高二生物復(fù)習(xí)素材：知識點(diǎn)專題二 細(xì)胞工程 新

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精專題2細(xì)胞工程（一）克隆1。克隆clone：無性繁殖系（只由一個模板分子、母細(xì)胞或母體直接形成新一代…)克隆技術(shù)cloning：從眾多基因或細(xì)胞群體中通過無性繁殖和選擇獲得目的基因或特定類型細(xì)胞的操作技術(shù)內(nèi)容：（1）分子水平：基因克隆即目的基因的復(fù)制(受體細(xì)胞的無性繁殖)、分離（特定基因探針選擇、釣取目的基因)過程（2）細(xì)胞水平：雜交瘤制備單克隆抗體（3）個體水平：不通過兩性細(xì)胞的結(jié)合，從一個單一（體）細(xì)胞繁殖出生物個體—-胚胎細(xì)胞克隆以胚胎/卵細(xì)胞作為供體、利用核移植，不是嚴(yán)格意義上的動物個體克隆條件：(1）理論條件：細(xì)胞全能性/有發(fā)育成完整新個體的全套遺傳物質(zhì)(根本原因）(2）基本條件：①具有包含物種完整基因組的細(xì)胞核的活細(xì)胞②具有能有效調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)e.g去核卵細(xì)胞③完成胚胎發(fā)育的必要的環(huán)境條件e.g胚胎早期培養(yǎng)環(huán)境/子宮非正面影響：豐富生物多樣性，促進(jìn)生物進(jìn)化，維護(hù)生態(tài)平衡（二）植物克隆1.全能性表達(dá)的難易程度：(1）受精卵＞生殖細(xì)胞＞胚胎/全能干細(xì)胞＞多能（干)細(xì)胞＞專能(干）細(xì)胞＞體細(xì)胞;PS生殖細(xì)胞在一定刺激下染色體可加倍；一些動物存在孤雌生殖(2）植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞；低等動物＞高等動物PS不同種類植物或同種植物的不同基因型個體間全能性的表達(dá)程度大不相同2。植物組織培養(yǎng)（植物克隆的技術(shù)基礎(chǔ)）（1）理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞全能性，即植物體的每個生活細(xì)胞都具有遺傳上的全能性,因而都具有發(fā)育成完整植株的潛能過程：①離體植物細(xì)胞、組織或器官（外植體）→獲得愈傷組織→誘導(dǎo)形成試管苗→新植株P(guān)S外植體選取形成層（分生組織)部分易于誘導(dǎo)形成愈傷組織A.培養(yǎng)條件：首先是離體培養(yǎng)（生物體內(nèi)細(xì)胞中基因在特定時間和空間條件下選擇性表達(dá)，細(xì)胞分化為不同組織、器官，故無法表現(xiàn)出全能性）半/固體培養(yǎng)基（固體為例）a。營養(yǎng)物質(zhì)：水、無機(jī)鹽、蔗糖、維生素、有機(jī)添加劑（氨基酸、瓊脂凝固劑等）b。植物激素/生長調(diào)節(jié)劑（適當(dāng)濃度配比誘導(dǎo)分化出芽/根的頂端分生組織/花）——CTK中等量IAA少量誘導(dǎo)脫分化,CTK、IAA比例合適誘導(dǎo)根芽分化c.無菌條件（外植體70％酒精消毒、器械高溫蒸汽滅菌)——雜菌爭奪產(chǎn)毒d.適宜的pH、溫度和滲透壓B.光照:若外植體是（帶葉）莖段，不經(jīng)歷脫分化再分化，組培全過程均需要光照;若外植體是非光合作用部位(如胡蘿卜塊根），再分化成芽后光照C.試管苗移栽前需煉苗（草炭土/蛭石,逐漸降濕）D.愈傷組織：排列疏松的高度液泡化的活的薄壁細(xì)胞團(tuán)②外植體→愈傷組織→搖床液體懸浮培養(yǎng)分散成單細(xì)胞→胚狀體→人工種子PS單細(xì)胞植物克隆,類似受精卵的卵裂、分化、器官發(fā)生、形態(tài)建成單細(xì)胞:細(xì)胞質(zhì)豐富、液泡小、細(xì)胞核大（胚性細(xì)胞特征)③酶解細(xì)胞壁→原生質(zhì)體培養(yǎng)→新植株（2）用途：微型繁殖、制造人工種子(胚狀體階段）、單倍體育種、作物脫毒（植物分生組織細(xì)胞，分裂旺盛病毒極少Cf抗病毒)、在培養(yǎng)基中加入不同濃度的氯化鈉溶液,可誘發(fā)和篩選抗鹽植株細(xì)胞產(chǎn)物工廠化生產(chǎn)（愈傷組織階段已可,試管培養(yǎng)苗、細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器也可）（3）長期培養(yǎng)后的全能性下降原因：染色體畸變、核變異、非整倍體產(chǎn)生;細(xì)胞或組織中激素平衡被打破；細(xì)胞對外源生長物質(zhì)的敏感性改變；形成缺乏成胚性的細(xì)胞系——植株在多次繼代培養(yǎng)后，會逐漸喪失細(xì)胞全能性的表達(dá)能力3.原生質(zhì)體融合/植物體細(xì)胞雜交（不同植物)獲得原生質(zhì)體：在甘露醇溶液環(huán)境（較高滲透壓）中用纖維素酶和果膠酶混合液處理用網(wǎng)篩過濾原生質(zhì)體到離心管內(nèi)，離心后收集沉淀物，用等滲溶液洗滌；檢驗原生質(zhì)體是否符合要求：依據(jù)滲透作用原理,采用低滲脹破法（見比較表格）4.植物細(xì)胞工程：培養(yǎng)植物細(xì)胞（包括原生質(zhì)體），借用基因工程技術(shù)將外源DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞或通過細(xì)胞融合將不同源的遺傳物質(zhì)重新組合,再通過細(xì)胞培養(yǎng)，獲得具有特定性狀的植株Cf細(xì)胞工程：細(xì)胞培養(yǎng)和細(xì)胞融合（若基因型不同為細(xì)胞雜交）-—基因定位:利用細(xì)胞雜交中染色體丟失與特定基因產(chǎn)物的對應(yīng)關(guān)系(三）動物細(xì)胞工程1.動物細(xì)胞培養(yǎng)指明“動物"細(xì)胞培養(yǎng)概念：動物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細(xì)胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長和繁殖。原理：細(xì)胞增殖（2）動物細(xì)胞培養(yǎng):①取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）②機(jī)械消化或用胰蛋白酶處理分散成單個細(xì)胞(利于細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，進(jìn)而吸收氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)并排出廢物）③制成細(xì)胞懸液→轉(zhuǎn)入細(xì)胞培養(yǎng)瓶/卡式瓶中進(jìn)行原代培養(yǎng)-—細(xì)胞間相互依存，呈現(xiàn)一定程度的組織特性，保持生長分裂、接觸抑制、衰老死亡④貼滿瓶壁的細(xì)胞用胰蛋白酶處理使貼壁細(xì)胞從瓶壁上脫落下來并分散成單個細(xì)胞稀釋分裝傳代培養(yǎng)(最初的若干次傳代也歸入原代培養(yǎng)）——大多數(shù)細(xì)胞最終衰老、凋亡（①營養(yǎng)物質(zhì)耗盡②遺傳物質(zhì)沒變，衰老凋亡)動物組織培養(yǎng)：動物組織在體外及人工條件下維持生活狀態(tài)或生長特性——可伴隨組織分化，但主要的生命活動仍以細(xì)胞為單位；由于細(xì)胞運(yùn)動變化，培養(yǎng)物組分發(fā)生變異，長期培養(yǎng)最終成為簡單的細(xì)胞培養(yǎng)（3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制（4)動物細(xì)胞培養(yǎng)條件(液體培養(yǎng)基)①無菌無毒：培養(yǎng)液和用具無菌處理，一定量的抗生素（種、量)，定期更換培養(yǎng)液②營養(yǎng)：水無機(jī)鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、動物（胎牛）血清、滋養(yǎng)細(xì)胞、激素Cf天然(血清）和人工配制成分③適宜滲透壓、溫度、pH(CO2培養(yǎng)箱：維持適宜的pH值7.2～7.4）提高形成率的措施:①選擇適宜的培養(yǎng)基和CO2、pH②胰島素等激素刺激③添加血清④滋養(yǎng)細(xì)胞支持生長（經(jīng)射線照射本身失去增殖力的小鼠成纖維細(xì)胞)細(xì)胞系：可連續(xù)傳代的細(xì)胞（首次傳代細(xì)胞即成為細(xì)胞系)①連續(xù)細(xì)胞系e。g異倍體惡性（致癌）/不死性（保留接觸抑制，不致癌）②有限細(xì)胞系e。g二倍體細(xì)胞——傳代培養(yǎng)的原因：①細(xì)胞密度過大②代謝消耗引起營養(yǎng)枯竭細(xì)胞株：特殊的細(xì)胞系細(xì)胞克隆/克隆培養(yǎng)法：定義：把一個單細(xì)胞從群體中分離出來單獨(dú)培養(yǎng)，使之繁衍成一個新的細(xì)胞群體特點(diǎn):細(xì)胞群體來自于同一個細(xì)胞(否則具有異質(zhì)性)，遺傳性狀均一，表達(dá)性狀相似要求：①最基本:分離出來的細(xì)胞是一個而非多個②一般選擇連續(xù)細(xì)胞系：對培養(yǎng)環(huán)境有較大適應(yīng)范圍并具有較強(qiáng)獨(dú)立生存能力用途：從普通細(xì)胞系中分離出缺乏特殊基因的突變細(xì)胞系2.動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物動物難以克隆的根本原因：細(xì)胞分化過程中細(xì)胞質(zhì)中的調(diào)節(jié)蛋白關(guān)閉了核中與個體發(fā)育有關(guān)的基因，使基因選擇性表達(dá)，基因組中基因活動不完全（1）原理：動物細(xì)胞核的全能性（2）供核細(xì)胞：優(yōu)良動物的傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞——后代性別由核供體動物個體的性別決定受體細(xì)胞：去核的MII中期的卵母細(xì)胞——①細(xì)胞較大，容易操作②細(xì)胞質(zhì)營養(yǎng)豐富，具有調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育、促進(jìn)核基因表達(dá)的物質(zhì)(3）體細(xì)胞核移植的大致過程是：顯微操作去核法—-多莉羊的成功說明：①高度分化細(xì)胞經(jīng)過一定技術(shù)處理,也可以回復(fù)到類似受精卵時期的功能②在胚胎和個體發(fā)育中，細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控細(xì)胞核發(fā)育的作用——無法培育出性狀完全相同的克隆動物的原因：