《细胞工程原理》PPT课件

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1、1第一章细胞工程原理概述第一节细胞全能性1、细胞全能性概念的发展2、植物活细胞具有生命的特征属性第二节脱分化与再分化第三节再生植株形成途径1、器官发生2、胚胎发生第四节培养细胞的遗传与变异1、变异增多现象及其价值2、变异的遗传基础要求：了解细胞全能性概念的发展；植物活细胞具有生命特征属性；掌握一些重要的概念（植物细胞工程、细胞全能性、脱分化与再分化、器官培养、胚胎培养、组织培养、细胞培养、原生质体培养等)、再生植株形成途径及变异增多现象及其价值。2第一节细胞全能性（Totipotency）一、细胞全能性概念的发展1902年，德国植物学家Haberlandt发表了著名论文《植物细胞离体培养实验》

2、，提出了细胞全能性的观点。他认为，作为高等植物的器官和组织基本单位的细胞有可能在离体培养条件下实现分裂分化。并且预言：在未来，人们可以成功地从体细胞培养出人工胚。由于当时的知识和技术水平的局限，他们的实验未能成功，但是却开辟了植物学研究的新领域－－植物组织和细胞培养。Haberlandt31934年，White首次给细胞全能性下定义：每个植物活细胞在合适的培养条件下，都有发育成为胚的能力。1958年，Steward等和Reinert等从胡萝卜细胞培养物中获得了人工胚，进一步形成了完整的植株。Guha等(1964；1966)先后获得了曼陀罗的花粉胚和单倍体植株。Srivastava等（1973）

3、和Sethi等（1976）分别从寄生植物罗氏核实木胚乳和黑种草胚乳三倍体组织获得了胚状体。此后，又有众多植物种类的离体培养获得了胚状体。1960年，Sinnoit等认为：全能性意味着每一个细胞中包含着一个完整有机体的全部基因，在适合的条件下，一个细胞就会形成一个完全新的有机体。1984年，国际组织培养协会：细胞全能性是细胞的某种特性，有这种能力的细胞保留了形成有机体所有细胞类型的能力。4细胞全能性：每个植物活细胞具有该物种的生命特征属性，在合适离体培养条件下，可以展现这些特征属性。注意点：虽然植物细胞都具有全能性，但由于诸多原因（如基因型、分化程度、生理状态等的差异），其再生能力、脱分化能力及

4、再分化能力可能都大不相同，培养难度差别很大甚至无法培养，应采用多种办法克服解决。5生命延续的方法生命存在的基础二、植物活细胞具有生命特征属性1、生命的基本特征属性新陈代谢(metabolism)应激性(irritability)自体复制(autoduplication)6新陈代谢是维持生命各种活动（如生长、繁殖和运动等）过程中的化学变化的总称（或：生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物质代谢和能量代谢两个方面）。生物体总是不断地从环境中摄取物质和能量，用以建造和维持自身。与此同时，又有同等数量的能量，以热和其他形式排出体外，并在环境中迅速散布开来，增加环境的紊乱状态，也就是通常所说的使环境的

5、“熵”值增加。一旦新陈代谢停止，生命活动也就停止，生物体就会瓦解。1）新陈代谢7应激性也是非常重要的生命特征属性，因为生命的存在离不开环境条件，而环境条件又是在不断变化的，其中既有日夜交替、四季更迭的规律性变化，也有险敌突临、气候骤变等突发的非规律性变应激性就是生物体随环境变化的刺激而发生相应反应的特性。生物体具有“某种机制”来感知和正确估计环境的变化，以便在其体内进行校正，保持体内平衡或对环境表现出有利于自身生存的反应。应激性的表现因物种的不同而多种多样，例如，大肠杆菌在以乳糖作唯一碳源时的生存反应；动物对险敌的逃避反应；植物的某些反应，如通过休眠度过不利环境；在受到损伤时，部分器官可以脱落

6、掉并再生成新的个体，保持生命的延续。2）应激性8自体复制是指生物体利用自身作为模板，通过代谢作用，复制出完全相同的结构，或产生具有相同的自体繁殖能力的突变结构。前者，人们称之为“遗传”，后者，则称之为“变异”。自体复制是“生命的最鲜明的特征”，可以看作生命状态的精华。藉此特征属性，生物种群才能繁衍续存不致灭绝。不同生物类群的自体复制方式不尽相同。单细胞生物通过简单的细胞分裂，即可实现自体复制。而高等生物必须经历一个个体发育过程。即从受精卵开始，经细胞分裂分化、组织分化、器官形成、直至性成熟，产生配子，然后精、卵配子结合，形成合子，才能实现自体复制。3）自体复制92、植物细胞具有生命的基本特征属

7、性生物体由无生命的分子组成，组成生命的各种分子都服从非生命物质的有关定律。那么，生命的特征属性从何而来？近代细胞生物学研究表明，生命的特征属性来自细胞。虽然构成细胞的最重要的遗传物质－－核酸，是可以自体复制的物质，但当它单独存在时，并不表现生命的特征属性。只有和蛋白质结合时，才具有生命的特征。最典型的例子是，病毒核酸只有侵入宿主后，依靠宿主的一些机制（酶系统）才能繁殖，如果离开细胞，则会失去生命的