观察根尖分生组织细胞的有丝分裂：

一．实验目的：
（1）制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片
（2）观察植物细胞有丝分裂的过程，识别有丝分裂的不同时期，比较细胞周期不同时期的时间长短。
（3）绘制植物细胞有丝分裂简图。
二．实验原理：
（1）在高等植物体内，有丝分裂常见于根尖、芽尖等分生区细胞。由于各个细胞的分裂是独立进行的，因此在同一分生组织中可以看到处于不同分裂时期的细胞。
（2）染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)着色，通过在高倍显微镜下观察各个时期细胞内染色体（或染色质）的存在状态，就可判断这些细胞处于有丝分裂的哪个时期，进而认识有丝分裂的完整过程。
（3）细胞的分裂具有独立性：同一组织的不同细胞，在同一时间内可处于细胞周期的不同分裂时期。
三．实验步骤：
(1)洋葱根尖培养：课前3-4d，将洋葱放在盛满清水的广口瓶上，让底都接触水，放置温暖处，待根长至5cm时取用。
(2)制作临时装片 (解离→漂洗→染色→制片)

（3）观察：先用低倍镜观察，找到分生区。分生区细胞的特点是细胞呈正方形，排列紧密。然后把观察目标移到视野中央，再换高倍镜观察有丝分裂各个时期的细胞图像。

知识点拨：

1、制作好洋葱根尖有丝分裂装片的关键有以下几点：
（1）剪取洋葱根尖材料时，应该在洋葱根尖细胞一天之中分裂最活跃的时间；
（2）解离时，要将根尖细胞杀死，细胞间质被溶解，使细胞容易分离；
（3）压片时，用力的大小要适当，要使根尖被压平，细胞分散开。
2、操作要点
(1)解离：
①通过解离将细胞杀死，使细胞停留在不同的分裂时期。
②解离的目的是使组织细胞相互分离开。
③解离时间不宜过长或过短：过长会使根尖过分酥软且染色体成分被破坏；过短使根尖细胞解离不充分，不能相互分离开。
(2)漂洗：漂洗一定要彻底，防止残留的解离液继续破坏细胞，同时盐酸也影响染色和腐蚀镜头。
(3)染色：染色液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则镜下一片紫色，无法观察。
(4)压片：用力要恰当均匀，过重可能将组织压烂' 过轻则不能将细胞分散开。
(5)显微镜下观察的都是死细胞，不能看到细胞分裂的动态变化，若视野中找不到某一时期的细胞，可通过移动装片从邻近的区域中找。
知识拓展：

1、“酒精”在不同实验中的作用：
(1)体积分数95﹪的酒精：与质量分数15%的HCI 溶液按1:1的体积比混合作解离液，用于观察根尖分生组织细胞有丝分裂的实验。
(2)体积分数50﹪的酒精：检测生物组织中（如花生子叶切片）脂肪实验中，用于洗去苏丹Ⅲ染色剂染色后切片上的浮色。
(3)无水乙醇：叶绿体中色素提取与分离实验中用作色素提取剂。
(4)质量分数70%的酒精：常用作实验材料或消毒剂。
2、与细胞分裂有关的细胞器：

细胞器名称	细胞类型	时期	生理作用
核糖体	动物、植物	整个时期，但是主要是间期	各种蛋白质（组成染色体的蛋白质和细胞内的其他蛋白质）的合成
中心体	动物、低等植物	前期	纺锤体的形成
高尔基体	植物	末期	细胞壁的形成
线粒体	动物、植物	整个时期	提供能量

基因工程的基本操作程序：

1、目的基因的获取
（1）目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因。
（2）获取方法：①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。
2、基因表达载体的构建
（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
（2）组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。如图：

①启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。
③标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
（3）基因表达载体的构建过程：

3、将目的基因导入受体细胞
（1）转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
（2）常用的转化方法：

生物种类	植物细胞	动物细胞	微生物细胞
常用方法	农杆菌转化法	显微注射技术	Ca2+处理法
受体细胞	体细胞	受精卵	原核细胞
转化过程	将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA→表达	将含有目的基因的表达载体提纯→取卵（受精卵）→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物	Ca2+处理细胞→感受态细胞→重组表达载体与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子

（3）重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。
4、目的基因的检测和表达
（1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子杂交技术。
（2）其次还要检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。
（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原--抗体杂交。
（4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

知识点拨：

1、构建基因文库的目的为了在不知目的基因序列的情况下，便于获得所需的目的基因。
2、PCR技术：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。PCR扩增是获取目的基冈的一种非常有用的方法，也是进行分子鉴定和检测的一种很灵敏的方法。目的：通过指数式扩增获取大量的目的基因。
3、基因文库中不是直接保管相应基因，基因文库中的基因保存在受体菌中。
4、在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将目的基因导入受体细胞不需碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。
5、原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受俸细胞。
6、植物细胞的全能性较高，可经植物组织培养过程成为完整植物体，因此受体细胞可以是受精卵也可以是体细胞；动物基因工程中的受体细胞一般是受精卵。
7、转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中，从而使受体生物获得了新的遗传特性的现象，从其变化的实质看，这种变异属于可遗传变异中的基因重组。
知识拓展：

1、基因文库的构建：
（1）概念
①基因组文库：含有一种生物的全部基因。将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因组文库。
②cDNA文库：只包含了一种生物的部分基因。
（2）构建过程

基因组文库的构建	cDNA文库的构建

2、人工合成目的基因
（1）反转录法：

（2）人工合成目的基因

3、PCR技术扩增目的基因
①原理：DNA双链复制
②过程：
第一步：加热至90～95℃DNA解链；
第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；
第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。

植物体细胞杂交技术：

1、植物体细胞杂交技术：就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。
2、过程：

(1)诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
(2)细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。
(3)植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。
(4)杂种植株的特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
3、意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。

知识点拨：

1、体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管染色体数、基因组数还是染色体组数都采用直接相加的方法。若一植物细胞含有2Ⅳ条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2M条染色体，2 个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2N+2M，基因型为AabbccDd。 2、用该过程培育新品种的过程中，遗传物质的传递不遵循孟德尔的遗传定律。只有有性生殖进行减数分裂过程中才符合遗传定律，而体细胞杂交没有此过程。
3、植物体细胞杂交克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。．

知识拓展：

1、植物体细胞杂交包括植物体细胞（原生质体）融合和杂种细胞培育成一个新植株的过程。融合的细胞有多种类型，必须经过筛选，然后才能培育出我们所需要的杂种植株。
2、植物体细胞杂交过程中无有性生殖细胞的结合，属于无性生殖。
3、从杂种植株的染色体组成上看，染色体数目增加，属于染色体数目的变异。

动物细胞培养：

1、动物细胞的培养：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
2、动物细胞培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。
3、动物细胞培养液的特点：液体培养基含动物血清。
4、动物细胞培养需要满足以下条件
(1)充足的营养供给——微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。
(2)适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。
(3)无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(4)气体环境：95%空气+5%CO₂。O₂是细胞代谢所必需的，CO₂的主要作用是维持培养液的pH。
5、动物细胞培养的过程：
取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。




植物组织培养和动物细胞培养：

项目		植物组织培养	动物细胞培养
理论基础		植物细胞的全能性	细胞增殖
培养基	类型	（半）固体培养基	液体培养基
	成分	水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂	葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等
取材		植物幼嫩部位或花药等	动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
过程
结果		新的组织或植株个体，可以体现全能性	新的细胞系或细胞株，不形成个体，不体现全能性
应用		①植株快速繁殖 ②脱毒植株的培育 ③人工种子 ④生产药物、杀虫剂等 ⑤转基因植物的培育	①蛋白质坐物制品的生产 ②皮肤移植材料的培育 ③检测有毒物质 ④生理、病理、药理学研究
相同点		①两技术手段培养过程中都进行有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂 ②均需无菌操作，需要适宜的温度、pH等条件

知识点拨：

1、细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
2、动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞。
3、细胞株传至50代后，不能再传下去，但有部分存活的细胞一般能够传到40～50代，这种传代细胞叫做细胞株。
4、细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。当细胞株传至50代以后又会出现“危机”，不能再传下去。但是有部分细胞的遗传物质发生了改变，而且带有癌变的特点，有可能在培养条件下无限制地传代下去，这种传代细胞成为细胞系。

 知识拓展：

1、动物细胞培养技术的应用
(1)生产病毒疫苗、单克隆抗体、干扰素等。
(2)利用动物细胞培养技术中的细胞贴壁生长和接触抑制的特点，可用烧伤病人自己的健康皮肤细胞培养出大量的自身薄层皮肤细胞，以供植皮所需。
(3)培养的动物细胞用于检测有毒物质，判断某种物质的毒性。
2、用胰蛋白酶处理组织块，可使细胞分散开，这样做的目的是使细胞与组织液充分接触，这也说明了细胞间的主要物质是蛋白质。
3、当动物细胞培养超过50代后，少数细胞发生突变而持续分裂成为癌变细胞。癌细胞失去了接触抑制，可以在培养瓶中形成多层细胞。
4、动物细胞培养基成分特有的动物血清含有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等多种成分．
5、植物组织培养最终产生新个体，体现全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现全能性。