导学教程高考生物一轮总复习 专题二 细胞工程（克隆技术）课件（选修3）.ppt

专题二细胞工程 克隆技术 一 植物细胞工程1 植物组织培养 1 理论基础 2 组织培养的条件 离体 无菌 环境条件适宜 如营养物质 如 维生素等 激素 如和 适宜的温度和光照等 知识梳理 水 植物细胞的全能性 无机盐 蔗糖 生长素 细胞分裂素 3 填写操作过程图 图中 a表示 b表示 脱分化 再分化 愈伤组织 胚状体或丛芽 2 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 人工诱导的物理方法包括等 化学方法一般用作诱导剂 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 4 植物体细胞杂交的意义 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 用于的植物组织培养技术 克服了远缘杂交不亲和 快速繁殖优良品种 的障碍 优良品种 大量繁殖 作物脱毒 选取作物进行组织培养 获得脱毒苗的技术 人工种子 以植物组织培养得到的等为材料 经过人工薄膜包装得到的种子 无毒组织 如茎尖 胚状体 不定芽 顶芽 腋芽 2 作物新品种的培育 单倍体育种和突变体的利用突变体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 优点 3 细胞产物有蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 稳定遗传 缩短育种年限 细胞产物的工厂化生产 胰蛋白酶 细胞悬液 胰蛋白酶 二 动物细胞培养1 填写动物细胞培养的操作流程图 原代培养 2 动物细胞培养的条件 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 体细胞核移植技术 细胞培养 去核 四 单克隆抗体1 动物细胞融合 1 概念 指两个或多个动物细胞结合形成 的过程 2 融合方法 电激等 3 意义 突破了的局限 使成为可能 也为制造单开辟了新途径 一个细胞 聚乙二醇 peg 灭活的病毒 有性杂交方法 远缘杂交 克隆抗体 2 单克隆抗体的制备过程 杂交瘤细胞 单克隆抗体 3 单克隆抗体的特点 特异性强 灵敏度高 1 判断下列叙述的正误 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 自主检测 4 原生质体融合的原理是细胞膜的流动性 5 再生出细胞壁是植物体细胞原生质体融合成功的标志 6 传代培养的细胞失去接触抑制现象 7 原代培养和传代培养都需要用胰蛋白酶处理 8 动物细胞核移植的受体细胞是卵细胞 9 克隆动物的性状与供体动物完全相同 10 单克隆抗体具有特异性强 灵敏度高的特点 11 杂交瘤细胞既能无限增殖 又能产生专一性抗体 2 2014新课标 某研究者用抗原 a 分别免疫3只同种小鼠 x y和z 每只小鼠免疫5次 每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价 能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数 结果如下图所示 若要制备杂交瘤细胞 需取免疫后小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞 染色体数目60条 按一定比例加入试管中 再加入聚乙二醇诱导细胞融合 经筛选培养及抗体检测 得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞 回答下列问题 1 制备融合所需的b淋巴细胞时 所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上 则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的 达到要求后的x y z这3只免疫小鼠中 最适合用于制备b淋巴细胞的是 小鼠 理由是 2 细胞融合实验完成后 融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外 可能还有 体系中出现多种类型细胞的原因是 3 杂交瘤细胞中有 个细胞核 染色体数目最多是 条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活 原因是 解析 1 据图分析 第四次注射后x y z小鼠的血清抗体效价均达到16000以上 小鼠y的b淋巴细胞产生抗体效价最高 最适用于制备单克隆抗体 2 融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外 还有骨髓瘤细胞和b淋巴细胞的自身融合产物 由于细胞膜具有流动性 且诱导之后的细胞融合不具有特异性 故体系中会出现多种类型的细胞 3 杂交瘤细胞形成后 小鼠的免疫b淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个细胞核 小鼠的b淋巴细胞 染色体数目40条 和骨髓瘤细胞 染色体数目60条 融合后 染色体可达100条 4 未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后 仍然不是能恶性增殖的细胞 同时正常细胞的分裂次数是有限的 答案 1 四yy小鼠的抗体效价最高 2 b淋巴细胞相互融合形成的细胞 骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的 且融合率达不到100 3 1100 4 不能无限增殖 考点一植物细胞工程 核心突破 1 脱分化和再分化的比较 2 植物激素在组织培养中的作用在配制好的ms培养基中 常常需要添加植物激素 其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 植物激素的浓度 使用的先后顺序以及用量的比例等 都会影响实验结果 1 按照不同的顺序使用这两类激素 会得到不同的实验结果 2 当同时使用这两类激素时 两者用量的比例影响植物细胞的发育方向 3 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较 4 单倍体育种和突变体利用的比较 易考明示 植物细胞工程中的9个易错点1 植物组织培养的6个易错点 1 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 2 对外植体要进行消毒处理 而对各种器械要彻底灭菌 3 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 4 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 5 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 6 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 植物细胞工程的3个易错点 1 对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清 植物体细胞杂交 若两个不同品种的植物细胞a b进行融合 a含有2x条染色体 2个染色体组 基因型为aabb b含有2y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 其体细胞中染色体数为2x 2y 基因型为aabbccdd 从中不难看出 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 植物有性杂交的结果 子代细胞中染色体数 基因型分别为 x y abcd 或 abcd 或 abcd 或 abcd 即先减半再相加 有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律 而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律 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 命题预测 考向预测一植物组织培养 1 2013 重庆理综 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 解析消毒剂的使用既要杀死表面微生物 又防止伤害组织细胞 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 答案b 考向预测二植物体细胞杂交2 2014 安庆二模 小麦是世界最主要的粮食作物之一 纹枯病是小麦的三大病害之首 一种野生山羊草具有纹枯病的抗性基因 现用一定剂量的紫外线处理山羊草原生质体 破坏其所有的细胞核 且使染色体片段化 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 与完整的小麦原生质体触合 以获得抗纹枯病的杂种植株 流程如图 下列相关叙述中错误的是 a 利用了酶的专一性原理 获取的原生质体应培养在0 9 的生理盐水中b 程利用了膜的流动性原理 同时含有叶绿体和细胞核是筛选杂种细胞的标志c 过程利用了细胞的全能性原理 该过程中需用不同浓度配比的细胞分裂素 生长素的培养基培养d 过程利用了生物大分子杂交原理进行筛选 最后还需用纹枯病菌感染进行鉴定 解析 过程需用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁 体现了酶的专一性 获取的原生质体应放在相应的等渗溶液中 以免失水皱缩或吸水涨破 0 9 的生理盐水是人体细胞的等渗溶液 并不一定是植物细胞的等渗溶液 a错误 过程表示促融 由于山羊草幼叶的叶肉细胞原生质体无核而有叶绿体 小麦幼根细胞的原生质体无叶绿体而有细胞核 故同时含有叶绿体和细胞核的原生质体才是杂种细胞 b正确 过程为植物的组织培养技术 脱分化培养基 生芽培养基及生根培养基中 生长素和细胞分裂素的浓度配比是不相同的 c正确 在 过程中 要筛选出含有抗病基因的杂种植株 需用dna分子杂交 dna rna分子杂交 抗原 抗体杂交等生物大分子杂交技术 最后还需用纹枯病菌感染进行接种实验 以作最后的个体水平的鉴定 d正确 答案a 考点二动物细胞培养与核移植技术 植物组织培养 动物细胞培养和核移植的比较 核心突破 易混易错 动植物细胞培养及动物体细胞核移植的易错点 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 动物细胞培养中两次用到胰蛋白酶 第一次的目的是处理剪碎的组织使之分散成单个细胞 第二次的目的是使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来 3 经植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同 而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同 也有部分性状与受体相同 4 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 命题预测 考向预测一动物细胞培养的特点和应用 3 2014 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 解析本题考查的是动物细胞培养的过程 连续细胞系被认为是发生了转化的细胞系 大多数具有异倍体核型 a项错误 一般来说 癌细胞是不能逆转为正常细胞的 但在一些因素 如放射治疗 的作用下可使癌细胞恢复为正常细胞 b项正确 细胞克隆的基本要求是来源于单个细胞 一个共同的祖细胞 不能来自多个细胞 c项错误 未经克隆化培养的细胞系细胞具有异质性 所以不是都具有相同的性状 d项错误 答案b 考向预测二克隆技术4 2014 浙江杭州外国语学校3月模拟 关于克隆技术相关知识的叙述 其中正确的是a 正常植物体细胞杂交 只能培育出杂种细胞 不能培育出杂种植株b 利用植物的花粉人工培育出单倍体植物 体现了植物细胞的全能性c 将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的b细胞融合成杂交瘤细胞的技术属于动物细胞克隆d 动植物细胞培养都需要脱分化处理 解析杂交瘤细胞的技术属于细胞融合 动物细胞培养不需要脱分化处理过程 答案b 考点三动物细胞融合和单克隆抗体 1 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 核心突破 2 单克隆抗体制备过程中两次筛选的目的及方法 1 在特定的选择性培养基上 未融合的亲本细胞 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞 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 2 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 经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 特别提醒 1 植物体细胞杂交与动物细胞融合需注意的问题 植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同 纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁 而胰蛋白酶等作用于细胞间质 植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性 但动物杂交细胞的全能性不能表达 2 单克隆抗体制备过程中需注意的几个问题 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 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 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 命题预测 考向预测一植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较 5 无论是植物细胞 还是动物细胞 都可以利用一定的方法诱导融合 可用模型图表示细胞融合技术的一些过程 有关叙述错误的是 a 若该过程表示植物原生质体的融合 则甲 乙细胞可用酶解法获取b 若该过程表示体外受精 则甲 乙细胞都需要经过准备阶段c 若该过程表示制备单克隆抗体 则丙细胞是杂交瘤细胞d 以上三个过程可以用同一种诱导剂诱导融合 解析若图示过程表示植物原生质体的融合 在形成甲 乙细胞之前需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 可用聚乙二醇 peg 诱导细胞融合 若图示过程表示体外受精 则甲 乙细胞应代表精子与卵细胞 其中精子需要获能处理 卵细胞需要培养成熟 两者可在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精 若图示过程表示单克隆抗体的制备 则丙细胞是b细胞与骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞 可用聚乙二醇 peg 或灭活的病毒诱导细胞融合 可见 以上三个过程不能用同一种诱导剂诱导融合 答案d 考向预测二单克隆抗体的制备6 2013 重庆理综 题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 经筛选后获得能够分泌特异性抗体的杂交瘤细胞 d项正确 答案d 高考体验 1 2014 北京卷 在25 的实验条件下可顺利完成的是a 光合色素的提取与分离b 用斐林 本尼迪特 试剂鉴定还原糖c 大鼠神经细胞的培养d 制备用于植物组织培养的固体培养基 解析光合色素的提取和分离实验在常温下进行 即在25 的条件可顺利完成 a项正确 用斐林试剂鉴定还原糖实验中需要水浴加热 才能出现砖红色沉淀 常温条件下不发生反应 b项错误 哺乳动物和人类神经细胞的培养的生存环境温度是35 37 c项错误 制备用于植物组织培养的固体培养基的温度一般是18 22 d项错误 答案a 2 2013 全国大纲 关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述 错误的是a 动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同b 动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶c 烟草叶片离体培养能产生新个体 小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖d 动物细胞培养可用于检测有毒物质 茎尖培养可用于植物脱除病毒 解析植物组织培养不需要用胰蛋白酶 b错误 答案b 3 2013 上海单科 在工业化大量培养植物试管苗的过程中 一般进行如下操作 则正确的操作顺序是 诱导形成芽 取合适外植体 诱导形成愈伤组织 诱导形成未分化状态的细胞 诱导形成根a b c d 答案b 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 4 2013 浙江理综 实验小鼠皮肤细胞培养 非克隆培养 的基本过程如图所示 下列叙述错误的是 解析进行细胞培养前需要对细胞进行消毒 a正确 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 丙过程属于原代培养 细胞的核型稳定 c错误 丁过程属于传代培养 期间部分细胞会出现异质性 d正确 答案c 5 2014 广东卷 铁皮石斛是我国名贵中药 生物碱是其有效成分之一 应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎 简称plbs 类似愈伤组织 生产生物碱的实验流程如下 在固体培养基上 plbs的重量 生物碱含量随增殖培养时间的变化如图17所示 请回答下列问题 1 选用新生营养芽为外植体的原因是 诱导外植体形成plbs的过程称 2 与黑暗条件下相比 plbs在光照条件下生长的优势体现在 3 脱落酸 aba 能提高生物碱含量 但会抑制plbs的生长 若采用液体培养 推测添加适量的aba可提高生物碱产量 同学们拟开展探究实验验证该推测 在设计实验方案时探讨了以下问题 aba的浓度梯度设置和添加方式 设4个aba处理组 1个空白对照组 3次重复 因aba受热易分解 故一定浓度的无菌aba母液应在各组液体培养基 后按比例加入 实验进程和取样 实验50天完成 每10天取样 将样品 plbs 称重 g 瓶 后再测定生物碱含量 如初始 第0天 数据已知 实验过程中还需测定的样品数为 依所测定数据确定适宜的aba浓度和培养时间 当某3个样品 重复样 的 时 其对应的aba浓度为适宜浓度 对应的培养时间是适宜培养时间 解析 1 新生营养芽分裂能力强 全能性容易表达 根据题干可知 plbs类似愈伤组织 外植体形成愈伤组织的过程是脱分化 2 据图分析 光照下plbs的重量高于黑暗条件下 原因可能是光照有利于细胞增殖 叶绿体的形成和进行光合作用制造有机物 3 由于aba受热易分解 所以各种液体培养基灭菌后 冷却 再加入不同浓度的aba 根据题干可知 实验50天完成 每10天取样 需要取样5次 4个aba处理组 1个空白对照组 3次重复 因此每次取样需要记录15个样品中的数据 共需要测定样品数75 适量的aba可提高生物碱产量 当样品的平均值最大时 所对应的aba浓度和时间为最适 答案 1 细胞分化程度低 容易诱导形成plbs细胞的脱分化 2 生长起始快快速生长时间较长plbs产量较高 3 灭菌 冷却 75 plbs重量和生物碱含量乘积的平均值最大 6 2014 江苏卷 为了获得植物次生代谢产物 先用植物外植体获得愈伤组织 然后在液体培养基中悬浮培养 请回答下列问题 1 外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 2 在愈伤组织悬浮培养时 细胞干重 蔗糖浓度和p