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1、- 1 -第二讲 细胞工程考点导航1举例说明植物的组织培养2 简述动物的细胞培养与体细胞克隆3 解释细胞融合与单克隆抗体知识网络细胞工程植物细胞工程 动物细胞工程植物组织培养植物体细胞杂交技术动物细胞培养动物体细胞核移植技术和克隆动物动物细胞融合原理过程考点梳理（一）植物细胞工程 1原理：细胞全能性全能性表达的难易程度：植物细胞动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性） ；受精卵生殖细胞（配子、精子、卵细胞） 体细胞； 幼嫩的细胞衰老的细胞。在体细胞中：分化程度低的 分化程度高的 ，细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的。2 基本技术：植物组织培养技术，植物体细杂交技术。（1 ）植物组织培养技术 过
2、程：或细胞脱分化：高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞人造胚乳和种皮胚状体 人工种子发 育意义过程原理应用过程原理原理过程应用：单克隆抗体特点：贴壁生长和接触抑制- 2 - 培养基的成分：（半）固体培养基，主要是矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等。 特点： 外植体的选择：花和幼嫩的组织脱分化较为容易，而植物的茎、叶和成熟的老组织则较难。另外制备外植体时应选取有形成层的部分，因为形成层细胞易脱分化。 严格的无菌条件：培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得
3、更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡。因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。 完全的营养条件：离体的植物细胞失去了植物的自养能力，所以需要为其提供包括水、有机营养、矿质营养、维生素等营养物质。 光照：离体的植物细胞、组织和器官脱分化形成愈伤组织时，需避光处理；而愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理。 激素调控：生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当细胞分裂素的效应高于生长素时，主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。 地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。（2 ） 植物体细胞杂交技术 原理：
4、细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 过程关键环节：A用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁， 获得有活力的原生质体；B原生质体间的融合：融合方法：物理法（离心、振动、电激） 化学法（聚乙二醇 PEG） 植物细胞杂交与传统细胞杂交比较：传统杂交 细胞杂交依据 杂种优势 细胞全能性、原生质体融合过程 自然发生，在母体完成胚发育 人工诱导融合，需组织培养本质 精、卵两种生殖细胞结合，完成遗 传物质的重新组合 不同生物的体细胞融合，完成遗传物质 的融合优点 杂种第一代生长整齐、植株健壮、 产量高、抗虫抗病能力强 克服远源杂交不亲和障碍，实现不同种 间的杂交缺点 存在生殖隔离；杂种第二代会出现 生长不齐、产量下降等
5、现象 很多理论、技术问题未解决，距离推广 应用有一定差距目的 获得杂种优势，提高产量 获得优良性状应用范围 种内 种内、种间均可3植物细胞工程的实际应用：- 3 -（1 ）植物繁殖的新途径： 植物体快速繁殖 作物脱毒：取植物分生区附近，如茎尖、根尖，因很少被病毒感染，甚至无病毒，而被用来培育无病毒植株。 制作人工种子：利胚状体 + 人工种皮 单倍体育种：大大缩短了育种年限。（二）动物细胞工程1 动物细胞培养（1 ）原理：细胞增殖（2 ） 过程：（3 ） 培养液的成分：液体培养基，包括无机盐、葡萄糖、维生素、氨基酸、动物血清（4 ） 动物细胞生长特点：贴壁生长和接触抑制2 动物体细胞核移植技术和
6、克隆动物（1 ）选用去核卵(母) 细胞的原因：卵( 母)细胞比较大，容易操作； 含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。（2 ）哺乳动物核移植：胚胎细胞核移植和体细胞核移植体胚胎移植：动物 排卵 体外受精 培 育 胚胎 移 植 母牛子宫 试管牛（激素处理） （激素处理）核移植：克隆动物如：多利3 动物细胞融合（单克隆抗体 ）（1 ）概念：动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2 ）技术原理：1）单个 B 淋巴细胞产生单一抗体（但不能无限增殖）2）肿瘤细胞能无限增殖（但不能分泌单一抗体）3）
7、细胞融合技术杂交瘤细胞（既无限增殖又分泌单一抗体）4）动物细胞培养技术大量培养杂交瘤细胞（获取大量单克隆抗体）（3 ）过程：a关键环节：用胰蛋白酶使细胞分散开再诱导融合b融合方法：除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的仙台病毒动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素剪碎、胰蛋白酶 单个细胞 细胞悬浮液 10 代细胞 50 代细胞细胞株 细胞系原代培养 传代培养动物胚胎或幼龄动物器官、组织- 4 -(三) 植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目 植物组织培养 动物细胞培养培养原理 细胞全能性 细胞增殖物 理 性 质 固体 液体培 养基 化 学 成 分 营养物质、激素 营养物质、动物血清培养材料
8、常用植物幼嫩部位或花药 常用动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织培养结果 培育成植株 培育成细胞株或细胞系培养目的 快速繁殖、培育无病毒植株 获得细胞或细胞产品等联系 均为无菌操作,需要适宜的温度,pH 值,O 2 等条件（四）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：植物细胞杂交(番茄马铃薯植株 ) 动物细胞融合(单克隆抗体)第 1步原生质体的制备(酶解法) 正常小鼠的处理(注射灭活抗原 )第 2步原生质体的融合(物、化法) 动物细胞融合(物、化、生法 )第 3步杂种细胞的筛选和培养 杂交瘤细胞的筛选和培养过程第 4步杂种植株鉴定 提纯单克隆抗体(特异性强、灵敏度高 )原理 细胞膜的流动性、植
9、物细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖融合前处理酶解法除去细胞壁：纤维素酶、果胶酶注射特定抗原法免疫处理正常小鼠促融因子 物理法：电激、离心、振动化学法：聚乙二醇、CaCl2 等 物化法：与植物相同生物法：灭活的仙台病毒意义和用途(1)克服有性远缘杂交不亲和性(2)克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，是研究细胞质遗传的有力手段有助于疾病的诊断、治疗、预防典例精析【例 1】（2009 浙江高考）用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是A都需用 CO2 培养箱 B都须用液体培养基 C都要在无菌条件下进行 D都可体现细胞的全能性【精析】CO 2 培养箱是通过在培养箱内模拟形
10、成一个类似细胞在生物体内的生长环境如：恒定的酸碱度（pH 值：7.2-7.4） 、稳定的温度（37C） 、稳定的 CO2 水平（5%）等，来对细胞进行体外培养的一种装置，动物体细胞一般生活在一个相对稳定的内环境中，对这方面的要求较严格，离体培养时需要使用，而植物细胞对环境有着更大的适应能力，故不需要；动物细胞培养时一般选用液体培养基，获得的只是细胞株或细胞系，并没有获得新的个体，所以不能体现细胞全能性，而植物组织培养一般用固体培养基，并能获得完整的植株，故 B、D 错- 5 -误； 动植物细胞培养基上有细菌等微生物存在时，它们比动植物细胞生长、繁殖得更快，而且还会产生毒素，使培养的细胞很快中毒
11、死亡，因此都必须在无菌条件下操作。【答案】 C【例 2】 （2009上海）回答下列有关植物组织培养的问题。（1 ）用于植物组织培养的植物材料称为_。（2 ）组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为_。（3 ）在再分化阶段所用的培养基中，含有植物激素 X 和植物激素 Y，逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示，据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：1）当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比等于 1 时，_；2） _；3） _；（4 ）若植物激素 Y 是生长素，在植物组织培养中其主要作用是_；则植物激素X 的名称是_ 。（5 ）
12、生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是_。【精析】本题主要考查植物组织培养相关基础知识及学生读表获取与处理信息能。【答案】 （1）外植体（2 ）去分化（脱分化）（3 ） 1）未分化细胞群经分裂形成愈伤组织；2）当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比大于 1 时，未分化细胞群分化形成芽；3）当植物激素 X 与植物激素 Y 的浓度比小于 1 时，未分化细胞群分化形成根。（4 ）促进细胞的生长（伸长） 、分裂和分化 细胞分裂素（5 ）组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离。【例 3】自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学
13、提出问题“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？”他尝试设计出下列具体的实验方案。结合实验方案回答：实验原理：根据眼虫的特点，动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。实验步骤如下：（1）中选的植物材料细胞中，必须有的细胞器是 ；到要经历的过程是 - 6 -，（2）过程所用的酶是 和 （3）过程除了用电激之外，还可以用 、 等做诱导因素。（4）过程动物细胞体外培养需要满足的条件是 、 、 、 。（5）在整个实验过程中，要强调所用的器械的灭菌和实验人员的无菌操作，原因是 。 （6）在过程中，通常要添加血清，原因是 。（7）如果让动植物杂交种批量培养生产，可以用 技术。（8 ） 动植物杂交种
14、细胞是否有细胞壁？ 。理由是 。【精析】本实验的原理就是根据眼虫中含叶绿体，从而认为动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的，故所选用的植物细胞应含有叶绿体。 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，去除细胞壁要用纤维素酶和果胶酶。 血清可以为动物细胞生存提供各种必需而人类还未完全弄清楚的营养成分；可以避免由于营养缺乏对结果的影响。 通过动物细胞培养技术获得大量的动植物杂交细胞，诱导发育成胚胎后，再通过胚胎移植技术就可以产生很多这样的动植物杂交种。 根据题意，杂交后的细胞的发育采用了动物胚胎的发育模式，不会产生细胞壁。【答案】 叶绿体 脱分化； 纤维素酶和果胶酶； 病毒、聚乙二醇（振荡、离心、生物、化学因素等） ； 无菌、无毒的环境，营养，温度，pH，气体环境； 各种杂菌可以在培养基上面迅速生长，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； 由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，通常加入血清、血浆等一些天然成分（或动物血
