1、武城二中1 1、限制酶的作用是？、限制酶的作用是？2 2、基因工程的步骤是哪些？关键是什么？举例、基因工程的步骤是哪些？关键是什么？举例说明基因工程中哪些步骤遵循碱基互补配对原说明基因工程中哪些步骤遵循碱基互补配对原则？则？3 3、PCRPCR需要哪些条件？温度及作用分别是什么？需要哪些条件？温度及作用分别是什么？4 4、基因表达载体的元件有哪些？、基因表达载体的元件有哪些？5 5、目的基因的检测和鉴定用的什么技术？、目的基因的检测和鉴定用的什么技术？6 6、敲除基因猪敲除的是什么基因？、敲除基因猪敲除的是什么基因？7 7、蛋白质工程是通过、蛋白质工程是通过 或或 ，对现有，对现有蛋白质进行蛋
2、白质进行 或或 的蛋白质。的蛋白质。第一节知识内容知识内容要求要求植物组织培养，植物体细胞杂交植物组织培养，植物体细胞杂交动物细胞培养和体细胞克隆动物细胞培养和体细胞克隆动物细胞融合和单克隆抗体动物细胞融合和单克隆抗体本章知识要求 19961996年年7 7月月5 5日日,世界上第一只体细胞克隆世界上第一只体细胞克隆动物动物-克隆羊克隆羊多利多利诞生于英国诞生于英国,标志着一种标志着一种新的生物技术新的生物技术-动物体细胞克隆技术面世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也揭开细胞工程更深层次发展的序幕!什么叫细胞工程？什么叫细胞工程？细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学细
3、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。物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。细胞工程是指应用细胞工程是指应用 和和 的原理和方法，通过的原理和方法，通过 或或 上上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传的操作，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。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？什么叫细胞工程？细胞生物学细胞生物学分子生物学分子生物学细胞水平细胞
4、水平 细胞器水平细胞器水平 原理：细胞生物学和分子生物学操作水平：细胞水平或细胞器水平 目的：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。基因工程基因工程的原理是的原理是什么？什么？基因工程的基因工程的操作水平是操作水平是什么？什么？基因工程的目基因工程的目的是什么？的是什么？分类：植物细胞工程动物细胞工程按细胞种类分细胞工程细胞器工程按操作水平分第一节 植物细胞工程植物细胞工程植物细胞工程的基本技术植物细胞工程的实际应用利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花利用菊花花瓣微型繁殖培养的菊花植物组织培养第一节 植物细胞工程的基本技术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
5、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炼苗(1)(1)在组织培养实验中，为什么要强调所在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？用器械的灭菌和实验人员的无菌操作？防止杂菌污染，因为杂菌生长快，防止杂菌污染，因为杂菌生长快，会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会和培养物争夺营养。杂菌生长过程中会产生有害的物质，导致培养物迅速死会产生有害的物质，导致培养物迅速死亡。亡。(2)(2)在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有在本实验中，切取胡萝卜块根时强调要切取含有形成层部分，原因是这部分容易诱导形成愈伤组织。形成层部分，原因是这部分容易
6、诱导形成愈伤组织。请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），请思考一下，胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花），是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验是否也能培养成小植株，你能用实验的方法进行验证吗？证吗？胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再胡萝卜的其他部分（如茎、叶、花）也能培养再生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。生形成小植株，只是诱导愈伤组织比较困难。植物组织培养的培养基植物组织培养的培养基（3 3）培养基中条件）培养基中条件（固体培养基）（固体培养基）提供一定的营养物质、激素和其他适宜的外提供一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件界条件营养物质营养物质：水、蔗糖、矿质元
7、素：水、蔗糖、矿质元素激素激素：生长素、细胞分裂素：生长素、细胞分裂素其他适宜的条件其他适宜的条件：无菌环境、温度、：无菌环境、温度、PH值值(4)(4)请根据上面的实验过程，概括出植物组请根据上面的实验过程，概括出植物组织培养技术的流程简图。织培养技术的流程简图。强调几个概念强调几个概念：愈伤组织：愈伤组织：离体的植物器官、离体的植物器官、组织或细胞，在培养一段时组织或细胞，在培养一段时间以后，通过细胞分裂，间以后，通过细胞分裂，形形成一种高度液泡化、无定形成一种高度液泡化、无定形状态薄壁细胞组成的排列疏状态薄壁细胞组成的排列疏松无规则的组织松无规则的组织。植物细胞的植物细胞的脱分化脱分化：
8、由高度分化的植物器由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又官、组织或细胞产生愈伤组织的过程，又称去分化。称去分化。脱分化的实质和结果分别是什么？脱分化的实质和结果分别是什么？实质是恢复细胞的全能性过程。实质是恢复细胞的全能性过程。结果是形成愈伤组织。结果是形成愈伤组织。植物细胞的植物细胞的再分化再分化：脱分化产生的愈伤组织在：脱分化产生的愈伤组织在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。原理探究：原理探究：1、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？、为什么已分化的植物组织或细胞能培养成完整植物体？2、什么是细胞的全能性？、什么是细胞的
9、全能性？探究探究6.细胞细胞表现全能性的条件有哪些？表现全能性的条件有哪些？离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。离体、提供营养物质、激素及其它适宜条件。在特定的在特定的时间和空间时间和空间条件下，基因条件下，基因选择性的表达选择性的表达的结果。的结果。5、大小大小：（1 1）受精卵的全能性受精卵的全能性最高最高 受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞体细胞体细胞（2）植物细胞动物细胞植物细胞动物细胞（3）（4）分化程度低的细胞分化程度高的细胞）分化程度低的细胞分化程度高的细胞1、有关全能性的表述中，不正确的是（、有关全能性的表述中，不正确的是（）受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完受精卵在自然条件下
10、能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高性很高 在一定条件下在一定条件下,植物细胞离体培养能表现出植物细胞离体培养能表现出全能性全能性趁热打铁：趁热打铁：C2下列细胞全能性最高的是下列细胞全能性最高的是 （）A植物的卵细胞植物的卵细胞 B 植物的精子细胞植物的精子细胞 C被子植物的受精卵被子植物的受精卵 D被子植物的的叶肉细胞被子植物的的叶肉细胞C能力提高能力提高1、离体的器官、组织或细胞，如果不进行脱、离体的器官、组织或
11、细胞，如果不进行脱分化处理能否培养成完整的植物体？分化处理能否培养成完整的植物体？不能，因为不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织不能，因为不进行脱分化处理就不能形成愈伤组织细胞分裂素=生长素 愈伤组织形成细胞分裂素生长素 有利于芽的形成细胞分裂素生长素 有利于根的形成能力提高能力提高2、决定植物脱分化、再分化的关键因素、决定植物脱分化、再分化的关键因素是什么？是什么？植物激素植物激素 3、为什么诱导愈伤组织的过程中应、为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养？避光培养？在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。能力提高能力提高再分化过程需要光吗？外植体外植体愈伤组织愈伤组织胚状体胚状体或丛
12、芽或丛芽植物体植物体脱分化脱分化再分化再分化植物组织培养的过程植物组织培养的过程（离体的（离体的,已已分化组织或分化组织或细胞）细胞）（未分化）（未分化）（分化）（分化）幼芽或幼根幼芽或幼根条件？条件？核心关键：核心关键：特点？特点？适宜温度、适宜温度、pH和无菌环境。和无菌环境。无机物、有机物无机物、有机物和植物激素和植物激素无定形状态无定形状态薄壁细胞薄壁细胞高度液泡化高度液泡化排列疏松、无规则排列疏松、无规则无叶绿体无叶绿体,不进行光合不进行光合作用作用分化程度低分化程度低去分化较易去分化较易理论基础：理论基础：细胞的全能性细胞的全能性脱分化和再分化脱分化和再分化不需要光，不能进行光合作
13、用需要光，光能需要光，光能促进分化。能促进分化。能进行光合作用进行光合作用 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人工控制工控制条件下，将条件下，将离体离体的植物的植物器器官、组织、细胞官、组织、细胞，培养在，培养在人工配人工配制的培养基制的培养基上，给予适宜的上，给予适宜的培养培养条件条件，诱导其产生，诱导其产生愈伤组织、丛愈伤组织、丛芽芽，最终形成，最终形成完整完整的植株。的植株。概念概念反馈练习反馈练习1.下列属于组织培养的是：下列属于组织培养的是：（）A.花粉培养成单倍体植株花粉培养成单倍体植株B.芽发育成枝条芽发育成枝条C.根尖分生区发育成成熟区根尖分生区发育成成熟区D.
14、未受精的卵发育成雄蜂未受精的卵发育成雄蜂A2.在离体的植物器官、组织或细胞脱在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项条件是不需要的（哪一项条件是不需要的（）A.消毒灭菌消毒灭菌B.适宜的温度适宜的温度C.充足的光照充足的光照D.适宜的养料和激素适宜的养料和激素C3.要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，不需要（整植株，不需要（）A.具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞B.离体状态离体状态C.导入外源基因导入外源基因D.一定的营养物质和激素一定的营养物质和激素C3、若用、若用“”表示植物组织培养的过程。请回答：
15、表示植物组织培养的过程。请回答：（1）表示表示 ，能被培养成为能被培养成为的根本原因的根本原因（2）表示表示 ，其细胞特点是其细胞特点是 薄壁细胞。薄壁细胞。再分化的实质是再分化的实质是 。脱分化再分化再分化离体的植物组织器官、组织或细胞离体的植物组织器官、组织或细胞植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性具有分生能力的具有分生能力的愈伤组织愈伤组织基因的选择性表达基因的选择性表达因为不同种生物之间存因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法是传统的有性杂交方法是不可能做到这一点的。不可能做到这一点的。于是，这些科学家试图用这两种植物的体于是，这些科学家试图用这
16、两种植物的体细胞进行杂交，来实现这一美妙的设想。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二、植物体细胞杂交技术这幅番茄这幅番茄马铃薯图利马铃薯图利用传统有性杂交方法能用传统有性杂交方法能实现吗？为什么？实现吗？为什么？1 1你认为两个来自不同植物的体细胞完你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到的第一个障碍是什么？成融合，遇到的第一个障碍是什么？2 2有没有一种温和的去壁方法呢？有没有一种温和的去壁方法呢？3 3为什么两个原生质体能发生融合，这为什么两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的什么特性有关？与细胞膜的什么特性有关？4 4如果两个来源不同的原生质体发生了如果两个来源
17、不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？融合，下一步该做何处理？5 5如何将杂种细胞培育成杂种植株？如何将杂种细胞培育成杂种植株？请思考：请思考：杂杂种种植植株株融合的融合的原生质原生质体体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1 1、过程、过程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原生质体原生质体B原生质体原生质体A杂种杂种细胞细胞AB去去 壁壁去去 壁壁人人工工诱诱导导方法？方法？促进融合促进融合的方法？的方法？融合融合完成完成的的标志标志植物细胞植物细胞B二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术如果两两融如果两两融
18、合只有这一合只有这一种细胞吗种细胞吗？去壁去壁去壁去壁纤维素酶纤维素酶果胶酶果胶酶原原生生质质体体植物细胞植物细胞原生质体融原生质体融合合离心、离心、振动、振动、电刺激、电刺激、聚乙二聚乙二醇醇再生细胞壁再生细胞壁杂种细胞杂种细胞去去分分化化愈伤组愈伤组织织杂种植株杂种植株激素激素筛选筛选等量等量激素激素再分再分化化植物体细胞杂交植物体细胞杂交二、植物体细胞杂交技术二、植物体细胞杂交技术2、概念 将不同种的植物体细胞，在一定条件将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。成新的植物体的技术。3、成果和未解决的问题 成果
19、：克服不同生物远缘杂交的障碍，出成果：克服不同生物远缘杂交的障碍，出 现自然界没有的新品种现自然界没有的新品种。未解决的问题：未能让杂种植物按照人们未解决的问题：未能让杂种植物按照人们 的需要表现出亲代的优良。的需要表现出亲代的优良。4、原理：膜的流动性 植物细胞全能性1 1、不能人工诱导原生质体融合的方法、不能人工诱导原生质体融合的方法是（是（）A A、振动、振动 B B、电刺激、电刺激C C、PEGPEG试剂试剂 D D、重压、重压2 2、植物细胞融合完成的标志的是（、植物细胞融合完成的标志的是（）A A、产生新的细胞壁、产生新的细胞壁 B B、细胞膜发生融合、细胞膜发生融合C C、细胞质
20、发生融合、细胞质发生融合 D D、细胞核发生融合、细胞核发生融合A AD D3 3、A A种植物的细胞和种植物的细胞和B B种植物细胞的结构如右图种植物细胞的结构如右图所示（仅显示细胞核），将所示（仅显示细胞核），将A A、B B两种植物细胞去两种植物细胞去掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单掉细胞壁后，诱导二者的原生质体融合，形成单核的杂种细胞，若经过核的杂种细胞，若经过 组织培养后得到了杂种组织培养后得到了杂种植株，则该杂种植株是植株，则该杂种植株是（）A A二倍体；基因型是二倍体；基因型是DdYyRr DdYyRr B B三倍体；基因型是三倍体；基因型是DdYyRrDdYyRrC
21、C四倍体；基因型是四倍体；基因型是DdYyRr DdYyRr D D四倍体；基因型是四倍体；基因型是DDddYYyyRRrrDDddYYyyRRrrC染色体只是简单的相加，不遵循孟德尔遗染色体只是简单的相加，不遵循孟德尔遗传定律传定律4.4.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答：步骤步骤是去掉是去掉 ，使植物细胞成为，使植物细胞成为 ，最，最常用的方法是常用的方法是 。步骤步骤一般常用的化学试剂是一般常用的化学试剂是 ，目的是目的是 。在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的技术手段是技术手段是
22、，其中步骤，其中步骤相当于相当于 ，步骤步骤相当于相当于 。细胞壁细胞壁 具有活性具有活性原生质体原生质体 酶解法酶解法 聚乙二醇聚乙二醇 诱导原生质体融合诱导原生质体融合 组织培养组织培养 脱分化脱分化 再分化再分化 植物组织培养植物组织培养植物体细胞杂交技术植物体细胞杂交技术所属所属范畴范畴原理原理步骤步骤意义意义联系联系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杂交克服不同种生物远源杂交的障碍的障碍去除细胞壁、获得有活
23、力的去除细胞壁、获得有活力的原生质原生质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膜流动性细胞全能性细胞全能性染色体变异、基因重组染色体变异、基因重组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 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性小结小结 生姜是药食两用的经济作物，具有生姜是药食两用的经济作物，具有栽培容易、产量高、价格高等特点，栽培容易、产量高、价格高等特点，近年在各地发展很快。但是生姜在生近年在各地发展很快。但是生姜在生产上长期采用无性繁殖，容易感染多产上长期采用无性繁殖，容易感染多种病毒病，使生姜品质变差，叶子皱种
24、病毒病，使生姜品质变差，叶子皱缩，生长缓慢，一般减产缩，生长缓慢，一般减产30%30%50%50%。设计无毒生姜幼苗的培育方案。设计无毒生姜幼苗的培育方案。请你设请你设计计案例一案例一如何培育出上结大豆、下结如何培育出上结大豆、下结花生的新品种？花生的新品种？请你们讨论后设计请你们讨论后设计 案例二案例二植物细胞工程的应用植物繁殖新途径作物新品种的培育细胞工厂化生产微型繁殖作物脱毒人工种子单倍体育种突变体育种1 1、微型繁殖、微型繁殖 (1)(1)微型繁殖技术微型繁殖技术:(2)(2)特点特点:保持优良品种的遗传特性保持优良品种的遗传特性;高效快速地实现种苗的大量繁殖高效快速地实现种苗的大量繁
25、殖.快速繁殖优良品种的快速繁殖优良品种的.2 2、作物脱毒作物脱毒作物脱毒的原因作物脱毒的原因:长期进行无性繁殖的作物，易积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，品质累感染的病毒，导致产量降低，品质变差，而植物的分生区一般不会感染变差，而植物的分生区一般不会感染病毒，用分生区的细胞进行组织培养，病毒，用分生区的细胞进行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。就能得到大量的脱毒苗。作物脱毒材料作物脱毒材料:分生区的细胞分生区的细胞 作物脱毒方法作物脱毒方法:进行组织培养进行组织培养 结果结果:脱毒苗脱毒苗 甘薯种植多年后易积累病毒而导致品种退化。目前生产上采用茎尖分生组织离体培养的方法
26、快速繁殖脱毒的种苗，以保证该品种的品质和产量水平。这种通过分生组织离体培养获得种苗的过程不涉及细胞的（）A.有丝分裂 B.分化 C.减数分裂 D.全能性C例题：常规种子植物生产的不足常规种子植物生产的不足p 不少植物需要生长数年才能结出种子不少植物需要生长数年才能结出种子p 优良杂种的后代因发生性状分离而丧失优良杂种的后代因发生性状分离而丧失其优良特性其优良特性p 种子的生产受季节、气候和地域的限制种子的生产受季节、气候和地域的限制p制种需要占用大量土地制种需要占用大量土地3、人工种子、人工种子 通过植物组织培养的方法获得的通过植物组织培养的方法获得的胚状体、不胚状体、不定芽、顶芽和腋芽定芽、
27、顶芽和腋芽等材料外面包被着人工薄膜，等材料外面包被着人工薄膜，在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子在适宜的条件下可以发芽成幼苗的种子。u技术：组织培养。u特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗。u优点后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制易于储藏和运输3、人工种子、人工种子人工种子的结构人工种子的结构 人工种皮中可以人工种皮中可以加入适量的养分、无加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及机盐、有机碳源以及农药、抗生素、有益农药、抗生素、有益菌等菌等,以利于胚状体以利于胚状体生长发育成幼苗。生长发育成幼苗。1.单倍体育种 (1)方法:(2)优点：花药的离体培养花药的离体培养秋水仙素诱导秋水仙素诱导后代都是纯合体，稳定遗传；后代都是纯合体，稳定遗传；明显缩短育种年限明显缩短育种年限2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养 (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种原理：诱变育种 突变体育种作用对象 萌发的种子或幼苗植物组织培养中的细胞基因突变3.3.细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产(1)(1)种类种类:蛋白质蛋白质,脂肪脂肪,糖类糖类,药物药物,香料香料,生物碱等生物碱等.(2)(2)技术技术:植物的组织培养植物的组织培养.培育到什么阶段提培育到什么阶段提取？取？
