高三生物一輪復習課件細胞工程

第2講

細胞工程課標要求：1.闡明植物組織培養(yǎng)是在一定條件下，將離體植物器官、組織和細胞在適宜的培養(yǎng)條件下誘導形成愈傷組織，并重新分化，最終形成完整植株的過程。2.概述植物體細胞雜交是將不同植物體細胞在一定條件下融合成雜合細胞，繼而培育成新植物體的技術。3.舉例說明植物細胞工程利用快速繁殖、脫毒、次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)、育種等方式有效提高了生產(chǎn)效率。第十單元

生物技術與工程考點一植物細胞工程細胞工程是指應用

等多學科的原理和方法，通過

水平上的操作，有目的地獲得

的一門綜合性的生物工程。P31包括

和

兩大領域。細胞生物學、分子生物學和發(fā)育生物學細胞器、細胞或組織特定的細胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品植物細胞工程動物細胞工程一植物組織培養(yǎng)技術——植物細胞工程的基本技術植物組織培養(yǎng)是指將

等，培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其形成

的技術。培養(yǎng)條件：原理：生殖方式：分裂方式：無性繁殖有絲分裂植物細胞的全能性離體的植物器官、組織或細胞完整植株①離體狀態(tài)；②無菌操作；③種類和比例適宜的營養(yǎng)物質(zhì)；④適宜比例的植物激素；⑤適宜的環(huán)境條件復習：細胞的全能性

教材P34

2.原因？概念：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍然具有產(chǎn)生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能。1.體現(xiàn)細胞全能性的標志？細胞

→完整個體或其他各種細胞在生物的生長發(fā)育過程中，并不是所有的細胞都表現(xiàn)出全能性的原因？在特定時間、空間條件下，基因的選擇性表達3.全能性大小比較：分化程度越高，全能性越低細胞含有該物種生長發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì)植物細胞的全能性>動物細胞全能性受精卵>胚胎干細胞>生殖細胞>體細胞種子→植株？

造血干細胞→紅細胞、白細胞、血小板？培養(yǎng)條件：①無菌②一定的營養(yǎng)、激素③適宜環(huán)境條件（溫度、PH、光照等）芽、根植物體脫分化再分化菊花幼嫩的莖段、胡蘿卜的形成層、月季的花藥等遮光一定的光照排列不規(guī)則，高度液泡化,不定型的薄壁細胞愈傷組織離體的植物器官、組織或細胞（外植體）已分化的細胞失去特有結(jié)構(gòu)和功能,轉(zhuǎn)變成未分化的細胞愈傷組織愈傷組織重新分化為芽、根等器官濃度、比例等2植物組織培養(yǎng)技術

教材P34植物激素中生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素。生長素和細胞分裂素的

都會影響植物細胞的發(fā)育方向。激素的濃度、比例影響植物細胞的發(fā)育方向：

生長素/細胞分裂素實驗結(jié)果高低適中促進根的分化促進芽的分化促進愈傷組織生長拓展：植物組織培養(yǎng)的兩種途徑胚狀體：離體培養(yǎng)條件下，沒有經(jīng)過受精過程，但經(jīng)過胚胎發(fā)育過程形成的胚狀類似物，因而統(tǒng)稱為體細胞胚或胚狀體。胚狀體途徑器官發(fā)生途徑外植體脫分化愈傷組織再分化生芽生根或胚狀體生長發(fā)育試管苗（移栽到大田）1.A、B過程分別為

。C是

。

A過程細胞分裂方式是

，

B過程細胞分裂方式是

,同時也進行

。

A過程一般

光照；B過程需要光照，因為

。2.影響A、B過程的關鍵因素是

，主要是

和

，二者添加的

會影響脫分化和再分化過程。3.植物組織培養(yǎng)是一個

過程。（填“無性繁殖”、“有性繁殖”）植物體根、芽或胚狀體外植體脫分化再分化

有絲分裂細胞分化植物激素細胞分裂素生長素無性繁殖AB有絲分裂濃度及比例【對點訓練】下列是植物組織培養(yǎng)流程圖，請回答：C愈傷組織不需要葉綠素的合成需要光照3植物體細胞雜交

教材P36①①

②③④⑤⑥植物體細胞雜交雜種細胞去除細胞壁去除細胞壁誘導融合細胞壁再生脫分化再分化移栽植物組織培養(yǎng)原生質(zhì)體融合（植物細胞的全能性）（細胞膜的流動性）（教材P37,找出來，記?。┪锢矸椒ǎ弘娙诤戏?、離心法化學方法：聚乙二醇融合法、

高Ca2+-高pH融合法植物體細胞雜交完成的標志是

；雜種細胞形成標志是

。得到雜種植株

形成新的細胞壁原生質(zhì)體：指植物細胞去除細胞壁后剩余的部分，包括細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核。區(qū)分原生質(zhì)體與原生質(zhì)層原生質(zhì)層原生質(zhì)體細胞壁細胞膜細胞質(zhì)液泡細胞核原生質(zhì)層：成熟植物細胞的細胞膜、液泡膜和介于二者間的細胞質(zhì)，包括細胞膜、細胞質(zhì)、液泡膜（不包括細胞液和細胞核）1.白菜（2N=18）與甘藍（2N=18）進行體細胞雜交所得植株白菜-甘藍的細胞染色體數(shù)為

，屬于

倍體。2.白菜（2N=18）與甘藍（2N=18）進行雜交，所得植株白菜-甘藍的細胞染色體數(shù)為

，屬于

倍體。是否可育？植物體細胞雜交雜交育種（異源）四倍體四倍體（異源）二倍體染色體數(shù)目加倍36

（異源）四

（異源）二

18

同源多倍體：異源多倍體：二倍體四倍體秋水仙素處理三倍體受精作用異源二倍體異源四倍體秋水仙素處理（不可育）（可育）（不可育）（可育）（可育）同一物種經(jīng)染色體加倍形成的多倍體指不同物種雜交產(chǎn)生的后代經(jīng)染色體加倍形成的多倍體普通小麥的形成過程另一種山羊草異源二倍體配子配子異源三倍體（不育）二粒小麥染色體加倍異源六倍體普通小麥一粒小麥AA山羊草BBAABAABBDDABABDAABBDDA、B、D代表染色體組A=7條染色體B=7條染色體D=7條染色體B配子配子D染色體加倍異源四倍體（不育）根、芽植物體脫分化再分化愈傷組織

外植體4植物細胞工程的應用

作物脫毒選擇植物頂端分生區(qū)附近保持優(yōu)良性狀快速大量繁殖快速繁殖①植物繁殖新途徑單倍體育種選擇花粉誘變篩選突變體利用②作物新品種的培育分散后懸浮培養(yǎng)③細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)植物細胞培養(yǎng)技術掌握：過程、技術、原理、優(yōu)點、處理材料1.快速繁殖（微型繁殖）過程：技術：原理：優(yōu)點：①保持優(yōu)良性狀②快速大量繁殖·作物脫毒

選材及原因：脫毒VS抗毒？頂端分生區(qū)（如莖尖）植物分生區(qū)細胞病毒少，甚至沒有病毒2.單倍體育種（微型繁殖）過程（方法）：原理：優(yōu)點：植物細胞的全能性、染色體數(shù)目加倍①極大地縮短了育種的年限。②后代大多是純合子，能穩(wěn)定遺傳。3.突變體利用誘變處理的對象？為什么？產(chǎn)生的變異一定符合需要嗎？花藥離體培養(yǎng)、秋水仙素處理

原理：優(yōu)點：突變、植物細胞全能性提高變異的頻率，加速育種進程；大幅度地改良某些性狀。4.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)利用植物細胞培養(yǎng)來獲得目標產(chǎn)物

指在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養(yǎng)使其增殖的技術。植物細胞培養(yǎng)：過程：原理：

外植體脫分化愈傷組織細胞產(chǎn)物培養(yǎng)、提取

細胞增殖·次生代謝物

人參皂苷（ɡān）注意：①一般組織培養(yǎng)到愈傷組織即可（因為此時細胞分裂能力旺盛，代謝快，有利于產(chǎn)物生成。）②液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）有利于培養(yǎng)的細胞與營養(yǎng)物質(zhì)充分接觸。人參皂甙工廠化生產(chǎn)的基本流程：人參根

愈傷組織

增長速度快、細胞內(nèi)人參皂甙干粉含量高的細胞

大量細胞

提取人參皂甙干粉

脫分化培養(yǎng)選擇破碎細胞放入發(fā)酵罐細胞增殖第2講

細胞工程課標要求：1.闡明動物細胞培養(yǎng)是從動物體獲得相關組織，分散成單個細胞后，在適宜的培養(yǎng)條件下讓細胞生長和增殖的過程。動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎。2.闡明動物細胞核移植一般是將體細胞核移入一個去核的卵母細胞中，并使重組細胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的過程。3.闡明動物細胞融合是指通過物理、化學或生物學等手段，使兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。4.概述細胞融合技術是單克隆抗體制備的重要技術。5.簡述干細胞在生物醫(yī)學工程中有廣泛的應用價值。第十單元

生物技術與工程考點二動物細胞工程動物細胞培養(yǎng)

1掌握：1.概念2.原理3.條件動物組織分散成單個細胞培養(yǎng)細胞增殖（有絲分裂）①營養(yǎng)②無菌、無毒的環(huán)境③適宜的溫度、pH和滲透壓④適宜的氣體環(huán)境合成培養(yǎng)基+血清等天然成分

培養(yǎng)基類型：液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）①對培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進行滅菌處理

+無菌操作②定期更換培養(yǎng)液

清除代謝物，防止代謝物積累對細胞自身造成危害。滲透壓——維持細胞正常的形態(tài)和功能95%空氣和5%CO2的混合氣體培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶+CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)4.過程取動物組織用機械法用胰蛋白酶或膠原蛋白酶等處理分散成單個細胞解決懸浮生長貼壁生長(大多數(shù)）細胞密度過大、有害代謝物積累、營養(yǎng)物質(zhì)缺乏等接觸抑制傳代培養(yǎng)細胞懸液原代培養(yǎng)分瓶培養(yǎng)①細胞貼壁：某些細胞需要貼附于某些基質(zhì)表

面才能增殖，這類細胞往往貼附

在培養(yǎng)瓶的瓶壁上②接觸抑制：當貼壁細胞分裂生長到表面相互接

觸時，細胞停止分裂增殖的現(xiàn)象。③原代培養(yǎng)：分瓶前的細胞培養(yǎng)，指動物組織

經(jīng)處理后的初次培養(yǎng)④傳代培養(yǎng)：分瓶后的細胞培養(yǎng)。加培養(yǎng)液放入培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)懸浮培養(yǎng)的細胞:直接用離心法收集貼壁細胞:用胰蛋白酶處理分散成單個細胞，用離心法收集細胞分裂受阻②制成細胞懸液，分瓶培養(yǎng)①收集細胞1.選材？為什么？2.培養(yǎng)前為什么分散成單個細胞？可用什么方法？

3.體外培養(yǎng)動物細胞有哪些類型？4.區(qū)分原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)？

思考:①成塊組織中細胞與細胞靠在一起，彼此限制了生長與增殖；P44

②利于與培養(yǎng)液充分接觸，保證O2與營養(yǎng)供應和代謝物及時排出。因為細胞分化程度低，分裂能力強，容易培養(yǎng)動物胚胎或幼齡動物的組織、器官①懸浮生長細胞

②貼壁生長細胞

①分瓶前，第一次用胰蛋白酶對動物組織進行處理后的初次培養(yǎng)是原代培養(yǎng)。②第二次用胰蛋白酶處理，使細胞從瓶壁上脫離下來，分瓶后的細胞培養(yǎng)為傳代培養(yǎng)。

6.需分瓶進行傳代培養(yǎng)的原因？5.用胃蛋白酶將動物組織分散成單個細胞可以嗎？為什么？

不可以；多數(shù)動物細胞生存的適宜pH為7.2～7.4，而胃蛋白酶的適宜pH約為2，在此環(huán)境中會失活。導致細胞分裂受阻①細胞密度過大②有害代謝物積累③營養(yǎng)物質(zhì)缺乏④接觸抑制（貼壁細胞）拓展：原代培養(yǎng)的細胞具有繼續(xù)增殖的能力,遺傳物質(zhì)一般不發(fā)生改變,傳代培養(yǎng)過程中,部分細胞的細胞核型可能會發(fā)生改變,成為不死的細胞。思考:植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較

比較項目植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)原理培養(yǎng)基培養(yǎng)基特有成分過程結(jié)果相同點固體培養(yǎng)基葡萄糖、動物血清液體培養(yǎng)基細胞增殖植物細胞的全能性許多細胞蔗糖、植物激素①都進行有絲分裂，不涉及減數(shù)分裂；②均需無菌操作，需要適宜的溫度、pH等條件完整植株外植體↓脫分化愈傷組織

↓再分化芽、根或胚狀體↓生長發(fā)育植物體動物的組織

↓機械法或胰蛋白酶、

↓膠原蛋白酶處理細胞懸液↓原代培養(yǎng)↓細胞懸液↓傳代培養(yǎng)1.干細胞的概念：動物和人體內(nèi)仍保留的少數(shù)具有

能力的細胞。（必1P121）2.干細胞的分布：干細胞存在于_________、_____和_______等多種組織和器官中；早期胚胎骨髓臍帶血3.干細胞的分類：包括

和

等。干細胞培養(yǎng)及其應用胚胎干細胞成體干細胞在一定條件下，干細胞可以分化成其他類型的細胞。12分裂和分化具有分化為成年動物體內(nèi)的任何一種類型的細胞，并進一步形成機體的所有組織和器官甚至個體的潛能一般認為，成體干細胞具有組織特異性，只能分化成特定的細胞或組織，不具有發(fā)育成完整個體的能力誘導多能干細胞（iPS細胞）（1）胚胎干細胞應用