高考生物第二轮专题复习课件：植物细胞工程和动物细胞工程.ppt

现代生物科技专题 细 胞 工 程 细胞生物学和 分子生物学 细胞整体水平或细 胞器水平 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 应用的原理和方法 概念 分类 研究的目的 研究的水平 植物细胞工程 动物细胞工程 植物细胞工程的理论基础是 什么？通常采用的技术手段有哪 些？ 一 植物细胞工程的基本技术 所采用技术 的理论基础 植 物 细 胞 工 程 通常采用的 技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 一、植物组织培养的基本原理 植物细胞的全能性 原因： 表现的条件： 在植物体中未表现的原因： 每个细胞都含有本物种的全部遗传信息， 都具有发育成一个完整个体的潜能。 离体 无菌、无毒的环境 适宜的培养基(营养物质和植物激素) 适宜的环境条件(温度等) 在个体发育过程中，基因在特定的时空条件下选择性表达的 结果。 1、有关全能性的表述中，不正确的是（ ） 受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完 整个体，因此全能性最高 生物体内细胞由于分化全能性不能表达 卵细胞和受精卵一样，细胞未分化，全能 性很高 植物细胞离体培养在一定条件下能表现出 全能性 c 2、在一个生物体内，细胞没有表现出 全能性，原因是（ ） 细胞失去了全能性 细胞中的基因部分丢失 细胞中的基因选择性表达 细胞中的基因变异不同 c 、植物组织培养的概念 （一）植物组织培养技术 、植物组织培养的过程 3、自我评价 在无菌和人工控制的条件下，将离 体的植物器官、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，诱导其产生愈伤组织、丛芽 ，最终形成完整的植株。 丛芽（胚 状体） 外植体 植物体 脱分化 再分化 过程 （分化 ） （未分化 ） （分化 ） 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、无光 照、 ph和无菌环 境。 无机、有机成分 和植物激素（生长 素，细胞分裂素和 赤霉素） 无定形状态 薄壁细胞 高度液泡化 排列疏松、无规则 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 1、关于愈伤组织形成过程的正确叙述是（ ） a、愈伤组织的形成是离体植物细胞分化的结果 b、愈伤组织的形成是离体植物细胞分裂的结果 c 、愈伤组织的形成是离体动物细胞分化的结果 d 、愈伤组织的形成是离体植物细胞脱分化的结果 d 2 、植物组织培养形成的愈伤组织进行培养， 又 可以分化形成根、芽等器官，这一过程称为( ) a、脱分化 b、去分化 c、再分化 d、脱分化或去分化 c ( (一一) ) 植物繁殖的新途径植物繁殖的新途径 1.微型繁殖 微型繁殖技术:快速繁殖优良品种的植物组 织培养技术。 二 植物细胞工程的实际应用 特点:保持优良品种的遗传特性； 高效快速地实现种苗的大量繁殖。 (1)材料:无病毒的茎尖。 (2)脱毒苗:切取茎尖进行组织培养获得。 2.作物脱毒 3.神奇的人工种子 (1)技术:植物组织培 养。 (2)结构:人工薄膜胚 状体或不定芽或顶芽 或腋芽。 (3)特点: 保持亲本优良性状 ； 不受气候,季节和地 域限制。 ( (二二) ) 作物新品种的培育作物新品种的培育 1.单倍体育种 (1)方法:花药离体培养。 (2)优点: 后代稳定遗传,都是纯合体; 明显缩短育种年限。 2.突变体的利用 (1)产生:植物组织培养； (2)利用:筛选对人们有利突变体,进而培育新品种。 ( (三三) ) 细胞产物的工厂化生产细胞产物的工厂化生产 1.种类:蛋白质,脂肪,糖类 ,药物,香料,生物碱等。 2.技术:植物的组织培养 。 植物体细胞杂交 1你认为两个来自不同植物的体细胞完成融 合，遇到的第一个障碍是什么？ 2怎么样去解决这个障碍呢？ 3两个原生质体能发生融合，这与细胞膜的 什么特性有关？ 杂 种 植 株 融合的 原生质 体ab 再 生 出 细 胞 壁 脱 分 化 愈 伤 组 织 再 分 化 植物体细胞杂交的过程 植物细胞的融合植物组织培养 植物细胞a 原生质体b 原生质体a杂种 细胞 ab 去 壁 去 壁 人 工 诱 导 方法？ 促进融合 的方法？ 融合 完成 的 标志 植物细胞b 实例 番茄-马铃薯 在克服远源杂交不亲和的障碍、培育作物 新品种方面所取得的重大突破。 意义： 未解决的问题：未能让杂种植物按照人们的 需要表现出亲代的优良性状。 原理：植物细胞的全能性和细胞膜的流动性 白白 菜菜 甘甘 蓝蓝 2.利用多倍体育种能获得这种白菜-甘蓝吗？怎样获得？ 2n=14 2n=14 1.植物体细胞杂交得到的白菜甘蓝是几倍体、几个染色体组、多少染色体，是否 可育？是四倍体、四个染色体组、28条染色体、可育 能，先让两者进行有性杂交，对杂交所得种子在萌发成幼 苗时，用秋水仙素处理，使其染色体加倍，恢复育性。 思考： 1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 a 2.植物体细胞杂交的过程实质是（ ） a、细胞质融合的过程 b、细胞核融合的过程 c、细胞膜融合的过程 d、细胞原生质体融合的过程 d 3.在植物细胞工程中，当原生质体融合成一个细胞后，需 要诱导产生细胞壁，参与这一过程的细胞器（ ） a、叶绿体、高尔基体 b、线粒体、高尔基体 c、叶绿体、线粒体 d、线粒体、内质网 b 4.用杂合种子尽快获得纯合子植株的方法是（ ） a、种植f1选出不分离者纯合子 b、种植秋水仙素处理纯合子 c、种植生长素处理纯合子 d、种植花药离体培养单倍体幼苗秋水仙素处理 纯合子 d 5.下面关于植物细胞工程的叙述，正确的是(多选) ( ) a叶肉细胞脱分化后可形成具有分裂能力的薄壁细胞b 叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织 c融合植物叶肉细胞时，应先去掉细胞膜 d叶肉细胞离体培养时，可以表现出全能性 ad 6.下图为植物体细胞杂交过程示意图，据图回答： 步骤是去掉 ，使植物细胞成为 ，最 常用的方法是 。 步骤一般常用的化学试剂是 ， 目的是 。 在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，运用的 技术手段是 ，其中步骤相当于 ， 步骤相当于 。 细胞壁 原生质体 酶解法 聚乙二醇 诱导原生质体融合 组织培养 脱分化 再分化 植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株，使两株 植物的性状能够在新的植物体上有所表现，其根本原因 是 。 从理论上讲，杂种植株的育性为 。若运用传 统有性杂交方法能否实现？ 因此，这 项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 。 利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中， 遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律？为什么？ 杂种细胞具有两个亲本的遗传物质 可育 不能 克服远缘杂交不亲和的障碍 不遵循，植物体细胞杂交属于无性生殖。 7.基因型为aabb的水稻（24条染色体）的花药通过无菌操 作，接入试管后，在一定条件下培养形成试管苗。 愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团 愈伤组织形成中，必须从培养基中获得 和小分 子有机物等营养物质。 要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有 和 两类激素。 组织培养技术不能直接用于（ ） a、快速繁殖 b、培育无病毒植株 c、植物产品的工厂化生产 d、培养抗病菌植株 用组织培养技术繁殖植物体时，不可能发生的是 （ ） a、基因重组 b、基因突变 c、染色体变异 d、染色体分离 水、无机盐 细胞分裂素 生长素 d a 试管苗的细胞核中含有 个dna分子。 培养成的试管苗可能出现的基因型有 。 如果要获得育种需要的植株，并能繁殖新品种，后面的 育种步骤是 。 12 ab ab ab ab 用一定浓度的秋水仙素处理组织 培养获得的幼苗 8.下面所列过程是植物组织培养的简略过程。请据此回 答： 脱分化再分化 表示 ，它能被培养成的根本原因是 。 表示 ，它的细胞特点是 ，它的颜色特点是 。 若想制造人工种子，应选择（写编号） 。 外植体 植物细胞全能性 愈伤组织 细胞排列疏松，高度液泡化无定形状态 色浅 若是花药，则是 ，这项技术可用 在 上。 单倍体植株 单倍体育种 9.下图为植物细胞融合及组织培养过程示意图。下列说法 不正确的是（ ） a植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲 和的障碍 b杂种细胞经过和过程可以培育成杂种植株，说明 杂种细胞具有全能性 c尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需 要糖类、氨基酸等有机营养 d若a的基因型为rr，b的基因型为yy，则最终形成的杂 种植株的基因型为rryy c 二 、动物细胞工程 (第二课时) 动物细胞培养动物细胞培养 动物细胞融合动物细胞融合 单克隆抗体单克隆抗体 胚胎移植胚胎移植核移植核移植 读下面一段文字资料，思考以下问题： 长期以来，为了获得抗体，采用的是把某种抗原反复注射 到动物体内，然后从动物血清中分离出所需抗体的方法。 用这种方法获得的抗体，不仅产量低，而且抗体的特异性 差，纯度低，反应不够灵敏。人们发现，在动物发生免疫 反应的过程中，体内的b细胞可以产生多达百万种以上的 特异性抗体，但是每个b细胞只分泌一种化学性质单一、 特异性强的抗体。要想获得大量的单一抗体，必须用单个 b细胞进行无性繁殖，即克隆。 1、请从以上文字资料中找出单克隆抗体的概念 2、怎样才能获得单克隆抗体？ 提示1：仅用细胞培养技术可行吗？ 提示2：我们所学的哪种细胞是可以无限增殖的？ 提示3：有什么方法能使b细胞产生抗体的能力和 肿瘤细胞无限增殖能力同时具备呢？ 用单个b细胞进行克隆，得到的细胞群能够分泌一种化学性 质单一、特异性强的抗体，这种抗体就叫做单克隆抗体。 五、动物细胞培养 从动物机体中取出相关的 ，将它分散成 ，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞 。 1概念： 动物胚胎或 幼龄动物的组织、器官 如：肾、肺等 细胞生命力旺盛，分裂能力强 原理：细胞增殖 使细胞和培养液充分接触 组织 单个细胞 生长和增殖 2、过程： 取什么样的组织？ 如何将组织分散成单个细胞？ 如何制备细胞悬液？ 什么叫原代培养？ 什么叫传代细胞培养？ 如何进行传代培养？ 什么是细胞贴壁现象？ 什么是细胞接触抑制 取幼龄组织或器官 如：肾脏 肌肉 用胰蛋白酶处理 加入细胞培养液 u细胞贴壁： 培养过程中， 细胞贴附在瓶 壁上的现象。 要求：培养瓶 或培养皿的内 表面光滑、无 毒 细胞接触抑制 细胞在贴壁生长 过程中，随着细 胞分裂，数量不 断增加，最后形 成一个单层，此 时细胞间相互接 触，细胞分裂和 生长停止，数量 不再增加。 原代培养：从机 体取出后立即培 养的细胞。 10代以内 用胰蛋白酶分散成单个细胞 传代培养：分 瓶后的培养，从 10代培养到40 50代细胞 2、过程 取 的组织、器官 细胞悬浮液 酶 贴满瓶壁的细胞 单个细胞 加入 液 动物胚胎或幼龄动物 胰蛋白 培养 接触抑制 原代 培养 1-10代细胞 4050代细胞(细胞株) 传代培养 无限传代（细胞系） 用 处理 胰蛋白酶 遗传物质不变 遗传物质改变， 能无限增殖（癌变） 3、条件： 1、无菌、无毒的环境 2、营养 3、温度和ph 4、气体环境： （添加一定量的抗生素，定期更换培养液） 补充合成培养基 中缺乏的物质 36.5 +0.5度 ；ph为7.2-7.4。 o2作用：进行 呼吸，提供能量 co2作用：维持培养液的ph值 （95%空气和5% co2 ） （葡萄糖、氨基酸、无机盐、微量元素、动物血清、血浆等。） 有氧 （1）生产蛋白质生物制品：病毒疫苗、干 扰素、单克隆抗体等。 （2）获得大量自身的皮肤细胞，用于植皮 。 （3）用于检测有毒物质 （4）用于生理、病理、药理等方面的研究 ，为治疗和预防疾病提供理论依据 4、应用 实验目的:制备单克隆抗体. 实验原理：b淋巴细胞能产生抗体，骨髓瘤 细胞能无限增殖，杂交瘤细胞既能产生抗 体又能无限增殖。 实验材料：小白鼠 实验器材：培养皿、针筒等等。 实验过程：如下页 根据阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯根据阿根廷科学家米尔斯坦和德国科学家柯 勒设计的勒设计的 实验方案实验方案: : 单克隆抗体制备过程 注射抗原 b淋巴细胞骨髓瘤细胞 细胞融合、筛选 杂交瘤细胞 细胞培养 筛选，继续培养 足够数量的、能产生 特定抗体的细胞群 体外培养 注射到小鼠腹腔 单克隆抗体 （1）为什么选用小鼠骨髓瘤细胞与b淋巴细胞融合? （小鼠骨髓瘤细胞可以在体外培养条件下大量增殖， b淋巴细胞能够产生抗体， 细胞的同源性越近，融合形成的杂种细胞越易成活。 （2）骨髓瘤细胞是癌细胞吗? 有无限增殖能力的细胞是肿瘤细胞， 具有转移能力的肿瘤细胞，称为癌细胞， 所以说，瘤细胞不能等于癌细胞。 （3）整个制备过程为何要经过两次筛选? （第一次筛选得到杂交瘤细胞（多种）， 第二次需先在多孔培养板上，在每孔只有一个杂交瘤 细胞的情况下开始培养，然后再筛选出能产生特异性 抗体的细胞群。 由于该细胞群是单个杂交瘤细胞克隆得来的，所 以产生的抗体必然是化学性质单一的，特异性强的单 克隆抗体。这里的单克隆确有单个细胞克隆的含义， 只不过克隆的不是b淋巴细胞，而是杂交瘤细胞。） 胚胎移植技术 试管动物（婴儿）培养过程 卵细胞 精子 体外受精 受精卵 胚胎 新个体 母体子宫内 孕育、产出