细胞工程
考点1 植物细胞工程
1．细胞工程的概念与理论基础 (1)细胞工程
①操作水平：________________。
②目的：按照人的意愿来改变细胞内的____________或获得____________。 (2)植物细胞的全能性
①概念：具有某种生物全部____________的任何一个细胞，都具有发育成____________的潜能。
②原理：细胞内含有本物种的______________。
③全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于________状态，提供一定的____________和其他适宜外界条件。
④细胞全能性大小与细胞分化程度成反比。 ⑤全能性大小：
植物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞
动物细胞：受精卵>生殖细胞>体细胞核(
动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性) 2．植物组织培养
(1)理论基础：植物细胞的________。
(2)操作流程：
离体的器官、组织或细胞――→a A ――→b B ――→发育
完整植株 ①离体的器官、组织或细胞常称为________。
②a 过程为________，b 过程为________，A 表示________，B 表示________________。 3．植物体细胞杂交
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成____________的技术。
(2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的________，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的________。 (3)过程
A 、B
(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的________性。 4．植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 特点?
??
a.保持优良品种的遗传特性
b.高效快速地实现种苗的大量繁殖
②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。 ③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育 ①单倍体育种
实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。 流程：花药――→离体培养单倍体幼苗――→秋水仙素诱导
染色体数目加倍纯合子。
优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。 ②突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 (3)细胞产物的工厂化生产
①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。 ②培养阶段：愈伤组织阶段。
答案：1.(1)①细胞水平或细胞器水平 ②遗传物质 细胞产品 (2)①遗传信息 完整生物体 ②全套遗传信息 ③离体 营养、激素
2．(1)全能性 (2)①外植体 ②脱分化 再分化 愈伤组织 丛芽或胚状体
3．(1)新的植物体 (2)流动性 全能性 (3)纤维素酶和果胶 原生质体 物理 PEG 细胞壁 (4)不亲和
[题组精练]
1．人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂甙。利用细胞培养技术生产人参皂甙的大致流程如图，请回答相关问题。
取人参根切块――→诱导愈伤组织――→细胞分离单细胞或小细胞团――→悬浮培养细胞培养物――
→收集培养物干粉――→提取人参
皂甙 (1)人参根切块诱导形成愈伤组织的过程叫做________。分析操作流程可知，生产人参皂甙的全过程________(填“是”或“否”)体现了植物细胞的全能性。 (2)用于离体培养的根切块，叫作________。
(3)一次性投放足量的营养液后，在保持通气的条件下培养人参细胞，每隔4
小时取样测定活细胞密度，并将结果描绘成曲线，下列图像比较接近实验结果的是________(填写图中对
应编号)。
答案：(1)脱分化 否 (2)外植体 (3)丙
2．(2017·江西九江七校第一次联考)根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题。
(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株，原因是________________。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是____________，其中过程②称为________，植物体细胞融合完成的标志是________。
(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。 (4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到________阶段即可(填字母编号)。 (5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于________(填字母编号)。
(6)人工种子是由发育到________过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。
答案：(1)不同种的植物存在生殖隔离 (2)细胞的全能性 原生质体融合 产生新的细胞壁 (3)六 (4)e (5)④⑤ (6)f
考点2 动物细胞培养与体细胞克隆
1．动物细胞培养
(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、____________等。其中____________是其他动物细胞工程技术的基础。 (2)过程
(3)培养条件
①无菌、无毒环境???
培养液和培养用具进行无菌处理
培养过程加
定期更换 ，清除代谢产物
②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入____________
等一些天然成分。
③适宜的温度：36.5 ℃±0.5 ℃；适宜的pH ：7.2～7.4。 ④气体环境???
95%的空气：其中O 2为 必需5%的CO 2：维持培养液的
2．动物体细胞克隆技术(核移植技术) (1)原理：________________。
(2)核移植分类：____________移植和体细胞核移植。 (3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例
)
(4)选用去核卵(母)细胞的原因：_______________________________。 3．动物细胞融合及单克隆抗体制备 (1)动物细胞融合
①原理：细胞膜具有一定的流动性。
②方法：物理法(离心、振动、电激)、化学法和生物法(灭活病毒处理)。 ③结果：形成杂交细胞。
④意义：突破了远缘杂交不亲和的障碍。 ⑤应用：制备单克隆抗体。 (2)单克隆抗体制备 ①血清抗体与单克隆抗体
②过程
③制备单克隆抗体过程中的两次筛选
④单克隆抗体的应用
a．作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
b．用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。
答案：1.(1)动物细胞融合动物细胞培养(2)剪碎胰蛋白酶贴壁接触抑制胰蛋白酶10～50核型(3)①抗生素培养液②血清、血浆④细胞代谢pH
2．(1)动物细胞核具有全能性(2)胚胎细胞核去核(不同方法促进)细胞整合胚胎移植(4)卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质
注意：(1)杂交瘤细胞的特点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。
(2) 获取单克隆抗体的场所
①若在培养基中进行杂交瘤细胞培养，则从培养液中提取。
②若在小鼠或其他动物腹腔中培养，则从腹水中提取。
[题组精练]
1．下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病(基因缺陷导致胰岛B细胞不能正常合成胰岛素)的过程设计图解。请据图回答：
(1)图中①、②所示的结构分别是________、________。
(2)图中③、④所示的生物工程技术分别是____________、____________。
(3)过程③通常用去核卵细胞作受体细胞的原因除了它体积大、易操作，营养物质丰富外，还因为它________________________________。
(4)过程④通常采用的方法是________。
(5)过程④的完成需要用到的非酶基因操作工具为________________。
(6)图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是______________________________。
答案：(1)细胞核内细胞团(2)(体细胞)核移植技术基因工程(转基因技术或重组DNA技术)
(3)含有促进(或激活)细胞核全能性表达的物质
(4)显微注射法
(5)载体
(6)不发生免疫排斥反应
2．如图为单克隆抗体制备流程示意图。
(1)图中①过程是____________。对动物细胞来说，②过程独有的方法是________。③过程的目的是__________________。④过程的目的是获得__________。
(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养液中添加________；其体外培养需用CO2培养箱，其中CO2的主要作用是______________。
(3)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中使其增殖。
(4)单克隆抗体与传统抗体相比，其优点是____________。
答案：(1)向老鼠中注射特定抗原灭活的病毒处理筛选杂交瘤细胞能产生特异性抗体的杂交瘤细胞(2)抗生素维持培养液的pH(3)腹水(4)特异性强，灵敏度高，可大量制备
[练习]
1．(2013·高考新课标全国卷Ⅱ)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指__________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的______________________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
答案：(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(或分化) 植物体细胞杂交技术
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常 (3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽
2．(2016·高考全国甲卷)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题：
(1)图中A 表示正常细胞核，染色体数为2n ，则其性染色体的组成可为________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________的方法。②代表的过程是________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________。
答案：(1)XX 或XY 显微操作 胚胎移植 (2)遗传物质 (3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
1．蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力。如图为科学家利用植物组织培养的方法，大量培养蓝莓的具体流程。请回答下列问题：
蓝莓组织――→①愈伤组织――→②长出丛芽――→③生根――→④移栽
(1)对蓝莓进行组织培养所利用的生物学原理是________，整个培养过程需要在________条
件下进行。
(2)该过程所用的MS 培养基的主要成分包括大量元素、微量元素和有机物，此外，常常需要添加________。
(3)①过程中，细胞的分化程度会________(填“升高”、“降低”或“不变”)。
答案：(1)植物细胞的全能性 无菌 (2)植物激素 (3)降低
2．在20世纪初，科学家用植物体细胞杂交的方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株。如图，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)实现过程②的技术是________。与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________。
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是________，其中过程④相当于________过程，⑤涉及的分裂方式为________。
(3)若番茄细胞内有m 条染色体，马铃薯细胞含n 条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞内含________条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于________倍体植株。
(4)若a 、b 依次为小鼠骨髓瘤细胞和B 淋巴细胞，那么该方案的目的是________________。
答案：(1)原生质体融合 高尔基体 (2)细胞的全能性 脱分化 有丝分裂 (3)m ＋n 单 (4)制备单克隆抗体
3．如图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。请根据示意图回答下列问题：
(1)单克隆抗体技术是________技术中最重要的用途。单克隆抗体的化学本质是________；合成与分泌单克隆抗体涉及的细胞器是________、________、________、________。(2)骨髓瘤细胞与某些淋巴细胞混合在一起，细胞融合完成后，在培养基中有________种两两融合的细胞，融合的原理是______________，融合的方法除了电激外，还可以用化学诱导剂________或灭活的________。
(3)从图中可以看出，单克隆抗体制备经过了________次筛选，第一次筛选得到的细胞是________，该细胞的特点是既能在体外________，又能分泌________抗体。
答案：(1)动物细胞融合球蛋白(或蛋白质)核糖体内质网高尔基体线粒体(2)3细胞膜具有一定的流动性聚乙二醇(PEG)病毒(3)两杂交瘤细胞无限增殖特异性
干细胞与组织工程 随着生命科学的飞速发展，目前组织工程、干细胞研究已经成为21世纪生命科学研究的焦点和前沿领域。组织工程研究涉及种子细胞、生物支架材料以及组织构建等众多研究方向．干细胞研究则有望解决组织工程研究中的种子细胞来源问题，可能成为组织工程研究中的理想种子细胞。 一“组织工程”的概念 1 “组织工程”的产生和发展 组织、器官的损伤或功能障碍是人类健康所面临的主要危害之一，也是人类疾病和死亡的最主要原因。据美国的一份资料显示，每年有数以百万计的美国人患有各种组织、器官的损伤或功能障碍，每年需进行800万次手术进行修复，年住院日在4000万～9000万之间，年耗资超过400亿美元。 随看现代外科学的发展，人类对组织、器官缺损的治疗有了很大的进步，但仍然存在许多问题。目前临床常用的治疗方法有三种： 1.自体组织移植、 2.异体组织移植、 3.人工合成组织代用品 组织工程是近年来正在兴起的一门新兴学科,1984年， Wolter首先提出“组织工程”（Tissue Engineering）一词。1987年，美国国家科学基金会于正式提出和确定“组织工程”一词，开辟了组织工程学研究的新纪元。它是应用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态生物替代物的科学。 从事组织工程研究的科学家们利用细胞生物学、分予生物学以及材料科学等学科的最新技术，像工厂生产零部件一样，针对患音组织或器官缺失情况，利用构成组织或器官的基本单位——细胞以及为细胞生存提供空间的支架材料，在体内外培育出所需的人体组织或器官．需要多少就培育多少．量体裁衣制备完成后再给患者安装上去。 组织工程研究的核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体。这一三维的空间结构为细胞提供了获取营养、气体交换、排泄废物和生长代谢的场所，
1.简述G蛋白偶联受体所介导的信号通路的异同G蛋白偶联受体所介导信号通路分为三类： ①激活离子通道；②激活或抑制腺苷酸环化酶，以cAMP 为第二信使；③激活磷脂酶C ，以IP3 和DAG 作为双信使 激活离子通道： 当受体与配体结合被激活后，通过偶联G蛋白的分子开关作用，调控跨膜离子通道的开启和关闭，进而调节靶细胞的活性。 激活或抑制腺苷酸环化酸的cAMP信号通路： 细胞外信号（激素，第一信使）与相应G蛋白偶联的受体结合，导致细胞内第二信使cAMP的水平变化而引起细胞反应的信号通路。腺苷环化酶调节胞内cAMP的水平，cAMP被环腺苷酸磷酸二酯酶降解清除。 cAMP信号通路主要是通过活化cAMP依赖性蛋白激酶A (PKA) ，激活靶酶开启基因表达，从而表现出不同的效应。蛋白激酶A 由2个催化亚基和2个调节亚基组成，cAMP的结合可改变调节亚基的构象，释放催化亚基产生活性。 蛋白激酶A被激活后，一方面通过对底物蛋白的磷酸化，引起细胞对胞外信号的快速反应；另一方面，其催化亚基可进入细胞核，磷酸化cAMP应答元件结合蛋白 (CREB) 的丝氨酸残基。磷酸化的CREB蛋白被激活，它作为基因转录的调节蛋白识别并结合到靶细胞的cAMP应答元件 (CRE) 启动靶基因的转录，引起细胞缓慢的应答反应。 cAMP信号通路中的缓慢反应过程：激素→G-蛋白偶联受体→G-蛋白→腺苷酸环化酶→ cAMP→ cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录。 cAMP是由腺苷酸环化酶 (adenylyl cyclase，AC) 催化合成的，腺苷酸环化酶为跨膜12次的糖蛋白，在Mg2+或Mn2+存在下能催化ATP生成cAMP；细胞内的环腺苷酸磷酸二酯酶 (PDE) 可降解cAMP生成5’-AMP，导致细胞内cAMP水平
动物细胞工程12月20日 动物细胞工程常用技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。 一、动物细胞培养 1、定义：就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。 2、原理：细胞增殖 3、过程 分散成单个细胞， 制成细胞悬液 注意： ①10代以内细胞保持正常的二倍体核型，无突变发生，常用于实践或冷冻保存。 ②超过50代，极少数细胞突破自然寿命极限，突变成癌细胞，具有无限增殖能力；若超过50代，细胞不再增殖，全部死亡，则说明细胞没有发生癌变。 ③分瓶之前，称原代培养；出现接触抑制用胰蛋白酶处理，再分瓶培养为传代培养。 思考回答： ⑴、为什么选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养? 答：其细胞的分化程度低，增殖能力强，有丝分裂旺盛，容易培养。 ⑵、动物细胞培养需要脱分化吗?为什么? 答：不需要。因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以没有类似植物组织培养的脱分化过程，要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。 ⑶、进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是什么成分?用胃蛋白酶行吗? 答：主要是蛋白质，不行，因为胃蛋白酶作用的适宜PH约为2，当ＰＨ大于6时就会失去活性，多数动物细胞培养适宜PH为7.2－7.4，胃蛋白酶在此环境中没有活性。（胰蛋白酶作用的适宜PH为7.2－8.4，胰蛋白酶活性较高） ⑷、胰蛋白酶真的不会把细胞消化掉吗?为什么?
答：胰蛋白酶除了可以消化细胞间的蛋白质，长时间作用也会消化细胞膜蛋白，对细胞有损伤，因此必须控制好消化时间。 ⑸、动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体？ 不能，动物细胞培养只能使细胞数目增多，不能发育成新的动物个体 4、重要概念 ①细胞贴壁：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。 产生原因：培养贴附性细胞时，细胞要能够贴附于底物上才能生长增殖。 培养要求：培养瓶或培养皿内表面光滑、无毒，易于贴附。 ②细胞的接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。 ③原代培养：动物组织消化后的初次培养 ④传代培养：原代培养的细胞由于接触抑制不再分裂，需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这种培养叫传代培养。 5、培养条件： ⑴无菌无毒环境：无菌——对培养液和所有培养用具进行无菌处理；在细胞培养液中添加一定量的抗生素。；无毒——定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累对自身造成危害。 ⑵营养： 成分：所需营养物质与体内基本相同，例如需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然成分。 培养基类型：合成培养基（将细胞所需的营养物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基） ⑶温度和pH值：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜，多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。 ⑷气体环境：通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含95％空气加5％CO2的混合气体的培养箱中进行培养。O2：是细胞代谢所必需的CO2主要作用是维持培养液的pH。 6、应用：生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。基因工程中受体细胞的培养。用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。科学家培养正常或各种病变的细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究，如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。
专题1 基因工程 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 操作水平：分子原理：基因重组 （一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏 性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平 末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段 的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。 ②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。 ③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。 （2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 一基因的结构：
名词解释 1. genome 基因组p235 某一个生物的细胞中储存于单倍染色体组中的总遗传信息，组成该生物的基因组 2. ribozyme 核酶p266 核酶是具有催化功能的RNA分子，是生物催化剂，可降解特异的mRNA序列。核酶又称核酸类酶、酶RNA、核酶类酶RNA。大多数核酶通过催化转磷酸酯和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程。与一般的反义RNA相比，核酶具有较稳定的空间结构，不易受到RNA酶的攻击。更重要的是，核酶在切断mRNA后，又可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其它的mRNA分子。 3. signal molecule 信号分子p158 信号分子是细胞的信息载体，包括化学信号如各种激素，局部介质和神经递质以及各种物理信号比如声、光、电和温度变化。各种化学信号根据其化学性质通常可分为3类：1、气体性信号分子，包括NO、CO，可以自由扩散，进入细胞直接激活效应酶产生第二信使cGMP,参与体内众多生理过程。2、疏水性信号分子，这类亲脂性分子小、疏水性强，可穿过细胞质膜进入细胞，与细胞内和核受体结合形成激素－受体复合物，调节基因表达。3、亲水性信号分子，包括神经递质、局部介质和大多数蛋白类激素，他们不能透过靶细胞质膜，只能通过与靶细胞表面受体结合，经信号转换机制，在细胞内产生第二信使或激活蛋白激酶或蛋白磷酸酶的火星，引起细胞的应答反应。 4. house-keeping gene管家基因p319 管家基因是指所有细胞中均表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所需要的，如糖酵解酶系基因等。这类基因一般在细胞周期S期的早期复制。分化细胞基因组所表达的基因大致可分为2中基本类型一类是管家基因，另外一类是组织特异性基因。 5. cis-acting elements顺式作用元件 存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。顺式作用元件包括启动子、增强子、调控序列和可诱导元件等，它们的作用是参与基因表达的调控。顺式作用元件本身不编码任何蛋白质，仅仅提供一个作用位点，要与反式作用因子相互作用而起作用。是指与结构基因串联的特定DNA序列，是转录因子的结合位点，它们通过与转录因子结合而调控基因转录的精确起始和转录效率。 6. epigenetics 表观遗传学p251(重新查！！！1) 表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下，基因表达了可遗传的变化的一门遗传学分支学科。表观遗传的现象很多，已知的有DNA甲基化，基因组印记，母体效应，基因沉默，核仁显性，休眠转座子激活和RNA编辑等。是在基因组水平上对表观遗传学改变的研究。表观遗传现象包括DNA甲基化、RNA干扰、组织蛋白修饰等 7. Hayflick limitation Hayflick界线 Leonard Hayflick利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。Hayflick等还发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关；细胞的分裂能力与个体的年龄有关，由于上述规律是Hayflick研究和发现的，故称为Hayflick 界线。关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是Hayflick 界线。 8. proto-oncogene原癌基因p312 原癌基因是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高等保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增
植物细胞工程知识点清单 （一）植物组织培养 1.理论基础（原理）：细胞全能性 2.全能性概念：具有某生物发育所需全部遗传信息的细胞，都具有发育成完整个体的潜能。 3、过程：外植体—脱分化—愈伤组织—再分化—丛芽、不定根—新植株 4、相关概念及实验注意事项 ①外植体：离体植物器官、组织、细胞 ②愈伤组织：高度液泡化，无固定形态的薄壁细胞。全能性高，分化程度低 ③外植体消毒：70%酒精30s—无菌水冲洗—次氯酸钠30min—无菌水冲洗 ④取材：选取形成层部位 ⑤脱分化：23~26o C，避光 ⑥再分化：将愈伤组织转接到分化培养基，光照下培养 ⑦生长素/ 细胞分裂素：比值高—促进生根；比值低—促进发芽 5、植物组织培养概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官，组织，细胞培养在人工配置的培养基上，诱导其产生愈伤组织，丛芽，最终形成完整的植株。 6、地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 （二）植物体细胞杂交 1、植物体细胞杂交概念：将不同种的植物细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的过程。 2、过程及注意事项： ①去除细胞壁：酶解法（纤维素酶、果胶酶），获得原生质体 ②原生质体融合方法：物理法（离心、震荡、电刺激）；化学法：聚乙二醇 ③细胞融合成功的标志：杂种细胞再生细胞壁 3、融合结果：获得杂种细胞，进而获得杂种植株。 A细胞+B细胞所得杂种植株遗传物质=A+B 4、成功例子：番茄—马铃薯；烟草—海岛烟草；胡萝卜—羊角芹；白菜—甘蓝 5、优点：克服远缘杂交不亲和障碍 6、局限性：不能按照人的要求表达性状 （三）植物细胞工程应用 1、微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖（观赏植物，经济林木，无性繁殖作物） 2、作物脱毒：采用茎尖等分生区组织培养来除去病毒（因为分生区附近的病毒极少或没有） 如：马铃薯；草莓；甘蔗；菠萝、香蕉等经济作物 3、人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输 4、作物新品种培育：单倍体育种 5、突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体） 6、细胞产物的生产：通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们能够产生大量的细胞产物。 如：生产人参皂甙，三七，紫草，银杏等。 （定向诱导愈伤组织细胞分化为产生特定物质的细胞，提纯产物）
春2周细胞膜 1.细胞膜的化学组成及其特性：膜脂；膜蛋白；膜糖。 2.细胞膜的分子结构模型：流动镶嵌模型，脂筏模型。 3.细胞膜的生物学特性：不对称性；流动性（膜流动性的影响因素）。 1.脂质体（liposome）：当脂质分子被水环境包围时，自发聚集，疏水尾在，亲水 头在外，出现两种存在形式：球状分子团、形成双分子层，为防止两端尾部与水接触，游离端自动闭合，形成充满液体的球状小泡称为脂质体。 2.细胞外被（cell coat）或糖萼（glycocalyx）：质膜中的糖蛋白和糖脂向外表面延 伸出的寡糖链构成的糖类物质。 3.脂筏（lipid raft）：膜双层含有特殊脂质和蛋白质组成的微区，微区中富含胆固 醇和鞘脂，其中聚集一些的特定种类的膜蛋白。由于鞘脂的脂肪酸尾部比较长，这一区域比膜的其他部分厚，更有秩序且较少流动，称脂筏。 1.细胞膜的基本结构特征与生理功能？ 1)脂类：包括磷脂、胆固醇、糖脂，构成细胞膜主体，与膜流动性有关。 2)蛋白质：可分为在蛋白和外在蛋白，是膜功能的主要体现者，如物质运输、信 号转导等。 3)糖类：包括糖脂和糖蛋白，对细胞有保护作用，在细胞识别起作用。 2.影响膜脂流动性的因素？ 1)脂肪酸链的饱和程度（不饱和流动性大）。 2)脂肪酸链的长短（短链流动性大）。 3)胆固醇的双重调节（相变温度以上降低，相变温度以下提高）。 4)卵磷脂和鞘磷脂的比值（比值高的流动性大）。 5)膜蛋白的影响（膜蛋白越多，流动性越差）。 6)极性基团、环境温度、pH、离子强度。 春3、4周细胞膜系统、囊泡转运 1.细胞膜系统的概念、组成。 2.粗面质网功能：蛋白质的合成；蛋白质的折叠装配；蛋白质的糖基化；蛋白质 的胞运输。 3.滑面质网的功能：参与脂质物质的合成运输；参与糖原代谢；参与解毒；参与 储存和调节Ca2+；参与胃酸、胆汁的合成分泌（质网以葡萄糖-6-磷酸酶为标志酶）。 4.信号肽假说：新生肽链N端有独特序列称为信号肽，细胞基质中存在SRP能 识别并结合信号肽，SRP另一端与核糖体结合，形成复合结构，然后向质网膜移动，与质网膜上SRP-R识别结合，并附着于移位子上，然后SRP解离，肽链延伸。当肽链进入质网腔时，信号肽序列会被质网腔信号肽酶切除，肽链继续延伸至终止。 5.高尔基体是高度动态、具有极性的细胞器，以糖基转移酶为标志酶，主要功能 有：糖蛋白合成；参与脂质代谢；是大分子转运枢纽；加工成熟蛋白。 6.溶酶体酶的形成：①在质网中合成、折叠和N-连接糖基化修饰，形成N-连接 的甘露糖糖蛋白，运送至高尔基体；②溶酶体酶蛋白在高尔基体中加工时甘露糖残基磷酸化为甘露糖-6-磷酸（M-6-P），为分选重要信号；③溶酶体酶分选并以出芽方式转运到前溶酶体。 7.溶酶体以酸性磷酸酶为标志酶，主要功能为：细胞的消化作用；细胞营养功能； 机体防御和保护；激素分泌的调控；个体发生和发育的调控。 8.过氧化物酶体（peroxisome）又称微体，特点：①有尿酸氧化酶结晶，称作类 核体；②模表面界面可见一条称为边缘板的高电子致密度条带状结构。以过氧化物酶为标志酶。主要功能：清除细胞代谢所产生的H2O2及其他毒物；对细胞氧力的调节作用；参与脂肪酸等高能分子物质的代谢。 9.三种了解最多的囊泡：①网格蛋白有被囊泡：来源于反面高尔基体网状结构和 细胞膜，介导蛋白质从反面高尔基网状结构向胞体、溶酶体和细胞膜运输；在受体介导的胞吞作用过程中，介导物质从细胞膜向细胞质或从胞体向从溶酶体运输；②COP Ⅰ有被囊泡：主要产生于高尔基体顺面膜囊，主要负责回收、转运质网逃逸蛋白返回质网及高尔基体膜蛋白的逆向运输；③COP Ⅰ有被囊泡：产生于粗面质网，主要介导从质网到高尔基体的物质转运。
思考题 1．细胞工程实验室的基本组成与要求是什么？ 一、实验室组成 1．基本实验室 ①准备室/化学实验室 功能：就是进行一切与实验有关的准备工作 要求：宽敞明亮，通风条件好，地面便于 清洁并应防滑处理。 ②接种室/无菌操作室 功能：是进行接种、继代、细胞融合等无 菌操作的场所。 要求：封闭性好，干燥清洁明亮，防止空 气对流。外应设缓冲室、更衣室。 防止微生物感染。 ③培养室 功能：是对接种到培养瓶的离体材料进行控制培养的场所。 要求：是要能控制光照和温度，应保持干燥和清洁，2．辅助实验室根据具体的实验需求而定。 细胞学实验室 生化分析室 摄影室及暗室 3. 移栽设施/温室 要求：配置人工光源并且能够控制室内温度，为 试管苗的正常生长提供适宜的环境。 2．外植体消毒的基本方法是什么？
3. 无菌操作在植物离体培养中的作用是什么？ 4. 配制培养基时，加入一定量的植物生长调节物质， 它们在离体培养过程中有哪些作用? 激素调控的一般规律是什么？ 植物激素或生长调节剂（ growth regulators）包 括： 生长素类（ auxin） 细胞分裂素类(cytokinin,CTK) 赤霉素类 (GA) 乙烯（ Eth) 脱落酸(ABA) 其中前三者为正向激素，后两者则为负向激素。 常用的主要有生长素类和细胞分裂素类两大类。 ①生长素类（ auxin）：在作用或结构上 类似于吲哚乙酸的一类物质的统称。生长素 是最早发现的植物激素。 作用：诱导愈伤组织形成，促进细胞的分裂和伸长，诱导根原基的发生和根系的生成，有调运养分的效应。使用浓度0.1～10mg/L。常用的生长素有: 吲哚乙酸 (IAA)、2， 4，二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 吲哚丁酸 (IBA) 。 奈乙酸 (NAA)、 ②细胞分裂素类(cytokinin,CTK) ：是一类促进细 胞分裂的植物激素，细胞分裂素都为腺嘌呤的衍生物 作用：促进细胞分裂和分化，诱导不定芽的形成， 促进胚状体的发育，延缓组织的衰老，打破顶端 优势，有利于芽的增殖，常用于继代和增殖培养。 使用浓度0.1～10mg/L。 常用的细胞分裂素有： 激动素 (KT) 6-苄基腺嘌呤 (6-BA/BAP) 玉米素（ ZT） 异戊烯氨基嘌呤 (2-ip) 噻重氮苯基脲（ TDZ） 5. 常用的植物细胞培养基种类有哪些？各有什么特 点? MS培养基 无机盐含量较高，微量元素种类较全，浓度也高。其养分的数量和比例较合适，离子平衡性较好，具较强的缓冲能力，培养过程中较稳定，可满足植物的营养和生理需要。其中它的硝酸盐含量较其它培养基为高。 广泛地用于植物的器官、花药、细胞和原生质体培养，效果良好。有些培养基是由它演变而来的。 Ｎ6 培养基 ＫＮＯ3和（ＮＨ4） 2ＳＯ4 含量高，VB1含量高，不含钼。目前在国内已广泛应用于小麦、水稻及其它植物的花粉和花药培养和组织培养。 Ｂ5培养基 ＫＮＯ3含量高，有机物含量较高，但含有较低的铵，这可能对不少培养物的
植物细胞工程知识梳理 一、植物组织培养技术 1．原理： 植物细胞的＿＿＿＿＿，即具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 2．过程： ＿＿＿＿＿的组织 形成＿＿＿＿＿ 幼根和芽 完整植物体 （1）细胞脱分化：已＿＿＿＿＿＿的细胞，经过诱导后，失去其特有的＿＿＿＿＿而转变成未分化细胞的过程。 （2）生物的体细胞不能表达全能性的原因：植物体细胞内的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3．概念： 在＿＿＿＿和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、＿＿＿＿，最终形成完整的植株。 二、植物体细胞杂交技术 1．概念： 将不同种植物的＿＿＿＿＿，在一定条件下融合成＿＿＿＿＿，并把＿＿＿＿＿培育成新的植物体的技术。 2．过程： ＿＿＿＿＿细胞 不同细胞＿＿＿＿＿ 原生质体融合 杂种细 胞 杂种植株 3．融合成功的标志：杂种细胞再生出＿＿＿＿＿＿。 4．意义：克服不同种生物＿＿＿＿＿的不亲和性。 三、植物繁殖的新途径 1．微型繁殖： （1）概念：快速＿＿＿＿＿优良品种的植物组织培养技术。 （2）特点：保持优良品种的＿＿＿＿＿。 （3）意义：高效快速地实现种苗的＿＿＿＿＿＿。 2．作物脱毒： （1）选材：无病毒的茎尖。 （2）结果：高产优质的＿＿＿＿＿。 3．人工种子： （1）特点： ①后代无＿＿＿＿＿。 ②不受气候、季节和地域限制。 （2）结构：人工薄膜＋＿＿＿＿＿＿＿或不定芽或顶芽或腋芽。 （3）获得方法：植物＿＿＿＿＿＿＿＿。 四、作物新品种的培育 1．单倍体育种： （1）方法：＿＿＿＿＿的离体培养。 （2）优点： ①后代稳定遗传，都是＿＿＿＿＿＿＿。 ＿＿＿＿ 再分化 纤维素酶 人工诱导 果胶酶
细胞生物学与细胞工程试题 一：填空题（共40小题，每小题0.5分，共20分） 1：现在生物学“三大基石”是：＿，＿＿。 2：细胞的物质组成中，＿，＿，＿，＿四种。 3：膜脂主要包括：＿，＿，＿三种类型。 4：膜蛋白的分子流动主要有＿扩散和＿扩散两种运动方式。 5：细菌视紫红质蛋白结构的中部有几个能够吸光的＿基因，又称发色基因。6：受体是位于膜上的能够石碑和选择性结合某种配体的＿。 7：信号肽一般位于新合成肽链的＿端，有的可位于中部。 8：次级溶酶体是正在进行或完成消化作用的溶酶体，可分为＿，＿，及＿。 9狭义的细胞骨架（指细胞质骨架）包括＿，＿，＿，＿及＿。 10：高等动物中，根据等电点分为3类：α肌动蛋白分布于＿；β和γ肌动蛋白分布于所有的＿和＿。 11：染色质的化学组成＿，＿，＿，少量＿。 12：随体是指位于染色体末端的球形染色体节段，通过＿与＿相连。 13：弹性蛋白的结构肽链可分为两个区域：富含＿，＿，＿区段。 14：细胞周期可分为G1期，S期，G2期，G2期主要合成＿，＿，＿等。 二：名词解释（每个1分，共20小题） 1：支原体 2：组成型胞吐作用 3：多肽核糖体 4：信号斑 5：溶酶体 6：微管 7：染色单体 8：细胞表面 9：锚定连接 10：信号分子 11：荧光漂白技术
12：离子载体 13：受体 14：细胞凋亡 15：全能性 16：常染色质 17：联会复合体 18组织干细胞 19：分子伴侣 20：E位点 三：选择题（每题一分，共20小题） 1：细胞中含有DNA的细胞器有（） A：线粒体B叶绿体C细胞核D质粒 2：细细胞核主要由（）组成 A：核纤层与核骨架B：核小体C：染色质和核仁 3：在内质网上合成的蛋白质主要有（） A：需要与其他细胞组分严格分开的蛋白B：膜蛋白C：分泌性蛋白 D：需要进行修饰的pro 4:细胞内进行蛋白修饰和分选的细胞器有（） A：线粒体 B：叶绿体 C：内质网 D：高尔基体5微体中含有（） A：氧化酶 B：酸性磷酸酶 C：琥珀酸脱氢酶 D：过氧化氢酶6：各种水解酶之所以能够选择性的进入溶酶体是因为它们具有（）A：M6P标志 B：导肽 C：信号肽 D：特殊氨基序列7：溶酶体的功能有（） A：细胞内消化 B：细胞自溶 C：细胞防御 D：自体吞噬8：线粒体内膜的标志酶是（） A：苹果酸脱氢酶 B：细胞色素 C：氧化酶 D：单胺氧化酶9：染色质由以下成分构成（） A：组蛋白 B：非组蛋白 C：DNA D：少量RNA
细胞工程知识点 1、细胞工程：以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。 2、细胞工程的应用： 1)动植物快速繁殖技术：植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物 2)新品种的培育：细胞融合、细胞水平的重组 3)细胞工程生物制品：单克隆抗体制备、疫苗生产 4)细胞疗法与组织修复： 2细胞工程理论基础 1、细胞全能性：每个活的体细胞都具有像胚性细胞那样，经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力，并且具有母体的全部的遗传信息。 2、细胞分化：指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。 3、细胞的脱分化：在一定营养和刺激因素作用下,具有特定结构与功能的植物组织的细胞被诱导而改变原来的发育途径,逐步失去原来的分化状态,细胞特性消失,转变为具有分生机能的细胞,并进行活跃的细胞分裂,这一过程称为去分化。 3细胞工程技术 1、实验室条件：组成：准备室、无菌间、操作间、培养室、分析室。 2、无菌技术、显微技术、细胞观察与分析、细胞分离、细胞保存与复苏 （1）细胞保存方法传代培养保存法低温冷冻保存法(低温、超低温保存) 液体固化的方式（形成冰晶、形成无定型的玻璃化状态） 玻璃化指液体转变为非晶态（玻璃态）的固定化过程，在此状态时，水分子没有发生重排，不产生结构和体积的变化，因此不会由于机械或溶液效应造成组织和细胞伤害，化冻后的细胞仍有活力。 冷冻方法（缓慢冷冻法、快速冷冻法预冷冻法包括逐级冷冻和两部冷冻） 细胞复苏按一定复温速度将细胞悬液由冻存状态恢复到常温的过程。 复苏细胞一般采用快速融化法。以保证细胞外结晶快速融化，以避免慢速融化水分渗入细胞内，再次形成胞内结晶损伤细胞。 细胞培养和代谢调控：
2.1.1植物细胞工程的基本技术知识点 一、细胞工程的含义及分类： 1、含义：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平的操作，按照人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性科学技术。 （1）原理和方法： 。 （2）操作水平： 水平或 水平 （3）目的：改变细胞内的 或 。 2、种类： 根据操作对象分： 细胞工程和 细胞工程 植物细胞工程包括：植物组织培养、植物体细胞杂交。 动物细胞工程包括：动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植、单克隆抗体技术 二、细胞的全能性： 1、概念：已经分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。 2、细胞全能性的原因：一般生物体的每一个细胞都包含该种生物的 。 3、现实表现：在生物的生长发育的过程中，细胞 全能性，而是 。 原因：在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会 表达出各种 ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织和器官。 4、全能性的高低： ①受精卵＞配子＞体细胞 ②植物细胞＞动物细胞（动物细胞核具有全能性） ③具有分裂能力的细胞＞不分裂的细胞 ④分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。 三、植物组织培养技术 （一）过程： 1、原理： 的原理 2、条件：①离体的植物细胞、组织、器官（外植体）。②无菌。③人工配置的培养基（固体培养基，含有琼脂）。④适宜的条件：水、矿物质、有机物。⑤植物激素：生长素（诱导细胞分裂和根的分化）和细胞分裂素（促进细胞分裂和不定芽的分化）。⑥早期避光，后期光照。 3、愈伤组织：由排列疏松、无一定形态、高度液泡化的薄壁细胞组成。 4、脱分化：让 的细胞，经过诱导后，失去其 而转变成 细胞的过程。 5、再分化：愈伤组织在一定的培养条件下，分化出 ，形成完整的小植株。 一定的营养、激素 （ ） 离 体的植物细胞、 组织、器官 愈伤 组 织 完整 植 新植株
细胞生物学：研究细胞基本生命活动规律的科学，它从不同层次(显微、亚显微和分子水平)上研究细胞结构与功能，细胞增殖、分化、衰老与凋亡，细胞信号转导，细胞基因表达与调控，细胞起源与分化等。 细胞分化：其本质是细胞内基因选择性表达功能蛋白质的过程。 细胞质膜 ( plasma membrane )：又称细胞膜，指围绕在细胞最外层，由脂质和蛋白质组成的生物膜。 内膜：形成各种细胞器的膜。 生物膜( biomembrane )：质膜和内膜的总称。 细胞外被：也叫糖萼，由质膜表面寡糖链形成。 膜骨架：质膜下起支撑作用的网络结构。 细胞表面：由细胞外被、质膜和表层胞质溶胶构成。 脂筏模型(lipid rafts model) ：即在生物膜上胆固醇等富集而形成有序脂相,如同脂筏一样载着各种蛋白。脂筏是质膜上富含胆固 醇和鞘磷脂的微结构域。 被动运输指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度方向的跨膜运输。 水孔蛋白(aquporins ；AQPs) ：或称水分子通道，是一类具有选择性、高效转运水分的膜通道蛋白。不具有“水泵”功能，通过减小水分跨膜运动的阻力而使细胞间的水分迁移速度加快。 协助扩散：也称促进扩散( facilitated diffusion )：各种极性分子和无机离子顺着浓度梯度或电化学梯度的跨膜运输。 通道蛋白：跨膜亲水性通道，允许特定离子顺浓度梯度通过，又称离子通道。 配体门通道：受体与细胞外的配体结合，引起通道构象改变，“门”打开，又称离子通道型受体。 协同运输：靠间接提供能量完成主动运输，所需能量来自膜两侧离子的浓度梯度。动物细胞中常常利用膜两侧Na+ 浓度梯度来驱动。植物细胞和细菌常利用H+ 浓度梯度来驱动。分为：同向协同和反向协同。 膜泡运输：真核细胞通过胞吞作用( endocytosis )和胞吐作用( exocytosis )完成大分子与颗粒性物质的跨膜运输。 胞吐作用：包含内容物的囊泡移至细胞表面，与质膜融，将物质排出细胞之外底物水平的磷酸化：由相关酶将底物分子上的磷酸基团直接转移到ADP 分子生成ATP 的过程。氧化磷酸化：在呼吸链上与电子传递相耦联，ADP 被磷酸化生成ATP 的过程。 半自主性细胞器：自身含有遗传表达系统，但编码的遗传信息十分有限，其RNA 转录、蛋白质翻译、自身构建和功能发挥等必须依赖核基因组编码的遗传信息。 细胞内膜系统：是指细胞内在结构、功能及发生上相关的、由膜包被的细胞器或细胞结构。包括内质网、高尔基体、溶酶体和分泌泡等。 粗面内质网：多为扁囊状，在ER 膜的外表面附有大量的核糖体，普遍存在于分泌蛋白质的细胞中。 光面内质网：ER 膜上无颗粒(核糖体) ，ER 的成分不是扁囊，而常为小管小囊，它们连接成网，广泛存在于能合成类固醇的细胞中。 次级溶酶体：是正在进行或完成消化作用的溶酶体，分为自噬溶酶体和异噬溶酶体。 残体：又称后溶酶体( post-lysosome )，已失去酶活性，仅留未消化的残渣，可排出细胞，也可能留在细胞内逐年增多，如表皮细胞的老年斑，肝细胞的脂褐质。 细胞内蛋白质分选：除线粒体和植物叶绿体中能合成少量蛋白质外，绝大多数的蛋白质均在细胞质基质中的核糖体上开始合成然后运至细胞的特定部位，这一过程称蛋白质的定向转运或蛋白质分选。 信号序列：引导蛋白质定向转移的线性序列，通常15-60 个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。 信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。翻译后转运：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器或成为基质可溶性驻留蛋白和支架蛋白。共翻译转运：蛋白质合成在游离核糖体上起始后，由信号肽引导转移至糙面内质网，然后新生肽链边合成边转入糙面内质网，经高尔基体加工包装转运溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。 分子伴侣：细胞中的某些蛋白质分子，可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽，并与多肽的某些部位结合，从而帮助这些多肽转运、折叠、或装配。这类分子本身并不参与最终产物的形成。 细胞信号转导：指细胞外因子通过与受体(膜受体或核受体)结合，引发细胞内的一系列生物化学反应以及蛋白间相互作用，直至细胞生理反应所需基因开始表达、各种生物学效应形成的过程。 双信使系统：在磷脂酰肌醇信号通路中胞外信号分子与细胞表面G 蛋白耦联型受体结合，激活质膜上的磷脂酶C( PLC-
细胞工程 考点一植物细胞工程1.细胞工程 (1)操作水平：细胞水平或细胞器水平。 (2)目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。 2.植物细胞的全能性 (1)概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 (2)原理：细胞内含有本物种的全部遗传信息。 (3)全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。 3.植物组织培养技术 (1)原理：植物细胞具有全能性。 (2)过程： 4.植物体细胞杂交技术 (1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 (2)原理：体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。 (3)过程(4)意义：克服不同种生物远缘杂交的不亲和性。 5.植物细胞工程的实际应用 (1)植物繁殖的新途径 ①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。 ②作物脱毒技术：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。 ③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。 (2)作物新品种的培育 ①单倍体育种 a.实质：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。 b.流程：花药单倍体幼苗――――――――→ 秋水仙素诱导 染色体数目加倍 纯合子。 c.优点：后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。 ②突变体的利用：筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。 (3)细胞产物的工厂化生产 1.植物组织培养的关键 (1)条件：离体，一定营养物质，激素(生长素、细胞分裂素)等。
高考生物一轮复习第三期现代生物科技专题 专题聚焦二细胞工程 一、植物细胞工程 1.植物组织培养的原理：植物细胞的全能性。 （1）全能性的概念：全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。 （2）全能性表达的难易程度： 受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞； 植物细胞＞动物细胞。 2.植物组织培养 （1）过程： （2）地位： 是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。 3.植物体细胞杂交 （1）诱导融合的方法： 物理法：离心、振动、电激等。 化学法：一般用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。 （2）细胞融合完成的标志：新的细胞壁的生成。 （3）植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。 杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。 （4）体细胞杂交：两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。 （5）用该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交不符合该定律。 （6）植物体细胞杂交的优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 4.植物组织培养技术的实践应用 （1）微型繁殖 微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。繁殖过程中的分裂方式是有丝分裂，亲、子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲、子代遗传特性不变。 （2）作物脱毒 作物脱毒是利用茎尖、根尖等无毒组织，进行微型繁殖，由于微型繁殖操作过程必须在无菌条件下操作，所以获得的幼苗是无毒的。 （3）人工种子
线粒体： 1.呼吸链（电子传递链）Respiratory chain一系列能够可逆地接受和释放H+和e-的化学物质所组成的酶体系在线粒体内膜上有序地排列成互相关联的链状。 2.化学渗透假说（氧化磷酸化偶联机制）：线粒体内膜上的呼吸链起质子泵的作用，利用高 能电子传递过程中释放的能量将H+泵出内膜外，造成内膜内外的一个H+梯度（严格地讲是离子的电化学梯度），ATP合酶再利用这个电化学梯度来合成ATP。 3.电子载体:在电子传递过程中与释放的电子结合并将电子传递下去的物质称为电子载体。 参与传递的电子载体有四种∶黄素蛋白、细胞色素、铁硫蛋白和辅酶Q，在这四类电子载体中，除了辅酶Q以外，接受和提供电子的氧化还原中心都是与蛋白相连的辅基。 4.阈值效应：突变所产生的效应取决于该细胞中野生型和突变型线粒体DNA的比例，只有突变型DNA达到一定数量（阈值）才足以引起细胞的功能障碍，这种现象称为阈值效应。 5.导向序列：将游离核糖体上合成的蛋白质的N-端信号称为导向信号，或导向序列，由于 这一段序列是氨基酸组成的肽，所以又称为转运肽。 6.信号序列：将膜结合核糖体上合成的蛋白质的N-端的序列称为信号序列，将组成该序列 的肽称为信号肽。 7.共翻译转运：膜结合核糖体上合成的蛋白质通过定位信号，一边翻译，一边进入内质网， 由于这种转运定位是在蛋白质翻译的同时进行的，故称为共翻译转运。 8.蛋白质分选：在膜结合核糖体上合成的蛋白质通过信号肽，经过连续的膜系统转运分选才 能到达最终的目的地，这一过程又称为蛋白质分选。 核糖体： 1.原核生物mRNA中与核糖体16S rRNA结合的序列称为SD序列(SD sequence) 。 2.核酶：将具有酶功能的RNA称为核酶。 3.N-端规则(N-end rule): 每一种蛋白质都有寿命特征，称为半衰期(half-life)。研究发现多肽链N-端特异的氨基酸与半衰期相关，称为N-端规则。 4.泛素介导途径：蛋白酶体对蛋白质的降解通过泛素(ubiquitin)介导,故称为泛素降解途径。 蛋白酶体对蛋白质的降解作用分为两个过程:一是对被降解的蛋白质进行标记,由泛素完成;二是蛋白酶解作用,由蛋白酶体催化。 细胞核： 1.核内膜：有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体），膜的内表面有一层网络状纤维蛋白质，即核纤层（nuclear lamina），可支持核膜。 核外膜：靠向细胞质的一层，是内质网的一部分，胞质面附有核糖体 核周隙：内、外膜之间有宽20~40nm的腔隙，与粗面内质网腔相通 核孔复合体：内、外膜融合处，物质运输的通道 核纤层：内核膜内表面的纤维网络，支持核膜，并与染色质、核骨架相连。 2.核孔复合体：是细胞核内外膜融合形成的小孔，直径约为70 nm，是细胞核与细胞质间物 质交换的通道。 3.核孔蛋白：参与构成核孔的蛋白质，可能在经核孔的主动运输中发挥作用。 核运输受体：参与物质通过核孔的主动运输。 核周蛋白: 是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。 5.输入蛋白：核定位信号的受体蛋白, 存在于胞质溶胶中, 可与核定位信号结合, 帮助核蛋白进入细胞核。 输出蛋白：存在于细胞核中识别并与输出信号结合的蛋白质, 帮助核内物质通过核孔复合
细胞工程 （1）绪论 1．根据研究对象的不同，细胞工程分为植物细胞工程和动物细胞工程。 2．克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞核具有全能性。 （2）第一章基本技术 1. 培养基基本成分 大量元素培养基的大量元素使用量一般在每升几十毫克到几千克。 ①无机盐类包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S 微量元素微量元素的用量一般低于10-5-10-7克分子浓度。植物所的 微量元素有Fe、Cu、Zn、B、Mn、Mo、Co ②有机成分：糖、维生素、肌醇、氨基酸、其他 ③植物激素：生长素、细胞分裂素 ④水：不同实验室要求使用不同级别的纯化水 ⑤其它附加成分：琼脂、活性炭、附加复合成分 2. 外植体(explant)：指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料。 外植体的三种来源：①生长在自然环境下的植物 ②在温室控制环境条件下生长的植物 ③无菌环境下培养的植物 3. 外植体取材总体原则:①根据培养需求选择植物部位 ②多年生植物注意树龄和季节 ③在不影响培养目的的前提下尽可能选择自然繁殖器官作为外 植体 4. 外植体灭菌顺序：外植体→清洗整理→杀菌剂灭菌→无菌水清洗 外植体灭菌后应及时接种培养 5. 外植体培养条件的控制 ①光照光照时间影响外植体再生状态；光照强度因植物类型不同而异；光质 研究报道较少 ②温度适温有利于细胞分裂，而在一定范围内降低培养温度则使细胞的质量 增加。 ③pH 通常使用的pH值范围是5.5—6.5。pH在4.0以下或者7.0以上培养 物就不能正常生长。由于外植体的吸收，引起培养过程中的pH变化； 高压灭菌引起pH值变化 ④气体生长量与气体含量关系呈现倒“V”形，折点处的气体含量对应最大生 长量