生物工程工程技术

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1、第二节细胞工程细胞工程细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。“白菜—甘蓝”具有生长期短，耐热性强和易于贮存等优点①1958年，美国Steward在用野生胡萝卜游离韧皮部细胞进行体外培养的标本中，观察到已经高度分化的细胞可以重新分裂，而回复至胚性细胞状态。细胞工程的举例1997年克隆羊“多莉”诞生一、细胞的全能性概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜

2、能。原因是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质及发育为完整个体所必需的全部基因。受精卵的全能性最高在生物的个体发育中，由于基因在特定时间和空间下选择性地表达而形成不同器官，因此，要实现细胞的全能性，首先必须使生物体的细胞处于离体状态。生殖细胞（尤其是卵细胞）体细胞比生殖细胞低很多细胞分化与细胞全能性之间的关系①一个受精卵发育成一个新个体，细胞除了经过有丝分裂使细胞数目增多以外，还必须经过细胞分化，使细胞在形态、结构和生理功能上均发生稳定性的差异，形成不同的细胞和组织。细胞分化是一个渐变过

3、程，在胚胎发育的早期，细胞外观上尚未出现明显变化前，细胞分化前途就已经决定，以后依次渐变，不能逆转，因此分化是一种持久的、稳定的变化。细胞分化与细胞全能性②由于体细胞是通过有丝分裂繁殖的，一般已分化的细胞都有一套与受精卵相同的染色体，携带有本物种的全部遗传信息，因此分化的细胞有发育成完整新个体的潜能，这就是细胞的全能性，因此，在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。③细胞具有全能性和全能性表达是两个不同的概念。体内分化的植物细胞具有全能性，但在体内不能表达，需在一定条

4、件下离体培养才能表达。④体内所有细胞中受精卵全能性最高，卵细胞比体细胞潜在的全能性高，分化的植物细胞比分化的动物细胞全能性易表达，但需一定条件下离体培养。二、植物细胞工程植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性植物组织培养植物体细胞杂交离体的植物器官、组织或细胞脱分化（又叫去分化）愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡化再分化的呈无定形状态的薄壁细胞）根或芽等器官植物体1、植物组织培养关键步骤:进行灭菌处理；植物激素：细胞分裂素与生长素之间的浓度比可以调控植株组培过程中芽和根的形成。当细胞分裂素与生

5、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。愈伤组织再分化过程应先诱导生芽，再诱导生根条件：适宜的养料、激素、温度和无菌条件过程名称过程形成体特征条件脱分化由外植体成为愈伤组织排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞、色浅1、离体2、提供营养物质3、提供激素4、无菌再分化由愈伤组织成为幼苗或胚状结构有根、芽或有生根发芽的能力营养生长生殖生长发育成完整的植物体由根、茎、叶、花、果、种子组成栽培植物组织培养比较表1.快速繁殖2.培育无病毒植物3.生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等4.制作人工种

6、子5.转基因植物的培育植物组织培养技术的应用人工种子是指通过植物组织培养技术获得具有胚芽、胚根、胚轴等结构的植物胚状体，并且用适当方法将胚状体包裹起来，用以代替天然种子进行繁殖的一种结构。人工种子有许多优点:首先，它解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。第二，人工种子可以工业化生产，提高农业的自动化程度。第三，人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外，还可以添加各种附加成分，如固氮细菌、防病虫农药、除草剂和植物激素类似物等，有利于幼苗茁壮成长，提高作物产量。第四，用人工种子播种

7、可以节约粮食。概念：应用组织培养技术，快速繁殖植物（也叫快速繁殖技术）原理：植物细胞的全能性优点：繁殖率高，可大批量生产取材少培养周期短保持优良性状快速繁殖作物脱毒病毒在作物体内逐年积累，会导致作物产量降低，品质变差分生区附近（茎尖、根尖）的病毒极少，甚至没有采用茎尖进行组织培养人工种子结构：人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）优点：不受气候、季节、地域的限制保留优良性状时间短，占地少技术：组织培养原理：细胞全能性2、植物体细胞杂交植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把

8、杂种细胞培育成新的植物体的方法。因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。3、植物体细胞杂交如何去壁？酶解法去壁纤维素酶果胶酶人工诱导原生质体融合有物理法和化学法两大类：物理法是利用离心、振动、电刺激促使原生质体的融合；化学法是用聚乙二醇（PEG）等试剂作为诱导剂诱导融合。植物细胞融合植物细胞培养植物细胞A植物细胞B去掉细胞壁去掉细胞壁原生质体A原生质体B原生质体融合（诱导膜融合、核融合在杂种细胞