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细胞工程第一章绪论1.细胞工程的定义与特点。答：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。研究对象：动植物细胞、组织或器官、胚胎，也包括原生质体、细胞器、染色体、细胞核和胚胎。技术范围：细胞融合、细胞拆合、染色体导入、基因转移、胚胎移植和细胞组织培养技术等。特点：前沿性：现代生物技术的热点；争议性：新技术给伦理道德带来的冲击；综合性：多学科交叉；应用性：工程类课程，重在产品和技术第二章细胞工程的理论基础一、名词解释细胞全能性:单个细胞具有发育成为完整个体的潜能。体内各种细胞均含有物种的全部基因，但在细胞中只有少部分基因在活动。生物体内，每个活的体细胞具有母体的全部的遗传信息，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。细胞分化:指在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上的特化过程。时间上的分化：一个细胞在不同发育阶段可以有不同的形态结构和功能。空间上的分化：对于多细胞生物来讲，同一细胞后代，由于所处的环境不同而可以有相异的形态结构和功能。细胞脱分化与细胞再分化: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组织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。细胞再分化：定义：脱分化细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的过程。持家基因：又称管家基因，是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。奢侈基因：即组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。二、问答题1、什么是细胞的分化？根据基因与细胞分化的关系，细胞中的基因可分为哪几类？细胞分化的实质是什么？细胞分化：指在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能上的特化过程。时间上的分化：一个细胞在不同发育阶段可以有不同的形态结构和功能。空间上的分化：对于多细胞生物来讲，同一细胞后代，由于所处的环境不同而可以有相异的形态结构和功能。可分为：持家基因、奢侈基因。细胞分化实质：基因选择性表达的结果。2、什么是细胞的全能性？细胞全能性的物质基础是什么？细胞的全能性：单个细胞具有发育成为完整个体的潜能。物质基础：细胞拥有生物的整套遗传物质3、为什么高度分化的动物细胞也具有全能性？试举出两例诺贝尔奖的研究成果说明之。动物的任何细胞（除了哺乳动物的成熟血红细胞无细胞核）都含有细胞核细胞核中含有此种生物全部的遗传信息故动物细胞高度分化后细胞核仍具有的全能性的潜能.山中伸弥由于在诱导多功能干细胞方面的研究而获得2012年诺贝尔生理学奖约翰-格登通过将卵细胞质与成熟的肠细胞细胞核的重组，经过修改的卵细胞，最后发育为一个正常的蝌蚪。第三章细胞工程的基本技术1、怎样防止细胞培养过程中的微生物污染？1.实验进行前，无菌室及无菌操作台(laminarflow)以紫外灯照射30-60分钟灭菌，以70%ethanol擦拭无菌操作台面，并开启无菌操作台风扇运转10分钟后，才开始实验操作。2.无菌操作工作区域应保持清洁及宽敞3.小心取用无菌之实验物品，避免造成污染。4.工作人员应注意自身安全，须穿戴实验衣及手套后才进行实验。5.定期检测规定项目。2、对于动物细胞培养来说，哪种微生物污染是防治的重点？怎样防治？（答案不确定）细菌、真菌、支原体、病毒等微生物污染是防治的重点。防治：1、建好种子库2、在细胞代数较低，状态较好时保种3、对于需要保种的细胞，一定要单独操作3、什么是细胞活力？在细胞培养过程中，怎样分析细胞的活力？细胞相对活力：活细胞占细胞总数百分比。怎样分析：1、细胞克隆形成率实验2、化学染色法3、比色法——MTT等4、细胞保存的方法有哪些？传代培养保存法：短期保存。遗传性状容易变异，易发生污染，需要定期传代。低温冷冻保存法：可长期保存。冷冻方法：缓慢冷冻、快速冷冻。缓慢保存：细胞收缩加剧引起细胞损伤。快速冷冻：形成细胞内冰晶，引起细胞损伤第四章、细胞培养与代谢调节一、名词解释细胞培养：将细胞从机体中取出,模拟机体条件下使其生存、生长、繁殖和传代。分批式培养：将细胞和培养液一次性装入反应器内进行培养，中间不补加营养物质，也不放出培养液（维持培养液体积不变），待细胞生长和产物积累到适当的时候，一次性收获细胞和产物的培养方法。细胞培养动力学：主要是研究各种环境因素与细胞代谢活动之间的相互作用随时间的变化规律；用数学模型定量地描述生物反应过程中影响细胞生长、基质利用和产物生成的各种因素；可为生物反应过程控制、小型试验数据的放大和提高反应过程的产物得率提供理论依据。代谢工程：通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。代谢流：参与细胞代谢的物质在代谢网络中安一定规律流动，形成细胞的代谢流。二、问答题1、何谓代谢工程？其实质是什么？代谢工程：通过某些特定生化反应的修饰来定向改善细胞的特性，或是利用重组DNA技术来创造新的化合物。实质：在于对代谢流量和控制进行定量分析，在此基础上进行代谢改造，最大限度地提高目的代谢产物的产率或生产新的化合物。2、简述代谢工程的调控方法。首先进行代谢分析，即对细胞的整个代谢网络代谢流进行定性、定量分析，然后进行代谢工程设计。代谢工程设计思路主要有提高通向目标产物的代谢流、扩展代谢途径和构建新的代谢途径。3、简述代谢工程的基本程序。（详见ppt第四章）1、代谢分析，确定改良的靶位点2、基因操作（代谢工程的核心）3、效果评价4、简述代谢工程的基本应用。提高目的产物的产量及其对主要原料的转化率改善或提高细胞的某种性能（扩大底物利用范围、提高生长速率、耐受性、极端环境条件的实用性等）生产异源代谢产物生产非天然的新物质（如新型药物）降解环境有害物质阻断或降低副产物的合成医药合成方面，作为中间体手性化合物的制备5、在细胞分批培养过程中，细胞生长过程分哪几个时期？延滞期、对数生长期、平稳期和衰退期等4个阶段第五章植物人工繁殖一、名词解释植物组织培养：指在无菌条件下，将植物器官、组织、细胞或原生质体等外植体材料培养在人工培养基上，给予适当的条件，诱发产生愈伤组织、潜伏芽，或长成完整植株的一种技术。外植体：植物组织培养中作为离体培养材料的器官或组织的片段。在继代培养时，将培养的组织切段移入新的培养基时，这种切段也称外植体。愈伤组织：植物组织培养过程中，脱分化后的植物组织经过细胞分裂，产生无组织结构、无明显极性的松散的薄壁细胞团。人工种子：又称合成种子或体细胞种子，指将植物离体培养中产生的胚状体或芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中形成的类似种子的颗粒。胚状体：离体培养条件下，没有经过受精过程，但是经过了胚胎发育过程，所形成的胚状类似物。二、问答题1、传统的植物育种存在什么问题？为何要发展组织培养技术？组织培养技术的优点：1、繁殖速度快、经济效益高；2、立体摆放，空间小；可全年生产，不受季节限制；3、繁殖后代整齐一致，能保持原有品种的优良性状；4、可获得无毒苗；5、是繁殖珍稀、濒危植物品种的有效途径2、植物组织培养的基本流程。3、植物激素的种类与作用。主要是生长素、细胞分裂素，它们的种类与作用。4、植物生长素与细胞分裂素如何控制植物器官分化与形成提示：生长素的种类与作用；细胞分裂素的种类与作用；生长素/细胞分裂素之比的作用。5、如何通过组织培养获得无病毒苗？茎尖培养脱毒原理：在受感染植物中顶端分生组织通常不含或仅含低浓度的病毒。（详见ppt）方法：1.取样与消毒;2.剥取茎尖与接种;3.培养;4.生根诱导第六章动物人工繁殖一、名词解释胚胎工程：是指对动物早期胚胎进行操作和处理，让它继续发育获得人们所需要的成体动物的技术。包括体外受精、胚胎移植、胚胎培养、胚胎分割与融合、胚胎性别鉴定、胚胎保存、胚胎干细胞培养等技术。胚胎移植：是指将受精卵或发育到一定阶段的胚胎移植到与供体同时发情排卵、但未经配种的“受体”母畜输卵管或子宫的技术。体外受精：哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。试管动物：是指将供体的精子和卵子在体外受精，体外培养胚胎发育到一定阶段通过胚胎移植移入受体完成发育出生的动物。克隆动物：一般是指采用核移植、胚胎移植技术得到的动物。人工授精：将采集的精子注入发情处理的母体内完成受精过程。细胞核移植：是一种利用显微操作技术将一种动物的细胞核移入同种或异种动物的去核成熟卵细胞内的技术。二、问答1、为何要发展动物（包括人）人工繁殖技术？发挥优良母畜的繁殖潜力；促进家畜改良的速度；保存遗传资源2、简述动物繁殖技术的途径与内容3、简述试管动物培育的基本过程（即技术路线）女方超数排卵——阴道超声引导取卵——男性精液体外优化处理——体外受精——受精卵体外培养——胚胎移植——子宫内发育4、简述克隆动物的培育基本过程（即技术路线）核供体细胞获得与取核——受体细胞去核——细胞核移植——重组胚激活——重组胚培养和移植——体细胞核移植后代的鉴定细胞生物学第一章绪论1、什么是细胞生物学？细胞生物学的主要研究内容和发展趋势是什么？（1）细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学，它从不同层次（显微、亚显微与分子水平）研究细胞结构与功能、细胞增殖、分化、衰老与凋亡、细胞信号传递、真核细胞基因表达与调控、细胞起源与进化等。（2）主要研究内容：一般包括细胞结构功能和细胞重要生命活动两大基本部分。生物膜与细胞器的研究；细胞信号转导；细胞骨架体系的研究；细胞核、染色体以及基因表达；细胞增殖及其调控；细胞分化及干细胞生物学；细胞死亡细胞衰老；细胞工程（老龄化、试管婴儿、干细胞、组织培养···）；细胞的起源与进化（3）发展趋势：细胞生物学与分子生物学相互渗透与交融。2、当前细胞生物学研究的三大基本问题是什么？①基因的时空表达：基因组在时间和空间上是如何有序表达的②生物大分子自组装及其调控机理：生物大分子（蛋白质、核酸、多糖）及其复合物，如何逐级装配成能行使生命活动的基本结构体系及各种细胞器？这种自组装的调控程序和调控机制？③细胞信号转导：主要是大量活性因子与信号分子，是如何调节细胞最重要的生命活动过程的。3、简述细胞学说的基本要点和在细胞生物学发展历史中的重要意义？基本要点：认为细胞是有机体，一切动植物都是由细胞发育而来,并由细胞和细胞产物所构成；每个细胞作为一个相对独立的单位，既有它“自己的”生命,又对与其它细胞共同组成的整体的生命有所助益；新的细胞可以通过老的细胞繁殖产生。重要意义：细胞学说的创立大大推进了人类对生命自然界的认识，有力地促进了生命科学的进步。第二章细胞的统一性与多样性1、如何理解细胞的统一性？1.细胞是构成有机体的基本单位。一切有机体都由细胞构成。2.细胞是代谢与功能的基本单位。细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。3.细胞是有机体生长与发育的基础。4.细胞是繁殖的基本单位。细胞具有遗传的全能性。5.细胞是生命的归宿，是生物进化的起点。2、目前关于细胞概念有哪些基本的共识？1.相似的化学组成:C、H、O、N、P、S2.磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜3.相同的遗传装置：即DNA与RNA作为遗传信息复制与转录的载体。4、一分为二的分裂方式5.作为蛋白质合成的机器─核糖体，毫无例外地存在于一切细胞内。3、举例说明细胞形态结构与功能的关系如红细胞呈扁圆形的结构，有利于O2和CO2的交换;高等动物的卵细胞和精细胞不仅在形态、而且在大小方面都是截然不同的，这种不同与它们各自的功能相适应。卵细胞之所以既大又圆，是因为卵细胞受精之后，要为受精卵提供早期发育所需的信息和相应的物质，这样，卵细胞除了带有一套完整的基因组外，还有很多预先合成的mRNA和蛋白质，所以体积就大;而圆形的表面是便于与精细胞结合。精细胞的形态是既细又长，这也是与它的功能相适应的。精细胞对后代的责任仅是提供一套基因组，所以它显得很轻装;至于精细胞的细