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植物细胞工程与动物细胞工程的比较莱阳市第九中学生物组范海霞植物细胞工程的技术手段主要有植物组织培养和植物体细胞杂交，其中植物组织培养是植物细胞工程的基础；动物细胞工程的技术手段主要有动物细胞培养、动物细胞融合、单克隆抗体的制备、胚胎移植和核移植，其中动物细胞培养是动物细胞工程的基础。动、植物细胞工程的原理和技术手段有相似之点，但也存在不同之处，现对两者的主要技术手段加以分析比较：一、植物细胞的组织培养与动物细胞培养1．过程⑴植物组织培养⑵动物细胞培养2．两者的比较比较项目植物组织培养动物细胞培养区别原理植物细胞的全能性细胞增殖培养基固体或半固体培养基，包括矿质元素、蔗糖、维生素、有机添加物、植物激素等液体培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清等培养条件再分化阶段需光不需光细胞来源离体植物器官、组织或细胞胚胎或幼龄动物组织、器官结果获得新个体或细胞产品大量产生细胞或细胞产物用途①快速繁殖名贵花卉和果树②培养无病毒植株、转基因植物③大规模生产细胞产品如药物、食品添加剂、香料、色素等①生产蛋白质制品如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等②检测有毒物质③研究药理病理④移植治疗相同点①都需要人工条件下的无菌操作，无菌培养②都需要适宜的温度、pH等条件二、植物体细胞杂交与动物细胞融合（单克隆抗体制备）1．过程⑴植物体细胞杂交：动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素剪碎、胰蛋白酶动物胚胎或幼龄动物器官、组织单个细胞细胞悬浮液10代细胞50代细胞……细胞株细胞系原代培养传代培养再分化激素、光离体的植物器官、组织或细胞脱分化营养物、激素愈伤组织根、芽植物体胚状体人工种子人造胚乳和种皮发育⑵动物细胞融合（单克隆抗体制备）：2．两者的比较比较项目植物体细胞杂交动物细胞融合（单克隆抗体制备）原理细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法除细胞壁（纤维素酶和果胶酶）注射特定抗原免疫处理正常小鼠促融方法物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）物理法、化学法与植物原生质体融合促融方法相同生物法：灭活的病毒过程第一步：用酶解法制备原生质体第二步：用物理法或化学法促使原生质体融合第三步：杂种细胞的筛选与培养第四步：杂种植株诱导和鉴定第一步：正常小鼠免疫处理第二步：用物理法、化学法或生物法促使动物细胞融合第三步：杂交瘤细胞筛选与培养第四步：单克隆抗体的提纯意义和用途①克服远源杂交不亲合的障碍，大大扩展杂交的亲本组合范围②克服有性杂交的母系遗传，可获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传①制备单克隆抗体②诊断、治疗、预防疾病。例如：a.肿瘤定位诊断，放射性抗体→肿瘤b.生物导弹治疗，抗体—抗癌药物→肿瘤三、胚胎移植与核移植1．哺乳动物的胚胎移植：指在体外完成受精作用和早期的胚胎发育，然后将早期的胚胎转移到母体的子宫发育。试管动物是指的体外受精和早期胚胎发育生物。试管牛的培育过程如下图所示：2．核移植：核移植是动物克隆技术的基础。鲤鲫移核鱼的培育过程如下图所示：值得注意的是：克隆多莉羊是把来自高度分化的体细胞的核移植到去核的卵细胞中形成的重组细胞培育而来的；【例释1】某同学在学习“细胞工程”时，列表比较了动植物细胞工程的有关内容，你认为有几处不正确？植物细胞工程动物细胞工程技术手段植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养和融合单克隆抗体制备等特殊处理酶解法去除细胞壁胃蛋白酶处理制细胞悬浮液融合方法物理方法化学方法生物方法物理方法化学方法生物方法典型应用无病毒植物的培育、人工种子、种间植物杂交等单克隆抗体的制备等培养基区别所用的糖必须为葡萄糖所用的糖为葡萄糖且动物血清不可缺少A．0B．1C．2D．3解析：动物的组织块剪碎后只能用胰蛋白酶处理，而不能用胃蛋白酶处理；植物的原生质体的促融方法可用物理法或化学法，而不用生物法；植物组织培养的培养基中的糖用的是蔗糖，而不用葡萄糖。答案：D【例释2】如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是A．图示“白菜—甘蓝”植株不能结籽B．愈伤组织的代谢是自养需氧型C．上述过程中包含着有丝分裂，细胞分化和减数分裂等过程D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果解析：白菜和甘蓝都是二倍体，它们的体细胞杂交后培育的“白菜—甘蓝”植株中有两个染色体组来自白菜，两个染色体组来自甘蓝，因此“白菜—甘蓝”属于异源四倍体，是可育的，能产籽；愈伤组织是一种高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞，不能进行光合作用动物排卵体外受精培育胚胎移植母牛子宫试管牛（激素处理）（激素处理）（兼有鲤鱼、鲫鱼特点，具有正常生殖能力）重组细胞→鲤鲫移核鱼鲤鱼：囊胚细胞核鲫鱼：去核未受精卵制造有机物，因此愈伤组织的代谢类型是异养需氧型；上述过程包括去壁、原生质体融合、植物组织培养等过程，其结果是形成“白菜—甘蓝”幼苗，并未发育到性成熟个体，因此整个过程中有有丝分裂和细胞分化，没有减数分裂过程；任何性状都是基因选择性表达的结果。答案：D【例释3】下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。（1）技术是单克隆抗体制备技术的基础。（2）根据培养基的用途分类，图中培养基属于培养基。（3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，最大的优越性是。（4）动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用诱导剂外，还可以采用。（5）选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的特点，又具备淋巴细胞的特点。（6）淋巴细胞是由动物体中的细胞分化、发育而来。解析：动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础，单克隆抗体也可通过微生物培养来生产。由图中文字信息可知HAT培养基能选择出杂交瘤细胞，淘汰其他细胞，从用途来看HAT培养基是选择培养基。单克隆抗体源于单个效应B细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞产生，与血清抗体相比，具有特异性强，灵敏度高等特点。杂交瘤细胞具备双亲的遗传物质，因此既具备骨髓瘤细胞无限增殖的特点，又具备效应B细胞分泌特异性抗体的特点。此外淋巴细胞应由骨髓中的造血干细胞分裂分化而来。答案：（1）动物细胞培养（微生物培养）（2）选择（3）特异性强，灵敏度高（4）灭活的病毒（5）在体外大量增殖分泌特异性抗体（6）骨髓造血干【例释4】我国第一只转基因牛“滔滔”的培育程序如下图所示。请回答问题：a妊娠出生b向核内注入带有人血清白蛋白基因的重组DNA从甲雌牛（A）卵巢中获得卵细胞从乙雄牛（B）精巢中获得精子成熟的卵细胞受精卵含有外源基因的受精卵64细胞胚胎丙雌牛（C）的子宫中转基因牛“滔滔”作分子生物学鉴定体外培养cde(1)写出图中所示细胞工程名称：Bcd(2)培育转基因牛“滔滔”的技术路线中关键环节是A．bB．cC．dD．e(3)从遗传学原理说明基因牛“滔滔”与亲本甲、乙的最根本的区别是什么?(4)从图中可知，“滔滔”培育过程中至少要用到的基因操作工具有。(5)分子生物学测定法可鉴定出生的动物是否整合了外源基因。如果要使出生的动物整合率在理论上提高到100％，那么在什么时候鉴定?(6)请举一例，说明转基因牛“滔滔”培育成功的最突出的实际意义。解析：本例细胞工程为知识载体，融合了基因工程的内容。要重点掌握以“多利”为模型的高等动物克隆技术路线，基因工程的基本步骤、应用，并以此作类比、迁移和运用。要特别关注现代生物技术对人类社会生产与生活造成的影响，并运用所学知识进行辨证地分析。答案：(1)b指体外受精；c指显微注射法；d指胚胎移植；(2)B；(3)转基因牛“滔滔”中含有外源基因；(4)限制酶、DNA连接酶、运载体；(5)在胚胎移植前对外源基因在胚胎体内是否已经整合作分子生物学鉴定，从中挑选出有外源基因的整合胚胎进行移植；(6)转基因动物培育成功有远大前景：①通过转基因动物生产药物，是迄今人们所想象得出的最为有效、先进的手段；②转基因动物就如一座“动物药厂”，其乳腺可以源源不断地分泌目的基因产物(药物蛋白)。转基因技术应用于人类本身可以进行遗传病基因治疗。