《细胞工程》教案2013～2014学年第2学期
课程编号：ZS1077102
授课专业：生物工程
授课班级：11生工
任课教师：陈春岚
二级学院：化生学院
教研室：生物工程
课程基本信息
课程名称细胞工程
必修课公共课（）专业课（√）
课程类型
选修课限选课（）任选课（）
授课方式理论课讲授（√）实验（践）课（√）考核方式考试（√）考查（）
课程教学
48 学分数 3
总学时数
学时分配理论讲授：32 学时实验（践）：16 学时上机：学时
基本教材与主要参考资料：
（一）教材
李志勇：《细胞工程学》.北京：高等教育出版社，2008年
（二）教学参考书
1. 李志勇：《细胞工程》.北京：高等教育出版社，2003年
2. 王蒂：《细胞工程学》.北京：中国农业出版社，2003年
3. 王蒂：《细胞工程实验教程》.北京：中国农业出版社，2003年
课程目标：
在传授细胞工程主要知识的基础上，突出学生能力和素质培养，使学生具有利用细胞工程基本原理和技术理论联系实际、发现问题和解决问题的能力。本课程主要围绕细胞工程人工繁殖、新品种培育和生物制品生产三条主线，重点介绍细胞工程生物制药技术（植物细胞代谢产物制备、动物细胞生物制药），使学生了解细胞工程的基本原理、技术方法、应用及最新进展。
二、与相关课程的联系与分工
教学重点及难点：
植物、动物人工繁殖技术和植物细胞代谢产物制备、动物细胞生物制药技术。
注：表中（）选项请打“√”。
细胞工程课程授课教案
周次 1 课次 1 课时 2 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第一章细胞工程简介
教学目的及要求：
理解细胞工程的定义，了解细胞工程学的研究内容、发展历史及应用。
教学重点与难点：
细胞工程的定义及主要研究内容。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节细胞工程
一、定义：细胞工程是指主要以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。
二、研究对象：动植物细胞（原生质体），也包括细胞器、染色体、细胞核、胚胎。
三、特点：前沿性：现代生物技术的热点争议性：新技术给伦理道德带来的冲击；综合性：多学科交叉；应用性：工程类课程，重在产品与技术
四、生物工程组成技术及其相互关系
1、发酵工程内容及应用
2、酶工程内容及应用
3、基因工程内容及应用
4、蛋白质工程内容及应用
5、生化工程内容及应用
第二节细胞工程的发展历史
一、探索期（19世纪末——20世纪中期）
1、动物：1885年，卢克斯（Roux）发现鸡的神经细胞在生理盐水中可以存活，并使用了“组织培养”一词。1907年，美国生物学家哈里森（Harrison）从蝌蚪的脊索中分离出神经组织，把它放在青蛙的凝固的淋巴液中培养。蝌蚪神经组织存活了几周，并且从神经细胞中长出了神经纤维，开创了动物
组织培养的先河。
2、植物：1937年，荷兰植物学家温特（Went）发现B族维生素和生长素对植物根的生长具有促进作用。1937—1938年，法国科学家高特里特（Gautheret）和诺比考特（Nobercourt）几乎同时离体培养了胡萝卜组织，并使细胞成功增殖。因此，温特（Went）、高特里特（Gautheret）和诺比考特（Nobercourt）一起成为植物组织培养的奠基人。
二、诞生期(20世纪70年代)
1958年，史都华德（Steward）和赖纳特（Reinert）发现胡萝卜的体细胞可以分化成体细胞胚，这成为植物组织培养领域的一个重大突破，也进一步验证了细胞全能性学说。1956—1959年，斯沃尔（Swarup）利用低温处理三棘刺鱼获得了三倍体，并饲养至性成熟。1959年，美籍华人科学家张明觉首次获得了第一个体外受精动物——试管兔。1962年，凯普斯提克（Capstick）等成功地进行了仓鼠肾细胞的悬浮培养，为动物细胞大规模培养技术的建立提供了基础。1965年，哈里斯（Harris）和沃特金斯（Watkins）进一步证明灭活的病毒在适当条件下可以诱导动物细胞融合。
20世纪70年代初，华裔加籍科学家高国楠发现聚乙二醇可以促使植物原生质体融合，因此，植物细胞融合技术初步建立。1960年，兰花等植物无性繁殖获得成功，开辟了利用植物组织培养快速繁殖
植物的有效途径。1972年，美国科学家卡尔森（Carlson）等人用NaNO3作为融合诱导剂进行烟
草原生质体融合，获得了世界上第一个体细胞杂种植株。
1965年，德偌贝提斯（Derobetis）将其编著的“普通生物学”改为“细胞生物学”是细胞生物学诞生的一个标志。随着动植物组织培养、细胞融合技术的不断完善，以及在细胞核移植、动物克隆、三倍体育种、体外受精等方面的尝试，理论科学“细胞生物学”的诞生，最终推动了20世纪70年代前后细胞工程这门新兴学科的形成。
三、快速发展期(20世纪70年代——至今)
1973年，古谷树里（Furuya）等通过培养人参细胞生产人参皂苷，开创了植物活性物质生产的新途径。1975年，科勒（Kohler）和米尔斯坦（Milstein）成功构建能分泌单克隆抗体又能体外大量增殖的杂交瘤细胞，从而建立了小鼠淋巴细胞杂交瘤技术。1977年，英国采用胚胎工程技术成功培育出世界首例试管婴儿。1981年，埃文斯（Evans）和科夫曼（Kanfman）成功地分离到小鼠胚胎干细胞。1983年，帕尔米特（Palmiter）和布林斯特（Brinster）将大鼠生长素基因转入小鼠培育出生长快的超级小鼠。1984年，丹麦科学家维拉德森（Villadsen）成功利用胚胎细胞
克隆出一只绵羊，这是首次证实的通过核移植技术克隆的哺乳动物。1981年，齐默曼（Zimmerman）利用可变电场诱导原生质体融合，建立了细胞融合物理方法，进一步完善了细胞融合技术。1987年，美国科学基金会提出组织工程（Tissue Engineering）概念，目前，细胞疗法、组织修复和人造组织器官已经成为当今生物与医学结合的热点领域。1997年，英国利用成年动物体细胞克隆出绵羊“多莉”，证明了高等动物体细胞的全能性，这是细胞工程历史上的一个里程碑式的成果。之后，小鼠、牛、猪等均成功获得了体细胞克隆动物后代。1998年，美国科学家成功分离建立了人的胚胎干细胞系，极大地促进了干细胞研究热点的形成。
第三节细胞工程的应用
一、动植物快速繁殖
通过细胞工程技术繁殖自然界现有的优良动植物是细胞工程的一个重要研究内容。主要技术包括：植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物等。
二、新品种培育
通过细胞工程技术对现有生物的遗传性状进行改良和培育新型物种一直是细胞工程的一个重要研究
内容和发展动力。具体的细胞工程育种技术包括：细胞水平上的原生质体诱变、细胞融合技术；细胞器水平上的细胞重组；染色体水平上的多倍体、单倍体育种等。李振声、朱作言的贡献。
三、细胞工程生物制品
利用动植物细胞、组织培养或者转基因动植物生物反应器生产生物制品（食品、药物、化工原料、生物能源等）是现代细胞工程的一个代表性领域。主要技术包括：以杂交瘤细胞培养大量制备单克隆抗体、动物细胞培养生产疫苗、转基因动植物生物反应器等。
四、细胞疗法与组织修复
干细胞是当今生命科学最前沿领域，干细胞工程、组织工程有望给现代医学带来一场革命。利用培养的细胞或者离体再造的组织修复受损细胞、组织或器官的技术，属于细胞工程最新发展领域之一。
讨论、练习、作业：
1.什么是细胞工程，有何特点？
2.举例介绍细胞工程的应用。
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：《细胞工程》.北京：高等教育出版社，2003年
2.王蒂：《细胞工程学》.北京：中国农业出版社，2003年
3.王蒂：《细胞工程实验教程》.北京：中国农业出版社，2003年
周次 1 课次 1 课时 1 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第二章细胞工程理论基础
教学目的及要求：
回顾细胞组成、细胞周期与细胞分裂、细胞识别与细胞通讯、细胞分化、生殖与发育等基础知识。教学重点与难点：
细胞周期、细胞分化等概念。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节细胞组成
一、细胞的分子组成
细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
没有细胞就没有完整的生命
二、细胞的结构组成
了解核移植克隆动物的基础知识
第二节细胞周期与细胞分裂
一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
第三节细胞识别与细胞通讯
第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
细胞分化、脱分化、再分化和全能性等概念及其相互关系
五、组织与器官
第五节生殖与发育
一、植物有性生殖
二、动物有性生殖
有性生殖、受精的定义，动植物有性生殖过程及其在良种繁育中的应用。讨论、练习、作业：
讨论、练习、作业：
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：《细胞工程》.北京：高等教育出版社，2003年
周次 2 课次 2 课时 2 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第三章细胞工程基本技术
教学目的及要求：
了解细胞工程实验室的条件，掌握无菌技术、细胞观察与分析、细胞分离、保存与复苏等基本技术。教学重点与难点：
污染的检测与控制、细胞观察与活力分析、细胞分离、保存与复苏等技术。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节实验室的条件
细胞工程实验室它必须满足三个基本的需要，即：实验准备，包括培养基配制，洗涤与
灭菌等；无菌操作；控制培养。
一、实验室基本组成
1、细胞工程实验室设计的原则与要求
2、实验室的组成及要求：
（1）基本实验室：
准备室：准备室的功能就是进行一切与实验有关的准备工作。要求宽敞明亮，通风条件好。
接种室：接种室的功能是进行无菌操作。要求封闭性好，干燥清洁，能较长时间保持无菌。房间一般不宜过大，其规模根据实验需要而定。接种室除了出入口和通气口外，应行密闭。
培养室：培养室的功能是对离体材料进行控制培养。其首要要求是要能控制光照和温度，其次为防止微生物感染，培养室应保持干燥和清洁。
（2）辅助实验室
细胞学实验室：其功能是对培养材料进行细胞学鉴定和研究。要求清洁、明亮、干燥，使各种光学仪器不受潮湿和灰尘污染。
摄影室及暗室：其功能是进行培养材料的摄影记录和胶片冲印。在有条件的情况下可建立此实验室。
生化分析室：在以培养细胞产物为主要目的的实验室中，应建立相应的分析化验实验室，以便于对培养物的有效成分随时进行取样检查。
二、实验用品及主要设备
1、实验用品：玻璃器皿（培养皿、培养瓶等）、新型材料器皿、金属材质用具。
2、主要设备
基本设备：冰箱、天平、酸度计、、纯水器、电炉、培养基分装器、搅拌器。
灭菌设备：蒸汽压力灭菌锅、干热消毒柜、过滤灭菌装置、喷雾消毒器、紫外灯。无菌操作设备净化工作台、接种箱。
光温控制设备：时间程序控制器、空调及温度感应器。
细胞培养设备：培养设备根据需要而定，包括培养架、培养箱、摇床、生物反应器等。
细胞学鉴定设备：光学研究显微镜、实体显微镜、倒置显微镜。
除上述基本设备外，如果有条件和需要还可配制摄影设备、生化分析设备等。
第二节无菌技术（重点）
一、培养用品清洗
1、洗涤液
铬酸洗涤液是用重铬酸钾(K2Cr2O7)与硫酸(H2SO4)配制而成，可根据需要配制成弱、中、强三种。弱用重铬酸钾50g加入蒸馏水1L，加热溶化，冷却后再缓慢加入浓硫酸90ml。中用重铬酸钾50g加入蒸馏水1L，加热溶化，冷却后再缓慢加入浓硫酸90ml。中用重铬酸钾50g加入蒸馏水100ml，加热溶
化，冷却后再缓慢加入浓硫酸875ml。强与浓硫酸加热的同时缓慢加入磨碎的重铬酸钾，直到重铬酸钾达到饱和为止。一般浓硫酸1L加入重铬酸钾50g。
2、洗涤方法
（1）玻璃器皿洗涤程序
（2）塑料用品洗涤
(3)金属用品洗涤
二、灭菌、消毒技术
方法：
物理方法：物理灭菌：干热、湿热、射线处理；物理除菌：过滤、离心沉淀等。
化学方法：消毒剂、抗菌素灭菌
1、培养基灭菌
2、玻璃器皿灭菌
3、金属用具灭菌
4、接种室灭菌
5、外植体灭菌
三、污染检测与控制
1、污染的途径
2、污染对培养细胞的影响及检测
细菌、酵母菌、真菌、支原体、病毒及细胞间交叉污染等常见污染的现象、检测方法与控制。
第三节显微技术
一、光学显微镜
二、电子显微镜
三、显微操作术
第四节细胞观察与分析（重点）
一、细胞计数与活力分析
1、培养细胞的检测指标：
（1）细胞计数
（2）细胞生长曲线
（3）细胞接种存活率
2、活力分析
（1）台盼蓝染色法
（2）MTT法
二、细胞固定与染色观察
三、凋亡细胞观察
四、染色体分析
第五节细胞分离
一、细胞初步分离
（1）差速离心分离法
（2）动物细胞的解离
（3）植物细胞的解离
二、单个细胞的获得
方法：有限稀释法、显微操作分离法、流式细胞仪分离……
第六节细胞保存与复苏
一、细胞保存方法
1、传代培养保存法
2、低温冷冻保存法
二、细胞复苏
冷冻与复苏的原则与步骤
讨论、练习、作业：
1.细胞培养过程中如何对污染进行检测和控制?
2.简述细胞保存和复苏的标准步骤。
3.细胞培养过程中如何对细胞形态进行观察和活力分析？
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：《细胞工程》.北京：高等教育出版社，2003年
2.王蒂：《细胞工程学》.北京：中国农业出版社，2003年
3.王蒂：《细胞工程实验教程》.北京：中国农业出版社，2003年
细胞工程课程授课教案
周次 2 课次 2 课时 1 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第四章细胞培养与代谢调控
教学目的及要求：
了解细胞培养动力学、细胞代谢，掌握细胞培养操作方式。
教学重点与难点：
细胞培养操作方式和代谢工程。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节细胞培养
一、细胞培养的定义：
二、细胞培养的分类：
三、细胞培养的方法：
四、影响因素：
第二节细胞培养操作方式（重点）
一、分批式培养
1、定义
2、特点：
二、流加式培养
1、定义
2、特点：
3、类型
三、半连续式培养
1、定义
2、特点：
四、连续式培养
1、定义
2、特点：
五、灌流式培养
1、定义
2、特点：
第三节细胞培养动力学
一、分批培养生长动力学
二、分批培养基质消耗与产物合成动力学
结合《发酵工程原理》的相关内容进行介绍、讨论。
第四节细胞代谢与调控
一、代谢产物关系
二、代谢工程
1、定义
2、基本概念及理论应用
三、逆代谢工程
讨论、练习、作业：
什么是细胞培养，细胞培养时选择不同操作方式的依据是什么？
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：《细胞工程》.北京：高等教育出版社，2003年
细胞工程课程授课教案
周次 3、4 课次3、4 课时 5 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第五章植物人工繁殖
教学目的及要求：
掌握植物组织培养、人工种子、脱毒植物培育等植物人工繁殖的原理与技术方法。
教学重点与难点：
植物组织培养再生植株途径、脱毒技术和人工种子。
教学方式方法、手段：
采用多媒体课件、板书与讨论结合。理论结合实验进行讲授、提问和讨论。利用文献资料实例介绍植物组织培养和脱毒技术及其应用。由学生概括植物组织培养技术和脱毒技术的组成。
教学过程：
第一节植物人工繁殖
知识回顾：生殖、细胞全能性、细胞分化、脱分化
1、目地：为克服自然有性生殖的不足，满足对优良植物的大量需求
2、手段：通过无性繁殖技术实现植物快速繁殖
3、植物人工繁殖的方法：组织培养、人工种子、胚胎培养等
第二节植物组织培养（重点）
一、植物组织培养的定义及优点
1、组培的定义：
2、优点：
（1）周期短，便于人工控制培养条件。繁殖速度快，经济效益高。
（2）占用空间小，不受地区、季节限制。
（3）繁殖珍稀、濒危苗木和突变体，是优良品种培育的有效途径。
（4）利于保持原来品种的特性。
二、发展历史
三、培养基的组成及其配制
1、无机盐
2、有机物
3、调节物质
（1）生长素的生理功能、种类及应用
（2）细胞分裂素的生理功能、种类及应用
（1）赤霉素的生理功能及应用
4、其他添加物
5、培养基的配制与灭菌
6、常用培养基
三、植物细胞分化与脱分化
四、植物组织培养再生植株的途径（重点和难点）
1、器官发生途径：启动期→愈伤组织诱导与继代培养→拟分生组织的形成→）器官原基和器官的形成→完整植株。
2、体细胞胚发生途径：成熟细胞→分生细胞→胚状体→完整植株。
体细胞胚定义：
途径：
（1）器官外植体直接发生途径；
（2）悬浮培养细胞发生途径；
（3）愈伤组织发生途径；
（4）单细胞发生途径
（5）原生质体发生途径
五、组培快繁一般流程及操作步骤：
1、无菌培养物的建立
2、中间繁殖体的增殖培养
3、壮苗与生根培养
4、驯化、移栽与栽后管理
六、植物组织培养的问题分析（重点）
1、玻璃化问题及预防措施
2、褐化问题及防缓措施
3、微生物污染问题
第三节人工种子（重点）
一、定义
二、优点：
三、关键技术：
1、胚状体同步发育
2、人工种皮制作
3、人工胚乳配制
4、包埋
5、人工种子的贮藏
四、存在问题
第四节植物胚胎培养
一、成熟胚与幼胚培养
二、植物胚乳培养
三、植物胚珠和子房培养
四、试管受精
第五节脱毒植物培育（重点）
一、为什么要进行无病毒苗的培育？
1、植物病毒是作物的重要病害种类之一，植物病毒具有寄生性和致病性。破坏植物的正常生长发育，降低质量、减少产量，对农业造成巨大影响。
2、无病毒苗就是采用一定的方法除去植物体内病毒，获得去除病毒的植物苗株。
3、脱毒植株生长势增强，可显著提高产量和品质。
4、脱毒植株抗逆性强，减少化肥、农药使用，防止土壤有机质下降，保护生态环境。
一、植物脱毒方法
（一）茎尖分生组织脱毒
1、茎尖分生组织脱毒的原理
（1）病毒在植物体内的分布不均匀性。生长点(约0.1~1.0mm区域)则几乎不含或含病毒很少。这是因为分生区域内无维管束，病毒只能通过胞间连丝传递，赶不上细胞不断分裂和活跃的生长速度。
（2）茎尖分生组织“病毒钝化系统”活性高，钝化病毒。
（3）在无菌条件下，茎尖分生组织切割培养可再生完整的脱毒植株。
2、茎尖分生组织脱毒的方法
（1）外植体的选择与预处理：
选材：适宜的优良纯种，生长健壮的无毒或少毒无病虫害植株。
预处理：洁净培养、杀菌
（2）取样消毒
剪取顶芽梢段3-5cm，削去大叶片，用自来水冲干净后用蒸馏水冲洗2次，在75%酒精中浸泡30s，用1%-3%次氯酸钠溶液消毒10-20min（或0.1%升汞消毒7~15 mi n ），最后用无菌水材料冲洗4-5次，每次3~5min。
（3）茎尖剥离与接种：
在超净工作台内衬有湿滤纸的培养皿内进行。一只手用细镊子将茎尖按住，另一只手用解剖针将叶片和叶原基剥掉，解剖针要常常蘸入90％酒精，并用火焰灼烧以进行消毒。
（4）培养
A 培养基：一般以White、Morel和MS培养基作为基本培养基；植物激素的种类与浓度对茎尖生长和发育具有重要的作用；有时茎尖培养添加活性炭。
B. 培养方式：固体培养、液体培养（在琼脂培养基能诱导外植体愈伤组织化的情况下用，须制作一个滤纸桥，把桥的两臂浸入试管内的培养基中，桥面悬于培养基上，外植体放在桥面上。
C. 培养条件：接种后材料置25±2℃，光照度1500-5000lx,每日光照10-16h条件下培养.光照对茎尖培养的影响更大。
（5）生根不产生不定根的植株茎尖需经再诱导生根才能成为完整植株。
（二）物理方法脱毒
1、高温处理脱毒
（1）高温处理脱毒法的原理及应用
利用病毒对特的不稳定性，把植物组织处于高于正常温度的环境中时，使组织内部的病毒受热之后部分或全部钝化，但寄主植物的组织很少或不会受到伤害。从而脱除病毒的方法。
（2）高温处理脱毒方法
A. 温汤浸渍处理适用于休眠器官、剪下的接穗或种植的材料，在50℃左右的温水中浸渍10min 至数小时。方法简便易行，但易使材料受伤。
B. 热空气处理对活跃生长的茎尖效果较好，将生长的盆栽植株移入温热治疗室(箱)内，一般在35~40℃。处理时间因植物而异，短则几十分钟，长可达数月。
（3）高温处理脱毒方法的优缺点
A. 优点：简单易行，应用广泛。
B. 缺点：不能脱除所有病毒。
2、低温处理
（三）其他脱毒方法
1、茎尖培养结合热处理
2、微嫁接脱毒技术
3、化学疗法脱毒
4、愈伤组织培养脱毒
二、脱毒植物鉴定
（一）指示植物检测法
不能测出病毒总的核蛋白浓度，而只能测出病毒的相对感染力。
1、草本指示植物鉴定
汁液涂抹法：它只能鉴定靠汁液传染的病毒。
小叶嫁接法：草莓等无性繁殖的草本植物
1、草本指示植物鉴定
（二）电子显微镜检测法
采用电子显微镜既可以直接观察病毒，检查出有无病毒存在，了解病毒颗粒的大小、形状和结构，又可以鉴定病毒的种类。这是一种较为先进的方法，但需一定的设备和技术。
（三）酶联免疫吸附检测法
指采用酶标记抗原或抗体的定量测定法。将抗原固定在支持物上，加入待检血清，然后加入酶(过氧化物酶或碱性磷酸酶)标记的抗体，使待检血清中与对应抗原的特异性抗体结合，最后用特殊分光光度计测定。此法是现在灵敏度较高和常使用的方法。
（四）分子生物学检测法
讨论、练习、作业：
1.基本概念：
（1）植物组织培养
（2）植物细胞脱分化
（3）人工种子
2.简述常用植物激素在植株再生过程中的作用。
3.举例说明植物组织培养植株再生的途径。
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：细胞工程.北京：高等教育出版社，2003年
2.陈世昌：植物组织培养.北京：高等教育出版社，20011年
3.王蒂：细胞工程学.北京：中国农业出版社，2003年
4.王蒂：细胞工程实验教程.北京：中国农业出版社，2003年
细胞工程课程授课教案
周次 4、5 课次4、5 课时 4 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第六章动物人工繁殖教学目的及要求：
了解人工受精、胚胎分割、性别控制等繁殖技术，理解通过体外受精、细胞核移植人工繁殖动物的原理与技术方法。
教学重点与难点：
体外受精动物、细胞核移植动物繁殖技术。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论相结合，利用视频、文献资料实例介绍试管动物繁殖技术，由学生概括技术路线。
教学过程：
第一节动物人工繁殖
通过大熊猫、中华鲟的繁殖来说明动物人工繁殖的意义，动物人工繁殖技术途径的异同及关键技术，胚胎工程的定义。
第二节体外受精（重点）
体外受精、胚胎移植的定义及其应用，试管动物繁殖的优点，通过观看视频资料后讨论总结出试管动物培育的流程、操作要点和发展。
体外受精(In vitro fertilization，IVF)是指将哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。
体外受精动物也称试管动物（test-tube animal），是指将供体的精子和卵子在体外受精，体外培养胚胎发育到一定阶段通过胚胎移植移入受体完成发育出生的动物。
与人工授精的区别：？
1959年，张明觉以家兔为实验材料，从一只交配后12h的母兔子宫中冲取精子(即体内获能的精子)，从另外两只超数排卵处理母兔的输卵管中收集卵子，精子和卵子在体外人工配制的溶液中完成受精过程，然后，正常卵裂的36枚胚胎被移植到6只受体的输卵管中，其中4只妊娠，并产下15只健康仔兔，这是世界上首批试管动物，它们的正常发育标志着体外受精技术的建立。
优点：
（1）发挥优良母畜的繁殖潜力：一头优良品种母牛的卵巢内有几万个生殖细胞，但在个常性周期内有个卵泡同时发育，最后一个卵泡成熟并排卵。一只良种母畜一生大约只能繁殖10个左右的后代，大部分时间用于用于妊娠和乳。试管动物繁殖技术能够充分利用母体生殖潜力。
（2）促进家畜改良的速度：繁殖能力的提高促进家畜改良速度，加速育种过程。
（3）保存遗传资源：对优良或稀有哺乳动物建立“胚胎库”，进行受精卵或胚胎的长期保存。
一、试管动物培育
试管动物的培育流程及各个环节的操作要点与关键技术
试管动物培育步骤：
（1）精子采集与体外获能、卵子采集与成熟培养
（2）体外受精
（3）胚胎体外培养
（4）胚胎移植
（5）体内发育、出生
1、精子的采集与体外获能处理
采集：精子上游法采集，在精液上面加入少量培养液，有活力的精子游到表面，收集。
精子获能：是指精子获得穿透卵子透明带能力的过程。
体内获能：雄性精液中含有“去能因子”（多是：糖蛋白），附在精子表面，是顶体酶的抑制剂，抑制了精子的受精能力。去能因子的清除，使精子顶体酶活性恢复，具有受精能力：主要依靠宫颈、子宫及输卵管液中的β淀粉酶、胰蛋白酶、β葡糖苷酶及唾液酸酶，后者在卵泡液中含量也很高。可以水解糖蛋白等“去能因因子”。
体外获能：1951年，美籍华人张明觉和澳大利亚人Austin同时发现了哺乳动物的精子获能现象。20世纪60年代初至20世纪80年代中期，人们以家兔、小鼠和大鼠等为实验材料，进行了大量基础研究，在精子获能机理和获能方法方面取得很大进展。精子由最初在同种或异种雌性生殖道孵育获能，
发展到用子宫液、卵泡液、子宫内膜提取液或血清等在体外培养获能，最后用化学成分明确的溶液培养获能。牛、羊的精子常用化学药物诱导获能，诱导获能的药物常用肝素和钙离子载体。1986年Parrish 等用含肝素的介质处理牛的冷冻精液，然后与体外成熟的卵母细胞体外受精获得成功。
精子的顶体反应：遇到卵子时，精子头部“顶体”脱落，顶体酶释放，使卵子的放射冠和透明带溶解，精子进入卵细胞，达到受精的目的。
2、卵子的回收与成熟培养
(1)超数排卵：雌性动物用促卵泡素和促黄体素处理后，从输卵管中冲取成熟卵子，可直接与获能精子受精。
(2)从活体卵巢中采集卵母细胞：借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。
（3）卵母细胞体外成熟培养：未成熟卵母细胞（初级卵母细胞、次级卵母细胞要经过成熟培养使卵细胞成熟。家畜卵母细胞成熟培养液普遍采用TCM199培养基添加孕牛血清、促性腺激素、雌激素和抗生素成份。血清是大分子营养物质的主要来源，而且可提供细胞生长因子。作为能量来源的物质主要是葡萄糖，氨基酸也可作为能源起作用。卵母细胞的体外培养还需对温度、渗透压、pH、气相等进行控制。
卵母细胞体外培养：通常采用微滴培养法，微滴体积一般为50-200微升，每个微滴中一般放入10-40个卵母细胞。二氧化碳培养箱培养，条件为39℃、100%湿度、5%二氧化碳。
成熟标志：极体排出、透明带软化、卵丘细胞层扩散靠近卵母细胞周围的卵丘细胞呈放射状排列，出现放射冠，用DNA特意性染料染色后，在显微镜下进行核相观察，可见卵母细胞处于第2次成熟分裂中期。
3、试管动物的体外受精
精子发生顶体反应时，精子顶体外膜与其相贴的卵细胞膜发生多点融合而破裂，继而出现小孔。顶体酶就是通过这些小孔释放出去，使卵细胞周围的卵丘细胞分散并去除放射冠，分解透明带。
精子顶体内膜与卵细胞膜相互融合，最终雄性原核和雌性原核合二为一，完成受精过程。
共同培养：一般将成熟的卵母细胞和获能的精子在一个合适的体外环境条件下共同培养一段时间，就能完成体外受精。
受精过程所采用的培养液与动物细胞培养用培养液类似，但需添加一些特殊物质，如肾上腺素、亚牛黄酸、肝素等，它们有助于精子穿卵和促使原核的形成。
精子和卵子常在小滴中共培养，受精时精子密度为1-9×106/ml，每10微升精液中放人1-2枚卵子，小滴体积一般为50-200微升。
受精成功观察：将含有受精卵的培养皿放置于倒置显微镜下，卵细胞内出现两个雌雄原核，标志着受精成功。
辅助受精技术：是通过人为方法使精子和卵子完成受精过程，由于一般都需要借助显微操作仪来完成，所以又称辅助受精技术为显微授精。
透明带修饰法：运用物理或化学方法对卵母细胞的透明带进行打孔、部分切除或撕开缺口，为精子进入卵黄周隙打开通道，然后把卵子与一定浓度的精子共培养以完成受精过程。这种方法适用于具有一定运动能力，但顶体反应不全，无法穿过透明带的精子。优点是对卵子的损伤小，但对于靠透明带反应阻止多精入卵的动物易造成多精子受精，影响胚胎继续发育。
透明带下注射法术：用微注射器将3-5个精子直接注射入透明带下的卵间隙，从而使卵子受精。优点是对卵细胞的损伤小，已在临床医学上得到运用，但也存在多精受精问题。
卵桨内精子注射法：用微注射器将单个精子直接注射入到卵细胞的细胞质内使卵子受精。这样可以避免多精受精问题。但是精子质量是重要问题
4、胚胎培养
受精卵需在体外培养发育至桑椹期或囊胚期才能进行移植。目前人们还不能在体外模拟子宫内的环境供胚胎继续发育。通常情况下，移植的较佳时期是发育至8-16细胞期的胚胎。培养液中成分除无机和有机盐外，还添加维生素、氨基酸、核苷酸和嘌呤等营养成分和血清，最常用的有TCM199、B2和F10。
发育阻滞问题：体外受精的早期胚胎在体外发育中，往往会停止在某一阶段不再发育，这种现象称为发育阻滞发育阻滞是胚胎体外培养的一个主要障碍。造成胚胎发育阻滞的因素比较复杂，既有胚胎发育本身因素，也有培养环境的客观因素。体外培养条件与体内发育条件的差异，造成了胚胎发育被阻断。
5、胚胎移植
将胚胎移植到另外一头与供体同时发情排卵、但未经配种的母畜（称为“受体”）的相应部位（输卵管或子宫角）。这个来自供体的胚胎能够在受体的子宫着床，并继续生长和发育，最后产下供体的后代。这就是通常所说的“借腹怀胎”。手术法:将同期化处理后的受体动物仰面固定在手术床上，全身麻醉，腹部切口，将一侧卵巢上有黄体发育的子宫远端拉出，将吸有胚胎的胚胎移植管（图6.2）插入穿刺孔，小心将胚胎输入。这种方法移卵容易、损伤小、成功率较高。非手术法:使用类似于人工授精的专用输胚枪，将其直接插入排卵侧子宫角内，注入胚胎。
6、体内发育、出生
胚胎移植后处理与观察：胚胎移植后需补充黄体酮，目前多采用注射法给予黄体酮。胚胎移植后14天，可由验尿或抽血确定是否妊娠。如果确定妊娠，则改用hCG继续补充到怀孕10周。妊娠后14天，B超检查胎儿数及胚胎着床部位。
二、试管婴儿
1、试管婴儿的定义
试管婴儿是指将卵子与精子取出在体外受精，培养发育成早期胚胎，再植回母体子宫内发育出生的婴儿, 也就是采用体外受精联合胚胎移植技术培育的婴儿。
第一代试管婴儿：主要特征是模拟体内受精过程，将精子与卵子通过共培养完成受精。1977年，爱德华兹（Edwards）和斯蒂普特(Steptoe)创造的试管婴儿为第一代试管婴儿。
第二代试管婴儿：是指采用显微注射仪将单个精子注射进卵细胞内受精培育的婴儿。由于使用的是非自然选择的精子进行受精，因此可能将遗传缺陷传给下一代，同时显微授精操作容易造成卵细胞损伤。
第三代试管婴儿：经过种植前遗传学诊断培育出的试管婴儿被称为第三代试管婴儿。取出部分细胞进行基因诊断，排除带致病基因的胚胎。
2、试管婴儿培育技术的主要环节介绍
3、存在问题。
第三节人工受精
一、人工受精技术
人工受精的定义、人工受精繁育动物的意义，介绍人工受精技术。
二、胚胎回收
胚胎回收的方法及操作
三、胚胎鉴定
胚胎鉴定的内容
第四节细胞核移植（重点与难点）
克隆和细胞核移植的定义及其理论基础，细胞核移植动物的介绍。
一、发展历程
二、细胞核移植克隆动物的技术路线
胞核移植克隆动物技术环节、操作要点与关键技术
1、核供体细胞的获得与取核
2、受体细胞的准备与去核
3、细胞核移植
4、重组胚的激活、培养与移植
5、核移植后代的鉴定
三、胚胎细胞核移植克隆动物
以嵌合鼠为例介绍胚胎细胞核移植克隆动物的技术路线。
四、体细胞克隆动物
体细胞克隆动物的意义，以多利羊为例介绍体细胞克隆动物的技术路线。
五、影响核移植动物成功率的因素分析
以多利羊为例分析讨论核移植动物存在的问题。
第五节胚胎分割
第六节冷冻保藏技术
一、胚胎冷冻保存
二、精子冷冻保存
三、卵母细胞冷冻保存
第七节性别控制
一、哺乳动物受精前性别控制
二、胚胎移植前性别控制
讨论、练习、作业：
教学反思：
参考书目资料
1.李志勇：细胞工程.北京：高等教育出版社，2003年
2.王蒂：细胞工程学.北京：中国农业出版社，2003年
3.王蒂：细胞工程实验教程.北京：中国农业出版社，2003年
细胞工程课程授课教案
周次 1 课次 1 课时 1 课型□√理论课□讨论课□实验课□习题课□其他
章节
名称
第二章细胞工程理论基础
教学目的及要求：
回顾细胞组成、细胞周期与细胞分裂、细胞识别与细胞通讯、细胞分化、生殖与发育等基础知识。教学重点与难点：
细胞周期、细胞分化等概念。
教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节细胞组成
一、细胞的分子组成
细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
没有细胞就没有完整的生命
二、细胞的结构组成
了解核移植克隆动物的基础知识
第二节细胞周期与细胞分裂
一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
第三节细胞识别与细胞通讯
第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
细胞分化、脱分化、再分化和全能性等概念及其相互关系
第五节生殖与发育
一、植物有性生殖
二、动物有性生殖
有性生殖、受精的定义，动植物有性生殖过程及其在良种繁育中的应用。讨论、练习、作业：讨论、练习、作业：
教学反思：
参考书目资料
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第一节细胞组成
一、细胞的分子组成
细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
没有细胞就没有完整的生命
二、细胞的结构组成
了解核移植克隆动物的基础知识
第二节细胞周期与细胞分裂
一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
第三节细胞识别与细胞通讯
第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
细胞分化、脱分化、再分化和全能性等概念及其相互关系
第五节生殖与发育
一、植物有性生殖
二、动物有性生殖
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细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
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一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
第三节细胞识别与细胞通讯
第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
细胞分化、脱分化、再分化和全能性等概念及其相互关系
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一、细胞的分子组成
细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
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第二节细胞周期与细胞分裂
一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
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第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
细胞分化、脱分化、再分化和全能性等概念及其相互关系
第五节生殖与发育
一、植物有性生殖
二、动物有性生殖
有性生殖、受精的定义，动植物有性生殖过程及其在良种繁育中的应用。讨论、练习、作业：讨论、练习、作业：
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教学方式方法、手段：
多媒体课件、板书与讨论结合。
教学过程：
第一节细胞组成
一、细胞的分子组成
细胞、核酸的变性和复性等基础概念，细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性
没有细胞就没有完整的生命
二、细胞的结构组成
了解核移植克隆动物的基础知识
第二节细胞周期与细胞分裂
一、细胞周期
细胞周期的概念、细胞周期中各个不同时期的细胞及其主要事件。
二、细胞分裂方式
细胞分裂方式及其特点。
三、细胞分裂的影响因素
四、细胞衰老与细胞死亡
第三节细胞识别与细胞通讯
第四节细胞分化
一、细胞全能性
细胞全能性概念及其意义
二、细胞分化
三、细胞脱分化
四、细胞再分化
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植物细胞工程教学设计 教案 集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
教学准备 1.教学目标 一、知识目标 1.简述细胞全能性的概念。 2.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的过程和方法。 二、能力目标 1.在质疑、探究的学习过程中,培养学生独立思考,推理判断和创造性思维能力。 2.通过联系农业生产实际,培养学生活学活用,理论联系实际的能力。 三、情感目标 1.认同科学是一个不断发展的过程,激发探索生命奥秘的热情。 2.渗透科学思想的教育,理解科学、技术和社会之间的关系。 2.教学重点/难点 一、教学重点 1.植物组织培养的原理和过程。 2.植物体细胞杂交的原理。 二、教学难点 植物组织培养的实验。 3.教学用具 4.标签 教学过程 【导入】创设情景导入新课 师:现在正是春天,前几天刚刚过了植树节,如果我们说用棵小树苗,或者用某一植物的种子播种,希望得到完整的植物个体,那大家都会觉得很正常,但是如果我说我种下一朵花的花瓣,希望能得到一棵完整的该种植株,这可能吗? 生:可能。 师:请同学们看书本33页的图(微型繁殖的菊花),刚才我举的这个例子就是今天我们要学习的新课。
【讲授】新课 引导学生观看专题的首页的三幅图,题图的寓意是表明细胞工程是在细胞水平的操作,它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用,把学生带进细胞工程的科技领域引出细胞工程的概念(多媒体展示)。 师:为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢? 生:细胞的全能性。 师:对,是细胞的全能性。我们一起把我们学过的细胞全能性的知识复习一下。 多媒体展示下列问题并请学生举手回答 1.什么是细胞的全能性? 2.细胞具有全能性的原因? 3.细胞表现全能性的条件? 4.生物体内的细胞为什么没有表现全能性,而是分化成为不同的组织和器官? 【活动】学生探究活动一 组织学生分组讨论导学案中以下问题: 1.植物组织培养具体应该如何操作?请依据课本34-35页的实验过程,概括出植物组织培养技术的流程简图。 2.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? 3.什么是脱分化和再分化决定脱分化和再分化的关键因素是什么 4.愈伤组织有什么特点? 5.为什么诱导愈伤组织的过程中应避光培养? 6.为什么愈伤组织再分化需要光照? 7.为什么切取胡萝卜根的形成层,其它部分也能培养成小植株吗? 师:请小组学生代表将问题1植物组织培养技术流程图在黑板上板书以及回答问题2-7
专题二细胞工程知识点梳理填空 概念：应用__________ 和__________ 的原理和方法，通过___________ 或__________ 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的___________ 或获得____________ 的一门综合科学技术。 分类：根据操作对象不同，可分为___________________ 、________________ 。 一、植物细胞工程 理论基础（原理）____________________ 。 1、概念：具有某种生物____________ 的任何一个细胞，都具有发育成_____________ 的潜能。 全能性表达的难易程度： ____________ > 生殖细胞〉__________________ ; ______________ >动物细胞； 2.在理论上，生物的任何一个细胞都具有__________________________________ ，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现___________ ，而是分化成各种_____________________ 。 3.特定的____________ 条件下，细胞中的基因会有 ________ 地表达出各种 _________ ，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同________________ 。 （一）植物组织培养技术 植物组织培养：在________ 和________ 的条件下，将_________ 的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的_______ 上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 ____________ 、丛芽，最终形成完整植株。 1.操作过程： ①② 外植体---- > A - > B—植物体 图中①_________ ，②_______ , A表示 ______ , B表示 ________ 。 2 .细胞脱分化：已__________ 的细胞经过______ 后，失去其特有的________________ 而转变成未分化细胞的过程。 3.胡萝卜的组织培养实验 1 ）实验原理 植物体的根、茎、叶细胞都具有 ___________ ，在一定的______ 和_____ 等条件下，可以脱分化形成______________ 。将愈伤组织转接到含有不同_______ 成分的培养基上，就可以诱导其再分化生 成胚状体或丛芽，进而发育成_____________________________ 。证明了分化的植物细胞仍具 有_________________________ 。 2）实验步骤 ①将__________ 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 ______________ 。
2.1.1植物细胞工程基本技术 【内容与解析】 本节课要学的内容植物细胞工程基本技术指的是植物组织培养，其核心是植物组织培养的原理和过程,由于它还与植物体细胞杂交的原理、植物细胞工程应用的实例等有…紧密的联系,所以在本学科有…重要的地位，。教学的重点是植物组织培养的原理和过程，解决重点的关键是植物组织培养的实验。【教学目标与解析】 1．教学目标 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 （2）列举植物细胞工程的实际应用 2．目标解析 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术就是要学生知道组培过程中的每一个步骤且要明白每个过程中的特点，植物体细胞杂交技术是要学生知道它的定义和如何实现这个过程中的每一步骤。 【问题诊断分析】 在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是植物体细胞杂交的原理不理解，产生这一问题的原因是…学生对这类问题的认识尚浅。要解决这一问题，就要…给予学生一定的理论知识，及事例分析。 【教学过程】 问题一：为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 设计意图：…通过此问题引出植物组织培养 师生活动; 1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？ 2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？ 3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？ 4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？ 问题二：植物组织培养技术： 问题1．植物组织培养技术的概念是什么？ 问题2．植物组织培养技术的原理是什么？ 问题3．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？ 问题4．植物组织培养的培养基含有哪些成分？ 问题5．分析图2—5，概述植物组织培养技术的基本过程。 问题6．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？ 展示马铃薯——番茄杂种植株的图片，根据设想来引出植物体细胞杂交 问题三：植物体细胞杂交技术： 问题1．什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？ 问题2．在进行植物体细胞杂交之前，为什么要去除细胞壁？通常用什么方法去除细胞壁？去除细胞壁以后的植物细胞叫什么？ 问题3．怎样诱导两个不同原生质体的融合？原生质体融合完成的标志是什么？这与细胞中哪种细胞器有关？ 问题4．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？ 问题5．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 问题6．如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 问题7．分析图2—9，概述植物体细胞杂交的基本过程。 1
1 2.1.1植物细胞工程基本技术 【内容与解析】 本节课要学的内容植物细胞工程基本技术指的是植物组织培养，其核心是植物组织培养的原理和过程,由于它还与植物体细胞杂交的原理、植物细胞工程应用的实例等有…紧密的联系,所以在本学科有…重要的地位，。教学的重点是植物组织培养的原理和过程，解决重点的关键是植物组织培养的实验。 【教学目标与解析】 1．教学目标 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 （2）列举植物细胞工程的实际应用 2．目标解析 （1）简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术就是要学生知道组培过程中的每一个步骤且要明白每个过 程中的特点，植物体细胞杂交技术是要学生知道它的定义和如何实现这个过程中的每一步骤。 【问题诊断分析】 在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是植物体细胞杂交的原理不理解，产生这一问题的原因是…学生对这类问题的认识尚浅。要解决这一问题，就要…给予学生一定的理论知识，及事例分析。 【教学过程】 问题一： 为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢？ 设计意图：…通过此问题引出植物组织培养 师生活动; 1、什么是细胞的全能性？表现全能性的条件？ 2、为什么运用植物组织培养技术能把植物离体器官、组织或细胞培养成完整植物体？ 3、克隆羊“多莉”的诞生说明了什么？ 4、生物体内的细胞为什么没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官？ 问题二：植物组织培养技术： 问题1．植物组织培养技术的概念是什么？ 问题2．植物组织培养技术的原理是什么？ 问题3．植物组织培养技术通常选用的材料有哪些？ 问题4 ．植物组织培养的培养基含有哪些成分？ 问题5．分析图2—5，概述植物组织培养技术的基本过程。 问题6．什么是脱分化？什么是再分化？什么是愈伤组织？ 展示马铃薯——番茄杂种植株的图片，根据设想来引出植物体细胞杂交 问题三：植物体细胞杂交技术： 问题1．什么是植物体细胞杂交技术？它具有什么优点？ 问题2．在进行植物体细胞杂交之前，为什么要去除细胞壁？通常用什么方法去除细胞壁？去除细胞壁以后的植物细胞叫什么？ 问题3．怎样诱导两个不同原生质体的融合？原生质体融合完成的标志是什么？这与细胞中哪种细胞器有关？ 问题4．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？ 问题5．如果两个来源不同的原生质体发生了融合，下一步该做何处理？ 问题6．如何将杂种细胞培育成杂种植株？ 问题7．分析图2—9，概述植物体细胞杂交的基本过程。
专题2细胞工程 2.1植物细胞工程 2.1.1植物细胞工程的基本技术 课时训练5植物细胞工程的基本技术 1.植物细胞表现出全能性的必要条件是()。 A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析:植物细胞全能性是指具有细胞核的高度分化的植物细胞,在离开母体后,在适宜的营养和外界条件下,细胞首先发生脱分化,然后恢复细胞分裂形成愈伤组织,再在一定的诱导因素作用下发生分化,最后形成具有根、茎、叶的完整植株。高度分化的植物细胞的全能性只有在离开母体后才能表现出来。成熟筛管细胞无细胞核,D项错误。B项中,导入其他植物细胞的基因属于基因工程,与细胞的全能性没有必然的联系。 答案:C 2.可以成为植物组织培养条件的是()。 ①CO2②有机物③生长素④细胞分裂素⑤水⑥矿质元素 A.①③⑤⑥ B.②③⑤⑥ C.②③④⑤⑥ D.①②⑤⑥ 解析:植物组织培养的条件是营养物质、激素和其他适宜条件,在愈伤组织形成之前不能进行光合作用,不需要CO2。 答案:C 3.植物体细胞杂交是利用不同物种的两个细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指()。 A.不同植物的精子与卵子的融合 B.不同植物原生质体的融合 C.完整的两个体细胞的融合 D.植物花粉细胞的两两融合 解析:植物体细胞杂交是不同植物的原生质体融合为一个杂种细胞的过程。精、卵结合过程为受精作用,花粉细胞不是体细胞。 答案:B 4.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,下列哪一项条件是不需要的?() A.消毒灭菌 B.适宜的温度 C.充足的光照 D.适宜的养料和激素 解析:形成愈伤组织,需要在消毒灭菌条件下进行是肯定的,因为只有在消毒灭菌条件下,才能保证培养出的组织细胞不被感染,否则培养基内将长出许多霉菌,与离体细胞争夺营养与生存空间,不能形成愈伤组织。由于此阶段形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。 答案:C 5.不能用于人工诱导原生质体融合的方法是()。
植物细胞工程教学设计 教案 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
教学准备 1.教学目标 一、知识目标 1.简述细胞全能性的概念。 2.简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术的过程和方法。 二、能力目标 1.在质疑、探究的学习过程中,培养学生独立思考,推理判断和创造性思维能力。 2.通过联系农业生产实际,培养学生活学活用,理论联系实际的能力。 三、情感目标 1.认同科学是一个不断发展的过程,激发探索生命奥秘的热情。 2.渗透科学思想的教育,理解科学、技术和社会之间的关系。 2.教学重点/难点 一、教学重点 1.植物组织培养的原理和过程。 2.植物体细胞杂交的原理。 二、教学难点
植物组织培养的实验。 3.教学用具 4.标签 教学过程 【导入】创设情景导入新课 师:现在正是春天,前几天刚刚过了植树节,如果我们说用棵小树苗,或者用某一植物的种子播种,希望得到完整的植物个体,那大家都会觉得很正常,但是如果我说我种下一朵花的花瓣,希望能得到一棵完整的该种植株,这可能吗? 生:可能。 师:请同学们看书本33页的图(微型繁殖的菊花),刚才我举的这个例子就是今天我们要学习的新课。 【讲授】新课 引导学生观看专题的首页的三幅图,题图的寓意是表明细胞工程是在细胞水平的操作,它包含植物细胞工程和动物细胞工程等方面。在章引言中通过列举细胞工程的应用,把学生带进细胞工程的科技领域引出细胞工程的概念(多媒体展示)。 师:为什么植物的一个花瓣就可以培育出完整的植株呢? 生:细胞的全能性。 师:对,是细胞的全能性。我们一起把我们学过的细胞全能性的知识复习一下。
2.1.1 植物细胞工程 教学目标 1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术 2、列举植物细胞工程的实际应用 3、尝试进行植物组织培养 教学重点 1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原理 3、植物细胞工程应用的实例 教学难点 植物组织培养的实验 教学过程 复习： 细胞分化： 1、概念：在个体发育过程中，由一种或一个细胞通过增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生 稳定性差异的过程 注意：不改变细胞数目，不改变遗传，增加了细胞种类 2、原因：相同的基因在特定的时间和空间内进行选择性表达的结果 3、特点： ①普遍性：单细胞生物没有细胞分化 ②持久性：细胞分化存在于生物体的整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度 ③不可逆性：分化的细胞要维持分化后的状态直到死亡 4、结果：产生了不同的组织和器官 5、意义：个体发育的基础（包括细胞分裂和细胞分化） 细胞全能性： 1、概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能(起点：细胞、组织、器官；终点：完整个体) 举例：壁虎断尾后再生（×）；皮肤烧伤后再生（×）；种子长成幼苗（√）；植物扦插（√）； 受精卵发育成婴儿（√）； 2、物质基础：每个细胞里有该种生物全套的遗传信息（所以单个卵细胞或精子也可发育成完整个体，体现全能性） 3、条件：①离体②营养物质③外界条件 4、发挥顺序 植物细胞》动物细胞 受精卵＞生殖细胞（卵＞精子）＞体细胞 体细胞：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞（分化程度低＞分化程度高） 注意：①受精卵是未分化的细胞，所以全能性最高 ②生殖细胞是分化程度高，全能性也高（特例）
细胞工程：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。 分类：植物细胞工程和动物细胞工程 一、植物组织培养 1、理论基础：植物细胞全能性 2、流程： 相关知识点： ①取材：根尖、茎尖、芽尖等分生组织，分裂能力强，全能性易发挥 ②脱分化（诱导培养基） 实质：使细胞恢复分裂能力 a ．概念：让已经分化的细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程 形式：固体 b ．培养基 无机物：水、无机盐 成分 有机物：氨基酸、维生素、蔗糖 植物激素：生长素和细胞分裂素 注：培养基中加入蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压 另外，脱分化培养基上可加入2,4－D ，促进愈伤组织的产生和生长 c ．条件：黑暗（因为在光照条件下容易分化成维管组织，不利于产生大量的愈伤组织） 无菌（一旦污染，迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养，而且杂菌会产生大量对培养 ③愈伤组织：排列疏松，高度液泡化的无定形状态的薄壁细胞。（分化程度低，全能性高） ④再分化（分化培养基） 实质：基因的选择性表达 a ．概念：脱分化产生的愈伤组织继续培养又可以重新分化成根或芽等器官的过程 b ．培养基：同脱分化培养基 c ．条件：光照（有利于诱导形成叶绿素） ⑤植物激素的使用对植物组织培养的影响 高→有利于根的形成 a ．使用比例： 低→有利于芽的分化 适中→促进愈伤组织的形成 先生长素后细胞分裂素：有利于细胞分裂，但不分化 b ．使用顺序 先细胞分裂素后生长素：细胞既分裂又分化 同时使用两种激素：分化频率提高 离体的植物细胞、 组织或器官（外植体） 脱分化 已分化 未分化 生长素 细胞分裂素
植物细胞工程综合大实验（一） ——培养基配制和无菌操作 一、实验目的与要求 熟练掌握器皿的洗涤 MS培养基的配制分装 培养基和物品的高压灭菌 实验室的消毒灭菌 植物材料的取材及流水冲洗 无菌操作 材料的培养观察 二、实验原理 植物细胞的全能性。 三、仪器设备与器具 电子天平、移液枪、冰箱、高压锅、超净工作台、 三角瓶、烧杯、容量瓶、培养皿、搪瓷缸、镊子、 解剖刀、酒精灯、试剂瓶、玻璃棒、线绳、pH试纸、封口膜、试管刷、洗涤剂、打火机等。 四、实验材料 彩云阁茎段（用于诱导愈伤组织） 茎节（用于诱导芽） 五、实验方法与步骤 （一）器皿的洗涤
一般器皿 有培养物但未污染的器皿 有培养物且污染的器皿 （二）MS培养基的配制分装 1、MS培养基母液的配制 母液A-F，每组配制A-E 100ml、F 50ml 0.1%升汞的配制 75%酒精的配制 6-BA NAA 2、MS培养基的配制 按每人配制100ml，分5小瓶。 过程如下；每组按1L配制，先取容器内加70%的蒸馏水； 加入蔗糖30g/L；量取母液A-F；加入PGR（自己设计）；用容量瓶定容；用0.1-1N NAOH或HCl调整pH5.6-5.8；每人分100ml；加琼脂粉8g/L；分装到5个小三角瓶中、封口。 （三）培养基和物品的高压灭菌 培养基、无菌水（每组至少5瓶）、空瓶（每组至少2个）、烧杯（每组至少1个）、培养皿（每组至少一套）、接种工具（2套），包好或者分好以备高压灭菌。 高压锅的使用。 （四）实验室的消毒灭菌
75%的酒精擦拭超净工作台内表面，新洁尔灭水进行超净工作台外表面、培养架表面、墙壁及其他房间表面的擦拭。 （五）植物材料的取材及流水冲洗 选取适宜的彩云阁茎节及茎段，切割成适宜大小后放在流水下冲洗。 （六）无菌操作 演示。 （七）材料的培养观察 接种完的材料放在培养室的培养架上进行培养。培养初期每天观察一次，持续1周。之后每2-3天观察一次。 统计指标： 污染率（%）= （污染的外植体个数／接种外植体的总数）×100%。 愈伤组织诱导率（%）= （长愈伤外植体个数／接种外植体总数）×100%。 芽诱导率（%）= （长芽外植体个数／接种外植体的总数）×100%。（八）结果与分析
动物细胞工程 【教学目标】 1．知识方面 （1）动物细胞培养。 （2）动物细胞融合。 （3）单克隆抗体的制备及应用。 2．态度观念方面 （1）初步培养学生勇于探索，不断创新的精神和合作精神。 （2）通过向学生介绍几大动物细胞工程技术的发展动态及一些新的研究成果，使学生明确人们对生命奥秘的揭示愈加广泛和深入，知识不断更新并向前发展。认识到学无止境，形成终生学习的意识。 3．能力方面 （1）在学习动物细胞培养过程中，学生通过阅读、自学、质疑、讨论、训练、总结等环节，逐步提高独立获取知识的能力、逻辑思维能力、分析问题和解决问题的能力。 （2）由植物体细胞杂交技术导出动物细胞融合过程，培养学生的知识迁移能力、思维能力。 （3）让学生尝试设计革克隆抗体的制备过程，指导学生掌握获取知识和探索生物科学的基本方法，使学生了解生物科学认识模式以发展学生的创造性能力。 【教学重难点】 单克隆抗体既是本小节的重点，也是难点内容。 【教学过程】 一、单倍体抗体的制备： 环节一：多数学生会提出如下思路：把产生相应抗体的B淋巴细胞提取出来，用我们所学的动物细胞培养技术经原代培养和传代培养（把单个B淋巴细胞克隆），将该细胞培养成细胞系，能无限传代，大量繁殖，便能从这些细胞中提取单抗了。 教师质疑：该方案可行性如何？（引导学生确认为什么单纯地进行B细胞培养行不通。）一些学生提出异议：一个B淋巴细胞不可能渡过原代培养和传代培养过程中的两次危机而达到细胞系水平。因为每经历一次危机，都有大部分细胞被淘汰，只有少部分生存下来，而单
个B淋巴细胞在这个过程中的命运便可想而知了。 抓住学生这一认识过程中的矛盾冲突，引领学生进人下一挑战性环节。 需解决的难题何在？（B细胞在体外不可能无限增殖） 如何使它无限增殖，方法有哪些？（B细胞与瘤细胞融合） 环节二： 学生思考： (l）单克隆抗体是用哪两种细胞来融合？为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合？ （2）骨髓瘤细胞是癌细胞吗？ （3）整个制备过程为何要经过两次筛选？ （4）杂交瘤细胞在小鼠腹腔内培养与在体外培养有何区别？ （5）杂交瘤细胞在小鼠腹腔增殖，可否造成小鼠死亡吗？ （6）鼠单抗能用于人体疾病的治疗吗？ （板画诱导学生探究两次筛选的对象） 环节三： 假如现在要制备抗SARS病毒的抗体，用我身上的B细胞来融合行吗？为什么？（必须用对应的抗原刺激才会产生特异性的B细胞） 二、单倍体抗体的应用 制备到的抗体除了可以用于在临床治疗以外，还可以用来干什么？ 三、细胞核移植 阅读→归纳 【板书设计】 1．单倍体抗体的制备： 获得杂交瘤细胞 动物细胞培养 提取 2．单倍体抗体的应用：可用于疾病治疗、预防、单抗诊断疾病（“生物导弹”）等。
HUAZHONG AGRICULTURAL UNIVERSITY 烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves 姓名: 黄金波 CANDIDATE：Huang-Jin Bo 学号: 2012304200510 STUDENT ID：2012304200510 课程: 植物细胞工程实验CURRICULUM：Plant Cell Engineering Experiment 班级: MAJOR: 生技1201班Biotechnology 1201 指导老师：SUPERVISOR：柳俊齐迎春陈浩 Liu-Jun Qi-Ying Chun Chen-Hao 中国武汉 WUHAN， CHINA
二○一四年十二月DEC, 2014
烟草叶片愈伤组织诱导与植株再生的研究 黄金波 华中农业大学生命科学技术学院生技1201班 [摘要] [目的]以烟草叶片为材料，通过这次实验，基本掌握植物愈伤组织诱导与植株再 生的原理和方法，熟练掌握相关实验操作技术；另外，通过本次实验，完成烟草植株再生，并对比光照和黑暗等不同方法，对诱导愈伤组织状态和诱导率的影响，进行结果分析。 [方法]在无菌条件下，把烟草叶片剪成1cm2大小的小方块，先通过含0.25mg/L NAA和0.25mg/L BA的MS诱导培养基在光照和黑暗条件下诱导培养；三周后，转接到含0.25mg/L NAA和1.0mg/L BA的MS分化培养基中光照培养；两个月后，观察结果，统计分析。 [结果]诱导培养后，在光照条件下和在黑暗条件下培养的均有67.7%的被污染了；用剩下的33.3%全部接种到分化培养基上培养。结果表明分化率在光照条件下和在黑暗条件下无差别；每个愈伤组织分化芽数在光照条件下明显多于在黑暗条件下诱导；分化芽状态在黑暗和光照条件有一定的区别，分化植株苗在光照和黑暗条件下诱导没有明显区别。 [结论]光照条件和在黑暗条件下诱导可以影响愈伤分化芽数和分化芽状态。 [关键词] 烟草叶片；愈伤组织；细胞工程；分化；诱导；植株再生 Research on Callus Induction and Plant Regeneration of Tobacco Leaves Huang-Jin Bo Huazhong Agriculture University , College of Life Science and Technology , Biotechnology 1201 [Abstract] [Objective]Using tobacco leaves as materials, through the experiment, we should handle the basic principle and method of plant callus induction and plant regeneration，master related experiments’technology; In addition, through this experiment, to complete the tobacco plant regeneration, and compared different methods of callus induction, such as light and dark state, and the effects to the state and induction rate, then analyzing the results. [Method]The tobacco leaf was cut into 1 cm2 size small squares under aseptic conditions. Firstly induced in the MS induction medium with 0.25 mg/L NAA and 0.25 mg/L BA, under the condition of light and dark, respectively; Three weeks later, transferred to MS differentiation medium with 0.25 mg/L NAA and 1.0 mg/L BA culturing under light; Two months later , observing the results, and analyzing the statistics. [Results]After the induction culturing, 67.7% materials were polluted both under the condition of light and dark; rest 33.3% materials were inoculated to the differentiation medium, continuing to cultivate. As a result, it was successfully. The results show that there are no obvious differences between with the light condition and dark condition. Each number of callus bud differentiation under the condition of the light induced significantly more than in the
2．2动物细胞工程 2．2．1 动物细胞培养和核移植技术 【课标要求】 1．简述动物细胞培养的过程、条件及应用。 2．比较动物细胞培养与植物组织培养区别。 3．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。 【本节重难点】 1．动物细胞培养的过程、条件。 2．用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。 【学习过程】 一、动物细胞培养 1．动物细胞培养的概念： 从动物机体中取出相关的组织，将它，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞和。 2．动物细胞培养的过程
3．动物细胞培养的条件 ①无、无的环境 a．对和进行无菌处理； b．添加一定量的； c．定期。 ②营养 有等，另外还需要加入等一些天然成分。 ③和 哺乳动物多以℃为宜，多数细胞生存的最适pH为。 ④环境 细胞培养所需气体主要有和，是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的。 进行细胞培养时，通常采用或培养瓶，将其置于含加的混合气体的培养箱中进行培养。 4．动物细胞培养技术的应用 ①大规模生产有重要价值的； 如：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体。 ②为技术提供受体细胞； ③检测； ④用于生理、病理、药理等方面的。 如用于筛选抗癌药物等，为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据。 二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 1．动物核移植技术概念： 将动物一个细胞的，移入一个已经的细胞中，使其并发育成一个新的，这个新的胚胎最终发育成动物 （克隆动物）。 2．动物细胞核移植的原理： 动物细胞核的性。 3．动物细胞核移植的种类： ①细胞核移植（分化程度低，恢复其全能性相对容易） ②细胞核移植（分化程度高，恢复其全能性相对困难） 4．体细胞核移植的过程：
专题2细胞工程 2.1.2植物细胞工程的实际应用 寄语：世事洞明皆学问，人情练达即文章。 【学习目标】1、理解微型繁殖技术的应用。 2、了解单倍体育种过程和优点。 【课题重点】植物细胞工程应用的实例。 【课题难点】列举植物细胞工程的实际应用。 【学习过程】 一、植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 （1）微型繁殖技术：用于优良品种的技术。 （2）特点：①保持优良品种的。 ②高效快速地实现种苗。 （3）实例：20世纪60年代，荷兰的科学家就成功地实现了利用 来培育兰花。 2.作物脱毒 （1）材料：植物的（如）。分生区附近的病毒极少，甚至。 （2）脱毒苗：切取（例如茎尖）进行组织培养获得的。 （3）优点：使农作物。 3.人工种子 （1）概念：一植物组织培养得到的、、顶芽和等为材料，经过人工包装得到的种子。（2）特点：①后代无。 ②不受、和限制。 (3)人工种子的制备，如图人工种子主要由三部分组成，一是胚状体 (分生组织)，它相当于天然种子的胚，是有生命的物质结构；二是 供胚状体维持生命力和保证其在适宜的环境条件下生长发育的人工胚乳； 三是具有保护作用的“人工种皮”。 二、作为新品种的培育 1.单倍体育种 染色体加倍 （1）方法：离体培养植株纯合子植株。 （2）优点：①后代是纯合子，能。②明显缩短了。 2.突变体的利用 （1）产生原因：在植物的组织培养过程中，易受和
（如、等）的影响而。 （2）利用：筛选出对人们有用的，进而培育成。 三、细胞产物的工厂化生产 1.细胞产物种类：、脂肪、糖类、、香料、生物碱等。 2.技术：植物技术。 3.实例：我国利用植物组织培养技术实现了大量生产；另外，三七、紫草和银杏的也都已经实现了工厂化生产。 课堂小结 1.微型繁殖技术 微型繁殖是快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，实际上是无性生殖的一种。在繁殖的过程中，细胞进行有丝分裂，因此亲、子代细胞内DNA相同，具有相同的基因，因此能保证亲、子代遗传特性不变。利用这种技术能高效快速实现种苗的大量繁殖。 优点：选材少、培养周期短，繁殖率高，便于自动化管理。 组织培养（微型繁殖）主要是一种无性繁殖。如果培养的是体细胞，得到的植株同亲代基因型完全相同，所得个体能保持母体的一切性状；但如果培养的是生殖细胞，如花药，得到的植株是单倍体，应为有性生殖中的单性生殖。 2.作物脱毒、人工种子与单倍体育种 作物脱毒主要是强调微型繁殖的取材一定是无毒的（如茎尖、根尖），才能繁殖出无毒的幼苗。 人工种子采用的也是微型繁殖的技术，但是只需培育得到胚状体、不定芽、顶芽和腋芽，包上人工种皮就可以形成人工种子。人工种子与微型繁殖得到的幼苗一样能保持亲本的优良性状，另外还可不受气候、季节和地域的限制。胚状体的获取途径：①由已脱分化的外植体直接产生②由愈伤组织产生③由悬浮细胞培养产生。 单倍体育种的优点是后代无性状分离，后代都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短育种年限。应用染色体变异的原理。 【习题巩固A级】 1．植物的微型繁殖技术，是指( ) A．植物体细胞杂交技术B．嫁接C．营养繁殖D．植物组织培养 2．下列育种措施，可以增加植物突变体出现的是( ) A．采用嫁接方法培育苹果新品种 B．将鱼的抗冻蛋白基因导入烟草受精卵中，培育抗冻烟草 C．用紫外线对组织培养中的愈伤组织进行照射
2.1.1植物细胞工程的基本技术 【学习目标】1、简述植物组织培养和植物体细胞杂交技术。 2、尝试进行植物组织培养。 【学习重点】1、植物组织培养的原理和过程 2、植物体细胞杂交的原则 【学习难点】植物组织培养的实验 课 前 案 读课本，独立完成下列问题 （要求：能准确写出关键词与句，以课本为准） 一、细胞工程 1．概念：应用 和 的原理和方法，通过 或 上的操作，按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 的一门综合科学技术。 2．分类：根据操作对象不同，可分为 、 。 二、植物细胞的全能性 1、植物细胞的基本结构包括 、 、 、 。 2、植物细胞主要的增殖方式是 ，细胞分化是指 ，_____________________________________________________________________________原因是 。 3、全能性是指 ，表现为全能性的原因是 。 4．在理论上，生物的任何一个细胞都具有 ，但在生物的生长发育过程中，细胞并不表现 ，而是分化成各种 。 5．特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会有 地表达出各种 ，分化形成 不同的细胞，从而构成生物体的不同 。 三、植物组织培养技术 1．原理：植物细胞具有 ，具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成 的潜能。 2．过程: 离体植物的 ??→ ?脱分化 _ 组织??→ ?再分化幼根和芽或 胚状体 ??→ ?发育 完整植株。 3．细胞脱分化：已 的细胞经过诱导后，失去其特有的 而转变成未分化 细胞的过程。 4．植物组织培养：在 和 的条件下，将 的植物器官、组织、细 胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生 、丛芽，最终形 成完整植株。 四、胡萝卜的组织培养实验 1、实验原理 生物体细胞一般都是由受精卵经过有丝分裂形成的，因而都含有该生物的全套的遗传信息，都 具有发育成完整个体的潜能。因此，植物体的根、茎、叶细胞都具有 ，在一定的营养和激素条件下，可以脱分化形成 。将愈伤组织转接到含有不同激素成分的培养基上，就可以诱导其再分化生成胚状体或丛芽，进而发育成 。 2、实验步骤 ①．将 用自来水充分洗净，削去外皮，并切成段。用酒精棉球擦手 。 ②．在超净工作台(或接种箱)上将胡萝卜段用酒精溶液消毒30s 后，立即用 清洗2～3次，再用 处理30min 后，立即用无菌水清洗2～3次。 ③．用 的滤纸吸去胡萝卜段表面的水分。然后，在 瓷砖上，用无菌的解剖刀将胡萝卜段切成1 cm 厚的横切片，再选取有 的部位，切取1 cm 。左右的小块。 ④．将 接种到培养基上，用锡箔纸封盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。然后，在培养瓶上贴上标签，写明材料名称、接种日期和小组号。 ⑤．将接种后的胡萝卜组织块，放在 恒温避光条件下培养。4d 后，检查培养材料的污染情况；14d 后，观察愈伤组织的生长状况。然后，在恒温箱中继续避光培养。在培养过程中，注意定期观察和记录愈伤组织的生长情况。 ⑥．培养一段时间后，将生长良好的 转接到分化培养基上，培养一段时间后，胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出 。然后将试管苗移栽到大田，培养成 。 五、植物体细胞杂交技术 1．概念：不同种植物的 ，在一定条件下融合成 ，并把杂种细胞培育成新的 的技术。 2．过程 离体的细胞果胶酶纤维素酶???→ ?不同细胞原生质体--------→原生质体融合 →杂种细胞→杂种植株。 【预习自测】 1、下列细胞的全能性最高的是 ( ) A 、植物的卵细胞 B 、植物的花粉 C 、被子植物的受精卵 D 、被子植物的叶肉细胞 2．下列属于组织培养的是 ( ) A ．花粉培育成单倍体植株 B ．芽发育成枝条 C ．根尖分生区发育成成熟区 D ．未受精的卵细胞发育成个体 3．组织培养的理论根据是 ( ) A ．培养基中营养物质全面 B ．细胞的全能性 C ．细胞的分裂 D ．细胞的分化 4．愈伤组织细胞在一种包含所有必需物质的培养基中培养了几个小时，其中一种化合物具有放射性(氚标记)。当这些细胞被固定后镜检．利用放射自显影技术发现放射性物质集中于细胞核、线粒体和叶绿体。可以肯定标记的化合物是 （ ） A 一种氨基酸 B ．尿嘧啶核苷酸 C ．胸腺嘧啶脱氧核苷酸 D ．葡萄糖
细胞工程教案 【篇一：细胞工程概述教案】 高二年级第二学期生物学科总第课时教案 课题 高二年级第二学期生物学科总第课时导学案 课题 使用时间：主备人： 一、学习目标： 1.简述细胞工程的基本技术。 2.举例说出细胞工程的应用。 二、知识构成： 1.细胞工程的发展经历了哪几个经典的实验？ 2.什么叫细胞工程？ 3.细胞工程根据研究对象的不同可分为哪几类？ 4.细胞工程包括哪些内容？ 5.什么是细胞与组织培养技术？ 6.什么是细胞融合技术？ 7.什么是细胞核移植技术？ 8.你能举例说明细胞工程在生产和生活中有哪些方面的应用吗？ 9.微生物细胞融合技术中的关键技术是什么？ 三、学法和自检： 1.英国科学家维尔穆特首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育 出一只小羊。取名为“多利”，这一方法被称之为“克隆”。下列各项中，与此方法在本质上不同的是（） a 噬菌体侵染细菌并实现繁殖的过程 b 用胡萝卜韧皮部细胞培育出 完整的新植株 c 我国科学家鲍文奎培育出八倍体小黑麦 d 生物学家将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系 2.从母羊甲的体细胞中取出细胞核，注入到母羊乙去掉核的卵细胞中，融合后的细胞形成早期胚胎，再植入到另一只母羊丙的子宫内，出生小羊的大多数性状（） a 难以预测 b 像甲 c 像乙 d 像丙
3.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后。这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能（） a 有选择的繁殖某一性别的家畜 b 繁殖家畜中的优秀个体 c 用于保存物种 d 改变动物的基因型 4.美国科学家利用培育“多利”羊的技术培育出了世界上第一只克隆猫。这只小猫毛色花白，看上去与生养它的花斑猫有很大差异，也不完全像为它提供细胞核的猫。最可能的原因是（） a 表现型是环境作用的结果 b 发生了基因重组的结果 c 提供卵细胞的雌猫细胞质基因的调控作用 d 生养它的花斑猫的基因的调控作用 课题 四、达标检测 1.美国科学家哈里森最初培育的动物细胞是（） a 蛙胚骨髓干细胞 b 蛙胚神经细胞 c 蛙胚肝细胞 d蛙胚表皮细胞 2.下列关于细胞工程的理解中，正确的是（） a 细胞工程是指细胞融合技术 b 细胞工程不能创造新的品种 c 克隆绵羊“多利”是细胞工程的产物 d 细胞工程是指以细胞为单位的培养技术 3.细胞核移植技术是指（） a 将一个细胞核移植到另一个细胞核内的技术 b 将一个细胞核移植到另一个细胞内的技术 c将一个细胞核移植到另一个去细胞核的细胞内的技术 d 借助于酶解技术将一个细胞核移植到另一个细胞内的技术 4.在植物细胞融合过程中，下列可以用来除去植物细胞壁的是（） a 盐酸 b 聚乙二醇 c 电场 d 纤维素酶 5.下列关于细胞工程应用的说法中，错误的是（） a 应用细胞工程可以改造细胞的遗传信息 b 应用细胞工程可以获得有用的细胞代谢产物 c 应用细胞工程可以培育具有优良性状的人 d 应用细胞工程可以培育新的生物品种 6.为了通过细胞工程获得无病毒作物，培育时一般采用植物的（） a 叶片表皮细胞 b 根毛细胞 c 茎尖细胞 d 微管束细胞 7.下列各项中，可以通过细胞工程用于开发洁净能源减少环境污染的生物是（）
教学内容】 、植物繁殖的新途径 ［教师］课件展示以下问题，指导学生根据问题阅读课本，找到问题的答案 1、微型繁殖技术的概念是什么？ 2、微型繁殖的原理是什么？ 3、微型繁殖的优点是什么？ 4、作物脱毒的原因、材料、方法、结果、优点分别是什么？ 5、人工种子的概念、结构？ 6、培育人工种子的技术、原理？ 7、人工种子有哪些优点？ ［学生］阅读教材，解决问题并回答问题： 1、概念：应用植物组织培养技术，快速繁殖优良品种植物（也叫快速繁殖技术）。 2、原理： 植物细胞的全能性 3、优点： ①繁殖速度快；② 保持优良品种的遗传特性（因为是无性繁殖） 4、原因： 长期进行无性繁殖的作物，易积累感染病毒，导致产量降低，品质变差。材料： 分生区（如茎尖）的细胞
方法： 植物组织培养 结果： 获得脱毒苗 优点： 提高作物的产量和品质 5、概念： 以植物组培技术得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工 薄膜包装得到的种子。 结构： 人工种皮+胚状体（或不定芽、顶芽、腋芽） 6、技术： 植物组织培养 原理： 植物细胞的全能性 7、优点： ① 后代无性状分离，保留优良特性； ②不受气候,季节和地域限制； ③贮藏、运输方便。[设计意图] 教师指导学生自己对以上知识点进行概括和梳理，便于知识的理解和掌握，使知识条理化，便于复习和记忆。 二、作物新品种的培育 ［xx 活动］
［教师］引导学生复习旧知识 传统方法——杂交育种依据的原理是什么？优点和缺点分别是什么？［学生］思考回答问题。 原理： 基因重组。 优点： 优良的基因通过基因重组，把两亲本的优良性状组合在同一后代中。 缺点： 要不断进行（多年）纯化和选择，才能得到符合理想要求的新品种。 ［教师］进一步追问： 用什么方法可以弥补杂交育种的缺点呢？ ［学生］思考回答问题。 单倍体育种 ［教师］引导学生复习旧知识 1、单倍体定义？ 2、单倍体是如何形成的？ 3、单倍体植株的特点？ ［学生］思考回答问题。 1、体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 2、由配子不经过受精作用而直接发育成的个体。例： 蜜蜂中的雄蜂。 3、植株弱小，而且高度不育。