届高三生物一轮(人教版）专项课件：第10单元 第38课时　克隆技术.ppt

第十单元,现代生物科技专题,1涵盖范围,本单元包括选修3全部内容基因工程、细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程。,单元教学分析,2考情分析,(1)考查力度：占分比重相对稳定，如山东理综只出一个8分的简答题。 (2)考查内容 基因工程中三种工具。 基因工程操作四步曲。 基因工程成果转基因生物实例及安全性讨论。 细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。,动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。 核移植技术。 胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。 干细胞的研究。,(3)考查形式 有的省将选修与必修有机结合，既可出简答题也可出选择题。 有的省如山东省全部以简答题形式呈现，且不与必修联系。,3复习指导,(1)复习线索 以基因工程的具体成果(如抗虫棉)为主线，系统复习基因工程的操作工具和操作步骤等知识点。 以植物的组织培养和动物细胞培养为基础，系统复习其他细胞工程技术手段。 以体内受精作用和个体发育过程为基础，系统复习胚胎工程的流程。,(2)复习方法 图解法复习基因工程和胚胎工程。 比较法复习植物组织培养和动物细胞培养；植物体细胞杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。 关注热点科研成果，注意知识的实践应用。,第 38 课时,克隆技术,突破考点提炼方法,1操作流程及培养条件 (1)操作流程,考点116 技术原理植物组织培养及细胞全能性,(2)培养条件：营养物质(水、无机盐、蔗糖、氨基酸和有机酸等)、激素(如细胞分裂素、生长素等)及其他条件(无菌、适宜的温度和pH等)。,提醒 幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。 对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。,植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。 诱导愈伤组织再分化形成胚状体或丛芽及生根的过程中，要进行换瓶处理，以改变培养基中的激素配比及浓度。,2脱分化和再分化的比较,提醒 愈伤组织再分化形成植物幼苗时，需光照处理，以便诱导叶绿素的形成。 生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低，因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。细胞分裂素/生长素的比例适中，有利于外植体脱分化，比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽,比例降低则有利于生根。,3原理：全能性 (1)含义：生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。 (2)物质基础：生物的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。,(3)在生物体内细胞并没有表现出全能性的原因：基因在特定的时间和空间条件下选择性表达，细胞分化形成不同的组织、器官。 (4)全能性的实例：花药的离体培养、植物的组织培养、克隆技术等。,对位训练,1(2011江苏卷，14)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是 ( ) A蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 B体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体 C植物细胞培养技术可用于植物茎尖脱毒 D动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育,答案 B,解析 克隆动物是核移植工程的应用；茎尖分生能力强，没有病毒侵染，以茎尖为外植体，通过植物组织培养可获得无病毒植株；导入目的基因的受体细胞，需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎，才能进一步培育成转基因动物。,排雷 (1)蛋白质工程是指按照人们的意愿改变蛋白质的结构和功能或创造新的蛋白质的过程，可以合成自然界中不存在的蛋白质。 (2)克隆动物是核移植工程的应用，而不是体细胞杂交技术的应用。 (3)在一个植物体内，病毒易于通过维管系统而移动，但在分生组织中不存在维管系统。病毒在细胞间移动只能通过胞间连丝，速度很慢，难以赶上活跃生长的茎尖。 (4)动物细胞培养技术在转基因动物的培育中有所应用。,考点117 实践应用植物组织培养技术的应用,1植物繁殖的新途径 (1)微型繁殖：不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。 (2)作物脱毒：生产上许多无性繁殖作物均受到病毒的侵染，从而导致品种严重退化、产量降低和品质变差。利用植物分生组织(如茎尖、根尖)进行培养，可以使新长成的植株脱除病毒。 (3)人工种子：植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽，包上人工种皮就 可以形成人工种子。如图是 人工种子的结构示意图。,注意 人工种皮中可以加入适量的养分、无机盐、有机碳源以及农药,抗生素,有益菌等,以利于胚状体生长发育成幼苗。,2作物新品种的培育 (1)单倍体育种：花药离体培养过程就是植物组织培养过程。 花药 单倍体幼苗 纯合子 单倍体育种的优点是后代不发生性状分离，都是纯合子，能够稳定遗传，明显缩短了育种年限。 (2)突变体的利用：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力(如射线、化学物质等)的影响而发生突变。从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体，进而培育成新品种。,秋水仙素诱导,离体培养,染色体数目加倍,(3)细胞产物的工厂化生产：可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物，如蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。,2(2010课标全国理综，38)请回答： (1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的_，繁殖种苗的速度_。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物的全部_。 (2)把试管苗转接到新的培养基上时，需要在超净工作台上进行，其原因是避免_的污染。 (3)微型繁殖过程中，适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_，而与_配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长，促进愈伤组织产生和生长，需要使用的生长调节剂是_(脱落酸、2,4D)。,对位训练,遗传特性,快,遗传信息,微生物,生根,细胞分裂素,2,4D,(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是_，单株鲜重的变化趋势是_。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量_(能、不能)满足自身最佳生长的需要。,逐渐下降,先增加后下降,不能,(5)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应_(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。,降低,解析 题目考查知识点较为基础，植物组织培养是一种无性繁殖(克隆)，其主要依据是植物细胞的全能性，即每一个细胞含有本物种全部的遗传信息，植物组织培养所培养出的种苗与亲本的遗传特性相同，保持了亲本的遗传特性；植物组织培养时，培养基应是杀菌消毒的，还应在无菌环境中培养，以防止微生物的污染；由于愈伤组织可以持续培养，不断分化，因此能够快速大量地得到种苗。由愈伤组织再分化形成根与芽的过程中，要通过调节生长素与细胞分裂素含量比例才能实现；生长素浓度较高时，易分化生成根，细胞分裂素较高时，易分化生成芽。较高浓度的2,4D能够抑制细胞的生长；培养基中,加入蔗糖，是为了提供能源和维持细胞的渗透压，加大蔗糖的浓度，幼苗得到较多的能源物质，能源充足，单株幼苗的鲜重会增加，光合作用会下降，随着蔗糖浓度的增加，会抑制幼苗对水分的吸收及代谢，则幼苗的鲜重会下降，如果培养基中不含蔗糖，光合作用又很弱，则不能满足幼苗的生长需要。要提高幼苗的自养能力，应适当降低蔗糖的供应。,排雷 明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用可采用以下四种方法： (1)设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产。 (2)大量培养愈伤组织，直接提取药用成分。 (3)大规模栽培组织培养苗，获取药用成分。 (4)利用组织培养获得胚状体，制成人工种子。,考点118 技术原理植物体细胞杂交,1概念：植物体细胞杂交就是将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。 2图示过程,3考点解读 (1)植物体细胞杂交的障碍 植物细胞都有细胞壁。根据酶的专一性原理，用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。 原生质体融合。人工诱导方法包括物理法，如离心、振动、电激；化学法，如聚乙二醇(PEG)诱导等。 (2)杂种细胞的类型有三种：AA、BB、AB，符合要求的只有AB，需要进行筛选。 (3)杂种细胞AB形成的标志：新的细胞壁的生成。 (4)杂种植株遗传物质的变化：细胞融合属于染色体变异，杂种植株的染色体数通常是两亲本细胞染色体数目之和，形成异源多倍体。,(5)植物体细胞杂交的原理：原生质体融合的过程利用了细胞膜的流动性，杂种细胞发育成杂种植株利用了细胞的全能性。,对位训练,3据下面体细胞杂交技术流程图回答下列问题：,(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到杂种植株？为什么？_。 (2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是_，依据的原理是_，其中过程称为_，与过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器为_，过程相当于_，过程涉及的分裂方式为_。 (3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于_倍体植株。 (4)随“神六”太空旅行的种苗中，最受关注的是柴油树试管苗。柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养进行到_过程(填字母编号)即可。,不能，不同种的植物间存在生殖隔离,植物组织培养,细胞全能性,原生质体融合,高尔基体,有丝分裂,六,e,脱分化,解析 (1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程是在融合的原生质体外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程的结果是形成了愈伤组织，所以为脱分化。(3)“番茄-马铃薯”属于异源多倍体里面的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养进行到愈伤组织即可。,排雷 (1)该技术的目的：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。杂种植株特征：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。(2)新物种形成的标志是杂种植物与原植株存在生殖隔离。(3)该技术在育种上应用时最大的优点：克服远缘杂交不亲和的障碍。,考点119 解读操作流程图动物细胞培养,1概念：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，让这些细胞生长和增殖。 2操作流程,3考点解读 (1)培养条件 无菌、无毒的环境无菌处理、加抗生素杀菌、定期更换培养液。 营养葡萄糖、氨基酸、促生长因子、无机盐和微量元素血清或血浆等天然成分。,温度和pH(36.50.5)和(7.27.4)。 气体环境95%空气5%CO2。 提醒 CO2作用调节培养基pH；空气中O2作用细胞有氧呼吸；所用装置CO2培养箱。 (2)原理：细胞增殖。 (3)动物细胞培养时，一般选取幼龄动物的组织、器官，其细胞的分化程度较低,增殖能力强,有丝分裂旺盛，容易培养。 (4)在动物细胞培养过程中，一般情况下10代以前的细胞核型不变，10代以后有些细胞核型发生改变，50代以后的细胞可能发生癌变。 (5)胰蛋白酶在动物细胞培养过程中的作用包括将组织分散成单个细胞，以及将贴壁细胞从瓶壁上分离下来，这样做的目的是避免动物细胞的接触抑制现象。,4应用 (1)生产细胞产品：干扰素、疫苗、单克隆抗体。 (2)检测并判断某毒性物质毒性的大小。 (3)临床医学研究。,拓展提升 植物组织培养与动物细胞培养的比较,4如图是动物细胞培养的基本过程示意图， 请据图回答。 (1)容器A中放置的是动物器官或组织。它一 般取自_。 (2)容器A中的动物器官或组织首先要进行的 处理是_，然后用_酶 处理，这是为了使细胞分散开来。这样做的目的 是_。 (3)培养首先在B瓶中进行。瓶中的培养基成 分有_等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这时培养到第_代，到这时的培养称为_。,对位训练,动物胚胎或幼龄动物的器官、组织,剪碎组织,胰蛋白(或胶原蛋白),使细胞与培养液充分接触,葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清,10,原代培养,(4)为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用_处理，然后配制成_，再分装。 (5)在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡，原因是_。,胰蛋白酶,细胞悬液,细胞没有发生癌变,排雷 (1)培养的过程分为原代培养和传代培养两个大阶段。当培养到第10代左右，出现许多细胞衰老死亡现象，这时为原代培养；到第10代左右需要用胰蛋白酶处理，使细胞分散，从玻璃瓶壁上脱离下来，配制成细胞悬液继续培养，此时的培养属于传代培养。 (2)在传代培养到50代左右时，大部分细胞死亡，有些细胞可能发生遗传物质的改变，还能继续增殖。如果无此现象，则说明细胞遗传物质没有改变，无癌变特点，并不是到50代时必须发生癌变。,考点120 关注生物新技术动物细胞融合与单克隆抗体,1动物细胞融合 (1)概念：两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。 (2)原理：生物膜的流动性。 (3)方法：聚乙二醇、灭活的病毒、电激等。 (4)意义：突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能；成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育等的重要手段；制备单克隆抗体。,2单克隆抗体 (1)取相应B细胞前必须先注射相应抗原，形象地说先“打针”，否则失败。 (2)诱导融合的两种细胞名称及作用。,免疫过的B淋巴细胞(浆细胞)产生抗体；骨髓瘤细胞无限增殖。 (3)诱导融合与原生质体融合的不同方法。 动物细胞诱导融合的特有方法灭活的病毒诱导。 (4)两次筛选的目的及方法 在特定的选择培养基上，未融合的亲本细胞(浆细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。 经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。,(5)两种培养提取场所 体外培养培养液提取。 体内小鼠腹腔中培养小鼠腹水中提取。,拓展提升 植物体细胞杂交和单克隆抗体的制备的比较,对位训练,5 1975年科学家首次利用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体。请据图回答问题：,(1)病原体注入小鼠体内后，要经过_细胞处理后，才能被免疫细胞识别。 (2)制备单克隆抗体所用的B淋巴细胞一般从脾中采集，然后以_作诱导剂，使B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。通过筛选和克隆培养，获得的杂交瘤细胞具有_ _,吞噬,灭活的仙台病毒或聚乙二醇,产生特异性抗体，又能无限增殖,既能,的特点。,(3)单克隆抗体的特点是_。根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法_ _。,解析 灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合。杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性。可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体。,排雷 (1)制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合，产生杂交瘤细胞，它会兼有两个亲本细胞的特性在体外培养条件下能不断增殖，同时能产生出某种特异性抗体。 (2)在诱导剂的作用下进行细胞的诱导融合，形成的杂种细胞有三种：AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我们所需要的杂种细胞，所以需要用选择性培养基进行筛选。,特异性强，纯度高,和动物体内培养法,体外培养法,(3)相比较植物体细胞杂交，动物细胞融合特有的诱导方式为灭活的病毒处理，其他物理、化学诱导融合的手段与植物体细胞杂交过程中原生质体融合方法相同。,考点121 关注生物学热点内容动物细胞核移植与克隆技术,1概念：动物细胞核移植是将动物的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。 2操作流程,3考点解读 (1)原理:动物细胞核的全能性(不能说动物细胞全能性)。 (2)卵母细胞选择时期及原因 减中期的卵母细胞，此时具备受精能力，细胞质中合成与分裂、分化有关的物质能刺激融合后重组细胞进行分裂分化，形成重组胚胎。 (3)选卵细胞作为受体细胞的原因 大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；能激发重组细胞分裂分化。 (4)供体细胞：取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 (5)动物体细胞不能经培养直接发育成完整个体，原因是,动物体细胞的全能性受到限制。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物，说明动物体细胞的细胞核具有全能性。 (6)该过程用到的技术手段：动物细胞培养、动物细胞融合、早期胚胎培养和胚胎移植。 (7)核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因 克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本。所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本),克隆动物遗传物质来自2个亲本。 在发育过程中可能发生基因突变，染色体变异导致性状改变。 外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。,4应用及存在问题 (1)应用：加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育、,5克隆人 (1)过程,(2)分类,保护濒危物种、克隆器官用于移植等。 (2)存在问题：成活率低；克隆动物的健康问题； 克隆动物食品的安全性问题。,对位训练,6一只羊的卵母细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵母细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下了一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能( ) A有选择地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,答案 D,解析 生物的各种性状是由遗传物质DNA控制的。由细胞核内的DNA控制的遗传叫细胞核遗传，由细胞质内DNA(主要存在于线粒体、叶绿体)控制的遗传叫细胞质遗传。,目前的克隆技术是将一个体细胞核移入一个去核的卵母细胞，经过试管培养一段时间后，再移入另一个体的子宫内发育、分娩的技术，通过该技术能够保持亲本的优良性状，能够保持性别不变，亦能够用于保存物种，但不能改变动物的基因型，这是因为基因型的改变是通过动物的有性生殖(减数分裂)完成的。,排雷 (1)克隆属无性生殖，不能产生新基因，也不能产生新基因型。 (2)克隆产生的后代与亲代不一定完全相同的原因：细胞质基因不同；发育过程中可能发生基因突变或染色体变异；后天生长的环境条件的影响。 (3)克隆可选择繁殖后代的性别，即若提供核的细胞来自雄性个体，则核内染色体为XY，则克隆后代仍为雄性。,(4)细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现细胞膜的结构特点：具有一定的流动性。 (5)该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。,(1)图中表示的是该花粉培养过程中 的 过程，表示的是 过程，X代表的是 ，表示的是 过程，表示的是诱导_过程。,考题链接 1.组织培养在实践中的应用,考纲能力 利用所学知识解决生产实践的能力,考题1 某二倍体植物是杂合子， 下图为其花药中未成熟花粉在适宜的 培养基上培 养产生完整 植株的过程。 据图回答：,脱分化,再分化,胚状体,分化(或发育),生根,(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条，具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比，最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为 植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株，说明未成熟花粉具有 。 (3)对植株甲进行 ，才能使其结实产生后代(乙)，否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中，能产生可育花粉的是_ _植株，该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种，该群体植株产生可育花粉的基因组成种类数为 种。花药培养在育种上的特殊意义是 ，从而开辟育种新途径。,植物激素,单倍体,细胞全能性,染色体加倍,无性繁殖,1,多,缩短育种周期,乙(或经过染,色体加倍的),解析 花药中未成熟花粉，经过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的个体。在再分化过程中，愈伤组织是先生根还是先生芽取决于培养基成分中植物激素(细胞分裂素和生长素)的种类和浓度配比，这一过程形成的个体由生殖细胞直接发育而成，称作单倍体，前提是生殖细胞(花粉)中具有发育成完整个体的全部遗传物质，具有全能性。二倍体的单倍体只含有一个染色体组，高度不育，只能通过无性生殖产生下一代；只有通过染色体加倍后，形成二倍体，才能够结实产生后代。乙为二倍体且是纯合子，丙为单倍体，能产生可育花粉的是乙，每株只产生1种基因组成的花粉。而乙群体是由多种基因型的个体组成，能够产生多种基因组成的花粉，单倍体育种2年就可完成，最大的优点就是缩短了育种年限。,吸收氧气和营养物质、 排出代谢废物,(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细_ _。 (2)气室中充入5% CO2气体的主要作用是_ _ 。,考题链接 2.动物细胞培养在实践上的应用,考纲能力 对生物学问题进行初步探究能力,考题2 动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。,维持培养液适宜的pH,(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的 ，以保证抗生素对肝脏无害。 (4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。,材料用具： 肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。 实验过程： 在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。利用甲、乙、丙、丁4组上图所