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1、2020/10/14,永不言弃,1,细胞工程,高考总复习,沙市第七中学,2020/10/14,永不言弃,2,祝,您,学业有成,细胞工程,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,2020/10/14,永不言弃,5,细胞分化原因？,所有细胞含全套基因 但表达的基因不同-分化的根本原因 使转录的mRNA不同 翻译成的蛋白质不同-分化的直接原因 导致细胞的形态、结构、功能不同,2020/10/14,永不言弃,6,细胞的全能性,定义：生物体的细胞，具有使后代细胞发 育成完整个体的潜能。 原因：生物的每一个细
2、胞都含有该物种所 特有的全套遗传物质。,全能性大小：受精卵生殖细胞体细胞,具有全能性一定能表现出全能性吗？,2020/10/14,永不言弃,7,5、定义：,生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能的特性。,6、原理：,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,7、差异：,（1） 受精卵的全能性最高,（2） 受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞低。,8、大小：,一、细胞的全能性,植物细胞动物细胞,2020/10/14,永不言弃,8,探究：,9、克隆羊“多利”的诞生说明了什么？ 1
3、0、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？ 11、为何已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能？,表现全能性的条件有哪些？,离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。,细胞核中含有保持物种遗传性所需的全套基因，并没有因为细胞分化而丢失基因，高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。,在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。,生物体的每一个细胞都含本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。,2020/10/14,永不言弃,9,12.下列植物细胞全能性最高的是（ ）A.形成层细胞 B.韧皮部细胞 C.木质部细胞 D.叶肉细胞 13下列细胞全能性最高的是（ ）A植
4、物的卵细胞B植物的精子细胞C被子植物的受精卵D被子植物的的叶肉细胞,A,C,14、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：,A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能,B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能,C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能,D、 生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程,2020/10/14,永不言弃,11,2020/10/14,永不言弃,12,2020/10/14,永不言弃,13,植物细胞工程,1.植物组织培养技术,2020/10/14,永不言弃,14,1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？ 2.在植物组培过程中，为什么
5、要进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？,思考,细胞离体（外植体） 一定的营养物质、激素和其他外界条件,外植体、脱分化、再分化、愈伤组织,2020/10/14,永不言弃,15,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？,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。 造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不
6、彻底、操作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。,植物组织培养的培养基,定义：含一定营养成分，供组织培养植物生长的基质 无机营养成分：N,P,K等大量元素及部分微量元素Fe,Mn,B等 有机营养成分 含N物质：包括维生素和氨基酸 碳源：2%4%的蔗糖，并调节渗透压 琼脂：起支持作用 生长调节物质：生长素，细胞分裂素和赤霉素,无机营养成分：水及矿质元素（无机盐） PH值：5.06.0 光照：前期不要，后期必要，有助细胞生长分化,植物组织培养的过程重点,外植体,CTK/IAA比例适合,CTK/IAA比例适合,生殖类型
7、：若植物组织培养所用的培养材料是体细胞，则属于无性生殖（营养生殖）；若是花粉离体培养，则属于有性生殖。,比较脱分化再分化：,生长素有利于根的分化，分裂素有利于芽的分化。,2020/10/14,永不言弃,19,切取 形成层 （全能性最大）,无菌接种,诱导愈伤组织 的形成,试管苗的形成,培养室,移栽,脱分化,再分化,2.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。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？ 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，只是分化较大，诱导愈伤组织比较困难。,
8、2020/10/14,永不言弃,21,强调几个概念：,愈伤组织：离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。,2020/10/14,永不言弃,22,植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。,植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,2020/10/14,永不言弃,23,1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易
9、形成愈伤组织。,能力提高,2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？,植物激素,2020/10/14,永不言弃,24,组培应用,生产植物的次级代谢产物p42 培养终点？ 快速繁殖无病毒植株p37 培养终点？ 生产人工种子p42 培养终点？,花药的离体培养,2020/10/14,永不言弃,25,人工种子,自然种子,2020/10/14,永不言弃,26,需要在无光条件下进行，因为无光条件下愈伤组织长得更快。,2020/10/14,永不言弃,27,二、植物组织培养过程 1.外植体培养到愈伤组织，即脱分化过程。首先已分化的细胞在激素作用下，恢复细胞分裂的能力，接着细胞进行有丝分裂形成细胞团。需要在无
10、光条件下进行，因为无光条件下愈伤组织长得更快。 2.愈伤组织培养到试管苗或胚状体结构，即再分化过程。愈伤组织细胞经过有丝分裂和分化发育形成具有根、芽组成的试管苗或用于制成人工种子的胚状体。需要在有光条件下进行，否则形成的试管苗中的叶不能合成叶绿素。 3.试管苗发育形成完整的植物体：由外植体培育到试管苗是在含有营养物质和激素的试管中完成的。而由试管苗进一步生长发育形成完整的植物体需栽培在土壤中（或无土培养）。,2020/10/14,永不言弃,28,1、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,能力提高,2、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么
11、？,植物激素,2020/10/14,永不言弃,29,三阶段比较如下：,去壁,去壁,纤维素酶果胶酶,原生质体,植物细胞,融合的原生质体,离心、振动、电刺激 聚乙二醇,再生细胞壁,杂种细胞,脱分化,愈伤组织,杂种植株,激素,筛选,激素,再分化,2,植物体细胞杂交过程示意图,植物体细胞杂交原理： 细胞膜流动性,植物组织培养原理： 植物细胞全能性,2020/10/14,永不言弃,31,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,1、过程,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人 工 诱 导,方法？,促进融合的方法？,融
12、合完成的 标志,植物细胞B,二、植物体细胞杂交技术,纤维素酶果胶酶,2020/10/14,永不言弃,32,杂种细胞的筛选：两种植物细胞A和B除去细胞壁后的原生质体A和B，在诱导融合过程中，并不是所有的原生质体都会发生融合，且原生质体的融合是随机发生的。因此，诱导融合完成后，在容器内共有A原生质体、B原生质体、A-A原生质体、B-B原生质体、A-B原生质体（杂合原生质体）等5种原生质体，重新生成细胞壁后就有A细胞、B细胞、A-A细胞、B-B细胞和A-B细胞（杂交细胞）等5种原生质体，所以要通过一定的方法把杂种细胞筛选出来。同理，动物细胞融合技术中也要进行杂种细胞的筛选。,2020/10/14,永
13、不言弃,33,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？,(1)分离原生质体-酶解法 (2)原生质体融合-物、化法 (3)新细胞壁形成-杂交细胞形成标志 检测新细胞壁生成方法（质壁分离复原） (4)植物组织培养-植物体细胞杂交的 技术环节之一,意义：克服远缘杂交不亲和的障碍、培育新品种,2020/10/14,永不言弃,34,植物细胞的脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是恢复细胞的全能性过程。 结果是形成愈伤组织。,植物细胞的再分化：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。,20
14、20/10/14,永不言弃,35,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,2020/10/14,永不言弃,36,植物体细胞杂交意义？ ？ 与有性杂交的异同点,植物体细胞杂交 应用：,优势（与有性杂交方法比较） ：打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,2020/10/14,永不言弃,37,1.为什么“番茄马铃薯”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
15、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。,2020/10/14,永不言弃,38,2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，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。,2020/10/14,永不言弃,39,五、微型繁殖的繁殖方式与应用 1.微型繁殖与无性繁殖 微型繁殖就是用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫快速繁殖技术。它实际是一种无性繁殖。繁殖过程的分裂方式是有丝分裂，亲子代细胞内DNA不变，所以能够保证亲子代遗传特性不变。
16、这种技术具有取材少、生殖率高、培养周期短的优点。 2.微型繁殖与作物脱毒 微型繁殖的条件是培养基中加入细胞生命活动所需的水、无机盐和小分子有机物，还有植物激素，更重要的是所有加入物质必须是无菌的，而操作过程也必须在无菌的条件下进行，这样繁殖的幼苗才是无毒的。作物脱毒就是采用微型繁殖技术对已被病毒感染的植株进行脱毒处理，培养出无病毒植株。注意其取材为植物的分生组织(如根尖、茎尖)，是无毒的。,2020/10/14,永不言弃,40,3.人工种子与微型繁殖 人工种子的优点是培育的后代无性状分离，能够稳定遗传；产生的后代能够保持亲本的优良性状；培育的种子不受气候、季节和地域的限制。采用的技术是微型繁殖技术，首先利用植物组织培养获得胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等，然后包上人工种皮就形成了人工种子。如右图所示。,2020/10/14,永不言弃,41,人工种子与天然种子相比，有以下突出的优越性：可使在自然条件下不结
