1、专题2 细胞工程 19961996年年7 7月月5 5日日, ,世界上第一只体细胞克隆世界上第一只体细胞克隆动物动物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国诞生于英国, , 标志着一标志着一种新的生物技术种新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世动物体细胞克隆技术面世, , 也揭开细胞工程更深层次发展的序幕也揭开细胞工程更深层次发展的序幕! ! 基因工程是指按照人们的愿望基因工程是指按照人们的愿望, ,进行进行严格的设计严格的设计, ,并通过体外并通过体外DNADNA重组技术和转重组技术和转基因等技术基因等技术, ,赋予生物以赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性, ,从从而创造出更符合人们需要的新的生物类型
2、而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，是在和生物产品，是在DNADNA分子水平分子水平进行设计进行设计和施工的一门综合科学技术。和施工的一门综合科学技术。什么叫基因工程？什么叫基因工程？ 细胞工程是指应用细胞生物学和分子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，通过生物学的原理和方法，通过细胞水平细胞水平或或细细胞器水平胞器水平上的操作，按照人们的意愿来上的操作，按照人们的意愿来改改变变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一的一门综合科学技术。门综合科学技术。什么叫细胞工程？什么叫细胞工程？按操作对按操作对象分类象分类植物细胞工程植物细胞工程动物细
3、胞工程动物细胞工程2.1植物细胞工程植物细胞工程2.1.1植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的基本技术植物组织培养技术回忆、思考1、植物组织培养的大致过程包括哪几个阶段？2、植物组织培养技术的理论基础是什么？离体的器官、组织或细胞离体的器官、组织或细胞脱分化脱分化成愈伤成愈伤组织组织再分化再分化为根和芽为根和芽完整植株完整植株植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性3、什么叫做细胞全能性？动物细胞具有全能性吗？ 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,都具有发都具有发 育成完整生物体的潜能育成完整生物体的潜能,即每个细胞都具有全能性。即每个细胞都具有全能性。4
4、、生物体所有细胞全能性都一致吗？受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞; ;植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞科学利用菊花花瓣培养的菊花科学利用菊花花瓣培养的菊花为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整为什么植物的花瓣在植物体内没有能发育成完整的植株呢的植株呢？ 细胞失去了全能性细胞失去了全能性细胞中的基因部分丢失细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因进行选择性表达细胞中的基因进行选择性表达细胞中的基因变异不同细胞中的基因变异不同为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 怎样才能由一块组织怎样才能由一块组织通过培养得到一株完整通过培养得到一
5、株完整植株植株, , 应该如何操作应该如何操作? ?一、植物组织培养技术一、植物组织培养技术1 1、植物组织培养的过程、植物组织培养的过程请根据录像和书上实验过程，讨论并请根据录像和书上实验过程，讨论并概概括出植物组织培养技术的流程简图括出植物组织培养技术的流程简图。1.1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？求无菌操作？3 3、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？、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能培养成
6、小植株吗？4 4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5 5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养技术的流程图，并与同学交流。与同学交流。1. 1.植物细胞表现出全能性的条件有哪些？植物细胞表现出全能性的条件有哪些？2.2.在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，在植物组培过程中，为什么要进行一系列的消毒，灭菌，并且要求无菌操作？灭菌，并且要求无菌操作？3 3、为什么切取胡萝卜根的形成层，其他部分也能、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？培养成小植株吗？细胞离体、一定的营
7、养物质、细胞离体、一定的营养物质、激素和其他外界条件激素和其他外界条件避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌会危害培养物的生长。且有些杂菌会危害培养物的生长。想一想想一想胡萝卜根形成层容易诱导成愈伤组织，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，其他部分如叶、花也能培养成小植株，只是稍微困难些。只是稍微困难些。4、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？5、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养、请同学们根据上述过程概括出植物组织培养 技术的流程图，并与同学交流。技术的流程图，并与同学交流。在有
8、光时，往往容易形成维管在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。组织，而不易形成愈伤组织。切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化根据上述过程，请同学们讨论归纳出组织培养的概念。 2、概念：、概念： 植物组织培养就是在无菌和人工控制条件植物组织培养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，给予适宜的培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终
9、形成完整的植株。终形成完整的植株。1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） A、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 B、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 C 、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 D 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果D2 2、下列属于组织培养的是（、下列属于组织培养的是（ ）vA. A. 花药离体培养成单倍体植株花药离体培养成单倍体植株vB. B. 芽发育成
10、枝条芽发育成枝条vC. C. 根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区vD. D. 利用桑枝条扦插大田并发育成利用桑枝条扦插大田并发育成完整植株完整植株3、若用、若用“ ” 表示植物组织培养的过程。请回答：表示植物组织培养的过程。请回答： （1） 表示表示 ， 能被培养成为能被培养成为的根本原因是的根本原因是（2） 表示表示 ，其细胞特点，其细胞特点 是是 薄壁细胞。薄壁细胞。 脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织4、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中
11、，不正确的是（ ） 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完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，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C 自然界有些具有重要经济价值自然界有些具有重要经济价值的植物产生种子的过程非常困难，的植物产生种子的过程非常困难，能否利用植物组织的原理获得具有能否利用植物组织的原理获得具有正常发育能力的正常发育能力的“人工种子人
12、工种子”？因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。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。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二、植物体细胞杂交技术这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？v1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完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？成融合，遇到的第一个障碍是什么
13、？v2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？v3 3为什么两个原生质体能发生融合，这为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？与细胞膜的什么特性有关？v4 4如果两个来源不同的原生质体发生了如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？融合，下一步该做何处理？v5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：请思考：杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化1 1、过程、过程植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A原生质
14、体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术2、概念将不同种的植物体细胞，在一定条件下将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。新的植物体的技术。3、成果和未解决的问题 成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种现自然界没有的新品种。未解决的问题：未
15、能让杂种植物按照人们未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。1 1、不能人工诱导原生质体融合的方法、不能人工诱导原生质体融合的方法是（是（ ）A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压2 2、植物细胞融合完成的标志的是（、植物细胞融合完成的标志的是（ ）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C C、细胞质发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A AD D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 植物组织培养植物组织培养
16、 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小结小结1、有关全能性的表述中，不正确的是（、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，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性全能性C练习v2、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？ 作业v请完成课本38页第2题
