细胞工程学相关考试题及答案

细胞工程学名词解释及问答题

一、名词解释

1、细胞工程（cytotechnology或cell engineering）：它是以生物细胞、组织或器官为研究对象，运用工程学原理，按照预定目标，改变生物性状，生产生物产品，为人类生产或生活服务的科学。

或应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。

2、看护培养（nursing culture）：用一块活跃生长的愈伤组织来促进培养细胞持续分裂增殖的方法。

3、细胞杂交（cell hybridization）：指用人工方法把不同类型的两个或两个以上细胞合并成一个细胞的技术。

4、外植体〔explant〕：从植物体上分离下来的用于离体培养的植物组织、器官等材料。

5、人工种子：是指植物离体培养中产生的胚状体或不定芽包裹在含有养分和保护功能的人工胚乳和人工种皮中所形成的能发芽出苗的颗粒体。 6、花药培养（anther culture）：将成熟或未成熟的花药从母体植株上取下，放在无菌的条件下，使其进一步生长、发育成单倍体细胞或植株的技术。（指离体培养花粉和花药，使小孢子改变原有的配子体发育途径，转向孢子体发育途径，形成花粉胚或花粉愈伤组织，最后形成花粉植株，并从中鉴定出单倍体植株，使之二倍化的细胞工程技术。

7、条件培养基(conditioned medium)：培养过程中，有些细胞可能会分泌活性物质到培养液中，这种培养过某种细胞以后，含有细胞分泌物的培养液称为条件培养基。

8、植物脱毒：由人工用物理、化学和生物方法将植物体组织器官病原体消除，以使这些组织器官生成完整植株。

9、原代细胞系：指从机体中取出而直接培养的细胞，从一代到十代的细胞培养是原代培养，形成的整个系统叫原代细胞系。

10、体细胞杂交： 指在人工控制条件下，不经过有性过程，两种体细胞原生质体相互融合产生杂种的方法。

11、胚胎培养：是指胚或具胚器官（如子房、胚珠等）在离体无菌条件下发育成幼苗的技术。

12、互补选择：是指利用两个亲本具有不同的遗传和生理特征，在特定培养条件下，具有发生互补作用的杂种细胞才能生长的选择方法。

13、悬浮培养(suspension culture):是细胞培养的基本方法，是将单个游离细胞或小细胞团在液体培养基中进行培养增殖的技术。

14、植板率:植板率是能长出细胞团的单细胞在接种单细胞中所占的比例。

15、玻璃化冻存：是指液体转变为非晶态（玻璃态）的固化过程。

16、接触抑制(contact inhibition)：当细胞在基质上分裂增殖，逐渐汇合成片即每个细胞与其周围的细胞相互接触时，细胞就停止增殖，即细胞密度不再增加，这一现象称之为接触抑制或密度依赖抑制现象。

17、非对称融合（aymmetric fusion）：利用物理或化学方法使某亲本的核或细胞质失活后再进行融合。

18、对称融合（symmetric fusion）：两个完整的细胞原生质体融合。

19、胞质体：不含细胞核而仅含有部分细胞质的原生质体。

20、体细胞胚：离体培养下没有经过受精过程，但经过了胚胎发育过程所形成的胚的类似物（不管培养的细胞是体细胞还是生殖细胞）。

21、永久细胞系：大多数细胞系在有限的代数内以不变的形式增殖，当超过有限世代后，在体外永久存活下来发育成永久细胞系或称连续细胞系。

22、有限细胞系：经继代培养后细胞系即使培养条件均能满足细胞繁殖生长，它们也只能在有限的时间内生存，经过运动世代后细胞将逐渐死亡。

23、细胞同步化：在一般培养条件下，群体中的细胞处于不同的细胞周期时相之中。为了研究某一时相细胞的代谢、增殖、基因表达或凋亡，常需采取一些方法使细胞处于细胞周期的同一时相，这就是细胞同步化技术。

24、核质体(miniprotoplast)：由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成的小原生质体。

25、微小原生质体：由原生质膜和薄层细胞质包围细胞核形成的小原生质体，又称核质体。

26、间接筛选：是指利用在选择条件下细胞突变体可优先生长的特点进行筛选的方法。

27、直接筛选：是利用突变体表型的某种特征为指标进行筛选的方法。

二、问答题

 谈谈你对生长培养基和维持培养基中各种组成成分及其在动物细胞培养中所起的作用的认识。

生长培养基一般包括九种成分：水（在细胞内主要起溶剂作用，占培养基成分的95%）；无机盐（调节培养基的渗透压，防止细胞失水皱缩或者吸水膨胀而死，解决培养细胞短期生存问题，也可以通过改变其含量调节pH）；微量元素（任何真核细胞的培养都需要微量元素）；维生素（动物细胞培养需要维生素，且需要种类比植物要多一些）；缓冲系统（维持培养基的pH）；能源和碳源（为动物细胞提供能量，也可以调整培养基渗透压，多利用葡萄糖，蔗糖）；氮源（合成蛋白质和核酸）；激素和生长因子（细胞生长和增值必不可少）；添加剂（如抗生素，以减少污染机会，某些非营养成分改变因血清增加的培养基粘滞性，可改变起沫属性）。生长培养基是促使培养细胞快速生长和增值的培养基。对动物细胞来说，一般只要将生长培养基中的血清浓度降低或全部除去，就可以获得维持培养基。维持培养基的目的是提高培养细胞的生产力，更多更快的生产目的产物。

 血清在动物细胞培养中中所起的作用是什么？如何判断无血清培养基是否适合动物细胞的生长和增殖？

主要功能有1）提供对维持细胞指数生长的激素和氮源。2）提供结合蛋白，能识别维生素、脂类、金属和其他激素等，能够结合或调解它们所结合的物质活力。3）有些情况下，结和蛋白能与有毒金属和热源结合，起到解毒作用。4）是细胞贴壁、铺展在塑料培养基上所需因子的来源。5）起酸碱度缓冲剂的作用。6）提供蛋白酶抑制剂，使细胞传代时使用的胰蛋白酶失活，保护细胞不受损伤。

无血清培养基是由基础培养液和附加成分组成，取代血清的补充物可以有：激素和生长因子；结合蛋白；贴壁和扩展因子；微量因素和低分子质量的营养成分。至少要在该培养基上经过连续三代测试，才能确定细胞能否在该培养基中生长。

 植物离体无性繁殖有什么意义？离体无性繁殖依器官发生方式不同可分为那几种繁殖方式？

意义：1）繁殖速度快，经济效益高。2）占用空间小，不受季节限制，便于工厂化育苗。3）繁殖各种珍稀、濒危苗木和突变体，为育种服务。方式：不定芽型；器官型；器官发生型；胚状体发生型；原球茎型

 简述植物细胞培养单细胞分离方法及培养方法。

分离方法：1)机械法：将叶片轻轻研碎，经过滤和离心，收集和净化细胞。 2）酶法：利用果胶酶、纤维素酶处理植物叶片或其他外植体，使细胞分离 。3）化学法：利用一些化学药剂游离细胞，如草酸钙，秋水仙素等。 培养方法 1）细胞悬浮培养：将植物游离细胞或细小的细胞团在液体培养基中培养。 2）看护培养：用一块活跃生长的愈伤组织来促进培养细胞持续分裂和增值。 3）平板培养：将一定细胞密度的单细胞悬浮液与加热融化后冷却至35°未凝固的含琼脂培养基混合，再迅速倒入培养皿形成一平板进行培养。 4）微室培养：在人工制造的无菌小室中，将一滴悬浮细胞液培养在少量培养基上，使其分裂增殖形成细胞团。

 利用细胞大规模培养技术生产植物次生代谢物有什么意义？

意义：1）次生物质的生产是在可控制的条件下进行的，因此可以通过改变条件和筛选新细胞系，得到超过整株植物产量的代谢产物。2）培养细胞在无菌条件下生长，可以排除病菌和虫害的侵扰。3）可以进行特定的生物转化反应。4）可以探索新的合成路线和获得新的有用物质。

 植物原生质体的分离和培养有哪些主要的步骤？

分离方法：1）机械分离法：借助于利器或机械磨损等措施使细胞壁破损，促使原生质体释放。2）酶解分离法：将材料放入能降解细胞壁的混合等渗酶液中保温一定时间，使细胞壁被降解，获得有活力的原生质体。原生质体培养包括原生质体分离、纯化、活力测定、原生质体培养及植株再生等步骤。

 植物体细胞融合可以分为哪几类？它们在植物育种中有何意义？

分为自发融合和诱发融合。理论上任何细胞都有可能通过体细胞杂交而成为新的生物资源，对于种质资源的开发与利用具有深远的意义；融合过程不存在有性杂交过程中的种性隔离机制的限制，为远缘物种间的遗传物质交换提供了有效途径；在杂种的分裂和增殖过程中，双亲的叶绿体和线粒体DNA亦可发生重组，从而产生新的核外遗传系统。  为什么花药和花粉植株是倍性混合群体？

花粉和花药的倍性与植物的种类、接种材料的类型、接种花粉的发育时期、培养基中的激素种类与浓度、花粉植株的发生方式及愈伤组织继代培养时间的长短等因素都有关系。1）体细胞组织的干扰：花药构造中的药壁、药隔、花丝都是体细胞组织，在离体培养条件下也能再生出植株，且比花粉更易诱导生成再生植株，由这些体细胞再生出的植株一般都是二倍体。2）生殖细胞的的自发加倍：即核内有丝分裂不正常，形成不完全的细胞壁，造成核分裂与细胞壁形成不同步而发生核融合现象，这种再生植株便是二倍体或多倍体。

 植物超低温保存的原理是什么？如何进行离体材料的超低温保存？

在冰冻过程中避免了细胞内因水分结冰导致组织和细胞死亡，并且在解冻过程中防止细胞内水分的次生结冰，或在融冻时避免细胞过度脱水而达到植物材料保存的目的。 离体材料保存步骤：1）预处理，可保证较高的存活率； 2）冷冻处理，这是冷冻保存的关键，包括快速冷冻法和慢速冷冻法；3）在液氮中进行冷冻贮藏；4）解冻，包括快速解冻法和慢速解冻法；5）再培养，将已解冻的材料重新置于培养基上使其恢复生长。

 影响植物超低温保存效果的因素有哪些？如何使离体材料获得比较满意的保存效果？

预处理方法、冷冻方法、解冻方法、植物材料的性质、冷冻保护剂等。1）在预处理后，将材料降温，再加入冷冻防护剂；2）根据植物对低温的敏感程度选择合适的冷冻处理方法；3）改变冷冻贮存技术，使适宜温度下保存的材料生活力上升；4）对不同植物选用适当的解冻方法；5）再培养前，需对材料进行多次清洗，并在培养基中加入一些特殊物质提高存活率。

 试述动物细胞原代和传代培养方法。

1）组织块培养法：无菌条件下，从有机体内取出组织，用平衡盐溶液漂洗数次，洗去血污，并剔除多余成分，剪成1mm³大小的组织块；均匀接种于培养瓶底部，采用薄层培养法或翻转干涸法使组织小块贴壁。2）酶解培养法：无菌条件下，从有机体内取出组织，用平衡盐溶液漂洗数次，洗去血污，并剔除多余成分，剪成1mm³大小的组织块；用胰蛋白酶或胶原酶溶液消化；将制备成的单细胞悬液，接种到培养基中培养；数天后细胞贴壁生长，铺满培养瓶底部，形成单细胞。

1)贴壁培养 2）悬浮培养，适用于非贴壁依赖性细胞。

 体外培养动物细胞的生长曲线有何特点？细胞系的演化过程是怎样的？如何理解体外培养细胞的去分化现象？

1）潜伏期：细胞有生长活动而无细胞分裂，一方面细胞逐渐适应新的环境，另一方面不断积累分裂增殖所需要的某些物质。2）指数生长期：细胞数目成倍生长，细胞活力最佳。3）平台期：细胞不再分裂而停止繁殖。4）衰退期：细胞发生中毒性改变，甚至脱落死亡。

三个阶段：原代培养阶段（细胞核型正常），有限细胞系阶段（分裂生长旺盛的细胞占优势，但有一定寿命），连续细胞系（少数细胞系发生特化，获得永生）。

终末分化细胞在体外人工环境下，往往可以重新获得分裂增殖的能力，有些细胞还会失去其特异分化性质，这种现象称为体外培养细胞的去分化。去分化的原因可能是由于缺少适当的诱导环境，是细胞不能表达分化特征，加上细胞对体外环境的不适应而发生了变化。

 对体外培养细胞进行常规检查主要有那几个方面内容？如何判断和排除微生物污染、病毒污染、化学污染和交叉污染？

1）培养液pH，以便及时更换培养基或判断有无污染；2）细胞健康状况，包括细胞形态、胞浆和膜；3）微生物污染及排除；4）细胞交叉污染及化学物质污染。

观察培养物的清亮度；用pH指示剂酚红观察培养基颜色；真菌污染肉眼可见到白色，黄色或黑色的菌落；细胞病变效应如蚀斑，可作为早期检测病毒污染的指示特征；实验器材如吸管最好用一次即更换可以避免交叉污染，培养器皿洗涤干净培养用液来源可靠可以避免化学物质污染；使用化学（抗生素）或物理（高热）方法抑菌或杀死微生物。  体外培养细胞的细胞分裂是否同步？如何得到同步化的细胞？

体外培养细胞的分裂增殖活动是比较旺盛的，但并不同步。

获得同步化细胞可以从两条途径着手：一是诱导细胞同步化，根据细胞在细胞周期各个不同阶段中的形态、体积、大小、密度、细胞表面化学性质以及散射光总量等均不相同的特点，采用物理化学方法，将处于不同时相的细胞分离出来。二是分离同步化的细胞，诱导细胞停止于细胞周期的某一时相。

 试述细胞融合的原理以及杂交细胞的筛选方法。

细胞融合的基本过程：1）细胞在诱融剂或正弦电场作用下凝集，彼此靠近；2）两个相邻细胞之间的质膜相互融合，随后两个亲本细胞质膜上的受体、糖蛋白、糖脂等质膜成分也在融合后的质膜上重新分布；3）细胞质发生融合；4）细胞核融合，形成单核融合细胞。

非选择性筛选：用机械方法把单个杂交细胞挑选出来，让其分裂繁殖，培养出细胞克隆。选择性筛选：根据细胞对药物的抗性，营养要求或温度敏感性等的不同，选择适当的培养条件，将杂交细胞分离出来。

 试述杂交瘤技术生产单克隆抗体的原理和技术过程。

正常的B淋巴细胞不能在体外条件下长期生存，因而不能在体外持续产生抗体。而骨髓瘤细胞可以在体外快速生长但不能分泌抗体，研究者将骨髓瘤细胞和淋巴细胞进行杂交融合，获得杂交瘤细胞，从而获得该细胞分泌的单克隆抗体。杂交瘤技术制备单克隆抗体的主要步骤包括：（1）抗原制备；（2）免疫动物；（3）免疫脾细胞和骨髓瘤细胞的制备； （4）细胞融合； （5）杂交瘤细胞的选择培养； （6）杂交瘤细胞的筛选； （7）杂交瘤细胞的克隆化；（8）单克隆抗体的检定； （9）分泌单克隆抗体杂交瘤细胞系的建立； （10）单克隆抗体的大量制备。  试述胚胎分割方法。

1）卵裂球分离培养法：用固定吸管吸引固定胚胎，用显微玻璃针自上而下切开透明带使其形成一个切口，用微吸管自切口处伸入吸住半数卵裂球，慢慢吸出，即可将胚胎等份的分为两部分。2）桑葚胚及其以后阶段胚胎的直接分割法：可不进行固定而直接分割，分割前用链霉蛋白酶处理使透明带软化。【包括显微玻璃针分割法、显微刀片分割法和胚胎徒手分割法】

 叙述细胞核移植的基本原理。

发生早期分化的胚胎细胞核移植到成熟卵母细胞中，可因其特殊因子的作用，使植入核基因表达被重新编排或调整，将“发育钟”拨回到受精状态，即恢复全能性。胚胎干细胞具有全能型及调整能力。胎儿成纤维细胞和成年体细胞等已分化细胞同样具有潜在发育全能性，经过去分化培养，可以恢复其全能性。因而，经过核移植后的重组胚胎可以正常发育为具有相同遗传物质的新生个体。