高三一轮复习课件 细胞工程.ppt

生物膜系统 生物膜的组成 细胞膜 核膜以及由膜围成的细胞器组成的连续统一的膜系统 生物膜的结构 蛋白质 脂质 多糖功能 均具有一定的流动性及选择透过性作用 物质运输 信息传递 能量转变 细胞识别 1 直接联系的膜 2 间接联系的膜 同位素标记法 32p标记磷脂 内质网 其它膜结构 验证膜具有连续性 膜的一定的流动性 分泌蛋白的合成及分泌过程 体现了生物膜在功能上的连续性 明确分工 紧密联系 专题2细胞工程 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过某种工程学手段 在细胞整体水平或细胞器水平上 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综合科学技术 植物细胞工程 动物细胞工程 细胞工程定义 主要技术 植物组织培养 植物体细胞杂交 动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体技术 胚胎移植 分割 核移植 植物细胞工程技术 动物细胞工程技术 植物细胞工程 基本定义 外植体 从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官脱分化 由高度分化的植物器官 组织或细胞产生愈伤组织的过程 又称去分化 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 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 人工种子 在植物组织培养中得到的胚状体 包埋在含有营养和保护物质的包被中 在适宜条件下能够发芽出苗的颗粒体 胚状体 又称体细胞胚 具有类似胚的结构 有胚芽 胚根在合适的条件下可发育成新的植株 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 1 定义 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 2 基础 生物体的每一个细胞都包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 3 大小 4 实现条件 离体 一定的营养物质 激素 其他外界条件 受精卵 生殖细胞 体细胞分化程度低的细胞 分化程度高的细胞植物体细胞 动物体细胞 不易表达 一 细胞的全能性 胚胎干细胞 其他干细胞 体细胞 二 植物组织培养 离体的植物器官 组织或细胞 高度分化了的 愈伤组织 细胞团 根 芽 胚状体 植物体 外植体 脱分化 再分化 花药离体培养基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株细胞工程中培育的 番茄 马铃薯 杂种植株 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 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 含n物质 包括维生素和氨基酸 碳源 2 5 的蔗糖 琼脂 起支持作用 相关激素 生长素 细胞分裂素和赤霉素ph值 5 0 6 0 试管苗大规模培养 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 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 三 植物体细胞杂交 再生出细胞壁 脱分化 再分化 植物细胞的融合 植物组织培养 人工诱导 去壁的常用方法 原生质体融合方法 3 过程 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 不受自然生长季节的限制 四 植物细胞工程的应用 一 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 分生区 进行组织培养获得 作物脱毒的原因 长期进行无性繁殖的作物 易积累感染的病毒 导致产量降低 品质变差 而植物的分生区一般不会感染病毒 用分生区的细胞进行组织培养 就能得到大量的脱毒苗 50 3 神奇的人工种子 3 神奇的人工种子 1 特点 后代无性状分离 不受气候 季节和地域限制繁殖速度快 短时间提供大量的种苗 2 技术 植物组织培养 3 结构 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 人工胚乳 人工种皮 人工种皮既能保护胚状体 又不影响胚状体活性和生长发育的条件 人工胚乳应该满足胚状体生长发育过程中所需的营养条件 普通种子的结构 请问 种子的基本结构包括哪几部分 单子叶植物中储存营养双子叶植物在发育过程中被子叶吸收 4 人工种子的制备过程植物组织培养诱导胚状体的发生胚胎发育同步化的控制人工种皮的包埋过程 5 应用 濒危植物保护 经济植物的快速繁殖 讨论 人工种皮是保证包裹在其中的胚状体顺利生长成小植株的关键部分 为了促进胚状体的生长发育 我们还可以向人工种皮中加入哪些物质 答案 针对植物种类和土壤等条件 在人工种子的包裹剂中还可以加入适量的养分 无机盐 有机碳源以及农药 抗生素 有益菌等 为了促进胚状体的生长发育 还可以向人工种皮中加入一些植物生长调节剂 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 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 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 其他方面的应用 a 拯救濒危植物 b 提供食品制作的原料 c 利用愈伤组织进行转基因操作 1 植物细胞表现出全能性的条件有哪些 2 为什么切取胡萝卜根的形成层 其他部分也能培养成小植株吗 细胞离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件 胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织 其他部分如叶 花也能培养成小植株 只是稍微困难些 3 为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养 在有光时 往往容易形成维管组织 而不易形成愈伤组织 4 在组织培养实验中 为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分 有利于培养物的生长 然而各种杂菌同样也可以在上面迅速生长 所以植物组织培养过程中污染现象经常发生 培养基一旦被污染 迅速生长的各种杂菌不但会和培养物争夺营养 而且这些杂菌生长的过程中会生成大量对培养物有害的物质 导致培养物迅速死亡 造成培养基污染的因素有很多 一般包括 外植体带菌 培养瓶和各种器械灭菌不彻底 操作人员操作不规范等 所以在组织培养实验中用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭菌 实验人员操作一定要规范 避免带入杂菌 5 请根据上面的实验过程 概括出植物组织培养技术的流程简图 6 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 7 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 动物细胞工程 动物细胞工程技术 动物细胞培养 动物细胞融合 单克隆抗体技术 胚胎移植 分割 核移植 动物细胞培养就是从动物有机体中取出相关的组织 将它分散成单个细胞 然后 放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 一 动物细胞的培养过程 过程 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 如何界定原代培养和传代培养 遗传物质改变 动物细胞培养的条件 见世纪金榜 页 1 无菌 无毒 2 营养 葡萄糖 氨基酸 无机盐 促生长因子 微量元素和动物血清等 3 温度 36 5 0 5 4 ph 7 2 7 4 5 气体环境 o2和co2 95 空气 5 co2 动物细胞培养技术的应用 蛋白质生物制品的生产如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体健康细胞培养培养健康细胞用于烧伤病人皮肤移植细胞的生理 药理 病理研究 1 试管苗的快速繁殖 2 无病毒植物的培育 3 生产药物等 4 人工种子 5 转基因植物的培育 1 生产蛋白质制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 动物激素 2 用于某些器官移植 细胞的全能性 细胞增殖 植物体 细胞株 细胞系 植物组织培养和动物细胞培养的比较 思考 2 为什么选用动物胚胎或幼龄个体的器官或组织做动物细胞培养材料 1 动物细胞培养液的主要成分是什么 较植物组培培养基有何独特之处 3 为什么培养前要将组织细胞分散成单个细胞 4 动物细胞培养能否像绿色植物组织培养那样最终培养成新个体 主要成分 葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素和动物血清等 独特之处有 1 液体培养基2 成分中有动物血清等 因为这些组织或器官上的细胞生命力旺盛 分裂能力强 成块组织不利培养 分散了做成细胞悬浮液利于培养 不能 动物细胞培养只能使细胞数目增多 不能发育成新的动物个体 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 二 动物体细胞核移植技术和克隆动物 定义 动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核 移如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 这个新的胚胎最终发育为动物个体 克隆羊培育过程 另一头绵羊的子宫 克隆牛 体细胞核移植技术的应用前景 世纪金榜补充 页 体细胞核移植技术的应用前景 体细胞核移植技术的应用前景 1 在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前 为什么必须先去掉受体卵母细胞的核 提示 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞 在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前 必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏 2 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞 想一想 这是为什么 提示 培养的动物细胞一般当传代至10 50代左右时 部分细胞核型可能会发生变化 其细胞遗传物质可能会发生突变 而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 因此 在体细胞核移植中 为了保证供体细胞正常的遗传基础 通常采用传代10代以内的细胞 3 你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物 是对体细胞供体动物进行了100 的复制吗 为什么 提示 克隆动物绝大部分dna来自于供体细胞核 但其核外还有少量的dna 即线粒体中的dna是来自于受体卵母细胞 用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制 此外 即便动物的遗传基础完全相同 但动物的一些行为 习性的形成与所处环境有很大关系 核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同 其形成的行为 习性也不可能和核供体动物完全相同 从这一角度看 克隆动物不会是核供体动物100 的复制 三 动物细胞融合技术 1 准备知识 定义 动物细胞融合又称细胞杂交 是指 个或多个动物细胞结合形成 个细胞的过程 过程 灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面 细胞膜被病毒颗粒穿通 细胞膜连接 细胞融合 形成杂种细胞 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 特点 产量低 特异性差 纯度低 反应不够灵敏 四 单克隆抗体 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 抗原注入小鼠体内 已免疫的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能产生特异性抗体的细胞群 从培养液中提取 从小鼠腹水中提取 细胞融合 动物细胞培养 特定的选择培养基 单克隆抗体的制备 单克隆抗体的制备图解 特点 与常规抗体相比 具有特异性强 灵敏度高 化学性质单一的优点 单克隆抗体 杂交瘤细胞产生的单一抗体 单克隆抗体的应用 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生质体融合比较 在动物细胞融合中有特殊性的是 a 融合的原理b 融合的优点c 融合的诱导手段d 融合的过程5 单克隆抗体制备过程中 骨髓瘤细胞和b淋巴细胞诱导融合后 要用特定培养基筛选出杂交瘤细胞 在这种培养基上不能存活 增殖的细胞是 b淋巴细胞 小鼠骨髓瘤细胞 b淋巴细胞自身融合细胞 小鼠骨髓瘤细胞自身融合细