植物细胞工程的基本技术
图片预览
文档简介
(共37张PPT)
人教版 高中生物 选修三 现代生物科技专题
专题二 细胞工程 2.1 植物细胞工程
河北任丘二中 王小燕
专题2 细胞工程
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国, 标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!
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 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？
按操作对象分
植物细胞工程
动物细胞工程
研究水平
细胞水平
原理方法
研究目的
科技探索之路
1902年，哈伯兰特提出了 的理论。
1937年，怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培养出了烟草植株。
1958年，斯图尔德利用胡萝卜的组织培养再次证明了
1965年，沃索在一定培养基上由烟草的单细胞得到再 生植株 。
1970年，斯图尔德 用悬浮的单个细胞也培养出了可育的新植株，进一步证明了 。
20世纪70年代以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。
细胞全能性
植物细胞的全能性
细胞的全能性
自学学案
1970年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，证明了动物组织体外培养的可行性，并首创了
20世纪60年代初，童第周开展鱼类的 工作，他还通过把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得到发育正常的蝌蚪。
1975年，米尔斯和科勒用产生抗体的单个细胞与肿瘤细胞杂交，创立了 。
1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英国诞生。
2001年11月3日，我国首例体细胞克隆牛康康在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心试验场降生。
科技探索之路
动物体外组织培养法
细胞核移植
单克隆抗体技术
自学学案
一、细胞的全能性：
1、概念：
生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫细胞的全能性。
2、基础（具有全能性的原因）：
生物体细胞都是由受精卵经 分裂形的，都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需的 。
2.1.1植物细胞工程的基本技术
有丝
全部基因
3、全能性的程度：
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因
基因选择性表达的结果
（1） 受精卵的全能性最高
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
一、细胞的全能性（重点 理解）：
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
（2）
5、条件：
（1）离体状态
（2）完全营养物质、激素
（3）其他外界条件
一、细胞的全能性：
怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作
二、植物组织培养技术(重点 理解 )：
植物组织培养
实验 胡萝卜的组织培养技术
原理：
植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以 形成 ,
将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其 生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。
证明：分化的植物细胞，人具有形成完整植株所需要的 。
愈伤组织
再分化
全部基因
脱分化
(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。胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？
能。可以培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
1、概念：
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。
2、理论基础：植物细胞的全能性(即原理)
3、过程：
外植体 愈伤组织 根、芽 植物体
二、植物组织培养技术（重点 理解）：
再分化
脱分化
也叫：外植体
如：茎尖、根尖
适宜的温度、PH值、
养料、激素、充足氧气
条件
4、愈伤组织：由离体 的植物组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成的一群薄壁细胞。
二、植物组织培养技术：
有丝分裂
特点：具分裂、分化能力
既具全能性（主要）
无定形状态
高度液泡化
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合作用
5、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，又称去分化。
条件：①适宜温度、避光、 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）
6、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。（需光）
二、植物组织培养技术：
具分裂、分化能力
结果
无细胞分裂、
分化能力
三、植物体细胞杂交技术：重点 理解
不能
存在生殖隔离
尝试用这两种植物的体细胞进行杂交
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
请思考：
去细胞壁
酶解法
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
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
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、过程：
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
（1）、去壁的常用方法：
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
（2）、原生质体融合方法：
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、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
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
2、概念：
将不同种的植物体细胞，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。
4、优势：（与有性杂交方法比较）
克服植物远缘杂交不亲和性
主要：原生质体融合
结果
3、原理： 细胞膜的流动性和细胞全能性
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
如 马、驴之间
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
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？
原因：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，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。
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
5、未解决问题：
比较
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系
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
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
A
2、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
人教版 高中生物 选修三 现代生物科技专题
专题二 细胞工程 2.1 植物细胞工程
河北任丘二中 王小燕
专题2 细胞工程
1996年7月5日,世界上第一只体细胞克隆动物-----克隆羊多利诞生于英国, 标志着一种新的生物技术---动物体细胞克隆技术面世, 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!
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 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？
按操作对象分
植物细胞工程
动物细胞工程
研究水平
细胞水平
原理方法
研究目的
科技探索之路
1902年，哈伯兰特提出了 的理论。
1937年，怀特用烟草茎段形成层作材料，在试管中培养出了烟草植株。
1958年，斯图尔德利用胡萝卜的组织培养再次证明了
1965年，沃索在一定培养基上由烟草的单细胞得到再 生植株 。
1970年，斯图尔德 用悬浮的单个细胞也培养出了可育的新植株，进一步证明了 。
20世纪70年代以植物细胞克隆为代表的细胞工程诞生。
细胞全能性
植物细胞的全能性
细胞的全能性
自学学案
1970年，哈里森用一滴淋巴液成功培养了蝌蚪的神经元，证明了动物组织体外培养的可行性，并首创了
20世纪60年代初，童第周开展鱼类的 工作，他还通过把黑斑蛙红细胞的核转移到同种生物的去核卵中，得到发育正常的蝌蚪。
1975年，米尔斯和科勒用产生抗体的单个细胞与肿瘤细胞杂交，创立了 。
1996年7月，世界第一只克隆羊多莉在英国诞生。
2001年11月3日，我国首例体细胞克隆牛康康在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心试验场降生。
科技探索之路
动物体外组织培养法
细胞核移植
单克隆抗体技术
自学学案
一、细胞的全能性：
1、概念：
生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫细胞的全能性。
2、基础（具有全能性的原因）：
生物体细胞都是由受精卵经 分裂形的，都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需的 。
2.1.1植物细胞工程的基本技术
有丝
全部基因
3、全能性的程度：
4、生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官的原因
基因选择性表达的结果
（1） 受精卵的全能性最高
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
一、细胞的全能性（重点 理解）：
受精卵
生殖细胞
体细胞
＞
＞
（2）
5、条件：
（1）离体状态
（2）完全营养物质、激素
（3）其他外界条件
一、细胞的全能性：
怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整植株, 应该如何操作
二、植物组织培养技术(重点 理解 )：
植物组织培养
实验 胡萝卜的组织培养技术
原理：
植物根、茎、叶一般都具有全能性，在一定的营养和激素等条件下，可以 形成 ,
将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其 生成胚状体或丛芽，进而发育成完整的小植株。
证明：分化的植物细胞，人具有形成完整植株所需要的 。
愈伤组织
再分化
全部基因
脱分化
(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。胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株？
能。可以培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。
1、概念：
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。
2、理论基础：植物细胞的全能性(即原理)
3、过程：
外植体 愈伤组织 根、芽 植物体
二、植物组织培养技术（重点 理解）：
再分化
脱分化
也叫：外植体
如：茎尖、根尖
适宜的温度、PH值、
养料、激素、充足氧气
条件
4、愈伤组织：由离体 的植物组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成的一群薄壁细胞。
二、植物组织培养技术：
有丝分裂
特点：具分裂、分化能力
既具全能性（主要）
无定形状态
高度液泡化
排列疏松、无规则
无叶绿体,不进行光合作用
5、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，又称去分化。
条件：①适宜温度、避光、 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）
6、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。（需光）
二、植物组织培养技术：
具分裂、分化能力
结果
无细胞分裂、
分化能力
三、植物体细胞杂交技术：重点 理解
不能
存在生殖隔离
尝试用这两种植物的体细胞进行杂交
这幅番茄—马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？
1．你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？
2．有没有一种温和的去壁方法呢？
请思考：
去细胞壁
酶解法
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
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
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、过程：
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
（1）、去壁的常用方法：
酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
（2）、原生质体融合方法：
物理法：离心、振动、电刺激等
化学法：聚乙二醇（PEG）
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
1、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
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
2、概念：
将不同种的植物体细胞，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。
4、优势：（与有性杂交方法比较）
克服植物远缘杂交不亲和性
主要：原生质体融合
结果
3、原理： 细胞膜的流动性和细胞全能性
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
如 马、驴之间
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
“白菜－甘蓝”同普通白菜相比，具有生长期短、耐热性强和易于贮藏等优点。
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
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？
原因：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，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。
三、植物体细胞杂交技术（重点 理解）：
5、未解决问题：
比较
植物组织培养 植物体细胞杂交技术
所属范畴
原理
步骤
意义
联系
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
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
A
2、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