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第五章 植物细胞工程制药 本章重点：植物细胞培养的基本概念； 植物细胞的生理特征； 植物细胞培养的基本技术。 第一节 基本概念 植物细胞工程涉及很多基本理论和实际操作技术，如组织和细胞培养技术，它是细胞遗传操作及细胞保藏的基础。 ※1.植物细胞的全能性：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。 易混淆的概念 植物的分化：指在个体发育中，相同细胞后代在形态、结构、生理功能上产生稳定性差异的过程。（细胞分裂是细胞分化的基础，生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化共同作用的结果。） 脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化，或者叫做去分化。 再分化:脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可以重新分化成根和芽等器官，这个过程叫做再分化。 植物组织或器官的无菌培养 定义：指在无菌或人工控制条件下（培养基、光照、温度），研究植物的细胞、组织和器官以及控制其生长发育的技术。 主要技术有：（1）幼苗及较大植株的培养； （2）从植物体的各种组织、器官等外植体，经脱分化而形成的细胞聚集体的培养； （3）保持良好分散性的单细胞和较小细胞团的液体培养； （4）植物离体器官的培养； （5）未成熟或成熟的胚胎的离体培养。 ※次级代谢 产物 定义：指生物体生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物体无明显生理功能，或并非是生物体生长和繁殖所必需的物质，如抗生素、毒素、激素、色素等。 特征：（1）有明显的分类学区域界限； （2）其生物合成需在一定的条件下才能发生； （3）缺乏明确的生理功能； （4）是生命活动的多余成分。 了解内容 分生组织培养：指在人工培养基上培养茎端分生组织细胞。 外植体:指用于植物组织的培养的器官或组织的切段。 突变体：经过证实已发生遗传变异或新的培养物至少是通过一种诱变处理而发生变异所得的新细胞。 思考题 一、名词解释 植物细胞的全能性 次级代谢 外植体 突变体 愈伤组织 二、问答 1.什么叫植物组织和器官培养？主要包括哪些技术？ 2.什么叫次级代谢产物？具有哪些特征？ 第三节 植物细胞的形态及生理特征 一、植物细胞的形态 二、植物细胞的结构特征 植物细胞由细胞壁和原生质体两个部分组成。原生质体包括细胞质、细胞核和液泡。原始质体包括细胞质和细胞核。 与动物细胞和微生物细胞相比，植物细胞有三个特点：具有细胞壁、液泡和质体。 二、植物细胞的主要生理活性物质及其他化学组分 细胞中 除含有有生命的原生质体外，还有许多非生命的物质，均为x细胞代谢过程中的产物，一类是生理活性物质，对细胞内生化代谢和生理活动起着调节作用，含量少，但非常重要，另一类是后含物，是贮藏物质或废弃物质，分布于液泡内。 1.生理活性物质：对细胞内的生化反应和生理活动起调节作用的物质的总称。包括酶、维生素、植物激素和抗生素。 2.后含物：是贮藏物质或废弃物质。包括生物碱、糖苷类、挥发油、有机酸。 三、植物培养细胞的生理特征 一、主要特征： 1.细胞个体大（较微生物细胞大得多）抗剪切力差； 2.生长速度慢易被微生物污染，培养时需添加抗生素； 3.细胞易聚集成团，难进行悬浮培养； 4.培养时需供氧，但培养液黏度大，不受强力通风搅拌； 5.具有群体效应及解除抑制性； 6.细胞培养物滞留与细胞内，产量低； 7.细胞具有结构和功能全能性，即细胞可以分化为完整的植株。 二、植物细胞不同生长阶段的特征（了解） 1.延迟期：细胞分裂的初始期和最大生长期之间。2.加速期：细胞最大生长期和最大细胞浓度，最佳DNA和蛋白质积累率。 3.对数期：介于最大生长率和蛋白质合成完全停止期之间。 4.稳定期：细胞数稳定。 了解各个时期的特征 思考题 一、填空 1.与动物细胞和微生物细胞相比，植物细胞有三个特点：具有——、——和——。 2.植物细胞中含有两类代谢产物，一类是——，对细胞内生化反应和生理活动起调节作用；另一类是——，起贮藏物质或废弃物质的作用。 二、问答 简述植物细胞的生理特征 第四节 植物细胞培养的基本技术 可分为4个阶段：从普通的生长环境中分离植物组织→利用无菌技术对所需的植物材料进行无菌处理（以获得清洁的材料）→在严格控制的物理和化学环境中对植物材料进行培养和维持→将植物组织还原成可以种植的植株 一、植物材料的准备 植物组织的选择取决于工作目标，几乎植物的任何部分都能诱导而产生愈伤组织。 1.从年轻的植株上取得外植体（避免患病或太老的组织） 2.种子也是比较合适的材料之一（种子比