细胞工程是生物工程的一个重要方面.总的来说,它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,在细胞水平上进行的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养.当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面.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.
一、基本操作
细胞工程的基本操作技术主要包括：
（1）无菌操作技术,细胞工程的所有实验都要求在无菌条件下进行,所以实验者必须十分认真细心地把好无菌操作这道关.
（2）细胞培养技术,细胞培养是指动物、植物和微生物细胞在体外无菌条件下的保存和生长.细胞培养技术包括取材除菌；配制培养基；对培养基除菌或灭菌；采用无菌操作进行接种；在培养室培养,并控制种类细胞生长所需的最佳培养条件,如温度、湿度、光照、氧气、二氧化碳等；当细胞达到一定生物量时应及时收获或传代；
（3）细胞融合技术,采取一定的措施诱导细胞同步化生长,对于成功地进行细胞融合及代谢物的生产具有十分重要的作用.
二、分类
根据设计要求,按照需要改造的遗传物质的不同操作层次,可细胞工程学分为染色体工程、染色体组工程、细胞质工程和细胞融合工程等几个方面.
(1)染色体工程 染色体工程是按人们需要来添加或削减一种生物的染色体,或用别的生物的染色体来替换.可分为动物染色体工程和植物染色体工程两种.动物染色体工程主要采用对细胞进行微操作的方法(如微细胞转移方法等)来达到转移基因的目的.植物细胞工程目前主要是利用传统的杂交回交等方法来达到添加、消除或置换染色体的目的.
(2)染色体组工程 染色体组工程是整个改变染色体组数的技术.自从1937年秋水仙素用于生物学后,多倍体的工作得到了迅速发展,例如得到四倍体小麦,八倍体小黑麦等.
(3)细胞质工程 又称细胞拆合工程,是通过物理或化学方法将细胞质与细胞核分开,再进行不同细胞间核质的重新组合,重建成新细胞.可用于研究细胞核与细胞质的关系的基础研究和育种工作.
(4)细胞融合工程 是用自然或人工的方法使两个或几个不同细胞融合为一个细胞的过程.可用于产生新的物种或品系(植物上用得多,动物上用得少)及产生单克隆抗体等.其中单克隆抗体技术利用克隆化的杂交瘤细胞分泌高度纯一的单克隆抗体,具有很高的实用价值,在诊断和治疗病症方面有着广泛的应用前途.
大规模的细胞培养可分为三个层次：单个细胞培养、组织培养和器官培养.植物细胞和原生质体培养技术可以用于育种,也可用于各类植物的快速繁殖,在培养无毒苗、长期贮存种子和生产次生代谢产物等方面发挥作用.动物细胞培养技术可用于制取许多有应用价值的细胞产品,如疫苗和生长因子等.利用细胞培养系统可进行毒品和药物检测；一些培养细胞可用于治疗.
三、细胞工程的应用
（一）动物细胞工程的应用
1.在疫苗生产上的应用 疫苗是一种其主要成分具有免疫原性的蛋白质.它是利用动物细胞大规模培养技术生产的最成熟的一种产品.例如讲乙型肝炎表面抗原基因插入哺乳动物细胞内进行高效表达,已生产出乙型肝炎疫苗.
2．在干扰素生产上的应用 干扰素是以一种在同种细胞上具有广谱抗病毒活性的蛋白质,其活性的发挥受细胞基因组的调节和控制,涉及RNA和蛋白质的合成.
3.繁育优良品种 目前,人工受精、胚胎移植等技术已广泛应用于畜牧业生产.精液和胚胎的液氮超低温（ -196摄氏度）保存技术的综合使用,使优良公畜、禽的交配数与交配范围大为扩展,并且突破了动物交配的季节限制.另外,可以从优良母畜或公畜中分离出卵细胞与精子,在体外受精,然后再将人工控制的新型受精卵种植到种质较差的母畜子宫内,繁殖优良新个体.综合利用各项技术,如胚胎分割技术、核移植细胞融合技术、显微操作技术等,在细胞水平改造卵细胞,有可能创造出高产奶牛、瘦肉型猪等新品种.特别是干细胞的建立,更展现了美好的前景.
4.临床医学与药物 自1975年英国剑桥大学的科学家利用动物细胞融合技术首次获得单克隆抗体以来,许多人类无能为力的病毒性疾病遇到了克星.用单克隆抗体可以检测出多种病毒中非常细微的株间差异,鉴定细菌的种型和亚种.这些都是传统血清法或动物免疫法所做不到的,而且诊断异常准确,误诊率大大降低.
（二）植物细胞工程的应用
1. 在果树园林花卉 林木生产实践中应用细胞工程技术主要是微繁殖和去病毒技术.几乎所有的果树都患有病毒病,而且多是通过营养体繁殖代代相传的.用去病毒试管苗技术,可以有效地防止病毒病的侵害,恢复种性并加速繁殖速度.近年来,对经济林木组织培养技术的研究也受到很大的重视.采用这一技术可比常规方法提前数年进行大面积种植.特别是有些林木的种子休眠期很长,常规育种十分费时.植物细胞工程技术使现代花卉生产发生了革命性的变化.1960年,科学家首次利用微繁殖技术将兰花的愈伤组织培养成植株后,很快形成了以组织培养技术为基础的工业化生产体系——兰花工业.现在,世界兰花市场上有150多种产品,其中大部分都是用快速微繁殖技术得到的试管苗.从此,市场供应摆脱了气候、地理和自然灾害等因素的限制.
2.粮食与蔬菜生产 利用细胞工程技术进行作物育种,是迄今人类受益最多的一个方面.我国在这一领域已达到世界先进水平,以花药单倍体育种途径,培育出的水稻品种或品系有近百个,小麦有30个左右.在常规的杂交育种中,育成一个新品种一般需要8～10年,而用细胞工程技术对杂种的花药进行离体培养,可大大缩短育种周期,一般提前2～3年,而且有利优良性状的筛选.前面已介绍过的微繁殖技术,在农业生产上也有广泛的用途,其技术比较成熟,并已取得较大的经济效益.蔬菜是人类膳食中不可缺少的成分,它为人体提供必需的维生素、矿物质等.蔬菜通常以种子、块根、块茎、插扦或分根等传统方式进行繁殖,化费成本低.但是,在引种与繁育、品种的种性提纯与复壮、育种过程的某些中间环节,植物细胞工程技术仍大有作为.
3．在食品工业中的应用
A 生产香料 利用植物细胞大规模培养技术已能生产西多种香料物质.例如,在热带栀子花的细胞培养中产生的单萜葡萄苷、格尼帕甙和乌口树甙的产量很高.
B 生产调料 利用植物细胞培养已能生产较多的天然调料,例如在甜叶菊的培养细胞中能积累甜菊苷,此物质是一种天然甜味剂,味道大约是制糖的300倍.
四.细胞工程的前景
细胞工程已经渗透到人类生活的许多领域,取得了许多具有开发性的研究成果,有的在生产中推广,收到了明显的经济和社会效益.随细胞工程技术研究的不断深入,它的前景和产生的影响将会日益地显示出来.
动物细胞培养工程发展的总方向是:大型化、自动化、精巧化、低成本、高细胞密度、高目的产品产量.具体地说,就是:
(1) 开发能高密度生长、能分泌大量目标产品的细胞系.这些细胞系应具有放大的目的基因或具有选择性标记,从而可以保持对特定产物的表达.
(2) 开发细胞生长性能优良、解离细胞容易,并能重复使用的新型廉价微载体.
(3) 研制更大规模的高无菌条件的生物反应器和剪切力小、混合性能良好的新型搅拌系统.
(4) 将其它领域(诸如自动控制、传感器)的高精尖技术移植于细胞培养工程领域,以提高大规模培养的自动化、精巧化水平,并能更经济地设计流加或灌注培养过程.
(5) 由于某些生长因子基因在导入哺乳动物细胞后,其表达产物有可能使细胞脱离血清生长,这一途径对于今后的哺乳动物细胞基因工程有很大吸引力,并将推动无血清培养基的开发进入一个崭新阶段.
植物细胞工程技术是现代生物技术中发展比较成熟的技术,是植物改良的有效途径和方法.随着现代农业的不断拓展,植物细胞工程技术应不断开拓新的应用领域,如推动植物细胞工程技术与空间技术的结合,发展空间细胞融合技术,加强海洋生物技术的应用,利用植物细胞工程技术培育海藻新品种,生产海洋来源的植物功能产品,开拓植物细胞工程在环境保护中的应用等.
细胞工程作为科学研究的一种手段,已经渗入到生物工程的各个方面,成为必不可少的配套技术.在农林、园艺和医学等领域中,细胞工程正在为人类做出巨大的贡献.
温馨提示：答案为网友推荐，仅供参考