资源描述
专题专题2 2 细胞工程细胞工程 应用细胞生物学和分子生物学应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细胞细胞器水平器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内遗传物质或获得细胞产品改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。细胞工程细胞工程细细胞胞工工程程应用的原理和方法应用的原理和方法细胞生物学和细胞生物学和分子生物学分子生物学细胞整体水平或细胞器水平按照人们的意愿来改按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质变细胞内的遗传物质或获得细胞产品或获得细胞产品概念概念分类分类植物细胞工程植物细胞工程xxkxxk研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平动物细胞工程动物细胞工程xxkxxk前者前者: :是细胞水平或细胞器水平上生物技术是细胞水平或细胞器水平上生物技术, ,后者后者: :是分子水平上的生物技术。是分子水平上的生物技术。克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术，水平上的技术，培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。细胞工程与基因工程相比：细胞工程与基因工程相比：细胞细胞分子分子思考思考: :科技探索之路科技探索之路扦插能否培育成完整的植株呢？能否培育成完整的植株呢？科技探索之路科技探索之路1902(德国德国)哈伯兰特：细胞全能性哈伯兰特：细胞全能性1937(美国美国)怀特：烟草茎段形成层怀特：烟草茎段形成层植株植株1958(美国美国)斯图尔德：胡萝卜根斯图尔德：胡萝卜根胡萝卜胡萝卜1965 沃索：烟草单细胞沃索：烟草单细胞植株植株1970 斯图尔德：悬浮培养单细胞斯图尔德：悬浮培养单细胞植株植株20世纪世纪70年代年代 克隆克隆1907(美国美国)哈里森：淋巴液哈里森：淋巴液 蝌蚪的神经元细胞蝌蚪的神经元细胞20世纪世纪60年代年代(中国中国)童第周：鱼类细胞核移植童第周：鱼类细胞核移植1975(英国英国)米尔斯坦和米尔斯坦和(德国德国)科勒：单克隆抗体技术科勒：单克隆抗体技术 1996年年7月月(英国英国)克隆羊多莉诞克隆羊多莉诞生生科技探索之路科技探索之路已高度分化已高度分化 完整植株？完整植株？2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.12.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术离体的组离体的组织或器官织或器官或细胞或细胞已分化的细胞，已分化的细胞，经经诱导诱导失去特失去特有结构和功能有结构和功能而转变成未分而转变成未分化细胞的过程。化细胞的过程。脱分化脱分化愈伤愈伤组织组织具有分生具有分生能力的薄能力的薄壁细胞壁细胞再分化再分化根、芽根、芽植株植株原理：原理： 细胞的全能性：具有某种生物全部遗传信细胞的全能性：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。的潜能。发育过程没有表现全能性：发育过程没有表现全能性： 在特定时间和空间条件下，细胞中的在特定时间和空间条件下，细胞中的基因会基因会有选择性的表达有选择性的表达出各种蛋白质，从出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官。而构成生物体的不同组织和器官。1）受精卵）受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞2）植物细胞全能性一般比动物细胞强）植物细胞全能性一般比动物细胞强全能性的比较全能性的比较xxkxxk例例L L、有关全能性的叙述，不正确的是、有关全能性的叙述，不正确的是A A受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高B B生物体内细胞由于分化，全能性不能表达生物体内细胞由于分化，全能性不能表达C C卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高性很高XXKXXKD D植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性全能性XXKXXKC例例2 2、在生物体内，细胞没有表现出全能、在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是性，而是分化为不同的组织、器官，是因为因为 ( )( )A A基因的表达有选择性基因的表达有选择性 B B不同的细胞内基因不完全相同不同的细胞内基因不完全相同C C细胞丧失了全能性细胞丧失了全能性 D D在个体发育的不同时期，细胞内的基在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化因发生了变化A胡萝卜的植物组织培养：胡萝卜的植物组织培养：P34切取形成层切取形成层接种到诱导培养基接种到诱导培养基诱导愈伤组织诱导愈伤组织试管苗的形成试管苗的形成移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化接种到分化培养基接种到分化培养基1.1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？械的灭菌和实验人员的无菌操作？提示：植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分，有利于培养物的生长，然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长，所以植物组织培养过程中污染现象经常发生。培养基一旦被污染，迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养，而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质，导致培养物迅速死亡。 2.2.在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？证吗？ 提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能提示：胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。可以让学生参考利用胡萝卜根进行组织培养难。可以让学生参考利用胡萝卜根进行组织培养的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进的实验，尝试设计出利用胡萝卜的茎、叶、花进行组织培养的实验流程。行组织培养的实验流程。3.请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。流程简图。植物组织培养：植物组织培养： 1 1、 概念概念 P36P36 在无菌和人工控制条件下在无菌和人工控制条件下, ,将离体的将离体的植物器官、组织、细胞，培养在植物器官、组织、细胞，培养在人工配制人工配制的培养基的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。株。2 2、理论基础：、理论基础：细胞的全能性细胞的全能性例例3.3.下列属于组织培养的是：下列属于组织培养的是：( )( )A.A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株例例4.4.在离体的植物器官、组织或细胞脱分化在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的不需要的( ) ( ) A.A.消毒灭菌消毒灭菌B.B.适宜的温度适宜的温度C.C.充足的光照充足的光照D.D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素AC C因为不同种生物之间存在着因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这性杂交方法是不可能做到这一点的。一点的。二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现传统有性杂交方法能实现吗？为什么？吗？为什么？1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？有关？4 4如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？处理？5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？P36请思考：请思考：植物体细胞杂交植物体细胞杂交2、概念 将将不同种不同种的植物体细胞，在一定的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。培育成新的植物体的技术。3、优势优势优势（与有性杂交方法比较）与有性杂交方法比较） ：克服不同生物：克服不同生物远缘杂交的障碍。远缘杂交的障碍。甘蓝白菜白菜白菜甘甘蓝蓝P371.1.为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株没有超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？马铃薯？ 马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。P38思考与探究思考与探究2.2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。具体实验方案。例5、植物体细胞融合完成的标志是 ( )A产生新的细胞壁 B细胞膜发生融合C细胞质发生融合 D细胞核发生融合例6、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指 ( )A不同植物的精子和卵细胞的融合 B不同植物的原生质体的融合C完整的两个体细胞的融合 D植物花粉细胞的两两融合AB所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性小结小结
展开阅读全文