1、細胞工程專題及經典例題解析生物組 潘鐘仙內 容說 明能級要求ABC2細胞工程（1）植物細胞工程植物細胞的全能性植物組織培養植物體細胞雜交（2）動物細胞工程動物細胞培養動物細胞融合單克隆抗體 細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的方法，通過某種工程學手段，在細胞整體水平或細胞器水平上，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合技術科學。1細胞培養技術一條件：無菌操作 (1)植物組織培養愈傷組織特點：排列疏松無規則、高度液泡化、無定形的未分化的薄壁細胞。 組織培養優點：取材少、培養周期短、繁殖率高、便于自動化管理。 組織培養用途：快速繁殖名貴的花卉和果樹；培育無病毒植物(采用根

2、尖、莖尖組織)；獲得植物細胞產品；制成人工種子以及轉基因植物的培育等。 植物細胞培養的原理理論基礎：細胞的全能性，屬于無性繁殖。 (2)動物細胞培養培養液的成分：葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素、動物血清(類似于內環境成分)。 動物細胞生長特點：貼壁生長直至貼滿即停止分裂，大部分死亡、少部分生存。 細胞培養用途：生產蛋白制品（如疫苗、干擾素、單抗等）；再造燒傷病人的皮膚；檢測毒物毒性；研究病理和藥理。動物細胞培養的原理理論基礎：細胞增殖。原代培養、傳代培養、細胞株、細胞系及其關系原代培養：可用有兩種表述：細胞懸浮液第一次在瓶中培養，沒有分瓶培養之前的細胞培養；第1代細胞的培養與傳10代以內的細胞

3、培養統稱為原代培養。兩種表述沒有本質區別。傳代培養：同樣有兩種表述：細胞懸浮液培養一段時間后，分瓶再進行的細胞培養；傳10代以后的細胞培養，統稱為傳代培養。細胞株：原代培養的細胞一般傳至10代左右會出現生長停滯，衰老死亡，少數度過“危機”的細胞能傳4050代，形成細胞株。細胞株的遺傳物質并沒有發生改變。細胞系：細胞株傳至50代以后，會出現第二次危機，少數度過第二次危機的細胞能夠無限制傳下去，形成細胞系。細胞系的遺傳物質發生了改變，帶有癌變細胞的特點。 (3)動、植物細胞培養的對比項 目理論基礎/原理培養基結果用途區別植物組織培養細胞的全能性固體或半固體培養基；植物激素子代植株見上述動物細胞培養

4、細胞增殖液體培養基；動物血清細胞株或細胞系見上述聯系都需要人工條件下的無菌操作2細胞融合技術植物體細胞雜交操作過程(1)原生質體制備：選取煙草植株上的幼嫩葉片細胞和培養好的大豆根尖細胞，用酶解法制備原生質體。煙草的原生質體呈綠色，大豆是無色，在顯微鏡下很容易區別開來。(2)原生質體融合：取等量煙草和大豆的原生質體混合后，加入聚乙二醇溶液。在顯微鏡下觀察，可以看到原生質體相互黏集在一起。隔一段時間后，加入高鈣、高pH的溶液，這時原生質體才開始融合。原生質體融合包括膜融合和核融合兩個過程。誘導融合只能誘導細胞膜的融合，兩個核的融合是在雜種細胞第一次有絲分裂時進行的。(3)雜種細胞的篩選和培養：煙草

5、與大豆的原生質體融合后，將原生質體轉移到適當的培養基上培養，使其再生出細胞壁。這時，在細胞混合物中，不僅有煙草大豆雜種細胞，還有煙草細胞、大豆細胞、煙草煙草細胞、大豆大豆細胞。雜種細胞的篩選，可以用機械方法，也可以用生理學或遺傳學方法。(4)雜種植株的再生與鑒定：雜種植株再生是指以愈傷組織培養出雜種植株的過程。由于煙草和大豆分別屬于茄科和豆科植物，二者的原生質體融合后，至今只能長成雜種愈傷組織，還不能分化，更談不上雜種植株的再生與鑒定。對于能夠再生出雜種植株的煙草海島煙草、白菜甘藍、胡蘿卜羊角芹等，長出的植株究竟是不是雜種，還需要經過鑒定才能確定下來。雜種植株鑒定方法有形態學方法、生化方法(如

6、電泳)、細胞學方法(如染色體組型分析)、分子生物學方法(如分子雜交)等。單克隆抗體(1)單克隆抗體的概念：單克隆抗體是相對血清抗體而言的。血清抗體是將抗原反復注射到動物體內，然后從血清中獲得抗體，其特點為：產量低，特異性差，純度低，不靈敏。而單克隆抗體則是由效應B淋巴細胞產生的化學性質單一、特異性強的抗體。(2)操作過程：取材：反復將特定抗原注入小鼠體內，取出小鼠的脾臟，制成B淋巴細胞懸浮液，同樣將取出的骨髓瘤細胞也制作成細胞懸浮液。細胞融合：將兩種懸浮液混合，加入滅活的仙臺病毒或聚乙二醇誘導融合。選出雜交瘤細胞：在特定的選擇性培養基中進行篩選，篩選出B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞。

7、選出能夠產生所需抗體的細胞群：對雜交瘤細胞進行培養，在從中挑選出能夠產生所需抗體的細胞群。生產單克隆抗體：培養上述選出的細胞群，在獲得足夠數量的細胞后，將細胞在體外條件下大規模培養或注射到小鼠腹腔內增殖，再從培養液或小鼠的腹水中提取大量的單克隆抗體。兩者區別如下：植物細胞雜交(番茄馬鈴薯植侏)動物細胞融合(單克隆抗體制備)過 程第1步原生質體的制備(酶解法)正常小鼠的處理(注射滅活抗原)第2步原生質體的融合(物化法)動物細胞融合(物化生法)第3步雜種細胞的篩選和培養雜交瘤細胞的篩選和培養第4步雜種植株鑒定提純單克隆抗體(特異性強、靈敏度高)原理/理論基礎細胞膜的流動性、植物細胞的全能性細胞膜的

8、流動性、細胞增殖融合前處理酶解法除去細胞壁：纖維素酶、果膠酶注射特定抗原法免疫處理正常小鼠促融因子物理法：電刺激、離心、振動化學法：聚乙二醇物化法：與植物相同生物法：滅活的仙臺病毒意義和用途(1)克服有性遠緣雜交不親和性障礙(2)培育作物新品種有助于疾病的診斷、治療、預防 3胚胎(分割)移植技術試管動物的繁育(1)用于解決動物和人的不育問題； (2)提高良種家畜的繁殖力； (3)繁殖試管動物原理：細胞的全能性，屬于有性生殖。 4細胞拆合技術細胞核移植技術動物克隆技術(1)細胞拆合的原理理論基礎：細胞核的全能性，屬于無性繁殖。 (2)兩種重要技術：細胞核移植、胚胎移植。 (3)受體細胞用去核卵細

9、胞的原因： 體積較大，便于操作；使細胞核的全能性易表達。 (4)用途：快速繁殖良種、特異、瀕危的動物；改良動物品種。 (5)局限性：克隆動物的細胞核基因型未變，因此只能繁殖單一性別的動物(后代也具有雙親遺傳特性)。5總結 (1)細胞工程的理論基礎和繁殖方法的比較類別項目植物細胞工程動物細胞工程細胞培養體細胞雜交細胞核移動胚胎(分割)移植細胞培養細胞融合繁殖方式無性繁殖有性繁殖原理/理論基礎細胞的全能性細胞增殖細胞膜的流動性 (2)植物部分育種方式的比較項目自然種子人工種子植物體細胞雜交轉基因植物繁殖方式有性繁殖無性繁殖原理/理論基礎細胞的全能性6細胞工程的應用(1) 采用植物組織培養技術可快速

10、繁殖名貴的花卉和果樹；培育無病毒植物(采用根尖、莖尖組織)；獲得植物細胞產品；制成人工種子以及轉基因植物的培育等。另外花藥離體培養即利用植物的花粉進行離體培養形成單倍體也屬于組織培養。(繁殖方式屬于有性生殖，技術手段屬于無性繁殖過程)。(2)植物體細胞雜交在克服有性遠緣雜交不親和性障礙和培育作物新品種方面取得重大突破。(3)動物細胞培養用途：生產蛋白制品（如疫苗、干擾素、單抗等）；再造燒傷病人的皮膚；檢測毒物毒性；研究病理和藥理(4)單克隆抗體在疾病的診斷、治療和預防方面優勢很明顯。(5)胚胎(分割)移植技術：試管動物(嬰兒)解決不育問題；提高良種家畜的繁殖力(6)克隆動物 克隆技術在快速繁殖

11、良種、治療人類遺傳病、搶救瀕危物種和保護生物多樣性等方面有廣闊的應用前景。經典例題解析【例1】(2005廣東)關于單克隆抗體，下列敘述不正確的是 ( D )A可以制成診斷盒，用于疾病的診斷B可用與藥物結合，用于病變細胞的定向治療C可以利用基因工程技術生產 D可以在生物體內生產，不能體外生產【命題意圖】 本題主要考查考生對一些基本的生物學知識、事實的了解，以及要求考生對生物工程各種手段技術之間的聯系能夠融會貫通。【解析】 利用單克隆抗體比常規抗體特異性強，靈敏度高，優越性非常明顯等特點，可以將單克隆抗體制成單抗診斷盒，用于診斷疾病；可以在單抗上連接抗癌藥物，制成“生物導彈”，將藥物定向帶到癌細胞

12、所在部位，進行定向治療。但單克隆抗體既可以將雜交瘤細胞在體外培養液內培養，也可以置于小鼠等動物的腹腔內培養。【例2】 (2005年·上海)將胡蘿卜韌皮部細胞培養成幼苗時，下列條件中不需要的是 ( D )A具有完整細胞核的細胞B一定的營養物質和植物激素C離體狀態D導入指示基因【命題意圖】 本題主要考查考生對一些基本的生物學原理、事實的理解掌握，并能夠在實際操作過程中自如的運用，解決一些操作技術中實際問題。【解析】植物組織培養的條件為離體狀態下，提供一定的營養物質和植物激素。當然，進行植物組織培養的外植體需要的是植物的組織或細胞，因而細胞必須是完整的。但不需要導入指示基因。習題1（06江

13、蘇）下列不屬于動物細胞工程應用的是(C) A大規模生產干擾素，用于抵抗病毒引起的感染 B為大面積燒傷的病人提供移植的皮膚細胞 C大規模生產食品添加劑、香料等 D利用胚胎移植技術，加快優良種畜的繁殖2（06江蘇）細胞分化是生物界普遍存在的一種生命現象，下列不正確的是(D)A分化發生在生物體的整個生命進程中 B分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結果 C未離體的體細胞不會表現出全能性 D分化過程中遺傳物質發生了改變3（06江蘇，9分）下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。（1） 技術是單克隆抗體技術的基礎。 （2）根據培養基的用途分類，圖中HAT培養基屬于 培養基。 （3）單克隆抗體與常規的血清抗體相比，最大的優越性是 。 （4）動物細胞融合除了采用植物