第2章 细胞工程课件(共36张PPT) 2024年高考生物一轮复习（上海专用）

(共36张PPT)
选修3 生物技术与工程
第2章 细胞工程
※植物组织培养技术的原理和过程？
★原理：
植物细胞的全能性
外植体：离体的植物细胞、组织或器官
需要给予适当时间和强度的光照,以利于叶绿素的形成
愈伤组织：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞经过脱分化，
失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞，
进而形成的不定形的薄壁组织团块
※生长素和细胞分裂素的相对含量对愈伤组织的生长和分化产生的影响是？
★
①相对含量相当时外植体脱分化为愈伤组织/愈伤组织生长
②细胞分裂素相对含量更大时愈伤组织分化出芽
③生长素相对含量更大时愈伤组织分化出根
※植物组织培养具体过程
1.方法步骤
形态学下端插入培养基
※植物组织培养具体过程
2.注意事项：
并且每次使用后的器械都要灭菌。
实验中使用的培养基和所有器械都要灭菌。
接种操作必须在酒精灯火焰旁进行，
培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验失败。
进行严格无菌操作的原因：
用于植物组织培养的培养基同样适合某些微生物的生长。
※植物组织培养技术有哪些具体的应用
★
植物快速繁殖
保持优良品种的遗传特性。
定义：
用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点：
高效、快速地实现种苗的大量繁殖；
※植物组织培养技术有哪些具体的应用
★
植物快速繁殖
植物脱毒
提高作物的产量和品质。
原理：
植物顶端分生区附近(如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒。
因此，切取一定大小的茎尖进行组织培养，再生的植株就有可能不带病毒，从而获得脱毒苗。
优点：
※植物组织培养技术有哪些具体的应用
★
植物快速繁殖
植物脱毒
单倍体育种
原理：
细胞的全能性和染色体变异
②是进行体细胞诱变育种和研究遗传突变的理想材料
优点：
①极大地缩短了育种的年限
（当年就可培育出遗传性状相对稳定的纯合二倍体植株）
若单倍体植株只含有一个染色体组,
染色体加倍后其隐性性状容易显现。
※突变体的利用
★
（1）过程
突变具有不定向性，需要处理大量材料。
（2）利用：
筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。
（3）缺点：
※生产次生代谢产物（如紫杉醇）
次生代谢物
次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，
并在一定的环境和时间条件下才进行。
在该过程中产生的一类小分子有机化合物就是次生代谢物
而不破坏植物资源。
技术
植物细胞培养
指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术
可获得大量目的细胞，以便获得大量目标产物,
一般过程
※植物体细胞杂交的步骤？
★
通过植物组织培养培养出完整的杂合植株
第一步：
去除细胞壁制备原生质体
（机械分离或酶解分离）
第二步：
通过物理方法（电融合法）或化学方法（聚乙二醇）诱导其融合
第三步：
诱导细胞壁再生，得到完整的杂合细胞
第四步：
※植物体细胞杂交的原理和意义
★
原理：
原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，
杂种细胞发育成杂种植株利用了植物细胞的全能性
意义：
打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种
※原生质体融合的结果有？
★同种融合细胞、杂合细胞
、大量未融合细胞
植物体细胞杂交过程属于无性生殖，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律
※诱导动物细胞融合的方法有？
★物理方法
化学方法
如仙台病毒
如电融合
如聚乙二醇（PEG）
生物方法
※什么是动物细胞培养？
★从动物体内取出组织或细胞，在体外模拟体内的生理条件，
使之得以生存和生长并维持其结构与功能的技术
※动物细胞培养的过程？
★
第一步：
第二步：
通过机械法和消化法实现组织细胞的分散
原代培养
第三步：
传代培养
消化法常用胰蛋白酶对动物组织块进行消化，使细胞从组织中分离出来
（培养的是多种细胞的混合物）
（逐步分离获得单一类型的细胞）
※动物细胞培养的过程有什么要求？
★
及时清除代谢产物
严格无菌的环境
适宜的培养温度和pH
95%空气和5%CO2混合气体
适宜的渗透压
营养物质
（需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作）
（37℃/7.2-7.4）
（CO2主要用于维持培养液的pH）
※植物组织培养和动物细胞培养的比较
项目 植物组织培养 动物细胞培养
理论基础 植物细胞的全能性 细胞增殖
培养基 类型 固体培养基 液体培养基
成分 水、无机盐、维生素、蔗糖、氨基酸、植物激素、琼脂等 糖类、氨基酸、无机盐、维生素、血清等
取材 植物幼嫩部位或花药等 植物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织等
结果 形成新植株，可以体现细胞的全能性 只能获得大量细胞，不能形成个体
相同点 （1）两种技术手段培养过程中细胞都进行有丝分裂，都不涉及减数分裂，都是无性繁殖，都可称为克隆 （2）均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件
※动物细胞融合技术
细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。
★1.概念：
使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。
2.原理：
细胞膜的流动性。
3.诱导融合的常用方法：
PEG融合法、电融合法、灭活病毒诱导法（植物不适用）等。
4.意义：
用于制造单克隆抗体。
5.应用：
成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤等的重要手段；
※植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、植物细胞的全能性 细胞膜的流动性
细胞融合方法 用纤维素酶、果胶酶去除细胞壁后，诱导原生质体融合 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使细胞分散后，诱导细胞融合
诱导手段 聚乙二醇（PEG）、电融合法 聚乙二醇（PEG）、电融合法、
灭活病毒诱导
结果 形成杂种植株 形成杂合细胞（无法得到个体）
应用 培育植物新品种 制备单克隆抗体
意义 突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能
※单克隆抗体及其应用
既能大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体。
★1.传统抗体的获得
（1）方法：
产量低、纯度低、特异性差。
向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。
（2）缺陷：
2.单克隆抗体的制备
（1）存在问题：
浆细胞能产生抗体，但不能无限增殖；
骨髓瘤细胞能无限增殖，但不能产生抗体。
（2）解决思路：
将浆细胞与骨髓瘤细胞融合为杂交瘤细胞。
※单克隆抗体制备的过程？
★
第一步：
以特定抗原刺激小鼠的B淋巴细胞，获得了能产生抗体的多种浆细胞
第二步：
浆细胞和骨髓瘤细胞在促融剂的作用下发生融合，形成了杂交瘤细胞
第三步：
通过选择培养基筛选出抗体分泌阳性的杂交瘤细胞，并对其进行克隆培养
同时产生了大量未融合细胞以及同种融合细胞
体外培养或注射到小鼠腹腔内培养
其不可能都能分泌所需抗体，所以需筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
※制备单克隆抗体过程中的两次筛选
★第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞
即将未融合的B淋巴细胞、骨髓瘤细胞以及BB融合、瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰，
筛选出杂交瘤细胞。
第二次筛选(采用抗原一抗体杂交技术）的目的是将产生特定抗体的杂交瘤细胞筛选出来。
因为从体内取免疫过的B淋巴细胞时会取出多种，形成的杂交瘤细胞也就有多种，
※单克隆抗体的应用？
★多种疾病的诊断
早孕检测试纸
靶向性治疗
※克隆包括哪三种类型？
★
分子克隆
※克隆包括哪三种类型？
★
分子克隆
细胞克隆
※克隆包括哪三种类型？
★
分子克隆
细胞克隆
个体克隆
※什么是细胞核移植？
★将一种动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，
并使重组细胞发育成新胚胎，
继而发育成动物个体的过程
※克隆羊“多莉”的诞生过程？证明了什么？
★
将融合细胞培育成早期胚胎后移植到母羊C的子宫中，最终分娩出克隆羊
第一步：
从母羊A体内提取卵母细胞，去除细胞核
第二步：
从母羊B体内提取乳腺细胞，提取细胞核
第三步：
将乳腺细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，得到融合细胞
第四步：
证明了哺乳动物高度分化的体细胞核能够在卵母细胞细胞质的作用下恢复其全能性
※总结哺乳动物体细胞核移植的基本过程
※干细胞的定义和分类是什么？
★定义：
胚胎干细胞(简称ES细胞）
分类：
具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关。
存在场所：
早期胚胎
（囊胚及更早的胚胎里才有）
胚胎干细胞形态上表现为体积小,细胞核所占细胞比例大，核仁明显。
胚胎干细胞必须从胚胎中获取,这涉及伦理问题,因而限制了它在医学上的应用。
具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，
分化能力：
并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
成体干细胞
存在场所：
成体组织或器官
具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。
特点：
诱导多能干细胞
（简称iPS细胞）
通过体外诱导成纤维细胞等已分化细胞，获得的类似于胚胎干细胞的一种细胞。
概念：
可以避免免疫排斥反应。
优点：
无须破坏胚胎；
iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，
※什么是胚胎工程？
★对动物早期胚胎或配子进行显微操作和处理以获得目标个体的技术
包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植
包括哪些技术？
※胚胎的早期发育阶段依次是？
★受精
器官形成
卵裂
桑椹胚
囊胚
原肠胚
※体外受精和胚胎移植的过程？
★
将受精卵培养为早期胚胎
第一步：
使用激素刺激供体超数排卵后采集卵子
第二步：
精子的采集与获能
第三步：
卵与精子的体外受精
第四步：
将早期胚胎移植进入经过同期发情处理的受体子宫内
第五步：
※什么是胚胎分割移植？
★
将一枚胚胎用显微手术的方法分割成几份
经体内或体外培养，然后移植入受体中
以得到同卵双生或同卵多生后代的技术
应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚
对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要均等分割内细胞团
有什么注意事项？