高中生物细胞工程整章内容适合苏教版教材课件苏教版选修3.ppt

专题复习 专题2细胞工程 第一课时 番茄与马铃薯同属茄科植物 但不是同属的植物 番茄的果实和马铃薯的块茎是我们经常食用的蔬菜 马铃薯的块茎生长在土壤中 人们曾经有这样一个幻想 让一株植株地上部分结番茄 地下部分长土豆 这个幻想可能实现吗 一个梦想 细胞工程是指以细胞为基本单位 在体外无菌条件下进行培养 繁殖或利用细胞融合 核移植等技术 使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变 从而改良生物品种 创造新品种和加速繁殖生物个体以及获得某些有用的细胞代谢产物的技术 什么叫细胞工程 前者是细胞水平或细胞器水平上生物技术 后者是分子水平上的生物技术 克隆多莉羊技术是水平上的技术 培育抗虫棉是水平上的技术 细胞工程与基因工程相比 细胞 分子 思考 细胞工程 细胞融合技术 是采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合为一个细胞的技术 植物体细胞杂交过程示意图 白菜 甘蓝 白菜 甘蓝 细胞核移植技术 是将一个细胞的细胞核转移到一个去除细胞核的细胞中去 从而使受体细胞获得新的遗传信息 产生新的生命现象的技术 克隆羊 多利 的产生过程 染色体工程 是人们按照一定的设计 有计划的消减 增加或替换同种或异种染色体 从而达到定向改变遗传性状和选育新品种的一种技术 染色体工程 染色体组工程 同源多倍体 异源多倍体 个别染色体工程 狭义染色体工程 异种植物细胞 杂种细胞 转基因植物 异种动物细胞 动物细胞群 重组细胞 体细胞细胞核 早期胚胎 受精卵 去核卵细胞 克隆动物 试管婴儿 动物细胞融合 植物体细胞杂交 植物组织培养 动物细胞培养 核移植 胚胎移植 体外受精 细胞工程的应用 快速培养花卉及濒危植物获得无病毒作物开发洁净能源减少环境污染繁殖优良家畜品种及濒危动物 第二节植物细胞工程 一 植物组织培养 2 理论基础 1 植物组织培养的概念 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 外植体 并在培养基上培养 在适宜的条件下长成部分或完整植株的技术 3 条件 4 培养材料 6 培养结果 5 培养过程 细胞的全能性 1 概念 1 受精卵 生殖细胞 体细胞 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性 叫做细胞的全能性 2 原因 3 全能性的比较 从理论上讲 每个细胞都包含该物种的全部遗传物质 全部基因 所以每个活细胞都应具有全能性 2 植物细胞全能性一般比动物细胞强 思考讨论 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 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 1 有关全能性的表述中 不正确的是 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体 因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样 细胞未分化 全能性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性 自我评价 c 2 在一个生物体内 细胞没有表现出全能性 原因是 细胞失去了全能性 细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因选择性表达 细胞中的基因变异不同 c 1 配置固体培养基2 无菌操作切取一些小块组织获得离体的植物器官 组织或细胞3 获得愈伤组织4 诱导愈伤组织分化根 芽或胚状体5 再生新植株出现 脱分化 二 植物组织培养过程 无性繁殖过程 再分化 外植体 关键因素 植物激素的比例 细胞分裂素 生长素 1 外植体 用于离体培养的植物器官或组织片段 2 愈伤组织 细胞排列疏松而无规则 是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞 3 脱分化 由高度分化的植物器官 组织或细胞产生愈伤组织的过程 避光 4 再分化 脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程 需光 植物组织培养 关键词 外植体 脱分化 再分化 愈伤组织 植物组织培养比较表 植物组织培养 细胞离体 一定的营养物质 培养基 适当比例的激素 生长素 细胞分裂素 赤霉素 无菌条件 适宜温度和 5 0 6 0 光照 脱分化避光 再分化需光 适宜的空气等 必要条件 ms培养基 1 大量元素 c h o n p s k ca mg 2 微量元素 fe mn b zn cu mo co i 3 有机物 甘氨酸 烟酸 肌醇 维生素及蔗糖等 微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐 蔗糖提供碳源 同时能够维持细胞的渗透压 甘氨酸 维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求 植物激素调节 1 在生长素存在的情况下 细胞分裂素的作用呈现加强的趋势 2 使用顺序影响实验结果 3 激素用量的比例影响实验结果 生长素用量大于细胞分裂素用量时 有利于根的分化 抑制芽的形成 小于时 有利于芽的分化 抑制根的形成 量相等时 促进愈伤组织的生长 生长素 细胞分裂素利于根的分化生长素 细胞分裂素利于芽的分化生长素 细胞分裂素促进愈伤组织形成 促进根的分化 促进芽的分化 愈伤组织的发育去向 1 再分化 愈伤组织移植到合适的培养基上继续培养 适当光照 温度等条件 愈伤组织就会重新分化 产生出植物的各种组织和器官 如根 茎 叶等 2 形成肧状体 体细胞肧 具有胚芽和胚根 外包人工胚乳和人工种皮 可形成人工种子 人工种子 概念 通过植物组织培养的方法获得的胚状体 体细胞肧 包埋在营养物质和保护物质等形成的包被中 在适宜的条件下能够发芽出苗的颗粒体 胚芽 胚根 胚乳或子叶 种皮 制备人工种子的基本流程 植物组织培养诱导体细胞胚的发生胚胎发育同步化的控制人工种皮 海藻酸钠 的包埋 3 优点 作物新品种的培育 保持遗传特性 不受季节限制 易于储藏和运输 繁殖速度快 切取 接种 愈伤组织的形成 试管苗的形成 培养室 移栽 试管苗大规模培养 jieshu 植物组织培养的一般程序 脱分化 再分化 诱导分化形成根 芽 通过悬浮液培养分散成单细胞 植物细胞培养 概念 是指在离体条件下 将愈伤组织或其它易分散的组织置于液体培养基中进行振荡培养 得到分散成游离的悬浮细胞 通过继代培养细胞增殖 获得大量细胞群体的一种技术 植物细胞培养与组织培养的区别 1 快速繁殖 2 培育无病毒植株 工业化生产植物产品 植物细胞培养是在植物组织培养的基础上发展起来的 有的教材将两种方法统称为植物组织培养 应用 1 紫杉醇的提取 应用二 细胞产物的工厂化生产 因为不同种生物之间存在着生殖隔离 所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的 于是 这些科学家试图用这两种植物的体细胞进行杂交 来实现这一美妙的设想 二 植物体细胞杂交技术 这幅番茄 马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗 为什么 三 植物体细胞杂交 1 定义 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 优势 与有性杂交方法比较 打破了不同种生物间的生殖隔离限制 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 3 原理 细胞膜的流动性 细胞全能性 植物体细胞杂交过程示意图 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 2 植物体细胞杂交的过程 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 人工诱导细胞融合 方法 促进融合的方法 融合完成的标志 植物细胞b 3 基本技术 1 去除细胞壁 酶解法 纤维素酶和果胶酶 2 人工诱导细胞原生质体融合 物理法 离心 振动 电激等化学法 聚乙二醇 peg 3 杂种细胞培育 植物组织培养 单倍体育种过程 yyrr 常见育种方式比较 自我评价 2 植物细胞融合完成的标志的是 a 产生新的细胞壁b 细胞膜发生融合c 细胞质发生融合d 细胞核发生融合 a 3 若用 表示植物组织培养的过程 请回答 1 表示 被培养成为 的根本原因是 2 表示 其细胞特点是 脱分化 再分化 离体的植物组织器官 组织或细胞 植物细胞具有全能性 具有分生能力的薄壁细胞 愈伤组织 4 植物体细胞杂交尚未解决的问题有 a 去掉细胞壁 分离出有活力的原生质体b 将杂种细胞培育成植株c 让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性d 尚未培育出属间杂种植物 5 不能人工诱导原生质体融合的方法是 a 振动b 电刺激 c peg试剂 d 重压 第三节 动物细胞工程 动物细胞与组织培养细胞核移植与动物体细胞克隆细胞融合和单克隆抗体制备 动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞与组织培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 单克隆抗体动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础 提问 植物细胞工程常用的技术手段有哪些 植物组织培养 植物体细胞杂交 动物细胞与组织培养 1 定义 是指在体外模拟动物体内环境 将动物细胞或组织在无菌 温度适宜和营养充足的条件下培养 使其继续生长 增殖并维持原有结构和功能的技术 3 取材 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 它们细胞增殖能力强 分裂旺盛 分化程度低 容易培养 2 原理 有丝分裂 动物细胞培养条件 1 无菌 无毒的环境 添加一定量的抗生素 定期更换培养液 以便清除代谢产物 2 营养物质 区分天然培养基与合成培养基 葡萄糖 氨基酸 核酸 无机盐 维生素 动物血清等 3 温度和ph 37 7 2 7 44 气体环境 o2和co2 95 空气和5 co2 3 动物细胞培养过程 用胰蛋白酶等处理动物组织 形成分散的悬浮细胞 动物细胞培养适宜的ph为7 2 7 4 此环境下胃蛋白酶 2 0 没有活性 而胰蛋白酶 7 2 8 4 的活性较高 4 分散成单个细胞 细胞培养 动物细胞生长特性 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 称为细胞贴壁 细胞的接触抑制 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 思考 细胞发生接触抑制后如何使细胞继续分裂增殖 原代培养 是指从供体获取组织或细胞后的初次培养 传代培养 将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养 称为传代培养 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 细胞悬浮液 胰蛋白酶 10代细胞 原代培养 传代培养 无限传代 单个细胞 加培养液 动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质 将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官 分解弹性纤维 4 动物细胞培养过程 细胞的全能性 细胞株 细胞系 植物体 培养结果 大量获得细胞或细胞产物 快速繁殖 培育无病毒植株等 培养目的 动物血清 植物激素 培养基特有成分 液体培养基 固体培养基 培养基性质 细胞增殖 原理 动物细胞培养 植物组织培养 比较项目 植物组织培养和动物细胞培养的比较 动物细胞培养应用 大规模培养生产生物制品 病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 培养的动物细胞可以用于检测有毒物质 判断某种物质的毒性 为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据 思考与探究 如何用细胞培养技术 为烧伤病人植皮 取该患者的皮肤进行细胞培养 获得足量的细胞后再移植 基本概念 原代培养 从机体取出后立即培养的细胞为原代细胞 培养的第1代细胞与传10代以内的细胞称为原代细胞培养 传代培养 将原代细胞从培养瓶中取出 配制成细胞悬浮液 分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养 称为传代培养 细胞株 原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞 大部分细胞衰老死亡 少数细胞存活到40 50代 这种传代细胞为细胞株 细胞系 细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态 只有部分细胞由于遗传物质的改变 使其在培养条件下可以无限制传代 这种传代细胞为细胞系 细胞株和细胞系的区别 细胞系的遗传物质改变 具有癌细胞的特点 失去接触抑制 容易传代培养 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快贴在瓶壁上 称为细胞贴壁 接触抑制 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖的现象 动物细胞培养技术应用这只老鼠身上的 人耳 是由我国科学家曹谊林教授利用细胞工程技术复制出来的 器官克隆一例 高度分化的植物组织仍保持着全能性 但动物细胞与植物细胞不同 动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程序的提高而逐渐受到限制 分化潜能逐渐变弱 因此 目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体 用动物体细胞克隆的动物 实际是通过核移植来实现的 动物细胞核移植 克隆羊 多利 的产生过程 细胞质 细胞核 细胞核移植 多莉羊的培育过程 高产牛体细胞核移植过程 思考题 5 对比多莉羊和高产奶牛的克隆过程 找出操作过程的不同点 多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞 而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞 多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞 而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞 6 讨论分析上述哪一种措施更科学 并说明理由 卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量 活性比卵细胞高 用它作受体更容易成功 将供体细胞注入受体细胞 使克隆动物更像供体动物 操作也方便 治疗性克隆 是指把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚 把重组胚体外培养到囊胚 然后从囊胚内分离出es细胞 获得的es细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型 如神经细胞 肌肉细胞和血细胞 用于替代疗法 生殖性克隆 就是以产生新个体为目的的克隆 目的是产生一个独立生存的个体 区别 目的 水平 思考题 核在进行体细胞核移植之前 为何要去掉受体卵母细胞的核 为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞 为什么 10代以内的细胞保持一般保持正常二倍体的核型 未突变 3 细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100 的复制吗 为什么 不是 克隆动物绝大部分dna来自供体细胞核 但核外还有少部分dna 如线粒体dna 来自受体卵母细胞 4 动物克隆实例很多 为何多莉就举世闻名呢 在1997年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊 多莉 培育成功之前 胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展 实际上 多莉 的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程 但这并不能减低 多莉 的重大意义 因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物 是克隆技术领域研究的巨大突破 这一巨大进展意味着 在理论上证明了 同植物细胞一样 分化了的动物细胞核也具有全能性 请同学们归纳动物体细胞核移植概念 将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新胚胎最终发育成动物个体 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 核移植 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 难度高 受体细胞 m 期的卵母细胞 原理 动物体细胞核的全能性 动物克隆过程的实际是细胞核移植 克隆动物的研究意义 1 克隆动物作为生物反应器 生产医用蛋白2 改良动物品种3 治疗人类疾病 作为供体4 保护濒危动物 体细胞核移植技术存在的问题 许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷 如体型过大 异常肥胖 发育困难 脏器缺陷 免疫失调等 1 概念 略 动物细胞融合 物理法 化学法 生物法 灭活的病毒 2 诱导动物细胞融合的方法 是动物细胞融合特有的诱导方法 过程 4 原理 细胞膜的流动性 5 最有价值的应用 制备单克隆抗体 3 过程 不同dna的两个细胞 灭活的病毒 peg 杂交细胞 细胞融合完成的标志 细胞核融合成一个核 显微镜下细胞融合过程 主要用于制备 单克隆抗体 获得杂种植株 用途 物理 化学方法 同左 灭活的病毒 物理 离心 振荡 电刺激 化学 聚乙二醇 诱导方法 使细胞分散后诱 导细胞融合 去除细胞壁后诱 导原生质体融合 细胞融合的方法 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性 植物细胞全能性 原理 动物细胞融合 植物体细胞杂交 比较项目 植物 动物细胞融合的比较 一 何谓单克隆抗体 只针对某一抗原决定簇的抗体分子称为单克隆抗体 特点 产量低 特异性差 纯度低 反应不够灵敏 常规抗体制备 一个b淋巴细胞 只分泌一种特异性抗体 单克隆抗体 杂交瘤细胞 小鼠骨髓瘤细胞 能无限增殖 融合 向动物体内反复注射抗原 使动物产生抗体 然后从血清中分离所需抗体 制备过程 一筛 二筛 用专一抗体检验阳性 单克隆抗体在诊断的应用上 具有准确 高效 简易 快速的优点 1 作为诊断试剂 2 用于治疗疾病和运载药物 疗效高 毒副作用小的新型药物 生物导弹 应用 生物导弹 1 科学家用小鼠骨髓瘤细胞与某种细胞融合 得到杂交细胞 经培养可产生大量的单克隆抗体 与骨髓疤细胞融合的是 a 经过免疫的b淋巴细胞b 没经过免疫的t淋巴细胞c 经过免疫的t淋巴细胞d 没经过免疫的 淋巴细胞 a 2 用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织 其主要原因是这样的组织细胞 a 容易产生各种变异b 具有更强的全能性c 取材十分方便d 分裂增殖的能力强 d 3 动物细胞培养与植物细胞培养的重要区别在于 a 培养基不同 b 动物细胞培养不需要在无菌条件下进行 c 动物细胞可以传代培养 而植物细胞不能 d 动物细胞能够大量培养 而植物细胞只能培养成植株 a 4 动物细胞融合和植物原