选修专题二植物细胞工程复习PPT课件

1、1、微型繁殖（一）植物繁殖新途径：（一）植物繁殖新途径：保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性; ;因为是（无性繁殖）因为是（无性繁殖）；高效快速地实现种苗的大量高效快速地实现种苗的大量繁殖，有利于工厂化培养；选繁殖，有利于工厂化培养；选材少，培养周期短，繁殖率高，材少，培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理；便于自动化管理； 与传统繁殖技术相比，有何特点？第1页/共45页作物脱毒材料及原因: :茎尖或根尖细胞这些部位含病毒极少，甚至无病毒。2 作物脱毒（培育无病毒植株）作物脱毒（培育无病毒植株）第2页/共45页 通过植物组织培养的方法获得的通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不定芽、顶芽

2、和胚状体、不定芽、顶芽和腋芽腋芽等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子幼苗的种子。 后代无性状分离，保持优良特性后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制不受季节、气候和地域的限制易于储藏和运输易于储藏和运输（人工胚乳中加入适量的无机盐、碳水化合物和蛋白质；另外还有农药、抗生素、有益菌等）人工种皮 胚状体、不定芽、顶芽和腋芽组成：优点为促胚状体的发育可加哪些物质？第3页/共45页选择选择亲本亲本有性有性杂交杂交F1代代单倍体单倍体植植 株株诱诱 导导染色体加倍染色体加倍可可 育育纯合子纯合子选择所选择所需类型需

3、类型u 优点优点明显缩短育种年限，加速育种进程明显缩短育种年限，加速育种进程后代都是纯合子，能稳定遗传后代都是纯合子，能稳定遗传花粉离花粉离体培养体培养二二. .作物的新品种培育作物的新品种培育第4页/共45页在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞一直处于不在植物组织培养的过程中，由于培养的细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变。射线、化学物质等）的影响而产生突变。（2 2）突变体的利用）突变体的利用：2. 2.突变体的利用突变体的利用筛选对人们有利突变体, ,进而培育新品种（1）突变体的

4、产生第5页/共45页比较：比较：单倍体育种：单倍体育种：突变体的利用：突变体的利用：植物体细胞杂交育种植物体细胞杂交育种第6页/共45页（三）细胞产物的工厂化生产（三）细胞产物的工厂化生产(1)(1)种类种类: :蛋白质蛋白质, ,脂肪脂肪, ,糖类糖类, ,药物药物, ,香料香料, ,生物碱等生物碱等(2)(2)技术技术: :植物的组织培养植物的组织培养. . 植物细胞培养植物细胞培养第7页/共45页专题2 细胞工程湖北省咸宁高中湖北省咸宁高中高三生物备课组高三生物备课组第8页/共45页考考 纲纲 要要 求求 植物组织培养植物组织培养 B B 动物的细胞培养与体细胞克隆动物的细胞培养与体细胞

5、克隆 A A 细胞融合与单克隆抗体细胞融合与单克隆抗体 A A第9页/共45页所依据的理论基础 植物细胞工程通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性第10页/共45页一、植物组织培养的基本原理一、植物组织培养的基本原理植物细胞的全能性植物细胞的全能性原因：原因：表现的条件：表现的条件：在植物体中未表现的原因：在植物体中未表现的原因：每个细胞都含有本物种的全部遗传信息，每个细胞都含有本物种的全部遗传信息，都具有发育成一个完整个体的潜能。都具有发育成一个完整个体的潜能。离体离体无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境适宜的培养基适宜的

6、培养基(营养物质和植物激素营养物质和植物激素) 适宜的环境条件适宜的环境条件(温度等温度等)在个体发育过程中，基因在特定的时空条件下选择性表达的在个体发育过程中，基因在特定的时空条件下选择性表达的结果。结果。操作水平：操作水平：细胞水平、细胞器水平细胞水平、细胞器水平第11页/共45页二、植物组织培养植物组织培养的材料：植物组织培养的材料：达到无菌要求采取的方法：达到无菌要求采取的方法：幼嫩的细胞、组织、器官（植物的茎尖、根尖、叶、花药）幼嫩的细胞、组织、器官（植物的茎尖、根尖、叶、花药）操作人员：酒精棉球擦手消毒、无菌操作操作人员：酒精棉球擦手消毒、无菌操作操作器械：超净工作台、无菌滤纸、瓷

7、砖、解剖刀、培养瓶进行消毒操作器械：超净工作台、无菌滤纸、瓷砖、解剖刀、培养瓶进行消毒外植体：酒精消毒外植体：酒精消毒无菌水冲洗无菌水冲洗次氯酸钠处理次氯酸钠处理无菌水冲洗无菌水冲洗培养基杀菌培养基杀菌:高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌第12页/共45页植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基成分成分无机营养成分无机营养成分：矿质元素：矿质元素有机营养成分有机营养成分： 碳源：蔗糖碳源：蔗糖( (能够提供植物细胞新陈代谢所需的营养 物质，同时还能够维持培养基适当的渗透压。) 含含N N物质：包括维生素和某些有机添加物物质：包括维生素和某些有机添加物植物激素植物激素：生长素、细胞分裂素等：生长素、细胞分

8、裂素等琼脂琼脂：起支持作用，凝固剂：起支持作用，凝固剂第13页/共45页外植体：外植体：从活植物体上切下进行培养的那部分从活植物体上切下进行培养的那部分 组织或器官（常取幼嫩的组织或器官）组织或器官（常取幼嫩的组织或器官）切取切取接种接种第14页/共45页植物组织培养的一般过程植物组织培养的一般过程第15页/共45页脱分化：已分化的细胞，经诱导后，失去其特有的结的细胞，经诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成构和功能而转变成分生状态细胞的过程细胞的过程。愈伤组织：愈伤组织：排列疏松而无规则，高度液泡化排列疏松而无规则，高度液泡化且无定形状态的薄壁细胞且无定形状态的薄壁细胞思考：思考：1、脱分化

9、前后，细胞的形态是否改变，、脱分化前后，细胞的形态是否改变，细胞内遗传物质组成是否改变？细胞内遗传物质组成是否改变？2、脱分化过程，所需要的条件有哪些？、脱分化过程，所需要的条件有哪些？3、脱分化培养基中对生长素和细胞分裂素的、脱分化培养基中对生长素和细胞分裂素的比例要求是怎样的？比例要求是怎样的？形态改变，遗传物质不变。形态改变，遗传物质不变。离体、无菌、适宜的培养基和温度、避光离体、无菌、适宜的培养基和温度、避光生长素和细胞分裂素的比例生长素和细胞分裂素的比例适中适中，能强烈刺激愈伤组织形成。，能强烈刺激愈伤组织形成。第16页/共45页再分化愈伤组织在愈伤组织在分化培养基分化培养基上，被重

10、新诱导分化出上，被重新诱导分化出胚状体或丛芽胚状体或丛芽的过程。的过程。思考：思考：1、分化培养基，与形成愈伤组织的培养基、分化培养基，与形成愈伤组织的培养基成分上的主要区别是什么？成分上的主要区别是什么？2诱导产生根和产生芽时，对生长素和细胞分裂素的配比要求分别是怎样的？诱导产生根和产生芽时，对生长素和细胞分裂素的配比要求分别是怎样的？3、再分化过程中，所需要的条件有哪些？、再分化过程中，所需要的条件有哪些？主要区别是激素的配比。主要区别是激素的配比。另外，脱分化和再分化与植物激素的种类、另外，脱分化和再分化与植物激素的种类、浓度及使用的先后顺序均有关系。浓度及使用的先后顺序均有关系。生长素

11、生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素11有利于生根；生长素有利于生根；生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素11时，有利于生芽。时，有利于生芽。适宜的温度、适宜的培养基、适宜的适宜的温度、适宜的培养基、适宜的光照光照、无菌、无菌生长发育生长发育再生根再生根第17页/共45页生长发育生长发育 试管苗的形成试管苗的形成第18页/共45页移移 栽栽经过炼经过炼苗的小苗的小苗，可苗，可以和一以和一般植物般植物一样进一样进行大规行大规模栽培模栽培第19页/共45页1.（2011年江苏卷.16）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是 ( )A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后

12、得到稳定遗传的植株C用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子D植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得D2.（2011上海生命科学卷22）下列关于植物组织培养的表述，错误的是（ ）A外植体可以来自于植物的任何细胞B培养应在无菌条件下进行C以花粉作为外植体可得到单倍体植株D不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同A第20页/共45页(1)(1)(2)(3)(4)(5)三、植物体细胞杂交过程三、植物体细胞杂交过程(1)(1)去壁，分离原生质体去壁，分离原生质体(2)(2)诱导原生质体融合诱导原生质体融合( (原理：细胞膜的流动性) (3)(3)再生细胞壁（再生细

13、胞壁（杂种细胞形成的标志杂种细胞形成的标志）(4)(4)（5 5）植物组织培养（脱分化、再分化）植物组织培养（脱分化、再分化）去壁的常用方法去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）酶解法（纤维素酶、果胶酶等）物理法：离心、振动、电刺激等物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEGPEG） 原生质体融合方法原生质体融合方法：杂种细胞形成的标志：杂种细胞形成的标志：新细胞壁的形成新细胞壁的形成植物体细胞杂交完成的标志：植物体细胞杂交完成的标志：杂种植株的形成杂种植株的形成第21页/共45页2.利用多倍体育种能获得这种白菜利用多倍体育种能获得这种白菜-甘蓝吗？怎样获得？

14、甘蓝吗？怎样获得？2N=142N=141.植物体细胞杂交得到的白菜甘蓝是几倍体、几个染色体组、多少染色体，是否植物体细胞杂交得到的白菜甘蓝是几倍体、几个染色体组、多少染色体，是否可育？可育？是四倍体、四个染色体组、是四倍体、四个染色体组、28条染色体、可育条染色体、可育能，先让两者进行有性杂交，对杂交所得种子在萌发成幼能，先让两者进行有性杂交，对杂交所得种子在萌发成幼苗时，用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复育性。苗时，用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复育性。思考：思考：第22页/共45页植物体细胞杂交意义？ 与有性杂交相比，克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍与有性杂交相比，克服不同生物远缘杂

15、交不亲和的障碍,扩大遗传重组的范围。扩大遗传重组的范围。番茄番茄-马铃薯理想植株马铃薯理想植株目前还不能让杂种植物完全按照人们的需要表目前还不能让杂种植物完全按照人们的需要表达亲本的优良性状如：番茄达亲本的优良性状如：番茄- -马铃薯马铃薯尚未解决的问题？第23页/共45页知识分析:(1)植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体数、基因组还

16、是染色体组都采用直接相加的方法。(2)植物有性杂交 有性杂交的结果：子代细胞中染色体数，基因型分别为“XY”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半再相加。(3)有性生殖过程中符合孟德尔遗传定律，而植物体细胞杂交则不符合孟德尔遗传定律。第24页/共45页植物的组织培养和植物的体细胞杂交比较名称植物组织培养植物体细胞杂交原理细胞的全能性细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性过程注意事项选材：选取根尖、茎尖、形成层部位、最容易诱导脱分化光照：脱分化过程不需光照，再分化过程一定要有光整个过程要在无菌条件下去细胞壁的方法：酶解法，所用的酶是纤维素酶和果胶酶人工诱导融合的方法：物

17、理法：离心、振动、电激化学法：用聚乙二醇(PEG)诱导第25页/共45页3.科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄马铃薯”杂种植株，如图，其中表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：(1)实现过程的技术是 ，在此之前使用_ 酶处理细胞以除去细胞壁。如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中，细胞是何形状？ 。过程如放在神舟七号飞船上则更易进行，这是因为 。与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 。原生质体融合纤维素酶和果胶呈圆球形太空中无重力干扰，更易进行细胞融合高尔基体第26页/共45页(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株

18、的过程中，依据的原理是_ _，其中过程相当于_过程，涉及的分裂方式为_。若利用此技术生产治疗癌症的抗癌药物紫杉醇，培养将进行到_(填字母编号)。(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞内含_条染色体；若杂种细胞培育成为“番茄马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于_倍体植株。细胞的全能性脱分化有丝分裂emn单第27页/共45页(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞，那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是 。用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗第28页/共45页动 物 细 胞 工 程第29页/共45页、无菌、无毒的环境(如何控制？)、必备

19、营养成分(应注意什么问题？)、温度和PH(作用？ ) 、气体成分(有哪些？分别有什么作用？) 1. 1.原理原理2.2.材料选择及原因材料选择及原因: :3.3.一般过程一般过程4.4.培养条件培养条件: :5.5.主要应用主要应用幼龄动物的组织、器官或动物胚胎；幼龄动物的组织、器官或动物胚胎；细胞分化程度低，分裂能力强。细胞分化程度低，分裂能力强。细胞增殖细胞增殖一、动物细胞培养：一、动物细胞培养：是其他动物细胞工程技术的基础见书46页第30页/共45页动物细胞培养的条件动物细胞培养的条件: :1 1）无菌无毒）无菌无毒 的环境：的环境：适宜的温度：人和哺乳动物细胞最适温度为: : 36.5

20、36.50.50.5。适宜的PHPH：7.2-7.47.2-7.4液体合成培养基：（糖、氨基酸）、促生长因子、 （水、无机盐、微量元素）等；通常还需加入血浆、血清等天然成分。4 4）气体环境：2 2）营养：3 3）温度和pHpH：“95“95空气+5+5COCO2 2”的混合气体培养箱。氧气是细胞代谢必须的；COCO2 2维持培养液的PHPH。对培养液和所有培养用具无菌处理；培养液中添加抗生素防止培养过程中污染；定期更换培养液以清除代谢产物，防止对培养细胞造成危害。使用时需要注意的问题？为何动物细胞培养必须加入血清？第31页/共45页动物胚胎或幼龄动物动物胚胎或幼龄动物的组织、器官的组织、器官

21、细胞悬浮液细胞悬浮液10代细胞代细胞原代培养原代培养50代细胞代细胞传代培养传代培养细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系单个细胞单个细胞胰蛋白酶胰蛋白酶加培养液加培养液过程细胞产生接触抑制，停止增殖，出现第一次危机分瓶培养分瓶培养细胞增殖缓慢，细胞增殖缓慢，甚至停止，出现甚至停止，出现第二次危机第二次危机遗传物质突变遗传物质突变贴壁生长剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶作用？用量？处理时间？第32页/共45页 大规模培养生产生物制品（病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体） 作为基因工程中的受体细胞 用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性 培养正常或各种病变细胞，用于生理、病理、药理等方面的研究。动物细胞培养的

22、应用：动物细胞培养的应用：第33页/共45页细胞的全能性细胞群细胞株、细胞系植株培养结果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葡萄糖、血清、血浆蔗糖、植物激素培养基特有成分液体培养基固体培养基培养基状态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第34页/共45页4(2010浙江理综，4)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是 ()A培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞B克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变C二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的D恶性细胞系的细胞可进行传代培养D D5(2009浙江高考，浙江高考，1)用动、植物成

23、体的体细胞进行离体培养，用动、植物成体的体细胞进行离体培养，下列叙述正确的是下列叙述正确的是 ()A都须用都须用CO2培养箱培养箱B都须用液体培养基都须用液体培养基C都要在无菌条件下进行都要在无菌条件下进行D都可体现细胞的全能性都可体现细胞的全能性C C第35页/共45页 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，这个新的胚胎最终发育成动物个体。二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物原理：原理：供体细胞的选择及原因：供体细胞的选择及原因：受体细胞的选择及原因：受体细胞的选择及原因：动物细胞核的全能性取供体动物

24、的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型选择减中期的卵母细胞作为受体细胞细胞大,易于操作;卵黄多,营养丰富,为发育提供充足的营养;细胞质中含有某种能激发动物细胞核全能性表达的物质第36页/共45页类型：类型：操作流程：操作流程：胚胎细胞核移植和体细胞核移植胚胎细胞核移植和体细胞核移植应用：存在问题：1、加速家畜的遗传改良，促进优良畜群繁育、加速家畜的遗传改良，促进优良畜群繁育2、保护濒危物种、保护濒危物种3、生产珍贵的医用蛋白、生产珍贵的医用蛋白4、克隆器官作为器官移植的供体、克隆器官作为器官移植的供体1、成活率低2、克隆动物的健康问题3、克隆动

25、物食品的安全性问题二、动物体细胞核移植技术和克隆动物二、动物体细胞核移植技术和克隆动物使用的技术手段：体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植第37页/共45页三、动物细胞融合三、动物细胞融合原理：原理：诱导融合方法：诱导融合方法：应用：应用：细胞膜的流动性细胞膜的流动性物理方法物理方法(细胞融合效率高、伤害小、易操作细胞融合效率高、伤害小、易操作)化学方法化学方法生物方法：灭活的病毒生物方法：灭活的病毒最重要的应用是制备单克隆抗体最重要的应用是制备单克隆抗体第38页/共45页四、单克隆抗体的制备四、单克隆抗体的制备1、传统技术生产抗体的方法及缺点？、传统技术生

26、产抗体的方法及缺点？2、为什么要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的效应、为什么要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的效应B淋淋巴细胞？巴细胞？3、体外培养条件下，、体外培养条件下， B淋巴细胞的缺点？怎样解决这一问题？淋巴细胞的缺点？怎样解决这一问题？传统的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生传统的方法：向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生 抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。缺点：产量低、纯度低、特异性差缺点：产量低、纯度低、特异性差每一个每一个B淋巴细胞只能产生一种特异性抗体。淋巴细胞只能产生一种特异性抗体。 体外培养条件下，体外培养条件下，

27、B淋巴细胞不可能无限增殖。淋巴细胞不可能无限增殖。如果把一种如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生足够数量的行融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生足够数量的特异性抗体特异性抗体第39页/共45页思考：思考：1 1、本过程利用了哪些生物技术？、本过程利用了哪些生物技术？细胞融合和动物细胞培养细胞融合和动物细胞培养2 2、整个制备过程中两次筛选的目的和方法? ?第一次筛选得到杂交瘤细胞（从3 3种主要融合细胞中）选择性培养基上, 浆细胞、瘤细胞、BB融合细胞、瘤瘤融合细胞都会死亡,只有融合的杂种细胞

28、(杂交瘤细胞)才能生长第二次筛选得到能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。多孔培养板上分开进行克隆化培养和抗体检测与常规抗体相比，具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的优点。3、杂交瘤细胞的特点：、杂交瘤细胞的特点：4、单克隆抗体最主要的优点：既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体第40页/共45页单克隆抗体的应用作为诊断试剂：单克隆抗体最广泛的用途是作为体外诊断试剂。准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，也有少量用于其他疾病治疗。可制成“生物导弹”（导向作用），将药物定向带到癌细胞所在部位，既消灭了癌细胞又不会伤害健康细胞,也减少了用药剂量。第41页/共45页6.(066.(06江苏江苏) )下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图。（1 1）_技术是单克隆抗体技术的基础。技术是单克隆抗体技术的基础。（2 2）根据培养基的用途分类，图中）根据培养基的用途分类，图中HATHAT培养基属于培养基属于_培养基。目的是培养基。目的是 。为选育出能产生高特异性抗体的细胞，要将从。