高三生物二輪復(fù)習(xí)課件19動(dòng)植物細(xì)胞工程

細(xì)胞工程——運(yùn)用細(xì)胞工程解決實(shí)際生產(chǎn)問題學(xué)習(xí)目標(biāo)1.結(jié)合實(shí)例，總結(jié)細(xì)胞工程各技術(shù)原理，具體流程及每一步需要注意的事項(xiàng)。2.解讀圖文信息，綜合運(yùn)用細(xì)胞工程解決相關(guān)問題，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)。3.辯證分析，細(xì)胞工程在生產(chǎn)生活中應(yīng)用的利與弊，并說明理由。

細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個(gè)體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。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)胞的全能性植物細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)全能性：具有某種生物全部遺傳信息的任何一個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整生物體的潛能。思考：1.比較下列細(xì)胞的全能性大小：①植物細(xì)胞與動(dòng)物細(xì)胞②體細(xì)胞、生殖細(xì)胞、受精卵2.影響細(xì)胞全能性表現(xiàn)的原因？1、植物組織培養(yǎng)技術(shù)（1）概念：將離體的植物器官、組織或細(xì)胞等，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(dǎo)其形成完整植株的技術(shù)。（2）理論基礎(chǔ)：外植體愈傷組織

完整植株脫分化（實(shí)質(zhì)）再分化（實(shí)質(zhì)）（3）流程：指已經(jīng)分化的細(xì)胞在特殊的離體條件下，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能，轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。*脫分化和再分化是組織培養(yǎng)技術(shù)的兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。離體進(jìn)行組織培養(yǎng)的植物組織或器官胚狀體、芽、根發(fā)育植物細(xì)胞的全能性

排列疏松而無規(guī)則，高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細(xì)胞特點(diǎn)：具分裂、分化能力,又具全能性（主要）無葉綠體,不進(jìn)行光合作用脫分化產(chǎn)生的愈傷組織在一定的培養(yǎng)條件下，再分化出幼根和芽，進(jìn)而形成完整的小植株。植物組織培養(yǎng)技術(shù)的流程簡(jiǎn)圖儀器、材料消毒接種到誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)出愈傷組織愈傷組織接種到分化培養(yǎng)基分化出幼苗（試管苗）完整植株實(shí)驗(yàn)：菊花的組織培養(yǎng)脫分化再分化放在23-26℃恒溫，避光條件下培養(yǎng)（沒有葉綠體）需要光照注意事項(xiàng)：1.在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么強(qiáng)調(diào)所用材料器具的消毒、滅菌等無菌操作？3.培養(yǎng)基配制（生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比值）4.光照條件2.外植體消毒常用的試劑有哪些？生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比值作用效果比值高時(shí)比值低時(shí)比值適中時(shí)3.培養(yǎng)基配制在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)，這是因?yàn)榘蹬囵B(yǎng)有利于細(xì)胞脫分化產(chǎn)生愈傷組織。如果在光照條件下，很容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織。再分化過程中一定要有光照，才能誘導(dǎo)綠葉素的合成。4.光照條件1.在組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，為什么強(qiáng)調(diào)所用材料器具的消毒、滅菌等無菌操作？植物組織培養(yǎng)中用到的培養(yǎng)基含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分。培養(yǎng)基一旦被污染，迅速生長(zhǎng)的各種雜菌不但會(huì)和培養(yǎng)物爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，而且會(huì)生成大量對(duì)培養(yǎng)物有害的物質(zhì)，導(dǎo)致培養(yǎng)物迅速死亡。2.外植體消毒常用的試劑酒精溶液、次氯酸鈉溶液、升汞溶液等口訣：高根低芽中愈傷有利于根的分化，抑制芽的形成有利于芽的分化，抑制根的形成促進(jìn)愈傷組織形成注意事項(xiàng)：原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞脫分化愈傷組織雜種植株再分化2.植物體細(xì)胞雜交技術(shù)（重點(diǎn)理解）過程：馬鈴薯細(xì)胞融合完成標(biāo)志去壁植物組織培養(yǎng)：植物細(xì)胞全能性植物細(xì)胞的融合：細(xì)胞膜流動(dòng)性酶解法（纖維素酶、果膠酶等）物理法：離心法、電融合法化學(xué)法：聚乙二醇（PEG）植物體細(xì)胞雜交完成標(biāo)志番茄細(xì)胞高爾基體人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合

（篩選）注意：原生質(zhì)體雖然沒有細(xì)胞壁，但是具有活細(xì)胞的一切特征。酶解法獲得原生質(zhì)體條件溫和，原生質(zhì)體完整性好，活力高。思考：為什么“番茄—馬鈴薯”超級(jí)雜種植株沒有如科學(xué)家所想像的那樣，地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯？生物基因的表達(dá)不是孤立的，它們之間相互調(diào)控、相互影響。馬鈴薯—番茄雜交植株的細(xì)胞中雖然具備兩個(gè)物種的遺傳物質(zhì)，但這些遺傳物質(zhì)的表達(dá)可能會(huì)相互干擾。所以，它們的雜交植株不能地上長(zhǎng)番茄、地下結(jié)馬鈴薯就是很自然的了。植物體細(xì)胞雜交的意義：打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種。

（克服了不同物種遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙）小結(jié)植物組織培養(yǎng)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)原理步驟意義聯(lián)系細(xì)胞全能性①脫分化②再分化保持優(yōu)良性狀繁殖速度快大規(guī)模生產(chǎn)提高經(jīng)濟(jì)效益雜交技術(shù)應(yīng)用了組織培養(yǎng)打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種①去除細(xì)胞壁②融合形成雜種細(xì)胞③組織培養(yǎng)膜流動(dòng)性細(xì)胞全能性3、植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用(一）植物繁殖的新途徑1、快速繁殖：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)

特點(diǎn)：（植物組織培養(yǎng)的特點(diǎn)）a.無性繁殖；保持優(yōu)良品種的遺傳特性b.高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖c.可以實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)2、作物脫毒(1)選材部位：植物的分生區(qū)附近。(2)選材原因：分生區(qū)附件的病毒極少，甚至無病毒。(3)實(shí)例：目前采用莖尖組織培養(yǎng)技術(shù)來脫除病毒，在馬鈴薯、草莓、甘蔗、菠蘿、香蕉等主要經(jīng)濟(jì)作物上已獲得成功。(二）作物新品種的培養(yǎng)(1)過程：花藥離體培養(yǎng)→單倍體植株→染色體加倍→純合二倍體植株。(2)優(yōu)點(diǎn)：①后代是純合子，能穩(wěn)定遺傳。②明顯縮短了育種年限。1、單倍體育種（以二倍體植株為例）(1)產(chǎn)生原因：在植物的組織培養(yǎng)過程中，易受培養(yǎng)條件和外界壓力(如射線、化學(xué)物質(zhì)等)的影響而產(chǎn)生突變。(2)利用：篩選出對(duì)人們有用的突變體，進(jìn)而培育成新品種。2、突變體的利用（三）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)1、細(xì)胞產(chǎn)物種類：蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、藥物、香料、生物堿等。2、技術(shù)：植物組織培養(yǎng)技術(shù)。3、實(shí)例：我國(guó)利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大量生產(chǎn)人參皂苷干粉；另外，三七、紫草和銀杏的細(xì)胞產(chǎn)物也都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。注意：初生代謝物/次生代謝物植物組織培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)階段也不同：若是進(jìn)行植物微型繁殖若是生產(chǎn)人工種子若是生產(chǎn)細(xì)胞產(chǎn)品可培養(yǎng)到愈傷組織，從愈傷組織中提取產(chǎn)品應(yīng)培養(yǎng)成具有生根發(fā)芽能力的胚狀體（用人工種皮包裹）應(yīng)培養(yǎng)成植株幼苗一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1.概念動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)是指從動(dòng)物體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后再適宜的培養(yǎng)條件下，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的技術(shù)2.目的3.理論基礎(chǔ)4.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物；不能獲得完整動(dòng)物個(gè)體細(xì)胞增殖（有絲分裂）動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件1.營(yíng)養(yǎng)①與體內(nèi)基本相同，需要糖類、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、維生素等。②另外，在使用合成培養(yǎng)基時(shí)，通常需加入血清等一些天然成分。③動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)使用的是液體培養(yǎng)基，也稱培養(yǎng)液，植物組織培養(yǎng)使用的是固體培養(yǎng)基。2.無菌、無毒的環(huán)境①是對(duì)培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理；②是在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素；③是定期更換培養(yǎng)液，防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累。3.溫度和PH和滲透壓①溫度以36.5±0.5℃為宜②pH為7.2～7.4③滲透壓也是需要考慮的一個(gè)重要環(huán)境參數(shù)。4.氣體環(huán)境

O2和CO2（95%空氣和5%CO2

）

O2是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。思考：1.ES細(xì)胞的特點(diǎn)？①形態(tài)特點(diǎn)：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯

②功能特點(diǎn)：具有發(fā)育的全能性

③體外培養(yǎng)條件下，可以只增殖，不分化2.如何制備iPS細(xì)胞？（課本P46相關(guān)信息）1.幼齡動(dòng)物的細(xì)胞與老齡動(dòng)物的細(xì)胞比較，分化程度低的細(xì)胞與分化程度高的細(xì)胞比較，哪些細(xì)胞更易于培養(yǎng)？為什么？幼齡動(dòng)物的細(xì)胞、分化程度低的細(xì)胞更易于培養(yǎng)。因?yàn)橛g動(dòng)物的細(xì)胞、分化程度低的細(xì)胞生命力旺盛，分裂能力強(qiáng)。思考：2.將組織分散成單個(gè)細(xì)胞時(shí)為什么要用胰蛋白酶（膠原蛋白酶）處理？胃蛋白酶可以嗎？胰蛋白酶可以將動(dòng)物組織細(xì)胞間的蛋白質(zhì)成分酶解，使細(xì)胞分散開，獲得單個(gè)細(xì)胞；胃蛋白酶不可以，pH不適宜3.為什么動(dòng)物細(xì)胞要分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)？分散成單個(gè)細(xì)胞后容易培養(yǎng)，細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)容易供應(yīng)，其代謝廢物容易排出；而用大組織塊培養(yǎng)時(shí)，內(nèi)部細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)和代謝廢物的排出都較困難。因此，這些細(xì)胞在體外長(zhǎng)時(shí)間生存和生長(zhǎng)就較困難。同時(shí)，分散成單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)，可使在細(xì)胞水平操作的其他技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。比較項(xiàng)目植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)區(qū)別原理植物細(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞增殖培養(yǎng)基類型固體和半固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基培養(yǎng)基特有成分植物激素動(dòng)物血清或血漿細(xì)胞來源離體植物器官、組織或細(xì)胞胚胎或幼齡動(dòng)物組織、器官結(jié)果形成完整的植株獲得細(xì)胞或細(xì)胞產(chǎn)物相同①都需要人工條件下的無菌操作；都需要適合的溫度、酸堿度②培養(yǎng)過程中細(xì)胞都進(jìn)行有絲分裂，都不涉及減數(shù)分裂③都存在細(xì)胞培養(yǎng)過程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的對(duì)比二、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與單克隆抗體1.概念：動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)就是使兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的技術(shù)2.原理：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性3.誘導(dǎo)方式：4.結(jié)果：形成雜交細(xì)胞。即融合后形成的原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞物理法：電融合法化學(xué)法：聚乙二醇（PEG)生物法：滅活的病毒如：仙臺(tái)病毒用滅活的病毒誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合過程：滅活的病毒顆粒黏附于細(xì)胞表面↓細(xì)胞膜被病毒顆粒穿通↓細(xì)胞膜連接↓細(xì)胞核融合，形成雜交細(xì)胞項(xiàng)目植物體細(xì)胞雜交動(dòng)物細(xì)胞融合原理融合前處理用_____________和__________去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合用____________使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合誘導(dǎo)融合的方法

雜種植株（或雜交細(xì)胞）特點(diǎn)雜種植株含有兩種生物的遺傳物質(zhì)

雜交細(xì)胞具有意義和用途打破生殖隔離，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)緣雜交育種，在培育植物新品種等方面展示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)突破_________________，使__________成為可能。獲得雜交細(xì)胞，用于_______細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物細(xì)胞全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性纖維素酶果膠酶胰蛋白酶或膠原蛋白酶物理法（離心，振動(dòng)，電激）化學(xué)法：PEG物理法（離心，振動(dòng)，電激）化學(xué)法：PEG還有生物法：滅活的病毒兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)遠(yuǎn)緣雜交單克隆抗體制備有性雜交局限比較植物體細(xì)胞雜交和動(dòng)物細(xì)胞融合B淋巴細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)單克隆抗體雜交瘤細(xì)胞1.制備單克隆抗體過程：?jiǎn)慰寺】贵w的制備2.與常規(guī)方法制備的血清抗體相比，單克隆抗體有何優(yōu)越性？常規(guī)方法：向動(dòng)物體內(nèi)反復(fù)注射某種抗原，使動(dòng)物產(chǎn)生抗體，然后，從動(dòng)物血清中分離所需抗體。這種方法不僅產(chǎn)量低，純度低，而且制備的抗體特異性差。單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)在于它的特異性強(qiáng)，靈敏度高，并可大量制備。第1次篩選目的：得到雜交瘤細(xì)胞階段一：動(dòng)物細(xì)胞融合原理：動(dòng)物細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性第2次篩選目的：在雜交瘤細(xì)胞中篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞。階段二：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)原理：細(xì)胞增殖多孔細(xì)胞培養(yǎng)板怎樣二次篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞？將雜交瘤細(xì)胞群稀釋，約每孔1個(gè)進(jìn)行培養(yǎng)（克隆化培養(yǎng)）一段時(shí)間后，檢測(cè)各孔上清液中細(xì)胞分泌的抗體上清液可與特定抗原結(jié)合的培養(yǎng)孔為陽(yáng)性孔抗體檢測(cè)板抗體檢測(cè)板多孔細(xì)胞培養(yǎng)板怎樣再次篩選出能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞。二選方法：克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測(cè)將雜交瘤細(xì)胞群稀釋，約每孔1個(gè)進(jìn)行培養(yǎng)（克隆化培養(yǎng)）一段時(shí)間后，檢測(cè)每個(gè)孔內(nèi)的抗體分泌抗體能跟抗原結(jié)合的細(xì)胞即為所需細(xì)胞專一抗體檢測(cè)呈陽(yáng)性多孔細(xì)胞培養(yǎng)板多種B淋巴細(xì)胞小鼠注射抗原骨髓瘤細(xì)胞融合B-B細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞瘤-瘤細(xì)胞選擇性培養(yǎng)基

篩選1多種雜交瘤細(xì)胞（特點(diǎn)）符合要求的雜交瘤細(xì)胞（特點(diǎn)）抗原-抗體雜交法

篩選2克隆化體外培養(yǎng)小鼠腹腔內(nèi)增殖單克隆抗體總結(jié)思考：1.注射抗原的目的是什么？2.細(xì)胞融合的方法有哪些？與植物細(xì)胞融合的區(qū)別是什么？3.兩次篩選的目的分別是什么？4.獲得單克隆抗體的方法有哪些？5.單克隆抗體的制備過程中包括幾個(gè)階段？其原理是什么？6.雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)？單克隆抗體的特點(diǎn)？單克隆抗體的應(yīng)用a.作為診斷試劑——最廣泛應(yīng)用同位素標(biāo)記的單克隆抗體，在特定組織中成像，定位診斷相關(guān)疾病。準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易、快速b.用于治療疾病和運(yùn)載藥物①特異性強(qiáng)、靈敏度高生物導(dǎo)彈——單克隆抗體＋抗癌藥物②療效高、毒副作用小結(jié)合同位素的單抗-----生物導(dǎo)彈單克隆抗體的應(yīng)用三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)（1）概念：

將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。（2）核移植種類：胚胎細(xì)胞核移植（易）；體細(xì)胞核移植（難）（3）（4）結(jié)果：用核