高中生物选修三 细胞工程

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主要原因: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,所以杂交 植株不能地上长番茄地下结马铃薯。
意义:打破了植物远缘杂交不亲和的障碍, 扩大了用于杂交的亲本组合范围。
3、植物细胞融合成功标志是什么?杂种细胞产生新的细胞壁 4、形成了杂种细胞后,如何才能得到杂种植株? 植物组织培养 脱分化 再分化
植物细胞的融合 植物细胞A 去 壁 原生质体A 方法?
植物组织培养
杂 愈 融合 杂 种 伤 的原 种 再植 脱 再 人 生质 组 原生质体B 细 分株 分 生 工 织 体AB 去 壁 胞 化 化 出 诱 AB 植物细胞B 细 导 胞 促进融合 壁 的方法?
植物组织培养 所属 范畴 原理 步骤
无性繁殖 细胞全能性 ①脱分化 ②再分化
保持优良性状 繁殖速度快、大规模生产 提高经济效益
植物体细胞杂交技术
染色体变异、基因重组 膜流动性、细胞全能性 ①去除细胞壁 ②融合形成杂种细胞 ③组织培养
意义 联系
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克服不同种生物 远源杂交的障碍
杂交技术应用了组织培养
问题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?
2.人工种子
胚状体 (1)人工种子概念 (2)人工种子组成
通过植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽 等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。
胚状体(或不定芽、顶芽和腋芽)+人工种皮
植物的胚:受精卵发育形成的幼小植 物体,是种子最重要的部分。
胚芽:位于胚的顶端,发育为植物的地上部分

胚轴: 胚芽和胚根之间,与子叶相连,以后形成 根茎相连的部分,帮助子叶破土而出。 胚根:发育成植物的主根,形成植株的根系
4、大小:
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞 植物细胞>动物细胞 注意:生物体内的细胞不表现出全能性,而是分化成不同 的组织器官
激素:细胞分裂素和生长素。两者用量的比例 影响植物细胞的发育方向。
生长素/细胞分裂素:比值高时,有利于根的分化;
生长素/细胞分裂素:比值低时,有利于芽的分化;
生长素/细胞分裂素:比值适中,促进愈伤组织的形成。
2、现代方法 将能够产生特定抗体的B淋巴细胞和具 有无限增殖能力的骨髓瘤细胞融合在一起, 形成杂交瘤细胞。
注射抗原
B淋巴 细胞
融合
骨髓瘤细胞
选择性培养基筛选 克隆化
专一抗体 检验阳性
用有限稀释法进 行单克隆,再专 一抗体检验阳性
专一抗体检验阳性
克隆化 单克隆抗体
5、单克隆抗体的概念:
由单个B淋巴细胞进行无性繁殖形成的细胞群, 产生的化学性质单一、特异性强的抗体。
细胞贴壁:培养贴附性细胞时候,细胞要能够贴附于底 物上才能生长繁殖。
接触抑制:贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞 就会停止分裂增殖。
原代培养:动物组织消化后的初次培养。包括培养的 第1代细胞与传了10代以内的细胞。 传代培养:将原代细胞从培养瓶中取出,配制成细胞悬 浮液,分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养,称 为传代培养。 细胞株:原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞,大 部分细胞衰老死亡,少数细胞存活到40~50代,这种传代 细胞为细胞株。 细胞系:细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态, 只有部分细胞由于遗传物质的改变,使其在培养条件下可 以无限制传代,这种传代细胞为细胞系。
甲胎蛋白(AFP)是一种特异性较强的肿瘤 标志物,用甲胎蛋白作为抗原免疫小鼠,制备 抗AFP单克隆抗体,并与含有放射性同位素的标 记物连接,单克隆抗体携带放射性标记物通过 全身血液渗透到所有组织。由于肿瘤细胞表面 的AFP会和单克隆抗体特异性的结合,所以放射 性同位素标记物就不断积累在肿瘤上。通过一 定的显影技术就可以发现肿瘤所在。
三、植物体细胞杂交
概念:将不同种植物的体细胞,在一定条件下融合 成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
1、去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶)后得到的是原生质体
2、两个原生质体发生融合, 细胞膜 细胞膜的流动性 首先是什么融合?利用了 物理 :离心、振动、电刺激 什么原理?什么方法? 化学: 聚乙二醇(PEG)
1.作物脱毒的原因: 长期进行无性繁殖的作物,易积累感染 的病毒,导致产量降低,品质变差
2.作物脱毒的材料: 分生区(如茎尖)的细胞 3.作物脱毒的方法: 进行茎尖组织培养 4.作物脱毒的结果: 获得脱毒苗
5.成就: 脱毒的马铃薯、草莓、菠萝、甘蔗、香蕉
(三)神奇的人工种子
1.天然种子的局限 1)培育周期长 2)优良杂种的后代会发生性状分离而丧失其 优良特性 3)生产会受到季节、气候和地域的限制,并 且需要占用大量的土地实现制种
注意:动物细胞的融 合也需要把多个两种细 胞放在一起,让它们随 机融合后,再从中筛选 杂交细胞。
意义:突破了有性杂交方法的局限, 使远缘杂交(种间、属间、科间、动植物 之间)成为可能。
三、单克隆抗体 1、传统抗体的获得方法 长期以来,为了获得抗体,采用的是把某 种抗原反复注射到动物体内,然后从动物血 清中分离出所需抗体的方法。用这种方法获 得的抗体,不仅产量低,而且抗体的特异性 差,纯度低,反应不够灵敏。
白菜
甘蓝
白菜-甘蓝
白菜-甘蓝的优点:生长周期短、耐热 性强、易于储藏等。
• 繁殖植物的新途径 –微型繁殖 –作物脱毒 –人工种子 • 育种新方法 –单倍体育种 –诱导突变体 • 细胞产物的工厂化生产
一、 植物繁殖的新途径
(一)微型繁殖技术(也称快速繁殖技术)
1.概念: 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
动物细胞工程
动物细胞培养 核移植 动物细胞工 程常用技术 动物细胞融合 单克隆抗体技术
一、动物细胞培养 1.概念:从动物有机体中取出 相关的组织,将它分散成单个细胞, 然后放在适宜的培养基中,让这些 细胞生长和增殖。
2.动物细胞的培养过程 取幼龄动物组织块
幼龄动物
剪碎组织 胰蛋白酶处理 细胞培养 分散成单个细胞
2.优点:
1)保持优良品种的遗传特性 2)高效快速地实现种苗的大量繁殖
3.成就:
兰花、生菜、杨树、无子西瓜的试管苗
病毒容易沿植物体的维管组织传播,而分 生组织区中缺乏维管系统,因此不含病毒。 故选用分生组织进行植物组织培养可以让 培育出来的植物不会或极少感染病毒。 分生组织常见分布在茎尖、根尖。
(二)作物脱毒
2.体细胞核移植技术的应用前景
专题2 细胞工程
什么叫细胞工程?包括哪两大领域?
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。
植物细胞工程
一、植物组织培养
植物组织培养就是在无菌和人工 控制条件下,将离体的植物器官、 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, 诱导其产生愈伤组织、丛芽,最 终形成完整的植株。
结果: 形成单核的杂交细胞 原理: 细胞膜的流动性
物理法:离心、振动、电激
诱导 方法: 化学法:聚乙二醇(PEG) 生物法:灭活的病毒
动物细胞融合
细胞核 病毒颗粒
细胞核
灭活的病毒颗粒黏附在细胞表面 细胞融合,形成杂种细胞
细胞膜被病毒颗粒穿过
细胞膜连接
病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与 细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝 集,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新 排布,细胞膜打开,细胞发生融合。 灭活:是指用物理或化学手段使病毒失 去感染细胞的能力,但是并不破坏病毒的抗 原结构。
已经分化的细胞,经过 由高度液泡化的薄壁 激素诱导后,失去其特有的 细胞形成具有分生能 结构和功能而变成未分化的 细胞的过程,又称去分化。 力的未分化的组织。
切取 形成层 移栽
无菌 接种
脱分化
诱导愈伤组织 的形成 再分化
脱分化产生的愈伤组织在激素诱导 培养室 试管苗的形成 重新分化成根或芽等器官的过程。
胚具1片子叶的,称单子叶植物(它的营养 子叶: 主要来自胚乳),如玉米,
具2片子叶的,称双子叶植物(它的营养主要 来自子叶),如花生
二 作物新品种的培育
(一)单倍体育种 花药 接种 花粉细胞培养
脱分化
愈伤 组织 再分化
正常 染色体加倍 植株 秋水仙素 优点:
单倍体 移栽 植株
分化出 小植物
1、后代都是纯合子。 2、明显缩短了育种年限。
10代以内的细胞保持一般保持正常二倍体的核型
3、细胞核移植生产的克隆动物是对体细胞供体动物进 行了100%的复制吗?为什么? 不是,克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核,但核外 还有少部分DNA(如线粒体DNA)来自受体卵母细胞。
4、细胞核移植为何选用去核的卵母细胞? • 卵母细胞具有体积大、易操作、营养物质丰富以及 细胞质含有促进细胞核全能性表达的物质的特点
植物组织培养和动物细胞培养的比较
比较项目 原理 植物组织培养 细胞的全能性 固体培养基 动物细胞培养 细胞增殖 液体培养基
培养基性质
培养基特有成 分 培养结果 培养目的
蔗糖 植物 激素
植物体 快速繁殖、 培育 无病毒植株
葡萄糖 动物 血清
细胞株、细胞系 获得细胞或细 胞分泌蛋白
二、动物细胞融合
概念: 指两个或多个动物细胞结合形 成一个细胞的过程。
6、单克隆抗体的优点: 特异性强、灵敏度高、产量大
单克隆抗体的应用
1、诊断试剂
准确、高效、简易、快速 2、运载药物—“生物导弹”
抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体 在受精后不久,胎盘滋养层细胞就会分泌人 绒毛膜促性腺激素(HCG),是由受孕妇女体内胎 盘产生的一种糖蛋白类激素,在孕妇的尿液中大 量存在。而在非妊娠妇女尿液中几乎不含有。
克隆动物:用核移植的方法得到的动物。 克隆(clone):是指通过无性生殖而产生的具 有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。 指个体、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物。
1、核移植之前,为何要去掉受体卵母细胞的核? 为使核移植动物的核遗传物质全部来自有利用价值 的动物提供的细胞。 2、用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内 的细胞,为什么?
生物导弹: 用癌细胞作为抗原,免疫小鼠,制备抗癌 细胞单克隆抗体,并与抗癌药物连接,便制成 了生物导弹,注入患者体内,借助单克隆抗体 的导向作用,将药物定向带到癌细胞所在位置, 在原位杀死癌细胞。这样既不损伤正常细胞, 又减少了药剂的用量。
四、动物体细胞核移植技术和克隆动物
核移植:是将动物的一个细胞的细胞核,移入一个 已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一 个新的胚胎,这个新的胚胎最终发育为动物个体。
二、细胞的全能性
1、定义: 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞,
都具有发育成完整生物体的潜能。
2、原因:
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
3、差异:
(1)与细胞分化呈反比,分化程度低全能性反而高。 (2)受精卵最高,生殖细胞较高,体细胞低
细胞贴壁现象
接触抑制
细胞在贴壁生长 过程中,随着细胞分 裂,数量不断增加, 最后形成单层细胞, 此时细胞间相互接 触,细胞分裂和生长 停止。
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官 胰蛋白酶 单个细胞 加培养液 细胞悬浮液 原代培养 10代细胞 (分装前) 细胞株 50代细胞 传代培养 细胞系 无限传代
(二)突变体的利用 1.产生原因:
在植物的组织培养过程中,由于培养细胞 一直处于不断的分生状态,易受到培养条 件和外界压力的影响而产生突变。
2.利用: 筛选对人们有利突变体,进而培育成新品种。
比较: 单倍体育种: 优点: 明显缩短育种年限 育种原理: 染色体变异 突变体的利用: 优点: 能够产生新性状 育种原理: 基因突变 植物体细胞杂交育种 优点: 克服远缘杂交不亲和障碍 育种原理: 染色体变异
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