1、專題2 細 胞 工 程 1996年7月5日,世界上第一只體細胞克隆動物-克隆羊多利誕生于英國. 這樣的生物技術屬于何種生物工程？細胞工程 細胞工程是指應用細胞生物學和分子生物學的原理和方法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。 什么叫細胞工程？包括哪兩大領域？細胞工程應用的原理和方法研究的水平研究的目的細胞生物學和分子生物學細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品概念分類植物細胞工程動物細胞工程理論基礎細胞的全能性2.1 植 物 細 胞 工 程2.1.1植物細胞工程的基本技術 植物組織培養利用

2、菊花花瓣微型繁殖培養的菊花 1、為什么運用植物組織培養技術能把植物離體器官、組織或細胞培養成完整植物體？植物細胞具有全能性。2、什么是細胞的全能性？ 生物體的細胞具有使后代細胞發育成完整個體的潛能的特性。 3、為什么細胞具有全能性？ 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發育成為完整個體所必需的全部基因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具有全能性。 （1）受精卵的全能性最高 （2）受精卵分化后的細胞中，體細胞的全能性比生殖細胞低。 受精卵生殖細胞體細胞植物細胞動物細胞 4、所有細胞全能性的大小相同嗎？5、表現全能性的條件有哪些？離體、提供營養物質、激素及其它適宜條件。

3、 6、生物體內的細胞為什么沒有表現出全能性，而是分化成不同的組織器官？ 在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達的結果。探 究： 3、克隆羊“多利”的誕生說明了什么？ 5、為何已分化的細胞仍具有發育成完整個體的潛能？ 細胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，并沒有因為細胞分化而丟失基因，高度分化的細胞的細胞核仍具有全能性。 生物體的每一個細胞都含本物種的全套遺傳物質，都有發育成完整個體的全套基因。 1、有關全能性的表述中，不正確的是（ ） .受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體，因此全能性最高 .生物體內細胞由于分化全能性不能表達 .卵細胞和受精卵一樣，細胞未分化，全能 性很高 .植

4、物細胞離體培養在一定條件下能表現出全能性C趁熱打鐵： 2.下列植物細胞全能性最高的是（ ） A.形成層細胞 B.韌皮部細胞C.木質部細胞D.葉肉細胞 3下列細胞全能性最高的是（ ） A植物的卵細胞 B植物的精子細胞 C被子植物的受精卵 D被子植物的的葉肉細胞AC一、植物組織培養技術請同學們閱讀P34實驗完成P35討論題。 提示： 1 、 植物組織培養中用到的培養基含有豐富的營養成分，有利于培養物的生長，然而各種雜菌同樣也可以在上面迅速生長，所以植物組織培養過程中污染現象經常發生。培養基一旦被污染，迅速生長的各種雜菌不但會和培養物爭奪營養，而且這些雜菌生長的過程中會生成大量對培養物有害的物質，導

5、致培養物迅速死亡。 造成培養基污染的因素有很多，一般包括：外植體帶菌、培養瓶和各種器械滅菌不徹底、操作人員操作不規范等。所以在組織培養實驗中用到的植物材料和各種器械都要進行徹底地滅菌，實驗人員操作一定要規范，避免帶入雜菌。提示： 2 、胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養再生形成小植株，只是誘導愈傷組織比較困難。提示：3、切取形成層無菌接種誘導愈傷組織的形成試管苗的形成培養室移栽脫分化再分化試管苗大規模培養 植物組織培養就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養在人工配制的培養基上，給予適宜的培養條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。1、植物組織培養概念離

6、體的植物器官、組織或細胞愈傷組織根、芽植物體外植體脫分化植物激素：細胞分裂素、生長素再分化2、過程植物組織培養條件： 含有全部營養成分的培養基、一定的溫度、空氣、無菌環境、適合的PH、適時光照等。 愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養一段時間以后，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態薄壁細胞組成的排列疏松無規則的組織。強調幾個概念 植物細胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細胞產生愈傷組織的過程，又稱去分化脫分化的實質和結果分別是什么？ 實質是恢復細胞的全能性過程。結果是形成愈傷組織。 植物細胞的再分化：脫分化產生的愈傷組織在培養過程中重新分化根或芽等器官的過程。 1、為什

7、么誘導愈傷組織的過程中應避光培養？ 在有光時，往往容易形成維管組織，而不易形成愈傷組織。能力提高 2、決定植物脫分化、再分化的關鍵因素是什么？植物激素知識拓展 當細胞分裂素和生長素共同使用時，能刺激愈傷組織的形成，而通過調節二者的濃度比，就可以調控植物細胞培養過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。 具體內容詳見P42拓展視野反饋練習1.下列屬于組織培養的是：（ ） A.花粉培養成單倍體植株 B.芽發育成枝條 C.根尖分生區發育成成熟區 D.未受精的卵發育成植株A 2.在離體的植物器官、組織或細胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項條件是不需要的（ ） A.消毒滅菌 B.適宜的溫度 C.充足的

8、光照 D.適宜的養料和激素C 3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養成完整植株，不需要（ ） A.具有完整細胞核的細胞 B.離體狀態 C.導入外源基因 D.一定的營養物質和激素C 因為不同種生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統的有性雜交方法是不可能做到這一點的。 于是，這些科學家試圖用這兩種植物的體細胞進行雜交，來實現這一美妙的設想。 這幅番茄馬鈴薯圖利用傳統有性雜交方法能實現嗎？為什么？ 1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質體的融合，獲得了第一個體細胞雜種。背景資料 1978年梅爾徹斯(Melchers)等首次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種“Potamato”。 目前，已得到栽培煙草與野生煙

9、草、栽培大豆與野生大豆、秈稻與野生稻、秈稻與粳稻、小麥與鵝冠草等細胞雜種及其后代，獲得了有價值的新品系或育種上有用的新材料。 白菜甘藍白菜甘藍1你認為兩個來自不同植物的體細胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？ 去除細胞壁2有沒有一種溫和的去壁方法呢？ 用纖維素酶和果膠酶水解細胞壁3為什么兩個原生質體能發生融合，這與細胞膜的什么特性有關？ 因為兩個原生質體的結構和成分相同，可以根據細胞膜的流動性將其融合。4如果兩個來源不同的原生質體發生了融合，下一步該做何處理？ 使雜種細胞再生出細胞壁。5如何將雜種細胞培育成雜種植株？ 進行組織培養得到雜種植株。請思考：雜種植株融合的原生質體AB再生出細胞壁脫分

10、化愈傷組織再分化1、過程植物細胞的融合植物組織培養植物細胞A原生質體B原生質體A雜種細胞AB去 壁去 壁人工誘導方法？促進融合的方法？融合完成的標志植物細胞B二、植物體細胞雜交技術去壁去壁纖維素酶果膠酶原生質體植物細胞原生質體融合離心、振動、電刺激、聚乙二醇再生細胞壁雜種細胞去分化愈傷組織雜種植株激素篩選等量激素再分化植物體細胞雜交過程示意圖2、概念 將不同種的植物體細胞，在一定條件下融合成雜種細胞，并把雜種細胞培育成新的植物體的技術。3、優勢和未解決的問題 優勢（與有性雜交方法比較） ：打破了不同種生物間的生殖隔離限制，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。 未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們 的需要表現出親代的優良。 1.為什么“番茄馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？ 主要原因是：生物基因的表達不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以馬鈴薯番茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的表達受到相互干擾，不能再像馬鈴薯或番茄植株中的遺傳物質一樣有序表達，雜交植株不