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1、專題專題2 2 細胞工程細胞工程 應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)應(yīng)用細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過的原理和方法，通過細胞水平細胞水平或或細胞細胞器水平器水平上的操作，按照人們的意愿來上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。的一門綜合科學(xué)技術(shù)。細胞工程細胞工程細細胞胞工工程程應(yīng)用的原理和方法應(yīng)用的原理和方法細胞生物學(xué)和細胞生物學(xué)和分子生物學(xué)分子生物學(xué)細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改按照人們的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品或獲得細胞產(chǎn)品概念概念分類分類植物細胞工程植物細胞工程xxkxx

2、k研究的目的研究的目的研究的水平研究的水平動物細胞工程動物細胞工程xxkxxk前者前者: :是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù)是細胞水平或細胞器水平上生物技術(shù), ,后者后者: :是分子水平上的生物技術(shù)。是分子水平上的生物技術(shù)?？寺《嗬蜓蚣夹g(shù)是克隆多莉羊技術(shù)是 水平上的技術(shù)，水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是培育抗蟲棉是 水平上的技術(shù)。水平上的技術(shù)。細胞工程與基因工程相比：細胞工程與基因工程相比：細胞細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(德國德國)哈伯蘭特：細胞全能性哈伯蘭特：細胞全能性1937(美國美國)懷

3、特：煙草莖段形成層懷特：煙草莖段形成層植株植株1958(美國美國)斯圖爾德：胡蘿卜根斯圖爾德：胡蘿卜根胡蘿卜胡蘿卜1965 沃索：煙草單細胞沃索：煙草單細胞植株植株1970 斯圖爾德：懸浮培養(yǎng)單細胞斯圖爾德：懸浮培養(yǎng)單細胞植株植株20世紀世紀70年代年代 克隆克隆1907(美國美國)哈里森：淋巴液哈里森：淋巴液 蝌蚪的神經(jīng)元細胞蝌蚪的神經(jīng)元細胞20世紀世紀60年代年代(中國中國)童第周：魚類細胞核移植童第周：魚類細胞核移植1975(英國英國)米爾斯坦和米爾斯坦和(德國德國)科勒：單克隆抗體技術(shù)科勒：單克隆抗體技術(shù) 1996年年7月月(英國英國)克隆羊多莉誕克隆羊多莉誕生生科技探索之路科技探索之

4、路已高度分化已高度分化 完整植株？完整植株？2.1植物細胞工程植物細胞工程2.1.12.1.1植物細胞工程的基本技術(shù)植物細胞工程的基本技術(shù)離體的組離體的組織或器官織或器官或細胞或細胞已分化的細胞，已分化的細胞，經(jīng)經(jīng)誘導(dǎo)誘導(dǎo)失去特失去特有結(jié)構(gòu)和功能有結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程。化細胞的過程。脫分化脫分化愈傷愈傷組織組織具有分生具有分生能力的薄能力的薄壁細胞壁細胞再分化再分化根、芽根、芽植株植株原理：原理： 細胞的全能性：具有某種生物全部遺傳信細胞的全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體息的任何一個細胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。的潛能。發(fā)育

5、過程沒有表現(xiàn)全能性：發(fā)育過程沒有表現(xiàn)全能性： 在特定時間和空間條件下，細胞中的在特定時間和空間條件下，細胞中的基因會基因會有選擇性的表達有選擇性的表達出各種蛋白質(zhì)，從出各種蛋白質(zhì)，從而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。而構(gòu)成生物體的不同組織和器官。1）受精卵）受精卵生殖細胞生殖細胞體細胞體細胞2）植物細胞全能性一般比動物細胞強）植物細胞全能性一般比動物細胞強全能性的比較全能性的比較xxkxxk例例L L、有關(guān)全能性的敘述，不正確的是、有關(guān)全能性的敘述，不正確的是A A受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高整個體，因此全能性最高B B生物體內(nèi)細胞

6、由于分化，全能性不能表達生物體內(nèi)細胞由于分化，全能性不能表達C C卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高性很高XXKXXKD D植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出植物細胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性全能性XXKXXKC例例2 2、在生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出全能、在生物體內(nèi)，細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是性，而是分化為不同的組織、器官，是因為因為 ( )( )A A基因的表達有選擇性基因的表達有選擇性 B B不同的細胞內(nèi)基因不完全相同不同的細胞內(nèi)基因不完全相同C C細胞喪失了全能性細胞喪失了全能性 D D在個體發(fā)育的不同時期，

7、細胞內(nèi)的基在個體發(fā)育的不同時期，細胞內(nèi)的基因發(fā)生了變化因發(fā)生了變化A胡蘿卜的植物組織培養(yǎng)：胡蘿卜的植物組織培養(yǎng)：P34切取形成層切取形成層接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)愈傷組織誘導(dǎo)愈傷組織試管苗的形成試管苗的形成移栽移栽脫分化脫分化再分化再分化接種到分化培養(yǎng)基接種到分化培養(yǎng)基1.1.在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器在組織培養(yǎng)實驗中，為什么要強調(diào)所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？械的滅菌和實驗人員的無菌操作？提示：植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營養(yǎng)成分，有利于培養(yǎng)物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養(yǎng)過程中污染現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長的

8、各種雜菌不但會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。 2.2.在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實驗的方法進行驗證嗎？證嗎？ 提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能提示：胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈

9、傷組織比較困培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。可以讓學(xué)生參考利用胡蘿卜根進行組織培養(yǎng)難。可以讓學(xué)生參考利用胡蘿卜根進行組織培養(yǎng)的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進的實驗，嘗試設(shè)計出利用胡蘿卜的莖、葉、花進行組織培養(yǎng)的實驗流程。行組織培養(yǎng)的實驗流程。3.請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的請根據(jù)上面的實驗過程，概括出植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡圖。流程簡圖。植物組織培養(yǎng)：植物組織培養(yǎng)： 1 1、 概念概念 P36P36 在無菌和人工控制條件下在無菌和人工控制條件下, ,將離體的將離體的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配制人工配制的培養(yǎng)基的培養(yǎng)基

10、上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。株。2 2、理論基礎(chǔ)：、理論基礎(chǔ)：細胞的全能性細胞的全能性例例3.3.下列屬于組織培養(yǎng)的是：下列屬于組織培養(yǎng)的是：( )( )A.A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.B.芽發(fā)育成枝條芽發(fā)育成枝條C.C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.D.未受精的卵發(fā)育成植株未受精的卵發(fā)育成植株例例4.4.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不

11、需要的不需要的( ) ( ) A.A.消毒滅菌消毒滅菌B.B.適宜的溫度適宜的溫度C.C.充足的光照充足的光照D.D.適宜的養(yǎng)料和激素適宜的養(yǎng)料和激素AC C因為不同種生物之間存在著因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這性雜交方法是不可能做到這一點的。一點的。二、植物體細胞雜交技術(shù)二、植物體細胞雜交技術(shù)這幅番茄這幅番茄馬鈴薯圖利用馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)傳統(tǒng)有性雜交方法能實現(xiàn)嗎？為什么？嗎？為什么？1 1你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？個障礙是什

12、么？2 2有沒有一種溫和的去壁方法呢？有沒有一種溫和的去壁方法呢？3 3為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細胞膜的什么特性有關(guān)？有關(guān)？4 4如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？處理？5 5如何將雜種細胞培育成雜種植株？如何將雜種細胞培育成雜種植株？P36請思考：請思考：植物體細胞雜交植物體細胞雜交2、概念 將將不同種不同種的植物體細胞，在一定的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術(shù)。培育成新的植物體的技術(shù)。

13、3、優(yōu)勢優(yōu)勢優(yōu)勢（與有性雜交方法比較）與有性雜交方法比較） ：克服不同生物：克服不同生物遠緣雜交的障礙。遠緣雜交的障礙。甘藍白菜白菜白菜甘甘藍藍P371.1.為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級雜種植株沒有超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？馬鈴薯？ 馬鈴薯番茄沒有像人們預(yù)想的那樣地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達受到相互干擾，

14、不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質(zhì)一樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。P38思考與探究思考與探究2.2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼蟲，說明植物眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛毎募毎魍瑯涌梢栽谀承﹦游锛毎写婊睿執(zhí)接懀簞游锛毎c植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出與植物細胞之間可以實現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請設(shè)計出具體實驗方案。具體實驗方案。例5、植物體細胞融合完成的標志是 ( )A產(chǎn)生新的細胞壁 B細胞膜發(fā)生融合C細胞質(zhì)發(fā)生融合 D細胞核發(fā)生融合例6、用不同種植物的兩個體細胞融合成一個雜種細胞的過程。該過程是指 ( )A不同植物的精子和卵細胞的融合 B不同植物的原生質(zhì)體的融合C完整的兩個體細胞的融合 D植物花粉細胞的兩兩融合AB所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ) 植物細胞工程通常采用的技 術(shù) 手 段 植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng) 植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞的全能性植物細胞的全能性小結(jié)小結(jié)