的植物、雜種植物;雖然有些植物可以用種子繁殖,但生育期長、或者繁殖系數低。對于這些植物,可以用無性方法進行繁殖。無性繁殖:通過植物體一部分(常是營養器官,芽、根、莖、葉等)繁殖自身的方法。優點:無性繁殖所形成的后代在性狀上與母株是一致的;缺點:繁殖速度有限;容易傳播病害。植物離體再生途徑的方法和特點?頂芽和側芽再生途徑步驟;1、選擇適當的材料,并消毒;2. 莖段培養或莖尖培養;1-2節/段3. 促進頂芽和側芽生長,形成幼莖; 4. 幼莖生根

13、、形成完整植株。頂芽和側芽再生途徑的特點優點:頂芽和側芽是植物生長發育過程中自然形成的,發生變異的比率很低。利用頂芽和側芽途徑繁殖植物時變異率最小,所繁殖出來的群體在性狀上能最大限度地與母株保持一致。缺點:速度可能比較低,不能滿足要求不定芽再生途徑過程1、外植體的選擇與消毒2、不定芽的誘導(外植體既可直接形成不定芽,也可先形成愈傷組織,再形成形成不定芽);3、芽的增殖(莖段培養或不定芽); 4、不定芽的生根。影響不定芽形成的因素1.  植物種類和品種(基因)差異2. 外植體的類型3. 外植體的生理狀態4 培養基不定芽的增殖優點(1)取材料方便,可以不毀壞母株;(2)芽的增殖速度快,繁

14、殖效率高。(3)是培育轉基因植物的重要途徑。缺點 :植株變異的幾率較大,經過幾次增殖后一發生變異。影響生根的主要因素:1.植物的類型和品種2. 基本培養基成分3. 生長素胚狀體途徑植株再生過程1.誘導胚性愈傷組織2.胚狀體的發育3.胚狀體的萌發成苗影響胚狀體形成的因素1.  植物種類2. 外植體生理狀態3.外植體種類4.植物激素5. 培養基成分 組培苗移栽步驟. 煉苗:組培苗在培養過程中所處的環境溫和(溫度平穩,濕度大、光照較弱),煉苗是為了增加角質層和蠟質層厚度,增強抵抗環境變化的能力。2. 洗苗:煉苗結束后,將組培苗從培養容器中取出,在清水中將附著在根上的瓊脂洗凈。3. 移栽:組

15、培苗要移栽入溫室或溫棚中。基質要求疏松、透水、透氣性能好,最好要消毒。4. 保持較高的濕度;遮蔭、降低光照;保持溫度相對平穩。植物細胞培養的方法1、固體培養:在固體培養基中培養細胞。固體培養的特點:1)可以跟蹤單細胞生長與分裂的過程;2)所得到的各個細胞團均為單細胞形成,遺傳成分和生理特性具有一致性;3)細胞生長速度較慢; 4)不能長期、連續、大規模培養細胞。2. 液體培養:在運動的液體培養基中培養細胞。又稱懸浮培養。有2種形式:成批培養:一個容器的細胞培養結束后,細胞被分散到新的容器中繼續培養。連續培養:在一個容器(或者系統)中連續不斷的培養植物細胞。懸浮培養的特點:1)不能跟蹤單細胞的分裂

16、和生長過程; 2)細胞生長速度較快;3)可以長期、連續、大規模培養細胞。細胞培養的用途1、進行細胞生物學研究:通過適當的培養技術,可連續觀察一個細胞的生長、分化和分裂的全過程,為研究細胞的生長、分化以及影響細胞生長、分化的條件提供了良好的實驗體系。 2篩選變異體:細胞培養為突變體的篩選提供快速有效的方法。在一個培養皿中,一次可以篩選20萬個細胞。 將具抗性的細胞挑選出來以后,進行培養、再生,即可獲得抗性植株。 3、.生產有用化合物:利用細胞培養技術可以生產有用物質,如色素、香料、藥物成分等。影響植板率的因素(1) 植物種類:生長快、容易培養的植物(如大多數草本植物),其植板率高;(2) 細胞的

17、生理狀況:用快速生長期的細胞接種,則植板率高。(3) 接種細胞密度:接種密度高,有利于細胞分裂,提高植板率(4) 培養基成分:用營養成分豐富的培養基或條件化培養基,植板率高(5) 培養方式:采用看護培養是可以提高植板率。平板培養為分離、篩選單細胞無性系提供了一個有效方法怎樣得到高產細胞系?(1)不同植物、不同單株、不同外植體:一種次生代謝物可能在多種植物中都有,但含量不同;在同一種植物中,不同植株之間會不同;同一株植物上,不同部位由于生理差異,往往也有不同的次生代謝物合成能力。 (2)通過細胞系進行系統選擇: 細胞系在培養工程中,細胞系會出現變異,通過持續選擇,有可能不斷提高細胞系的生產能力。

18、(3)細胞誘變選擇細胞系(4)細胞系遺傳改良:利用基因工程技術超量表達限速酶基因、阻斷或者改變基因表達,提高細胞系合成次生代謝產物能力。血清在動物細胞培養中的作用:提供細胞生存和增殖所必需的生長調節因子、激素;補充基礎培養基中沒有或量不足的營養成分;含有一些可供貼壁細胞型細胞貼壁生長的基質成分,如貼附因子;提供載體蛋白,可結合維生素、脂質、金屬離子等;中和有毒物質的毒性、保護細胞不受傷害; 提供良好的緩沖系統;提供蛋白酶抑制劑,保護細胞免受死細胞釋放的蛋白酶的傷害。原生質體培養的用途.原生質體是研究細胞骨架、細胞壁的形成與功能、細胞膜的結構、大分子物質進出細胞的過程與機理等問題的良好實驗體系。

19、影響原生質體培養效果的因素1、植物材料:用于分離原生質體的植物材料對原生質體培養的效果影響極大。容易培養的植物、外植體,其原生質體也容易培養,草本比木本容易,幼嫩的材料比成熟的材料容易2.  培養基(1) 基本培養基:不同植物原生質體要求有不同的基本培養基。(2) 有機成分:同培養細胞、愈傷組織相比,培養原生質體要求有更豐富的有機成分,如氨基酸、維生素、小牛血清等,培養基中添加谷氨酰胺有利于原生質體的分裂。(3) 激素:培養基中要加入一定濃度的細胞分裂素和生長素。2,4-D 促進細胞分裂能力很強,培養基中大都要加2,4-D。(4) 條件化培養基:使用條件化培養基可以大大促進原生質體的

20、分裂和細胞團的形成。(5)培養基中的滲透壓:培養初期培養基中必須使用滲透壓調節劑(甘露醇、山梨醇等),以維持原生質體的穩定,但濃度搖適當,濃度高會抑制細胞分裂和后來的細胞生長。在培養過程中要逐漸降低甘露醇或山梨醇的濃度,以利于細胞的持續分裂和生長。原生質體融合有哪些方法?一)化學誘導法化學誘導法是利用一些化學物質,如NaNO3、聚乙二醇( PEG)、高鈣高pH等。原理:消除原生質體表面的電荷,促進原生質體彼此靠近、接觸,并能促進接觸處的細胞膜發生融解,從而實現原生質體融合的。最常用的是聚乙二醇法和高鈣高pH法。(1)  聚乙二醇法(PEG)誘導原生質體融合PEG的分子量為6000。P

21、EG誘導融合劑常用0.01mol·L-1 CaCl2·2H2O溶液配制,PEG濃度為30%-50%,蔗糖濃度4%,可用高溫高壓法滅菌,可以在4下保存。() 高鈣高pH法 誘導劑為:0.05 M 甘氨酸-NaOH緩沖液 1.1% CaCl2·6H2O 9 % 甘露醇 pH 10.4 (過濾消毒,隨用隨配) (3)體細胞雜交的類型對稱體細胞雜交:2個原生質體的細胞質和細胞核完全融合形成一個雜種細胞。不對稱體細胞雜交:一個原生質體的細胞質完全丟失,另外一個原生質體的細胞核完全丟失,再融合形成一個雜種細胞。(二)物理方法(電融合) 電融合誘導是在電融合儀上進行,高頻(50

22、0K Hz-2MHz)電場脈沖處理原生質體,使接觸處的原生質體發生膜穿孔,最終導致原生質體融合,操作比較簡單,無復雜的原生質體洗滌過程,對原生質體的副作用比較小什么是體細胞雜交及其意義兩個不同植物體細胞發生融合的過程,稱為體細胞雜交。體細胞雜交克服了有性雜交時生殖隔離的限制,為創造種間雜種、屬間雜種,甚至科間雜種創造了條件。動物細胞培養基本步驟1取材,然后將材料用75%酒精浸泡數秒2切割,先用PBS溶液清洗幾次,然后切割3消化、接種、培養  用0.25胰蛋白酶-0.02EDTA混合消化液1ml,加入離心管中,與組織塊混勻,37水浴中消化8-10分鐘,靜止,吸去上清,向離心管中加入5-

23、10ml含5小牛血清的培養基,用吸管吹打混勻,移入培養瓶中,置于二氧化碳培養箱中培養。 培養環境條件無菌、無毒的環境 溫度:36.5±0.5(哺乳動物細胞)pH:7.2-7.4 氣體環境:氧氣和二氧化碳(5%)應用1.研究細胞生物學、分析基因功能的有效手段。2.毒性及安全性分析的工具,對各種化學、物理、生物因素對機體的毒性實驗及安全性調查。3.診斷孕早期胎兒性別和遺傳疾病4. 再生組織與器官5. 藥物的研發6.作為生物反應器,廣泛用于疫苗、生長激素、多肽等生化藥物的生產。過濾滅菌的操作先將微孔濾膜(孔徑0.22-0.45 微米,用前在蒸餾水中浸泡數小時)裝入濾頭中,用紙或布包好進行高溫滅菌;在超凈工作臺上取出濾頭,用注射器吸取培養基或溶液,將注射器接在濾頭入口端,推動注射器使培養基或溶液從濾頭出口處流出。四、分析題1、植物激素的調控機制2、提高次生代謝產物產量的方法答:提高次生代謝產物的方法1. 選擇高產細胞系(P103)克隆選擇抗性選擇誘導選擇遺傳改良:直接根據代謝工程原理,利用基因重組技術超量表達限速酶基因,阻斷或者改變基因表達,從而建立高產植物細胞系。2. 優化培養基 (次生代謝物的

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