细胞工程概述.ppt

　　苏教版高中生物选修3

　　细胞工程概述

　　学习目标： 简述细胞工程的基本技术 举例说出细胞工程的应用

　　(Gp:) 回眸历史

　　细胞工程的发展

　　1907年，美国哈里森培养蛙胚神经细胞并存活数周，开创了动物细胞培养的先河

　　1937年，法国特里特等培养了胡萝卜 组织，并使细胞增殖。

　　1972年，美国卡尔逊等成功 培育第一个体细胞杂交植株

　　1996年，英国伊恩.维尔穆特 克隆出绵羊“多利”

　　细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞或细胞器的水平上的操作，按照人的意愿去改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的综合性科学技术。

　　细胞工程

　　(Gp:) 植物细胞与组织培养

　　(Gp:) 细胞融合

　　(Gp:) 细胞核移植

　　(Gp:) 动物细胞工程

　　(Gp:) 植物细胞工程

　　按对象分类

　　按技术分类

　　概 念 要 点

　　操作水平： 操作环境： 结 果： 应 用：

　　细胞水平或细胞器水平

　　体外无菌

　　按人的意愿使细胞某些生物学 特性发生改变

　　(Gp:) 改良生物品种 创造新品种 加速繁育生物个体 获得某些有用的细胞代谢产物

　　一、植物组织培养

　　什么原因使得一个细胞或一小块组织发育成一个完整的个体的呢?

　　植物组织培养是指依据细胞全能性原理，在无菌条件下，分离植物的器官、组织、细胞或原生质体，并在培养基上培养，在适宜的条件下使其发育成部分或完整植株的技术。

　　探究：

　　1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体?

　　植物细胞具有全能性。

　　2、什么是细胞的全能性?

　　具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能，也就是说，每个生物细胞都具有全能性的特点 。

　　在特定的时间和空间条件下，基因选择性的表达的结果。

　　生物的每一个细胞都有本物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体的全套基因。

　　4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官?

　　3、已分化的细胞为什么具有发育成完整个体的潜能?

　　6.细胞表现全能性的条件有哪些?

　　离体、营养物质、激素及其它适宜条件。

　　5、大小：

　　(Gp:) 受精卵

　　(Gp:) 生殖细胞

　　(Gp:) 体细胞

　　(Gp:) >

　　(Gp:) >

　　(Gp:) 2)

　　(Gp:) 植物细胞>动物细胞

　　(Gp:) 3)

　　1)受精卵的全能性最高

　　4)分化程度低的细胞>分化程度高的细胞

　　植物组织培养技术

　　细胞、组织、器官、原生质体

　　外植体

　　1、取材：

　　植物组织培养技术

　　2、过程：

　　什么叫脱分化? 脱分化的产物是什么?

　　植物组织培养技术

　　3、培养条件：

　　思考：培养愈伤组织需要哪些条件?

　　植物组织培养技术

　　4、产物：

　　思考：组培最终获得了什么?

　　植株(完整) 胚状体、细胞(部分)

　　(Gp:) 外植体

　　(Gp:) 愈伤组织

　　(Gp:) 根、芽

　　(Gp:) 植物体

　　脱分化

　　再分化

　　植物组织培养的过程

　　(离体的,已分化组织或细胞)

　　(未分化)

　　(分化)

　　幼芽或幼根?

　　条件?

　　优点?

　　特点?

　　繁殖速度快 不受季节限制 工厂化生产 幼苗无毒 保持优良性状

　　①适宜温度、光照、 pH和无菌环境。 ②无机物、有机物和植物激素(生长素，细胞分裂素等)

　　无定形状态 薄壁细胞 高度液泡化 排列疏松、无规则 无叶绿体,不进行光合 作用

　　分化程度低去分化较易

　　理论基础：

　　细胞的全能性

　　强调几个概念：

　　(1)愈伤组织： 离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织。

　　(2)植物细胞的脱分化： 是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。

　　(3)脱分化的实质和结果分别是什么?

　　实质:恢复细胞的全能性过程 结果:形成愈伤组织

　　(4)植物细胞的再分化：

　　脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等 器官的过程。

　　植物组织培养的过程

　　离体的植物组织或细胞

　　愈伤 组织

　　根和芽

　　完整的植物体

　　脱分化

　　再分化

　　二、细胞融合 细胞融合技术是采用自发或人工的方法使两个或多个细胞融合为一个细胞的技术。

　　诱导方法：

　　物理方法：

　　化学法：

　　生物法：

　　灭活的病毒

　　电场诱导融合

　　聚乙二醇(PEG)

　　灭活的病毒诱导融合的方法

　　原理：病毒被膜具有凝聚细胞的能力，它一边黏连一个细胞的表面，另一边黏连另一个细胞的表面，从而使两个细胞在病毒的作用下靠近发生凝结，诱导细胞的融合。

　　1978年德国科学家梅歇尔斯等人把马铃薯(potato)和番茄(tomato)的原生质体融合获得了体细胞杂种“泡马豆”(pomato)

　　几种细胞融合成功的例子

　　融合生物种类 细胞来源 成功年代 烟草两个种间 叶——叶 1972 甘蓝——青菜 叶——根 1972 大豆——马唐草 愈伤组织——叶 1972 矮牵牛——龙面花 叶——花瓣 1973 大麦——花生 种子——种子 1974 大麦——大豆 叶——悬浮细胞 1974 小麦——矮牵牛 叶——花瓣 1974 玉米——大豆 叶——悬浮细胞 1974 大豆——野碗豆 悬浮细胞 ——悬浮细胞 1974 大麦——蚕豆 叶——根 1975 大豆——草香木犀 悬浮细胞 ——叶 1976 酵母菌——鸡 原生质体——血红细胞 1976 大豆——烟草 悬浮细胞 ——叶 1976 人——胡萝卜 腹水癌细胞——原生质体 1976 番茄——马铃薯 叶——根尖 1978 人——小鼠 纤维肉瘤细胞——畸胎瘤细胞 1978

　　三、核移植技术： 动物细胞核移植技术是把一个动物细胞的细胞核移入一个已经去除细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育为一个新的胚胎，最终发育为一个动物个体的技术。

　　克隆羊与体细胞核移植

　　第一步 取妊娠期的6岁母绵羊(Finn Dorset白品种母羊)的乳腺细胞作核供体细胞，用饥饿法使其进入休眠状态而使全部基因具有活性。

　　第二步 　　注射促性腺激素，促使母羊(Sottish Blackface黑面母绵羊)排卵，28~33小时取其未受精卵，快速去核，放入10%FCS、1%FCS和0.5%FCS连续5天，使其进入G0期做受体细胞。

　　第三步 　　乳腺细胞与无核卵放入同一培养皿中，在微电流的作用下，将乳腺细胞融入卵中，形成一个含有新的遗传物质的卵细胞。

　　第四步 　　新的卵细胞植入羊的结扎的输卵管内，6天后发育为桑椹胚或囊胚(8-16个细胞)。

　　第五步 　　将此早期胚胎移入假孕母羊子宫中，产下多利即为6岁母羊的复制品，也为白色。

　　练习

　　1、下列技术中，一般来说不属于细胞工程范围的是( ) A、组织培养 B、细胞核移植 C、基因芯片的应用 D、细胞融合

　　2、下列与细胞工程无关的技术是( ) A、克隆羊“多利”的产生 B、2种烟草体细胞杂交获得新植株 C、葡萄的嫁接 D、利用植物组织培养技术培育郁金香

　　3、下列细胞工程技术中，不涉及遗传物质改变的是( ) A、植物组织培养 B、动物细胞融合 C、细胞核移植 D、染色体替换

　　C

　　C

　　A

　　再见!