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第34讲
细胞工程
第一课时
2
1
3
植物细胞工程
动物细胞培养
考点梳理
动物细胞融合技术和单克隆抗体
知识梳理
DNA的复制相关计算
神经调节和体液调节的关系
4
动物体细胞核移植技术与克隆动物
细胞工程
（1）应用的原理及方法：细胞生物学、分子生物学和发育生物学
（2）操作水平：细胞器、细胞或组织水平
（3）研究的目的：获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品
（4）分类：植物细胞工程、动物细胞工程
植物细胞工程
考点1
1. 细胞的全能性：
（1）概念：细胞经分裂和分化后，
仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能。
（2）细胞全能性的原因：
（3）生长发育过程中细胞没有表现全能性的原因
在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。
（4）细胞全能性的比较
① 受精卵＞生殖细胞＞体细胞；
② 植物细胞＞动物细胞；
③ 幼嫩的细胞＞衰老的细胞；
④ 分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞；
⑤ 分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞。
一般来说，生物体的每个细胞中都含有发育成为完整个体所需的全部遗传信息。
2. 植物组织培养：
（1）概念：指将离体的植物器官、组织或细胞等，培养在人工配制的培养基
上，给予适宜的培养条件，诱导其形成完整植株的技术。
（2）地位：植物细胞工程的基本技术
（3）生殖方式：无性生殖
（4）分裂方式：有丝分裂
（5）原理：植物细胞的全能性
（6）过程：
外植体 → 愈伤组织 → 先芽后根 → 植物体
脱分化 再分化 移栽
3. 脱分化：
（1）概念：在一定的激素和营养等条件的诱导下，已经分化的细胞失去其特有的
结构和功能，转变成未分化的细胞的过程
（2）结果：形成愈伤组织
（3）愈伤组织的特点：不定形的薄壁组织团块
（4）分裂方式：有丝分裂
（5）光照条件：一般不需要光照
（6）过程中涉及的生命活动：只有细胞增殖（有丝分裂），没有细胞分化
4. 再分化：
（1）概念：愈伤组织能重新分化成芽、根等器官的过程；
（2）结果：再分化成胚状体，长出芽和根，进而发育成完整的植株
（3）实质：基因的选择性表达
（4）光照条件：需要给予适当时间和强度的光照
诱导叶绿素的合成，使试管苗能够进行光合作用
（6）过程中涉及的生命活动：既有细胞增殖（有丝分裂），又有细胞分化
根、芽
植物体
脱分化
再分化
细胞表现全能性的条件：
①离体状态
②无菌操作
③种类齐全、比例适合的营养物质
④植物激素诱导和调节
（主要是生长素和细胞分裂素）
⑤适宜的外界条件
（温度、pH、光照等）
遮光
一定的光照
愈伤组织
离体的植物器官、组织或细胞（外植体）
胡萝卜的形成层、菊花
幼茎段、月季的花药…
排列不规则，
高度液泡化，
呈不定形状态
的薄壁细胞
芽发育成叶，
叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照
植物组织培养的过程
5. 菊花的组织培养：
（1）原理：植物细胞的全能性
（2）方法步骤：
① 消毒
a. 双手和超净工作台台面：用酒精擦拭
b. 外植体（幼嫩的茎段）：
流水充分冲洗 → 酒精消毒30s → 无菌水清洗2—3次
→ 次氯酸钠溶液处理30min → 无菌水清洗2—3次
② 切段
③ 接种：不要倒插（应使形态学下端接触培养基）
④（脱分化）愈伤组织
⑤（再分化）重新分化成芽或根等器官：先芽后根
⑥ 诱导形成试管苗
⑦ 移栽
6. 植物体细胞杂交：
（1）概念：将不同来源的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，
并把杂种细胞培育成新植物体的技术。
（2）原理：
① 体细胞杂交利用了细胞膜的流动性，
② 杂种细胞培育成杂种植株利用了植物细胞的全能性。
（3）生殖方式：无性生殖
人工诱导融合
，并筛选
融合
原生质体
去壁
去壁
（4）植物体细胞杂交过程示意图
酶解法
电融合法、离心法
聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+-高pH值融合法
化学方法
方法
物理方法
细胞A
细胞B
原生质体A
原生质体B
用纤维素酶和果胶酶
原生质体：指的是脱去细胞壁的细胞。动物细胞也可看做是原生质体。
原生质层：成熟植物细胞的细胞膜、液泡膜和介于这两层膜之间的细胞质。
人工诱导融合
，并筛选
融合
原生质体
去壁
去壁
酶解法
电融合法、离心法等
聚乙二醇（PEG）融合法、
高Ca2+-高pH值融合法
化学方法
方法
物理方法
细胞膜的流动性
原理：
细胞A
细胞B
原生质体A
原生质体B
用纤维素酶和果胶酶
（4）植物体细胞杂交过程示意图
原生质体A
细胞A
细胞B
原生质体B
人工诱导融合
，并筛选
融合原生质体
去壁
去壁
酶解法
再生
出细
胞壁
杂种细胞AB
植物细胞融合
高尔基体
融合
完成
的标志
（4）植物体细胞杂交过程示意图
杂种植株的变异类型属于基因
重组吗？理由是什么？
不属于。
杂种植株的染色体数通常
是两亲本细胞染色体数目之和，
属于异源多倍体，
所以变异类型为染色体变异。
原生质体A
细胞A
细胞B
原生质体B
人工诱导融合
，并筛选
融合原生质体
去壁
去壁
酶解法
再生
出细
胞壁
杂种细胞
AB
植物细胞融合
脱分化
愈伤组织
再分化
植物组织培养
生芽 → 杂合
生根 植株
（4）植物体细胞杂交过程示意图
（5）意义：
在打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育植物新品种等方面具有独特优势。
7. 植物细胞工程的应用：
（1）植物繁殖的新途径。
① 快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
② 作物脱毒：选取植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，
甚至无病毒的组织培养，获得脱毒苗的技术。
植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径，与常规的种子繁殖方法相比，
这种微型繁殖技术的特点有哪些？
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
能保持植物原有的遗传特性；繁殖速度快等。
7. 植物细胞工程的应用：
（1）植物繁殖的新途径。
① 快速繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
② 作物脱毒：选取植物顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，
甚至无病毒的组织培养，获得脱毒苗的技术。
（2）作物新品种的培育，极大地缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。
注：脱毒苗不等于抗毒苗。
与微型繁殖相比较，二者无本质区别，只是取材部位不同。
b. 原理：
c. 优点：后代一般是纯合子，能稳定遗传。
极大地缩短了育种的年限，节约了大量的人力和物力。
（2）作物新品种的培育，极大地缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。
① 单倍体育种
选择亲本
有性杂交
F1代
花药离体
培养
单倍体植株
人工诱变
染色体加倍
可育纯合子
选择所需类型
a. 过程：
染色体（数目）变异、植物细胞的全能性
（2）作物新品种的培育，极大地缩短了育种年限，节约了大量的人力和物力。
② 突变体的利用
a. 原理：基因突变和植物细胞的全能性。
b. 过程：
c. 优点：提高变异的频率，加速育种进程。
外植体
脱分化
愈伤组织
再分化
突变体
筛选
培育
新品种
诱变处理
（3）细胞产物的工厂化生产：利用植物细胞培养获得次生代谢物等目标产物。
① 初生代谢是生物生长和生存所必需的代谢活动，因此在整个生命过程中它
一直进行着。初生代谢物有糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
② 次生代谢不是生物生长所必需的，一般在特定的组织或器官中，
并在一定的环境和时间条件下才进行。
植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程 离体的植物器官、 组织或细胞 ↓脱分化 愈伤组织 ↓再分化 根、芽或胚状体 ↓发育 植物体
原生质体A
原生质体B
融合的原生质体
杂种细胞
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位 最容易诱导脱分化 不同种的植物体细胞融合后
形成杂种细胞
技术 操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，
还要用酶解法去除细胞壁，
用一定的方法诱导原生质体融合
关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础， 植物体细胞杂交所用的技术更复杂 植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
（1）植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。
与常规的种子繁殖方法相比，这种微型繁殖技术的特点
有 _______________________________________（答出2点即可）。
（2）通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮
（人工薄膜）包装得到人工种子（如图所示），这种人工种子在适宜条件
下可萌发生长。人工种皮具备透气性的作用是__________________________。
人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质，因此应含有植物激素、
__________和__________等几类物质。
能保持植物原有的遗传特性、繁殖速度快
有利于胚状体进行呼吸作用
矿质元素 糖
精题精练
（3）用脱毒苗进行繁殖，可以减少作物感染病毒。
为了获得脱毒苗，可以选取植物的_______进行组织培养。
（4）植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。
将含有目的基因的细胞培养成一个完整植株的基本程序是
________________________ (用流程图表示)。
茎尖
植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。
精题精练
谢谢
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