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1、細胞工程細胞工程典例精析典例精析 知識梳理知識梳理 細胞的全能性與細胞分化細胞的全能性與細胞分化植物細胞工程植物細胞工程動物細胞工程動物細胞工程細胞工程知識歸納比較細胞工程知識歸納比較一一.細胞的全能性與細胞分化細胞的全能性與細胞分化（1 1）細胞的全能性）細胞的全能性是指已分化的細胞仍具有發(fā)育是指已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。其原因是生物體的每一個細成完整個體的潛能。其原因是生物體的每一個細胞都包含有該物種特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)胞都包含有該物種特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因。育成完整個體所必需的全部基因。（2 2）細胞全能性大小比較）細胞全能性大小比較植

2、物細胞動物細胞（僅細胞核具全能性）植物細胞動物細胞（僅細胞核具全能性）受精卵生殖細胞受精卵生殖細胞( (卵細胞、精子、配子卵細胞、精子、配子)體細胞體細胞幼嫩的細胞衰老的細胞幼嫩的細胞衰老的細胞體細胞：分化程度低的分化程度高的體細胞：分化程度低的分化程度高的分裂能力強的分裂能力弱的分裂能力強的分裂能力弱的離體（必要條件）、離體（必要條件）、一定的營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機鹽、維生素、氨基酸）、一定的營養(yǎng)物質(zhì)（水、無機鹽、維生素、氨基酸）、激素（細胞分裂素、生長素）、激素（細胞分裂素、生長素）、其他適宜的條件（溫度、其他適宜的條件（溫度、pHpH、無菌等）、無菌等）（3 3）實現(xiàn)細胞全能性的條件）實現(xiàn)細

3、胞全能性的條件一一.細胞的全能性與細胞分化細胞的全能性與細胞分化（）植物組織培養(yǎng)（）植物組織培養(yǎng)二二.植物細胞工程植物細胞工程離體的植物器官、組織離體的植物器官、組織或細胞或細胞愈傷組織愈傷組織脫分化脫分化根、芽根、芽植物體植物體再分化再分化（）植物體細胞雜交（）植物體細胞雜交二二.植物細胞工程植物細胞工程植物體細胞雜交是用兩個來自于不同植物的植物體細胞雜交是用兩個來自于不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新的植物體的胞培育成新的植物體的方法。方法。細胞融合細胞融合植物細胞植物細胞A植物細胞植物細胞B去細胞壁去細胞壁原生質(zhì)體原生質(zhì)體A原

4、生質(zhì)體原生質(zhì)體B原生質(zhì)體融合原生質(zhì)體融合再生出細胞壁再生出細胞壁雜種細胞雜種細胞植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)雜種植物雜種植物（）植物體細胞雜交（）植物體細胞雜交（）動物細胞培養(yǎng)（）動物細胞培養(yǎng)三三.動物細胞工程動物細胞工程細胞細胞懸浮懸浮液液1010代代細胞細胞5050代代細胞細胞無限無限傳代傳代原代培養(yǎng)原代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)傳代培養(yǎng)細胞株細胞株 細胞系細胞系多數(shù)組織細胞固定在表面多數(shù)組織細胞固定在表面生長和分裂生長和分裂隨細胞增多，細胞就會停止分裂增殖隨細胞增多，細胞就會停止分裂增殖(遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)改變改變)(遺傳物質(zhì)不變遺傳物質(zhì)不變)動物細胞培養(yǎng)不能動物細胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成生物體最終培養(yǎng)成生物體

5、（）動物細胞培養(yǎng)（）動物細胞培養(yǎng)三三.動物細胞工程動物細胞工程（2 2）動物細胞融合）動物細胞融合三三.動物細胞工程動物細胞工程a.誘導方式誘導方式物理法物理法化學法化學法生物法：生物法：滅活的病毒滅活的病毒仙臺病毒仙臺病毒紫外線紫外線喪失感染性喪失感染性（不感染細胞）（不感染細胞）保留融合活性保留融合活性 （誘導細胞融合）（誘導細胞融合）b.b.過程：過程：滅活的病毒顆粒黏附滅活的病毒顆粒黏附于細胞表面于細胞表面細胞膜被病毒顆粒穿通細胞膜被病毒顆粒穿通細胞膜連接細胞膜連接細胞融合，形成雜種細胞細胞融合，形成雜種細胞（2 2）動物細胞融合）動物細胞融合三三.動物細胞工程動物細胞工程c.c.應用

6、：應用：（2 2）動物細胞融合）動物細胞融合三三.動物細胞工程動物細胞工程設計方案：設計方案：一個一個B B淋巴細胞淋巴細胞只分泌一種特異性抗體只分泌一種特異性抗體小鼠骨髓瘤細胞小鼠骨髓瘤細胞能無限增殖能無限增殖化學性質(zhì)單一、特異性強化學性質(zhì)單一、特異性強雜種細胞雜種細胞單克隆抗體的制備單克隆抗體的制備單克隆抗體的特點：單克隆抗體的特點：c.c.應用：應用：（2 2）動物細胞融合）動物細胞融合三三.動物細胞工程動物細胞工程過程：過程：單克隆抗體單克隆抗體的制備的制備抗原抗原小鼠小鼠效應效應B B細胞細胞骨髓瘤細胞骨髓瘤細胞雜交瘤細胞雜交瘤細胞細胞融合、篩選細胞融合、篩選多孔培養(yǎng)板單個細胞培養(yǎng)，

7、篩選多孔培養(yǎng)板單個細胞培養(yǎng)，篩選能產(chǎn)生特定抗體的能產(chǎn)生特定抗體的細胞群細胞群體外培養(yǎng)體外培養(yǎng) 體內(nèi)培養(yǎng)體內(nèi)培養(yǎng)提取出單克隆抗體提取出單克隆抗體 ？ ？ 抗原抗原 效應效應B細胞細胞篩選篩選 篩選篩選 （AAAA型、型、BBBB型）型）AB型雜交瘤細胞型雜交瘤細胞能產(chǎn)生所需抗體的細胞能產(chǎn)生所需抗體的細胞（）（）植物、植物、動物細胞融合（雜交）的比較動物細胞融合（雜交）的比較四四.細胞工程知識歸納比較細胞工程知識歸納比較主要用于制備主要用于制備單克隆抗體單克隆抗體獲得雜種植株獲得雜種植株用途用途物理、化學法物理、化學法（同左）（同左）滅活的病毒滅活的病毒物理（離心、振物理（離心、振蕩、電刺激）蕩、

8、電刺激）化學（聚乙二醇）化學（聚乙二醇）誘導方法誘導方法使細胞分散后使細胞分散后誘導細胞融合誘導細胞融合去除細胞壁后誘去除細胞壁后誘導原生質(zhì)體融合導原生質(zhì)體融合細胞融合的方法細胞融合的方法細胞膜流動性細胞膜流動性細胞膜的流動性、細胞膜的流動性、植物細胞全能性植物細胞全能性原理原理動物細胞融合動物細胞融合植物體細胞雜交植物體細胞雜交比較項目比較項目克服遠緣雜交不克服遠緣雜交不親和性的障礙親和性的障礙（）（）植物、植物、動物細胞培養(yǎng)的比較動物細胞培養(yǎng)的比較四四.細胞工程知識歸納比較細胞工程知識歸納比較獲得細胞獲得細胞細胞的全能性細胞的全能性細胞株、細胞系細胞株、細胞系植物體植物體培養(yǎng)結(jié)果培養(yǎng)結(jié)果或

9、細胞分泌蛋白或細胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育無病毒植株等無病毒植株等培養(yǎng)目的培養(yǎng)目的葡萄糖、動物血清葡萄糖、動物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培養(yǎng)基特有成分培養(yǎng)基特有成分液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基培養(yǎng)基性質(zhì)培養(yǎng)基性質(zhì)細胞增殖細胞增殖原理原理動物細胞培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)比較項目比較項目相同點：相同點：離體、無菌操作，一定的離體、無菌操作，一定的pHpH、適宜的溫度、適宜的溫度 注意：注意：（1 1）植物體細胞雜交培育出的新個體具有兩個）植物體細胞雜交培育出的新個體具有兩個 親本的遺傳物質(zhì)，但其遺傳方式是無性生殖；親本的遺傳物質(zhì)，但其遺傳方式是無性生殖

10、；（2 2）植物細胞融合的標志是再生出細胞壁；）植物細胞融合的標志是再生出細胞壁；（3 3）動物細胞融合不能產(chǎn)生新的動物）動物細胞融合不能產(chǎn)生新的動物個體；個體；（4 4）通過體細胞雜交得到的雜種植株，染色體是兩）通過體細胞雜交得到的雜種植株，染色體是兩 個細胞中染色體之和，且一般來自不同種，如個細胞中染色體之和，且一般來自不同種，如 “ “白菜白菜甘藍甘藍”的染色體數(shù)是白菜和甘藍的染色的染色體數(shù)是白菜和甘藍的染色 體數(shù)之和。（見本課時例體數(shù)之和。（見本課時例2 2）（3 3）幾種雜交技術的比較）幾種雜交技術的比較四四.細胞工程知識歸納比較細胞工程知識歸納比較項項目目雜交育雜交育種技術種技術植

11、物體細胞植物體細胞雜交技術雜交技術動物細胞動物細胞融合技術融合技術分子雜分子雜交技術交技術原原理理方方法法用用途途基因重組基因重組細胞膜的流動性、細胞膜的流動性、細胞的全能性細胞的全能性細胞膜的流動細胞膜的流動性、細胞增殖性、細胞增殖堿基互補配堿基互補配對原則對原則植物母本植物母本去雄去雄套袋套袋人工傳粉人工傳粉后后, ,套袋隔套袋隔離離物理法：離心電物理法：離心電刺激振蕩等刺激振蕩等 化學法：化學法：PEGPEG物化法：同左物化法：同左 生物法：生物法：滅活的仙臺滅活的仙臺病毒病毒標記的單鏈標記的單鏈DNADNA或或RNARNA探針，利探針，利用雜交的高度用雜交的高度特異性，檢測特異性，檢測

12、特異性的靶序列特異性的靶序列培養(yǎng)新品種培養(yǎng)新品種克服遠緣雜交不克服遠緣雜交不親和性的障礙親和性的障礙制備單克隆制備單克隆抗體抗體用于克隆基因用于克隆基因的篩選、基因的篩選、基因組中序列的定組中序列的定性、基因診斷等性、基因診斷等（）幾種類型生物的培養(yǎng)（）幾種類型生物的培養(yǎng)四四.細胞工程知識歸納比較細胞工程知識歸納比較比較比較生物生物微生物培養(yǎng)微生物培養(yǎng)植物植物動物細胞動物細胞培養(yǎng)培養(yǎng)組織培養(yǎng)組織培養(yǎng)無土栽培無土栽培培養(yǎng)培養(yǎng)對象對象培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分成分培養(yǎng)基培養(yǎng)基類型類型培養(yǎng)培養(yǎng)條件條件微生物個體微生物個體離體植物細胞離體植物細胞 完整植物個體完整植物個體 幼齡動物幼齡動物器官或胚胎器官或胚胎水

13、、無機鹽、水、無機鹽、碳源、氮源、碳源、氮源、生長因子生長因子水、無機鹽、水、無機鹽、有機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、維生素、維生素、植物激素植物激素水、無機鹽水、無機鹽水、無機鹽、水、無機鹽、有機營養(yǎng)、有機營養(yǎng)、維生素、維生素、動物血清動物血清固體、半固體固體、半固體或液體或液體固體固體液體液體液體液體無菌、適宜無菌、適宜的溫度等的溫度等無菌、離體、無菌、離體、適宜的溫度等適宜的溫度等光照、光照、COCO2 2、適宜的溫度等適宜的溫度等無菌、適宜的無菌、適宜的溫度等溫度等【例例1 1】下列有關細胞全能性的說法中，不正確的是下列有關細胞全能性的說法中，不正確的是 （ ）A A 受精卵在自然條件下能分裂、分

14、化成完整個體，受精卵在自然條件下能分裂、分化成完整個體， 因此，其全能性最高因此，其全能性最高B B存在于生物體內(nèi)的細胞，由于發(fā)生了分化，因而存在于生物體內(nèi)的細胞，由于發(fā)生了分化，因而 全能性不能得到表達全能性不能得到表達C C卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性很高D D植物細胞在一定的條件下，離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出其植物細胞在一定的條件下，離體培養(yǎng)能表現(xiàn)出其 全能性全能性【解析解析】細胞的全能性是指已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體細胞的全能性是指已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的潛能。而細胞全能性的表達一般需要在離體情況下才的潛能。而細胞全能性的表達一

15、般需要在離體情況下才能實現(xiàn)，在生物體內(nèi)，細胞由于是已分化細胞，且其分能實現(xiàn)，在生物體內(nèi)，細胞由于是已分化細胞，且其分化具有不可逆性的特點，導致細胞的全能性不能得到表化具有不可逆性的特點，導致細胞的全能性不能得到表達；而卵細胞本身就是經(jīng)減數(shù)分裂分裂分化形成的，因達；而卵細胞本身就是經(jīng)減數(shù)分裂分裂分化形成的，因而不能說是未分化的細胞。而不能說是未分化的細胞。答案：答案：C【變式變式1 1】玉米是一種主要的農(nóng)作物，為了提高玉米的玉米是一種主要的農(nóng)作物，為了提高玉米的產(chǎn)量，科學家在玉米育種中和栽培中作了大量的研究。產(chǎn)量，科學家在玉米育種中和栽培中作了大量的研究。如圖是關于玉米培養(yǎng)的過程，據(jù)圖判斷下列說

16、法中錯如圖是關于玉米培養(yǎng)的過程，據(jù)圖判斷下列說法中錯誤的是（）誤的是（）A.A.從繁殖原理上分析，從繁殖原理上分析，ADAD屬于無性生殖屬于無性生殖B.B.植株植株D D和和G G中的染色體組數(shù)不同中的染色體組數(shù)不同C.EGC.EG不能體現(xiàn)細胞的全能性不能體現(xiàn)細胞的全能性D.EFD.EF過程中獲得的植株一般沒有直接的使用價值過程中獲得的植株一般沒有直接的使用價值 即應用于大田生產(chǎn)即應用于大田生產(chǎn)EGEG是花粉離體培養(yǎng)，屬于植物組織培養(yǎng)過程，是花粉離體培養(yǎng)，屬于植物組織培養(yǎng)過程，既屬于無性繁殖，也體現(xiàn)了細胞的全能性。既屬于無性繁殖，也體現(xiàn)了細胞的全能性?！窘馕鼋馕觥看鸢福捍鸢福篊【例例2 2】卵

17、細胞作為生殖細胞，在生物技術中卵細胞作為生殖細胞，在生物技術中 可用于可用于 （ ）克隆動物時細胞核的受體克隆動物時細胞核的受體 進行體外受精，培育試管動物進行體外受精，培育試管動物 形成受精卵，作為培育轉(zhuǎn)基因動物的受體細胞形成受精卵，作為培育轉(zhuǎn)基因動物的受體細胞 植物組織培養(yǎng)形成試管苗植物組織培養(yǎng)形成試管苗 動物細胞融合形成單克隆抗體動物細胞融合形成單克隆抗體 形成受精卵，利用轉(zhuǎn)基因和植物組織培養(yǎng)，培形成受精卵，利用轉(zhuǎn)基因和植物組織培養(yǎng)，培 育抗蟲棉植株育抗蟲棉植株A.A.B.B. C.C. D. D.植物組織培養(yǎng)是運用外植體脫分化形成試管苗，而植物組織培養(yǎng)是運用外植體脫分化形成試管苗，而不

18、會利用卵細胞；同樣，動物細胞融合形成單克隆不會利用卵細胞；同樣，動物細胞融合形成單克隆抗體是利用已分化的抗體是利用已分化的B B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合形成雜交瘤細胞，因而也不會利用卵細胞。形成雜交瘤細胞，因而也不會利用卵細胞?！窘馕鼋馕觥看鸢福捍鸢福篋【變式變式2 2】下列關于細胞工程的敘述中，不正確的是（下列關于細胞工程的敘述中，不正確的是（ ）A A利用花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株、從紫草的愈傷組利用花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株、從紫草的愈傷組 織中提取紫草素、利用細胞工程培養(yǎng)織中提取紫草素、利用細胞工程培養(yǎng)“番茄馬鈴薯番茄馬鈴薯”雜雜種植株，都采用了植物組織培養(yǎng)技術

19、；而利用秋水仙素處種植株，都采用了植物組織培養(yǎng)技術；而利用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗獲得多倍體植株沒有采用植物組織培理萌發(fā)的種子或幼苗獲得多倍體植株沒有采用植物組織培養(yǎng)技術養(yǎng)技術B B在進行組織培養(yǎng)時，由根尖細胞形成愈傷組織的過程在進行組織培養(yǎng)時，由根尖細胞形成愈傷組織的過程中，可能發(fā)生細胞脫分化、染色體變異或基因突變，而不中，可能發(fā)生細胞脫分化、染色體變異或基因突變，而不可能發(fā)生細胞分化和基因重組可能發(fā)生細胞分化和基因重組C C動物細胞融合和植物體細胞雜交相比，誘導融合的方動物細胞融合和植物體細胞雜交相比，誘導融合的方法、所用的技術手段、所依據(jù)的原理均相同，都能形成雜法、所用的技術手段、所

20、依據(jù)的原理均相同，都能形成雜種細胞和雜種個體種細胞和雜種個體D D“試管嬰兒試管嬰兒”實質(zhì)上是實質(zhì)上是“體外受精體外受精”和和“胚胎移植胚胎移植”的產(chǎn)物，不能使不產(chǎn)生精子或卵細胞的夫婦得到自己的孩的產(chǎn)物，不能使不產(chǎn)生精子或卵細胞的夫婦得到自己的孩子子離體的根尖細胞經(jīng)有絲分裂形成愈傷組織，在此過程離體的根尖細胞經(jīng)有絲分裂形成愈傷組織，在此過程中可發(fā)生基因突變和染色體變異，但不可能發(fā)生細胞中可發(fā)生基因突變和染色體變異，但不可能發(fā)生細胞脫分化和基因重組；動物細胞融合的手段除了物理、脫分化和基因重組；動物細胞融合的手段除了物理、化學方法外，還可用滅活的病毒，但融合形成的雜種化學方法外，還可用滅活的病毒，但融合形成的雜種細胞不能發(fā)育成雜種個體。植物組織培養(yǎng)是將離體的細胞不能發(fā)育成雜種個體。植物組織培養(yǎng)是將離體的細胞培養(yǎng)成植株，試管嬰兒是受精過程和早期胚胎發(fā)細胞培養(yǎng)成植株，試管嬰兒是受精過程和早期胚胎發(fā)育在試管中進行，其生物學父親與母親分別是提供精育在試管中進行，其生物學父親與母親分別是提供精子和卵細胞的人。子和卵細胞的人?！窘馕鼋馕觥看鸢福捍鸢福篊