细胞工程一轮复习PPT课件.ppt

2012新课标卷 40 生物 选修3现代生物科技专题 15分 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 限制性内切酶切割 分子后产生的片段 其末端类型有和 黏性末端 平末端 2 质粒运载体用EcoR 切割后产生的片段如下 为使运载体与目的基因相连 含有目的基因的DNA除可用EcoR 切割外 还可用另一种限制性内切酶切割 该酶必须具有的特点是 切割产生的DNA片段末端与EcoR 切割产生的相同 3 按其来源不同 基因工程中所使用的DNA连接酶有两类 即DNA连接酶和DNA连接酶 E Coli T4 1 5 基因工程中除质粒外 和也可作为运载体 4 反转录作用的模板是 产物是 若要在体外获得大量反转录产物 常采用技术 6 若用重组质粒转化大肠杆菌 一般情况下 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞 原因是 mRNA 或RNA cDNA 或DNA 噬菌体 未处理的大肠杆菌吸收质粒 外源DNA 的能力极弱 PCR 动植物病毒等 2 4 生物 现代生物技术专题 为扩大可耕地面积 增加粮食产量 黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注 我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系 1 获得耐盐基因后 构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的处 DNA连接酶作用于处 填 a 或 b 3 2 将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法 3 由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用 技术 该技术的核心是 4 为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功 既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测 又要用方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性 基因枪法 花粉管通道法 植物组织培养 去分化和再分化 耐盐基因 一定浓度盐水浇灌 移栽到盐碱地中 4 5 专题二 细胞工程 1 概念 植物细胞工程动物细胞工程 6 所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 一 植物细胞工程 7 离体的植物器官 组织或细胞 脱分化避光 再分化光照 培养条件 离体 含有全部营养成分的培养基 激素 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适合的光照等 外植体 举例 花药离体培养 基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株 细胞工程中培育的 番茄 马铃薯 杂种植株等 1 植物组织培养 8 去壁 去壁 纤维素酶果胶酶 原生质体 植物细胞 融合的原生质体 离心 振动 电刺激聚乙二醇 再生细胞壁 杂种细胞 脱分化 愈伤组织 杂种植株 激素 筛选 激素 再分化 2 植物体细胞杂交过程示意图 植物体细胞杂交原理 细胞膜流动性 植物组织培养原理 植物细胞全能性 A B 9 你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合 遇到的第一个障碍是什么 1 分离原生质体 酶解法 2 原生质体融合 物 化法 3 新细胞壁形成 杂交细胞形成标志 4 植物组织培养 植物体细胞杂交的技术环节之一 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 培育新品种 10 6 下图为植物体细胞杂交过程示意图 据图回答 步骤 是去掉 最常用的方法是用酶去除 使植物细胞成为 步骤 一般常用的化学试剂是 目的是 在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中 运用的技术手段是 其中步骤 相当于 步骤 相当于 细胞壁 纤维素酶和果胶酶 原生质体 聚乙二醇 诱导原生质体融合 植物组织培养 脱分化 再分化 11 植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株 使两株植物的性状能够在新的植物体上有所表现 其根本原因是 从理论上讲 杂种植株的育性为 若运用传统有性杂交方法能否实现 因此 这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于 利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中 遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律 为什么 杂种细胞具有两个亲本的遗传物质 可育 不能 克服远缘杂交不亲和的障碍 不遵循 植物体细胞杂交属于无性生殖 12 1 过程是 实际融合的过程中原生质体可能会形成种细胞团 只考虑两个细胞融合的情况 与 过程密切相关的细胞器是 3 高尔基体和线粒体 课堂练习 原生质体融合 13 2 若番茄细胞内含A条染色体 马铃薯细胞内含B条染色体 若将番茄和马铃薯采用有性杂交的育种方法培育 假设能成功 得到的后代应含条染色体 若采用体细胞杂交技术所得植株含条染色体 3 若番茄是二倍体 马铃薯是四倍体 则杂种植株为倍体 习题 A B 2 A B 六 14 4 在培养杂种苗的过程中 一般在24 28小时后 大部分原生质体已经再生出细胞壁 怎样鉴别细胞壁是否再生 植物细胞质壁分离和复原实验 15 植物组织培养技术有哪些应用 植物繁殖的新途径 微型繁殖 不仅可以保持优良品种的遗传特性 还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物脱毒 利用植物分生组织 如茎尖 根尖 进行培养 可以使新长成的植株脱除病毒 16 注意人工种皮中可以加入适量的养分 无机盐 有机碳源以及农药 抗生素 有益菌等 以利于胚状体生长发育成幼苗 人工种子 植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽或腋芽 包上人工种皮就可以形成人工种子 右图是人工种子的结构示意图 17 胚状体包埋在胶囊内形成球状结构 胶质化合物薄膜 种皮营养成分和植物激素 人工胚乳胚状体 新植物的幼体 优点 快速繁殖 解决作物繁殖能力差 结子困难或发芽率低等问题 保持杂种优势 18 培育转基因植物 如抗虫棉等 2 作物新品种的培育 单倍体育种 花药离体培养过程就是植物组织培养过程 单倍体育种的优点是后代不发生性状分离 都是纯合子 能够稳定遗传 明显缩短了育种年限 19 突变体的利用 在植物组织培养过程中 由于培养细胞一直处于不断的分生状态 因此容易受到培养条件和外界压力 如射线 化学物质等 的影响而发生突变 从这些产生突变的个体中可以筛选出对人们有用的突变体 进而培育成新品种 细胞产物的工厂化生产 可以利用植物组织培养技术大量生产某些细胞产物 如蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 20 二 动物细胞工程 植物细胞工程常用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交等 强调 是其他动物细胞工程技术的基础 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 单克隆抗体制备等 动物细胞培养技术 回顾 常用的技术手段 21 动物组织块 细胞悬液 原代培养 传代培养 胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞 幼龄动物的器官组织 动物胚胎 动物细胞培养过程 细胞贴壁接触抑制 原代培养传代培养 加入培养液 用胰蛋白酶等处理贴壁细胞 适宜条件 不死性细胞 22 复习动物细胞工程快速复习题 1 动物细胞工程的基础是什么 2 动物细胞培养的基本原理是什么 3 动物细胞培养液的主要成分是什么 4 进行动物细胞培养的材料一般有何特点 动物细胞培养技术 离体的细胞在适宜的条件下可以增殖 细胞增殖 通常含有葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素 动物血清等 一般取胚胎组织或幼龄动物的组织做动物细胞培养 因为胚胎组织或幼龄动物的组织的细胞生命力旺盛 分裂能力强 23 12 哪些细胞会失去接触抑制 13 在体外培养动物细胞需要什么物质和环境条件 14 动物细胞培养有何应用价值 肿瘤细胞 无菌无毒环境 充足营养 血清或血浆 适宜温度 PH 气体环境 O2和CO2 C02的主要作用是维持培养液的PH 大规模生产生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 药性 毒性检测 培养基因工程中的受体细胞 24 动物组织 单个细胞 细胞悬液 贴壁生长 分瓶培养 10代细胞 50代细胞 不死细胞 原代培养 传代培养 胰蛋白酶 剪碎 加培养液 接触抑制 少数癌变 少数 动物细胞培养技术流程 畸形分化 25 26 2020 1 7 27 细胞质 细胞核 细胞核移植 多莉羊的培育过程 28 动物细胞核移植技术和克隆动物 动物细胞核移植 是将动物的一个细胞核 移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成为一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 克隆动物 分类 细胞分化程度低 恢复全能性容易 细胞分化程度高 恢复全能性困难 29 体细胞核移植的过程 卵母细胞去核 体细胞取核 重组细胞 30 体细胞核移植技术的应用前景 1 在畜牧业中可以加速家畜遗传改良的进程 2 保护濒危物种 3 医药卫生领域生产医用蛋白质及组织器官的移植 31 细胞膜的流动性 灭活病毒 PEG 电激等 融合后的细胞进行有丝分裂 形成完整的杂交细胞 诱导的手段 融合后细胞的类型 AB杂种细胞遗传物质有什么特点 三种AA AB BB A B 含两种生物的遗传物质 1 2动物细胞融合过程 原理 32 1 2动物细胞融合过程 为什么灭活的病毒能作诱导剂 灭活丧失感染性 保留融合活性 33 1 4比较动 植物细胞杂交技术 34 抗体的传统生产方法 抗原 反复注射动物 从动物的血清中分离抗体 该法制备抗体的缺点 产量低 纯度低 且抗体的特异性差 灵敏度低 如何解决这个问题呢 单克隆抗体 35 读下面一段资料 找出单克隆抗体的概念 人们发现 在动物发生免疫反应的过程中 体内的B细胞可以产生多达百万种以上的特异性抗体 但是每个B细胞只分泌一种化学性质单一 特异性强的抗体 要想获得大量的单一抗体 必须用单个B细胞进行无性繁殖 即克隆 2 1单克隆抗体的概念 单克隆抗体 单个B细胞克隆产生的化学性质单一 特异性强的抗体 36 一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体骨髓瘤细胞能无限增殖 杂交瘤细胞 动物细胞培养技术 设计方案 动物细胞融合技术 单克隆抗体 既能产生特异性抗体 又能大量增殖的细胞 1975年英国科学家米尔斯坦和柯勒的实验 37 为什么给小鼠注射特定的抗原蛋白 会有几种融合方式 杂交瘤细胞是如何筛选出来的 有何特点 是否所有的杂交瘤细胞都能产生专一性抗体 如何大规模进行培养得到大量的单克隆抗体 38 BB B瘤 瘤瘤 B 瘤 一选 选择性培养基 只有杂交瘤细胞才能存活 获得产生相应抗体的B细胞 二选 选能产生所需专一抗体的杂交瘤细胞 体外培养 小鼠腹腔内培养 杂交瘤细胞特点 既能产生特异性抗体 又能大量增殖 39 单克隆抗体 杂交细胞 杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 特异性杂交瘤细胞 杂交瘤细胞系 提取 经过免疫的B淋巴细胞 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 单克隆抗体的制备过程 特点 既能产生专一抗体又能大量繁殖 特点 特异性强灵敏度高可大量制备 40 单抗制备过程分哪几步 请用箭头把以下代表单克隆抗体制备过程步骤的图解的字母按正确顺序连接起来 顺序是 你学会了吗 41 2 3单克隆抗体的应用 诊断试剂 最广泛应用准确 高效 简易 快速 单克隆抗体最主要的优点 特异性强 灵敏度高 并能大量制备 42 生物导弹 单克隆抗体 药物单抗导向 药物为弹头 治疗疾病和运载药物 主要用于治疗癌症治疗 单克隆抗体作为载体 运载抗癌药物 形成 生物导弹 准确杀伤癌变细胞 43 例 06江苏 下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图 1 技术是单克隆抗体技术的基础 2 根据培养基的用途分类 图中HAT培养基属于 培养基 3 单克隆抗体与常规的血清抗体相比 最大的优越性是 4 动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外 还可以采用 5 选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点 又具备淋巴细胞的 特点 6 淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化 发育而来 7 杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖 氨基酸的主要方式是 动物细胞培养 选择 特异性强 灵敏度高 灭活的病毒 在体外大量增殖 分泌特异性抗体 骨髓 造血干细胞 主动运输 44 1975年Kohler和Milstein的单克隆抗体技术在生产和使用抗体方面开创了新纪元 图10示单克隆抗体制备流程阶段示意图 请据图回答下列问题 1 该技术是在动物细胞培养技术和技术的基础上发展起来的 2 图10中细胞A体外培养不具有分裂能力 但能分泌 细胞B体外培养能够 3 动物细胞融合常用的方法是 图10 动物细胞融合 分泌特异性抗体 无限增殖 PEG 灭活的病毒 电激 45 图10 4 细胞融合是随机的过程 在HAT培养基中培养 要筛选出细胞 在细胞培养过程中 为了促进细胞摄取葡萄糖 常向培养液中加入 激素 5 培养2周后 即测定培养细胞的特征 筛选出细胞置于不同孔内 如图所示 培养 此操作前要将培养细胞稀释到7 10个细胞 ml 每孔滴入0 1ml细胞稀释液 其目的是 6 要获得大量的单克隆抗体 可对获得的杂交瘤细胞进行培养 保证每个孔内不多于一个细胞 达到单克隆培养的目的 单一细胞培养以保证抗体的纯度 体外或体内 杂交瘤 胰岛素 特异性分泌抗X蛋白抗体的 46 例 09山东卷 人类在预防与诊疗传染性疾病过程中 经常使用疫苗和抗体 已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒 该病毒表面的A蛋白为主要抗原 且疾苗生产和抗体制备的流程之一如下图 提取 请回答 1 过程 代表的是 2 过程 构建A基因表达载体时 必须使用和两种工具酶 DNA连接酶 逆转录 限制性核酸内切酶 47 3 过程 采用的实验技术是 获得的X是 4 对健康人进行该传染病免疫预防时 可选用图中基因工程生产的所制备的疫苗 对该传染病疑