什麼是植物細胞工程,植物細胞工程的基本技術包括什麼和什麼

時間 2021-08-30 09:02:58

1樓:匿名使用者

所謂細胞工程,是指以細胞為基本單位進行培養、增殖或按照人們的意願改造細胞的某些生物學特性,從而創造新的生物和物種,以獲得具有經濟價值的生物產品。 細胞工程根據研究材料的不同,可分為植物細胞工程和動物細胞工程,均主要由兩部分構成。 其一是上游工程,包含細胞培養、細胞遺傳操作和細胞保藏三個步驟。

第二則是下游工程,是將已轉化的細胞應用到生產實踐中去,以生產生物產品的過程。 其中細胞培養是細胞工程的技術基礎。 顧名思義,植物細胞工程,是在細胞水平上針對植物細胞的細胞工程,它是細胞工程的乙個重要組成部分。

植物細胞工程涉及諸多理論原理及實際操作技術,最重要的自然是培養技術,也就是將植物的器官、組織、細胞甚至細胞器進行離體地、無菌的培養。它是對細胞進行遺傳操作及細胞保藏的基礎。此類技術發展起步較早,相對而言已比較成熟,各種培養基製備及很多操作方法已經基本規範化。

針對植物的培養主要有植物組織培養、植物細胞培養、花藥及花粉培養、離體胚培養以及原生質體培養這幾個大類,每一種都還可可以繼續細分為更具體的小類。組織培養首先將外植體分離出來,然後在無菌及適當條件下培養以誘導出愈傷組織,另外在愈傷組織隨外植體生長一段時間後還需要進行繼代培養,以避免代謝產物積累及水分散失等因素的影響。細胞培養可分為懸浮細胞培養、平板培養、飼養層培養和雙層濾紙植板幾類,它們都是將選定的植物細胞於適當的條件下進行培養,以得到大量基本同步化的細胞,為遺傳操作提供材料。

花粉及花藥培養主要是使花粉改變正常發育途徑而轉向形成胚狀體和愈傷組織,從而產生單倍體植株。離體胚培養有幼胚與成熟胚培養兩類,通過使用相應的培養基使離體胚正常的萌發生殖,以供研究和操作使用。原生質體的培養則是一切利用原生質體進行遺傳操作的基礎,它是將取得的植物細胞去除細胞壁形成原生質體後進行培養,具體方法與細胞培養有一定的相似之處。

作為後繼操作的基礎,培養技術的選擇是非常重要的。採用適當的培養方法可以更好地進行遺傳操作和儲存細胞,而錯誤的選擇是有可能影響結果甚至導致試驗和生產失敗,造成時間和金錢的浪費。

改造細胞

僅僅對細胞進行培養是不夠,要使培養的細胞能為人類服務,就要對其進行一定的改造,這就涉及到了細胞的遺傳操作。可以說,遺傳操作是整個細胞工程中最為重要也最具挑戰性的一環。它極大的依賴於理論原理、操作技術以及裝置的發展。

隨著基因組學的發展,各項基因組計畫正在緊鑼密鼓地進行,由於dna序列分析方法的革新,諸如高效毛細管自動化測序、dna晶元法以及大規模平行實測法的應用大大加快了基因組計畫的程序。擬南芥基因組計畫將於2023年完成,水稻、番茄和玉公尺基因組的測序也正在進行。是類計畫所提供的資訊將不斷定位大量有價值的基因,而最近的研究還表明影響作物產量的可以是單基因的改變而不僅僅是多基因決定。

所有這一切的基礎研究都為遺傳操作提供了更多、更準確的理論依據。實驗技術的發展則使精確、高效的遺傳操作變得更加方便。將外源dna匯入靶細胞的方法不斷完善,除了以前經常使用的質粒載體、病毒載體、轉座因子和apc(酵母人工染色體)等途徑外,通過lipoplex\polyplex介導、裸dna、"基因槍"、超聲波法和電注射法等非病毒方式轉換細胞的方法也開始被廣泛的使用;細胞融合方法已被不斷的改進,融合率增大;細胞誘變也取得了較大的進展,誘變方式不斷增加。

這些理論和技術的發展都為更好的改造細胞創造了條件。 培養或改造好的細胞是進行研究和生產的基本材料,為了使其不致死亡並盡量保持優良的特性,就需要進行適當的保藏。一般是根據細胞的特點,人工創造條件使其生長代謝活動盡量降低,處於休眠狀態,以抑制增殖和減少變異。

作為世界上最大的細胞庫,atcc早在92年就已經有了三千兩百多個細胞系入庫,而且數量還在不斷增加。此外還有csh(美)、nctc(英)、nrrl(英)、kcc(日)等著名的保藏機構,國內也有一些較為大型的機構,足見各國對細胞保藏的重視。由於植物細胞有其自身的特點,因而其保藏方法不可能與微生物完全相同。

通常採用的方法是液氮超低溫保藏方法。這種方法利用液氮的溫度可以達到-196,遠遠低於一般細胞新陳代謝作用停止的溫度(-130℃)從而使細胞的代謝活動停止,化學作用隨之消失,達到長期保藏的目的。操作時要注意從常溫到低溫的過渡,以使細胞內的自由水通過膜滲出,避免其產生冰晶而損害細胞。

另外還有低溫凍藏法及其他一些保藏方法,但多用於短期保藏。

編輯本段細胞工程的目的

細胞工程的目的,是得到人們所需要的生物產品。要使已經改造好的細胞產生大量具有經濟價值的產物,就必須依靠下游加工過程,也就是我們常說的下游工程。它的作用就是大量培養細胞,並從培養液中分離、精製出有關的生物化工產品。

由於植物細胞的高度易碎性,對剪下力的敏感、細胞有去分化和聚集作用,增殖時間長等獨特性,使其大規模培養技術明顯比微生物和動物細胞的發展緩慢。但通過不懈的努力,現在已經具備在2萬公升規模的生物反應器中培養菸草細胞的能力。而日本的三井石化也已經在使用750l發酵罐通過培養植物細胞而生產紫草寧,且產量較高,可滿足全日本百分之四十上的需要。

相信隨著理論以技術的不斷完善,植物細胞的大規模的培養將會很快的成為一種常規的生產手段。培養後的培養物經過處理後被分離、提純。分離和精製過程所需的費用在整個生產過程中的占有很大的比例,一般為60%,有些甚至高達80-90%,而且還有繼續加劇的取向。

因此該過程的落後也可能阻礙細胞工程的發展。世界各國現在已經都比較重視這個問題,英國早在83年就發起了生物分離計畫(biosep),專門研究分離與精製,我國也曾經召開過專門會議。分離與精製的困難是由於培養液自身的理化特性所決定,這就需要在上游工程時就考慮到這方面的問題,同時不斷推出新的分離純化技術及方法,從而簡化過程、降低成本,這在實際生產中是很重要的。

編輯本段植物細胞工程的實際應用

植物繁殖的新途徑:

1、微型繁殖技術 2、作物脫毒 3、人工種子

作物新品種的培育:

1、單倍體育種 2、突變體的利用 3、細胞產物的工廠化生產

2樓:改昂雄

簡單說就是組織培養。植物的一部分培養成完整植株。脫分化為愈傷組織,再分化兩步完成。

愈傷組織期可以提取物質,如紅豆杉提取紫杉醇,西洋參提取皂甙乾粉。

再長至胚芽可以用來微型繁殖,製造人工種子等等。

植物細胞工程的基本技術包括什麼和什麼

3樓:匿名使用者

是動物細胞工程把,沒有植物細胞工程

4樓:匿名使用者

包括植物組織培養和植物體細胞雜交等技術

5樓:匿名使用者

植物細胞及組織培養 細胞融合

工程細胞概念

6樓:無語翹楚

細胞工抄程(cell engineering):

是指應用現代細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學的理論與方法,按照人們的需要和設計,在細胞水平上的遺傳操作,重組細胞結構和內含物,以改變生物的結構和功能,即通過細胞融合、核質移植、染色體或基因移植以及組織和細胞培養等方法,快速繁殖和培養出人們所需要的新物種的生物工程技術。

細胞工程與基因工程一起代表著生物技術最新的發展前沿,伴隨著試管植物、試管動物、轉基因生物反應器等相繼問世,細胞工程在生命科學、農業、醫藥、食品、環境保護等領域發揮著越來越重要的作用。

21世紀合成生物學的發展,採用計算機輔助設計、dna或基因合成技術,人工設計細胞的訊號傳導與基因表達調控網路,乃至整個基因組與細胞的人工設計與合成,從而重新整理了基因工程與細胞工程技術,並將帶來生物計算機、細胞製藥廠、生物煉製石油等技術與產業革命。

7樓:匿名使用者

細胞636f707962616964757a686964616f31333335303435工程(cell engineering)是應用細胞生物學和分子生物學方法,借助工程學的試驗方法或技術,在細胞水平上研究改造生物遺傳特性和生物學特性,以獲得特定的細胞、細胞產品或新生物體的有關理論和技術方法的學科。

廣義的細胞工程包括所有的生物組織、器官及細胞離體操作和培養技術,狹義的細胞工程則是指細胞融合和細胞培養技術。

根據研究物件不同,細胞工程可分為動物細胞工程和植物細胞工程。

動物細胞工程包括:細胞培養技術(包括組織培養、器官培養);細胞融合技術;胚胎工程技術 (核移植、胚胎分割等);轉殖技術(單細胞系轉殖、器官轉殖、個體轉殖)

植物細胞工程包括:植物組織、器官培養技術;細胞培養技術;原生質體融合與培養技術;亞細胞水平的操作技術等。

細胞工程是生物工程的乙個重要方面。總的來說,它是應用細胞生物學和分子生物學和分子生物學的理論和方法,按照人們的設計藍圖,進行在細胞水平上的遺傳操作及進行大規模的細胞和組織培養。當前細胞工程所涉及的主要技術領域有細胞培養、細胞融合、細胞拆合、染色體操作及基因轉移等方面。

通過細胞工程可以生產有用的生物產品或培養有價值的植株,並可以產生新的物種或品系。

根據設計要求,按照需要改造的遺傳物質的不同操作層次,可細胞工程學分為染色體工程、染色體組工程、細胞質工程和細胞融合工程等幾個方面。

(1)染色體工程 染色體工程是按人們需要來新增或削減一種生物的染色體,或用別的生物的染色體來替換。可分為動物染色體工程和植物染色體工程兩種。動物染色體工程主要採用對細胞進行微操作的方法(如微細胞轉移方法等)來達到轉移基因的目的。

植物細胞工程目前主要是利用傳統的雜交回交等方法來達到新增、消除或置換染色體的目的。

(2)染色體組工程 梁色體組工程是整個改變染色體組數的技術。自從2023年秋水仙素用於生物學後,多倍體的工作得到了迅速發展,例如得到四倍體小麥,八倍體小黑麥等。

(3)細胞質工程 又稱細胞拆合工程,是通過物理或化學方法將細胞質與細胞核分開,再進行不同細胞間核質的重新組合,重建成新細胞。可用於研究細胞核與細胞質的關係的基礎研究和育種工作。

(4)細胞融合工程 是用自然或人工的方法使兩個或幾個不同細胞融合為乙個細胞的過程。可用於產生新的物種或品系(植物上用得多,動物上用得少)及產生單轉殖抗體等。其中單轉殖抗體技術利用轉殖化的雜交瘤細胞分泌高度純一的單轉殖抗體,具有很高的實用價值,在診斷和**病症方面有著廣泛的應用前途。

大規模的細胞培養可分為三個層次:單個細胞培養、組織培養和器官培養。植物細胞和原生質體培養技術可以用於育種,也可用於各類植物的快速繁殖,在培養無毒苗、長期貯存種子和生產次生代謝產物等方面發揮作用。

動物細胞培養技術可用於製取許多有應用價值的細胞產品,如疫苗和生長因子等。利用細胞培養系統可進行毒品和藥物檢測;一些培養細胞可用於**。

細胞工程已經滲透到人類生活的許多領域,取得了許多具有開發性的研究成果,有的在生產中推廣,收到了明顯的經濟和社會效益。隨細胞工程技術研究的不斷深入,它的前景和產生的影響將會日益地顯示出來。

細胞工程的進展,細胞工程的最新進展

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誰能幫我列舉一下動物細胞工程和植物細胞工程的區別

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