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专题二 细胞工程

专题二 细胞工程. 高二生物组 牛娟娟. 细胞工程. 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的. 细胞生物学和分子生物学. 细胞水平或细胞器水平. 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品. 1 概念 :. 2 分类 : 植物细胞工程和动物细胞工程. 植物细胞工程. 所采用技术的理论基础. 植物细胞的全能性. 植物组织培养. 通常采用的技术手段. 植物体细胞杂交. 一、植物组织培养技术. 阅读教材 P33-34 页 回答下列问题. 1. 植物组织培养的原理是什么？. 细胞的全能性.

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专题二 细胞工程

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Presentation Transcript

  1. 专题二 细胞工程 高二生物组 牛娟娟

  2. 细胞工程 应用的原理和方法 研究的水平 研究的目的 细胞生物学和分子生物学 细胞水平或细胞器水平 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品 1 概念: 2 分类:植物细胞工程和动物细胞工程

  3. 植物细胞工程 所采用技术的理论基础 植物细胞的全能性 植物组织培养 通常采用的技术手段 植物体细胞杂交

  4. 一、植物组织培养技术 阅读教材P33-34页 回答下列问题 1.植物组织培养的原理是什么？ 细胞的全能性 2.什么是细胞的全能性? 具有某种生物_____________的任何一个细胞，都具有___________________的潜能。 全部遗传信息 发育成完整生物体 3.全能性大小比较 受精卵 生殖细胞 体细胞 ＞ ＞ 第一组 第二组 植物细胞 动物细胞 ＞ 4.为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？ 基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。

  5. 上皮组织 上皮 肌肉 细胞 细胞 细胞分化 肌肉组织 器官 系统 人体 有丝分裂 受精卵 神经组织 神经细胞 骨细胞 结缔组织

  6. 植物器官切片图 保卫细胞 导管 筛管 成熟区 (根毛区) 气孔 伸长区 分生区 天竺葵 根冠 这些形态结构和功能不同的细胞都有可能发育成完整个体吗？ 思考 根尖

  7. 植物组织培养 必要条件： 细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件 关键词： 外植体、脱分化、再分化、愈伤组织

  8. 植物组织培养 • 外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官 • 1）外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等） • 2）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上 • 3）切取所需的外植体 • 4）将外植体接种于培养容器的培养基上 整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！ 外植体经过一段时间在培养基上生长后，会 形成愈伤组织

  9. 植物组织培养的培养基 • 定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质 • 无机营养成分：C，H，O大量元素及部分微量元素 • 有机营养成分 ① 含N物质：包括维生素和氨基酸 ② 碳源：2%—5%的蔗糖 ③ 琼脂：起支持作用 ④ 生长激素：生长素，细胞分裂素和赤霉素 • PH值：5.0－6.0

  10. 试管苗大规模培养

  11. 植物组织培养 外植体 离体的植物器官、组织或细胞 脱分化 过程 植物激素： 细胞分裂素、生长素 愈伤组织 再分化 植物组织培养条件： 根、芽 含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。 植物体

  12. 组织培养的实例： 胡萝卜的组织培养 1.概括植物组织培养技术的流程简图 移栽 制备 外植体 脱分化 培养 再分 化培养 转接 接种 试管苗 正常植株 2.在本实验中，切取胡萝卜块时强调要切取含有形成层部分，原因是什么？胡萝卜的其他部分是否也能培育成小植株？ 形成层容易诱导产生愈伤组织，其它部分也可以但诱导愈伤组织比较困难。

  13. 1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养获得了完整的胡萝卜新植株。 植物组织培养技术

  14. 请同学们讨论如何实现？

  15. 二、植物体细胞杂交 1 概念： 用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。 2 过程

  16. 马铃薯细胞 番茄细胞 1.阻碍植物细胞亲和的结构是什么？怎么去除？ 3.用什么方法才能让细胞紧密接触并发生融合？ 2.去壁以后的结构叫什么？ 物理方法：离心、振动、电击. 化学方法：聚乙二醇（PEG）诱导 纤维素酶和果胶酶 4.融合的过程是怎样的？其原理是什么？ 细胞膜的流动性 原生 质体 细胞膜融合 细胞质融合 细胞核融合 5.融合完成的标志是什么？ 融 合 单核、长出新的细胞壁 6.杂种细胞遗传物质有什么特点？ 长壁 具有两个物种的遗传物质 7.融合后除杂种细胞外还有哪些融合细胞？ 马—马、番--番 杂种细胞 所以还要经过筛选才能得到杂种植株

  17. 2.过程 植物细胞A 植物细胞B 去细胞壁! 植物细胞融合 原生质体B 原生质体A 正在融合的原生质体 再生细胞壁 杂种细胞 愈伤组织 植物组织培养 杂种植株

  18. 3、成果和尚未解决的问题： 成果：培育出“番茄马铃薯”杂种植株 未解决问题：尚未让杂种植物按照人们的 需要表现出亲代的优良性状。 4、意义 可以克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改变生物性状。

  19. 白菜 甘蓝 白菜 甘蓝 同学们设计一下白菜甘蓝培育过程？ 讨论白菜甘蓝细胞内的染色体数目？

  20. 练习1、阅读下列材料，分析后简要回答问题：练习1、阅读下列材料，分析后简要回答问题： （1）写出以下过程或结构的名称： D A B C （2）（A）过程是否需要光照？ 再分化是否需要光照？ 材料1： 植物体 再分化 （A） 培养基中培养 取下并放入 植物的器官组织或细胞 胚状体 B 材料2： 植物体 （C） 融合并再生出细胞壁 植物细胞a 细胞分裂 杂种细胞 （D） 植物细胞b 脱分化 愈伤组织 原生质体a 原生质体b 否 需要 C （3）名贵花卉进行离体培养时不应采用该株的（ ） A、茎尖 B、子房壁 C、花粉粒 D、叶片

  21. 1、当植物细胞脱离了原来所在植物体的器官或组织而处于离体状态时，下列有可能使其表现出全能性，发育成完整的植株的是（ ） A、细胞分裂素 B、生长素 C、一定的营养物质 D、以上三者均是 2、细胞工程是一门综合科学技术。下列哪项技术不属于细胞工程（ ） A、有性杂交 B、体细胞杂交 C、组织培养 D、细胞核移植 3、在生物体的所有细胞中，全能性最高的是 A、卵细胞 B、植物花粉 C、体细胞 D、受精卵

  22. 4、在生物体内 ，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为（ ） A、细胞丧失了全能性 B、基因的表达有选择性 C、不同的细胞内基因不完全相同 D、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化 5、植物体细胞杂交尚未解决的问题是（ ） A、去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体 B、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性状 C、将杂种细胞培育成植株 D、尚未培育出属间杂种植物

  23. 植物细胞工程的实际应用

  24. 一、植物繁殖的新途径 • 1.微型繁殖 • (1)微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组织培养技术. • (2)特点: • 繁殖率高，可大批量生产 • 取材少 , 培养周期短 • 保持优良性状

  25. 2.作物脱毒 (1)材料:无病毒的茎尖 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得

  26. 3.神奇的人工种子 (1)特点: 保留优良性状 不受气候,季节和地域限制 (2)技术:植物组织培养. (3)结构:人工薄膜+胚状体或不 定芽或顶芽或腋芽.

  27. 二、作物新品种的培育 1.单倍体育种 (1)方法:花药的离体培养 (2)优点: 后代稳定遗传,都是纯合体; 明显缩短育种年限.

  28. 2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种 例如；抗病，抗盐，含高蛋白，高产 三、细胞产物的工厂化生产 1.种类:蛋白质,脂肪,糖类,药物,香料,生物碱等. 2.技术:植物的组织培养.

  29. 资料1 细胞分裂素/生长素基本相等时： 维持愈伤组织的生长 细胞分裂素/生长素维持在高水平时： 诱导芽的形成 细胞分裂素/生长素的比例低时： 诱导根的形成 资料2 根据以上资料，你得出什么结论？ 植物激素对脱分化和再分化起到决定性的作用，培养基中植物激素的种类、浓度、比例和使用顺序都会影响实验结果。

  30. 想一想： 1.植物组织培养属于哪种 生殖方式？ 2.植物组织培养得到的植物体 细胞中染色体数目？ 3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来自个亲本？ 4.要想获得遗传物质来自两个亲本的番茄—马铃薯（番茄、马铃薯之间存在生殖隔离，有性杂交不能成功），需要用什么技术手段？

  31. 练习2 （08海南18分） ：某二倍体植物是杂合体，图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答： （1）图中①表示的是该花粉培养过程中的过程，②表示的是 过程，X代表的是 ，③表示的是 过程，④表示的是诱导 过程。 （2）图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过那一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于为未成熟花粉的完整植株都称为 植株（甲）。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明为成熟花粉具有。 （3）对植株进行，才能使其结实产生后代（乙），否则植株甲只有通过的方式才能产生后代（丙）。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是 植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种。花药培养在育种上的特殊意是 ，从而开辟育种新途径。 脱分化 再分化 胚状体 分化 生根 激素 单倍体 细胞的全能性 染色体加倍 无性繁殖 乙 一 多 缩短育种周期

  32. 练习3： 如下图所示为胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作，接入 试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请根据图回答下列问题： ⑴要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。 营养物质包括和小分子有机物，激素包括细胞分裂素 和两类植物激素。 ⑵此过程依据的原理是。A和B阶段主要进行的分裂 方式是，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞等。 ⑶此过程要无菌操作，主要是指对进行灭菌消毒。 B阶段需要光照，原因是。 ⑷试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶 绿素，这是基因的结果。 答案⑴无机物 生长素 ⑵细胞的全能性 有丝分裂 分化 ⑶培养基 芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件 ⑷选择性表达

  33. 愈伤组织

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