优化方案高考生物一轮复习 第十二单元 第42讲 细胞工程课件.ppt

第42讲细胞工程 第十二单元现代生物科技专题 考纲考频 1 植物的组织培养 3年8考 2 动物的细胞培养与体细胞克隆 3年6考 3 细胞融合与单克隆抗体 3年5考 第十二单元现代生物科技专题 一 细胞工程的概念1 原理和方法 应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 2 操作水平 水平或 水平 3 目的 按照人的意愿来改变细胞内的 或获得 4 分类 根据操作对象的不同 分为植物细胞工程和动物细胞工程 细胞 细胞器 遗传物质 细胞产品 二 植物细胞工程1 原理 细胞的全能性 1 原因 生物的任何一个细胞都包含本物种的 2 全能性表达的条件 处于 状态 提供一定的营养 和其他适宜外界条件 全部遗传信息 离体 激素 脱分化 愈伤组织 再分化 3 植物体细胞杂交技术 1 去壁 酶解法 所用酶为 2 诱导原生质体融合 物理法 离心 振动 电激等 化学法 常用 peg 作诱导剂 3 植物体细胞杂交成功的标志 杂种细胞再生出 4 优点 克服 5 变异类型 染色体变异 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇 细胞壁 不同生物远缘杂交的障碍 4 植物细胞工程的实际应用 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 优良品种的遗传特性 分生区 胚状体 不定芽 愈伤组织 三 动物细胞工程1 动物细胞培养 其他动物细胞工程技术的基础 1 过程 原代 传代 2 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 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐和微量元素 等天然成分 适宜的温度 36 5 0 5 和ph 7 2 7 4 气体环境 95 空气 维持培养液的 3 应用 生产细胞产品 如干扰素 疫苗 单克隆抗体 检测并判断某毒性物质毒性的大小 临床医学研究 血清或血浆 5 co2 ph 2 动物体细胞核移植 1 原理 2 过程 去核卵母细胞 重组细胞 遗传物质 动物细胞核具有全能性 3 单克隆抗体制备 1 诱导动物细胞融合的方法 物理法 离心 振动 等 化学法 生物法 2 单克隆抗体制备过程 电激 聚乙二醇 灭活的病毒 腹水 杂交瘤细胞 所需抗体 选择性 3 单克隆抗体的优点 灵敏度高 可大量制备 4 单克隆抗体的应用 作为 用于治疗疾病和运载药物 特异性强 诊断试剂 c a 该育种过程所依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性b 过程 的培养基中 不同植物生长调节剂的浓度比例不同c 白三叶草愈伤组织和胚状体的细胞中dna和rna种类相同d 过程 通常采用的筛选方法是向白三叶草幼苗喷洒除草剂 解析 图示为应用植物组织培养技术中诱导愈伤组织细胞发生基因突变 经过筛选后培育为新品种的过程 故依据的原理有基因突变和植物细胞具有全能性 过程 表示脱分化 过程 表示再分化 不同的过程需要调节生长素和细胞分裂素或其类似物的不同比例 胚状体的形成经过了再分化 因基因的选择性表达 胚状体细胞与愈伤组织细胞相比 dna相同 rna不完全相同 过程 要筛选出抗除草剂的白三叶草 因此需向白三叶草幼苗喷洒除草剂 观察其能否正常生长 2 2014 高考浙江卷 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 a 连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型b 某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞c 由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆d 未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状解析 连续细胞系是发生转化了的细胞系 大多数具有异倍体核型 a错误 癌细胞在合适条件下可以发生不定向的基因突变而逆转为正常细胞 b正确 由一个单细胞培养形成的细胞群为一个克隆 c错误 未经克隆化培养的细胞系具有异质性 d错误 b 3 新技术的建立和应用对生物学发展至关重要 下列技术 或仪器 与应用匹配正确的是 多选 a pcr技术 扩增蛋白质b 杂交瘤技术 制备单克隆抗体c 光学显微镜 观察叶绿体的基粒d 花粉离体培养 培育单倍体植物解析 a项 pcr技术的应用是扩增基因 而不是蛋白质 b项 杂交瘤技术的应用是制备单克隆抗体 杂交瘤细胞既能无限增殖 又能产生特异性抗体 c项 叶绿体属于显微结构 可用光学显微镜观察 叶绿体中的基粒属于亚显微结构 则需电子显微镜才能观察 d项 培育单倍体植物主要利用的是花粉离体培养技术 bd 4 利用细胞工程方法 以乙肝病毒衣壳蛋白为抗原 制备出单克隆抗体 下列相关叙述正确的是 a 用纯化的衣壳蛋白反复注射到小鼠体内 产生的血清抗体为单克隆抗体b 体外培养免疫的b淋巴细胞可以获得大量针对乙肝病毒的单克隆抗体c 将等量免疫的b淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合 经诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞d 利用该单克隆抗体与抗原特异性结合的方法 可诊断出乙肝病毒感染者 d 解析 单克隆抗体是效应b细胞和骨髓瘤细胞诱导融合后经筛选形成的杂交瘤细胞产生的 a项方法获得的抗体纯度低 不是单克隆抗体 b项中b细胞无法实现大量增殖 c项中形成的细胞有三类 既有b细胞和骨髓瘤细胞融合在一起的 又有两个b细胞融合在一起的 还有两个骨髓瘤细胞融合在一起的 d选项利用抗原和抗体发生的特异性结合反应 检测人体是否感染了乙肝病毒 d项正确 考点一植物细胞工程 考点二探究动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点 考点三动物细胞融合和单克隆抗体 1 植物组织培养与植物体细胞杂交的区别与联系 考点一植物细胞工程 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性 愈伤组织 根 芽或胚状体 原生质体a原生质体b 融合的原生质体ab 杂种细胞ab 不同种的植物体细胞融合后形成杂种细胞 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物体细胞杂交 2 单倍体育种和突变体的利用的不同点 染色体变异 产生新基因 大幅度改良某些性状 明显缩短育种年限 基因突变 深度思考1 利用白色链霉菌进行细胞融合时 应怎样去除菌体的细胞壁 获取原生质体 2 脱分化形成愈伤组织的过程不需要光 再分化过程需要光 其原因是什么 3 若工厂化生产植物细胞产物 如香料 生物碱等 时 应将外植体培养到哪一阶段即可 一般要采用哪种培养基 不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是什么 4 人工种子依据的原理是什么 培育胚状体利用了什么技术 提示 1 使用溶菌酶 2 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 3 愈伤组织 液体培养基 保证氧气的供应 使细胞和培养液充分接触 4 植物细胞的全能性 植物组织培养 1 2015 山东师大附中三模 下图是细胞融合示意图 请据图回答 1 过程 应使用 处理细胞 以去除植物细胞壁 2 过程 叫做 该过程常用的诱导方法是 纤维素酶和果胶酶 原生质体融合 物理和化学法 电激 聚乙二醇诱导 3 过程 是细胞壁的再生过程 与此过程密切相关的细胞器是 4 过程中进行的细胞分裂方式是 该过程先诱导细胞分裂形成 再由它分化形成杂种植物幼苗 5 若番茄细胞内含a个染色体 马铃薯细胞内含b个染色体 则番茄 马铃薯细胞内含 个染色体 若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话 得到的后代应含 个染色体 若要得到可育的番茄 马铃薯 必须用 来处理幼苗 这两种方法相比 体细胞杂交方法的优点是 高尔基体 有丝分裂 愈伤组织 a b a b 2 秋水仙素 克服远缘杂交不亲和的障碍 解析 1 过程 表示用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁 2 过程 是诱导去壁后得到的原生质体融合 3 植物细胞壁的形成与高尔基体有关 4 过程表示先脱分化形成愈伤组织 然后再分化形成试管苗 5 植物体细胞杂交得到的番茄 马铃薯细胞内含有的染色体数是两种植物染色体数之和即a b 番茄和马铃薯有性杂交得到的后代的染色体数是a 2 b 2 此后代不可育 必须用秋水仙素处理幼苗 考点二探究动物细胞培养与动物体细胞核移植的不同点 原代 胰蛋白酶 传代 去核卵母细胞 重组细胞 早期胚胎 细胞群 克隆动物 深度思考1 动物细胞培养中两次使用胰蛋白酶的作用有何不同 2 动物体细胞不能直接发育成完整个体的原因是什么 3 癌细胞增殖时会出现接触抑制吗 4 分析下图 1 涉及到的细胞工程有哪些 2 重组细胞中的遗传信息来自哪几个细胞 提示 1 第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞 第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来 2 动物体细胞的全能性受到限制 3 不会 因癌细胞能无限增殖 4 1 动物细胞培养 动物体细胞核移植 胚胎移植等 2 来自人体细胞 奶牛体细胞和卵母细胞3个细胞 2 克隆猪成功率较低 与早期胚胎细胞的异常凋亡有关 bcl 2基因是细胞凋亡抑制基因 用pcr技术可以检测该基因转录水平 进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系 克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图 请回答 1 图中重组细胞的细胞核来自 细胞 早期胚胎移入受体子宫后继续发育 经桑椹胚 囊胚和 胚最终发育为克隆猪 2 在pcr过程中可检测出cdna中bcl 2cdna的分子数 进而计算总mrna中bcl 2mrna的分子数 从而反映出bcl 2基因的转录水平 图中x表示 过程 从基因组数据库中查询bcl 2mrna的核苷酸序列 以便根据这一序列设计合成 用于pcr扩增 pcr过程第一轮循环的模板是 体 原肠 反转录 引物 bcl 2cdna 解析 1 重组细胞的细胞核来自优良性状的亲本 据图可知 应由良种猪提供细胞核 所以细胞核来自良种猪的体细胞 早期胚胎发育过程经历了桑椹胚 囊胚和原肠胚等阶段 2 由图可知 x过程是由总mrna到cdna的过程 此过程属于中心法则中的反转录过程 pcr扩增需要的条件是模板 原料 能量 酶和引物 而查询bcl 2mrna的核苷酸序列的目的是合成相关的引物用于pcr扩增 模板就是bcl 2cdna 1 植物体细胞杂交与动物细胞融合的不同点 考点三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 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 还可以用灭活的病毒诱导 杂种植株 杂交细胞 克服了远缘杂交的不亲和性 获得杂种植株 突破了有性杂交方法的局限 使远缘杂交成为可能 2 探究单克隆抗体的制备过程 杂交瘤细胞 特定抗体的杂交瘤细胞 单克隆抗体 深度思考1 动物细胞的融合过程中 灭活病毒为何可作为诱导剂 2 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞经细胞融合后的细胞类型有哪几种 3 上图单克隆抗体制备中有两次筛选 其目的分别是什么 4 体外培养和体内培养最后如何才能提取到单克隆抗体 提示 1 保持了其抗原性 但毒性消失 2 两个b淋巴细胞的融合细胞 两个骨髓瘤细胞的融合细胞 杂交瘤细胞 b淋巴细胞 骨髓瘤细胞 3 1 第一次筛选是将未融合的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 2 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 4 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 3 h7n9型禽流感是全球首次发现的新亚型流感病毒 尚未纳入我国法定报告传染病监测报告系统 h7n9型禽流感在世界各地大面积蔓延 有些国家还出现了死亡病例 科研工作者预根据下面流程图生产预防和治疗h7n9流感的抗体 请据图回答有关问题 1 给小鼠注射的抗原是 将过程 获得的b淋巴细胞直接和骨髓瘤细胞融合 将获得 填 多种 或 一种 杂交细胞 这些细胞需在具有 作用的特定培养基上培养 促进融合过程的常用诱导剂是 2 过程 代表经选择性培养的杂交瘤细胞 在进行 和 后 获得足够数量的能够产生所需抗体的细胞 减毒或灭活的h7n9病毒 多种 筛选 灭活的病毒 或聚乙二醇 peg 克隆化培养 专一抗体检测阳性 3 过程 将杂交瘤细胞在 下大规模培养 提取大量的单克隆抗体 单克隆抗体最主要的优点是 4 单克隆抗体的主要作用是 体外条件 特异性强 灵敏度高 并可大量制备 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 制备用于预防和治疗h7n9禽流感的单克隆抗体 需用减毒或灭活的h7n9病毒作抗原 由于从脾中获取的b淋巴细胞不止一种 经诱导剂聚乙二醇或灭活的病毒等诱导融合 得到的是多种杂交瘤细胞 这些细胞需在特定的选择培养基中进行筛选 才能获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞 经选择性培养的杂交瘤细胞 还需进行克隆化培养和专一抗体检测阳性 才能够获得足够数量的产生所需抗体的细胞 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高 可大量制备等优点 单克隆抗体可用于诊断疾病 药物导向治疗等方面 易错点细胞工程中易出现的错误 点拨 1 表示植物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 用体细胞杂交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d