细胞的结构与细胞工程.ppt

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1、细胞的结构与细胞工程,细胞是生物体结构和功能的基本单位,生物,有,无,细胞质,细胞质是指细胞膜以内,细胞核以外的部分.它主要包括细胞质基质和细胞器.在光学显微镜下面观察,细胞质是均匀透明的状物质,它们处在不断流动的状态.在电子显微镜下面观察,细胞质不仅有液态的基质,还有一定形状的细胞器.,细胞质基质,内含物：,功能：它是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的进行提供所需要的物质和一定的环境条件。例如提供ATP，核苷酸，氨基酸等等。,此外，细胞质基质中还存在有多种细胞器。,细胞质基质是胶状透明物质。它里面主要含有水，无机盐，脂质，糖类，氨基酸和核苷酸，另外还有多种酶。,细胞器,细胞器是指悬浮

2、在细胞质基质中的具有一定形态结构和功能的小器官。每一种细胞器都有特定的形态结构，并且能够完成各自专有的功能。细胞器主要有线粒体和叶绿体，此外还有内质网，核糖体，高尔基体，中心体和液泡等等。,A.线 粒 体,1.分布:动、植物细胞中,2.结构,外膜,内膜,嵴,基质,2.结构,外膜：平 滑,内膜：向内折叠形成嵴,基质：内膜内液态部分,3.酶的分布（与有氧呼吸有关的酶）：,（基粒）,内膜、基质,4.功能：,有氧呼吸的主要场所,（动力工厂）,返回,B.质 体,1.分布：植物细胞,2.种类,白色体：,有色体：,叶绿体,无 色 素,类胡萝卜素,叶 绿 素,类胡萝卜素,返回,3.叶绿体：,（1）分布：叶肉细

3、胞,（2）结构,外膜,内膜,基质,基粒,（片层结构薄膜）,色素,酶,（3）功能：光合作用的场所,线粒体和叶绿体,有氧呼吸,内膜、嵴、基质,DNA和RNA,DNA和RNA,DNA和RNA,光合作用,基粒,基质,基粒囊状结构薄膜,有氧呼吸,光合作用,双层,能量,物质,考考你,C.内质网,1.分布：动、植物细胞,3.功能：核糖体的支架 蛋白质的运输通道,2.种类：粗面内质网 滑面内质网,返回,高尔基体,2.功能,植物：与 细 胞 壁 形 成 有 关,1.分布:动、植物细胞中,返回,动物：与分泌物的形成有关,液泡,1.分布：植物细胞,2.结构,表 膜,细胞液：,内含酸、碱、盐、糖、蛋白质、色素,3.功

4、能：使植物呈现绿色以外的颜色 调节渗透压大小,维持细胞形态,考考你,粗面,光滑,膜面积,酶,蛋白质、脂类、糖类,蛋白质等,植物,液泡,细胞液,糖、色素,分泌物,细胞壁,大液泡,内环境,渗透压,(06理综)下列物质中能在内质网上的核糖体上合成的是()A呼吸酶 B唾液淀粉酶C突触后膜上的受体D肾上腺素 E 抗体F 胰岛素,BEF,(06理综)玉米的叶肉细胞,根尖成熟区表皮细胞,维管束鞘细胞共有一组细胞器是()A线粒体,中心体 B叶绿体 线粒体C液泡 和叶绿体D线粒体和核糖体,D,核糖体,1.分 布：所有细胞,2.存在部位,附着在粗面内质网上,游离在细胞质基质中,3.功 能：合成蛋白质的场所,返回,

5、微管,中 心 体,1.分布：,动物、低等植物细胞中,2.结构：,由两个互相异面垂直排列的中心粒构成,3.功能：与细胞的有丝分裂有关,返回,无膜的细胞器,把氨基酸合成蛋白质的场所,与动物细胞有丝分裂有关形成纺锤体，牵引染色体，决定细胞有丝分裂的方向,动物或低等植物细胞,所有细胞,动、植物细胞器比较,细胞 动物细胞 植物细胞 线粒体 核糖体 内质网 高尔基体,中心体（低等植物）,叶绿体 液泡,3、按照功能进行划分,（1）细胞器与水的产生,脱水缩合,有氧呼吸的第三阶段,光合作用的暗反应,（2）能够产生ATP的结构及相应生理作用,无氧呼吸或有氧呼吸的第一阶段,有氧呼吸的第二、第三阶段,光合作用的光反应

6、,（3）细胞器与分泌蛋白的形成,核糖体：合成牛奶中的蛋白质（半成品）,内质网：将半成品进行加工运输,高尔基体：对其进行加工并且分泌牛奶蛋白质,和分泌蛋白形成有关的结构：细胞核、核糖体、内质网、高尔基体、线粒体、细胞膜,（4）细胞器与多糖的合成,叶绿体：光合作用形成淀粉高尔基体：合成纤维素,（5）细胞器与主动运输的关系,线粒体：提供能量核糖体：合成载体蛋白,（6）与能量转换有关的细胞器,线粒体：有机物中稳定的化学能活跃的化学能热能叶绿体：光能活跃的化学能有机物中稳定的化学能,（7）细胞器与细胞分裂的关系,间期,前期,末 期,整个时期,有关蛋白质的合成,纺锤体的形成,细胞壁的形成,提供能量,（8）

7、细胞器与遗传变异的关系,含有核酸的细胞器：能发生碱基互补配对行为的细胞器：能独立遗传的细胞器：能进行自我复制的细胞器：,线粒体（DNA、RNA)、叶绿体（DNA、RNA)、核糖体（RNA）,核糖体、线粒体、叶绿体（细胞核）,线粒体、叶绿体,线粒体、叶绿体、中心体,（9）细胞器与水分代谢,结构基础：原生质层,液泡膜细胞膜两层膜之间的细胞质,(10)细胞器与生物进化,原核细胞与真核细胞的区别(见下表),（11）线粒体、叶绿体与光合作用和呼吸作用,(12)含有色素的细胞,叶绿体：叶绿素a，叶绿素b，胡萝卜素、叶黄素液泡：,考考你,（1）只在植物细胞中存在的细胞器有_（2）在动植物细胞中形态相同功能不

8、同的细胞器有_（3）根尖分生区细胞中没有的细胞有_（4）原核细胞仅有的细胞器有_（5）具双层膜结构的细胞器有_（6）具核酸的细胞器有_（7）具遗传物质的细胞器有_（8）能自我复制的细胞器有_,叶绿体,高尔基体,叶绿体，液泡,核糖体,线粒体、叶绿体,线粒体 叶绿体 核糖体,线粒体 叶绿体,线粒体 叶绿体 中心体,（9）能自我复制的细胞结构有_（10）能产能的细胞器有_（11）能产ATP的部位有_（12）能生成水的细胞器有_（13）含色素的细胞器有_（14）与主动运输有关的细胞器有_（15）参与细胞分裂的细胞器有_（16）与质膜、核膜连为一体的细胞器有_（17）能形成多糖的细胞器有_,染色体 质粒

9、,线粒体 叶绿体,线粒体 叶绿体 细胞质基质,线粒体 叶绿体 核糖体 高尔基体,叶绿体 液泡 有色体,线粒体 核糖体,高尔基体 线粒体 核糖体 内质网 中心体,内质网,叶绿体 高尔基体,细胞核,1.分布：真核细胞中2.结构：,蛋白质+DNA,3.功能：是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。,(1)原核细胞与真核细胞的比较,相似,4、原核细胞、原核生物,(06理综)下列关于原核细胞的叙述,正确的是()A没有细胞器,但有细胞壁B无成形的细胞核,但有染色体C能进行转录,翻译过程D进行有丝分裂,遵循遗传规律,C,(2)原核细胞的细胞分裂只能是二分裂，不能进行有丝分裂。

10、,(3)与真核细胞相比，在基因结构上的区别：原核细胞基因不含有外显子和内含子，在基因的表达过程中，转录产生的信使RNA不需要剪切、拼接等加工；在基因的表达过程中，转录和翻译同时在细胞质中进行。,4）、蓝藻属于原核生物（能进行光合作用和有氧呼吸，但没有叶绿体和线粒体）进行有氧呼吸的原核细胞，有氧呼吸过程主要在内陷的细胞膜进行;进行光合作用的原核生物，光合作用的光反应也是在内陷的细胞膜上进行的。,(2).特 性,染色质,(1).组成成分,DNA 蛋白质,(3).形 态,(4).存在时期,染色体,染色质、染色体的比较,同染色质,易被碱性染料染成深色,同染色质,交 织 成 网 的 细 丝,棒状小体,分

11、 裂 间 期,分 裂 期,要点点拨,1、细胞是一个统一的整体：,（1）从结构上看：细胞核与细胞质通过核孔互相沟通；核膜与内质网膜、细胞膜、高尔基体膜等互相连接，构成细胞完整的“生物膜系统”。,（2）从功能上看：细胞各部分的结构、功能虽不同，但它们是相互联系、分工合作、协调一致的共同完成各项生命活动。,（3）从调控上看：细胞核内携带遗传信息的DNA是决定细胞结构和功能的主要因素，因此细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，使细胞形成一个整体的调控系统。,（4）从与外界的关系看：细胞的整体性还表现在每一个细胞都要与相邻细胞进行物质交换和能量转换，而与外界环境直接接触的细胞都可与外界进行物质交

12、换和能量转换，因此，细胞与外界之间形成一个统一整体。,为什么细胞核与细胞质相互分离后都不能长期生存？,一、细胞质在生命活动过程中离不开各种各样的蛋白质，而蛋白质的合成是受细胞核中的遗传物质控制的。,二、细胞核同样离不开细胞质1：细胞质为细胞核提供代谢原料；2：细胞质为细胞核代谢提供能量；3：构成细胞核的许多蛋白质是在细胞质的核糖体上合成的。,细胞核和细胞质之间的关系,理解细胞核的重要功能,（1）人的红细胞和精子的寿命都较短,（2）变形虫的实验,用一根玻璃针，将一个变形虫切成两半，有核的一半能继续生活，无核的半死亡。如果将一个变形虫的核取出，无核部分能短期生存，但不能繁殖后代，单独的细胞核则无法

13、生存。如果去核后三天，再植回一个细胞核，这个变形虫生活正常(如图所示),1、正常细胞中核与质的关系是。,2、去核后的变形虫仍能生活一段时间，其原因是。,3、单独的细胞核不能生存的原因是。,相互依存的统一体,已合成的蛋白质仍发挥作用,没有营养物质和能量供应,1、每一个细胞要完成各项生命活动，其前提是什么？2、细胞的完整性就等于每一个细胞都要有所有的细胞器呢？,细胞的完整性,否。结构决定功能，结构要与细胞的功能相适应，不同的细胞，由于细胞所处的发育的时期不同，所处的部位不同，行使的功能也不相同，所以对于每个细胞内的细胞器的种类和细胞器的数量也不相同。,结论,三、细胞工程,(一)植物细胞工程,概念：

14、,1.细胞的全能性,生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能,原因：,都源于受精卵，每个细胞都包含该物种特有的全套遗传物质,高低：,受精卵最高，其次是生殖细胞，再其次是体细胞,表现：,体内细胞不表现全能性,脱离母体的细胞在一定条件下表现全能性,脱分化,再分化,（二）、植物组织培养,（分化）,（分化）,（分化）,如:幼芽或幼根？,条件？,优点？,特点？,繁殖速度快不受季节限制幼苗无毒保持优良性状,适宜温度和无菌环境。无机、有机成分和植物激素（生长素，细胞分裂素）,排列疏松、无规则高度液泡化薄壁细胞,分化程度低去分化较易,离体的植物器官、组织或细胞,愈伤组织,理论基础:植物细胞的全能性,1、植

15、物细胞表现出全能性的必要条件是什么？,离体状态、一定的营养物质、激素和外界条件,2、为什么要离体，脱分化？影响脱分化和再分化的关键因素是什么？,表现出全能性,植物激素,植物组织培养技术的应用:,果树和花卉的快速繁殖、培养无病毒植株、生产药物、食品添加剂、香料、色素、和杀虫剂（紫杉醇，生物碱、紫草素）、转基因植物的培育。,生产人工种子，解决某些作物品种繁殖力差、结子困难或发芽率低等问题。,杂种细胞,愈伤组织,杂种植株,植物细胞A,植物细胞B,原生质体A,原生质体B,正在融合的原生质体,植物体细胞的杂交,去壁,去壁（方法？）,人工诱导(方法？),再生壁,脱分化,再分化,3.植物体细胞杂交,概念：,

16、用两个来自于不同植物的体细胞融合成一个杂种细胞，再通过组织培养获得杂种植株,过程：,原生质体融合,再分化,细胞A 原生质体A,细胞B 原生质体B,再生细胞壁,杂种细胞,细胞分裂,愈伤组织,杂种植株,实例：,“番茄马铃薯”杂种植株,重要意义：,克服远源杂交不亲和的障碍,一、动物细胞培养,动物胚胎或幼龄动物的组织、器官,细胞悬浮液,胰蛋白酶,10代细胞,原代培养,传代培养,无限传代,单个细胞,加培养液,动物组织细胞间隙中含有一定量的弹性纤维等蛋白质，将细胞网络起来形成具有一定弹性和韧性的组织和器官。,细胞株：从原代培养细胞群中筛选出进行传代培养的细胞，能传到40-50代，其遗传物质没有发生变化。,

17、细胞系：传到40-50代后有部分细胞遗传物质发生了变化，带有癌变的特点，可能在培养条件下无限制的传代下去，这种传代细胞称为细胞系。,(二)动物细胞工程,1.动物组织培养,取材：动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织,应用,大规模生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等,医学上用于自体细胞的扩增、移植，如烧伤 病人的皮肤移植,培养动物细胞检测有毒物质,获得细胞,细胞的全能性,细胞株、细胞系,植物体,培养结果,或细胞分泌蛋白,快速繁殖、培育无病毒植株等,培养目的,葡萄糖、动物血清,蔗糖、植物激素,培养基特有成分,液体培养基,固体培养基,培养基性质,细胞增殖,原理,动物细胞培养,植物组织

18、培养,比较项目,植物细胞和动物细胞培养的比较,2.动物细胞融合,融合因素：灭活的仙台病毒、新城鸡瘟 病毒等；聚乙二醇,实例：人一鼠，人一兔、鼠一兔等,应用：主要用于制备单克隆抗体,主要用于制备,单克隆抗体,获得杂种植株,用途,物理、化学方法,（同左）,灭活的病毒,物理（离心、振荡、电刺激）,化学（聚乙二醇）,诱导方法,使细胞分散后诱,导细胞融合,去除细胞壁后诱,导原生质体融合,细胞融合的方法,细胞膜的流动性,细胞膜的流动性、,植物细胞全能性,原理,动物细胞融合,植物体细胞杂交,比较项目,植物、动物细胞融合的比较,单克隆抗体制备过程,细胞融合、筛选,足够数量的、能产生特定抗体的细胞群,单克隆抗体

19、,诱导其融合的方法有哪些？,两次筛选分别有什么目的？,本过程利用了哪些原理？,为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与B细胞融合？,3.单克隆抗体,概念：,由单个B细胞克隆形成的细胞群产生化学 性质单一、特异性强的抗体,制备:,融合,B淋巴细跑,骨髓瘤细胞,筛选,杂交瘤细胞,特定抗体的细胞群,继续培养（体外培养液、,选出能产生,小鼠腹水中）,单克隆抗体,应用:,用于疾病的诊断、治疗和预防，因其特异性强、灵敏度高，与常规抗体相比，优势明显,动物细胞工程小结,两个过程,动物细胞培养过程,单克隆抗体制备过程,三个“一”,一个诱导细胞融合的新方法 灭活病毒,一个新细胞杂交瘤细胞,一个优势单克隆抗体特异性 强、灵敏度

20、高的优势,4.哺乳动物的胚胎移植,过程：用激素促进母畜超数排卵,母畜子宫内,体外受精,培养,早期胚胎,生出小动物,实例：试管牛的培育,胚胎移植技术,试管动物（婴儿）培养过程,受精卵,核移植技术,克隆羊培育过程,另一头绵羊的子宫,区分几组概念：,1、分化、脱分化、再分化,分化：在个体发育中，相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生差异的过程，具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。分化的结果是形成不同的组织器官，帮助个体完成正常的生长发育。脱分化（去分化）：由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组织的过程。脱分化有利于细胞全能性的表达。动物细胞的卵细胞有帮助动物细胞核脱分化的作用。再分化：愈伤

21、组织经过培养，又重新分化成根或芽等器官的过程。由于愈伤组织是由已经分化的植物器官、组织或细胞脱分化产生的，所以把这次分化叫再分化。,2、原代培养和传代培养3、细胞系和细胞株4、愈伤组织5、人工种子,6、生物导弹：单克隆抗体作为载体分子，同抗癌药物相结合，将他们运载到肿瘤部位，杀死癌细胞，这种抗体药物结合物称之为生物导弹。它能定向杀灭癌细胞，避免或减少对正常细胞的伤害，大大减轻了抗癌药物的副作用。,7、植物体细胞杂交和多倍体育种,染色体,方法,原理,不同点,原生质体融合和 组织培养,染色体数目变异,获得杂种植株,秋水仙素,加倍，同种,不一定加倍，不同种,8、植物体细胞杂交与杂交育种,不同点,植物体细胞杂交,杂交育种,原理,杂交性质,染色体变化,亲本来源,育种年限,基因重组,原生质体融合和 组织培养,有性杂交,无性杂交,与亲代相同,与亲代不同,不一定同种，种间杂种,同种，种内杂种,1-2年,4-5年,通过改变细胞内遗传物质，达到改变植物体性状的目的，培育出符合人们要求的新品种,