专题2细胞工程学案

【基础知识扫描】细胞的全能性与细胞分化

1、细胞的全能性：细胞全能性的原因（内因）：生物体的每个细胞都含有 遗传信息，都有发育成为 所必需的 。细胞在生物体内没有表现全能性的原因：在生物体内细胞不表现全能性，而是 为不同的组织、器官，其原因在于 。 （1）实现细胞全能性的条件（外因）： （必要条件）、一定的 （水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（ 、 ）、适宜的条件（适宜的 、 ）。 （2）细胞全能性大小比较。

①植物细胞 动物细胞（动物细胞只有细胞核具有全能性） ②受精卵 生殖细胞（配子、精子、卵细胞） 体细胞 ③体细胞：分化程度低的 分化程度高的；、

细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的；幼嫩的细胞 衰老的细胞。

（3）细胞全能性的应用：植物的组织培养，动物的核移植（即克隆）。

2、细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在 、 和 功能上发生稳定性差异的过程。分化的实质是： 。 【预习导学】

细胞工程是指应用 生物学和 生物学的原理和方法，通过 水平或 水平的操作，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。

一、植物组织培养技术

1.概念：在 和人工控制的条件下，将 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 组织、丛芽，最终形成完整植株。

2.原理：植物细胞具有 。

3.过程：高度 的组织 ① 脱分化 组织 ② 再分化 幼根和芽 ③ 完整植株。

①脱分化： 的植物器官、组织或细胞产生 的过程。 ②再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成 等器官的过程。 ③愈伤组织：排列疏松、无规则，高度液泡化的无定型状态的薄壁细胞。

④激素使用： 、 共同使用能强烈刺激愈伤组织的形成； 细胞分裂素、生长素浓度比影响再分化过程中根和芽的发生： 过程图解

【总结归纳】 （一）植物组织培养

离体的植物器官、组织或细胞−−

→−脱分化愈伤组织−−→−再分化

根、芽→植物体。 (1)该过程体现了细胞的全能性，已分化细胞具有全能性的原因是每一个细胞都含有该物种全部的遗传物质。

(2)全能性高低的比较：受精卵(最高)>卵细胞(精子)>体细胞；植物体细胞>动物体细胞；胚胎干细胞>其它干细胞>体细胞

说明：卵细胞和精子是已分化的细胞，而受精卵和胚胎干细胞未分化；动物体细胞全能性目前只表现出细胞核全能性。

编辑：李立娜 校对：王丽娜 审核：

生物学案

动植物细胞工程

【基础知识盘点】

1．细胞工程的操作水平为_____，其目的是按照人们的意愿来__________

2．用箭头和文字写出植物组织培养的过程：_______________________________

3．植物组织培养所用细胞为___________的细胞，必须形成__________________才算完成，该过程包括__________________两阶段，其中一定不需要光照的为_________阶段，一定需要光照的为_________阶段。组织培养的原理为___________________________。植物体内的某个细胞不能进一步发育成一个植株的原因是________________________________。

4．植物组织培养所需条件__________________________________________________(三个)，所用培养基为____________培养基(物理状态)，其成分包含_____________________

(四大类)；培养基中加入激素的种类有_________________，激素的作用为。

5.植物组织培养的流程图

6．植物组织培养过程中注意的问题

(1)该过程从繁殖方式上为无性繁殖，细胞分裂方式为有丝分裂，包含脱分化和再分化两个阶段。

(2)愈伤组织是脱分化、高度液泡化的细胞，故细胞内无叶绿体，不能进行光合作用，只能以现成有机物来提供物质和能量；其代谢方式为异养、需氧；有细胞壁，有大液泡，故仍可进行质壁分离；该过程进行有丝分裂，故愈伤组织应是具有细胞周期的细胞；愈伤组织为脱分化后形成的细胞，故应视为无分化的细胞(同受精卵一样，未分化)。

(3)获取细胞产品的时期应为脱分化之后再分化之前的愈伤组织；制作人工种子需再分化后形成的胚状体阶段。【迁移拓展】同一个体不同部位的细胞形态、功能不同的原因。如人的唾液腺细胞和胰岛B细胞，两种细胞形态、功能不同。列表比较如下：

说明：①两种细胞中都既含有控制淀粉酶合成的基因，又含有控制胰岛素合成的基因，同时含有其他全部基因，只是基因的选择性表达使不同细胞中某些基因打开，转录并合成相应蛋白质，另一些基因处于关闭状态。②同一个体不同部位所有细胞基因相同的原因是这些细胞都是由受精卵一个细胞经有丝分裂形成的

（二）植物体细胞杂交

1．概念：用来自不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的方法。

2．原理：膜的流动性和细胞的全能性。

3．过程：

4、去除细胞壁的方法：。细胞融合的方法：。

细胞融合成功的标志：。

反馈练习：该图是两种不同品种的植物细胞A、B进行细胞融合的过程。

C：用酶解法去掉细胞壁，获得原生质体的过程，所用酶为纤维素酶和果胶酶；

D：在诱导剂的作用下进行诱导融合，先进行膜的融合，再进行核的融合，最后形成杂种细胞E，E细胞有三种(AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要进行筛选)；

常用的诱导方法---物理法：离心、振动、电刺激；化学法：聚乙二醇(PEG)

G：表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成； F：表示进行组织培养。

5．该技术的目的----- 植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。6．该技术在育种上应用时最大的优点：克服远缘杂交的不亲和障碍。

7．该技术培育过程中注意的问题

若上图中A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体为2X+2Y，基因型为AabbccDd，从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体、基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。

该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律，因为只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交未有此过程。

8．未解决的问题

目前还不能让杂种细胞完全按人们的需要去表达亲代的优良性状，如番茄——马铃薯。【迁移拓展】人工种子形成及其结构

人工种子是利用细胞的全能性原理，将离体培养所产生的体细胞胚或具有能发育成完整植株的分生组织(如胚状体、芽和茎段等)，包裹在一层含有营养物质并具有保护功能的外膜内，形成的在适宜条件下能够发育成完整植株的小颗粒。人工种子具备类似天然种子的基本结构和功能，

主要由三部分组成(如右图)：

(1)胚状体(分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构。

(2)供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳。

(3)具有保护作用的“人工种皮”。

人工种子优点：①可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖；②保持亲本的优良性状，因该过程为无性繁殖；③节约粮食，减少种子的使用；④可以控制添加一些物质：如加入除草剂、农药、促进生长的激素、有益菌等。

（三）植物细胞工程的应用