细胞工程课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题,2,细胞工程,1996,年,7,月,5,日,世界上第一只体细胞克隆动物,-,克隆羊,多利,诞生于英国,标志着一种新的生物技术,-,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,!,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,细胞水平,或,细胞器水平,上的操作，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。,什么叫细胞工程？包括哪两大领域？,细胞工程,应用的原理和方法,研究的水平,研究的目的,细胞生物学和分子生物学,细胞整体水平或细胞器水平,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,概念,植物细胞工程,动物细胞工程,理论基础,细胞的全能性,分类,主要技术,植物组织培养,植物体细胞杂交,动物细胞培养,动物细胞融合,单克隆抗体技术,胚胎移植,核移植,植物细胞工程技术,动物细胞工程技术,2.1 植物细胞工程,2.1.1,植物细胞工程的基本技术,所采用技术的理论基础,植物细胞工程,植物组织培养,植物体细胞杂交,植物细胞的全能性,通常采用的技术手段,细胞的全能性,1,、定义,:,2,、原理,:,3,、差异,:,4,、大小：,5,、潜在全能性的原因,:,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。,生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从理论上讲，生物体的每一个,活细胞,都应该具有全能性。,受精卵的全能性,最高,受精卵分化后的细胞中，体细胞的全,能性比生殖细胞的,低,。,基因的选择性表达,受精卵生殖细胞体细胞,植物细胞动物细胞,思考讨论：为什么体内细胞没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官？,基因在特定空间和时间条件下,选择性表达,的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。,Schwann,在,1839,年明确的指出：,“,如果具有与有机体内一样的条件时，每个细胞应该可以独立生活和发展,”,。,德国著名植物学家,G.Haberlandt,在细胞学说的基础上于,1902,年提出了细胞全能性学说。他认为，高等植物的组织、器官可以不断分割，直到单个细胞。如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力，那么，可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体。,背景资料,植物组织培养的发展简史,探索阶段,（,19,世纪初,30,年代中）,德国植物生理学家,HaHerlandt,首次进行了植物细胞培养实验,奠基阶段,（,30,50,年代）,1934,年，,White,培养番茄离体根尖成功,1939,年，,Gautheret,连续培养胡萝卜根形成层首次成功,White:,烟草种间杂种的瘤组织进行组培,Nobecourt,：,胡萝卜进行组培,以上三人是植物组织培养的奠基人,迅速发展阶段,（,60,年代后）,原生质体，花药，快繁技术迅速发展,植物组织培养的发展简史,1958,年,Steward,和,Reinert,用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚，并进而获得了完整植株。,科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。,植物组织培养（实现全能性,必要,条件）：,离体状态,有一定营养物质、激素和其他外界条件（如无菌、,pH,等）,关键词：,外植体、脱分化、再分化、愈伤组织,一、植物组织培养,植物组织培养,外植体：,从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官,（条件一：离体）,外植体：,1,）,外植体灭菌消毒（根尖、茎、芽、嫩叶、种子、花粉等）,2,）用消毒过的器械将外植体置于培养皿上,3,）切取所需的外植体,4,）将外植体接种于培养容器的培养基上,整个试验在超净工作台上进行，保持无菌！,外植体经过一段时间在培养基上生长后，会形成愈伤组织,切取,接种,植物组织培养,定义：含有一定营养成分，供组织培养植物生长的基质,矿质元素：大量元素及微量元素,有机营养成分,含,N,物质：包括维生素和某些有机添加物,碳源：蔗糖,琼脂：起支持作用,植物激素：生长素、细胞分裂素等,愈伤组织的形成,愈伤组织：,在人工培养基上由外植体长出来的一团无序生长的薄壁细胞（细胞排列疏松、无规则、高度液泡化的无定形的薄壁细胞）。,愈伤组织的形成,接种,植物组织培养（试管苗的形成）,培养室,试管苗大规模培养,移栽,经过炼苗的小苗，可以和一般植物一样进行大规模栽培,过程,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,根、芽,植物体,外植体,脱分化,植物激素：,细胞分裂素、生长素,再分化,植物组织培养,植物组织培养条件,：,含有全部营养成分的培养基、一定的温度、空气、无菌环境、适合的,PH,、,适时光照等。,请同学们讨论如何实现,?,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。,二、植物体细胞杂交技术,这幅番茄,马铃薯图利用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？,因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。,1972,年卡尔森等通过两个烟草品种之间原生质体的融合，获得了第一个体细胞杂种,。,1978,年梅尔彻斯,(Melchers),等首次获得了番茄和马铃薯的属间体细胞杂种,“,Potamato,”,。,目前，已得到栽培烟草与野生烟,草、栽培大豆与野生大豆、籼稻与野,生稻、籼稻与粳稻、小麦与鹅冠草等,细胞杂种及其后代，获得了有价值的,新品系或育种上有用的新材料。,背景资料,1,、定义：,用两个来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。,2,、优势,（,与有性杂交方法比较）,：,打破了不同种生物间的生殖隔离限制，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。,植物体细胞杂交,植物细胞,A,植物细胞,B,原生质体,A,原生质体,B,原生质体融合,正在融合的原生质体,再生出细胞壁,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,去细胞壁,纤维素酶,果胶酶,物理方法,化学方法：,离心,振动,电刺激,聚乙二醇,细胞分裂,植物组织培养,植物细胞融合,酶,解法,人工诱导方法,3,、过程,4,、成果和尚未解决的问题：,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。,未解决问题：,尚未让杂种植物按照人们的需要,表现出亲代的优良性状,杂种细胞,AA,A,A,杂种细胞,BB,B,B,A,B,杂种细胞,AB,白菜,甘蓝,白菜甘蓝,1.,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？,马铃薯,番茄没有像人们预想的那样地上长番茄、地下结马铃薯，主要原因是：,生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相互调控、相互影响的，,所以马铃薯,番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。,2.,自然界中有一种含有叶绿体的原生动物,眼虫，说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活，请探讨：动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗？如果理论上可行，请设计出具体实验方案。,1.,对细胞全能性的表述正确的是,A.,非离体植物细胞能够表现出全能性,B.,动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现,C.,单克隆抗体的制备原理依据是细胞的全能性,D.,花粉培育成单倍体是细胞全能性的体现,2.,植物细胞表现出全能性的必要条件是,A.,给予适宜的营养和外界条件,B.,脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件,C.,导入其他植物细胞的基因,D.,将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内,3.在生物体的所有细胞中，全能性最高的是,A卵细胞 B 植物花粉 C体细胞 D.受精卵,4.,在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，是因为：,A.,细胞丧失了全能性,B.,基因的表达有选择性,C.,不同的细胞内基因不完全相同,D.,在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化,5.,植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是,细胞的全能性 离体植物器官，组织或细胞 根，芽生长素和细胞分裂素 生长素和乙烯 愈伤组织再分化 脱分化 植物体,A,和,B,和,C,和,D,和,6.,植物组织培养可以形成愈伤组织，下列有关愈伤组织的叙述错误的是,A.,愈伤组织是离体细胞经过脱分化形成的,B.,形成愈伤组织的培养基不需含有机分子,C.,愈伤组织可以形成具有生根能力的胚状结构,D.,愈伤组织细胞的线粒体和核糖体可能发生碱基互补配对,7.,能刺激愈伤组织形成的诱导剂是,A.,细胞分裂素和生长素,B.,赤霉素,C.,生长素和赤霉素,D.,细胞分裂素和乙烯,8.,将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件中不需要的是,A,、具有完整细胞核的细胞,B,、一定的营养物质和植物激素,C,、离体状态,D,、导入指定基因,9.,（多选）植物体细胞的组织培养常被用于保留杂种优势。因为植物组织培养的过程,A.,不可能发生基因突变,B.,生殖方式属于无性生殖,C.,子代不发生性状分离,D.,体细胞内不存在等位基因,10.,植物体细胞杂交的目的是,A.,用酶解法去掉细胞壁分离出有活力的原生质体,B.,以人工诱导法使两个不同植物的原生质体融合,C.,用植物组织培养法培养融合的原生质体得到杂种植株,D.,通过以上三者来完成,11.,在细胞工程,原生质体融合育种技术中，、其技术的重要一环是将营养细胞的细胞壁除心去，通常是采用纤维素酶的酶解破壁法处理。如将去掉了细胞壁的成熟植物细胞置于清水中，细胞最终将,A.,皱缩,B.,胀破,C.,呈球形,D.,保持原状,12.(,多选,),有关原生质体的下列叙述中，正确的是,A.,组成原生质体的主要生命物质是蛋白质和核酸,B.,原生质体包括细胞膜、液泡膜及两者之间的原生质,C.,被脱掉细胞壁的植物裸露细胞是原生质体,D.,原生质体只能用于植物细胞工程,13.2006,年普通高等学校招生全国统一考试理科综合能力测试（北京卷）以下不能说明细胞全能性的实验是,A.,胡萝卜韧皮部细胞培育出植株,B.,紫色糯性王米种子培育出植株,C.,转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株,D.,番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植株,已分化的细胞，在一定的条件下，重新回复到原始的未分化状态，也就是,由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，,称为植物细胞的,脱分化,。,脱分化产生的愈伤组织继续培养又可以重新分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的,再分化,。,返 回,