高中生物选修三细胞工程学习教案

1、会计学1高中生物选修三高中生物选修三 细胞工程细胞工程第一页，编辑于星期三：六点 五十一分。 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理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，通过和方法，通过细胞水平细胞水平或或细胞器水平细胞器水平上的操作，按照人上的操作，按照人们的意愿来们的意愿来改变改变细胞内的细胞内的遗传物质遗传物质或或获得细胞产品获得细胞产品的一门的一门综合科学技术。综合科学技术。什么叫细胞工程？包括哪两大领域？什么叫细胞工程？包括哪两大领域？第1页/共47页第二页，编辑于星期三：六点 五十一分。 植物组织培养就是在植物组织培养就是在无菌无菌和和人工控人工控制制条件下，将

2、条件下，将离体离体的植物器官、的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培组织、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，最终形导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。成完整的植株。第2页/共47页第三页，编辑于星期三：六点 五十一分。切取切取形成层形成层无菌无菌接种接种诱导愈伤组织诱导愈伤组织的形成的形成试管苗的形成试管苗的形成培养室培养室移栽移栽脱分化脱分化再分化再分化已经分化已经分化的细胞，经过的细胞，经过激素激素诱导后，失去其特有的诱导后，失去其特有的结结构和功能构和功能而变成而变成未分化未分化的细的细胞的过程，又称胞

3、的过程，又称去分化去分化。由高度由高度液泡化液泡化的的薄壁细薄壁细胞胞形成具有形成具有分生分生能力的能力的未分化未分化的组织。的组织。脱分化产生的愈伤组织在激素诱导重新脱分化产生的愈伤组织在激素诱导重新分化成根或芽等器官的过程。分化成根或芽等器官的过程。第3页/共47页第四页，编辑于星期三：六点 五十一分。1 1、定义：、定义： 具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都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。具有发育成完整生物体的潜能。 2 2、原因：、原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的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全套遗传物质

4、质，都有发育成为完整个体所必需的，都有发育成为完整个体所必需的全部基因全部基因二、细胞的全能性二、细胞的全能性3 3、差异：、差异： （1 1）与细胞分化呈反比，分化程度低全能性反而高。）与细胞分化呈反比，分化程度低全能性反而高。（2 2）受精卵）受精卵最高最高，生殖细胞，生殖细胞较高较高，体细胞，体细胞低低 受精卵受精卵生殖细生殖细胞胞体细体细胞胞4 4、大小：、大小：植物细胞动物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器官第4页/共47页第五页，编辑于星期三：六点 五十一分。激素：激素：细胞分

5、裂素细胞分裂素和和生长素生长素。两者用量的比例影。两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。响植物细胞的发育方向。生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素: :比值高时，有利于比值高时，有利于根根的分化；的分化；生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素: :比值低时，有利于比值低时，有利于芽芽的分化；的分化；生长素生长素/ /细胞分裂素细胞分裂素: :比值适中，促进比值适中，促进愈伤组织的形成愈伤组织的形成。第5页/共47页第六页，编辑于星期三：六点 五十一分。第6页/共47页第七页，编辑于星期三：六点 五十一分。 概念：概念：将不同种植物的体细胞，在一定条件下融合成杂种将不同种植物的体细胞，在一定条

6、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。细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。1 1、去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶）后得到的是原生质体、去除细胞壁（纤维素酶、果胶酶）后得到的是原生质体第7页/共47页第八页，编辑于星期三：六点 五十一分。物理物理 ：离心、振动、电刺激：离心、振动、电刺激 化学化学: : 聚乙二醇聚乙二醇(PEG)(PEG)2 2、两个原生质体发生融合、两个原生质体发生融合，首先是什么融合？利用了，首先是什么融合？利用了什么原理？什么方法？什么原理？什么方法？ 细胞膜细胞膜细胞膜的流动性细胞膜的流动性3 3、植物细胞融合成功标志是什么？、植物细胞融合成功标志

7、是什么？杂种细胞产生新的细胞壁杂种细胞产生新的细胞壁4 4、形成了杂种细胞后，如何才能得到杂种植株？、形成了杂种细胞后，如何才能得到杂种植株？植物组织培养植物组织培养脱分化脱分化再分化再分化第8页/共47页第九页，编辑于星期三：六点 五十一分。杂杂种种植植株株融合融合的原的原生质生质体体ABAB再再生生出出细细胞胞壁壁脱脱分分化化愈愈伤伤组组织织再再分分化化植物细胞的融合植物细胞的融合植物组织培养植物组织培养植物细胞植物细胞A A原生质体原生质体B B原生质体原生质体A A杂杂种种细细胞胞ABAB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合的促进融合的方法？方法？植物细胞植物细胞B

8、 B第9页/共47页第十页，编辑于星期三：六点 五十一分。无性繁殖无性繁殖细胞全能性细胞全能性脱分化脱分化再分化再分化保持优良性状保持优良性状繁殖速度快、大规模生产繁殖速度快、大规模生产提高经济效益提高经济效益杂交技术应用了组织培养杂交技术应用了组织培养克服不同种生物远源克服不同种生物远源杂交的障碍杂交的障碍去除细胞壁去除细胞壁融合形成杂种细胞融合形成杂种细胞组织培养组织培养膜流动性、细胞全能性膜流动性、细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组第10页/共47页第十一页，编辑于星期三：六点 五十一分。问题问题1：为什么为什么“番茄番茄马铃薯马铃薯”超级杂种植株超级杂种植株没有如科学家

9、所想像的那样，地上长番茄地下没有如科学家所想像的那样，地上长番茄地下结马铃薯？结马铃薯？主要原因：主要原因：生物基因的表达不是孤立的，它们之间是相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，所以马铃薯互调控、相互影响的，所以马铃薯番茄杂交植株的细番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些胞中虽然具备两个物种的遗传物质，但这些遗传物质遗传物质的表达受到相互干扰的表达受到相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的，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。地下结马铃薯。意义：意义：

10、打破了植物远缘杂交不亲和的障碍，扩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。大了用于杂交的亲本组合范围。第11页/共47页第十二页，编辑于星期三：六点 五十一分。第12页/共47页第十三页，编辑于星期三：六点 五十一分。第13页/共47页第十四页，编辑于星期三：六点 五十一分。（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）（一）微型繁殖技术（也称快速繁殖技术）一、一、 植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径第14页/共47页第十五页，编辑于星期三：六点 五十一分。第15页/共47页第十六页，编辑于星期三：六点 五十一分。1.1.作物脱毒的原因作物脱毒的原因: :2.2.作物脱毒的材料作物

11、脱毒的材料: :3.3.作物脱毒的方法作物脱毒的方法: :4.4.作物脱毒的结果作物脱毒的结果: :长期进行无性繁殖的作物，易积累感染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，品质变差的病毒，导致产量降低，品质变差分生区（如茎尖）的细胞分生区（如茎尖）的细胞进行茎尖组织培养进行茎尖组织培养获得脱毒苗获得脱毒苗5.5.成就成就: :（二）作物脱毒（二）作物脱毒脱毒的马铃薯、草莓、菠萝、甘蔗、香蕉脱毒的马铃薯、草莓、菠萝、甘蔗、香蕉第16页/共47页第十七页，编辑于星期三：六点 五十一分。（三）神奇的人工种子（三）神奇的人工种子第17页/共47页第十八页，编辑于星期三：六点 五十一分

12、。胚状体第18页/共47页第十九页，编辑于星期三：六点 五十一分。植物的胚：受精卵发育形成的幼小植物体植物的胚：受精卵发育形成的幼小植物体，是种子最重要的部分。，是种子最重要的部分。胚芽：胚芽：位于胚的顶端，发育为植物的地上部分位于胚的顶端，发育为植物的地上部分胚轴：胚轴：胚根：胚根：发育成植物的主根，形成植株的根系发育成植物的主根，形成植株的根系子叶：子叶：胚芽和胚根之间，与子叶相连，以后形成胚芽和胚根之间，与子叶相连，以后形成根茎相连的部分，帮助子叶破土而出。根茎相连的部分，帮助子叶破土而出。胚具胚具1片子叶的，称单子叶植物（它的营养片子叶的，称单子叶植物（它的营养主要来自胚乳），如玉米，

13、主要来自胚乳），如玉米，具具2片子叶的，称双子叶植物（它的营养主要片子叶的，称双子叶植物（它的营养主要来自子叶），如花生来自子叶），如花生胚胚第19页/共47页第二十页，编辑于星期三：六点 五十一分。（一）单倍体育种（一）单倍体育种二 作物新品种的培育 秋水仙素秋水仙素第20页/共47页第二十一页，编辑于星期三：六点 五十一分。（二）突变体的利用第21页/共47页第二十二页，编辑于星期三：六点 五十一分。第22页/共47页第二十三页，编辑于星期三：六点 五十一分。 动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合单克隆抗体技术单克隆抗体技术 核移植核移植动物细胞工动物细胞工程常用技术程常用技术

14、第23页/共47页第二十四页，编辑于星期三：六点 五十一分。一、动物细胞培养一、动物细胞培养 1. 1.概念：概念：从动物有机体中从动物有机体中取出取出相相关的组织关的组织, ,将它将它分散分散成单个细胞成单个细胞, ,然然后放在适宜的培养基中后放在适宜的培养基中, ,让这些让这些细胞细胞生长和增殖生长和增殖。第24页/共47页第二十五页，编辑于星期三：六点 五十一分。幼龄动物幼龄动物剪碎组织剪碎组织胰蛋白酶处理胰蛋白酶处理细胞培养细胞培养分散成单个细胞分散成单个细胞取幼龄动物组织块取幼龄动物组织块第25页/共47页第二十六页，编辑于星期三：六点 五十一分。细胞贴壁：细胞贴壁：培养贴附性细胞时

15、候，细胞要能够培养贴附性细胞时候，细胞要能够贴附贴附于底物上才于底物上才能生长繁殖。能生长繁殖。接触抑制：接触抑制：贴壁细胞分裂生长到表面相互贴壁细胞分裂生长到表面相互接触接触时，细胞就会时，细胞就会停止停止分裂增殖。分裂增殖。原代培养：原代培养：动物组织消化后的初次培养。包括培养的第动物组织消化后的初次培养。包括培养的第1代细胞与传了代细胞与传了10代以内的细胞。代以内的细胞。传代培养：传代培养：将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液将原代细胞从培养瓶中取出，配制成细胞悬浮液，分装分装到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传到两个或两个以上的培养瓶中继续培养，称为传代培养。代培养。细胞

16、株：细胞株：原代细胞一般传至原代细胞一般传至10代左右细胞生长停滞，大部代左右细胞生长停滞，大部分细胞衰老死亡，少数细胞存活到分细胞衰老死亡，少数细胞存活到4050代，这种传代细代，这种传代细胞为细胞株。胞为细胞株。细胞系：细胞系：细胞株传代至细胞株传代至50代后又出现细胞生长停滞状态，只有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。，这种传代细胞为细胞系。第26页/共47页第二十七页，编辑于星期三：六点 五十一分。细胞贴壁现象细胞贴壁现象第27页/共47页第二十八页

17、，编辑于星期三：六点 五十一分。 细胞在贴壁生长细胞在贴壁生长过程中过程中, ,随着细胞分随着细胞分裂裂, ,数量不断增加数量不断增加, ,最最后形成单层细胞后形成单层细胞, ,此此时细胞间相互接触时细胞间相互接触, ,细胞分裂和生长停细胞分裂和生长停止。止。接触抑制接触抑制第28页/共47页第二十九页，编辑于星期三：六点 五十一分。动物胚胎或幼龄动物的组织、器官动物胚胎或幼龄动物的组织、器官细胞悬浮液细胞悬浮液胰蛋白酶胰蛋白酶1010代细胞代细胞原代培养原代培养5050代细胞代细胞细胞株细胞株无限传代无限传代细胞系细胞系传代培养传代培养单个细胞单个细胞加培养液加培养液（分装前）（分装前）第2

18、9页/共47页第三十页，编辑于星期三：六点 五十一分。细胞的全能性细胞的全能性细胞增殖细胞增殖固体培养基固体培养基液体培养基液体培养基蔗糖蔗糖 植物植物激素激素葡萄糖葡萄糖 动物动物血清血清植物体植物体细胞株、细胞系细胞株、细胞系快速繁殖、快速繁殖、 培育无培育无病毒植株病毒植株获得细胞或细胞获得细胞或细胞分泌蛋白分泌蛋白第30页/共47页第三十一页，编辑于星期三：六点 五十一分。二、动物细胞融合二、动物细胞融合概念：概念：指两个或多个动物细胞指两个或多个动物细胞结合结合形形成一个细胞的过程。成一个细胞的过程。结果：结果：形成单核的杂交细胞形成单核的杂交细胞原理：原理：细胞膜的流动性细胞膜的流

19、动性诱导诱导方法方法：物理法：离心、振动、电激物理法：离心、振动、电激化学法：聚乙二醇（化学法：聚乙二醇（PEG)PEG)生物法：灭活的病毒生物法：灭活的病毒第31页/共47页第三十二页，编辑于星期三：六点 五十一分。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膜被病毒颗粒穿过细胞膜连接细胞融合，形成杂种细胞第32页/共47页第三十三页，编辑于星期三：六点 五十一分。 病毒表面含有的病毒表面含有的糖蛋白糖蛋白和一些酶能够与和一些酶能够与细胞膜上的细胞膜上的糖蛋白糖蛋白发生作用，使细胞相互凝集发生作用，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，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子

20、重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。细胞膜打开，细胞发生融合。 灭活：灭活：是指用是指用物理或化学物理或化学手段使病毒失去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感染细胞的能力，但是并不破坏病毒的抗原结构。第33页/共47页第三十四页，编辑于星期三：六点 五十一分。 注意：注意：动物细胞的融动物细胞的融合也需要把多个两种细合也需要把多个两种细胞放在一起，让它们随胞放在一起，让它们随机融合后，再从中筛选机融合后，再从中筛选杂交细胞。杂交细胞。 意义：意义：突破了有性杂交方法的局限，使突破了有性杂交方法的局限，使远远缘杂交缘杂交（种间、属间、科间、动植物之间（种间、属间、科间、动植

21、物之间）成为可能成为可能。第34页/共47页第三十五页，编辑于星期三：六点 五十一分。 长期以来，为了获得抗体，采用的是把长期以来，为了获得抗体，采用的是把某种某种抗原抗原反复注射到动物体内，然后从反复注射到动物体内，然后从动物血清动物血清中分离中分离出所需抗体的方法。用这种方法获得的抗体，不出所需抗体的方法。用这种方法获得的抗体，不仅仅产量低产量低，而且抗体的，而且抗体的特异性差，纯度低特异性差，纯度低，反，反应不够灵敏。应不够灵敏。第35页/共47页第三十六页，编辑于星期三：六点 五十一分。 将能够产生特定抗体的将能够产生特定抗体的B B淋巴细胞淋巴细胞和具有无和具有无限增殖能力的限增殖能

22、力的骨髓瘤骨髓瘤细胞融合在一起，形成细胞融合在一起，形成杂交瘤细胞。杂交瘤细胞。第36页/共47页第三十七页，编辑于星期三：六点 五十一分。注射抗原注射抗原B B淋巴细淋巴细胞胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞融合融合专一抗体检专一抗体检验阳性验阳性选择性培养基筛选选择性培养基筛选克隆化克隆化单克隆抗体单克隆抗体专一抗体检验阳性专一抗体检验阳性用有限稀释法进行用有限稀释法进行单克隆，再专一抗单克隆，再专一抗体检验阳性体检验阳性克隆化克隆化第37页/共47页第三十八页，编辑于星期三：六点 五十一分。5 5、单克隆抗体的概念：、单克隆抗体的概念： 由单个由单个B B淋巴细胞进行淋巴细胞进行无性繁殖无性繁殖形成

23、的细胞群，产形成的细胞群，产生的化学性质生的化学性质单一单一、特异性强特异性强的抗体。的抗体。6 6、单克隆抗体的优点：、单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、产量大特异性强、灵敏度高、产量大第38页/共47页第三十九页，编辑于星期三：六点 五十一分。单克隆抗体的应用单克隆抗体的应用1 1、诊断试剂、诊断试剂2 2、运载药物、运载药物“生物导弹生物导弹”准确、高效、简易、快速准确、高效、简易、快速第39页/共47页第四十页，编辑于星期三：六点 五十一分。抗抗人绒毛膜促性腺激素人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体单克隆抗体 在受精后不久，胎盘滋养层细胞就会分泌在受精后不久，胎盘滋养层细胞就会分泌人绒毛人

24、绒毛膜促性腺激素膜促性腺激素(HCG)，是由受孕妇女体内胎盘产生，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。而在非妊娠妇女尿液中几乎不含有。第40页/共47页第四十一页，编辑于星期三：六点 五十一分。 甲胎蛋白（甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为志物，用甲胎蛋白作为抗原抗原免疫小鼠，制备免疫小鼠，制备抗抗AFP单克隆抗体单克隆抗体，并与含有放射性同位素的标记物连，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接，单克隆

25、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渗透到所有组织。由于肿瘤细胞表面的AFP会和单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。肿瘤所在。第41页/共47页第四十二页，编辑于星期三：六点 五十一分。生物导弹：生物导弹： 用用癌细胞癌细胞作为作为抗原抗原，免疫小鼠，制备，免疫小鼠，制备抗抗癌细癌细胞胞单克隆抗体单克隆抗体，并与抗癌药物连接，便制成了生物，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弹，注入患者体内，借助单克隆抗体的导向作用导向作用，将药物定向带到癌细胞所在位置，在原位杀，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，又减少了死癌细胞。这样既不损伤正常细胞，又减少了药剂的用量。药剂的用量。第42页/共47页第四十三页，编辑于星期三：六点 五十一分。四、动物体细胞核移植技术和克隆动物四、动物体细胞核移植技术和克隆动