高考生物大一轮总复习 第二讲 细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

第二讲细胞工程 回扣基础 一 植物细胞工程1 植物组织培养的操作流程 2 植物组织培养的条件 1 2 环境条件适宜 如营养物质 如水 无机盐 蔗糖 维生素等 激素 如生长素和细胞分裂素 适宜的温度和光照等 离体 无菌 3 植物体细胞杂交技术 1 过程 为去除获得具有活力的原生质体 常用方法是酶解法 所用到的酶是 2 过程 是原生质体的融合 人工诱导的物理法包括等 化学法一般用作诱导剂 3 过程 是原生质体融合后再生出 这是原生质体融合成功的标志 细胞壁 纤维素酶和果胶酶 离心 振动 电刺激 聚乙二醇 细胞壁 二 动物细胞培养1 培养过程 2 培养条件 1 的环境 2 营养 除糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素之外还通常需加入等天然成分 3 适宜的温度和ph 温度为36 5 0 5 ph为7 2 7 4 4 气体环境 co2和o2 o2是细胞代谢所必需的 co2的主要作用是 无菌 无毒 血清 维持培养液的ph 三 单克隆抗体 1 制备过程 优化落实 一 植物细胞工程1 判一判 1 理论上 每个正常活细胞都具有全能性 2 植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性 3 愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的 4 不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同 5 以花粉作为外植体可得到单倍体植株 6 外植体可以来自于植物的任何细胞 二 动物细胞培养2 判一判 1 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞 2 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变 3 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的 4 动物细胞培养只能传至50代左右 所培育的细胞会衰老死亡 三 单克隆抗体3 判一判 1 动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞 2 克隆动物的性状与供体动物完全相同 3 体细胞核移植的成功说明了动物细胞也具有全能性 4 体细胞核移植技术可通过克隆组织器官用于人类某些疾病的治疗 植物细胞工程 2 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 3 人工种子 1 制作方法 人工种子是利用植物组织培养获得胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等 然后包上人工种皮就形成了人工种子 如图 2 优点 可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖 因该过程为无性繁殖 所以可保持亲本的优良性状 节约粮食 减少种子的使用 可以控制添加一些物质 如除草剂 农药 促进生长的激素 有益菌等 误区警示 1 植物体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞 不管是染色体数 基因型还是染色体组都采用直接相加的方法 2 利用植物组织培养生产细胞产物时 有时只需将外植体培养到愈伤组织 从愈伤组织中获取产物 3 人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供 解题技巧 1 植物组织培养 1 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 2 不同细胞的全能性不同 具体表现为 受精卵 生殖细胞 体细胞 离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关 但生殖细胞特殊 3 脱分化形成愈伤组织的过程不需要光 再分化过程需要光 因为愈伤组织利用有机营养成分 而试管苗需要进行光合作用以自养 4 植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同 因为培养的目的不同 生根或生芽 2 植物体细胞杂交 1 新细胞壁的生成是原生质体融合完成的标志 2 植物体细胞杂交的终点是培育杂种植株 而不是形成杂种细胞就结束 演练提升 1 2013 重庆卷 某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉 其技术路线为 取材 消毒 愈伤组织培养 出芽 生根 移栽 下列有关叙述 错误的是 a 消毒的原则是既杀死材料表面的微生物 又减少消毒剂对细胞的伤害b 在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂 可获得染色体加倍的细胞c 出芽是细胞再分化的结果 受基因选择性表达的调控d 生根时 培养基通常应含 萘乙酸等生长素类调节剂 b 消毒剂的使用既要杀死表面微生物 有防止伤害组织细胞 影响组织培养 a项正确 植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合 带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞 b项错误 出芽和生根都是细胞再分化的结果 其实质是基因的选择性表达 c项正确 萘乙酸为生长素类似物 可诱导愈伤组织生根 d项正确 2 如图是利用基因型为aabb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图 请分析回答 1 途径1 2 3中 过程所采用的生物技术是 2 由途径1形成的植株b的基因型有 植株b成熟时不可育的原因是 使植株b可育的方法是 3 从植株a到植株c的培育过程 需要发挥调控作用的植物激素至少有和 4 一般情况下 相同发育程度的植株c与植株d的性状 相同 不相同 或 不一定相同 5 在相同条件和相同发育程度的情况下 植株d的表现型与植株a相同的可能性为 解析 1 实验中选用花药或植物体细胞离体培养后获得新植株 该项技术称为植物组织培养 2 植株a的基因型为aabb 经减数分裂形成的花粉粒有ab ab ab ab四种 花粉粒经植物组织培养形成的植株b也有ab ab ab ab四种基因型 均为单倍体植株 由于不能形成正常的生殖细胞而不可育 若使植株b可育常采取用秋水仙素处理使染色体数目加倍的方法 3 植物组织培养中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂 脱分化和再分化的关键性激素 4 植株c d具有相同的基因组成 相同条件和相同发育程度的情况下 它们的性状表现相同 5 植株d由植株a的花药壁 属于体细胞 经组织培养发育而成 属于无性生殖 不发生基因重组 故二者表现型应完全相同 答案 1 植物组织培养 2 ab ab ab ab减数分裂时染色体联会紊乱 不能形成正常的生殖细胞幼苗期用秋水仙素处理 使染色体数目加倍 3 细胞分裂素生长素 4 相同 5 100 关键点击 1 动物细胞培养的操作流程 动物细胞培养与体细胞核移植 4 体细胞核移植的操作流程 5 动物细胞培养与体细胞核移植 误区警示 1 植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程 但植物细胞可以先分裂再分化 而动物细胞不分化只分裂 2 区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养 贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理 然后再分瓶培养 原代培养结束 开始了传代培养 3 核移植过程中供体理论上是提供细胞核 但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去 原因是体细胞体积相对较小 取核难度较大 另外细胞膜对核融合的障碍性较小 解题技巧 1 原代培养和传代培养 原代培养 可有两种表述 a 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 b 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 两种表述没有本质区别 传代培养 同样有两种表述 a 细胞悬液培养一段时间后 分瓶再进行的细胞培养 b 传10代以后的细胞培养 统称为传代培养 2 细胞株和细胞系 细胞株 原代培养的细胞一般传至10代左右会出现生长停滞 衰老死亡 少数度过 危机 的细胞能传50代左右 形成细胞株 细胞株的遗传物质并没有发生改变 细胞系 细胞株传至50代以后 会出现第二次危机 少数度过第二次危机的细胞能够无限传代下去 形成细胞系 细胞系的遗传物质发生了改变 带有癌变细胞的特点 a 甲过程需要对实验小鼠进行消毒b 乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化c 丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型d 丁过程得到的细胞具有异质性c a进行细胞培养前需要对细胞进行消毒 a正确 b进 行培养的组织细胞用胰蛋白酶消化分散成单个细胞 b正确 c丙过程属于原代培养 细胞的核型稳定 c错误 d丁过程属于传代培养 期间部分细胞会出现异质性 d正确 4 科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛 如果要加速转基因奶牛的繁殖 可以对此转基因奶牛进行克隆 如下图所示 请结合图示回答下列问题 1 在进行细胞培养时 要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理 形成单个细胞 这个过程中需要利用酶处理 2 用于核移植的供体细胞 一般都选用传代10代以内的细胞 原因是 3 在进行原代培养时 细胞增殖的方式是 此外 细胞增殖还表现出和接触抑制等特点 4 将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中 去除卵母细胞细胞核的目的是 5 将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后 该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的牛犊 但也不是100 的复制 原因最可能是 6 上述动物细胞工程中涉及的技术有 转基因奶牛的克隆成功 说明了动物的具有全能性 解析 1 实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来 2 传代10代以内的细胞代谢旺盛 分裂能力强 遗传物质没有发生改变 适于作核移植的供体细胞 3 在进行原代培养时 细胞以有丝分裂的方式进行增殖 同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象 4 去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 5 生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果 同时 生物的性状还受环境的影响 因此 克隆动物不可能是供体奶牛100 的复制品 6 该克隆动物的培育过程中涉及核移植 细胞培养和胚胎移植等技术 说明了高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍具有全能性 答案 1 胰蛋白 2 该种细胞代谢旺盛 分裂能力强 且遗传物质没有发生改变 3 有丝分裂贴壁生长 4 使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 5 生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制 生物的性状还受环境因素的影响 6 核移植 细胞培养 胚胎移植技术体细胞的细胞核 动物细胞融合与单克隆抗体 2 单克隆抗体的制备过程 误区警示 1 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力 但是并不破坏这些病原体的抗原结构 2 除了受到注射的抗原的刺激 小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激 因此从小鼠体内取出的多个b淋巴细胞可能产生多种不同抗体 所以进行第二次筛选是非常必要的 3 单克隆抗体制备过程中 进行了多次动物细胞培养的操作 说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础 解题技巧 制备单克隆抗体过程中的两次筛选第一次筛选是将末融合的b淋巴细胞 骨髓瘤细胞以及bb融合 瘤瘤融合的细胞通过选择培养基淘汰 筛选出b瘤融合的细胞 第二次筛选是将产生特定抗体的b瘤细胞通过细胞培养用相应抗原检测的办法筛选出来 因为从体内取免疫过的b淋巴细胞时取出很多种 形成的杂交瘤细胞有很多种 所以需筛选出产生特定抗体的杂交瘤细胞 演练提升 5 2013 重庆卷 下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图 下列有关叙述 正确的是 a 是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应t淋巴细胞b 中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成c 同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性d 是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 d 是获得已经免疫的b细胞 a项错误 胰蛋白酶使得组织块分散为单个细胞 b项错误 同时具有b淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性 c项错误 经筛选后获得能够获得分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 d项正确 6 2013 海南卷 单纯疱疹病毒 型 hsv 可引起水疱性口唇炎 利用杂交瘤技术制备出抗hsv 的单克隆抗体可快速检测hsv 回答下列问题 1 在制备抗hsv 的单克隆抗体的过程中 先给小鼠注射一种纯化的hsv 蛋白 一段时间后 若小鼠血清中抗的抗体检测呈阳性 说明小鼠体内产生了 反应 再从小鼠的中获取b淋巴细胞 将该b淋巴细胞与小鼠的细胞融合 再经过筛选 检测 最终可获得所需的杂交瘤细胞 该细胞具有的特点是 2 若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体 可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的中使其增殖 再从中提取 纯化获得 3 通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种hsv 蛋白 其原因是该抗体具有和等特性 解析 1 由题意可知 单纯疱疹病毒 型可引起水泡性口炎 病毒蛋白hsv 可以作为一种抗原刺激机体通过免疫反应产生特异性抗体 在单克隆抗体的制备过程中 首先应注射纯化的hsv 蛋白作为抗原 一段时间后对小鼠血清进行检测 如果抗hsv 蛋白的抗体检测为阳性 说明小鼠体内通过体液免疫产生了特异性抗体 此时可以从小鼠的免疫器官中 如脾脏 骨髓 淋巴结等部位获取已免疫的b淋巴细胞 与小鼠的骨髓瘤细胞融合 经过筛选检测获得能稳定的产生特异性抗体的杂交瘤细胞 已免疫的b淋巴细胞具有产生特异性抗体的特点 而骨髓瘤细胞能无限增殖 因此获得的杂交瘤细胞具有既能无限增殖又能产生特异性抗体 抗hsv 蛋白的抗体 的特点 2 获得大量单克隆抗体途径有两种 体外培养和体内培养 体外培养即通过动物细胞培养技术获得大量的杂交瘤细胞 进而产生大量的单克隆抗体 体内培养即将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中增殖 最后从小鼠的腹水中提取 纯化单克隆抗体 3 单克隆抗体是通过细胞融合技术单一的b淋巴细胞核杂交瘤细胞融合而获得的 因此融合后的细胞只能产生一种特异性抗体 所制备的单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高的特点 答案 1 hsv 1蛋白体液免疫脾脏骨髓瘤无限增值且产生专一抗体 2 腹腔腹水 3 纯度高特异性强 高考回顾 2013天津卷 重庆卷 全国卷大纲版 山东卷 海南卷 江苏卷 上海卷2012广东卷 浙江卷 江苏卷2011江苏卷 天津卷 浙江卷 典题例析 考向一植物细胞工程 2013 天津卷 花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病 野生黑芥具有黑腐病的抗性基因 用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化 并丧失再生能力 再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合 以获得抗黑腐病杂种植株 流程如下图 据图回答下列问题 1 过程 所需的酶是 2 过程 后 在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的存在 这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志 3 原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压 其作用是 原生质体经过 再生 进而分裂和脱分化形成愈伤组织 4 若分析再生植株的染色体变异类型 应剪取再生植株和植株的根尖 通过 染色和制片等过程制成装片 然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目 5 采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组dna进行pcr扩增 得到两亲本的差异性条带 可用于杂种植株的鉴定 下图是用该引物对双亲及再生植株1 4进行pcr扩增的结果 据图判断 再生植株1 4中一定是杂种植株的有 6 对杂种植株进行接种实验 可筛选出具有高抗性的杂种植株 解析 1 过程 表示原生质体的制备 要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁 2 用于融合的两个细胞 一个是黑芥苗的叶肉细胞 一个是花椰菜的根部细胞 其中供体细胞特有的结构是叶绿体 可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志 3 原生质体没有细胞壁的保护 需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定 以避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性 原生质体通过细胞壁杂交形成杂种细胞 进而形成愈伤组织 4 分析再生植株染色体变异类型 需要将再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体制片观察进行比较 制片的基本程序是解离 漂洗 染色 制片 5 根据图谱 花椰菜含有碱基对为300和600的dna片段 黑芥还有碱基对为1000 1300和1500的片段 再生植株3 只含有长度为300和600的片段 与花椰菜一致 1 2 4既含有花椰菜dna片段 又含有黑芥dna片段 为杂种植株 6 对杂种植株接种黑腐病菌 能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株 答案 1 纤维素酶和果胶酶 2 叶绿体 3 保持原生质体完整性细胞壁 4 双亲 或花椰菜和黑芥 解离漂洗 5 1 2 4 6 黑腐病菌 考向二动物细胞培养与体细胞核移植运用动物体细胞杂交技术可实现基因定位 研究发现 用人体细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体 杂种细胞在持续分裂过程中仅保留小鼠的染色体而人的染色体则逐渐丢失 最后只剩一条或几条染色体 如图是人的缺乏hgprt酶的突变细胞株 hgprt 和小鼠的缺乏tk酶的细胞株 tk 融合后在hat培养液中培养的过程 结果表明 最终人的染色体在融合细胞中仅存有3号染色体或17号染色体或两者都有 已知只有同时具有hgprt酶和tk酶的融合细胞才可在hat培养液中长期存活与繁殖 1 体细胞杂交克服了的障碍 过程 常用的生物方法是 2 过程 中 为了防止细菌的污染 所用培养液应该添加一定量的 此外 还要定期用处理细胞 使贴壁生长的细胞脱落 形成细胞悬液 3 从培养过程看 hat培养液不仅能提供养料 还起 作用 4 从图示结果看 可以确定人的基因位于号染色体上 解析 将不同种生物的体细胞进行融合 可以打破生殖隔离 克服远缘杂交不亲和的障碍 动物体细胞融合过程中可以用灭活的病毒作促融剂 在动物细胞培养过程中 可以培养液中添加抗生素 防止细菌的污染 动物细胞培养过程中