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1、专题专题2 2 细胞工程细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过子生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平细胞器水平上的操作，按照人们的意上的操作，按照人们的意愿来愿来改变改变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞获得细胞产品产品的一门综合科学技术。的一门综合科学技术。一、什么叫细胞工程？一、什么叫细胞工程？按操作按操作对象分对象分植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程专题专题2 2 细胞工程细胞工程原理与方法原理与方法操作水平操作水平工程目的工程目的种类种类植物细胞工程和动物细胞工程植物细胞工程和动物细胞工
2、程细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学按照人们的意愿来改变细胞内的遗传按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品物质或获得细胞产品细胞工程概念：细胞工程概念：前者前者是是细胞细胞水平或水平或细胞细胞器水平上生物技术器水平上生物技术, ,后者后者是是分子分子水平上的生物技术。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：细胞细胞分子分子分子分子思考思考: :2.1.12.1.1植物细胞工程植物细胞工程1.
3、植物细胞表现出全能性的植物细胞表现出全能性的 必要条件是什么？必要条件是什么？3. 在植物组培过程中，为什么在植物组培过程中，为什么 要进行一系列的消毒，灭菌，要进行一系列的消毒，灭菌， 并且要求无菌操作？并且要求无菌操作？ 2. 概括出植物组织培养技术的概括出植物组织培养技术的 流程简图？流程简图？脱分化再分化1.植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？植物细胞表现出全能性的必要条件是什么？2.概括出植物组织培养技术的流程简图？概括出植物组织培养技术的流程简图？3.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的在植物组培过程中，为什么要进行一系列的 消毒，灭菌，并且要求无菌操作？消毒，灭菌，并且要求无
4、菌操作？细胞的全能性细胞的全能性1、定义：、定义： 生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整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。个体的潜能的特性。 2、原理：、原理： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特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，有的全套遗传物质，受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞3、大小：、大小：植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞 注意：受精卵的全能性注意：受精卵的全能性最高最高 4 4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因分化成为不同的组织器官的原因 基因在特定的时间和空间条件
5、下选基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果择性表达的结果5 5、植物细胞表现出全能性的条件：、植物细胞表现出全能性的条件：离体离体一定的营养物质、激素（生、细）一定的营养物质、激素（生、细）适宜的温度、适宜的温度、pHpH、无菌等外界条件、无菌等外界条件二、植物组织培养技术：二、植物组织培养技术：植物组织培养植物组织培养技术的流程简图植物组织培养技术的流程简图植物材料植物材料植物材料植物材料（消毒）（消毒）（消毒）（消毒）脱分化脱分化脱分化脱分化无菌接种、诱导无菌接种、诱导无菌接种、诱导无菌接种、诱导愈伤组织愈伤组织愈伤组织愈伤组织再分化再分化再分化再分化诱导诱导诱导诱导试管苗试管苗试管
6、苗试管苗移栽到大田移栽到大田移栽到大田移栽到大田, ,培养成正常植株培养成正常植株培养成正常植株培养成正常植株决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？植物激素的种类和比例植物激素的种类和比例植物激素的种类和比例植物激素的种类和比例( (生长素和细胞分裂素）生长素和细胞分裂素）生长素和细胞分裂素）生长素和细胞分裂素） 1 1、愈伤组织：、愈伤组织：离离体的植物器官、组织体的植物器官、组织或细胞，在培养一段或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞时间以后，通过细胞分裂，形成分裂，形成
7、一种高度一种高度液泡化、无定形状态液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织疏松无规则的组织。 1 1、愈伤组织：、愈伤组织：由离体由离体 的植物组织或细胞，在的植物组织或细胞，在培养一段时间以后，通培养一段时间以后，通过过细胞分裂细胞分裂，形成的一，形成的一群薄壁细胞。群薄壁细胞。植物组织培养技术：有丝分裂有丝分裂特点：具分裂、分化能力特点：具分裂、分化能力 既具全能性（主要）既具全能性（主要） 无定形状态无定形状态 高度液泡化高度液泡化 排列疏松、无规则排列疏松、无规则 无叶绿体无叶绿体,不进行光合作用不进行光合作用 2 2、植物细胞的、植物细胞的脱分化脱分化：
8、由高度分化的植：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。又称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？脱分化的实质和结果分别是什么？实质实质是恢复细胞的全能性过程。是恢复细胞的全能性过程。 结果结果是形成愈伤组织。是形成愈伤组织。 3 3、植物细胞的、植物细胞的再分化再分化：脱分化产生的：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。等器官的过程。小结：小结：u植物组织培养的过程植物组织培养的过程外植体外植体愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化 光光（离体的（离
9、体的,已已分化组织或分化组织或细胞）细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）条件？条件？优点优点？特点？特点？繁殖速度快繁殖速度快不受季节限制不受季节限制工厂化生产工厂化生产幼苗无毒幼苗无毒保持优良性状保持优良性状适宜温度、适宜温度、 pH和无菌环境。和无菌环境。无机物、有机物无机物、有机物和植物激素（和植物激素（生长生长素，细胞分裂素等素，细胞分裂素等）无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度液泡化排列疏松、无规则排列疏松、无规则无叶绿体无叶绿体,不进行光不进行光合作用合作用u植物组织培养的概念：植物组织培养的概念： 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌和人工控制无菌和人工控
10、制条件条件下，将下，将离体的植物器官、组织、细胞离体的植物器官、组织、细胞，培养，培养在在人工配制的培养基人工配制的培养基上，给予上，给予适宜的培养条适宜的培养条件件，诱导其产生，诱导其产生愈伤组织、丛芽愈伤组织、丛芽，最终形成，最终形成完整的植株完整的植株。2024/7/251、若用、若用“ ”表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答： （1） 表示表示 ， 能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2） 表示表示脱分化再分化离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性愈伤组织愈伤组织番茄番茄马铃薯马铃薯三、植物体细胞
11、杂交技术：三、植物体细胞杂交技术：因为不同种生物之间存在因为不同种生物之间存在着着生殖隔离生殖隔离，所以用传统，所以用传统的有性杂交方法是不可能的有性杂交方法是不可能做到这一点的。做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体于是，这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。这幅番茄这幅番茄这幅番茄这幅番茄马铃薯图利用传统马铃薯图利用传统马铃薯图利用传统马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什有性杂交方法能实现吗？为什有性杂交方法能实现吗？为什有性杂交方法能实现吗？为什么？么？么？么？“Potamato”1你认为两个来自不同植物的
12、体细胞完成融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？合，遇到的第一个障碍是什么？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为什么两个原生质体能发生融合，这与细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？胞膜的什么特性有关？4如果两个来源不同的原生质体发生了融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？合，下一步该做何处理？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？1.1.具体过程：具体过程：杂杂种种植植株株融合的原生质体AB再生出细胞壁脱分化愈愈愈愈伤伤伤伤组组组组织织织织再分化植物细胞的融合植物细胞的
13、融合植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞植物细胞植物细胞A A A A原生质体原生质体B B原生质体原生质体原生质体原生质体A A A A杂种细胞AB去去去去 壁壁壁壁去去去去 壁壁壁壁人工诱导方法？促进融合的方法？融合融合融合融合完成完成完成完成的的的的标志标志标志标志植物细胞植物细胞植物细胞植物细胞B B B B过程：过程：去壁（纤维素酶和果胶酶）、去壁（纤维素酶和果胶酶）、诱融（物理诱融（物理离心、振动、电刺激等离心、振动、电刺激等和化学和化学PEGPEG）生壁生壁组培组培（1）、去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（
14、纤维素酶、果胶酶等） （2）、原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 植物体细胞杂交技术（重点 理解）：1.过程：2、概念： 将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。4、优势：（与有性杂交方法比较与有性杂交方法比较） 克服植物远缘杂交不亲和性克服植物远缘杂交不亲和性 主要：原生质体融合主要：原生质体融合结果结果3、原理：植物体细胞杂交技术（重点 理解）：细胞膜的流动性细胞膜的流动性和和细胞全能性细胞全能性请思考：请思考： 在实际操作中，细胞在实际操作中，细胞A、
15、B融合后的融合后的一定是杂种细胞吗？一定是杂种细胞吗？ A、B、AA、BB、AB ,须筛选出须筛选出AB小结小结: :植物细胞工程技术常用的技术手段：植物细胞工程技术常用的技术手段：植物组织培养和植物体细胞杂交植物组织培养和植物体细胞杂交植物细胞工程理论基础：植物细胞工程理论基础：植物细胞的全能性植物细胞的全能性植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术比较植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状 繁殖速度快繁殖速度快大规模生产提高经济效益大
16、规模生产提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍杂交不亲和的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组1 1、不能人工诱导原生质体融合的方法是（、不能人工诱导原生质体融合的方法是（ ）A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压2 2、植物细胞融合完成的标志的是（、植物细胞融合完成的标志的是（ ）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C
17、C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A AD D反馈练习反馈练习3.下图为植物体细胞杂交过程示意图。请据图回答：植物细胞A植物细胞B杂种细胞杂种植物（1）在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程）在利用杂种细胞培育成为杂种植物的过程 中，运用的技术手段是中，运用的技术手段是_,其其 中步骤中步骤是是_，步骤，步骤是是_植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化再分化再分化3.下图为植物体细胞杂交过程示意图。请据图回答：植物细胞A植物细胞B杂种细胞杂种植物（2）若远缘杂交亲本）若远缘杂交亲本A和和B都是二倍体，则杂都是二倍体，则杂 种植物为种植物为_倍体。运用传统有性杂交倍体。运用传统有性杂交 方法能否实现此方法达到的结果？方法能否实现此方法达到的结果？, 说明理由？说明理由？_四四不能不能因为不同种生物之间存在着因为不同种生物之间存在着 生殖隔离生殖隔离
