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1、苏苏教版高中生物教版高中生物教版高中生物教版高中生物选选修修修修3 3学习目标：学习目标：简述细胞工程的基本技术简述细胞工程的基本技术举例说出细胞工程的应用举例说出细胞工程的应用1回眸历史回眸历史1907年，美国哈里森培养蛙胚神经细胞并存活数周，开创了动物细胞培养的先河1937年，法国特里特等培养了胡萝卜组织，并使细胞增殖。1972年，美国卡尔逊等成功培育第一个体细胞杂交植株1996年，英国伊恩.维尔穆特克隆出绵羊“多利”2 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，通过细胞或细胞器的水平上的操作，按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。细胞工程细胞工程植物
2、细胞与组织培养植物细胞与组织培养细胞融合细胞融合细胞核移植细胞核移植动物细胞工程动物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程按按对对象象分分类类按按技技术术分分类类3概概念念要要点点操作水平：操作水平：操作环境：操作环境：结结 果：果：应应 用：用：细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平体外无菌体外无菌按人的意愿使细胞某些生物学按人的意愿使细胞某些生物学特性发生改变特性发生改变改良生物品种改良生物品种创造新品种创造新品种加速繁育生物个体加速繁育生物个体获得某些有用的细胞代谢产物获得某些有用的细胞代谢产物4一、植物一、植物组织培养培养什么原因使得一个细胞或一小块组织发育成一个完整的个体的呢？什么原因使
3、得一个细胞或一小块组织发育成一个完整的个体的呢？ 植物组织培养是指依据细胞全能性原理，在无菌条植物组织培养是指依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成部分或完整植株的技术。部分或完整植株的技术。5探究：探究：探究：探究：1 1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？ 植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的全能性？具有某种生物全部遗传信息的
4、任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是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的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点说，每个生物细胞都具有全能性的特点 。6在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。4 4、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？、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？3 3、已分化的细
5、胞为什么具有发育成完整个体的潜能？、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？76.6.细胞表现全能性的条件有哪些？细胞表现全能性的条件有哪些？ 离体、营养物质、激素及其它适宜条件。离体、营养物质、激素及其它适宜条件。5 5、大小：、大小： 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞2） 植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞 3） 1）受精卵的全能性最高）受精卵的全能性最高 4）分化程度低的细胞分化程度高的细胞）分化程度低的细胞分化程度高的细胞8植物组织培养技术植物组织培养技术细胞、组织、器官、原生质体外植体外植体1、取材：9植物组织培养技术植物组织培养技术2、过程：什么叫脱分化？什么叫脱分化？脱
6、分化的产物是什么？脱分化的产物是什么？10植物组织培养技术植物组织培养技术3、培养条件：思考：培养愈伤组织需要哪些条件？思考：培养愈伤组织需要哪些条件？11植物组织培养技术植物组织培养技术4、产物：思考：组培最终获得了什么？思考：组培最终获得了什么？植株（完整）胚状体、细胞（部分）12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植植物物组组织织培培养养的的过过程程（离体的（离体的,已分已分化组织或细胞）化组织或细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）幼芽或幼根？幼芽或幼根？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
7、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、光照、适宜温度、光照、 pH和和无菌环境。无菌环境。无机物、有机物和植物激无机物、有机物和植物激素（素（生长素，细胞分裂素等生长素，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,不进行光合不进行光合作用作用分化程度低去分分化程度低去分化较易化较易理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性13强调几个概念强调几个概念：（1）愈伤组织：）愈伤组织： 离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种
8、高度液泡化、无定后，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。形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。14（2）植物细胞的脱分化：）植物细胞的脱分化： 是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。的过程。（3）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:恢复细胞的全能性过程恢复细胞的全能性过程结果结果:形成愈伤组织形成愈伤组织（4）植物细胞的再分化：）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
9、等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。器官的过程。15植物组织培养的过程植物组织培养的过程离体的植离体的植物组织或物组织或细胞细胞愈伤愈伤组织组织根和芽根和芽完整的植完整的植物体物体脱分化脱分化再分化再分化16二、细胞融合二、细胞融合 细胞融合技术是采用自发或人工的方法使两个或多个细胞融合为一个细胞的技术。细胞融合技术是采用自发或人工的方法使两个或多个细胞融合为一个细胞的技术。17诱导方法：诱导方法：物理方法：物理方法：化学法：化学法：生物法：生物法：灭活的病毒灭活的病毒电场诱导融合电场诱导融合聚乙二醇（聚乙二醇（PEG)18灭活的病毒诱导融合的方法灭活的病毒诱导融合
10、的方法灭活的病毒诱导融合的方法灭活的病毒诱导融合的方法 原理：病毒被膜具有凝原理：病毒被膜具有凝聚细胞的能力，它一边黏连聚细胞的能力，它一边黏连一个细胞的表面，另一边黏一个细胞的表面，另一边黏连另一个细胞的表面，从而连另一个细胞的表面，从而使两个细胞在病毒的作用下使两个细胞在病毒的作用下靠近发生凝结，诱导细胞的靠近发生凝结，诱导细胞的融合。融合。19201978年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯(potato)和番茄和番茄(tomato)的原生质体融合获得了的原生质体融合获得了体细胞杂种体细胞杂种“泡马豆泡马豆”（pomato)21几种细胞融合成功的例子几种细胞融
11、合成功的例子v融合生物种类 细胞来源 成功年代v烟草两个种间 叶叶 1972v甘蓝青菜 叶根 1972v大豆马唐草 愈伤组织叶 1972v矮牵牛龙面花 叶花瓣 1973 v大麦花生 种子种子 1974v大麦大豆 叶悬浮细胞 1974v小麦矮牵牛 叶花瓣 1974v玉米大豆 叶悬浮细胞 1974v大豆野碗豆 悬浮细胞 悬浮细胞 1974v大麦蚕豆 叶根 1975v大豆草香木犀 悬浮细胞 叶 1976v酵母菌鸡 原生质体血红细胞 1976v大豆烟草 悬浮细胞 叶 1976v人胡萝卜 腹水癌细胞原生质体 1976v番茄马铃薯 叶根尖 1978v人小鼠 纤维肉瘤细胞畸胎瘤细胞 197822三、核移植技
12、术：三、核移植技术：动物细胞核移植技术是把一个动物细胞的细胞核移入一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使动物细胞核移植技术是把一个动物细胞的细胞核移入一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。其重组并发育为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。2324252627克隆羊与体细胞核移植28第一步第一步 取妊娠期的6岁母绵羊（Finn Dorset白品种母羊）的乳腺细胞作核供体细胞，用饥饿法使其进入休眠状态而使全部基因具有活性。第二步第二步注射促性腺激素，促使母羊（Sottish Blackface黑面母绵羊）排卵，2833小时取其未受精卵，快速
13、去核，放入10%FCS、1%FCS和0.5%FCS连续5天，使其进入G0期做受体细胞。29第三步第三步乳腺细胞与无核卵放入同一培养皿中，在微电流的作用下，将乳腺细胞融入卵中，形成一个含有新的遗传物质的卵细胞。第四步第四步新的卵细胞植入羊的结扎的输卵管内，6天后发育为桑椹胚或囊胚（8-16个细胞）。第五步第五步将此早期胚胎移入假孕母羊子宫中，产下多利即为6岁母羊的复制品，也为白色。30311、下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是（ ） A、组织培养 B、细胞核移植 C、基因芯片的应用 D、细胞融合2、下列与细胞工程无关的技术是( ) A、克隆羊“多利”的产生 B、2种烟草体细胞杂交获得新植株 C、葡萄的嫁接 D、利用植物组织培养技术培育郁金香3、下列细胞工程技术中，不涉及遗传物质改变的是（ ） A、植物组织培养 B、动物细胞融合 C、细胞核移植 D、染色体替换CCA3233
