高中生物選修專題二細胞工程

關(guān)于高中生物選修專題二細胞工程所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)

植物細胞工程通常采用的技術(shù)手段

植物組織培養(yǎng)

植物體細胞雜交植物細胞的全能性一、植物細胞工程

第2頁,共36頁，2024年2月25日，星期天胚狀體或叢芽外植體植物體脫分化再分化（一）植物組織培養(yǎng)過程（分化）（未分化）有分生能力需光照幼芽或幼根？條件？特點？①適宜溫度、無光照、pH和無菌環(huán)境。②無機、有機成分和植物激素（生長素，細胞分裂素和赤霉素等）無定形狀態(tài)薄壁細胞高度液泡化排列疏松、無規(guī)則分化程度低去分化較易離體的植物器官、組織或細胞愈傷組織原理:植物細胞全能性第3頁,共36頁，2024年2月25日，星期天（二）植物體細胞雜交技術(shù)AB去掉細胞壁原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合融合原生質(zhì)體雜種細胞1、過程愈傷組織雜種植株植物體細胞的融合原理：細胞膜的流動性植物組織培養(yǎng)原理:植物細胞的全能性第4頁,共36頁，2024年2月25日，星期天植物A細胞植物B細胞酶解法原生質(zhì)體A原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合融合原生質(zhì)體再生壁雜種細胞脫分化去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）誘導原生質(zhì)體融合方法：物理方法：離心、振動、電刺激等化學方法：聚乙二醇（PEG）融合成功的標志人工誘導篩選愈傷組織雜種植株再分化1、植物體細胞雜交的過程第5頁,共36頁，2024年2月25日，星期天2、意義

與有性雜交（種內(nèi)）相比，植物體細胞雜交克服了遠緣雜交不親合的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍（種間、屬間），并且培育出了許多在生產(chǎn)上有較高應(yīng)用價值的雜種植株品種。第6頁,共36頁，2024年2月25日，星期天三、植物細胞工程的實際應(yīng)用(一）植物繁殖新途徑1、微型繁殖概念：快速繁殖優(yōu)良品種的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，也叫快速繁殖技術(shù)。特點：

繁殖速度快，即具有高效性

保持優(yōu)良品種的遺傳特性，即具有高保真性第7頁,共36頁，2024年2月25日，星期天2、培育脫毒作物

原因：無性繁殖的作物，感染的病毒易傳播給后代，病毒在作物體內(nèi)逐年積累，會導致作物產(chǎn)量降低，品質(zhì)變差。

材料：植物分生區(qū)（如莖尖）。方法：切取莖尖進行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗。三、植物細胞工程的實際應(yīng)用第8頁,共36頁，2024年2月25日，星期天技術(shù)：組織培養(yǎng)特性：在適宜條件下可以萌發(fā)長成幼苗優(yōu)點后代無性狀分離，保持優(yōu)良特性不受季節(jié)、氣候和地域的限制3、人工種子

植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽等包裹在人工薄膜（人工種皮）內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)。三、植物細胞工程的實際應(yīng)用第9頁,共36頁，2024年2月25日，星期天三、植物細胞工程的實際應(yīng)用（二）作物的新品種培育1、單倍體育種

2.突變體的利用

3.細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)第10頁,共36頁，2024年2月25日，星期天

某二倍體植物是雜合子，圖為其花藥中未成熟花粉在適宜的培養(yǎng)基上培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程。據(jù)圖回答：（1）圖中①表示的是該花粉培養(yǎng)過程中的

過程，②表示的是

過程，X代表的是

，③表示的是

過程，④表示的是誘導

過程。（2）圖中從愈傷組織形成完整植株的途徑有兩條，具體通過那一條途徑主要取決于培養(yǎng)基成分中

的種類及其濃度配比，最后獲得的來源于未成熟花粉的完整植株都稱為

植株（甲）。未成熟花粉經(jīng)培養(yǎng)能形成完整植株，說明未成熟花粉具有

。愈傷組織花藥中未成熟的花粉叢芽（芽）完整植株X①②③④脫分化再分化胚狀體分化(發(fā)育)生根激素單倍體細胞的全能性第11頁,共36頁，2024年2月25日，星期天愈傷組織花藥中未成熟的花粉叢芽（芽）完整植株X①②③④（3）對植株進行

，才能使其結(jié)實產(chǎn)生后代（乙），否則植株甲只有通過

的方式才能產(chǎn)生后代（丙）。乙、丙兩種植株中，能產(chǎn)生可育花粉的是

植株，該植株群體中每一植株產(chǎn)生可育花粉的基因組成種類為

種，花藥培養(yǎng)在育種上的特殊意義是

，從而開辟育種新途徑。染色體加倍處理無性繁殖乙一明顯縮短育種年限第12頁,共36頁，2024年2月25日，星期天基因型為AaBb的水稻(具有24條染色體)的花粉通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的育種過程。(1)愈傷組織是花粉細胞不斷分裂后的形成的不規(guī)則細胞團，愈傷組織形成中，必須從培養(yǎng)基中獲得__________。(2)要促進花粉細胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有______和__

_____兩類激素。(3)愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原因是_____________利用光照制造有機物，供試管苗生長。(4)試管苗的細胞核中含有___________條脫氧核苷酸鏈。(5)培養(yǎng)出的試管基因型有

。如果要獲得育種需要的植株，并能繁殖新品種，后面的育種步驟是_________________。

各種營養(yǎng)(水、無機鹽、蔗糖等能量物質(zhì))和小分子有機物生長素細胞分裂素葉綠體24AB、Ab、ab、aＢ用一定濃度的秋水仙素處理組織培養(yǎng)獲得的幼苗第13頁,共36頁，2024年2月25日，星期天二、動物細胞工程植物細胞工程常用的技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)、植物體細胞雜交等強調(diào)：

是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。動物細胞培養(yǎng)

動物細胞核移植

動物細胞融合

單克隆抗體制備等動物細胞培養(yǎng)技術(shù)回顧：常用的技術(shù)手段：第14頁,共36頁，2024年2月25日，星期天一、動物細胞培養(yǎng)(一）概念:動物細胞培養(yǎng)就是從動物體內(nèi)取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。原理：細胞增殖第15頁,共36頁，2024年2月25日，星期天有關(guān)概念細胞貼壁懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞的接觸抑制當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。

原代培養(yǎng)從機體取出后立即培養(yǎng)的細胞為原代細胞。動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。傳代培養(yǎng)將原代細胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細胞懸浮液，分裝到兩個或兩個以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。

第16頁,共36頁，2024年2月25日，星期天（二）動物細胞培養(yǎng)過程動物胚胎或幼齡動物的組織、器官配置細胞懸液剪碎用胰蛋白酶處理10代細胞轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶40-50代細胞傳代培養(yǎng)無限傳代單個細胞加培養(yǎng)液稀釋傳代10代以內(nèi)，遺傳物質(zhì)不改變，保持正常二倍體核型。傳代10-50代左右，增長緩慢以至于完全停止，部分細胞核型可能發(fā)生變化（遺傳物質(zhì)可能改變）為什么用胰蛋白酶處理？分瓶傳代培養(yǎng)原代培養(yǎng)特點：細胞貼壁、接觸抑制繼續(xù)傳代培養(yǎng)少部分細胞獲得不死性，細胞突變，遺傳物質(zhì)已經(jīng)改變，等同于癌細胞。細胞株：一般說遺傳物質(zhì)未改變細胞系：遺傳物質(zhì)已改變原代培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成動物體第17頁,共36頁，2024年2月25日，星期天動物細胞培養(yǎng)的條件:1）無菌無毒的環(huán)境：

適宜的溫度：36.5±0.5℃。適宜的酸堿度：PH：7.2-7.4液體合成培養(yǎng)基：葡萄糖、氨基酸、水無機鹽、維生素、微量元素等；通常還需加入血漿、血清等天然成分。4）氣體環(huán)境：2）營養(yǎng)：3）溫度和pH：“95％空氣+5％CO2”的混合氣體培養(yǎng)箱。氧氣是細胞代謝必須的；CO2維持培養(yǎng)液的PH。無菌處理；培養(yǎng)液中添加抗生素；定期更換培養(yǎng)液。第18頁,共36頁，2024年2月25日，星期天大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)蛋白質(zhì)生物制品（病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體）獲得大量自體的皮膚細胞，解決燒傷病人的植皮問題檢測有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的細胞毒性篩選抗癌藥物，為治療和預(yù)防癌癥及其他疾病提供理論依據(jù)（四）動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用第19頁,共36頁，2024年2月25日，星期天植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)的比較項目培養(yǎng)基結(jié)果應(yīng)用植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)均需適宜的外界條件：PH,溫度,營養(yǎng)及“無菌、無毒環(huán)境”等固體、營養(yǎng)物質(zhì)、蔗糖、植物激素培養(yǎng)成植株液體、營養(yǎng)物質(zhì)、葡萄糖、動物血清培育成細胞系或細胞株1.生產(chǎn)蛋白質(zhì)制品

（如病毒疫苗、干擾素、

單克隆抗體、動物激素）2.檢測有毒物質(zhì)等1.試管苗的快速繁殖2.無病毒植物的培育3.生產(chǎn)藥物等4.人工種子（見資料）5.轉(zhuǎn)基因植物的培育第20頁,共36頁，2024年2月25日，星期天二、動物細胞核移植技術(shù)和克隆動物（一）概念

動物細胞核移植技術(shù)是將動物的一個細胞的細胞核，移入到一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，該胚胎最終發(fā)育成完整的動物個體。（二）類型

胚胎細胞核移植、體細胞核移植利用核移植技術(shù)得到的動物稱為克隆動物?？寺∈侵干矬w通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。例如：由同一個祖先細胞分裂繁殖而形成的純細胞系（每個基因彼此相同）。

第21頁,共36頁，2024年2月25日，星期天

◆取供體細胞傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細胞.為什么？◆用的是去核的減數(shù)第二次分裂中期細胞（MⅡ中期）為什么？◆激活方法：◆激活目的：◆促融方法：電刺激◆胚胎移植至代孕受體內(nèi)妊娠、分娩三）核移植流程供體：優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奶牛受體：普通奶牛（卵母細胞的采集與培養(yǎng)）

1.體積大，易操作。2.含有促使細胞核表達全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。第22頁,共36頁，2024年2月25日，星期天1.克隆動物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白2.改良動物品種3.治療人類疾病，作為供體4.保護瀕危動物四）.體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景第23頁,共36頁，2024年2月25日，星期天1、克隆技術(shù)本身還不成熟，成功率低；2、克隆胚胎經(jīng)常出現(xiàn)遺傳發(fā)育問題；許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調(diào)等。3、克隆人的社會倫理問題；五）體細胞核移植技術(shù)存在的問題第24頁,共36頁，2024年2月25日，星期天三、動物細胞融合和單克隆抗體（一）動物細胞融合技術(shù)

動物細胞融合也稱細胞雜交，指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。1、概念第25頁,共36頁，2024年2月25日，星期天2、過程不同DNA的兩個細胞滅活病毒誘導細胞融合（先質(zhì)后核）融合后的雜交細胞進行有絲分裂（喪失感染性、保留抗原結(jié)構(gòu)）第26頁,共36頁，2024年2月25日，星期天3、實現(xiàn)動物細胞融合有什么意義呢？打破生殖隔離，使遠緣雜交成為可能；重要用途：制備單克隆抗體。第27頁,共36頁，2024年2月25日，星期天獲得雜種植株用途物理、化學方法（同左）生物：滅活的病毒物理（離心、振蕩、電刺激）化學（PEG）誘導方法使細胞分散后誘導細胞融合去除細胞壁后誘導原生質(zhì)體融合細胞融合的方法細胞膜的流動性細胞膜的流動性、植物細胞全能性原理動物細胞融合植物體細胞雜交比較項目植物體細胞雜交、動物細胞融合的比較主要用于制備單克隆抗體第28頁,共36頁，2024年2月25日，星期天

抗原動物體內(nèi)刺激

效應(yīng)B

抗體特點：產(chǎn)量低、特異性差、純度低、反應(yīng)不夠靈敏（二）單克隆抗體1、常規(guī)抗體制備：一個B淋巴細胞：只分泌一種特異性抗體2、單克隆抗體制備：雜交瘤細胞小鼠骨髓瘤細胞：能無限增殖融合單克隆抗體

培養(yǎng)第29頁,共36頁，2024年2月25日，星期天1.單克隆抗體制備過程誘導其融合的方法有哪些？原理/意義是…融合后培養(yǎng)液中有幾種細胞怎樣篩選出雜交瘤細胞，雜交瘤細胞有何優(yōu)點注射抗原的目的是什么為何要進行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測，多次篩選優(yōu)點:特異性強靈敏度高,可大量制備應(yīng)用:診斷試劑,治療疾病和運載藥物單克隆抗體第30頁,共36頁，2024年2月25日，星期天動物細胞融合技術(shù)B、BB、B瘤、瘤瘤、瘤只有雜種細胞才能活動物細胞培養(yǎng)3.單克隆抗體制備過程獲得產(chǎn)生相應(yīng)抗體的B淋巴細胞第31頁,共36頁，2024年2月25日，星期天主要用于疾病的診斷、治療和預(yù)防。若在單抗上帶上抗癌藥物制成“生物導彈”，將藥物定向帶到癌細胞所在部位，既消滅了癌細胞又不會傷害健康細胞。特點：與常規(guī)抗體相比，具有特異性強、靈敏度高、化學性質(zhì)單一的優(yōu)點。4.單克隆抗體的應(yīng)用：單克隆抗體是指：雜交瘤細胞產(chǎn)生的單一抗體第32頁,共36頁，2024年2月25日，星期天

1．下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。（1）_______________技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)。（2）根據(jù)培養(yǎng)基的用途分類，圖中HAT培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。（3）單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最大的優(yōu)越性是________________