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天津市高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：细胞工程技术课程代码：0776第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点细胞工程技术是高等教育自学考试生物技术（本）专业的一门专业主干课程。它是在完成了基础课、专业基础课后学生必修的四大生物技术专业课程之一，本课程的学习对于全面深入掌握生物技术领域中的理论与知识，尤其是细胞工程的理论基础、知识及其应用具有重要的作用。细胞工程技术是生物技术中的一个重要领域，它是运用细胞培养技术和对细胞进行各种遗传操作，从而得到新的生物或其产物，因此它在医药、动植物改良等方面有广泛的应用。本课程以细胞工程中所涉及的技术及其应用为素材，使学生掌握细胞工程中共有的规律以及特殊情况下的原理与方法。由于细胞工程与基因工程有强烈的交叉，而交叉点又是细胞工程新的发展方向，如动植物细胞转基因技术、细胞反应器生产重组基因工程药物等，因此本课程要反映这一特点。二、课程目标与基本要求本课程的目标和任务是使学生通过自学和助学辅导，掌握细胞工程的基本理论知识和技术及其相关的应用领域和新的进展，立足于培养生物技术的高素质人才。课程的基本要求如下：1、了解细胞工程的含义、细胞全能性的理论和体细胞遗传学的概念。2、掌握细胞工程研究的特点及其主要研究与应用领域，了解真核细胞遗传操作中存在的问题。3、了解植物细胞与组织培养的名词术语及其含义，了解植物细胞培养的各种方法。4、学习花粉及花药培养诱导单倍体植物的原理、方法及其应用。5、了解植物胚胎、子房、胚乳培养的方法和应用。6、了解植物原生质体的分离培养和融合的技术及原理，掌握体细胞杂种筛选的方法。7、了解体细胞无性系变异的机理和突变体诱发筛选的方法和原理及其应用。8、了解植物肿瘤形成的原理，Ti质粒T-DNA结构与功能及植物基因工程载体。9、掌握植物细胞各种转化系统的技术特点。10、学习真核表达系统的特点及其种类，了解昆虫细胞杆状病毒表达系统的原理、特点及应用。11、了解动物细胞培养技术及特点和重要的概念。12、掌握杂交瘤技术的原理及其应用。三、与本专业其他课程的关系细胞工程技术为生物技术专业的专业课程，它需要有生物科学知识作为基础，同时它也是全面了解和掌握其他生物技术的基础。第二部分考核内容与考核目标第一章绪论一、学习目的与要求了解细胞工程的含义，细胞全能性和体细胞遗传学的概念，掌握细胞工程研究的特点及主要应用领域和存在的问题。二、考核知识点与考核目标（一）细胞工程的定义及应用领域（重点）识记：细胞工程的含义及相关应用领域，名称概念的含义。理解：根据细胞工程的含义，了解细胞工程的各个不同层次上的交叉和运用。细胞工程是：应用细胞生物学和分子生物学等学科的理论和技术，按照人们的需要，有计划地大规模地培养生物组织和细胞以获得生物及其产品，或改变细胞的遗传组成以产生新的种或品种，为社会和人类生活提供需要。细胞工程组织与细胞培养技术作物改良，花卉林木繁殖，产前诊断，遗传病防治细胞大量培养技术名贵药物，其他生物制品细胞融合技术创造新植物，生产单克隆抗体，培育优质高产菌种染色体工程技术创造作物新类型细胞器移植技术创造动植物新品种体外受精和胚胎移植技术动植物改良，人类优生DNA重组技术动植物改良、基因治疗外源基因导入技术物理、化学技术（二）体细胞遗传学与细胞工程的关系（重点）识记：体细胞遗传学含义，细胞全能性的概念和重要的实验验证。理解：体细胞遗传学与传统遗传学的区别，微生物作为遗传学研究的重要优点，细胞工程的研究特点。体细胞遗传学（somaticcellgenetics）是以体外培养的高等动植物和人的体细胞为主要研究对象的遗传学分支学科，体细胞遗传学以高等生物的体细胞为实验材料，采用细胞离体培养、细胞融合和遗传物质在细胞间转移等方法，研究真核细胞的基因结构功能及其表达规律等。细胞全能性是指细胞经分裂和分化后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。证明：动物：（1）经典爪蟾核移植实验：将爪蟾蝌蚪小肠上皮细胞的细胞核移植到去除了核的卵细胞中并刺激其分裂，结果发现这样的卵细胞仍然可以发育成蝌蚪甚至成体，也证明了细胞核具有全能性。（2）1997年将成体羊的乳腺细胞核移植入去核的母羊的卵细胞中，由另一只代孕母羊生产出克隆羊，证明高度分化的成体细胞的核也具有分化发育的全能性。植物：植物细胞经过转分化，在适宜的条件下即可培养成正常的植株。微生物有个体小、生活周期短、常能在简单的合成培养基上迅速繁殖等特点,并且可以在相同条件下处理大量个体,所以是进行遗传学研究的良好材料。（三）细胞工程中存在问题的分析（一般）识记：最低接种密度概念，条件培养基概念，克隆的概念。理解：离体培养细胞和整体生物基因表达的差异。最低接种密度：接种浓度低到某一临界值时，细胞甚至不会在介质面上扩展。条件培养基：将培养过细胞的培养基，去除细胞取其上清，直接用于培养其他细胞或作为其他细胞培养基的添加成分，即形成条件培养基。它里面含有许多由细胞分泌的细胞因子如生长因一子等、在冷冻细胞、细胞克隆和培养某些有特殊需要的细胞时常采用条件培养基，以增加细胞因子的含量，促进细胞的生长。克隆：生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。第二章植物细胞与组织培养技术导论一、学习目的与要求了解细胞与组织培养技术的发展历史及其进展，掌握重要的名称概念，植物细胞培养基的组成及激素应用原则。二、考核知识点与考核目标（一）植物细胞形态发生（重点）识记：形态发生，细胞全能性的概念，植物激素的主要类别与作用应用：激素的合理运用及其规律植物形态发生（plantmorphogenesis）是植物的外部形状和内部结构的起源、发育和建成的过程。包括体内形态发生和体外形态发生。体内形态发生：植物个体发育中各类器官的形成过程。即胚胎细胞分化出各种元件，之后产生根茎叶等各器官（胚胎发生）；或由植物体营养器官直接分化器官再形成植株的过程（器官发生）。离体形态发生：离体培养条件下诱导植物外植体产生胚状体（胚胎发生途径）或产生不定根和不定芽（器官发生途径）从而形成完整植株的过程。植物细胞全能性（totipotency）：指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息，从而具备发育成完整植株的遗传能力。在适宜条件下，任何一个细胞都可以发育成一个新个体。植物细胞全能性是植物组织培养的理论基础。植物激素的主要类别与作用：生长素使一部分基因活化、转录并表达，细胞代谢开始活化细胞分裂素使已经脱分化的细胞保持持续的有丝分裂脱落酸在胚性愈伤组织诱导中有重要作用乙烯（二）植物组织培养中的重要名词（重点）识记：各名称的含义与概念理解：植物细胞悬浮培养中细胞的特点，分生组织培养与茎尖培养的区别应用：不同类型细胞和组织的培养全能性：一个具有完整的膜系统和细胞核的生活细胞，在适宜的条件下可通过细胞分裂与分化，再生出一个完整的植株胚性细胞：构成胚胎的所有细胞几乎都保持着未分化的状态和旺盛的细胞分裂能力，其细胞质浓稠、细胞核较大、细胞与细胞之间没有很大差别，又称分生细胞、未分化细胞。生长：由于原生质的增加而引起的植物体体积或重量的不可逆增加。发育：个体生命周期中植物体的构造和机能从简单到复杂的质变过程，是植物体各部分，各器官相互作用的结果，只能从整体水平上表现。分化：来自同一合子或遗传上同质的细胞变为形态、机能和化学构成上异质细胞的过程。愈伤组织：是指一种没有器官分化但有进行活跃分裂的细胞团。器官发生:愈伤组织的部分细胞先分化产生根（或芽）,在另一种培养基上产生芽（或根）,形成完整植株胚状体发生:愈伤组织中产生出一些与种子中胚相似的结构，即同时形成一个有苗端和根端的两极性结构，在另一培养基上同时发展成根与芽，这一过程与种子中胚的形成和种子萌发时形成幼苗的过程相似再分化：由无分化的愈伤组织的细胞再转变成为具有一定结构，执行一定生理功能的细胞团和组织，构成一个完整的植物体或植物器官的现象（过程）植物组织培养:分离一个或数个体细胞(somaticcell)、植物体的一部分在无菌试管(invitro)的适当条件下培养的技术维管结节：由愈伤组织培养中普遍存在的分生组织结节继续分化而来，内部是管胞，外围形成层状细胞。茎尖培养：用茎尖作为外植体的离体无菌培养原生质体：除细胞壁外的细胞内生命物质的总称。无性繁殖系：来自一个祖先的无性繁殖的后代群体。外植体：从植物体上分离下来的用于离体培养的材料。脱分化:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分化组织状态的过程。愈伤组织:在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。胚状体:—对应于胚〔embryo〕，在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织.芽等）。胚胎培养指以从胚珠中分离出来的成熟或未成熟胚为外植体的离体无菌培养。器官培养指以植物的根、茎、叶、花、果等器官为外植体的离体无菌培养，如根的根尖和切段，茎的茎尖、茎节和切段，叶的叶原基、叶片、叶柄、叶鞘和子叶，花器的花瓣、雄蕊（花药、花丝）、胚珠、子房、果实等的离体无菌培养。组织培养指以分离出植物各部位的组织（如分生组织、形成层、木质部、韧皮部、表皮、皮层、胚乳组织、薄壁组织、髓部等），或已诱导的愈伤组织为外植体的离体无菌培养。这是狭义的植物组织培养。细胞培养指以单个游离细胞（如用果酸酶从组织中分离的体细胞，或花粉细胞，卵细胞）为接种体的离体无菌培养。原生质体培养：以除去细胞壁的原生质体为外植体的离体无菌培养植物细胞悬浮培养中，细胞与培养液接触面积大，营养供应好，能避免有毒代谢产物聚集，保证氧气充分供给。茎尖分生组织培养：对不超过0.1mm的茎尖或几十微米的茎尖进行的培养。可获无病毒苗，操作困难，成苗时间长。普通茎尖培养：对几毫米至几十毫米长的茎尖、芽尖及侧芽的培养。操作技术简单、易成活、成苗时间短、繁殖速度快。（三）植物细胞与组织的培养基（一般）识记：培养基的基本组成要素，常用培养基的名称应用：实验室中配制培养基的方法植物培养基：水分、无机化合物、有机化合物、生长调节物质和培养材料的支持物等。常用基本培养基：MS培养基最常用B5培养基适宜于双子叶植物特别是木本植物White培养基适于生根培养N6培养基成分简单，硝和氨含量高，广泛用于小麦水稻及其他单子叶植物的培养KM8P培养基有机成分复杂，广泛用于原生质融合培养第三章植物组织和细胞培养技术一、学习目的与要求掌握植物愈伤组织的诱导与培养，悬浮细胞的诱导与培养和细胞同步化的方法、目的和意义，了解植物细胞大规模培养和固定化培养的特点和其应用。二、考核知识点与考核目标（一）愈伤组织的诱导与培养（次重点）识记：愈伤组织的概念、用途、胚性愈伤组织的概念及用途。理解：胚性愈伤组织特点、长期保存的方法，圆柱形外植体诱导愈伤组织的优点植物愈伤组织：植物受到机械、动物或微生物等伤害后，创伤部位的细胞脱分化而不断增殖形成松散排列、无特定结构和功能的非器官化组织。愈伤组织形成后，通过器官或体细胞胚胎发生可实现植株再生。胚性愈伤组织：一般质地坚实，由等直径细胞组成，细胞小，无液泡，核大，分裂活性强。一般只有胚性愈伤组织有再生能力。已诱导并建立的愈伤组织可以在室温、弱光下长期保存。圆柱形外植体的优点：大量、准确地得到形状相同的外植体；圆柱体的表面积大，利于组织块和外界气体和营养物的交换；表面积大，产生的损伤分泌物多，愈伤组织的得率高。（二）悬浮细胞培养及同步化（重点）识记：悬浮培养细胞的特点和优点，细胞同步化的概念，有丝分裂指数概念理解：培养细胞的生长周期和测定方法，化学诱导细胞同步化的原理应用：群体细胞生长周期长短的决定因素及其在实际中的应用悬浮培养的优点：1.增加细胞与培养液的接触，促进营养的吸收。2.保证良好的混合状态，从而获得良好的气体传递效果。3.可以达到较高的细胞浓度，容易放大培养。细胞同步化：同一悬浮培养体系的所有细胞都同时通过细胞周期的某一特定时期。有丝分裂指数：在一个细胞群体中，处于有丝分裂的细胞占总细胞的百分数。化学诱导细