2—5 细胞工程
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细胞工程是指应用_______和_______的原理和方法，通过某种_______手段，在_______水平或_______水平上，按照人们的意愿改变细胞内的_______或获得细胞产品的一门综合科学技术。
答案：细胞生物学 分子生物学 工程学 细胞整体 细胞器 遗传物质
一、植物细胞工程
1.植物细胞工程通常采用的技术手段有_______和_______等，这些技术的理论基础是_____。
答案：植物的组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性
2.植物细胞表现全能性，需要的条件是_______。
答案：植物体的器官或组织处于离体状态，有一定的营养物质、激素和其他外界条件
3.愈伤组织是指一种高度_______的呈_______状态的薄壁细胞。脱分化是指高度分化的植物器官、组织或细胞产生_______的过程。再分化是指_______进行培养，可以重新分化成根或芽等器官的过程。
答案：液泡化 无定形 愈伤组织 愈伤组织
4.人工种子可以解决某些作物品种_______差、_______困难或_______低等问题。
答案：繁殖能力 结子 发芽率
5.植物体细胞杂交是用两个来自不同_______融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的_______的方法。
答案：植物的体细胞 植物体
6.植物细胞融合首先要去除细胞壁，我们常采用的方式是_______。植物体细胞融合实质上是不同植物体细胞的_______融合的过程。我们一般用物理法和化学法来促使其融合，物理方法有_____，化学方法有_____。
答案：酶解法 原生质体 离心、振动、电刺激等促使其融合 聚乙二醇作为诱导剂诱导融合
7.植物体细胞杂交的方法克服了______的障碍，在培育作物新品种方面取得了重大的突破。答案：远源杂交不亲和性
二、动物细胞工程
1.动物细胞工程常采用的技术手段有_______、_______、_______、_______、_______等。其中，_______技术是其他动物细胞工程技术的基础。
答案：动物细胞培养 动物细胞融合单克隆抗体 胚胎移植 核移植 动物细胞培养
2.动物细胞培养液中通常含有_______、_______、_______、_______和_______等。培养的动物细胞大都取自_______或出生不久的_______的器官或组织。
答案：葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素动物血清 动物胚胎 幼龄动物
3.原代培养（1～10代）：先用_______使组织器官分成单个细胞，再配成_______，然后放入培养瓶中培养。传到10代时，大部分细胞死亡，少数能存活的细胞称为_______。
答案：胰蛋白酶 一定浓度的细胞悬浮液细胞株
4.传代培养（10～40、50代）：到50代以后大部分细胞不能再传递下去了（部分遗传物质_______且有_______特性，有可能在培养条件下无限制地传代下去的细胞叫做_______）。
答案：改变 癌变 细胞系
5.动物组织培养可以用在有重要价值的蛋白质生物制品的生产，如烧伤病人的_______、有毒物质的检测等。
答案：皮肤移植
6.动物细胞融合与植物细胞原生质体融合的基本原理是相同的，诱导融合的方法类似，动物细胞的融合还常常采用_______作为诱导剂。
答案：灭活的病毒
7.单克隆抗体的制备：效应B淋巴细胞（能产生特定的_______）和_______细胞（能大量_______）在_______诱导下融合，得到的_______细胞可产生化学性质_______、特异性强的抗体。在单抗上连接抗癌药物制成“_______”，可杀灭癌细胞。
答案：抗体 骨髓瘤 增殖 灭活的仙台病毒 杂交瘤 单一 生物导弹
8.单克隆抗体在疾病的诊断、治疗和预防方面，与常规抗体相比，优点是_____________________。现在国外已有多种单克隆抗体实现商品化，制成_____________。
答案：特异性强，灵敏度高，优越性非常明显 单抗诊断盒
探究归纳
要点1 植物细胞工程
【例1】 新课标渗透
在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的( )
A.消毒灭菌
B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
解析：解答本题需要注意以下三点：
（1）由离体的植物器官、组织或细胞形成愈伤组织的过程要进行细胞的增殖和细胞的脱分化，这就必须要有适宜的养料和激素以及适宜的温度，才能保证细胞进行正常的新陈代谢。
（2）由离体的植物器官、组织形成愈伤组织必须是在无菌条件下，才能保证培养产生出的细胞是正常的细胞。
（3）由于此阶段形成的是愈伤组织，并没有形成具有根、茎、叶的植物体，因此不需要光照。
答案：C
归纳与迁移
植物细胞工程
（1）理论基础：植物细胞的全能性(含有发育成完整个体所需要的全部基因)。
（2）分化：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。
（3）脱分化的条件：离体，一定的营养物质，激素及其他外界条件(如无菌、适宜的温度等)。
（4）植物细胞脱分化、再分化的关键因素。
影响脱分化的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成，而两者不同的浓度配比在再分化过程中，分别对诱导根或芽的产生起关键作用。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。
（5）植物体细胞杂交
①过程：
图2-5-1
②意义：克服远源杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。
要点2 细胞培养
【例2】 动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于( )
A.培养基不同
B.动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C.动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D.动物细胞能大量培养，而植物细胞只能培养成植株
解析：动物细胞培养所用的培养基不同于植物细胞培养所用的培养基，它是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。
答案：A
归纳与迁移
细胞培养
（1）植物细胞培养：植物细胞、组织培养要想获得成功，必须有效地防止细菌等的污染，保证培养材料、培养基、培养用具完全无菌。因为如果在培养基上有细菌等微小的生物存在，它们比植物细胞有更强的新陈代谢能力，它们比植物细胞生长、繁殖更快；而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。
（2）动物细胞培养：除了也要求无菌操作外，首先要明确目的：获得有价值的蛋白质制品，检测有毒物质，医药研究等。其次应了解过程：①分离细胞；②原代培养；③传代培养。
在培养过程中要明确动物细胞所用的培养基的成分是不同的。动物细胞培养液中通常用含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。
（3）植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目
原理
培养基
结果
培养目的
植物组织培养
细胞的全能性
固体；营养物质，激素
培育成植株
快速繁殖，培育无病毒植株等
动物细胞培养
细胞的增殖
液体；营养物质，动物血清等
培育成细胞系或细胞株
获得细胞的产物或细胞等
要点3 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
【例3】 动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较中，正确的是（ ）
A.诱导融合的方法完全相同
B.所用的技术手段完全相同
C.所采用的原理完全相同
D.都能形成杂种细胞
解析：动物细胞融合和植物体细胞杂交这两项细胞工程技术中，都包含有细胞融合的过程。这个融合作用的技术基本上是相同的。对于诱导方法来说，除动物细胞的融合还常用灭活的病毒做诱导剂外，其他是基本相同的。但是，植物体细胞杂交在完成细胞融合后，还要将杂种细胞培育成植株，所以，他们所应用的技术手段是有差别的。至于所采用的原理，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性，而动物细胞融合的原理只是细胞膜的流动性。
答案：D
归纳与迁移
植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较
比较项目
融合原理
融合方法
诱导手段
用途
植物体细胞杂交
细胞膜的流动性
去掉细胞壁后诱导原生质体融合
离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇等
克服远源杂交不亲和，获得杂种植株
动物细胞融合
细胞膜的流动性
使细胞分散后诱导细胞融合
离心、电刺激、振动、显微操作、聚乙二醇、灭活的病毒诱导
制备单克隆抗体的技术之一
要点4 单克隆抗体的制备
【例4】 （经典回放）将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是( )
A.B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
B.B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C.骨髓瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体
D.骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
解析：B选项中的B淋巴细胞无论是否与骨髓瘤细胞融合都产生抗体，因此是错误的，D选项骨髓瘤细胞不能产生抗体，但可以无限增殖，因此是错误的。
答案：AC
归纳与迁移
1.概念：单个B淋巴细胞进行无性繁殖，也就是通过克隆，形成细胞群，这样的细胞群就有可能产出化学性质单一、特异性强的抗体——单克隆抗体。
2.过程：在制备单克隆抗体时，科学家将抗原注射到小鼠体内，然后从小鼠脾脏中获得能够产生抗体的B淋巴细胞，与小鼠骨髓瘤细胞在灭活的仙台病毒或聚乙二醇的诱导下融合，因为融合的细胞有三种类型，可能是效应B淋巴细胞融合，也可能是骨髓瘤细胞融合，也可能是效应B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，所以要在特定的选择性培养基中筛选出杂交瘤细胞（筛选方法：效应B淋巴细胞融合的细胞无需在意，因为效应B细胞不能增殖，会自然死亡。关键是如何区分骨髓瘤细胞融合体和杂交瘤细胞，一般是加入抑制骨髓瘤细胞复制的物质，使其停留在分裂间期）。由于杂交瘤细胞继承了双亲细胞的遗传物质，因此，它不仅具有B淋巴细胞分泌特异性抗体的能力，还有骨髓瘤细胞在体外培养条件下所需抗体的细胞群，继续培养，以获得足够数量的细胞，在体外条件下做大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖。这样，从细胞培养液或小鼠的腹水中，就可以提取出大量的单克隆抗体。
3.优点：特异性强、灵敏度高。
4.应用：①临床诊断；②单克隆抗体还可以作为载体，运载抗癌药物，形成“生物导弹”治疗肿瘤。
汗老师讲方法
要明确植物体细胞杂交的开始和结束。植物体细胞杂交是用两个不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植株的方法。从这句话可以看出，植物体细胞杂交是从细胞融合开始，到培育成新的植物体结束。
明白克隆的含义。克隆可以分为广义和狭义，广义的克隆指所有的无性繁殖，包括分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、营养生殖、植物的组织培养；从细胞层面分析由部分细胞形成细胞团、某一器官也属于克隆；从DNA层面分析，DNA的扩增也属于克隆。狭义的克隆指动物通过核移植由重组细胞发育成新个体的过程。
进一步深入理解植物体细胞杂交。植物体细胞杂交是在原生质培养技术的基础上，借用动物细胞融合方法发展起来的一门新型生物技术。植物体细胞杂交的过程包括原生质体的制备，原生质体融合的诱导，杂种细胞的筛选和培养，以及杂种植株的再生与鉴定等环节。下面以烟草和大豆的体细胞杂交为例，简要介绍植物体细胞杂交的过程。
原生质体制备。选取烟草植株上的幼嫩叶片和培养好的大豆细胞，用酶解法制备原生质体。该原生质体在显微镜下观察，烟草的呈绿色，大豆的无色，很容易区别开来。
原生质体融合。取等量烟草和大豆的原生质体混合后，加入聚乙二醇溶液。在显微镜下观察，可以看到原生质相互粘集在一起。隔一段时间后，加入高钙、高pH的溶液，这时原生质体才开始融合。原生质体融合包括膜融合和核融合两个过程。诱导融合只能诱导细胞膜的融合，两个核的融合是在杂种细胞第一次有丝分裂时进行的。
杂交细胞的筛选和培养。烟草与大豆的原生质体融合后，将原生质体转移到适当的培养基上培养，使原生质体再生出细胞壁。这时，在细胞混合物中，不仅有烟草—大豆杂种细胞，还有烟草细胞、大豆细胞、烟草—烟草细胞、大豆—大豆细胞。杂种细胞的筛选，可以用机械方法，也可以用生理学或遗传学方法。以机械方法为例，根据两种亲本细胞在形态、色泽上的差异，将细胞分别接种在带有小格的培养皿中，每小格中约为1～3个细胞。在显微镜下找出杂种细胞，并且标定位置。等杂种细胞分裂成细胞团时，转移到培养皿中，培养成愈伤组织。
杂种植株的再生与鉴定。杂种植株的再生是指愈伤组织培养出杂种植株的过程。由于烟草和大豆分别属于茄科和豆科植物，二者的原生质体融合后，至今只能长成杂种愈伤组织，还不能分化，因此谈不上杂种植株的再生与鉴定。对于能够再生出杂种植株的，如烟草—海岛烟草、白菜—甘蓝、胡萝卜—羊角芹等，长出的植株究竟是不是杂种，还需要经过鉴定才能确定下来。杂种植株的鉴定方法有形态学方法、生化方法(如电泳)、细胞学方法(如染色体组型分析)、分子生物学方法(如分子杂交)等。
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