细胞工程细胞工程典例精析典例精析 知识梳理知识梳理 细胞的全能性与细胞分化细胞的全能性与细胞分化植物细胞工程植物细胞工程动物细胞工程动物细胞工程细胞工程知识归纳比较细胞工程知识归纳比较一一.细胞的全能性与细胞分化细胞的全能性与细胞分化（1 1）细胞的全能性）细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。其原因是生物体的每一个细成完整个体的潜能。其原因是生物体的每一个细胞都包含有该物种特有的全套遗传物质，都有发胞都包含有该物种特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。育成完整个体所必需的全部基因。（2 2）细胞全能性大小比较）细胞全能性大小比较植物细胞植物细胞动物细胞（仅细胞核具全能性）动物细胞（仅细胞核具全能性）受精卵受精卵生殖细胞生殖细胞( (卵细胞、精子、配子卵细胞、精子、配子)体细胞体细胞幼嫩的细胞幼嫩的细胞衰老的细胞衰老的细胞体细胞：分化程度低的体细胞：分化程度低的分化程度高的分化程度高的分裂能力强的分裂能力强的分裂能力弱的分裂能力弱的离体（必要条件）、离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸）、激素（细胞分裂素、生长素）、激素（细胞分裂素、生长素）、其他适宜的条件（温度、其他适宜的条件（温度、pHpH、无菌等）、无菌等）（3 3）实现细胞全能性的条件）实现细胞全能性的条件一一.细胞的全能性与细胞分化细胞的全能性与细胞分化（）植物组织培养（）植物组织培养二二.植物细胞工程植物细胞工程离体的植物器官、组织离体的植物器官、组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化根、芽根、芽植物体植物体再再分分化化（）植物体细胞杂交（）植物体细胞杂交二二.植物细胞工程植物细胞工程植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的植物体细胞杂交是用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细体细胞融合成一个杂种细胞，并且把杂种细胞培育成新的植物体的胞培育成新的植物体的方法。方法。细细胞胞融融合合植物细胞植物细胞A植物细胞植物细胞B去细胞壁去细胞壁原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体融合原生质体融合再生出细胞壁再生出细胞壁杂种细胞杂种细胞植植物物组组织织培培养养杂种植物杂种植物（）植物体细胞杂交（）植物体细胞杂交（）动物细胞培养（）动物细胞培养三三.动物细胞工程动物细胞工程细胞细胞悬浮悬浮液液1010代代细胞细胞5050代代细胞细胞无限传无限传代代原代培养原代培养传代培养传代培养细胞株细胞株 细胞系细胞系多数组织细胞固定在表面多数组织细胞固定在表面生长和分裂生长和分裂随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖(遗传物质遗传物质改变改变)(遗传物质不变遗传物质不变)动物细胞培养不能动物细胞培养不能最终培养成生物体最终培养成生物体（）动物细胞培养（）动物细胞培养三三.动物细胞工程动物细胞工程（2 2）动物细胞融合）动物细胞融合三三.动物细胞工程动物细胞工程a.诱导方式诱导方式物理法物理法化学法化学法生物法：生物法：灭活的病毒灭活的病毒仙台病毒仙台病毒紫外线紫外线丧失感染性丧失感染性（不感染细胞）（不感染细胞）保留融合活性保留融合活性 （诱导细胞融合）（诱导细胞融合）b.b.过程：过程：灭活的病毒颗粒黏附灭活的病毒颗粒黏附于细胞表面于细胞表面细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜被病毒颗粒穿通细胞膜连接细胞膜连接细胞融合，形成杂种细胞细胞融合，形成杂种细胞（2 2）动物细胞融合）动物细胞融合三三.动物细胞工程动物细胞工程c.c.应用：应用：（2 2）动物细胞融合）动物细胞融合三三.动物细胞工程动物细胞工程设计方案：设计方案：一个一个B B淋巴细胞淋巴细胞只分泌一种特异性抗体只分泌一种特异性抗体小鼠骨髓瘤细胞小鼠骨髓瘤细胞能无限增殖能无限增殖化学性质单一、特异性强化学性质单一、特异性强杂种细胞杂种细胞单克隆抗体的制备单克隆抗体的制备单克隆抗体的特点：单克隆抗体的特点：c.c.应用：应用：（2 2）动物细胞融合）动物细胞融合三三.动物细胞工程动物细胞工程过程：过程：单克隆抗体单克隆抗体的制备的制备抗原抗原小鼠小鼠效应效应B B细胞细胞骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞杂交瘤细胞杂交瘤细胞细胞融合、筛选细胞融合、筛选多孔培养板单个细胞培养，筛选多孔培养板单个细胞培养，筛选能产生特定抗体的能产生特定抗体的细胞群细胞群体外培养体外培养 体内培养体内培养提取出单克隆抗体提取出单克隆抗体 ？ ？ 抗原抗原 效应效应B细胞细胞筛选筛选 筛选筛选 （AAAA型、型、BBBB型）型）AB型杂交瘤细胞型杂交瘤细胞能产生所需抗体的细胞能产生所需抗体的细胞（）（）植物、植物、动物细胞融合（杂交）的比较动物细胞融合（杂交）的比较四四.细胞工程知识归纳比较细胞工程知识归纳比较主要用于制备主要用于制备单克隆抗体单克隆抗体获得杂种植株获得杂种植株用途用途物理、化学法物理、化学法（同左）（同左）灭活的病毒灭活的病毒物理（离心、振物理（离心、振荡、电刺激）荡、电刺激）化学（聚乙二醇）化学（聚乙二醇）诱导方法诱导方法使细胞分散后使细胞分散后诱导细胞融合诱导细胞融合去除细胞壁后诱去除细胞壁后诱导原生质体融合导原生质体融合细胞融合的方法细胞融合的方法细胞膜流动性细胞膜流动性细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、植物细胞全能性植物细胞全能性原理原理动物细胞融合动物细胞融合植物体细胞杂交植物体细胞杂交比较项目比较项目克服远缘杂交不克服远缘杂交不亲和性的障碍亲和性的障碍（）（）植物、植物、动物细胞培养的比较动物细胞培养的比较四四.细胞工程知识归纳比较细胞工程知识归纳比较获得细胞获得细胞细胞的全能性细胞的全能性细胞株、细胞系细胞株、细胞系植物体植物体培养结果培养结果或细胞分泌蛋白或细胞分泌蛋白快速繁殖、培育快速繁殖、培育无病毒植株等无病毒植株等培养目的培养目的葡萄糖、动物血清葡萄糖、动物血清蔗糖、植物激素蔗糖、植物激素培养基特有成分培养基特有成分液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基培养基性质培养基性质细胞增殖细胞增殖原理原理动物细胞培养动物细胞培养植物组织培养植物组织培养比较项目比较项目相同点：相同点：离体、无菌操作，一定的离体、无菌操作，一定的pHpH、适宜的温度、适宜的温度 注意：注意：（1 1）植物体细胞杂交培育出的新个体具有两个）植物体细胞杂交培育出的新个体具有两个 亲本的遗传物质，但其遗传方式是无性生殖；亲本的遗传物质，但其遗传方式是无性生殖；（2 2）植物细胞融合的标志是再生出细胞壁；）植物细胞融合的标志是再生出细胞壁；（3 3）动物细胞融合不能产生新的动物）动物细胞融合不能产生新的动物个体；个体；（4 4）通过体细胞杂交得到的杂种植株，染色体是两）通过体细胞杂交得到的杂种植株，染色体是两 个细胞中染色体之和，且一般来自不同种，如个细胞中染色体之和，且一般来自不同种，如 “白菜白菜甘蓝甘蓝”的染色体数是白菜和甘蓝的染色的染色体数是白菜和甘蓝的染色 体数之和。（见本课时例体数之和。（见本课时例2 2）（3 3）几种杂交技术的比较）几种杂交技术的比较四四.细胞工程知识归纳比较细胞工程知识归纳比较项项目目杂交育杂交育种技术种技术植物体细胞植物体细胞杂交技术杂交技术动物细胞动物细胞融合技术融合技术分子杂分子杂交技术交技术原原理理方方法法用用途途基因重组基因重组细胞膜的流动性、细胞膜的流动性、细胞的全能性细胞的全能性细胞膜的流动细胞膜的流动性、细胞增殖性、细胞增殖碱基互补配碱基互补配对原则对原则植物母本植物母本去雄去雄套袋套袋人工传粉人工传粉后后, ,套袋隔套袋隔离离物理法：离心电物理法：离心电刺激振荡等刺激振荡等 化学法：化学法：PEGPEG物化法：同左物化法：同左 生物法：生物法：灭活的仙台灭活的仙台病毒病毒标记的单链标记的单链DNADNA或或RNARNA探针，利探针，利用杂交的高度用杂交的高度特异性，检测特异性，检测特异性的靶序列特异性的靶序列培养新品种培养新品种克服远缘杂交不克服远缘杂交不亲和性的障碍亲和性的障碍制备单克隆制备单克隆抗体抗体用于克隆基因用于克隆基因的筛选、基因的筛选、基因组中序列的定组中序列的定性、基因诊断等性、基因诊断等（）几种类型生物的培养（）几种类型生物的培养四四.细胞工程知识归纳比较细胞工程知识归纳比较比较比较生物生物微生物培养微生物培养植物植物动物细胞动物细胞培养培养组织培养组织培养无土栽培无土栽培培养培养对象对象培养基培养基成分成分培养基培养基类型类型培养培养条件条件微生物个体微生物个体离体植物细胞离体植物细胞 完整植物个体完整植物个体 幼龄动物幼龄动物器官或胚胎器官或胚胎水、无机盐、水、无机盐、碳源、氮源、碳源、氮源、生长因子生长因子水、无机盐、水、无机盐、有机营养、有机营养、维生素、维生素、植物激素植物激素水、无机盐水、无机盐水、无机盐、水、无机盐、有机营养、有机营养、维生素、维生素、动物血清动物血清固体、半固体固体、半固体或液体或液体固体固体液体液体液体液体无菌、适宜无菌、适宜的温度等的温度等无菌、离体、无菌、离体、适宜的温度等适宜的温度等光照、光照、COCO2 2、适宜的温度等适宜的温度等无菌、适宜的无菌、适宜的温度等温度等【例例1 1】下列有关细胞全能性的说法中，不正确的是下列有关细胞全能性的说法中，不正确的是 （ ）A A 受精卵在自然条件下能分裂、分化成完整个体，受精卵在自然条件下能分裂、分化成完整个体， 因此，其全能性最高因此，其全能性最高B B存在于生物体内的细胞，由于发生了分化，因而存在于生物体内的细胞，由于发生了分化，因而 全能性不能得到表达全能性不能得到表达C C卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高D D植物细胞在一定的条件下，离体培养能表现出其植物细胞在一定的条件下，离体培养能表现出其 全能性全能性【解析解析】细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。而细胞全能性的表达一般需要在离体情况下才的潜能。而细胞全能性的表达一般需要在离体情况下才能实现，在生物体内，细胞由于是已分化细胞，且其分能实现，在生物体内，细胞由于是已分化细胞，且其分化具有不可逆性的特点，导致细胞的全能性不能得到表化具有不可逆性的特点，导致细胞的全能性不能得到表达；而卵细胞本身就是经减数分裂分裂分化形成的，因达；而卵细胞本身就是经减数分裂分裂分化形成的，因而不能说是未分化的细胞。而不能说是未分化的细胞。答案：答案：C【变式变式1 1】玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种中和栽培中作了大量的研究。产量，科学家在玉米育种中和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中错误的是（）误的是（）A.A.从繁殖原理上分析，从繁殖原理上分析，ADAD属于无性生殖属于无性生殖B.B.植株植株D D和和G G中的染色体组数不同中的染色体组数不同C.EGC.EG不能体现细胞的全能性不能体现细胞的全能性D.EFD.EF过程中获得的植株一般没有直接的使用价值过程中获得的植株一般没有直接的使用价值 即应用于大田生产即应用于大田生产EGEG是花粉离体培养，属于植物组织培养过程，是花粉离体培养，属于植物组织培养过程，既属于无性繁殖，也体现了细胞的全能性。既属于无性繁殖，也体现了细胞的全能性。【解析解析】答案：答案：C【例例2 2】卵细胞作为生殖细胞，在生物技术中卵细胞作为生殖细胞，在生物技术中 可用于可用于 （ ）克隆动物时细胞核的受体克隆动物时细胞核的受体 进行体外受精，培育试管动物进行体外受精，培育试管动物 形成受精卵，作为培育转基因动物的受体细胞形成受精卵，作为培育转基因动物的受体细胞 植物组织培养形成试管苗植物组织培养形成试管苗 动物细胞融合形成单克隆抗体动物细胞融合形成单克隆抗体 形成受精卵，利用转基因和植物组织培养，培形成受精卵，利用转基因和植物组织培养，培 育抗虫棉植株育抗虫棉植株A.A.B. B. C. D.C. D.植物组织培养是运用外植体脱分化形成试管苗，而植物组织培养是运用外植体脱分化形成试管苗，而不会利用卵细胞；同样，动物细胞融合形成单克隆不会利用卵细胞；同样，动物细胞融合形成单克隆抗体是利用已分化的抗体是利用已分化的B B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，因而也不会利用卵细胞。形成杂交瘤细胞，因而也不会利用卵细胞。【解析解析】答案：答案：D【变式变式2 2】下列关于细胞工程的叙述中，不正确的是（下列关于细胞工程的叙述中，不正确的是（ ）A A利用花药离体培养获得单倍体植株、从紫草的愈伤组利用花药离体培养获得单倍体植株、从紫草的愈伤组 织中提取紫草素、利用细胞工程培养织中提取紫草素、利用细胞工程培养“番茄马铃薯番茄马铃薯”杂杂种植株，都采用了植物组织培养技术；而利用秋水仙素处种植株，都采用了植物组织培养技术；而利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株没有采用植物组织培理萌发的种子或幼苗获得多倍体植株没有采用植物组织培养技术养技术B B在进行组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程在进行组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，可能发生细胞脱分化、染色体变异或基因突变，而不中，可能发生细胞脱分化、染色体变异或基因突变，而不可能发生细胞分化和基因重组可能发生细胞分化和基因重组C C动物细胞融合和植物体细胞杂交相比，诱导融合的方动物细胞融合和植物体细胞杂交相比，诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理均相同，都能形成杂法、所用的技术手段、所依据的原理均相同，都能形成杂种细胞和杂种个体种细胞和杂种个体D D“试管婴儿试管婴儿”实质上是实质上是“体外受精体外受精”和和“胚胎移植胚胎移植”的产物，不能使不产生精子或卵细胞的夫妇得到自己的孩的产物，不能使不产生精子或卵细胞的夫妇得到自己的孩子子离体的根尖细胞经有丝分裂形成愈伤组织，在此过程离体的根尖细胞经有丝分裂形成愈伤组织，在此过程中可发生基因突变和染色体变异，但不可能发生细胞中可发生基因突变和染色体变异，但不可能发生细胞脱分化和基因重组；动物细胞融合的手段除了物理、脱分化和基因重组；动物细胞融合的手段除了物理、化学方法外，还可用灭活的病毒，但融合形成的杂种化学方法外，还可用灭活的病毒，但融合形成的杂种细胞不能发育成杂种个体。植物组织培养是将离体的细胞不能发育成杂种个体。植物组织培养是将离体的细胞培养成植株，试管婴儿是受精过程和早期胚胎发细胞培养成植株，试管婴儿是受精过程和早期胚胎发育在试管中进行，其生物学父亲与母亲分别是提供精育在试管中进行，其生物学父亲与母亲分别是提供精子和卵细胞的人。子和卵细胞的人。【解析解析】答案：答案：C