人教版生物选修三5 专题二细胞工程2.1植物细胞工程(共31张ppt).ppt
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1、复习提问复习提问 蛋白质工程的概念。蛋白质工程的概念。 蛋白质工程的基本途径蛋白质工程的基本途径 蛋白质工程中成功的例子蛋白质工程中成功的例子 蛋白质工程的操作水平蛋白质工程的操作水平 编码六肽的编码六肽的DNA分子至少含有多少分子至少含有多少 个脱氧核糖个脱氧核糖 要构建新型的胰岛素模型主要依据?要构建新型的胰岛素模型主要依据? 专题二 细胞工程 学习目标学习目标 1.明确细胞工程的概念明确细胞工程的概念 2.细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容细胞工程的分类、植物细胞工程的主要内容 3.植物组织培养技术的基本操作、原理、条件植物组织培养技术的基本操作、原理、条件 4.植物体细胞杂交技术的
2、基本操作、原理植物体细胞杂交技术的基本操作、原理 细胞工程的概念细胞工程的概念 指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方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。传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。 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 细胞生物学和细胞生物学和 分子生物学分子生物学 细胞整体水平细胞整体水平 或细胞器水平或细胞器水平 按照人们的
3、意愿来改变按照人们的意愿来改变 细胞内的遗传物质或获细胞内的遗传物质或获 得细胞产品得细胞产品 前者是前者是细胞水平或细胞器水平细胞水平或细胞器水平上生物技术上生物技术, , 后者是后者是分子水平上分子水平上的生物技术。的生物技术。 克隆多莉羊技术是克隆多莉羊技术是 水平上的技术,水平上的技术, 培育抗虫棉是培育抗虫棉是 水平上的技术。水平上的技术。 蛋白质工程是蛋白质工程是 水平上的技术。水平上的技术。 细胞工程与基因工程相比:细胞工程与基因工程相比: 细胞细胞 分子分子 思考思考: : 分子分子 细胞工程的分类细胞工程的分类 细胞工程细胞工程 植物细胞工程植物细胞工程 动物细胞工程动物细胞
4、工程 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 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 具有某种生物具有某种生物全部遗传信息全部遗传信息的任何一个细胞都具的任何一个细胞都具 有发育成有发育成完整生物体完整生物体的潜能。的潜能。 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有 的的全套遗传物质全套遗传物质,都有发育成为完整个体所,都有发育成为完整个体所 必需的必需的全部基因全部基因,从,从理论上讲,生物体的每理论上讲,生物体的每 一个活细胞都应该具有全能性一个活细胞都应该具有全能性。
5、 1、定义、定义: 2、 基础基础: 3、体内细胞未表现全能性的原因:、体内细胞未表现全能性的原因: 基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 一、植物细胞工程的理论基础一、植物细胞工程的理论基础-细胞全能性细胞全能性 4、全能性表达的条件(植物组织培养的条件):、全能性表达的条件(植物组织培养的条件): 内因:内因:离体离体细胞、组织或器官(为什么要细胞、组织或器官(为什么要离体离体?P34) 外因:外因:1)适宜的外界环境条件)适宜的外界环境条件,例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等例如无菌、适宜的温度、湿度、光照等 2)培养基)培养基(一定的营养物质,激素一定的营养物质,激素) 5、全能性
6、的高低:、全能性的高低: 受精卵受精卵 生殖细胞(精、卵)生殖细胞(精、卵) 体细胞体细胞 体细胞:体细胞:植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞 分化分化程度低的细胞程度低的细胞 分化程度高的细胞分化程度高的细胞 分裂能力强的细胞分裂能力强的细胞 分裂能力弱的细胞分裂能力弱的细胞 有关细胞全能性的叙述,不正确的是(有关细胞全能性的叙述,不正确的是( ) A.A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此其全能性最高受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此其全能性最高 B.B.生物体内细胞由于进行分化,全能性不能表达生物体内细胞由于进行分化,全能性不能表达 C. C. 卵细胞与受精卵
7、一样,细胞未分化,全能性很高卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性很高 D.D.在一定条件下,植物细胞离体培养能表现出全能性在一定条件下,植物细胞离体培养能表现出全能性 即时应用 C 二、植物组织培养二、植物组织培养 2 2、理论基础:、理论基础: 植物细胞的全能性植物细胞的全能性 1 1、植物组织培养的概念、植物组织培养的概念 在在无菌无菌和和人工控制人工控制的条件下的条件下,将将离体离体的植物器官、的植物器官、 组织、细胞,培养在组织、细胞,培养在人工控制的培养基人工控制的培养基上,给予上,给予适适 宜宜的培养条件,的培养条件,诱导诱导其产生其产生愈伤组织愈伤组织、丛芽,最终、丛芽,最终
8、形成形成完整完整的植株。的植株。 (无性生殖无性生殖或或有性生殖有性生殖 (花药离体培养)(花药离体培养) 下列属于植物组织培养的是下列属于植物组织培养的是( ) A.A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株 B.B.芽发育成枝条芽发育成枝条 C.C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区 D.D.未受精的卵发育成植株未受精的卵发育成植株 即时应用 A 3.植物组织培养的过程植物组织培养的过程 胡萝卜胡萝卜 外植体外植体 单个细胞单个细胞 愈伤组织愈伤组织 脱分化脱分化 胚状体胚状体 再分化再分化 试管植物试管植物 离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞 脱分化(又叫去
9、分化)脱分化(又叫去分化)P33 愈伤组织愈伤组织(排列疏松而无规则,高度液泡(排列疏松而无规则,高度液泡 化的呈无定形状态的薄壁细胞,化的呈无定形状态的薄壁细胞, 代谢类型是异养需氧型)代谢类型是异养需氧型) 再分化(再分化(P33) 胚状体、根或芽等器官胚状体、根或芽等器官 植物体植物体 (试管苗)(试管苗) 条件条件: 离体离体一定的一定的营养物质营养物质和和激素激素 (生长素、细胞分裂素)(生长素、细胞分裂素) 适宜的条件适宜的条件 (无菌、适宜的温度、(无菌、适宜的温度、pH、光照等)、光照等) 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 根、芽根、芽 植
10、物体植物体 外植体外植体 A、脱分化、脱分化 B、再分化、再分化 植物激素:植物激素:细胞分裂素、生长素细胞分裂素、生长素 植物组织培养过程植物组织培养过程 1、A过程进行有丝分裂过程进行有丝分裂 2、B过程进行有丝分裂同时过程进行有丝分裂同时 也进行分化也进行分化 3、A不需光照,而不需光照,而B需光需光 照,叶绿素的合成需光照照,叶绿素的合成需光照 植物激素调节:植物激素调节: (1)、在生长素存在的情况下,细胞分裂素的)、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;作用呈现加强的趋势; (2)、使用顺序影响实验结果:)、使用顺序影响实验结果: (3)、激素用量的比例影响实验结
11、果:)、激素用量的比例影响实验结果: 生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于生长素用量比细胞分裂素用量,比值高时,有利于 根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的 分化,抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织分化,抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织 的生长。的生长。 使用顺序使用顺序 实验结果实验结果 先使用生长素,后使用细胞分裂素先使用生长素,后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂,有利于细胞分裂, 但细胞不分化但细胞不分化 先使用细胞分裂素,后使用生长素先使用细胞分裂素,后使用生长素 细胞既分裂也分化细胞既分裂也分化 同时使用同时使用 分
12、化频率提高分化频率提高 人工种子 结构:结构: 人工薄膜人工薄膜+ +胚状体(不定芽、顶芽、腋芽)胚状体(不定芽、顶芽、腋芽) 优点:优点: 不受气候、季节、地域的限制不受气候、季节、地域的限制 保留优良性状保留优良性状 时间短,占地少时间短,占地少 技术:技术: 组织培养组织培养 原理:原理: 细胞全能性细胞全能性 在植物组织培养的过程中,为什么要进行一系列的消在植物组织培养的过程中,为什么要进行一系列的消 毒、灭菌,并且毒、灭菌,并且要求无菌操作要求无菌操作? 植物组织培养所利用的植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差,对植物材料体积小、抗性差,对 培养条件的要求较高培养条件的要求较高
13、。 植物组织培养中用到的培养基含有丰富的营养成分,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,然而有利于培养物的生长,然而各种杂菌各种杂菌同样也可以在上同样也可以在上 面迅速生长。面迅速生长。造成培养基污染的因素有很多,一般包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作人员操作不规范等,所以植物组织培养过程中污染,所以植物组织培养过程中污染 现象经常发生。现象经常发生。 培养基一旦被污染,培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和培迅速生长的各种杂菌不但会和培 养
14、物争夺营养养物争夺营养,而且这些杂菌生长的过程中,而且这些杂菌生长的过程中会生成大会生成大 量对培养物有害的物质量对培养物有害的物质,导致培养物迅速死亡,实验,导致培养物迅速死亡,实验 前功尽弃。所以在组织培养实验中用到的植物材料和前功尽弃。所以在组织培养实验中用到的植物材料和 各种器械都要进行各种器械都要进行彻底地灭菌,实验人员操作一定要彻底地灭菌,实验人员操作一定要 规范,避免带入杂菌。规范,避免带入杂菌。 二、植物二、植物体细胞杂交体细胞杂交 1 概念概念: 不同种植物不同种植物的的体细胞融合体细胞融合成一个成一个杂种细杂种细 胞胞,杂种细胞,杂种细胞发育成新的植物体发育成新的植物体的方
15、法的方法 2 理论基础理论基础: 细胞膜的流动性细胞膜的流动性和植物细胞的和植物细胞的全能性全能性 3 过程过程: 植物细胞植物细胞A 植物细胞植物细胞B 植物细胞植物细胞A 植物细胞植物细胞B 去壁去壁 (酶解法 酶解法:纤维素酶纤维素酶 和果胶酶和果胶酶) 去去 壁壁 原生质体:植物细胞去掉细胞壁的部分原生质体:植物细胞去掉细胞壁的部分 原生质体原生质体A 原生质体原生质体B 原生质体原生质体B 诱导诱导 融合融合 原生质体原生质体A 诱导融合:物理法(离心、振动、诱导融合:物理法(离心、振动、 电激)化学法(电激)化学法(PEG,聚乙二醇)聚乙二醇) 融合的原生质体融合的原生质体 融合的
16、原融合的原 生质体生质体 物化法物化法 再生壁再生壁 杂种细胞杂种细胞 脱分化脱分化 愈伤组织愈伤组织 脱分化脱分化 再生壁再生壁 再分化再分化 杂种植株杂种植株 再分化再分化 (无性生殖)(无性生殖) (1) (1) (2) (3) (4) (5) 植物体细胞杂交植物体细胞杂交 过程示意图过程示意图 4 意义意义: 克服了克服了远源杂交不亲和性远源杂交不亲和性的障碍的障碍 扩展了扩展了用于杂交用于杂交 的亲本范围的亲本范围 5 未解决的问题未解决的问题:还不能让:还不能让 杂种植物按照人们的要求杂种植物按照人们的要求 表现出亲代性状表现出亲代性状 杂杂 种种 植植 株株 融合的融合的 原生质
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