苏教版高中生物选修3第2章第1节细胞工程概述(55ppt)
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| 名称 | 苏教版高中生物选修3第2章第1节细胞工程概述(55ppt) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版 | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2019-04-15 16:41:07 | ||
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文档简介
课件55张PPT。苏教版高中生物选修3细胞工程概述学习目标：
简述细胞工程的基本技术
举例说出细胞工程的应用细胞工程的发展1907年，美国哈里森，采用盖玻片悬滴培养法，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1997年，英国伊恩.维尔穆特
克隆出绵羊“多利”细胞工程的基本技术 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养，繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使用细胞某些生物学特性按照人们的意志发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。细胞工程按对象分类按技术分类植物细胞与组织培养细胞融合细胞核移植染色体工程一、植物组织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？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。基础知识1、植物的组织培养（1）细胞的分化①概念：在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构、生理功能上发生稳定性差异的过程 .②过程：如：受精卵增殖、生长、分化形成组织、器官、系统.③特点：B.稳定性：C.全能性：A.持久性：是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命过程中,在胚胎期达到最大限度.细胞分化是稳定的，一般是不可逆转的.已分化的细胞，仍具有发育的潜能.⑤原因：基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果.④结果：形成不同的细胞和组织（2）细胞的全能性①定义： 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性.②原理： 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，都有发育成为完整个体所必需的全部基因.高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但它的细胞核仍然保持着全能性，这是因为细胞核内含有该物种遗传性所需要的遗传物质.已分化的植物细胞，仍具有全能性.③实例受精卵>生殖细胞>体细胞④全能性的比较:探究：1、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。2、什么是细胞的全能性？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 。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。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？3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？
6.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。5、大小： 1）受精卵的全能性最高 4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞脱分化再分化植物组织培养的过程（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？条件？优点？特点？繁殖速度快
不受季节限制
工厂化生产
幼苗无毒
保持优良性状①适宜温度、光照、 pH和无菌环境。
②无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）无定形状态
薄壁细胞
高度液泡化
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合
作用分化程度低去分化较易理论基础：细胞的全能性强调几个概念：（1）愈伤组织：
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。（2）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的过程。（3）脱分化的实质和结果分别是什么？实质:恢复细胞的全能性过程
结果:形成愈伤组织（4）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等
器官的过程。植物组织培养的过程离体的植物组织或细胞
愈伤组织
根和芽
完整的植物体脱分化再分化二、细胞融合（cell fusion）
细胞融合是20世纪60年代发展起来的一项细胞工程技术也称体细胞杂交（somatic hybridization） 、原生质体融合，是指将不同来源的原生质体相融合并使之分化再生,形成新物种或新品种的技术。诱导方法：物理方法：化学法：生物法：灭活的病毒电激等聚乙二醇（PEG)灭活的病毒诱导融合的方法 原理：病毒被膜具有凝聚细胞的能力，它一边黏连一个细胞的表面，另一边黏连另一个细胞的表面，从而使两个细胞在病毒的作用下靠近发生凝结，诱导细胞的融合。1978年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯(potato)和番茄(tomato)的原生质体融合获得了体细胞杂种“泡马豆”（pomato)几种细胞融合成功的例子融合生物种类 细胞来源 成功年代
烟草两个种间 叶——叶 1972
甘蓝——青菜 叶——根 1972
大豆——马唐草 愈伤组织——叶 1972
矮牵牛——龙面花 叶——花瓣 1973
大麦——花生 种子——种子 1974
大麦——大豆 叶——悬浮细胞 1974
小麦——矮牵牛 叶——花瓣 1974
玉米——大豆 叶——悬浮细胞 1974
大豆——野碗豆 悬浮细胞 ——悬浮细胞 1974
大麦——蚕豆 叶——根 1975
大豆——草香木犀 悬浮细胞 ——叶 1976
酵母菌——鸡 原生质体——血红细胞 1976
大豆——烟草 悬浮细胞 ——叶 1976
人——胡萝卜 腹水癌细胞——原生质体 1976
番茄——马铃薯 叶——根尖 1978
人——小鼠 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978三、核移植技术：
所谓核移植技术就是利用显微操作技术将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞中，或者将两个细胞的细胞核（或细胞质）进行交换，从而可能创造无性杂交生物新品种的一项技术。1958年到1962年，英国剑桥大学的John Gurdon和Machineer利用爪蟾原肠内胚层细胞核移植，培育出可育的非洲爪蟾．
1970年John Gurdon以同样的方法，用青蛙脚蹼角质化细胞进行移核试验，蛙卵发育成了蝌蚪。克隆羊与体细胞核移植第一步
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
注射促性腺激素，促使母羊（Sottish Blackface黑面母绵羊）排卵，28~33小时取其未受精卵，快速去核，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。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
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
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。四、染色体工程染色体工程（chromosome engineering）：
是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。广义上讲它还应包括染色体内部的部分遗传操作技术，因此也称为染色体操作。人工诱导多倍体 多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，即通过抑制受精卵第二极体的放出产生三倍体，或抑制第一次卵裂产生四倍体，可以利用生物、物理和化学的方法得到多倍体。 1. 生物学方法：生物学上主要通过杂交尤其是种间杂交获得异源多倍体。2. 物理学方法包括温度激变（温度休克法）、机械创伤、电离辐射、离心、水静压法和高盐高碱法等。3. 化学方法有些化学物质也可以用来阻止第二极体的排出或受精卵的有丝分裂而产生三倍体或四倍体（细胞松驰素B能抑制细胞质分裂，秋水仙碱抑制纺缍丝的形成。）。例：三倍体无籽西瓜培育原理三倍体西瓜是利用秋水仙碱处理普通二倍体西瓜，使染色体数目加倍形成同源四倍体，然后用同源四倍体西瓜为母本与二倍体西瓜为父本杂交获得同源三倍体。由于三倍体的同源染色体组有3个，在减数分裂后期配子染色体组合成分的不平衡，使染色体不能正常联合，导致同源三倍体的高度不育，即在果实内没有种子。
三倍体无籽西瓜的育种过程 无籽西瓜的果实由于没有籽、品质好、食用方便、高产抗病、耐贮运等优点而深受生产者、经营者和消费者欢迎。目前生产上栽培的无籽西瓜是三倍体西瓜。它是由四倍体西瓜作母本，二倍体西瓜作父本进行杂交而产生的一代杂种。
具体步骤?
（1）四倍体母本的获得：取二倍体西瓜的幼苗，用0.2-0.4%的秋水仙素溶液滴在幼苗的生长点上，每天1-2次，连续2天，可以获得四倍体。
（2）三倍体获得：选择优质高产的带有显形基因标志的二倍体作父本，与四倍体母本植株杂交获得三倍体种子。
（3）无籽西瓜的获得：将三倍体种子种下，长出三倍体植株。由于三倍体无籽西瓜不能合成生长素促进无籽果实的发育，所以需要用正常二倍体植株的花粉授粉，促使无籽果实发育。
（一）花粉的获得：剪下处于单核中期的花粉的小麦穗子。
（二）花药制备与培养：剪掉叶子，只留叶鞘，将穗子插入有水的烧杯，放在4℃冰箱预先处理3-5天。然后用70%的乙醇擦拭叶鞘，在无菌条件下剥取花药，接种于适当的培养基中，25-28℃条件下培养。 例2：单倍体育种技术 （三）?? 愈伤组织培养：当愈伤组织长到1.5-2.0毫米时转移到含奈乙酸、蔗糖等成分的培养基上，于25℃、光照条件下培养。
（四）?? 移栽：当愈伤组织长出根系后，把苗从培养基中取出，移栽于土壤中。
（五）染色体加倍获得二倍体：当花粉植物处于分蘖盛期时，从土壤中取出植株，浸入0.02%的秋水仙素溶液中，于10-15℃下、散射光照处理2-4天，洗去药液，栽入土中。这样长成的植株就是二倍体小麦。 细胞工程的应用郁金香人参脱毒技术1、细胞工程的发展
2、细胞工程的基本技术
植物细胞与组织培养
细胞融合
细胞核移植
染色体工程
3、细胞工程的应用
快速培养花卉及濒危植物
获得无病毒作物
开发洁净能源减少环境污染
繁殖优良家畜品种及濒危动物练习1、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CCA再见！悬滴培养法利用表面张力将细胞培养液置于一张盖玻片表面制成悬滴，将组织或器官外植块接种培养液中；然后翻转盖玻片使外植块及培养液悬挂在盖玻片下，再置放于一凹形载片之上；最后用熔蜡密封盖玻片四周后放入培养箱中培养的技术。1972年,美国卡尔逊等成功 培育第一个体细胞杂交植株 体细胞杂交植株 英国伊恩.维尔穆特 克隆出绵羊“多利”
简述细胞工程的基本技术
举例说出细胞工程的应用细胞工程的发展1907年，美国哈里森，采用盖玻片悬滴培养法，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1997年，英国伊恩.维尔穆特
克隆出绵羊“多利”细胞工程的基本技术 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进行培养，繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使用细胞某些生物学特性按照人们的意志发生改变，从而改良生物品种、创造新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术。细胞工程按对象分类按技术分类植物细胞与组织培养细胞融合细胞核移植染色体工程一、植物组织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？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。基础知识1、植物的组织培养（1）细胞的分化①概念：在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构、生理功能上发生稳定性差异的过程 .②过程：如：受精卵增殖、生长、分化形成组织、器官、系统.③特点：B.稳定性：C.全能性：A.持久性：是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命过程中,在胚胎期达到最大限度.细胞分化是稳定的，一般是不可逆转的.已分化的细胞，仍具有发育的潜能.⑤原因：基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的结果.④结果：形成不同的细胞和组织（2）细胞的全能性①定义： 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性.②原理： 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，都有发育成为完整个体所必需的全部基因.高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但它的细胞核仍然保持着全能性，这是因为细胞核内含有该物种遗传性所需要的遗传物质.已分化的植物细胞，仍具有全能性.③实例受精卵>生殖细胞>体细胞④全能性的比较:探究：1、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。2、什么是细胞的全能性？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 。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。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？3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能？
6.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。5、大小： 1）受精卵的全能性最高 4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞脱分化再分化植物组织培养的过程（离体的,已分化组织或细胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？条件？优点？特点？繁殖速度快
不受季节限制
工厂化生产
幼苗无毒
保持优良性状①适宜温度、光照、 pH和无菌环境。
②无机物、有机物和植物激素（生长素，细胞分裂素等）无定形状态
薄壁细胞
高度液泡化
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合
作用分化程度低去分化较易理论基础：细胞的全能性强调几个概念：（1）愈伤组织：
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。（2）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的过程。（3）脱分化的实质和结果分别是什么？实质:恢复细胞的全能性过程
结果:形成愈伤组织（4）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等
器官的过程。植物组织培养的过程离体的植物组织或细胞
愈伤组织
根和芽
完整的植物体脱分化再分化二、细胞融合（cell fusion）
细胞融合是20世纪60年代发展起来的一项细胞工程技术也称体细胞杂交（somatic hybridization） 、原生质体融合，是指将不同来源的原生质体相融合并使之分化再生,形成新物种或新品种的技术。诱导方法：物理方法：化学法：生物法：灭活的病毒电激等聚乙二醇（PEG)灭活的病毒诱导融合的方法 原理：病毒被膜具有凝聚细胞的能力，它一边黏连一个细胞的表面，另一边黏连另一个细胞的表面，从而使两个细胞在病毒的作用下靠近发生凝结，诱导细胞的融合。1978年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯(potato)和番茄(tomato)的原生质体融合获得了体细胞杂种“泡马豆”（pomato)几种细胞融合成功的例子融合生物种类 细胞来源 成功年代
烟草两个种间 叶——叶 1972
甘蓝——青菜 叶——根 1972
大豆——马唐草 愈伤组织——叶 1972
矮牵牛——龙面花 叶——花瓣 1973
大麦——花生 种子——种子 1974
大麦——大豆 叶——悬浮细胞 1974
小麦——矮牵牛 叶——花瓣 1974
玉米——大豆 叶——悬浮细胞 1974
大豆——野碗豆 悬浮细胞 ——悬浮细胞 1974
大麦——蚕豆 叶——根 1975
大豆——草香木犀 悬浮细胞 ——叶 1976
酵母菌——鸡 原生质体——血红细胞 1976
大豆——烟草 悬浮细胞 ——叶 1976
人——胡萝卜 腹水癌细胞——原生质体 1976
番茄——马铃薯 叶——根尖 1978
人——小鼠 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978三、核移植技术：
所谓核移植技术就是利用显微操作技术将一个细胞的细胞核移植到另一个细胞中，或者将两个细胞的细胞核（或细胞质）进行交换，从而可能创造无性杂交生物新品种的一项技术。1958年到1962年，英国剑桥大学的John Gurdon和Machineer利用爪蟾原肠内胚层细胞核移植，培育出可育的非洲爪蟾．
1970年John Gurdon以同样的方法，用青蛙脚蹼角质化细胞进行移核试验，蛙卵发育成了蝌蚪。克隆羊与体细胞核移植第一步
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
注射促性腺激素，促使母羊（Sottish Blackface黑面母绵羊）排卵，28~33小时取其未受精卵，快速去核，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。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
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
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。四、染色体工程染色体工程（chromosome engineering）：
是人们按照一定的设计，有计划地消减、添加或代换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗传特性和选育新品种的一种技术。广义上讲它还应包括染色体内部的部分遗传操作技术，因此也称为染色体操作。人工诱导多倍体 多倍体是由于细胞内染色体加倍而形成的，即通过抑制受精卵第二极体的放出产生三倍体，或抑制第一次卵裂产生四倍体，可以利用生物、物理和化学的方法得到多倍体。 1. 生物学方法：生物学上主要通过杂交尤其是种间杂交获得异源多倍体。2. 物理学方法包括温度激变（温度休克法）、机械创伤、电离辐射、离心、水静压法和高盐高碱法等。3. 化学方法有些化学物质也可以用来阻止第二极体的排出或受精卵的有丝分裂而产生三倍体或四倍体（细胞松驰素B能抑制细胞质分裂，秋水仙碱抑制纺缍丝的形成。）。例：三倍体无籽西瓜培育原理三倍体西瓜是利用秋水仙碱处理普通二倍体西瓜，使染色体数目加倍形成同源四倍体，然后用同源四倍体西瓜为母本与二倍体西瓜为父本杂交获得同源三倍体。由于三倍体的同源染色体组有3个，在减数分裂后期配子染色体组合成分的不平衡，使染色体不能正常联合，导致同源三倍体的高度不育，即在果实内没有种子。
三倍体无籽西瓜的育种过程 无籽西瓜的果实由于没有籽、品质好、食用方便、高产抗病、耐贮运等优点而深受生产者、经营者和消费者欢迎。目前生产上栽培的无籽西瓜是三倍体西瓜。它是由四倍体西瓜作母本，二倍体西瓜作父本进行杂交而产生的一代杂种。
具体步骤?
（1）四倍体母本的获得：取二倍体西瓜的幼苗，用0.2-0.4%的秋水仙素溶液滴在幼苗的生长点上，每天1-2次，连续2天，可以获得四倍体。
（2）三倍体获得：选择优质高产的带有显形基因标志的二倍体作父本，与四倍体母本植株杂交获得三倍体种子。
（3）无籽西瓜的获得：将三倍体种子种下，长出三倍体植株。由于三倍体无籽西瓜不能合成生长素促进无籽果实的发育，所以需要用正常二倍体植株的花粉授粉，促使无籽果实发育。
（一）花粉的获得：剪下处于单核中期的花粉的小麦穗子。
（二）花药制备与培养：剪掉叶子，只留叶鞘，将穗子插入有水的烧杯，放在4℃冰箱预先处理3-5天。然后用70%的乙醇擦拭叶鞘，在无菌条件下剥取花药，接种于适当的培养基中，25-28℃条件下培养。 例2：单倍体育种技术 （三）?? 愈伤组织培养：当愈伤组织长到1.5-2.0毫米时转移到含奈乙酸、蔗糖等成分的培养基上，于25℃、光照条件下培养。
（四）?? 移栽：当愈伤组织长出根系后，把苗从培养基中取出，移栽于土壤中。
（五）染色体加倍获得二倍体：当花粉植物处于分蘖盛期时，从土壤中取出植株，浸入0.02%的秋水仙素溶液中，于10-15℃下、散射光照处理2-4天，洗去药液，栽入土中。这样长成的植株就是二倍体小麦。 细胞工程的应用郁金香人参脱毒技术1、细胞工程的发展
2、细胞工程的基本技术
植物细胞与组织培养
细胞融合
细胞核移植
染色体工程
3、细胞工程的应用
快速培养花卉及濒危植物
获得无病毒作物
开发洁净能源减少环境污染
繁殖优良家畜品种及濒危动物练习1、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CCA再见！悬滴培养法利用表面张力将细胞培养液置于一张盖玻片表面制成悬滴，将组织或器官外植块接种培养液中；然后翻转盖玻片使外植块及培养液悬挂在盖玻片下，再置放于一凹形载片之上；最后用熔蜡密封盖玻片四周后放入培养箱中培养的技术。1972年,美国卡尔逊等成功 培育第一个体细胞杂交植株 体细胞杂交植株 英国伊恩.维尔穆特 克隆出绵羊“多利”