高考生物一轮复习 第十二单元 第38讲 细胞工程课件 苏教版.ppt

第十二单元现代生物科技专题 第38讲细胞工程 2015高考导航 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 植物体细胞杂交就是获得杂种细胞的过程 4 植物体细胞杂交获得的杂种植株含有两个亲本的全部遗传信息 5 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞 6 动物体细胞核移植技术获得的克隆动物在遗传性状上与供核母体完全一致 7 动物细胞融合技术和植物体细胞杂交技术类似 也可获得杂种动物 一 细胞工程的概念及分类1 细胞工程的概念 1 操作水平 水平 2 条件 体外 条件下进行培养 繁殖 3 利用的技术 植物细胞与组织培养 细胞核移植 染色体工程等 4 目的 使细胞某些生物学特性按照人们的意愿发生改变 5 结果 改良生物品种 创造新品种和 生物个体 以及获得某些有用的 的技术 细胞 无菌 细胞融合 加速繁育 细胞代谢产物 2 分类根据研究对象分为 动物细胞工程和 植物细胞工程 微生物细胞工程 二 植物细胞工程1 植物组织培养和植物细胞培养 植物细胞的全能性 愈伤组织 悬浮细胞 继代 2 植物体细胞杂交 1 操作流程 2 原理 细胞膜的 和细胞的全能性 3 意义 克服远源杂交不亲和的障碍 培育出自然界中原来不存在的优良品种 流动性 3 植物细胞工程的实际应用 分生区 2 作物新品种的培育 单倍体育种 突变体的利用 3 细胞产物的工厂化生产 培养到 阶段 不定芽 愈伤组织 三 动物细胞培养与体细胞克隆1 动物细胞培养过程 1 培养 从供体获取组织或细胞后的初次培养 2 传代培养 将原代培养的细胞分离稀释后转入新的培养瓶中继续培养 胰蛋白酶 悬浮 一层 原代 2 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒 对培养液和所有培养用具无菌处理 添加 定期更换培养液以清除代谢产物 2 营养 除正常的有机和无机营养外 加入 3 适宜的温度和ph 温度为 哺乳动物 ph为7 2 7 4 4 气体环境 含 的空气加5 co2的混合气体 抗生素 动物血清 37 左右 95 3 动物细胞培养的应用生物制品的生产 检测有毒物质 医学研究 4 细胞核移植与动物体细胞克隆 1 克隆 指遗传上完全相同的分子 细胞或来自同一祖先的生物个体的 群体 2 体细胞克隆 将供体体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的 进行人工组合 借助于卵细胞的发育能力 经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术 其关键是 3 细胞核移植 利用 技术等将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟 内的技术 无性繁殖 细胞质 细胞核移植技术 显微操作 卵细胞 4 克隆动物的过程 5 克隆技术的意义 在克服动物种间杂交繁殖障碍 创造 等方面具有重要的科学意义和潜在的经济价值 新物种 6 治疗性克隆和生殖性克隆的比较 细胞 四 动物细胞融合与单克隆抗体1 动物融合的方法 连一连 2 单克隆抗体 1 制备过程 2 杂交瘤细胞的特点 能迅速大量增殖 并能产生 3 单克隆抗体的成分 4 单克隆抗体的优点 特异性强 纯度高 高 产量大等 5 单克隆抗体的应用 用于治疗肿瘤 治疗免疫系统紊乱引起的疾病 用于 专一抗体 蛋白质 灵敏度 器官移植 b a 利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗b 采用花粉粒组织培养获得单倍体苗c 采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上d 采用幼叶 茎尖等部位的组织进行组织培养 解析 利用扦插 嫁接 植物组织培养的方法能快速繁殖种苗 且能够保持亲本的优良性状 花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗 其性状可能与亲本不一样 b 2 2013 高考重庆卷 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 解析 消毒主要是为了杀死材料表面的微生物 同时要注意减少消毒剂对植物细胞的伤害 a项正确 植物细胞融合前必须先去除细胞壁才能诱导融合 直接在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂 不能得到融合细胞 b项错误 出芽从细胞水平上看 是细胞分化的结果 从分子水平上看 是基因选择性表达的结果 c项正确 生长素类调节剂可促进愈伤组织生根 因此生根时 培养基中应含有生长素类调节剂 d项正确 d 3 2013 高考重庆卷 如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 解析 是从小鼠脾脏中获得的能产生抗体的浆细胞 a项错误 中应该使用能促进细胞融合的促融剂 如聚乙二醇等 b项错误 同时具有从脾脏中分离出的浆细胞和骨髓瘤细胞的特性 c项错误 是经筛选培养获得的能产生特异性抗体的细胞群 d项正确 1 细胞的全能性 1 原理 细胞内含有本物种全部的遗传信息 2 体内细胞全能性不表达的原因 基因在特定的时间和空间条件下选择性表达 3 植物细胞全能性表现的条件 离体 在植物体内因为基因选择性表达 其全能性不能表达 无菌 培养基灭菌 外殖体 接种到培养基上的组织细胞 所用操作工具及操作环境必须严格消毒 植物组织培养 人为控制 在实验室里进行 人工配制培养基 人工控制各种条件 培养基成分 水 无机盐等无机营养 糖 氨基酸等有机营养 天然附加物 生长素 细胞分裂素等生长物质 环境条件 脱分化避光 再分化需光 光使细胞内形成叶绿体 叶绿素 进行光合作用 适宜的ph和充足的氧气 4 细胞全能性大小与细胞分化程度成反比 5 全能性大小 植物细胞 受精卵 生殖细胞 体细胞动物细胞 受精卵 生殖细胞 胚胎干细胞 体细胞核 动物细胞全能性受限制 但细胞核具有全能性 2 植物组织培养 由外殖体成为愈伤组织 排列疏松 高度液泡化的薄壁细胞团 生长素与细胞分裂素的比例大 由愈伤组织成为幼苗或胚状结构 有根 芽或有生根发芽的能力 生长素与细胞分裂素的比例小 发育成完整的植物体 由根 茎 叶 花 果实 种子组成 自身产生各种植物激素 3 作物新品种的培育 单倍体育种和突变体的利用 1 方法过程突变体aa中a为突变新基因 并控制着优良性状 利用单倍体育种方法步骤如下 2 单倍体育种和突变利用的比较 染色体变异 明显缩短育种年限 单育1号烟草品种 中花8号 11号水稻和京花1号小麦品种等 基因突变 产生新基因 大幅度改良某些性状 抗花叶病毒的甘蔗 抗盐碱的野生烟草等 4 人工种子 1 制作方法 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 保持亲本的优良性状 因该过程为无性繁殖 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 2014 江苏淮安质检 植物组织培养是克隆植物的一种方法 过程如下图所示 回答相应的问题 1 为了获得脱毒植株 外殖体往往取自植物的花芽 叶芽等处的分生组织 其原因是 这些部位还未受到病毒等病原体的侵害 2 培养皿中的培养基除添加营养物质外 还需要添加植物激素 其目的是诱导外植体 3 在生产实践中为获得大量的细胞产物 如紫杉醇 可将 放入液体培养基中 经机械作用分散成单个细胞 制备成细胞悬浮液 再经过 即可获得大量细胞 脱分化和再分化 愈伤组织 细胞分裂 4 组织培养过程需要提供植物生长和繁殖的最适条件 否则在光学显微镜下可能观察到发生 异常 进而使植物出现遗传不稳定甚至不育 5 植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取 还广泛用于 等育种过程中 染色体结构与数目 植物体细胞杂交育种 基因工程育种 单倍体育种 解析 1 刚长出的芽尖还没有受到病毒的侵染 因此用这些部位的细胞做植物组织培养的材料 可以获得脱毒植株 2 在植物组织培养时 常用生长素和细胞分裂素来诱导外殖体形成愈伤组织 生根 发芽 从而形成新的植物体 3 一般利用外殖体脱分化形成的愈伤组织获得细胞产物 愈伤组织有很强的分裂能力 通过培养愈伤组织细胞可获得大量细胞产物 4 愈伤组织细胞分裂时易受环境条件影响而发生染色体结构或数目的变异 故需要在适宜的条件下进行组织培养 5 植物体细胞杂交 植物基因工程 单倍体育种等育种过程均需要用到植物组织培养技术 动物细胞培养与动物体细胞核移植 细胞增殖 动物细胞核的全能性 生产生物制品 用于基因工程 检测有毒物质 加速家畜遗传改良进程 促进良种繁育 保护濒危物种 生产医用蛋白 提供克隆器官 组织等 获得细胞群 获得克隆动物 高考警示 1 该技术形成重组细胞并发育成一个新个体 体现了细胞核的全能性而非动物细胞的全能性 2 克隆属于无性繁殖 产生新个体的性别 绝大多数性状与供核亲本一致 胰蛋白 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育 可以对此转基因奶牛进行克隆 如图所示 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 该种细胞代谢旺盛 分裂能力强 且遗传物质没有发生改变 有丝分裂 贴壁生长 4 将进行培养的供体细胞核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 地复制 原因最可能是 使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞 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 生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制 同时还受环境因素的影响 核移植 细胞培养 胚胎移植技术 体细胞的细胞核 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 适于作为核移植的供体细胞 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因素的影响 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 1 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 动物细胞融合和单克隆抗体 细胞膜的流动性 细胞的全能性 细胞膜的流动性 细胞的增殖 去除细胞壁后诱导原生质体融合 使细胞分散后诱导细胞融合 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶 物理法 离心 电激 振动 化学法 聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外 也可用灭活的病毒诱导 杂种植株 杂交细胞 2 单克隆抗体的制备 3 单克隆抗体制备过程中的两次筛选 1 第一次筛选 利用特定选择培养基筛选 获得杂交瘤细胞 即ab型细胞 a为浆细胞 b为骨髓瘤细胞 不需要a b aa bb型细胞 2 第二次筛选 利用多孔板法和抗原 抗体杂交法筛选 获得产生特定抗体的杂交瘤细胞 科学家已分离出h7n9病毒 一种rna病毒 某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲流的抗体 请据图回答有关问题 1 若a细胞是小鼠骨髓瘤细胞 则b细胞是取自感染病毒的人体内的 细胞 促进d过程的常用诱导剂是 b淋巴 聚乙二醇 peg 或灭活的病毒 2 假设仅考虑某两个细胞的融合 则可形成 种类型的c细胞 因此需用培养基筛选出 填特点 的d细胞用于培养 d细胞的名称是 3 理论上 注射了该抗体的人群不能长期对禽流感免疫 试分析原因 3 既能无限增殖又能产生特异性抗体 杂交瘤细胞 杂交细胞 引起甲流的病毒不断发生变异 意思相同即可 4 不同种动物的体细胞融合 相比诱变育种和杂交育种方法 具有 等突出的特点 5 请说明单克隆抗体的主要作用 目的性强 克服远源杂交不亲和性 能有效地打破物种的生殖隔离界限 意思相同即可 作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物 意思相同即可 解析 1 由于本题的目的是制备用于预防和治疗甲流的单克隆抗体 所以b细胞只能是取自感染h7n9病毒的动物或人体内的b淋巴细胞 经诱导剂聚乙二醇 peg 或灭活的病毒等诱导融合 得到的杂交瘤细胞才能用于生产预防和治疗甲流的单克隆抗体 2 仅考虑两个细胞的融合 则可形成a细胞 a细胞 b细胞 b细胞 a细胞 b细胞3种类型的c细胞 为了从中筛选出a细胞 b细胞 必须用特定的选择培养基进行筛选 筛选出的d细胞 杂交瘤细胞 既能无限增殖又能产生特异性抗体 3 因为单链rna容易发生变异 一旦变异后体内的记忆细胞和抗体就不能对其发挥作用 4 不同种动物的体细胞融合 相比诱变育种和杂交育种方法 具有目的性强 克服远源杂交不亲和性 能有效地打破物种的生殖隔离界限 等突出特点 5 单克隆抗体可用于诊断疾病 药物导向治疗等方面 1 若图中ab细胞是植物细胞 则融合前需要进行什么处理 2 体外培养和体内培养最后如何才能提取到单克隆抗体 1 利用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁 因为细胞融合利用了细胞膜具有流动性的原理 细胞壁是细胞融合的障碍 2 体外培养时从细胞培养液中提取 体内培养则从小鼠腹水中提取 误区辨析 易错点细胞工程中易出现的错误 点拨 1 表示细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成 2 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 杂种植株的特征 具备两种植物的遗传特性 原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质 3 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2n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 其体细胞中染色体为2n 2m 基因型为aabbccdd 4 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 5 核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同 克隆动物绝大部分dna来自于供体细胞核 但其核外线粒体中的dna是来自于受体卵细胞 性状是基因与环境共同作用的结果 供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完