1、專題2 細胞工程 1996 1996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只體細胞克隆動世界上第一只體細胞克隆動物物-克隆羊克隆羊多利多利誕生于英國誕生于英國, , 標志著一種新標志著一種新的生物技術的生物技術-動物體細胞克隆技術面世動物體細胞克隆技術面世, , 也揭也揭開細胞工程更深層次發展的序幕開細胞工程更深層次發展的序幕! ! 細胞工程是指應用細胞生物學和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，通過分子生物學的原理和方法，通過細胞細胞水平水平或或細胞器水平細胞器水平上的操作，按照人上的操作，按照人們的意愿來們的意愿來改變改變細胞內的細胞內的遺傳物質遺傳物質或或獲得細胞產品獲

2、得細胞產品的一門綜合科學技術。的一門綜合科學技術。什么叫細胞工程？包括哪兩什么叫細胞工程？包括哪兩大領域？大領域？細細胞胞工工程程應用的原理和方法應用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的細胞生物學和細胞生物學和分子生物學分子生物學細胞整體水平或細胞器水平細胞整體水平或細胞器水平按照人們的意愿來改按照人們的意愿來改變細胞內的遺傳物質變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品或獲得細胞產品概念概念植物細胞工程植物細胞工程動物細胞工程動物細胞工程理論基礎理論基礎細胞的全能性細胞的全能性分類分類2.1.1 2.1.1 植物細胞工程的基本技術植物細胞工程的基本技術所采用技術的理論基礎 植植物物細細

3、胞胞工工程程植物組織培養植物組織培養植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞的全能性植物細胞的全能性通常采用的技術手段 細胞的全能性細胞的全能性1 1、定義、定義: :2 2、原理、原理: :3 3、差異、差異: :4 4、大小：、大小：5 5、潛在全能性的原因、潛在全能性的原因: : 生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個生物體的細胞具有使后代細胞形成完整個體的潛能的特性。體的潛能的特性。 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特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，生物體所必需的全部基因，從理論上講

4、，生物體的每一個體的每一個活細胞活細胞都應該具有全能性。都應該具有全能性。 受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵分化后的細胞中，體細胞的全受精卵分化后的細胞中，體細胞的全 能性比生殖細胞的能性比生殖細胞的低低。 基因的選擇性表達基因的選擇性表達受精卵生殖細胞體細胞受精卵生殖細胞體細胞 新產生的、分裂旺盛的成熟的、衰老的和新產生的、分裂旺盛的成熟的、衰老的和部分裂的部分裂的 思考討論：為什么體內細胞沒有表現出思考討論：為什么體內細胞沒有表現出全能性，而是分化成為不同的組織、器官？全能性，而是分化成為不同的組織、器官？ 基因在特定空間和時間條件下基因在特定空間和時間條件下選擇性表達選擇性表

5、達的的結果。在個體發育的不同時期，生物體不同部位結果。在個體發育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質也不的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。一樣，從而形成了不同的組織和器官。植物組織培養（實現全能性植物組織培養（實現全能性必要必要條件）：條件）：1.離體狀態離體狀態2.有一定營養物質、激素和其他外界條件（如有一定營養物質、激素和其他外界條件（如無菌、無菌、pH等）等）關鍵詞：關鍵詞： 外植體、脫分化、再分化、愈傷組織外植體、脫分化、再分化、愈傷組織一、植物組織培養一、植物組織培養植物組織培養外植體：外植體： 從活植物體上切下進

6、行培養的從活植物體上切下進行培養的那部分組織或器官那部分組織或器官（條件一：離體）（條件一：離體）過程過程離體的植物器官、組織或細胞離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織愈傷組織胚狀體或從芽胚狀體或從芽試管苗試管苗外植體外植體脫分化脫分化植物激素：植物激素：細胞分裂素、生長素細胞分裂素、生長素再分化再分化植物組織培養植物組織培養條件植物組織培養條件： 含有全部營養成分的含有全部營養成分的培養基、一定的溫度、空培養基、一定的溫度、空氣、無菌環境、適合的氣、無菌環境、適合的PHPH、適時光照等。適時光照等。外植體：外植體： 1 1）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩葉、）外植體滅菌消毒（根尖、莖、芽、嫩

7、葉、種子、花粉等）種子、花粉等） 2 2）用消毒過的器械將外植體置于培養皿上）用消毒過的器械將外植體置于培養皿上 3 3）切取所需的外植體）切取所需的外植體 4 4）將外植體接種于培養容器的培養基上）將外植體接種于培養容器的培養基上 整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！整個試驗在超凈工作臺上進行，保持無菌！ 外植體經過一段時間在培養基上生長后，會外植體經過一段時間在培養基上生長后，會形成愈傷組織形成愈傷組織切取接種植物組織培養 定義：含有一定營養成分，供組織培養植物生定義：含有一定營養成分，供組織培養植物生長的基質長的基質 礦質元素：大量元素及微量元素礦質元素：大量元素及微量元素 有機營養成

8、分有機營養成分 含含N物質：維生素和某些有機添加物物質：維生素和某些有機添加物 碳源：蔗糖碳源：蔗糖 瓊脂：起支持作用瓊脂：起支持作用 植物激素：生長素、細胞分裂素等植物激素：生長素、細胞分裂素等 愈傷組織的形成愈傷組織：愈傷組織： 在人工培養基在人工培養基上由外植體長上由外植體長出來的一團無出來的一團無序生長的薄壁序生長的薄壁細胞（細胞排細胞（細胞排列疏松、無規列疏松、無規則、高度液泡則、高度液泡化的無定形的化的無定形的薄壁細胞）。薄壁細胞）。愈傷組織的形成接種植物組織培養（試管苗的形成）培養室試管苗大規模培養移栽經過煉經過煉苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一樣進一樣進行大規

9、行大規模栽培模栽培請同學們討論如何實現請同學們討論如何實現? ?1 1、定義：、定義： 用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜用兩個來自不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。種細胞，且把雜種細胞培育成新的植物體的方法。2 2、優勢、優勢（與有性雜交方法比較）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。擴展了可用于雜交的親本組合范圍。植物體細胞雜交植物體細胞雜交植物細胞植物細胞A A植物細胞植物細胞B B原生質體原生質體A A原生質體原生質體B B原生質體融合原生質體融合正

10、在融合的正在融合的原生質體原生質體再生出細胞壁再生出細胞壁雜種細胞雜種細胞愈傷組織愈傷組織雜種植株雜種植株去細胞壁去細胞壁纖維素酶纖維素酶果膠酶果膠酶物理方法物理方法化學方法：化學方法：離心離心振動振動電刺激電刺激聚乙二醇聚乙二醇細胞分裂細胞分裂植植物物組組織織培培養養植物細胞融合植物細胞融合酶解法酶解法人工誘人工誘導方法導方法3 3、過程、過程4 4、成果和尚未解決的問題：、成果和尚未解決的問題：成成 果：果：克服不同生物遠緣雜交的障礙，克服不同生物遠緣雜交的障礙， 出現自然界沒有的新品種。出現自然界沒有的新品種。未解決問題：未解決問題：尚未讓雜種植物按照人們的需要尚未讓雜種植物按照人們的需

11、要 表現出親代的優良性狀表現出親代的優良性狀雜種細胞雜種細胞AAAAA AA A雜種細胞雜種細胞BBBBB BB BA AB B雜種細胞雜種細胞ABAB1.1.為什么為什么“番茄番茄馬鈴薯馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科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？學家所想像的那樣，地上長番茄、地下結馬鈴薯？ 馬鈴薯馬鈴薯番茄沒有像人們預想的那樣地上長番番茄沒有像人們預想的那樣地上長番茄、地下結馬鈴薯，主要原因是：茄、地下結馬鈴薯，主要原因是：生物基因的表達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，不是孤立的，它們之間是相互調控、相互影響的，所以馬鈴薯所以馬鈴薯番

12、茄雜交植株的細胞中雖然具備兩個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，雜交植株不能地上長番茄、地下結馬樣有序表達，雜交植株不能地上長番茄、地下結馬鈴薯就是很自然的了。鈴薯就是很自然的了。2.2.自然界中有一種含有葉綠體的原生動物自然界中有一種含有葉綠體的原生動物眼蟲，說明植物的細眼蟲，說明植物的細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請探討：動物細胞與植物細胞器同樣可以在某些動物細胞中存活，請探討：動物細胞與植物細胞之間

13、可以實現雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具體實驗方案。胞之間可以實現雜交嗎？如果理論上可行，請設計出具體實驗方案。1.1.對細胞全能性的表述正確的是對細胞全能性的表述正確的是A.A.非離體植物細胞能夠表現出全能性非離體植物細胞能夠表現出全能性B.B.動物細胞融合標志著動物細胞全能性的實現動物細胞融合標志著動物細胞全能性的實現C.C.單克隆抗體的制備原理依據是細胞的全能性單克隆抗體的制備原理依據是細胞的全能性D.D.花粉培育成單倍體是細胞全能性的體現花粉培育成單倍體是細胞全能性的體現2.2.植物細胞表現出全能性的必要條件是植物細胞表現出全能性的必要條件是A.A.給予適宜的營養和外界條件給予適宜的

14、營養和外界條件B.B.脫離母體后，給予適宜的營養和外界條件脫離母體后，給予適宜的營養和外界條件C.C.導入其他植物細胞的基因導入其他植物細胞的基因D.D.將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內 3.3.在生物體的所有細胞中，全能性最高的是在生物體的所有細胞中，全能性最高的是A A卵細胞卵細胞 B B 植物花粉植物花粉 C C體細胞體細胞 D.D.受精卵受精卵4.4.在生物體內，細胞沒有表現出全能性，而是分在生物體內，細胞沒有表現出全能性，而是分化為不同的組織、器官，是因為：化為不同的組織、器官，是因為： A.A.細胞喪失了全能性細胞喪失了全能性 B.B.基

15、因的表達有選擇性基因的表達有選擇性 C.C.不同的細胞內基因不完全相同不同的細胞內基因不完全相同 D.D.在個體發育的不同時期，細胞內的基因發生了在個體發育的不同時期，細胞內的基因發生了變化變化 5.5.植物組織培養依據的原理、培養過程的順序及植物組織培養依據的原理、培養過程的順序及誘導的植物激素分別是誘導的植物激素分別是細胞的全能性細胞的全能性 離體植物器官，組織或細胞離體植物器官，組織或細胞 根，芽生長素和細胞分裂素根，芽生長素和細胞分裂素 生長素和乙烯生長素和乙烯 愈傷組織再分化愈傷組織再分化 脫分化脫分化 植物體植物體A A和和 B B和和C C和和 D D和和 6.6.植物組織培養可

16、以形成愈傷組織，下列有關愈植物組織培養可以形成愈傷組織，下列有關愈傷組織的敘述錯誤的是傷組織的敘述錯誤的是A.A.愈傷組織是離體細胞經過脫分化形成的愈傷組織是離體細胞經過脫分化形成的B.B.形成愈傷組織的培養基不需含有機分子形成愈傷組織的培養基不需含有機分子C.C.愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結構愈傷組織可以形成具有生根能力的胚狀結構D.D.愈傷組織細胞的線粒體和核糖體可能發生堿基愈傷組織細胞的線粒體和核糖體可能發生堿基互補配對互補配對7.7.能刺激愈傷組織形成的誘導劑是能刺激愈傷組織形成的誘導劑是A.A.細胞分裂素和生長素細胞分裂素和生長素 B.B.赤霉素赤霉素 C.C.生長素和赤霉素

17、生長素和赤霉素 D.D.細胞分裂素和乙細胞分裂素和乙烯烯 8.8.將胡蘿卜韌皮部細胞培養成幼苗時，下列條將胡蘿卜韌皮部細胞培養成幼苗時，下列條件中不需要的是件中不需要的是A A、具有完整細胞核的細胞、具有完整細胞核的細胞 B B、一定的營養物質和植物激素、一定的營養物質和植物激素C C、離體狀態、離體狀態 D D、導入指定基因、導入指定基因 9.9.（多選）植物體細胞的組織培養常被用于保（多選）植物體細胞的組織培養常被用于保留雜種優勢。因為植物組織培養的過程留雜種優勢。因為植物組織培養的過程 A.A.不可能發生基因突變不可能發生基因突變 B.B.生殖方式屬于無性生殖生殖方式屬于無性生殖C.C.

18、子代不發生性狀分離子代不發生性狀分離 D.D.體細胞內不存在等位基因體細胞內不存在等位基因 10.10.植物體細胞雜交的目的是植物體細胞雜交的目的是A.A.用酶解法去掉細胞壁分離出有活力的原生質體用酶解法去掉細胞壁分離出有活力的原生質體B.B.以人工誘導法使兩個不同植物的原生質體融合以人工誘導法使兩個不同植物的原生質體融合C.C.用植物組織培養法培養融合的原生質體得到雜種用植物組織培養法培養融合的原生質體得到雜種植株植株D.D.通過以上三者來完成通過以上三者來完成 11.11.在細胞工程在細胞工程 原生質體融合育種技術中，、原生質體融合育種技術中，、其技術的重要一環是將營養細胞的細胞壁除心去，其技術的重要一環是將營養細胞的細胞壁除心去，通常是采用纖維素酶的酶解破壁法處理。如將去掉通常是采用纖維素酶的酶解破壁法處理。如將去掉了細胞壁的成熟植物細胞置于清水中，細胞最終將了細胞壁的成熟植物細胞置于清水中，細胞最終將 A.A.皺縮皺縮 B.B.脹破脹破 C.C.呈球形呈球形 D.D.保持原狀保持原狀 12.(12.(多選多選) )有關原生質體的下列敘述中，正確的有關原生質體的下列敘述中，正確的是是A.A.組成原生質體