高中生物選修專題二細(xì)胞工程

高中生物選修專題二細(xì)胞工程所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ)

植物細(xì)胞工程通常采用的技術(shù)手段

植物組織培養(yǎng)

植物體細(xì)胞雜交植物細(xì)胞的全能性一、植物細(xì)胞工程

第2頁(yè),共33頁(yè)，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(guò)程（分化）（未分化）有分生能力需光照幼芽或幼根？條件？特點(diǎn)？①適宜溫度、無(wú)光照、pH和無(wú)菌環(huán)境。②無(wú)機(jī)、有機(jī)成分和植物激素（生長(zhǎng)素，細(xì)胞分裂素和赤霉素等）無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞高度液泡化排列疏松、無(wú)規(guī)則分化程度低去分化較易離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織原理:植物細(xì)胞全能性第3頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）植物體細(xì)胞雜交技術(shù)AB去掉細(xì)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(xì)胞1、過(guò)程愈傷組織雜種植株植物體細(xì)胞的融合原理：細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物組織培養(yǎng)原理:植物細(xì)胞的全能性第4頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物A細(xì)胞植物B細(xì)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(xì)胞脫分化去壁的常用方法：酶解法（纖維素酶、果膠酶等）誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法：物理方法：離心、振動(dòng)、電刺激等化學(xué)方法：聚乙二醇（PEG）融合成功的標(biāo)志人工誘導(dǎo)篩選愈傷組織雜種植株再分化1、植物體細(xì)胞雜交的過(guò)程第5頁(yè),共33頁(yè)，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(xì)胞雜交克服了遠(yuǎn)緣雜交不親合的障礙，大大擴(kuò)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(jià)值的雜種植株品種。第6頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、植物細(xì)胞工程的實(shí)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(diǎn)：

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(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、培育脫毒作物

原因：無(wú)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(huì)導(dǎo)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(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得脫毒苗。三、植物細(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用第8頁(yè),共33頁(yè)，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(zhǎng)成幼苗優(yōu)點(diǎn)后代無(wú)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(xì)胞工程的實(shí)際應(yīng)用第9頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、植物細(xì)胞工程的實(shí)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(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)第10頁(yè),共33頁(yè)，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(guò)程。據(jù)圖回答：（1）圖中①表示的是該花粉培養(yǎng)過(guò)程中的

過(guò)程，②表示的是

過(guò)程，X代表的是

，③表示的是

過(guò)程，④表示的是誘導(dǎo)

過(guò)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(guò)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(lái)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(shuō)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(xì)胞的全能性第11頁(yè),共33頁(yè)，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(duì)植株進(jìn)行

，才能使其結(jié)實(shí)產(chǎn)生后代（乙），否則植株甲只有通過(guò)

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(kāi)辟育種新途徑。染色體加倍處理無(wú)性繁殖乙一明顯縮短育種年限第12頁(yè),共33頁(yè)，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(guò)無(wú)菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的育種過(guò)程。(1)愈傷組織是花粉細(xì)胞不斷分裂后的形成的不規(guī)則細(xì)胞團(tuán)，愈傷組織形成中，必須從培養(yǎng)基中獲得__________。(2)要促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長(zhǎng)，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(guò)程必須給予光照，其原因是_____________利用光照制造有機(jī)物，供試管苗生長(zhǎng)。(4)試管苗的細(xì)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(yíng)養(yǎng)(水、無(wú)機(jī)鹽、蔗糖等能量物質(zhì))和小分子有機(jī)物生長(zhǎng)素細(xì)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(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、動(dòng)物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交等強(qiáng)調(diào)：

是其他動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

動(dòng)物細(xì)胞核移植

動(dòng)物細(xì)胞融合

單克隆抗體制備等動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)回顧：常用的技術(shù)手段：第14頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)(一）概念:動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物體內(nèi)取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。原理：細(xì)胞增殖第15頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天有關(guān)概念細(xì)胞貼壁懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。細(xì)胞的接觸抑制當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。

原代培養(yǎng)從機(jī)體取出后立即培養(yǎng)的細(xì)胞為原代細(xì)胞。動(dòng)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(xì)胞從培養(yǎng)瓶中取出，配制成細(xì)胞懸浮液，分裝到兩個(gè)或兩個(gè)以上的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)，稱為傳代培養(yǎng)。

第16頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程動(dòng)物胚胎或幼齡動(dòng)物的組織、器官配置細(xì)胞懸液剪碎用胰蛋白酶處理10代細(xì)胞轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶40-50代細(xì)胞傳代培養(yǎng)無(wú)限傳代單個(gè)細(xì)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(zhǎng)緩慢以至于完全停止，部分細(xì)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(diǎn)：細(xì)胞貼壁、接觸抑制繼續(xù)傳代培養(yǎng)少部分細(xì)胞獲得不死性，細(xì)胞突變，遺傳物質(zhì)已經(jīng)改變，等同于癌細(xì)胞。細(xì)胞株：一般說(shuō)遺傳物質(zhì)未改變細(xì)胞系：遺傳物質(zhì)已改變?cè)囵B(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成動(dòng)物體第17頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的條件:1）無(wú)菌無(wú)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(wú)機(jī)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(yíng)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(xì)胞代謝必須的；CO2維持培養(yǎng)液的PH。無(wú)菌處理；培養(yǎng)液中添加抗生素；定期更換培養(yǎng)液。第18頁(yè),共33頁(yè)，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(xì)胞，解決燒傷病人的植皮問(wèn)題檢測(cè)有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用第19頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天植物組織培養(yǎng)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的比較項(xiàng)目培養(yǎng)基結(jié)果應(yīng)用植物組織培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)均需適宜的外界條件：PH,溫度,營(yíng)養(yǎng)及“無(wú)菌、無(wú)毒環(huán)境”等固體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、蔗糖、植物激素培養(yǎng)成植株液體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、葡萄糖、動(dòng)物血清培育成細(xì)胞系或細(xì)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(dòng)物激素）2.檢測(cè)有毒物質(zhì)等1.試管苗的快速繁殖2.無(wú)病毒植物的培育3.生產(chǎn)藥物等4.人工種子（見(jiàn)資料）5.轉(zhuǎn)基因植物的培育第20頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物（一）概念

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

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

第21頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天

◆取供體細(xì)胞傳代培養(yǎng)10代以內(nèi)的細(xì)胞.為什么？◆用的是去核的減數(shù)第二次分裂中期細(xì)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(xì)胞的采集與培養(yǎng)）

1.體積大，易操作。2.含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件。第22頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.克隆動(dòng)物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白2.改良動(dòng)物品種3.治療人類疾病，作為供體4.保護(hù)瀕危動(dòng)物四）.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景第23頁(yè),共33頁(yè)，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(wèn)題；許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過(guò)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(huì)倫理問(wèn)題；五）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題第24頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、動(dòng)物細(xì)胞融合和單克隆抗體（一）動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)

動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交，指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程。融合后形成的具有兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞，稱為雜交細(xì)胞。1、概念第25頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、過(guò)程不同DNA的兩個(gè)細(xì)胞滅活病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合（先質(zhì)后核）融合后的雜交細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂（喪失感染性、保留抗原結(jié)構(gòu)）第26頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、實(shí)現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞融合有什么意義呢？打破生殖隔離，使遠(yuǎn)緣雜交成為可能；重要用途：制備單克隆抗體。第27頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天獲得雜種植株用途物理、化學(xué)方法（同左）生物：滅活的病毒物理（離心、振蕩、電刺激）化學(xué)（PEG）誘導(dǎo)方法使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合細(xì)胞融合的方法細(xì)胞膜的流動(dòng)性細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞全能性原理動(dòng)物細(xì)胞融合植物體細(xì)胞雜交比較項(xiàng)目植物體細(xì)胞雜交、動(dòng)物細(xì)胞融合的比較主要用于制備單克隆抗體第28頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天

抗原動(dòng)物體內(nèi)刺激

效應(yīng)B

抗體特點(diǎn)：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(gè)B淋巴細(xì)胞：只分泌一種特異性抗體2、單克隆抗體制備：雜交瘤細(xì)胞小鼠骨髓瘤細(xì)胞：能無(wú)限增殖融合單克隆抗體

培養(yǎng)第29頁(yè),共33頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.單克隆抗體制備過(guò)程誘導(dǎo)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(xì)胞怎樣篩選出雜交瘤細(xì)胞，雜交瘤細(xì)胞有何優(yōu)點(diǎn)注射抗原的目的是什么為何要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢