第二节 细胞工程简介

第二节细胞工程简介细胞工程：指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过某种工程学手段，在细胞整体水平或细胞器水平上，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。基因工程：在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所采用技术的理论基础植物细胞工程通常采用的技术手段植物组织培养植物体细胞杂交植物细胞的全能性（一）细胞的全能性1、定义：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。2、原理：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。3、差异：（1）受精卵的全能性最高4、潜在全能性的原因：基因的选择性表达（2）受精卵分化后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。5、例题辨析：例1、下列有关细胞全能性的含义，正确的是：A、每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能B、生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能C、生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能D、生物体的每个细胞都经过产生、分裂、分化、生长、衰老、死亡的全过程正确答案：C例2、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：正确答案：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BD、在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化科学研究表明，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。（二）植物组织培养1、植物组织培养过程：离体的植物器官、组织、细胞愈伤组织根芽植物体脱分化再分化脱分化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。再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。2、植物组织培养的条件营养：水、无机盐、蔗糖、氨基酸、脂质、脱氧核糖核苷酸、核糖核苷酸等植物激素：细胞分裂素生长素环境条件：适宜光照、适宜温度、无菌无病毒环境、适当PH、O2固体培养基3、植物组织培养的应用：（1）试管苗的快速繁殖（2）无病毒植物的培育（3）提取原料（4）人工种子（5）转基因植物的培育（三）植物体细胞杂交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。(1)(1)(2)(3)(4)(5)（三）植物体细胞杂交过程示意图（三）植物体细胞杂交3、过程：植物A细胞植物B细胞去壁原生质体A原生质体B原生质体融合融合体再生壁杂种细胞细胞分裂愈伤组织杂种植株去壁的常用方法：酶解法（纤维素酶、果胶酶等）原生质体融合方法：物理法：离心、振动、电刺激等化学法：聚乙二醇（PEG）4、在育种上的优势：（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。例题：现在有甲、乙两种烟草品种（2n=48），其基因型分别是aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克司时，都不能生长，这是由于它们中的隐性纯合基因（aa或bb）作用的结果。？有什么办法可以得到在光照强度大于800勒克司时，能生长的品种呢？取甲、乙两品种的花粉分别培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者混合，使之融合，诱导产生细胞团。然后放到大于800勒克司光照下培养，结果有的细胞团不分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：(1)甲乙两烟草品种花粉的基因型分别为和。(2)叶肉细胞制成原生质体，要用破除细胞壁。不同品种植物细胞能融合的结构基础是。(3)细胞融合后诱导产生的细胞团叫。(4)在大于800勒克司光照下培养，有种基因型分别是和细胞团不能分化；能分化的细胞团是由的原生质体融合来的由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是，基因型是。答案：aBAb纤维素酶和果胶酶细胞膜具有一定流动性愈伤组织2aaBBAAbbaB和Ab48AaBb练习1、下列细胞中，不具有细胞全能性特点的是：A、心肌细胞B、神经细胞C、茎的形成层细胞D、木质部导管细胞2、用植物组织培养技术可以培养或生产出：A、食品添加剂B、无病毒植物C、人工种子D、A，B，C均可3、科学家成功培育出“番茄马铃薯”，是采用下列哪一项生物技术：A、基因工程B、染色体工程C、酶工程D、细胞工程4、植物体细胞杂交和植物组织培养的相同点中错误的是：A、都是依据植物细胞的全能性作为理论基础B、都属于植物细胞工程技术C、都能形成杂种细胞D、都有形成愈伤组织的阶段5、植物体细胞融合完成的标志是：A、细胞核发生融合B、细胞质发生融合C、细胞膜发生融合D、新的细胞壁产生6、下列有关细胞工程的叙述中错误的是：A、是在细胞器水平上定向改造生物B、细胞工程的目的之一是获得产品C、是在细胞水平上定向改变生物的遗传物质D、通过细胞工程都能获得杂种生物二、填充题1、在生物体的所有细胞中，__________的全能性最高。2、植物组织培养的过程可简要归纳为：离体的植物器官、组织或细胞______________植物体。3、在人工合成的培养基中，__________能够明显促进离体组织的生长，植物激素是植物细胞________和________必不可少的调节物。4、植物细胞杂交的第一步是去掉__________，分离出有活力的____________。（）（）例2.不能人工诱导原生质体融合的方法是：A、振动B、电刺激、C、PEG试剂、D、重压正确答案：D4、例题辨析例1.植物体细胞杂交尚未解决的问题有：A、去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体B、将杂种细胞培育成植株C、让杂种植物按照人们的需要表现出亲代的优良性D、尚未培育出属间杂种植物正确答案：C3、例题辨析：例1、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养，又可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为：正确答案：CA、脱分化B、去分化C、再分化D、脱分化或去分化例2、下列不能作为植物组织培养的材料是：正确答案：DA、秋海棠的叶B、马铃薯的块茎C、成熟的花粉D、木质部中的导管细胞植物组织培养过程