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第四章、细胞与细胞工程1、细胞的生物膜系统1各种生物膜在结构上的联系：2各种生物膜在功能上的联系：3各种生物膜的化学组成大致相同（蛋白质、脂质、糖类）但含量有差别。4生物膜系统的概念：细胞内由细胞膜、核膜、内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜、质体膜等膜结构组成的统一整体。5生物膜系统的功能：①使细胞具有一个相对稳定的内部环境，在物质的运输与交换及信息传递中起决定性作用；②增大膜的面积，供酶、核糖体等附着在上面，使各种化学反应有序的进行；③将细胞分隔成许多小区室，使各种化学反应能同时进行而不互相干扰。6研究生物膜的重要意义：①理论上阐明细胞的生命活动规律②工业上成为人工模拟的对象（滤去盐分、处理污水）③农业上研究农作物的抗旱、抗寒、耐盐④医学上人工合成膜材料代替病变器官（人工肾）。2、细胞工程简介1细胞工程概念：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。2植物细胞工程（1）细胞的全能性：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。细胞的全能性是细胞工程的原理。其物质基础是每一个细胞都含有本物种所有的全套遗传物质，具有全部的基因。受精卵的全能性最高，卵细胞已分化全能性较高，体细胞全能性比生殖细胞低。分化实质上是基因在特定的时间和空间条件下选择性的表达的结果。植物细胞在一定的营养物质、激素和其他外界条件下，就可表现出全能性。植物组织培养：①原理：依据细胞的全能性。②过程：脱分化再分化离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽植物体脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物组织的脱分化（去分化）。脱分化：是指已经分化的细胞失去其特有的结构和功能变成具有未分化细胞（胚性细胞）特征的过程。愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。再分化：是指已去分化的胚性细胞在某种诱导因素的激活下，再出现程序化的分化。植物体细胞的组织培养是一种无性生殖③植物组织培养的应用：快速培养、培育无病毒植株、生产药物、食品添加剂、香料、色素、和杀虫剂（紫草愈伤组织中可提取紫草素）、人工种子转基因植物的培育、植物体细胞杂交等。（3）植物体细胞杂交：①植物体细胞杂交的过程：A.制备原生质体，用纤维素酶、果胶酶分解细胞壁。B.诱导融合，注意物理方法的类型（离心、振动、电刺激）和化学方法的药剂——聚乙二醇。C.植物细胞A和植物细胞B杂交时，除了产生AB型融合细胞外，还可以产生AA、BB型，只不过这两种融合细胞不是人们所需要的类型。D.筛选和组织培养。②优点：可以克服远源杂交不亲和的障碍。3动物细胞工程：常用的技术手段有：动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体、胚胎移植、核移植。（1）动物细胞培养：细胞培养按细胞的来源不同可以分为原代培养和传代培养。A.原代培养：培养的细胞直接来源于动物的组织叫原代培养。动物的组织可以取自胚胎，幼小的动物或成年的动物，可以是病理性的，特别是肿瘤组织。具体做法是：先将组织尽量剪碎，然后用胰蛋白酶液消化成分散的细胞，过滤除去纤维类物质，再把细胞放到培养液中培养。B.传代培养：细胞在培养容器的表面长满后，可以用胰蛋白酶把细胞消化下来，使其分散为悬浮的单个细胞，用培养液稀释后，重新接种于新的培养容器中继续培养。传代细胞分为细胞株和细胞系两大类。应用：大面积烧伤病人的皮肤细胞的移植。单克隆抗体的制备。（2）动物细胞融合：细胞融合是指两个或两个以上的细胞融合为一体的现象。它可以是自然发生的或人工诱导的。自然界中细胞融合是经常发生的，有性生殖中精卵结合是其中的例子。人工诱导的细胞融合是利用诱导剂使细胞或原生质体融合在一起。动物细胞融合要求掌握的情况与植物相似。如过程、方法、诱导条件（剂）、结果等。动物细胞融合常常用到的诱导剂是灭活的仙台病毒，植物不用。（3）单克隆抗体：抗体是由B淋巴细胞制造的。每一种淋巴细胞只制造单一特异性的一类抗体分子，但因为体内有大量的不同淋巴细胞，所以动物体内的抗体是一种混合物。如果能分离出单个的淋巴细胞，让它形成一个克隆，那么这个克隆的所有细胞制造的抗体都是一样的，这样的抗体叫单克隆抗体。但是，在体外培养的条件下，一个淋巴细胞是不可能无限增殖的。①杂交瘤细胞的制备过程：首先用抗原免疫小鼠，然后取免疫小鼠的脾脏细胞（含有大量的淋巴细胞），与体外培养的骨髓瘤细胞混合，以聚乙二醇诱导融合。将融合后的细胞放到选择性培养基上培养，在这种培养基中只有杂交细胞可以成活，别的细胞死亡。将成活的杂交细胞克隆化培养，检测能否产生抗体。要获得单克隆抗体可以培养杂交瘤细胞，从培养液中分离抗体；也可以将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔内，待其产生出肿瘤后，从腹水中分离出单克隆抗体。大量克隆抗体可以通过杂交瘤细胞的大规模培养来生产。②单克隆抗体比起血清抗体的优点：首先，它特异性好，反应专一，只对单一的抗原决定起反应；其次，一旦制备成功，理论上就可以一劳永逸地大量生产抗体，不用这反复去免疫动物。③单克隆抗体的医学应用价值：由于单克隆抗体的高度特异性，在医学检验中，被用来对各种传染病和肿瘤的诊断、治疗和预防具有重要意义。为了增强药物抗癌的选择性，可以制备针对肿瘤细胞的单克隆抗体，把一些毒素分子与此抗体相连，制成“生物导弹”，这样就可以将药物导向癌细胞靶子，不再对正常细胞造成伤害。