高考生物第一轮总复习 专题2 细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

专题2细胞工程 一 植物细胞工程 无菌和人工控制 离体 愈伤组织 1 植物组织培养 1 概念 在 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 最终形成完整的植株 2 理论基础 细胞的全能性 3 过程 离体的植物器官 组织 细胞 根 芽 植物体 愈伤组织 2 植物体细胞杂交 杂种细胞 杂种细胞 离心 1 概念 将不同种的植物体细胞 在一定条件下融合成 并把 培育成新的植物体的技术 2 诱导融合的方法 物理法包括 振动 电激等 化学法一般是用 作为诱导剂 3 过程 纤维素酶 果胶酶 1 用 和 去细胞壁形成原生质体 2 原生质体融合 杂种细胞 植物体 融合后的原生质体 愈伤组织 4 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 聚乙二醇 peg 3 植物细胞工程的实际应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 快速繁殖 作物脱毒 人工种子 2 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用 细胞产物的工厂化生产 细胞全能性表达的条件中的两个主要因素分别是 离体 一定的营养物质 水 无机盐 蔗糖 维生素等 二 动物细胞工程 单个细胞 1 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 放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和增殖 2 过程动物组织 分散成单个细胞 细胞悬液 原代培养 传代 培养 无菌 无毒 气体环境 3 条件 的环境 营养 适宜的温度和ph 4 应用 生物制品的生产 转基因动物的培养 检测有毒物质 医学研究等 2 动物体细胞核移植 克隆 卵母细胞 1 概念 将动物的一个细胞的细胞核 移入一个已经去核的 中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个胚胎最终发育为动物个体 2 过程 3 动物细胞融合 两个 灭活的病毒 1 概念 又叫细胞杂交 指 或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 2 融合方法 物理方法和化学方法与植物体细胞杂交相似 特有的方法是常用 诱导 3 过程 不同来源的两个细胞 细胞 杂交 4 意义 克服了 杂交的不亲和性 远缘 4 单克隆抗体 1 制备过程 b 杂交瘤细胞 生物导弹 1 抗原处理 并获得 淋巴细胞 2 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞在灭活病毒作用下融合 3 筛选出 4 克隆化培养并筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞 5 体外或体内培养 提取抗体 2 优点 特异性强 灵敏度高 产量大 用于治疗疾病 3 应用 作为诊断试剂 制成和运载药物等 1 植物体细胞杂交的理论基础是细胞膜的流动性 植物细胞全能性 动物细胞融合的理论基础是细胞膜的流动性 细 胞增殖 2 动植物体细胞杂交诱导手段中最大的区别是动物细胞融 合可用灭活病毒 灭活仙台病毒 诱导 而植物不能 考点 胡萝卜的组织培养技术及植物细胞工程的实际应用 1 细胞的全能性 1 细胞全能性的基础 生物体的每一个细胞都含有本物种的全套遗传物质 都有发育成完整个体的全套基因 2 细胞全能性实现的条件 离体 提供营养物质 激素及其他适宜条件 3 细胞全能性高低的比较 受精卵 卵细胞 体细胞 植物体细胞 动物体细胞 胚胎干细胞 其他干细胞 体细胞 2 胡萝卜的组织培养技术 1 实验原理 离体的植物组织 器官 细胞表现出植物细 胞的全能性 发育成新个体 2 实验流程 制备外植体 接种 脱分化培养 再分化培 养 移栽培养成正常植株 3 注意事项 选材 根尖 茎尖 形成层等最容易诱导脱分化 无菌 培养基一旦污染 迅速生长的各种杂菌不仅会与培养物争夺营养 而且还会产生大量对培养物有害的物质 光照 脱分化过程不需要光照 再分化过程一定要有光 照 激素的使用 a 生长素类 细胞分裂素类 诱导植物组织脱分化和根原 基形成 b 生长素类 细胞分裂素类 诱导愈伤组织再分化和芽原 基形成 c 赤霉素类 促进分化的丛芽和小植株快速生长 3 植物细胞工程的实际应用 1 植物繁殖的新途径 微型繁殖 通过植物组织培养技术快速繁殖优良品种 特点是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 作物脱毒 选取作物无毒组织 如茎尖 进行组织培养 获得脱毒苗 人工种子 植物组织培养得到的胚状体等用人工薄膜包 装得到的种子 2 作物新品种的培育 单倍体育种和突变体的利用 典例1 下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育 形成试管苗的过程示意图 有关叙述正确的是 a 过程中都会发生细胞的增殖和分化b 在利用多倍体育种法培育无子西瓜的过程中 不经过愈伤组织阶段c 此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性d 利用此过程获得的试管苗一定为纯合子 解题思路 过程分别为脱分化和再分化 中不会发生细胞的分化 此过程依据的生物学原理是细胞全能性 此过程为无性生殖 获得的试管苗基因与母本相同 不一定为纯合子 答案 b 考点对应练1 2011年江苏 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是 a 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞b 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株c 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子d 植物耐盐突变体可通过添加适量nacl的培养基培养筛选而获得 解析 愈伤组织是一团无定形的薄壁细胞 二倍体植株的花粉离体培养后形成的单倍体 只含一个染色体组 不是稳定遗传的植株 愈伤组织需培养为胚状体 不定芽或顶芽等材料后才能用来制成人工种子 答案 d 考点 植物体细胞杂交技术 1 诱导融合的方法 物理法包括离心 振动 电激等 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 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 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 4 体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管染色体 基因组还是染色体组都采用直接相加的方法 若一植物细胞含有2x条染色体 2个染色体组 基因型为aabb 另一植物细胞含有2y条染色体 2个染色体组 基因型为ccdd 则新植株应为四倍体 其体细胞中染色体数为2x 2y 基因型为aabbccdd 5 该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 而体细胞杂交未有此过程 6 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 典例2 2011年承德联考 下列关于细胞工程的叙述 错 误的是 a 某种植物甲 乙两品种的体细胞杂交获得的杂种植株与甲 乙两品种杂交后代的染色体数目相同b 去除植物细胞的细胞壁和将动物组织分散成单个细胞均需酶处理c 聚乙二醇可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合d 植物体细胞杂交的原理是细胞膜流动性和细胞全能性 解题思路 体细胞杂交获得的杂种植株染色体数目是两种植株染色体数目之和 染色体组也加倍 去除植物细胞的细胞壁用纤维素酶和果胶酶 将动物组织分散成单个细胞用胰蛋白酶处理 聚乙二醇是一种常用的化学诱导剂 可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合 植物体细胞杂交过程中的融合原理是细胞膜流动性 融合后的重组细胞培养过程的原理是细胞全能性 答案 a 考点对应练2 我国科学工作者曾成功地将分别属于两个科的植物 烟草和菠菜杂交成功 从而获得一种新型的烟草品种 在此过 程中 下列操作不是必需的是 b a 杂交前要除去两种细胞的细胞壁b 原生质体融合前要先脱分化c 原生质体融合后 要选出烟草 菠菜融合细胞加以培养d 要诱导愈伤组织进行再分化解析 植物细胞杂交过程是先去壁 融合 培养 包括脱分化和再分化 原生质体融合前不需脱分化 考点 动物细胞培养和动物细胞克隆 1 动物细胞培养 1 流程 幼龄动物组织或胚胎细胞贴壁生长 单个细胞细胞悬液 细胞悬液细胞株或细胞 系 选用幼龄动物组织或胚胎的原因 它们的细胞分化程度低 增殖能力很强 更易于培养 进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞 不用胃蛋白酶的原因 胃蛋白酶作用的适宜ph约为2 当ph大于6时 胃蛋白酶就会失去活性 而胰蛋白酶作用的适宜ph为7 2 8 4 多数动物细胞培养的适宜ph为7 2 7 4 因此胰蛋白酶适用于细胞培养时细胞间质 主要为蛋白质 的分解 2 细胞贴壁和接触抑制 细胞贴壁 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 接触抑制 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到 表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖的现象 3 动物细胞培养需要满足以下条件 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 适宜的温度 36 5 0 5 适宜的ph 7 2 7 4 气体环境 o2 有氧呼吸 细胞代谢 95 的空气 co2 维持ph 5 无菌 无毒环境 培养液和培养用具杀菌消毒 培养过程加抗生素杀菌 定期更换培养液 清除代谢产物 4 动物细胞培养技术的应用 生产生物制品 疫苗 干扰素 抗体等 作为基因工程中的受体细胞 检测有毒物质及毒性 科研方面 筛选抗癌药物 治疗和预防疾病等 2 动物核移植技术和克隆动物 1 动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核 移植 前者比较容易 2 如上图所示 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 3 该技术形成的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 4 用卵母细胞作受体细胞的原因 a 卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质 b 卵母细胞体积大 便于操作 c 卵黄多 营养物质丰富等 5 克隆属于无性繁殖 产生的新个体的性别 绝大多数性 状与供核亲本一致 6 体细胞核移植技术的应用 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 保护濒危物种 增大存活数量 生产珍贵的医用蛋白 作为异种移植的供体 用于组织器官的移植等 1 区分原代培养与传代培养的方法 1 原代培养 细胞悬液第一次在瓶中培养 没有分瓶培养之前的细胞培养 或第1代细胞的培养与传10代以内的细胞培养统称为原代培养 2 传代培养 细胞悬液培养一段时间后 分瓶再进行的细胞培养 或传10代以后的细胞培养 统称为传代培养 2 植物组织培养与动物细胞培养的比较 典例3 下列有关动物细胞培养的叙述中 不正确的是 a 培养液通常含有葡萄糖 氨基酸 无机盐 维生素和动物血清b 原代培养的细胞一般传至10代左右便会出现生长停止c 动物细胞培养一般都能够传到40 50代 但其遗传物质发生了改变d 动物细胞培养可用于检测有毒物质和获得大量自身的健康细胞 解题思路 一般来说 细胞在传至10 50代左右时 增殖会逐渐缓慢 以至于完全停止 这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化 当继续传代培养时 少部分细胞会朝着等同于癌细胞的方向发展 答案 c 考点对应练3 2011年南通二模 在动物细胞培养过程中 下列处理不 恰当的是 c a 培养液和培养用具要进行无菌处理b 提供种类齐全的营养物质c 提供纯氧以保证细胞的呼吸作用d 保证提供适宜的温度和ph解析 动物细胞培养过程必须在无菌环境下培养 营养物质包括水 无机盐 单糖 生长因子 核苷酸 动物血清等 需提供o2 95 的空气 和co2 考点 细胞融合与单克隆抗体 1 原理 细胞膜的流动性 2 诱导融合的因素 聚乙二醇 peg 灭活的病毒 动物细胞融合特有的方式 电激等 3 意义 制备单克隆抗体 最重要的用途 4 单克隆抗体的制备 1 细胞融合完成的标志 细胞核融合成一个核 2 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 筛选出杂交瘤细胞 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 同时能产生具某种特异性的抗体 3 制备单克隆抗体过程中有两次筛选 第一次筛选 将未融合的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞以及bb融合 瘤瘤融合等的细胞通过选择培养基淘汰 筛选出b瘤融合的细胞 第二次筛选 将产生特定抗体的b瘤细胞通过细胞培养 用相应抗原检测的办法筛选出来 4 获取单克隆抗体的场所 若在培养基中进行杂交瘤细胞培养 则从培养液中提取 若在小鼠或其他动物腹腔中培养 则从腹水中提取 植物体细胞杂交与动物细胞融合比较 续表 典例4 下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗x抗体的具体操作步骤 选项中对单克隆抗体制备的相关叙述不 正确的是 将x抗原注入小鼠体内 获得能产生抗x抗体的b淋巴 细胞 从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合 将杂交瘤 细胞注入小鼠腹腔培养 筛选出能产生抗x抗体的杂交瘤细 胞 从腹水中提取抗体a 实验顺序应当是 b 过程中产生的多个杂交瘤细胞也称为克隆 c 过程获得的细胞均可无限增殖 d 到 的过程中通常要经过两次筛选 解题思路 克隆是一种无性生殖 过程中 杂交瘤细胞在小鼠腹腔培养产生的多个杂交瘤细胞是细胞的增殖 属于克隆 过程是融合过程 会得到多种整合细胞 要经过筛选才能获得无限增殖以及能产生抗体的杂交瘤细胞 过程后要筛选出b瘤融合的细胞 过程要筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 答案 c 考点对应练4 下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述中 不正确的是 d a 给小鼠注射抗原 是为了获得能产生相应抗体的b淋巴细胞b b淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合培养 是为了获得融合细胞c 杂交瘤细胞进行体外培养 是为了获得单克隆抗体d 杂交瘤细胞进行体内培养 是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎解析 杂交瘤细胞可进行体内 体外培养 目的是培养产生单克隆抗体 1 2012年茂名一模 下列有关生物技术实践的叙述 不正 确的是 d a 制果酒时瓶口先通气后密封 而制果醋时需要通入氧气b 使用加酶洗衣粉时用温水洗涤效果比用冷水洗涤效果好c 凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的方法d 制备单克隆抗体所涉及的生物技术包括动物细胞融合 动物细胞培养和胚胎移植解析 制备单克隆抗体不涉及胚胎移植 2 2011年广东联考 在进行植物体细胞杂交之前 必须先用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 以制成原生质体来进行融合 如果将原生质体长时间置于蒸馏水中 它将会 b a 皱缩b 涨破c 呈球形d 保持原状解析 原生质体无细胞壁 在蒸馏水中吸水涨破 3 2011年江门一模 植物体细胞杂交与动物细胞工程中所 用技术或方法与原理不相符的是 a a 植物组织培养和单克隆抗体 细胞的全能性b 纤维素酶 果胶酶处理植物细胞壁 酶的专一性c 原生质体融合和动物细胞融合 细胞膜的流动性d 紫草细胞培养和杂交瘤细胞的培养 细胞增殖解析 单克隆抗体的原理是细胞膜的流动性 4 2011年佛山二模 用小鼠制备单克隆抗体可用于人类疾 病的诊断和治疗 关于单克隆抗体的叙述错误的是 d a 由杂交瘤细胞分泌b 具有特异性强 灵敏度高的特点c 与抗癌药物结合可制成 生