细胞工程复习
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(共23张PPT)
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。
什么叫细胞工程
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
细胞水平或细胞器水平
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
基因工程 细胞工程
原理
研究水平
目的
细胞生物学和分子生物学
细胞水平或细胞器水平
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
基因重组
分子水平
按照人们的愿望是生物获得新的性状
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
植物细胞工程的基本技术和理论基础
植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性
植物细胞工程常用的技术是
植物体细胞杂交（原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性）
植物组织培养（原理：细胞全能性）
1、概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。
细胞的全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，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。
3、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？
2、原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全部遗传物质（全部遗传信息）,具有发育成完整个体所必需的全部基因。
5. 高度分化的植物细胞表现全能性条件：
当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件（温度、光照、无菌）的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。
4、大小：
（1） 受精卵的全能性最高
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
（2）
植物细胞＞动物细胞
（3）
（4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
（1）、外植体：用于离体培养的植物器官、组织或细胞。
（2）、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、无定形状态的薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织
（3）、脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。（避光）
（4）、再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。（需光）
关键词：
外植体、脱分化、再分化、愈伤组织
愈伤组织
离体的植物
组织、器官、
细胞
脱分化
适宜的养料、激素、
（温度、避光、无菌）
愈伤组织
再分化
适宜的养料、激素、（温度、光照、无菌）
胚状体或丛芽
植物体
植物组织培养的大致过程：
细胞分裂素=生长素：
促进愈伤组织形成和生长
细胞分裂素＞生长素：
诱导芽的形成
细胞分裂素＜生长素的：
诱导根的形成
关键因素：植物激素的比例
（细胞分裂素、生长素）
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
植物组织培养的概念
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。
1.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？
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？
无性繁殖
和亲本染色体数目相同
一
植物体细胞杂交的概念
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。 （不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的）
优点
克服了不同植物之间远缘杂交不亲和的障碍(打破了物种之间的生殖隔离）
植物体细胞杂交过程
植物细胞A
植物细胞B
去掉细胞壁
去掉细胞壁
原生质体A
原生质体B
原生质体融合
杂合的原生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
细胞分裂
分化发育
愈伤组织
杂种植株
杂交成功的标志
植物体细胞杂交过程
原生质体制备（酶解法去细胞壁）
原生质体融合（人工诱导）
杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）
杂种植株的再生与鉴定
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇等试剂
酶解法：纤维素酶和果胶酶
染色体组
细胞中的一组非同源染色体，
在形态和功能上各不相同，
但又相互协调，共同控制一种生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体
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
二、植物体细胞杂交过程
萝卜细胞 (AA)
甘蓝细胞 (BB)
萝卜原生质体 (AA)
甘蓝原生质体 (BB)
原生质体融合
植物细胞融合
植物组织培养
萝卜－甘蓝植株(AABB)
去细胞壁
去细胞壁
萝卜－甘蓝原生质体(AABB)
萝卜－甘蓝杂种细胞(AABB)
再生出 细胞壁
秋水仙素处理幼苗
×
BB
AA
萝卜
甘蓝
AB
萝卜－甘蓝
AABB
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。
什么叫细胞工程
细胞工程
应用的原理和方法
研究的水平
研究的目的
细胞生物学和分子生物学
细胞水平或细胞器水平
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
概念
分类
植物细胞工程
动物细胞工程
基因工程 细胞工程
原理
研究水平
目的
细胞生物学和分子生物学
细胞水平或细胞器水平
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
基因重组
分子水平
按照人们的愿望是生物获得新的性状
2.1植物细胞工程
§2.1.1植物细胞工程的基本技术
植物组织培养
植物细胞工程的基本技术和理论基础
植物细胞工程的理论基础是：植物细胞的全能性
植物细胞工程常用的技术是
植物体细胞杂交（原理：细胞膜的流动性、细胞的全能性）
植物组织培养（原理：细胞全能性）
1、概念：细胞的全能性是指生物体的细胞具有形成完整个体的潜能的特性。
细胞的全能性
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，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。
3、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？
2、原因：是生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全部遗传物质（全部遗传信息）,具有发育成完整个体所必需的全部基因。
5. 高度分化的植物细胞表现全能性条件：
当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件（温度、光照、无菌）的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。
4、大小：
（1） 受精卵的全能性最高
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
（2）
植物细胞＞动物细胞
（3）
（4）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞
（1）、外植体：用于离体培养的植物器官、组织或细胞。
（2）、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、无定形状态的薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织
（3）、脱分化：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。（避光）
（4）、再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。（需光）
关键词：
外植体、脱分化、再分化、愈伤组织
愈伤组织
离体的植物
组织、器官、
细胞
脱分化
适宜的养料、激素、
（温度、避光、无菌）
愈伤组织
再分化
适宜的养料、激素、（温度、光照、无菌）
胚状体或丛芽
植物体
植物组织培养的大致过程：
细胞分裂素=生长素：
促进愈伤组织形成和生长
细胞分裂素＞生长素：
诱导芽的形成
细胞分裂素＜生长素的：
诱导根的形成
关键因素：植物激素的比例
（细胞分裂素、生长素）
(1)在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？
防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。
(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？
胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
植物组织培养的概念
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。
1.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？
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？
无性繁殖
和亲本染色体数目相同
一
植物体细胞杂交的概念
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。 （不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的）
优点
克服了不同植物之间远缘杂交不亲和的障碍(打破了物种之间的生殖隔离）
植物体细胞杂交过程
植物细胞A
植物细胞B
去掉细胞壁
去掉细胞壁
原生质体A
原生质体B
原生质体融合
杂合的原生质体
再生出细胞壁
杂种细胞
细胞分裂
分化发育
愈伤组织
杂种植株
杂交成功的标志
植物体细胞杂交过程
原生质体制备（酶解法去细胞壁）
原生质体融合（人工诱导）
杂种细胞的筛选和培养（形成愈伤组织）
杂种植株的再生与鉴定
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇等试剂
酶解法：纤维素酶和果胶酶
染色体组
细胞中的一组非同源染色体，
在形态和功能上各不相同，
但又相互协调，共同控制一种生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体
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
二、植物体细胞杂交过程
萝卜细胞 (AA)
甘蓝细胞 (BB)
萝卜原生质体 (AA)
甘蓝原生质体 (BB)
原生质体融合
植物细胞融合
植物组织培养
萝卜－甘蓝植株(AABB)
去细胞壁
去细胞壁
萝卜－甘蓝原生质体(AABB)
萝卜－甘蓝杂种细胞(AABB)
再生出 细胞壁
秋水仙素处理幼苗
×
BB
AA
萝卜
甘蓝
AB
萝卜－甘蓝
AABB