專項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辦法，通過細胞水平或細胞器水平上的操作，按照人們的意愿來變化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？涉及哪兩大領域？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運用菊花花瓣微型繁殖培養的菊花探究：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？植物細胞含有全能性。2、什么是細胞的全能性？1、定義：

生物體的細胞含有使后裔細胞發育成完整個體的潛能的特性。2、原理：

生物體的每一種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，生物體的每一種活細胞都應當含有全能性。3、差別：（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＞＞4、大小：一、細胞的全能性植物細胞＞動物細胞

探究：3、克隆羊“多利”的誕生闡明了什么？4、生物體內的細胞為什么沒有體現出全能性，而是分化成不同的組織器官？5、為什么已分化的細胞仍含有發育成完整個體的潛能？體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。細胞核中含有保持物種遺傳性所需的全套基因，高度分化的細胞的細胞核仍含有全能性。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的體現的成果。生物體的每一種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，不對的的是（）Ａ．受精卵在自然條件下能使后裔細胞形成完整個體，因此全能性最高Ｂ．生物體內細胞由于分化全能性不能體現Ｃ．卵細胞和受精卵同樣，細胞未分化，全能性很高Ｄ．植物細胞離體培養在一定條件下能體現出全能性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要把一塊組織通過培養得到一株完整植株,應當如何操作呢?請同窗們閱讀P34實驗完畢P35討論題。(1)在組織培養實驗中，為什么要強調所用器械的滅菌和實驗人員的無菌操作？植物組織培養中用到的培養基含有豐富的營養成分，有助于培養物的生長，然而多個雜菌同樣也能夠在上面快速生長，因此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，快速生長的多個雜菌不僅會和培養物爭奪營養，并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，造成培養物快速死亡。造成培養基污染的因素有諸多，普通涉及：外植體帶菌、培養瓶和多個器械滅菌不徹底、操作人員操作不規范等。因此在組織培養實驗中用到的植物材料和多個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。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊根時強調要切取含有形成層部分，因素是這部分容易誘導形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其它部分（如莖、葉、花），與否也能培養成小植株，你能用實驗的辦法進行驗證嗎？胡蘿卜的其它部分（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。(3)請根據上面的實驗過程，概括出植物組織培養技術的流程簡圖。試管苗大規模培養外植體愈傷組織新植株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，予以適宜的培養條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最后形成完整的植株。二、植物組織培養1、概念離體的植物器官、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。強調幾個概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細胞，在培養一段時間后來，通過細胞分裂，形成一種高度液泡化、無定形狀態薄壁細胞構成的排列疏松無規則的組織。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。脫分化的實質和成果分別是什么？實質是恢復細胞的全能性過程。成果是形成愈傷組織。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、再分化的核心因素是什么？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，而通過調節兩者的濃度比，就能夠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P43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A2.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.充足的光照D.適宜的養料和激素C3.要將胡蘿卜韌皮部細胞培養成完整植株，不需要（）A.含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由于不同種生物之間存在著生殖隔離，因此用傳統的有性雜交辦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，來實現這一美妙的構想。二、植物體細胞雜交技術這幅番茄—馬鈴薯圖運用傳統有性雜交辦法能實現嗎？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，獲得了第一種體細胞雜種。背景資料1978年梅爾徹斯(Melchers)等初次獲得了番茄和馬鈴薯的屬間體細胞雜種——“Potamato”。現在，已得到栽培煙草與野生煙草、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裔，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畢融合，碰到的第一種障礙是什么？2．有無一種溫和的去壁辦法呢？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？4．如果兩個來源不同的原生質體發生了融合，下一步該做何解決？5．如何將雜種細胞哺育成雜種植株？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去壁去壁人工誘導辦法？增進融合的辦法？融合完畢的標志植物細胞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，并把雜種細胞哺育成新的植物體的技術。3、優勢和未解決的問題

優勢（與有性雜交辦法比較）：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疇。未解決的問題：未能讓雜種植物按照人們的需要體現出親代的優良。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？馬鈴薯—番茄沒有像人們預想的那樣地上長番茄、地下結馬鈴薯，重要因素是：生物基因的體現不是孤立的，它們之間是互相調控、互相影響的，因此馬鈴薯—番茄雜交植株的細胞中即使含有兩個物種的遺傳物質，但這些遺傳物質的體現受到互相干擾，不能再像馬鈴薯或