《细胞工程》 知识点总结
一、细胞工程(Cell Engineering):在体外对生物的细胞进行生长与分化的调控、遗传重组与改良,使其生产出人类所需要的产品。包括:细胞培养、细胞融合、细胞器移植、核质移植、染色体移植、转基因等产品:生物的组织、器官、个体;抗体、多肽药物、蛋白质、酶; 天然药物、色素、香精;等
二、生物工程包括:发酵工程、酶工程、细胞工程、基因工程、蛋白质工程。
三、1996年Dolly羊的克隆是通过核移植技术,最后在体内生长、分化、发育而成的。
四、植物组织培养:在人工培养基上无菌培养整株植物或植物的器官、组织、细胞或原生质体。又称为无菌培养(aptic culture)、离体培养(in vitro culture)。
五、植物组织培养的类型:
1、植株培养(Plant Culture):在容器(玻璃瓶、透明塑料瓶等)中无菌培养完整的植株。
vika
植株来源:由种子无菌萌发而来;通过植物器官、组织、细胞再生而来。在快速繁殖中,后期的成苗和壮苗阶段属于植株培养。(一般时间较短)
2、胚培养(Embryo Culture):无菌培养植物的成熟胚或未成熟胚,使其形成正常的植株。
目的:促进胚的提早萌发,缩短育苗时间;
克服远源杂种胚的夭折,以获得新的育种材料;
在科学研究中,用胚培养所得到的幼苗作为其它试验的材料。
赵普 翻译3、器官培养(Organ Culture):无菌培养植物的根、茎、叶、芽、花、果等器官,使其增殖或形成其它的组织或器官等。
4、组织培养(Tissue Culture):指无菌培养植物各种组织(如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、皮层、薄壁组织、胚乳等),或由外植体分化形成的愈伤组织(callus),使其增殖或者分化。 注:Callus(愈伤组织):具有旺盛分裂能力,但没有组织和器官分化
的细胞群。
5、花药与花粉培养:无菌培养植物的花药(带花粉)或花粉,形成单倍体植株。
补充:有效的育种辅助手段:单倍体植株获得以后,通过染色体加倍,即得到可以稳定遗传的纯和二倍体,缩短植物育种年限。
6、细胞培养:(Cell Culture):无菌培养植物的单细胞或小细胞团。
细胞培养可用于:植物克隆;
细胞系的诱变和变异体的筛选;
生产有用化合物(uful chemicals)。
7、原生质体培养(Protoplast Culture):将无细胞壁的原生质体培养成愈伤组织或植株。(注:由于无细胞壁的障碍,原生质体是实现远源植物间大规模遗传物质重组的良好体系。)
六、植物组织培养简史
1838年:Schwann 和Schleiden在细胞学说基础上提出了细胞全能性(totipotency)假说:一个高等生物(动物和植物)身上所有的体细胞(somatic cells)均来自一个共同的细胞——合子(受精卵);在适当的条件下,一个体细胞应能像合子一样具有发育成一个完整个体的能力。
细胞全能性假说是开展植物组织培养研究的理论基础;验证细胞全能性假说是开展植物组织培养研究的动力。
哈布兰特:植物组织培养研究第一人;1902年,德国植物学家Haberlandt根据Schwann和Schleiden创立的细胞学说提出了细胞全能型(totipotency)理论。
1934年,美国植物生理学家White由培养番茄根建立了第一个活跃生长的无性繁殖系。
1937年,White研配了综合培养基(White培养基),并发现了B族维生素和生长素。
1952年,Morel和Martin首次证实,通过茎尖分生组织离体培养,可以由已受病毒侵染的大丽花中获得无病毒植株。
1958-1959年,Reinert和Steward分别报道,在胡萝卜素愈伤组织培养中形成了体细胞胚,该实验第一次证明了植物细胞的全能性。
1962年,Murashige和Skook发表了著名的植物组织培养基——MS培养基。
1967年,Bourgin和Nitsh等通过花粉粒培养获得烟草单倍体植株。
七、植物组织培养技术的应用
1、植物科学研究的有效手段;
2、快速繁育植物的优良品种;
3、挽救和保存植物的优良品种,挽救濒危植物资源;
4、在植物性状改良上的应用
胚培养可克服远源杂交不孕的困难;
儿童科普知识花药(花粉)培养可大大缩短育种年限;
原生质体融合技术可克服有性杂交不亲和,创造远源杂种、甚至新的物种;
单细胞培养技术可用于突变体的筛选;
植物转基因技术为人们定向、快速改良植物性状、培育新品种提供了方便(但植物转基因必须依赖于植物组织培养技术<植物离体再生技术>)。
5、生产有用物质(uful chemicals)
八、植物组织培养技术的优点
1、不受气候、季节和地理位置的影响;
2、不受病虫害的影响;
3、植物生长发育过程容易调控,容易根据市场需求调节生产;
4、效率高、质量好。
九、植物组织培养的设施
1、试剂与设备
化学试剂(用于配制培养基)
groove无机试剂:硝酸钾、硝酸铵、硝酸钙、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铵、硫酸铜、硫酸亚铁、磷酸氢二钾、氯化钙、硼酸、钼酸钠等。
有机试剂:维生素(B1、 B6、烟酸、生物素)、氨基酸、糖(碳源)、植物激素、凝固剂以及其它一些物质。
无菌设备
灭菌锅(autoclave):最常用消毒的工具。
种类多:手提式(如常见的医用消毒锅,体积小)、立式(体积中等)和卧式(有中型和大型)之分;有自热式(带有加热装置)和外热式(无加热装置,需要从外部加热,如煤气、电炉、蒸气等)之分。使用什么样的灭菌锅,要根据植物组织培养的目的和规模而定。
超净工作台(laminar air-flow cabinet):用于对植物材料进行无菌操作。
超净工作台=空气过滤器,空气经过1-2次粗滤后,最后通过孔径为0.2-0.4μm的滤网。是细胞工程中必不可少的一种设备。超净工作台可以分为双人和单人、单面和双面、水平风和垂直风等类型。
培养室(Culture room)
植物材料需要在一个可控温、控光、洁净的地方进行培养。如规模小,则有1-2个培养箱即可。
培养箱体积小,不占地方,控温、控光条件好,很适合于摸索植物材料的培养条件和科学研究。缺点是空间小、价格昂贵(7000-10000元/台)。
2、培养室所需要的设备
培养架:培养架的设计既要考虑充分利用培养室的空间,也要考虑取放材料方便;
加温/降温设备:空调;
光照和控光设备。分为光培养室和暗培养室除青春痘方法。光培养室常用日光灯照明,并安置控制光照时间的自动开关。
3、培养容器
玻璃容器:如试管、三角瓶、果酱瓶、罐头瓶、饮料瓶等。玻璃瓶耐高温消毒、透明(便于观察),且为惰性物质,对植物材料的生长影响小,是组培中用得最广的容器,但容易破碎。
透明塑料容器:轻巧,不易破碎,但不耐反复高温消毒,而且有些塑料容器在高温消毒时会释放一些有害的物质,影响材料的生长。
容器封口:良好的封口用品要求做到既可以防止污染和容器内水分的过分散失,又要做到透水、透气。棉塞、锡箔纸、耐高温的塑料纸(如培养食用菌的聚丙烯塑料袋)。其中以棉塞是最好。现在也有专用的封口膜和瓶塞。
4、其它仪器和设备
天平:需要1台万分之一的精密分析天平和百分比之一或十分之一的普通天平。
冰箱:用于储藏一些不宜在常温下较长时间放置的药品和试剂,如维生素、氨基酸、激素、微量元素等。
酸度计:植物的生长需要一定的pH值,因此需要对培养基的pH值进行测定、调节。酸度计测定pH值精度高,准确,但比较烦琐。如不是进行要求很高的培养(如单细胞培养、原生质体培养)或进行不同pH值对植物材料生长的影响,可以用pH试纸代替。
蒸馏水器或者去离子水生产装置
酒精灯
解剖刀和镊子
摇床
十、植物组织培养室的设计
植物组织培养工作按内容不同可以分为3个的过程:
1.培养基的准备:包括试剂的配制、容器的洗涤、培养基的制备与消毒等;
2. 植物材料的无菌操作;
新东方韩语>隐晦的意思3.植物材料的培养、观察与分析。
植物组织培养要求无菌,因此,在设计植物组织培养实验室时既要考虑各环节的衔接,又要避免不必要的交叉,特别是商业化组培苗生产,更要特别注意防止污染。最好是三部分工作相互独立。
十一、植物组织培养基
1、培养基的组成
培养基的重要性:
植物材料生长的营养来源;
葡萄用英语怎么说调节植物材料生长与分化的主要途径。
培养基的种类:
共同之处:含有植物生长发育所必须的souffle营养物质和生物活性物质;新年英语祝福语
不同之处:营养物质的浓度不同。
培养基的组分:
水:要求纯净。应用蒸馏水、去离子水、而不用自来水;
无机营养成分:大量元素:
大量元素:C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S;
微量元素:Fe, Cl, Cu, Mo, B, Zn, Mn;
不同培养基的无机盐(特别是大量元素)的浓度差异很大
有机营养:维生素和氨基酸的总成
常用:肌醇、烟酸、维生素B6、维生素B1和甘氨酸等;
其它的维生素:维生素M(叶酸)、维生素B2(核黄素)、泛酸钙等;
其它氨基酸:谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酸、天冬酰胺等;