一轮复习细胞工程专题课件.ppt
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- 一轮 复习 细胞 工程 专题 课件
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1、细胞工程细胞工程 指应用细胞生物学和指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合获得细胞产品的一门综合科学技术。根据操作对象科学技术。根据操作对象的不同,可分为植物细胞的不同,可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大工程和动物细胞工程两大领域。领域。应用的原理和方法应用的原理和方法研究的水平研究的水平研究的目的研究的目的分类分类知识点一植物细胞工程知识点一植物细胞工程一植物组织培养
2、一植物组织培养1 1、定义、定义:生物体的生物体的细胞细胞具有发育成具有发育成完整个体完整个体的潜能的的潜能的特性。特性。2 2、原因:、原因:生物体的每一个细胞都包含有该物种生物体的每一个细胞都包含有该物种所特所特有的有的全套全套 ,都有发育成为完整都有发育成为完整个体所必需的个体所必需的 。3 3、差异:、差异:(1 1)受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高 (2 2)受精卵分化后的细胞中,体细胞受精卵分化后的细胞中,体细胞的全能性比生殖细胞的低。的全能性比生殖细胞的低。植物细胞的全能性植物细胞的全能性受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞4 4、大小、大小遗传物质遗传物质全部基因全部基
3、因 让让已经分化已经分化的细胞,经过诱导后,失的细胞,经过诱导后,失去其特有的结构和功能而转变成去其特有的结构和功能而转变成未分化未分化细胞细胞的过程。的过程。脱分化产生的愈伤组织继续进行培脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以养又可以重新分化重新分化成根或芽等器官,这成根或芽等器官,这一过程称为植物细胞的再分化。一过程称为植物细胞的再分化。1 1、植物细胞全能性的必要条件?、植物细胞全能性的必要条件?离体、完全营养和激素、无菌条件和光照离体、完全营养和激素、无菌条件和光照2 2、脱分化的目的?、脱分化的目的?3 3、决定脱分化和再分化的关键因素是?、决定脱分化和再分化的关键因素是?表现出全能
4、性表现出全能性 4 4、整个过程严格无菌操作的原因是?、整个过程严格无菌操作的原因是?避免污染,因为一些微生物的代谢生长避免污染,因为一些微生物的代谢生长比未分化的细胞快。比未分化的细胞快。植物激素植物激素 生长素生长素 细胞分裂素细胞分裂素离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织愈伤组织胚状体或丛芽胚状体或丛芽植物体植物体外植体外植体脱分化脱分化(避光避光)植物激素:植物激素:细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素再分化再分化(光照)(光照)植物组织培养植物组织培养关键词:关键词:外植体、脱分化、再外植体、脱分化、再分化、愈伤组织分化、愈伤组织排列疏松、排列疏松、高度液泡化
5、高度液泡化的薄壁细胞的薄壁细胞团团生长素和细胞分裂素用生长素和细胞分裂素用量的比例对器官的发生量的比例对器官的发生起起决定作用决定作用。植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基 无机营养成分无机营养成分:N N、P P、K K等大量元素及等大量元素及部分微量元素、水部分微量元素、水 有机营养成分:有机营养成分:蔗糖、维生素和氨基酸蔗糖、维生素和氨基酸 激素:激素:生长素,细胞分裂素和赤霉素生长素,细胞分裂素和赤霉素 琼脂:琼脂:凝固剂凝固剂 PHPH值:值:5.05.06.06.0P36植物组织培养条件:植物组织培养条件:离体离体,含有全部营养成分的培养基、,含有全部营养成分的培养基、一定的温
6、度、适合的一定的温度、适合的PHPH、空气、无菌环、空气、无菌环境、境、适时光照适时光照等。等。植物组织培养的优点植物组织培养的优点:P38无性繁殖无性繁殖保持优良品种的遗传特性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。高效快速地实现种苗的大量繁殖。应用:应用:试管苗的快速繁殖、作物脱毒、生试管苗的快速繁殖、作物脱毒、生产人工种子产人工种子1.微型繁殖微型繁殖 (1)微型繁殖技术微型繁殖技术:用于用于快速繁殖快速繁殖优良品种的优良品种的植物组织植物组织培养技术培养技术.2.作物脱毒作物脱毒 (1)材料材料:植物植物分生区(茎尖)分生区(茎尖)的的病毒极少病毒极少,甚至,甚至无病毒无
7、病毒。(2)脱毒苗脱毒苗:切取切取茎尖茎尖进行进行 ,再生的植株就有再生的植株就有可能不带病毒,从而可能不带病毒,从而获得脱毒苗获得脱毒苗 (3)优点:使农作物不会或极少感染病毒,提高作物)优点:使农作物不会或极少感染病毒,提高作物的的产量和品质。产量和品质。植物细胞工程的实际应用植物细胞工程的实际应用组织培养组织培养 3.神奇的神奇的人工种子人工种子 (1)优点优点:后代无性状分离后代无性状分离 不受气候不受气候,季节和地域限制季节和地域限制 (2)技术技术:植物组织培养植物组织培养.(3)结构结构:人工薄膜包装人工薄膜包装胚状体胚状体或或不定芽不定芽或或顶芽顶芽或或腋芽腋芽.植物细胞工程的
8、实际应用植物细胞工程的实际应用P39人工种皮要求:人工种皮要求:1 1、能透水、透气、含有各种营养成分。、能透水、透气、含有各种营养成分。2 2、含有农药、杀虫剂、含有农药、杀虫剂 3 3、含有生长调节剂、含有生长调节剂 4 4、可添加有益菌,如根瘤菌。、可添加有益菌,如根瘤菌。4 4、单倍体育种、单倍体育种 方法方法:花药离体培养花药离体培养5 5、突变体的利用(组培过程中细胞易突变)、突变体的利用(组培过程中细胞易突变)6 6、生产蛋白质、脂肪、糖类、生产蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、药物、香料、生生物碱等物碱等.(20112011江苏江苏)下列有关植物组织培养的叙述,正确的是A愈伤组织
9、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D(2010年新课标全国高考年新课标全国高考)请回答请回答:(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的术可以保持品种的 ,繁殖种苗的速繁殖种苗的速。离。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整最终能够形成完整的植株的植株,说明该叶肉细胞具有该植物的全部说明该叶肉细胞具有该植物的全部。(2)把
10、试管苗转接到新的培养基上时把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台需要在超净工作台上进行上进行,其原因是避免其原因是避免 的污染。的污染。(3)微型繁殖过程中微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗试管苗,而与而与配比适宜时可促进芽配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长的增殖。若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和促使愈伤组织产生和生长生长,需要使用的生长调节剂是需要使用的生长调节剂是 (脱落酸、脱落酸、2,4D).遗传特性遗传特性快快遗传信息遗传信息微生物微生物生根生根细胞分裂素细胞分裂素2,4-D 2,4-D(4)将某植物试管苗培养
11、在含不同浓度蔗糖的培养基将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后上一段时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析据图分析,随着培养基中蔗糖浓度的增加随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用光合作用强度的变化趋势是强度的变化趋势是,单株鲜重的变化趋势是单株鲜重的变化趋势是 。据图判断。据图判断,培养基中不含蔗糖时培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作试管苗光合作用产生的有机物的量用产生的有机物的量(能、不能能、不能)满足自身满足自身最佳生长的需要。最佳生长的需要。(5)据图推测据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提若要在诱导试管苗生根的过程中提高其
12、光合作用强度高其光合作用强度,应应(降低、增加降低、增加)培养基中蔗糖浓度培养基中蔗糖浓度,以便以便提高试管苗的自养能力。提高试管苗的自养能力。逐渐减小逐渐减小先增加后下降先增加后下降不能不能降低降低二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术1 1、定义:、定义:将将不同种植物不同种植物的体细胞,在的体细胞,在一定条件下一定条件下融合成融合成杂种细胞杂种细胞,并把杂种细胞培育成并把杂种细胞培育成新的植新的植物体物体的方法。的方法。2 2、优势:、优势:(与有性杂交方法比较)与有性杂交方法比较)克服远缘杂交不亲和的障碍克服远缘杂交不亲和的障碍P36原理:原理:原理:原理:3 3、植物体细胞杂交
13、、植物体细胞杂交(1)(1)过程过程为去除为去除 获得具有活力的原生质体,常获得具有活力的原生质体,常用方法是用方法是酶解法酶解法,所用到的酶是,所用到的酶是 。(2)(2)过程过程是原生质体的融合,人工诱导的是原生质体的融合,人工诱导的物理方法物理方法包包 等;等;化学方法化学方法一般用一般用 作诱导剂。作诱导剂。(3)(3)过程过程是原生质体融合后再生出是原生质体融合后再生出 ,这是原生质,这是原生质体融合成功的标志体融合成功的标志,与过程密切相关的具有单层膜结构与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为的细胞器为 涉及的分裂方式为涉及的分裂方式为。细胞壁细胞壁纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶
14、酶离心、振动、电刺激离心、振动、电刺激聚乙二醇聚乙二醇细胞壁细胞壁细胞膜的流动性细胞膜的流动性 植物细胞的全能性植物细胞的全能性高尔基体高尔基体脱分化脱分化再分化再分化有丝分裂有丝分裂(2013.2013.天津高考)天津高考)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外病,野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生
15、质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如花椰菜原生质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。下图。据图回答下列问题:据图回答下列问题:(1 1)过程所需的酶是)过程所需的酶是。(2 2)过程后,在显微镜下观察融合的活细胞中有供体)过程后,在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的的存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。三维三维P229P229纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶叶绿体叶绿体(3 3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用是持一定的渗透压,其作用是 。原生质。原生
16、质体经过体经过再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4 4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和株和 植株的根尖,通过植株的根尖,通过 、染、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观察比较染色色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。体的形态和数目。保持原生质体完整性保持原生质体完整性细胞壁细胞壁双亲(或花椰菜和黑芥)双亲(或花椰菜和黑芥)解离解离漂洗漂洗(5 5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNADNA进行进行PCRPCR扩增,得到
17、两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的扩增,得到两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1414进行进行PCRPCR扩增的结果。据图判断,再生植株扩增的结果。据图判断,再生植株1414中一定是杂种植中一定是杂种植株的有株的有。(6 6)对杂种植株进行)对杂种植株进行接种实验,可筛选出具有接种实验,可筛选出具有高抗性的杂种植株。高抗性的杂种植株。1 1、2 2、4 4黑腐病菌黑腐病菌“白菜白菜甘蓝甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长周期短、耐热性强和易储存等优点。品种,它具有生
18、长周期短、耐热性强和易储存等优点。图是图是“白菜甘蓝白菜甘蓝”的杂交过程示意图,请据图回答:的杂交过程示意图,请据图回答:白 菜细 胞原 生 质 体 A甘 蓝细 胞原 生 质 体 B正 在 融 合 的 原 生 质 体杂 种细 胞愈 伤组 织“白 菜 甘 蓝”植 株(1)在上述方法中,除去细胞壁的方法是)在上述方法中,除去细胞壁的方法是_。(2)图中原生质体)图中原生质体A和原生质体和原生质体B能融合形成一个杂种能融合形成一个杂种细胞,所依据的生物学原理是细胞,所依据的生物学原理是_。(3)通常情况下,白菜和甘蓝杂交是不成功的,原因是)通常情况下,白菜和甘蓝杂交是不成功的,原因是_纤维酶和果胶酶
19、处理纤维酶和果胶酶处理细胞膜的流动性细胞膜的流动性 存在生殖隔离存在生殖隔离2X(4)若白菜细胞中含)若白菜细胞中含2X条染色体,甘蓝细胞中含条染色体,甘蓝细胞中含2Y条染色体,则杂种细胞中染色体数为条染色体,则杂种细胞中染色体数为_,发,发育成的植株育成的植株倍体倍体.(5)若白菜和甘蓝的基因型分别为)若白菜和甘蓝的基因型分别为AaBB,ccDd,通通过细胞工程可获得哪几种基因型的融合细胞过细胞工程可获得哪几种基因型的融合细胞_,_2X2X2X2Y2YAAaaBBBBAAaaBBBB ccccDDddccccDDdd AaccBBDdAaccBBDd四四“白菜白菜甘蓝甘蓝”是用细胞工程的方法
20、培育出来的蔬菜新是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长周期短、耐热性强和易储存等优点。品种,它具有生长周期短、耐热性强和易储存等优点。图是图是“白菜甘蓝白菜甘蓝”的杂交过程示意图,请据图回答:的杂交过程示意图,请据图回答:白 菜细 胞原 生 质 体 A甘 蓝细 胞原 生 质 体 B正 在 融 合 的 原 生 质 体杂 种细 胞愈 伤组 织“白 菜 甘 蓝”植 株 就是从动物机体中取出就是从动物机体中取出相关组织相关组织,将它分,将它分散成散成单个细胞单个细胞,然后放在,然后放在适宜的培养基适宜的培养基中,让中,让这些细胞这些细胞生长和繁殖生长和繁殖。1 1、概念和应用:、概念和应用
21、:依据的原理:依据的原理:细胞增殖细胞增殖知识点二动物细胞工程知识点二动物细胞工程P442.2.操作流程操作流程:胰蛋白酶胰蛋白酶细胞悬液细胞悬液原代培养原代培养胰蛋白酶胰蛋白酶(1 1).细胞贴壁:细胞贴壁:悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上(单层)。(单层)。要求:培养瓶或培养皿的内表面光要求:培养瓶或培养皿的内表面光滑、无毒、易于贴附。滑、无毒、易于贴附。(2 2).接触抑制:接触抑制:当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,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细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。接触抑制
22、。动物细胞培养特点:动物细胞培养特点:贴壁生长、接触抑制贴壁生长、接触抑制(3 3)、)、原代培养:原代培养:动物组织消化后的初动物组织消化后的初次培养。次培养。(4 4)、)、传代培养:传代培养:贴满瓶壁的细胞,出贴满瓶壁的细胞,出现现接触抑制接触抑制后,需要重新用后,需要重新用胰蛋白酶胰蛋白酶等等处理,然后分瓶培养,让细胞处理,然后分瓶培养,让细胞继续增殖继续增殖。动物胚胎或幼动物胚胎或幼龄动物组织块龄动物组织块增殖能力强,代增殖能力强,代谢旺盛,分化程谢旺盛,分化程度低,容易培养度低,容易培养:或胶原蛋白酶或胶原蛋白酶:分解组织间蛋白,分解组织间蛋白,将组织分散成单个将组织分散成单个细胞
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