细胞工程练习题

1《细胞工程》练习题第一章细胞工程简介1、什么叫细胞工程？细胞工程（Cellengineering）是指以细胞为对象，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，以获得特定细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。2、简述细胞工程的应用？①动植物快速繁殖。主要是指采用细胞工程技术实现优良动植物的快速繁殖以及濒危物种的保护。主要技术包括：试管植物、人工种子、试管动物、克隆动物等。②细胞重组与新品种培育。主要是指在细胞、细胞器、染色体、细胞核或组织水平上进行遗传性状改良或培育出生物新品种。③细胞工程生物制品。利用动植物细胞、组织培养或者转基因动植物生物反应器生产生物制品是现代细胞工程的一个代表性领域，主要包括食品、药物、生物能源等。④细胞疗法与组织修复。干细胞是当今生命科学最前沿领域，有望给现代医学带来一场革命。利用培养的细胞或者离体再造的组织修复受损细胞与组织或器官的技术，属于细胞工程最新发展领域之一。3、细胞工程与其它学科的关系第五章植物人工繁殖一、名词解释细胞全能性(totipotency)：指分化细胞保留着全部的核基因组，具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，具有发育成完整个体的潜能。细胞脱分化（Dedifferentiation）：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程，即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程。细胞再分化（Redifferentiation）：是指在离体条件下，无序生长的脱分化的细胞在适当条件下重新进入有序生长和分化状态的过程。细胞再分化过程事实上是基因选择性表达与修饰的人工调控过程。植物组织培养（Planttissueculture）：是将植物器官、组织、细胞或原生质体等外植体材料无菌条件下培养在人工培养基上，在适当条件下诱发长成完整植株的一种技术。外植体（Explant）：主要指用于离体培养的植物或组织切段。愈伤组织：由外植体组织增生的细胞产生的一团无特定结构和功能的薄壁细胞团。体细胞胚（Somaticembryo）：又叫胚状体，是指离体培养条件下没有经过受精过程而形成的胚胎类似物。人工种子（Artificialseed）：又称合成种子(Syntheticseed)或体细胞种子(Somaticseed)，是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(Artificialendosperm)和人工种皮(Artificialseedcoat)中形成的类似种子的颗粒。二、简答题1、植物组织培养的优点？（1）周期短，便于人工控制培养条件。繁殖速度快，经济效益高。（2）占用空间小，不受地区、季节限制。（3）繁殖珍稀、濒危苗木和突变体，是优良品种培育的有效途径。2（4）利于保持原来品种的特性。2、植物细胞培养过程中植物激素的种类和作用？①植物激素(Phytohormone)是植物自然状态下产生的、对生长发育有显著作用的微量有机物。能影响生长和分化。②植物体内的激素与细胞内某种称为激素受体的蛋白质结合后，影响DNA、RNA和蛋白质的合成，并对特殊酶的合成起调控作用，从而表现出调节代谢的功能。③生长素：是由色氨酸通过一系列中间产物形成的。在植物组织培养中，生长素主要用来刺激细胞分裂和诱导根的分化。常用的生长素有：吲哚乙酸（IAA）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、吲哚丁酸（IBA）等。其中吲哚乙酸在植物体内普遍存在，是生理活性最强的生长素。④细胞分裂素（Cytokinin）：大多是嘌呤族衍生物，自然状态下分裂素主要在根中形成，茎端、萌发中的种子、发育中的果实和种子也能合成分裂素。分裂素的生理作用主要是引起细胞分裂，诱导芽的形成和促进芽的生长。细胞分裂素主要有激动素（KT）、6-苄基腺嘌呤（BA）和玉米素（ZT）等。其中最常用的是6—苄基腺嘌呤。3、植物组织培养再生植株的器官发生途径？植物的器官发生是指离体培养的组织或细胞团（愈伤组织）分化形成不定根、不定芽等器官的过程。①启动期：启动诱导外植体细胞脱分化和分裂。主要通过向培养基中添加一定浓度、种类和比例的外源激素刺激外植体细胞改变原来的代谢途径来诱导细胞活化，重新获得分裂能力，需要选择合适的较高浓度的生长素诱导剂（如NAA、IAA、2-4D等）或细胞分裂素启动诱导外植体细胞脱分化和分裂。②愈伤组织诱导：即细胞开始分裂并不断增生子细胞的过程。这个阶段一般需要降低激素浓度，有些情况下甚至不需要生长素和分裂素。外植体外层细胞开始分裂并脱分化。质量好的愈伤组织多呈淡黄（绿）色或无色、疏密适中。③拟分生组织的形成：将愈伤组织转移到有利于有序生长的条件下培养，细胞内部开始发生一系列形态和生理变化，分化出形态和功能不同的细胞。此时，表层细胞分裂减慢，内部的局部细胞也开始分裂。在若干部位出现类似形成层的细胞群，通常称为“生长中心”，又可称为“拟分生组织”，该过程是器官发生的一个转变时期。④器官原基和器官的形成：拟分生组织形成后，一些细胞分化成为管状细胞，进而形成维管组织，形成不同的器官原基，进一步分化出相应的组织和器官。4、植物组织培养的常见问题？（1）玻璃化问题植物组织培养中，常会出现一些半透明状的畸形试管植物，这类植物体被称为“玻璃苗”，这种现象称为玻璃化（Vitrification）现象，又称过度水化现象。由于玻璃苗的组织结构和生理功能异常，因此分化能力低，难以增殖成芽，也难以生根成苗，移栽大田更难成活，已成为组培的一大问题。组织培养过程中试管苗的玻璃化现象主要是适应性的生理问题，是不能很好适应培养基和培养环境的结果。（2）褐变问题褐变（Browning）可分为酶促褐变和非酶促褐变，主要是酶促褐变。酶促褐变是由多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)引起的。当外值体处于机械损伤等逆境时，细胞膜的结构遭到破坏，酚酶催化多酚类化合物，使其发生氧化形成棕褐色的醌类物质和水；醌类物质经过非酶促聚合，形成黑褐色物质(羟醌与黑色素等)，引起褐变的发生。（3）微生物污染3造成污染的病原菌主要包括外部污染菌和内源菌。微生物污染主要由外植体带菌或培养基灭菌不彻底以及操作人员操作不慎造成。外植体带菌引起的污染与外植体的种类、取材季节、部位、预处理及消毒方法等密切相关。应该严格按照无菌操作，取材时应选择嫩梢、新芽或胚作为外植体材料，对外植体进行彻底消毒。针对内源菌污染，有可以采取以下防治措施：①改进外植体消毒方法。结合常规的消毒方法，采用间隙消毒法。即经过一般的消毒过程后，把外植体放在不含激素和维生素的培养基中，培养一段时间后取出，再消毒1次；②反复检查培养物。在初代培养成功后要反复检查，不要急于扩大繁殖；③使用抗生素。（4）品种限制一些植物很容易通过组织培养进行无性繁殖：无心插柳柳成荫。目前被子植物组织培养成功的比较多。然而，裸子植物组织培养成功的比较少，很难脱分化诱导成具有全能性的细胞。5、人工种子的结构和优点？（1）人工种子的结构：从外向里包括三部分，与天然种子具有类似的结构：①人工种皮外层，保护胚状体中的水分免于丧失和防止外部力量冲击；②人工胚乳，含有必需的营养成分和某些植物激素；③胚状体或芽。（2）人工种子优点：①便于运输和储藏。②人工胚乳可根据不同植物的要求配制，通过加入植物激素、有益微生物或抗病、抗虫成分，使人工种子优越于天然种子。③可以固定杂种优势，加速良种繁育。④可作为植物基因工程和遗传工程的载体。⑤可保存珍贵稀有植物品种。⑥利于快速繁殖，生产效率高。第六章动物人工繁殖一、名词解释胚胎工程（Embryonicengineering）：是对哺乳动物的胚胎进行操作，让它继续发育获得人们所需要的成体动物的一种技术。包括胚胎培养、胚胎移植、胚胎分割与融合、胚胎性别鉴定、胚胎保存等。试管动物（test-tubeanimal）：体外受精动物也称试管动物，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。胚胎移植(Embryotransfer，ET)：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。发育阻滞(Developmentalblock)：体外受精的早期胚胎在体外发育中，往往会停止在某一阶段不再发育，这种现象称为发育阻滞。人造多胎：是指应用人类辅助生殖技术(AssistedReproductiveTechnology,ART)使一次妊娠有两个以上的胎儿。细胞核移植（Cellnucleartransfer）：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。克隆(Clone)：本意是指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一生物个体的无性繁殖群体。广义上的克隆包含有基因水平、细胞水平、胚胎水平、个体水平上的复制。细胞工程的克隆是指通过无性繁殖手段获得遗传背景相同的细胞群或个体的技术。4体细胞克隆技术：将动物体细胞经过抑制培养使其处于休眠状态，利用细胞核移植技术将其导入去核卵母细胞，培育成早期胚胎，将胚胎移植至受体，妊娠产仔培育出与核供体一样的成体动物的一种细胞工程技术。第三代试管婴儿：经过种植前遗传学诊断培育出的试管婴儿被称为第三代试管婴儿。二、简答题1、试管动物的优点（1）发挥优良母畜的繁殖潜力：一头优良品种母牛的卵巢内有几万个生殖细胞，但在一个正常性周期内只有几个卵泡同时发育，最后一个卵泡成熟并排卵。一只良种母畜一生大约只能繁殖10个左右的后代，大部分时间用于妊娠和哺乳。加快优良家畜品种的推广速度一直是畜牧科研的主攻方向之一。试管动物繁殖技术能够充分利用母体生殖潜力，满足大规模、快速繁殖优良动物品种的需要。（2）促进家畜改良的速度：繁殖能力的提高可以使一头母畜在一个性周期内繁殖更多的仔畜，从而促进家畜改良速度，加速育种过程。（3）保存遗传资源：由于胚胎超低温冷冻技术在生产中的应用，人们可以不受时间、地点的限制，进行受精卵或胚胎的长期保存，优良胚胎的利用率大大提高。对优良或稀有哺乳动物建立“胚胎库”，意义重大。2、X、Y精子的分离方法？X、Y精子在物理和化学上存在差异，例如精子的耐酸碱性，Y精子有嗜碱性，而X精子有嗜酸性，可以采用相应的方法分离，选择相应的雄性配子。①离心分离法：X精子DNA含量略大于Y精子，因此X精子密度较Y精子略大，因此可以采用离心分离。优点是分离时间短、对精子损伤小。缺点是因为X、Y精子密度相差不大（0.007g/m3），分离困难，对仪器精度要求高。②电泳分离法：利用表面电荷差异采用电泳进行分离。精子带负电荷，Y精子负电荷略小于X精子，因此在中性缓冲液中，X精子向阳极移动的速度较快。优点是操作方便，缺点是分离效率不高。③免疫学分离法：Y精子上存在雄性特异性组织相容性抗原（H-Y抗原），利用H-Y抗体检测精子质膜上是否存在H-Y抗原，以此分离X精子（H-Y抗原阴性）和Y精子（H-Y抗原阳性）。④流式细胞仪分离法：根据X、Y精子上DNA含量的微小差别，通过流式细胞仪(Flowcytometer)进行分离。首先将精子稀释并与荧光染料Hoechst33342混合，这种染料可以定量地与DNA结合。精子通过检索仪时被激光束激发，由于X精子比Y精子含较多的DNA，X精子放射出较强的荧光信号。放射出的信号通过计算机系统分辨X精子和Y精子。借助两块各自带正电或负电的偏斜板，把X或Y精子分别引导到2个收集管中。3、细胞核移植克隆动物技术的主要环节？①核供体细胞获得与取核供核细胞可以是动物原代细胞或传代细胞。分离制备单个动物细胞，体外培养得到正常二倍体体细胞系，然后进行1～5天的缺血饥饿培养，诱使细胞处于“静止”状态（一般进入G0期）。采用细胞松弛素B（CytochalasinB）诱发细胞排核或者显微操作取核等方法得到细胞核。②受体细胞去核可以用微细玻璃管吸除第一极体及处于分裂中期的染色体和周围的部分细胞质。也用荧光染料Hoechst33342对卵细胞DNA进行染色，在紫外