课件59张PPT。专题复习细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过细胞水平或细胞器水平上的操作,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的一门综合科学技术。 细胞工程植物细胞工程
动物细胞工程 导:要把一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作呢?
2.1.1植物细胞工程的基本技术植物组织培养植物体细胞杂交一、植物组织培养
1、原理:细胞的全能性(1)概念: 已高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 (2) 遗传基础 : 生物体细胞含有本物种所特有的全套遗传信息。
特定时间、空间基因选择性表达。
(3)体内:(4)条件:
①离体细胞、组织或器官(在生物体内细胞的全能性受到限制)
②适宜的外界环境条件,
例如:无菌、适宜的营养、温度、湿度、光照等
(5)全能性高低:①受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞
②植物细胞>动物细胞( ) ( )( )( )( )脱分化再分化外植体愈伤组织根、芽等器官( ) 植物体2 、过程(遮光)(光照)外植体:由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织或器官
脱分化:细胞改变原有的分化状态,失去特定结构和功能,成为具有未分化特性,恢复分裂能力的细胞。
愈伤组织:脱分化后的细胞,往往经过细胞分裂形成一团无固定形态的排列疏松无规则、高度液泡化的薄壁细胞团。
再分化:脱分化的细胞在一定条件下,重新恢复细胞分化能力,并经历器官发生再分化出根和芽,形成完整植株。
根、芽等器官(丛芽、丛根、不定芽、胚状体)3、实例: 胡萝卜的组织培养取材 :
接种 :
培养:
移栽:洗-削-切(10cm ) -消毒-手消毒-材料消毒(酒精30S-次氯酸钠30分)-切1cm3(有形成层、无菌)接、封、扎、贴脱分化培养:诱导培养基
分化培养: 分化培养基23-26℃、避光、
4d查污染、14d
察愈伤组织(1)过程:光照切取
形成层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诱导培养基分化培养基(2)培养基①无机营养成分:
②有机营养成分:
③激素:
④琼脂:
含N物质:包括维生素和氨基酸
碳源:2%—5%的蔗糖溶液,
调节渗透压水、无机盐离子生长素,细胞分裂素和赤霉素起支持作用PH值:5.0-6.0成分:种类:(作用)诱导培养基
分化培养基芽细胞分裂素多
根生长素多诱导愈伤组织脱分化和再分化的比较
答:体内的细胞虽然有全套的遗传物质,但是由于基因的选择性表达,已经朝着特定的方向分化,在体内无法表达全能性。因此,要实现细胞的全能性,首先必须使生物体的细胞处于离体状态。议<1>、为什么要切取萝卜的部分组织进行培养? 把由活植物体上切取下来以进行培养的那部分组织或器官叫做外植体
<2>、为什么切取胡萝卜根的形成层,其他部分也能培养成小植株吗?答:形成层细胞分化程度低,细胞全能性高。<3>、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? 答:避免杂菌生长,争夺营养,产生毒素,不利于
植物组织细胞的生长。无机营养成分:水和无机盐离子
有机营养成分:
① 含N物质:包括维生素和氨基酸
② 碳源:2%—5%的蔗糖溶液,调节渗透压
③ 琼脂:起支持作用
④ 激素:生长素,细胞分裂素和赤霉素
PH值:5.0-6.0<4>、培养植物细胞脱分化,再分化的过程都需要哪些条件?(1) 植物组织培养的培养基(2)适宜温度,空气(4)决定植物细胞脱分化,再分化的关键因素(3)诱导愈伤组织的过程中应避光培养,再分化过程需要光照答:见光的话愈伤组织会发育成筛管组织就不能继续脱分化、再分化了 。再分化过程芽发育成叶,叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照。答:生长素与细胞分裂素的比例,该比值大时有利于脱分化,该比值小时有利于再分化。 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件下,将离体的植物器官、组织、细胞,培养在人工配制的培养基上,给予适宜的培养条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。4、概念5、优点 无性生殖,保持亲本的优良形状,繁殖速度快。总结:细胞全能性的体现要经过组织培养课堂训练:下列不能作为植物组织培养的材料是:D1.植物组织培养属于哪种生殖方式?2.植物组织培养得到的植物体细胞中染色体
数目?议4.要想获得遗传物质来自两个亲本的番茄—马铃薯(番茄、马铃薯之间存在生殖隔离,有性杂交不能成功),需要用什么技术手段?3.植物组织培养得到的植物,遗传物质来自
个亲本?请同学们讨论如何实现?二 植物体细胞杂交 将不同种植物的体细胞,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。1. 概念议(1)要想让两个来自不同植物的体细胞融合在一起,遇到的第一个障碍是什么?
(2)有没有一种温和的去细胞壁的方法?
(3)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?
(4)如果两个来源不同的原生质体发生融合形成了杂种细胞,下一步该对此细胞做何种处理?
(5)如何将杂种细胞培育成杂种植株?原生质体番茄细胞原生质体融合再生出细胞壁杂种细胞脱分化愈伤组织杂种植株再分化2、过程:(两个)马铃薯细胞标志:成功融合人工诱导去壁
植物组织培养植物细胞的融合融合的细胞有几种?(1)、去壁的常用方法: (2)、原生质体融合方法:过程:利用电激发将野生马铃薯与栽培马铃薯进行细胞融合3、原理: 细胞膜的流动性和细胞全能性体细胞杂交方法成功的实例
(1)培育出烟草等植物的种内杂种。
(2)白菜——甘蓝、胡萝卜——羊角芹等有性杂交
不亲和的种间或属间杂种。
优势:
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。
尚未解决的问题:
培育出的杂种植株不能表达所需性状。 4、优势和未解决的问题 5杂种植株体细胞的染色体组数:
①染色体组数=甲、乙两个细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交后的植物,有几个染色体组就成为几倍体。
问题为什么“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?
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。 问题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。 异想天开比较无性繁殖细胞全能性①脱分化
②再分化保持优良性状 繁殖速度快
大规模生产提高经济效益杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远缘
杂交不亲和的障碍①去除细胞壁
②融合形成杂种细胞
③组织培养膜流动性
细胞全能性染色体变异、基因重组所采用技术的理论基础 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交植物细胞的全能性1、植物体细胞融合完成的标志是
A.产生新的细胞壁 B.细胞膜发生融合
C.细胞质发生融合 D.细胞核发生融合A2、用不同种植物的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指
A.不同植物的精子和卵细胞的融合
B.不同植物的原生质体的融合
C.完整的两个体细胞的融合
D.植物花粉细胞的两两融合B巩固练习3、右图为植物体细胞杂交过程示意图。据图回答:1)步骤①是________________
________________
最常用的方法是_________。
2)步骤②一般常用的化学试剂是
________
目的是_____________。
3)在利用杂种细胞培育成为杂种
植株的过程中,运用的技术手段
是___________ ,其中步骤④相
当于_____,步骤⑤相当于_____。
去掉细胞壁分离出有 酶解法 聚乙二醇(PEG) 诱导原生质体融合脱分化再分化植物组织培养
活力的原生质体(08全国1)1下列关于细胞工程的叙述,错
误的是 ( )
A 电刺激可诱导植物原生质体融合或动物细胞
融合
B 去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成
单个细胞均需酶处理
C 小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫小鼠的B淋巴
细胞融合可制备单克 隆抗体
D 某种植物甲乙两品种的体细胞杂种与甲乙两
品种杂交后代的染色体数目相同典型例题D(08江苏)2下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是 ( )
A. 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节
渗透压
B. 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组
织的生长和分化
C. 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才
能形成愈伤组织
D. 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养
获得的愈伤组织基因相同D典型例题3、下列关于细胞分化叙述正确的是 ( )
A 同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋
白质的种类和数量互不相同
B 分化是细胞中遗传物质改变的结果
C 胡萝卜叶肉细胞再分化形成的愈伤组织具有全
能性
D 分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性
表达的结果D巩固练习4、用高度分化的植物细胞、组织和器官进行组织培养可以
形成愈伤组织,下列叙述不正确的是 ( )
A 该愈伤组织是细胞经过脱分化和分裂形成
B 该愈伤组织的细胞没有全能性
C 该愈伤组织是由排列疏松的薄壁细胞组成
D 该愈伤组织可以形成具有生根发芽能力的胚状结构B6、(05上海)将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时,下列条件
中不需要的是 ( )
A 具有完整细胞核的细胞
B 一定的营养物质和植物激素
C 离体状态
D 导入指示基因5、下列关于植物细胞全能性的叙述正确的是 ( )
A 植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需
的全部基因
B 高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可
能表现出全能性
C 蚕豆叶肉细胞脱分化形成的愈伤组织细胞没有全能性
D 植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所
含基因不同BD巩固练习一、植物繁殖的新途径二、作物新品种的培育三、细胞产物的工厂化生产2.1.2、植物细胞工程的实际应用一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖(属无性繁殖)
(1)微型繁殖技术(快速繁殖技术):
快速繁殖优良品种的植物组织培养技术.
(2)特点:保持优良品种的遗传特性;
高效快速地实现种苗的大量繁殖.2.培育脱毒作物
(1)材料:无病毒的茎尖(原因:?)
(2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得 3人工种子
用人工种皮包被体细胞胚,可以制造人工种子
人工种皮:藻酸钠概念:
组成:
解决问题:
优点:植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、叶芽+人工薄膜胚状体(胚)→小植株
包埋胚状体的胶质:(胚乳、子叶)
人工种皮(种皮):保护胚状体成分:养分、无机盐、有机碳源、农药、抗生素、有益菌、植物生长调节剂解决有些植物结子困难、发芽率低、繁殖困难等问题①完全保持优良品种的遗传特性②不受季节、气候、地域的限制③和试管苗相比,运输方便1.单倍体育种2.突变体的利用过程:
优点:
例子:单育1号烟草、中花8号11号水稻、京花1号小麦花药→单倍体→正常植株缩短育种年限原因:
实质:
例子:分生状态、————易突变射线、
化学物质复制差错抗病、抗盐、高蛋白、高产、抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草、抗除草剂的三叶草二、作物新品种的培育细胞产物:
成绩:
优点:蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱大规模生产:人参组织、人参甙干粉
已工厂化生产:三七、紫草、银杏
正研究:抗癌药物-紫杉醇快植物组织培养大量生产紫草素 现在已有胡萝卜、芹菜、柑橘、咖啡、棉花、玉米、水稻、橡胶等几十种植物的人工种子试种成功,但由于成本较高,中国尚未应用于生产。
总结: 植物组织培养的目的不同,培养的阶段就不同:人工种子
细胞产品
试管苗——胚状体
——愈伤组织
——新个体用于生产细胞产物用于制作人工种子三、植物组织培养技术的应用细胞工程植物细胞工程动物细胞工程