專題2細(xì)胞工程浦北中學(xué)陳乙平細(xì)胞工程指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的原理和方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù)。細(xì)胞工程應(yīng)用的原理和方法研究的水平研究的目的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)細(xì)胞整體水平或細(xì)胞器水平按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細(xì)胞產(chǎn)品概念分類植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程前者是細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上生物技術(shù),后者是分子水平上的生物技術(shù)克隆多莉羊技術(shù)是

水平上的技術(shù)，培育抗蟲棉是

水平上的技術(shù)。細(xì)胞工程與基因工程相比：細(xì)胞分子思考:利用菊花花瓣微型繁殖培養(yǎng)的菊花如何把某種植物的一塊組織通過培養(yǎng)得到一株完整植株?2.1植物細(xì)胞工程§2.1.1植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)植物組織培養(yǎng)12345再分化(愈傷組織)植物組織培養(yǎng)6脫分化探究：1、為什么已分化的植物組織或細(xì)胞能培養(yǎng)成完整植物體？

植物細(xì)胞具有全能性。2、什么是細(xì)胞的全能性？具有某種生物全部遺傳信息的任何一個細(xì)胞，都具有發(fā)育成完整生物體的潛能，也就是說，每個生物細(xì)胞都具有全能性的特點(diǎn)。在特定的時間和空間條件下，基因選擇性的表達(dá)的結(jié)果。生物的每一個細(xì)胞都有本物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體的全套基因。4、生物體內(nèi)的細(xì)胞為什么沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成不同的組織器官？3、已分化的細(xì)胞為什么具有發(fā)育成完整個體的潛能？6.細(xì)胞表現(xiàn)全能性的條件有哪些？

離體、營養(yǎng)物質(zhì)、激素及其它適宜條件。5、大?。?/p>

受精卵生殖細(xì)胞體細(xì)胞＞＞2）

植物細(xì)胞＞動物細(xì)胞

3）

1）受精卵的全能性最高

4）分化程度低的細(xì)胞＞分化程度高的細(xì)胞強(qiáng)調(diào)幾個概念：愈傷組織：離體的植物器官、組織或細(xì)胞，在培養(yǎng)一段時間以后，通過細(xì)胞分裂，形成一種高度液泡化，由無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞組成的排列疏松無規(guī)則的組織。植物細(xì)胞的脫分化：由高度分化的植物器官、組織或細(xì)胞產(chǎn)生愈傷組織的過程，又稱去分化。脫分化的實(shí)質(zhì)和結(jié)果分別是什么？實(shí)質(zhì)是恢復(fù)細(xì)胞的全能性過程。結(jié)果是形成愈傷組織。植物細(xì)胞的再分化：脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在培養(yǎng)過程中重新分化成根或芽等器官的過程。光照遮光外植體愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化一、植物組織培養(yǎng)的過程（離體的,已分化組織或細(xì)胞）（未分化）（分化）幼芽或幼根？條件？優(yōu)點(diǎn)？特點(diǎn)？繁殖速度快不受季節(jié)限制工廠化生產(chǎn)幼苗無毒保持優(yōu)良性狀①適宜溫度、光照、pH和無菌環(huán)境。②無機(jī)物、有機(jī)物和植物激素（生長素，細(xì)胞分裂素等）無定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞高度液泡化排列疏松、無規(guī)則無葉綠體,不進(jìn)行光合作用分化程度低去分化較易理論基礎(chǔ)：細(xì)胞的全能性

植物組織培養(yǎng)就是在無菌和人工控制條件下，將離體的植物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。植物的組織培養(yǎng)知識拓展

當(dāng)細(xì)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(diào)節(jié)二者的濃度比，就可以調(diào)控植物細(xì)胞培養(yǎng)過程中芽和根的形成，稱為“激素杠桿”。具體內(nèi)容詳見P42拓展視野(1)在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么要強(qiáng)調(diào)所用器械的滅菌和實(shí)驗(yàn)人員的無菌操作？

防止雜菌污染，因?yàn)殡s菌生長快，會和培養(yǎng)物爭奪營養(yǎng)。雜菌生長過程中會產(chǎn)生有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。討論(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊根時強(qiáng)調(diào)要切取含有形成層部分，原因是這部分容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。請思考一下，胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花），是否也能培養(yǎng)成小植株，你能用實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行驗(yàn)證嗎？胡蘿卜的其他部分（如莖、葉、花）也能培養(yǎng)再生形成小植株，只是誘導(dǎo)愈傷組織比較困難。反饋練習(xí)1.下列屬于組織培養(yǎng)的是：A.花粉培養(yǎng)成單倍體植株B.芽發(fā)育成枝條C.根尖分生區(qū)發(fā)育成成熟區(qū)D.未受精的卵發(fā)育成雄蜂A2.在離體的植物器官、組織或細(xì)胞脫分化形成愈傷組織的過程中，下列哪一項(xiàng)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(yǎng)料和激素C3.要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要（）A.具有完整細(xì)胞核的細(xì)胞B.離體狀態(tài)C.導(dǎo)入外源基因D.一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素C4、若用“①

②

③④”表示植物組織培養(yǎng)的過程。請回答：

（1）①表示

，能被培養(yǎng)成為④的根本原因是（2）②表示脫分化再分化離體的植物器官、組織或細(xì)胞植物細(xì)胞具有全能性愈傷組織1995年，美國世界觀察研究所所長萊斯特布朗曾經(jīng)提出“誰來養(yǎng)活中國”的問題，他認(rèn)為到2030年中國由于人口增長、耕地減少、糧食產(chǎn)量難以提高等原因，糧食缺口達(dá)到數(shù)億噸，世界上沒有一個國家能為中國提供這么多的出口糧食，從而造成國際市場糧價飛漲，導(dǎo)致全世界挨餓。

資料:地上長番茄地下長土豆番茄------馬鈴薯植株因?yàn)椴煌N生物之間存在著生殖隔離，所以用傳統(tǒng)的有性雜交方法是不可能做到這一點(diǎn)的。于是，科學(xué)家試圖用這兩種植物的體細(xì)胞進(jìn)行雜交，來實(shí)現(xiàn)這一美妙的設(shè)想。二、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)這幅番茄—馬鈴薯圖利用傳統(tǒng)有性雜交方法能實(shí)現(xiàn)嗎？為什么？理想圖

1972年卡爾森等通過兩個煙草品種之間原生質(zhì)體的融合，獲得了第一個體細(xì)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(xì)胞雜種——“馬鈴薯番茄”。

白菜甘藍(lán)白菜－甘藍(lán)“白菜－甘藍(lán)”同普通白菜相比，具有生長期短、耐熱性強(qiáng)和易于貯藏等優(yōu)點(diǎn)。1．你認(rèn)為兩個來自不同植物的體細(xì)胞完成融合，遇到的第一個障礙是什么？2．有沒有一種溫和的去壁方法呢？3．為什么兩個原生質(zhì)體能發(fā)生融合，這與細(xì)胞膜的什么特性有關(guān)？4．如果兩個來源不同的原生質(zhì)體發(fā)生了融合，下一步該做何處理？5．如何將雜種細(xì)胞培育成雜種植株？請思考：馬鈴薯細(xì)胞番茄細(xì)胞雜種細(xì)胞1.阻礙植物細(xì)胞親和的結(jié)構(gòu)是什么？怎么去除？融合長壁原生質(zhì)體纖維素酶和果膠酶2.去壁以后的結(jié)構(gòu)叫什么？3.用什么方法才能讓細(xì)胞緊密接觸并發(fā)生融合？4.融合的過程是怎樣的？其過程中用到了膜的什么特性？5.融合完成的標(biāo)志是什么？6.雜種細(xì)胞遺傳物質(zhì)有什么特點(diǎn)？7.融合后除雜種細(xì)胞外還有哪些融合細(xì)胞？

物理方法：離心、振動、電擊.

化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）誘導(dǎo)細(xì)胞膜融合細(xì)胞質(zhì)融合細(xì)胞核融合流動性單核、長出新的細(xì)胞壁具有兩個物種的遺傳物質(zhì)馬—馬、番--番所以還要經(jīng)過篩選才能得到雜種植株雜種植株融合的原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁脫分化愈傷組織再分化植物細(xì)胞的融合植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體A雜種細(xì)胞去壁去壁人工誘導(dǎo)方法？促進(jìn)融合的方法？融合完成的標(biāo)志植物細(xì)胞B二、植物體細(xì)胞雜交1、概念將

，在一定條件下融合成

，并將其培養(yǎng)成

。不同種的植物體細(xì)胞雜種細(xì)胞新的植物體2、原理（1）細(xì)胞膜的流動性（2）細(xì)胞的全能性可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，大大擴(kuò)展了可用于雜交的親本組合范圍3、不足①技術(shù)復(fù)雜、操作繁瑣、工作量大②不一定按人們需要表達(dá)優(yōu)良性狀4、優(yōu)勢1.為什么“番茄—馬鈴薯”超級雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長番茄、地下結(jié)馬鈴薯？主要原因是：生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間是相互調(diào)控、相互影響的，2.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(xì)胞器同樣可以在某些動物細(xì)胞中存活，請?zhí)接懀簞游锛?xì)胞與植物細(xì)胞之間可以實(shí)現(xiàn)雜交嗎？如果理論上可行，請?jiān)O(shè)計(jì)出具體實(shí)驗(yàn)方案。所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性小結(jié)：1、不能人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的方法是（）A、振動B、電刺激C、PEG試劑D、重壓2、植物細(xì)胞融合完成的標(biāo)志的是（）A、產(chǎn)生新的細(xì)胞壁B、細(xì)胞膜發(fā)生融合C、細(xì)胞質(zhì)發(fā)生融合D、細(xì)胞核發(fā)生融合AD4.如下圖所示為胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在一定的條件下，形成試管苗的培育過程，請根據(jù)圖回答下列問題：⑴要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括

和小分子有機(jī)物，激素包括細(xì)胞分裂素和

兩類植物激素。⑵此過程依據(jù)的原理是

。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方式是

，B階段