細胞工程技術的應用與展望

A. 細胞工程在教學上的應用

1937年，美國科學家懷特(White)配製出了植物組織培養用的培養基，他和當時的一些科學家，用煙草的莖段形成層細胞和胡蘿卜根的小塊組織，在人工培養的條件下，成功地誘導出了愈傷組織，植物組織培養終於取得了重大突破，但是他們未能從愈傷組織中誘導出芽和根來。1958年，美國植物學家斯圖爾德(F.C.Steward)等人，用胡蘿卜韌皮部的細胞進行培養，終於得到了完整植株，並且這一植株能夠開花結實，也證實了哈伯蘭特在五十多年前關於細胞全能性的預言。

科學家從提出預言到預言被證實，用了50多年的時間，在這期間你認為科學家主要摸索與探究的問題是什麼？

生：細胞培養需要什麼樣的條件。

師：能不能稍具體些？

生：培養基的配製，培養過程中要控制的條件。

師：非常有道理。我們在扦插植物的時候考慮的也是插在什麼樣的土壤中，扦插後如何進行管理，組培也一樣。但組織培養到底需要什麼樣的培養基，又需要什麼樣的培養條件呢？我們先了解教材中的實驗介紹，然後再作分析與討論。

上面的教學片段，展示的是植物組織培養從預言到通過實驗探究使預言成為事實的大體過程。通過這一情境的創設，不僅引起學生對於植物組培技術的學習興趣，也使學生了解植物組織培養技術的發展軌跡。使學生感悟，從植物枝條扦插可以成活，到細胞可以培養成完整個體的推測是一個邏輯推理的過程，正是這種推測，才會有異想天開的預言，有了預言才會促使人們去驗證這種預言的成立，一個原本看似天方夜譚的猜測才會成為事實。同時也使學生明確，科技的發展是漫長而曲折的過程，需要經過許多科學家的共同努力。

不同的細胞工程技術教學內容，創設的問題情境是不同的。從誘人的應用前景或者從解決現實社會生活中的問題入手，都可以創設出既能引起學生興趣，又可以誘導學生思維的問題情境。

B. 細胞工程的應用

樓上的復制那麼多干嗎！？
看的眼瘴！！！
樓主，生物課本上都有，你把那個掌握了就完全可以了，搞別的沒實際意義的。

C. 細胞工程在生物制葯中的應用及其發展前景 論文一樣的一篇

論生命細胞與元素周期系

在自然界存在的90種元素中，人體內約含有60多種，像是一座蘊藏著各種金屬的「礦藏」，它們構成人的健康和生命活動不可缺少的部分。其中鈉、鉀、鈣、鎂、碳、氮、氫、氧、硫、磷、氯等11種屬必需的宏量元素，集中在周期表前頭20個元素之內；已為人們所知的必需微量元素，象鐵、鋅、錳、銅、鈷、釩、鉻、硒等十餘種，多屬於第一長周期的元素。各國科學家雖然做過個別工作，但對它們的總體宏觀研究尚少。此外，對於自然界中的稀有和稀散元素的生化效應，例如第二、三長周期包括鉑系在內的元素，更是所涉不多。就它們對機體的生化和生理效應而言，究竟遵循怎樣的自然規律呢？

在探索生命起源及其奧秘的進軍中，酶、蛋白質、基因遺傳、細胞生物學直至醫學的迅速發展，趨向於用化學語言進行表達，使得當今研究微量元素與生物體的關系，已構成現代生命科學中一個極富活力的領域。難怪諾貝爾獎金獲得者、美國醫學教授A.Kornberg疾呼，要「把生命理解成化學」了。

一 s區和p區元素的縱橫規律

近幾年來，我們研究小組選用一種世界性的淡水纖毛蟲——四膜蟲上海株（Tetrahy-mena，Shanghaiensis）作實驗的生物細胞模型，較系統地探討了周期表中ⅠA、ⅡA、ⅢA。ⅣA、部分ⅤA、ⅥA等主族元素對細胞生長分裂的作用。發現它們對細胞的刺激、促進作用或毒性抑制的強弱，具有如下的變化趨勢（見表1）：

表1部分主族元素對細胞的作用

具有較寬的促進生長濃度范圍，表示該元素離子的營養作用較好；抑制生長分裂的濃度低，表示它具有較大的毒性。Ⅲ價以上的主族元素為陰離子形式或類陽離子存在。

由此可見，當主族元素處於一定的化合穩態時，它對生物細胞的營養或毒性作用，主要與元素本身的性質或周期表中的位置有關。根據上述規律性，便可判斷某元素的有益或毒害作用，從而給生物微量元素對機體的作用探討提供重要的參考和預示。Se、As雖也屬人體必需的微量元素，但濃度稍高即顯劇毒。

曾有人提到，某些毒性元素較集中於周期表右下方，這恰符合我們歸納的規律性范圍。

二 d區過渡元素的生物周期關系

我們得到過渡元素對蟲群生長的相對增殖率R與元素離子濃度c的27個系列曲線。圖1中R＞100％的數值為生化促進作用，而R＜100％的數值為毒性抑製作用。按美國科學家Luckey有關葯性的動物試驗分類法，這里多數過渡元素的R－c曲線呈β型，即低濃葯物顯示一定程度的刺激或促進作用；Rh和W這兩種元素離子，即使在極低濃度下也沒有看到促進作用，它們只顯示抑制情形，屬α型。

將R-c系列曲線中各元素離子開始促進蟲群增殖的濃度經濃度單位換算後依原子序數Z作圖，得圖2。這里值得注意的是，在同一周期里，並不像主族元素那樣，出現從左至右有規律的變化情形，而是形成了一條峰巒起伏的曲線。這正是過渡元素與四膜蟲細胞作用的特性表徵。

將過渡元素在海水中的豐度（圖3）與圖2對比，由兩條曲線起伏相映的情形可見，過渡元素在海水中的豐度峰值基本上與促進的元素圖相對應。對於豐度較大的元素，因生物細胞在海湖中長期生存進化已適應的關系，其刺激蟲群增殖所需的濃度也較大；對於豐度較小的稀有元素，其刺激蟲群生長分裂所需的濃度相應則低。仔細比較兩圖，個別情形不盡一致，例如Fe峰的相對位置差得懸殊些，可能是它在海水中的豐度屬各離子存在形式（包括Fe2+、Fe3+乃至含Fe的多核聚合物等）的總和，而我們的實驗只採用了Fe2+離子之故。

四膜蟲是一種單細胞原生動物，既相當於多細胞生物的一個細胞，又是一個能獨立進行各種生命活動和繁衍後代，並能傳遞遺傳性狀的完整生物體。我們用的是上海四膜蟲，無性繁殖系。以它作細胞模型進行受刺激促進或被抑制的試驗，可顯示或反映生命細胞與自然環境的依存關系。當自然界中脊椎動物由海洋移向海濱時，它們體內那些依賴宏量和微量元素的種種化學系統，已經在長期進化中被穩定了下來。其中各種化學元素量是不同的，因而當生物接受環境中的外加物質時，它的反響系統也將有所差別。以上兩圖（圖2和圖3）相互呼應的情形，反映了有機細胞的進化歷程，從而強力支持生命起源和進化的海洋說。

與s區元素比較起來，d區過渡元素離子的外層出現8-18e（如 Fe2+、Co2+等）或18e（如Zn2+）的電子構型。它們具有較高的有效核電荷和較小的離子半徑，因而極化作用較強，在溶液體系中容易使配位水分子發生分解。許多金屬離子在水溶液中是以水合離子存在的，其水解反應可寫成：

現以第一過渡系列[M(H2O)x-1(OH)](n-1)+配離子的一級穩定常數logβ1依中心原子M的原子序數Z作圖，示於圖4a；將圖 4a與圖 2比較看出，各個元素起伏或消漲的趨勢兩者一致，即具有較大穩定常數的元素，其起始促進濃度相對也高，反之亦然。說明各元素離子在本實驗中的存在形態（四膜蟲培養體系的pH值為7.2），很可能即是經微弱水解與OH-基結合的配離子。這也許是第一過渡系陽離子作為生物微量元素時，與ⅠA、ⅡA主族陽離子，以及其餘主族元素陰離子不存在共同規律性的原因之一。

有人認為，水解能力隨表示離子極化能力的離子勢e2/r的增大而增加，我們根據實驗中各元素的化合價態，由阿倫尼烏斯的離子半徑算得離子勢（圖4b）。由此可見，離子勢的變化趨向雖也粗略近似，但遠不如一級羥基配離子穩定常數的趨向（圖4a）吻合。這說明，採用過渡元素的穩定化合態做生物細胞的試驗，當這些無機離子尚未與生物大分子結合之前，可由它們形成羥基配離子的穩定性得到合理的解釋。

至於同一副族元素之間的關系，與同一主族元素之間的變化趨勢相同，即較重元素的生物毒性相對較大。

三 f區稀土元素的歸屬

我們對稀土元素的研究發現，輕稀土元素La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Sm3+和Eu3+六種離子對細胞的生長均有明顯的促進作用；重稀土元素如 Tm3+、Yb3+離子雖也有一定的刺激促進，但濃度稍大即顯出毒性抑製作用。它們之間具有如下趨勢（表2）：

表2三價稀土元素對四膜蟲生長的影響

由表2看出，隨著稀土系列Z的增加，促進作用的濃度區間由寬變窄，而抑制蟲群生長分裂的濃度也愈來愈小，從而表明輕稀土的促進作用優於重稀土元素。其中Y3+的排列是按通常離子半徑遞減的次序。這從細胞層次上與我國農業以輕稀土做微肥對作物有增產效果相符。我們提出，它們可能歸納為新的一類輔助營養元素，稱「nutritious nonessential elements」，即既不是維持生命所必需，也不屬於對人體有強烈毒害的元素。

當元素處於穩定的化合態時，它對生物體細胞的營養或毒性作用，主要與元素本身的性質或它在周期表中的位置有關。在生命起源和進化的過程中，看來生物更喜歡選擇較輕的元素，並且是與海洋環境中的豐度及其生物利用度緊密相關的。

基於上述研究揭示，原來生物體內似乎雜亂無章的幾十種微量元素，變成主次分明、深淺有別的圖譜，它們以演奏生命交響曲的音符融匯成「生物體內的化學元素圖譜」（見圖5）。

綜觀生物元素在周期表中所佔的位置，近似動物體型，或許「潛示」生命的存在？隨著生物進化的結果和規律性，自然界向人們展示出一幅更加豐實絢麗的元素周期系。它不僅表明各元素及化合物的物理、化學性質，看來也能預示它們的生物學性質。從而給無機化學，首先是生物無機化學、配位化學和生命科學增添了有趣的活力。

D. 細胞工程技術的介紹

細胞工程技術(cell engineering)是細胞生物學與遺傳學的交叉領域，主要利用細胞生物學的原理和方法，結合工程學的技術手段，按照人們預先的設計，有計劃地改變或創造細胞遺傳性的技術。包括體外大量培養和繁殖細胞，或獲得細胞產品、或利用細胞體本身。主要內容包括：細胞融合、細胞生物反應器、染色體轉移、細胞器移植、基因轉移、細胞及組織培養。

E. 舉例說明細胞工程的應用領域有哪些

細胞工程作為科學研究的一種手段，已經滲入到生物工程的各個方面，成為必不可少的配套技術。在農林、園藝和醫學等領域中，細胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。

1、糧食與蔬菜生產
利用細胞工程技術進行作物育種，是迄今人類受益最多的一個方面。中國在這一領域已達到世界先進水平，以花葯單倍體育種途徑，培育出的水稻品種或品系有近百個，小麥有30個左右。其中河南省農科院培育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗銹病、抗白粉病等優良性狀。
在常規的雜交育種中，育成一個新品種一般需要8～10年，而用細胞工程技術對雜種的花葯進行離體培養，可大大縮短育種周期，一般提前2～3年，而且有利優良性狀的篩選。前面已介紹過的微繁殖技術，在農業生產上也有廣泛的用途，其技術比較成熟，並已取得較大的經濟效益。例如，中國已解決了馬鈴薯的退化問題，日本麒麟公司已能在1000升容器中大量培養無病毒微型馬鈴薯塊莖作為種薯，實現種薯生產的自動化。通過植物體細胞的遺傳變異，篩選各種有經濟意義的突變體，為創造種質資源和新品種的選育發揮了作用。現已選育出優質的番茄、抗寒的亞麻、以及水稻、小麥、玉米等新品系。有希望通過這一技術改良作物的品質，使它更適合人類的營養需求。
蔬菜是人類膳食中不可缺少的成分，它為人體提供必需的維生素、礦物質等。蔬菜通常以種子、塊根、塊莖、插扦或分根等傳統方式進行繁殖，化費成本低。但是，在引種與繁育、品種的種性提純與復壯、育種過程的某些中間環節，植物細胞工程技術仍大有作為。例如，從國外引進蔬菜新品種，最初往往只有幾粒種子或很少量的塊根、塊莖等。要進行大規模的種植，必須先大量增殖，這就可應用微繁殖技術，在較短時間內迅速擴大群體。在常規育種過程中，也可應用原生質體或單倍體培養技術，快速繁殖後代，簡化制種程序。另外，還可結合植物基因工程技術，改良蔬菜品種。

2、園林花卉
在果樹、林木生產實踐中應用細胞工程技術主要是微繁殖和去病毒技術。幾乎所有的果樹都患有病毒病，而且多是通過營養體繁殖代代相傳的。用去病毒試管苗技術，可以有效地防止病毒病的侵害，恢復種性並加速繁殖速度。目前，香蕉、柑橘、山楂、葡萄、桃、梨、荔枝、龍眼、核桃等十餘種果樹的試管苗去病毒技術，已基本成熟。香蕉去病毒試管苗的微繁殖技術已成為產業化商品化的先例之一。因為香蕉是三倍體植物，必須通過無性繁殖延續後代，傳統方法一般採用芽繁殖，感病嚴重，繁殖率低；而採用去病毒的微繁殖技術不僅改進了品質，畝產量約提高30%～50%，很容易被蕉農接受。
近年來，對經濟林木組織培養技術的研究也受到很大的重視。採用這一技術可比常規方法提前數年進行大面積種植。特別是有些林木的種子休眠期很長，常規育種十分費時。據不完全統計，現已研究成功的林木植物試管苗已達百餘種，如松屬、桉樹屬、楊屬中的許多種，還有泡桐、槐樹、銀杏、茶、棕櫚、咖啡、椰子樹等。其中桉樹、楊樹和花旗松等大面積應用於生產，澳大利亞已實現桉樹試管苗造林，用幼芽培養每年可繁殖40萬株。
植物細胞工程技術使現代花卉生產發生了革命性的變化。1960年，科學家首次利用微繁殖技術將蘭花的愈傷組織培養成植株後，很快形成了以組織培養技術為基礎的工業化生產體系——蘭花工業。現在，世界蘭花市場上有150多種產品，其中大部分都是用快速微繁殖技術得到的試管苗。從此，市場供應擺脫了氣候、地理和自然災害等因素的限制。至今，已報道的花卉試管苗有360餘種。已投入商業化生產的有幾十種。中國對康乃馨、月季、唐昌蒲、菊花、非洲紫羅蘭等品種的研究較為成熟，有的也已商品化，並有大量產品銷往港澳及東南亞地區。

3、臨床醫學與葯物
自1975年英國劍橋大學的科學家利用動物細胞融合技術首次獲得單克隆抗體以來，許多人類無能為力的病毒性疾病遇到了剋星。用單克隆抗體可以檢測出多種病毒中非常細微的株間差異，鑒定細菌的種型和亞種。這些都是傳統血清法或動物免疫法所做不到的，而且診斷異常准確，誤診率大大降低。例如，抗乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）的單克隆抗體，其靈敏度比當前最佳的抗血清還要高100倍，能檢測出抗血清的60%的假陰性。
近年來，應用單克隆抗體可以檢查出某些還尚無臨床表現的極小腫瘤病灶，檢測心肌梗死的部位和面積，這為有效的治療提供方便。單克隆抗體並已成功地應用於臨床治療，主要是針對一些還沒有特效葯的病毒性疾病，尤其適用於抵抗力差的兒童。人們正在研究「生物導彈」——單克隆抗體作載體攜帶葯物，使葯物准確地到達癌細胞，以避免化療或放射療法把正常細胞與癌細胞一同殺死的副作用。
單克隆抗體可以精確地檢測排卵期。新一代免疫避孕葯也在研製之中，其基本原理是用精子，卵透明帶或早期胚胎來制備單克隆抗體，將它們注入婦女體內，人體就會產生對精子的免疫反應，從而起到避孕作用。人類體外受精技術的日趨成熟，使人類對生育活動有了較大的選擇餘地，促進優生優育，提高人口素質，也為不孕症患者或不宜生育的人帶來福音。
生物葯品主要有各種疫苗、菌苗、抗生素、生物活性物質，抗體等，是生物體內代謝的中間產物或分泌物。過去制備疫苗是從動物組織中提取，得到的產量低而且很費時。現在，通過培養、誘變等細胞工程或細胞融合途徑，不僅大大提高了效率，還能制備出多價菌苗，可以同時抵禦兩種以上的病原菌的侵害。用同樣的手段，也可培養出能在培養條件下長期生長、分裂並能分泌某種激素的細胞系。1982年美國科學家用誘變和細胞雜交手段，獲得了可以持續分泌干擾素的體外培養細胞系，現已走向應用。

4、繁育優良品種
目前，人工受精、胚胎移植等技術已廣泛應用於畜牧業生產。精液和胚胎的液氮超低溫（-196攝氏度）保存技術的綜合使用，使優良公畜、禽的交配數與交配范圍大為擴展，並且突破了動物交配的季節限制。另外，可以從優良母畜或公畜中分離出卵細胞與精子，在體外受精，然後再將人工控制的新型受精卵種植到種質較差的母畜子宮內，繁殖優良新個體。綜合利用各項技術，如胚胎分割技術、核移植細胞融合技術、顯微操作技術等，在細胞水平改造卵細胞，有可能創造出高產奶牛、瘦肉型豬等新品種。特別是幹細胞的建立，更展現了美好的前景。

F. 簡述植物細胞工程的主要應用領域和今後的發展趨勢

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。它主要由兩部分構成，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。另一個則是下游工程，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。顧名思義，植物細胞工程，當然就是針對植物細胞的細胞工程了，它是細胞工程的一個重要組成部分。
自1904年Hanning成功培養離體胚以來，伴隨著相關理論與技術的飛速發展，植物細胞工程也取得了巨大的成就。現在，我們已經可以利用細胞融合及DNA重組等現代生物技術從細胞和分子水平改良現有品種甚至於組建新品種。1983年轉基因植物問世，並於1986年起被批准進入田間試驗，美國APHIS到97年1月31日已批准多達兩千五百八十四例田間試驗。不僅如此，一些轉基因植物已經開始進行商業化生產。從1994年Calgene公司的延熟番茄FLAVRSAVRTM成為首例被批准進行商業化生產的轉基因作物開始，其後截止至1997年1月，美國已批准十七例，加拿大十八例，澳大利亞四例，日本七例。我國農業部也已於97年上半年批准了轉基因延熟番茄的商業化。由此可見，植物細胞工程將對我們的生活產生越來越大的影響，我們應對此加以重視，了解一些新的研究成果及新技術，以求在生物工程這個二十一世紀的龍頭產業中佔有一席之地。
植物細胞工程涉及諸多理論原理及實際操作技術，首當其沖的自然是培養技術，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，各種培養基制備及很多操作方法已經基本規范化。針對植物的培養主要有植物組織培養、植物細胞培養、花葯及花粉培養、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。花粉及花葯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保存細胞，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。
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、操作技術以及設備的發展。隨著基因組學的發展，各項基因組計劃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劃的進程。擬南芥基因組計劃將於2004年完成，水稻、番茄和玉米基因組的測序也正在進行。是類計劃所提供的信息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、更准確的理論依據。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導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零下一百九十六是使度，遠遠低於一般細胞新陳代謝作用停止的溫度（零下一百三十攝氏度）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。
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，對剪切力的敏感、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2萬升規模的生物反應器中培養煙草細胞的能力。而日本的三井石化也已經在使用七百五十升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佔有很大的比例，一般為百分之六十，有些甚至高達百分之八十至百分之九十，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劃(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。
誠然，細胞工程的偉大和神奇確實令人驚嘆不已，但隨著這一類技術的迅猛發展，基因產品的廣泛應用，其安全性已引起了人們的廣泛關注。雖然從本質上來講，轉基因植物和常規育成的品種是一樣的，兩者都是在原有品種的基礎上對其一部分進行修飾，或增加新特性，和消除原來的不利性狀，但是，以前所用的有性雜交僅僅局限於種類和近緣種之間，而轉基因植物卻大膽突破了這一局限，其外源基因可以來自植物、微生物甚至動物。在這種情況下，人們對可能出現的新組合、新性狀是否會影響人類健康和生物環境還缺乏足夠的認識和經驗。至少從目前來說，我們還不可能很精確的預測某一個外源基因在新的遺傳背景中會產生什麼樣的相互作用。並且，轉基因植物還可以對它所在的環境產生一定的影響。比如現在應用最多的抗除草劑基因就可能通過同屬野生植物異花傳粉而逐漸擴散進入自然界，從而使雜草的控制變得更加困難；而抗蟲、抗病基因也有可能通過類似的途徑轉移到環境，給野生種群帶來選擇優勢而變得無法收拾。雖然現在一般通過生殖隔離（設置緩沖作物帶和隔離區）來防止基因漂流至臨近作物，但若進行大規模生產和推廣時就會難於加以控制。另外，轉基因作物還可能造成對微生物的影響，Hoffman等就曾發現轉基因油菜中的基因可轉至黑麴黴中，雖然機制還不明確，但至少存在這個事實。自然界中存在著植物病毒間異源重組，病毒的異源包裝（轉移包裝）可以改變其宿主范圍。轉基因植物表達的病毒外殼蛋白在體外實驗中可以包裝入侵的另一種病毒的核酸，產生一種新病毒，雖然在小規模的田間實驗中並未發現這種情況，但長期的大規模生產應用中是否也是怎樣呢？此外，公眾對轉基因植物的接受性和標簽問題得到也是我們應該考慮的問題。
由此可見，細胞工程是一柄雙刃劍，在造福於人類的同時也可能毀滅人類，甚至整個地球。這就要求我們在大力發展的同時注意其安全性，不斷完善理論以技術，使其更好地為人類服務。

G. 細胞工程有哪些具體應用

細胞工程作為科學研究的一種手段，已經滲入到生物工程的各個方面，成為必不可少的配套技術。在農林、園藝和醫學等領域中，細胞工程正在為人類做出巨大的貢獻。

1、糧食與蔬菜生產

利用細胞工程技術進行作物育種，是迄今人類受益最多的一個方面。中國在這一領域已達到世界先進水平，以花葯單倍體育種途徑，培育出的水稻品種或品系有近百個，小麥有30個左右。其中河南省農科院培育的小麥新品種，具有抗倒伏、抗銹病、抗白粉病等優良性狀。

2、園林花卉

在果樹、林木生產實踐中應用細胞工程技術主要是微繁殖和去病毒技術。幾乎所有的果樹都患有病毒病，而且多是通過營養體繁殖代代相傳的。

3、繁育優良品種

目前，人工受精、胚胎移植等技術已廣泛應用於畜牧業生產。精液和胚胎的液氮超低溫（-196攝氏度）保存技術的綜合使用，使優良公畜、禽的交配數與交配范圍大為擴展，並且突破了動物交配的季節限制。

(7)細胞工程技術的應用與展望擴展閱讀：

細胞工程的特點：

1、前沿性：現代生物技術的熱點。

2、爭議性：新技術給倫理道德帶來的沖擊。

3、綜合性：多學科交叉。

4、應用性：工程類課程，重在產品與技術。

研究內容：

動植物細胞與組織培養、細胞融合（新的物種或品系、單克隆抗體）、細胞核移植（無性繁殖、克隆動物）、染色體工程（多倍體育種，例：八倍體小黑麥）；

胚胎工程（優良品種、試管嬰兒）、幹細胞與組織工程（胚胎幹細胞、組織幹細胞）、轉基因生物與生物反應器（轉基因動物、轉基因植物）。

H. 細胞工程和細胞培養技術是怎樣發展起來的

細胞工程的發展歷史與應用是指應用細胞生物學、發育生物學、遺傳學和分子生物學等方法，通過類似於工程學的步驟，在細胞後細胞器水平上按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質，以獲得新的生物物種、品種或特種細胞產品的一門綜合性技術。隨著科學的發展和人們對生命科學的深入探索，細胞工程技術必將會在工業、農業、環境保護、資源利用等領域發揮越來越重要的作用。

細胞工程的理論基礎是細胞學說和細胞全能性學說。1839年，Schwann和Schleiden建立了細胞學說，細胞學研究進入快速發展階段。德國學者Haberlandt（1902年）在發表的《植物細胞立體培養實驗》的論文中提出了細胞全能性的觀點。Hänning（1904年）進行了幼胚的立體培養，在含有糖、無機鹽、氨基酸和植物提取物的培養基上，培養蘿卜和辣根菜的幼胚，發現離體幼胚均可充分發育，並且可以提前萌發成苗。
1925年，Laibach培養亞麻種間雜交幼胚獲得成功，並得到雜交種。從20世紀20年代起，幼胚培養被用來挽救遠緣雜交早期敗育的胚胎，因此可以認為，幼胚培養和胚胎拯救（embyrorescue）技術是最早應用的植物細胞工程技術。
20世紀30年代，植物組織培養技術基本建立。李繼侗（1933年）將3mm以上的銀杏胚培養成功，並且發現加入胚乳汁可以促進離體胚的成長。1937年，White發現B族維生素、吲哚乙酸對植物生長具有促進作用。1937~1939年，White、Gautheret和Nobercourt分別建立了植物組織的連續培養物，使離體的植物組織可以在人工培養基上不斷生長，從而奠定了現代組織培養的基礎。
20世紀60年代初，Cocking等人用纖維素酶來分離植物原生質體並獲得成功。分離得到的原生質體在培養過程中，可長出新壁，進行分裂和分化，最終形成完整植株。獲得成功的植物有胡蘿卜、矮牽牛、油菜、石刁柏等。
在動物學界，1907年美國生物學家哈里森用蓋玻片懸滴培養蛙胚神經組織，存活數周，而且觀察到細胞生長現象，開創了動物細胞培養的先河。
德國胚胎學家Spemamm（1938年）認為，早期胚胎細胞具有高度的分化潛能，將胚胎的細胞核移植到去核卵母細胞中，可以發育為新的胚胎。Briggs和Kings（1952年）把非洲豹蛙囊胚的細胞核一到去核的卵母細胞中，得到了非洲豹蛙的胚胎克隆後代，從而證實了Spemamm的觀點。
Okata（1962年）發現仙台病毒（Sendal virus）可誘發艾氏腹水瘤細胞融合，形成多核細胞，為動物細胞融合技術的發展奠定了基礎。諾貝爾醫學和生理學獎獲得者Cesar Milstein和Geoger Kohler（1975年）將免疫小鼠的脾細胞和小鼠骨髓瘤細胞進行融合，獲得了既能在體外無限繁殖，又能產生特異性抗體的雜交瘤細胞，有力的促進了免疫學的發展。
細胞工程技術發展迅速，試管植物、試管動物、轉基因生物反應器等相繼問世。以色列用胚胎幹細胞培養出人類心臟組織，可以正常跳動，以及美國培養的造血先驅細胞、中國培養的胃和腸粘膜組織等。1977年英國利用胚胎工程技術成功地培養出世界首例試管嬰兒，1997年英國首次克隆出綿羊「多莉」，2001年英國又培育出首批轉基因豬。