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1、专题2,细胞工程,植物细胞工程,课题1,在环境保护中，利用基因工程可获得同时能分解多种有毒物质的新型菌种。例如，1975年，有人把降解芳烃、萜烃和多环芳烃的质粒转移到能降解烯烃的一种假单胞菌内，结果获得了能同时降解四种烃类的“超级细菌”。,如果我们将三种假单孢杆菌与第四种假单孢杆菌融合，使之具有分解四种烃类化合物的功能。这样的生物技术应属于何种生物工程？,细胞工程,细胞工程：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，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，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的一门科学技术。,微型繁殖的菊花,为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株？利用什么
2、原理呢？,什么是细胞的全能性？,细胞的全能性,基本技术,具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整个体的潜能，细胞的这种特性叫做细胞的全能性。,？,细胞为什么会具有全能性呢？,生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。,在生物体内，细胞为什么没表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官呢？,这是因为基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。,细胞全能性的差异和大小,差异
3、：,大小：,（1）受精卵的全能性最高（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞低。,（1）受精卵生殖细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞,植物细胞什么条件下才能表现出全能性呢？,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，在一定的营养物质、激素和其它外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。,？,细胞脱分化就是让已经分化的细胞，经过激素诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程。,愈伤组织排列疏松而无规则，是一种具有分生能力的薄壁细胞。,脱分化的实质和结果分别是什么？,实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。,再分化,脱分化,愈伤组织,外
4、植体,试管苗,植物体,植物组织培养技术,离体的植物器官、组织或细胞,根、芽(胚状体),植物组织培养的条件,含有全部营养成分的培养基、一定的温度湿度、空气、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,为什么整个过程要求消毒、灭菌及无菌操作,决定植物细胞脱分化、再分化的关键因素是什么？,思考,植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈促进愈伤组织的形成。当细胞分裂素与生长素浓度比高时，有利于芽的发生；浓度比低时，有利于根的发生。,植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。而培养物一旦受到微生物的污染
5、，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。,？,具体内容详见P42拓展视野,在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。,植物组织培养的概念,就是在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。植物组织培养有器官培养、组织培养、胚培养、茎尖培养、花药培养、细胞培养等。,试管苗大规模培养,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,胚状体（根、芽）,植物体,外植体,脱分化,植物激素：细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养过程总结,植物组织培养条件：,含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气
6、、无菌环境、适合的PH、适时光照等。,练习,1、下列有关细胞全能性的含义，正确的是(),A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D、生物体的每个细胞都经过产生、生长、衰老、死亡的全过程,C,2、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,B,3.植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为(),4.下列不
7、能作为植物组织培养的材料是(),C,D,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,胚状体（根、芽）,植物体,外植体,脱分化,植物激素：细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养过程总结,植物组织培养条件：,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。,就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新植物体的方法。,你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？,细胞壁,植物体细胞杂交技术,!,有没有一种温和的去壁方法呢？,原生质体如何融合的呢？,酶解法（用纤维素酶和果胶酶）,人工诱导原生质体融合的方法有物理法和化学法两大
8、类：物理法是利用离心、振动、电刺激等促使原生质体融合；化学法是用聚乙二醇(PEG)等试剂作为诱导剂诱导融合。,植物体细胞杂交过程示意图,原生质体制备,原生质体融合,杂种细胞筛选,杂种细胞培养,杂种植株再生,杂种植株鉴定,杂种植株,融合的原生质体AB,再生出细胞壁,脱分化,愈伤组织,再分化,过程总结,植物细胞的融合,植物组织培养,植物细胞A,原生质体B,原生质体A,杂种细胞AB,去 壁,去 壁,人工诱导,方法？,促进融合的方法？,融合完成的标志,植物细胞B,去壁的方法,酶解法（纤维素酶、果胶酶等）物理法：离心、振动、电刺激等 化学法：聚乙二醇（PEG）,原生质体融合方法,植物体细胞杂交的优势：,
9、打破不同种生物间的生殖隔离限制，在一定程度上克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,1.为什么“番茄马铃薯”超级杂种植株没有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结马铃薯？,马铃薯番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,2.自然界中有一种含有叶绿体的原生动物眼虫，说明植物的细胞
10、器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,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:保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量繁殖.,植物细胞工程实际应用,植物繁殖的新途径,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,3.神奇的人工种子(1)特点:后代无性状分离 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.,人工种子,自然种子,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
11、,都是纯合体;明显缩短育种年限.,作物新品种的培育,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,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.,细胞产物的工厂化生产,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,通常采用的技术手段,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,小结,练习1、下列细胞中，不具有细胞全能性特点的是：A、心肌细胞 B、神经细胞C、茎的形成层细胞 D、木质部导管细胞2、用植物组织培养技术可以培养或生产出：A、人参皂苷 B、无病毒植物C、人工种子 D、A，B，C均可3、科学家成功培育出“番茄马铃薯”，是采用下列哪一项生物技术：A、基因工程 B、染色体工程C、酶工程 D、细胞工程,D,D,D,4、植物体细胞杂交和植物组织培养的相同点中错误的是：A、都是依据植物细胞的全能性作为理论基础B、都属于植物细胞工程技术C、都能形成杂种细胞D、都有形成愈伤组织的阶段5、植物体细胞融合完成的标志是：A、细胞核发生融合 B、细胞质发生融合C、细胞膜发生融合 D、新的细胞壁产生6、下列有关细胞工程的叙述中错误的是：A、是在细胞器水平上定向改造生物B、细胞工程的目的之一是获得产品C、是在细胞水平上定向改变生物的遗传物质D、通过细胞工程都能获得杂种生物,D,D,C,再 见,
