高考生物一轮复习 选修三 现代生物科技专题 第35讲 细胞工程课件.ppt

第35讲细胞工程 2017备考 江苏最新考纲 1 植物的组织培养 b 2 动物的细胞培养与体细胞克隆 a 3 细胞融合与单克隆抗体 a 考点一植物细胞工程 自主梳理 1 细胞工程 1 操作水平 2 目的 按照人的意愿来改变细胞内的或获得 细胞水平或细胞器水平 遗传物质 细胞产品 2 植物细胞的全能性 1 概念 具有某种生物全部的任何一个细胞 都具有发育成的潜能 2 原理 细胞内含有本物种的 3 全能性表达条件 具有完整的细胞结构 处于状态 提供一定的和其他适宜外界条件 遗传信息 完整生物体 全部遗传信息 离体 营养 激素 3 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 2 过程 全能性 脱分化 再分化 人工种子 4 植物体细胞杂交技术 1 概念 将的植物体细胞 在一定条件下融合成 并把杂种细胞培育成的技术 2 操作流程 不同种 杂种细胞 新的植物体 3 流程分析 过程a为去除获得具有活力的原生质体 用到的酶是 过程b是原生质体的融合 其原理是 诱导b融合的两种方法 物理法包括等 化学法一般用作为诱导剂 过程c是原生质体融合后再生出 过程d是技术 其原理是 4 意义 细胞壁 纤维素酶和果胶酶 细胞膜具有一定的流动性 离心 振动 电激 聚乙二醇 peg 细胞壁 植物组织培养 细胞的全能性 克服了远缘杂交不亲和的障碍 5 植物细胞工程的应用 1 植物繁殖的新途径 连线 2 作物新品种的培育 单倍体 育种年限 基因突变 突变 植物组织培养 愈伤组织 跟进题组 1 传统的人工繁殖兰花的方法是分株繁殖和用种子播种 随着科学技术的进步 人们开始采用 组织培养繁殖兰花 如图所示 1 植物组织培养是在 和人工培养条件下 将 的植物组织 器官 细胞 培养在人工配制的 上 诱导其产生 丛芽 最终发育成完整植株的过程 2 兰花的叶肉细胞之所以能培养为新个体 是因为细胞中含有 具有发育成完整个体的潜能 这种潜能叫 3 请用简单的文字和箭头 绘出 之间的关系 4 有人想到利用植物体细胞杂交技术解决兰花生根速度慢 幼苗生存能力弱的好办法 但操作后得到的 韭菜 兰花 并没有预想中的 繁殖容易 香气浓郁 可能的原因是 1 植物组织培养的关键 条件 离体 一定营养物质 激素 生长素 细胞分裂素 等 培养基状态 固体培养基 需脱分化生根培养基及生芽培养基 体内细胞未表现全能性的原因 基因的表达具有选择性 2 植物激素在植物组织培养中的作用 3 光照的使用脱分化阶段不需要给予光照 再分化阶段需要给予光照 以利于叶绿素的形成 2 2015 天津卷 7 dha对脑神经发育至关重要 以a b两种单细胞真核藻为亲本 利用细胞融合技术选育高产dha融合藻 两种藻特性如下表 据表回答 1 选育的融合藻应具有a藻 与b藻 的优点 2 诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻 其目的是获得 3 通过以下三步筛选融合藻 步骤 可淘汰b藻 步骤 可淘汰生长速率较慢的藻落 再通过步骤 生产所需的融合藻 步骤a 观察藻落的大小步骤b 用不含有机碳源 碳源 生物生长的碳素来源 的培养基进行光照培养步骤c 测定dha含量 4 以获得的融合藻为材料进行甲 乙 丙三组试验 结果如下图 甲组条件下 融合藻产生 h 的细胞器是 丙组条件下产生atp的细胞器是 与甲 丙两组相比 乙组融合藻生长速率较快 原因是在该培养条件下 甲 乙两组dha产量均较高 但实际生产中往往采用甲组的培养条件 其原因是 答案 1 产生dha 自养特性快速增长 2 原生质体 3 bac 4 线粒体 叶绿体线粒体 融合藻既能光能自养又能异养融合藻利用光能和简单的无机物能较快生长 不需要添加葡萄糖 既可降低成本 也可防止杂菌生长 1 植物体细胞杂交后的遗传物质分析 1 遗传特性 杂种植株中含有两种植物的遗传物质 故杂种植株具备两种植物的遗传特性 2 染色体组数 染色体组数 两种植物体细胞内染色体组数之和 植物体细胞杂交形成的杂种植株 有几个染色体组就称为几倍体 2 植物组织培养与植物体细胞杂交的比较 考点二动物细胞工程 自主梳理 1 动物细胞培养 动物细胞工程技术的基础 1 动物细胞的培养过程 胰蛋白酶 原代培养 二氧化碳 培养箱 胰蛋白酶 传代 2 培养条件 无菌 无毒的环境 对和所有培养用具进行无菌处理 添加 定期更换培养液以清除 营养 除正常的有机和无机营养外 加入等一些天然成分 适宜的温度和ph 温度为 哺乳动物 ph为 气体环境 含95 空气加的混合气体 其中后者的作用是 3 应用 生物制品的生产 检测 医学研究 培养液 抗生素 代谢产物 血清 血浆 36 5 0 5 7 2 7 4 5 co2 维持培养液的ph 有毒物质 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 动物体细胞核移植技术的过程 细胞培养 重组细胞 去核 供体 2 原理 3 结果 4 应用 加速家畜进程 促进优良畜群繁育 保护 生产医用蛋白 作为异种移植的供体 用于组织器官的移植 动物体细胞核具有全能性 产生新个体 遗传改良 濒危物种 3 动物细胞融合和单克隆抗体的制备 1 动物细胞融合 原理 融合方法 聚乙二醇 peg 电激等 意义 突破了的局限 使成为可能 也为制造开辟了新途径 细胞膜的流动性 灭活的病毒 有性杂交方法 远缘杂交 单克隆抗体 2 单克隆抗体 制备过程 优点 特异性强 可大量制备 用途 作为 用于治疗疾病和 杂交瘤细胞 能产生所需抗体 灵敏度高 运载药物 诊断试剂 图1中a b分别为骨髄瘤细胞和已免疫的b淋巴细胞 图2为单克隆抗体制备流程 顺序已被打乱 图1 图2 解读 1 针对图1为了能充分发挥图中两种细胞各自的特点 经特殊处理 在促细胞融合因子的作用下 两种细胞发生融合 形成图中的d细胞 d细胞的特点是 由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较 具有 等特点 2 图2中b注射的物质是什么 其目的是什么 3 在获取c细胞时 曾筛选淘汰了哪些细胞 4 请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来 提示 1 既能无限增殖 又能产生特定的抗体特异性强 灵敏度高 并可大量制备 2 特定抗原刺激机体发生免疫应答 从而产生效应b淋巴细胞 浆细胞 3 未融合的细胞和同种细胞融合后形成的细胞 bb 细胞 瘤瘤 细胞 都会被淘汰 只有融合的杂交瘤细胞 b瘤 细胞 才能生长 4 如图所示 跟进题组 1 回答下列有关动物细胞培养的问题 1 在动物细胞培养过程中 当贴壁细胞分裂生长到细胞表面 时 细胞会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的 此时 瓶壁上形成的细胞是 层 要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来 需要用酶处理 可用的酶是 2 随着细胞传代次数的增多 绝大部分细胞分裂停止 进而出现 现象 但极少数细胞可以连续增殖 其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 细胞 该种细胞的黏着性 细胞膜表面蛋白质 糖蛋白 的量 3 现用某种大分子染料对细胞进行染色时 观察到死细胞被染色 而活细胞不被染色 原因是 4 检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目 最好选用分裂 期的细胞在显微镜下进行观察 5 在细胞培养过程中 通常在 条件下保存细胞 因为在这种条件下 细胞中 的活性降低 细胞 速率降低 答案 1 相互接触接触抑制单 或一 胰蛋白酶 2 衰老甚至死亡不死性降低减少 3 活细胞的细胞膜具有选择透过性 大分子染料不能进入活细胞内 或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性 大分子染料能够进入死细胞内而着色 4 中 5 冷冻 或超低温 液氮 酶新陈代谢 1 动物细胞培养时选用幼龄动物组织或胚胎进行细胞培养的原因 幼龄动物组织或胚胎的细胞分化程度低 增殖能力很强 更易于培养 2 正常动物细胞培养的特点 贴壁生长和接触抑制 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上 称为贴壁生长 细胞数目不断增多 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的接触抑制 而癌细胞丧失了以上特性 3 培养过程 2 2015 高考安徽卷 31 科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊 以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子ix医用蛋白 其技术路线如图 1 由过程 获得的a为 2 在核移植之前 必须先去掉受体卵母细胞的核 目的是 受体应选用 期卵母细胞 3 进行胚胎移植时 代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生 这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能 4 采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆 理论上可获得无限个转基因绵羊 这是因为 解析 1 在基因工程中 构建重组载体后才能将目的基因导入受体细胞 2 核移植技术选用的成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期 m 中期 需去掉细胞核以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自于含目的基因的成纤维细胞 3 胚胎移植时受体动物对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应 这为胚胎的存活提供了可能 4 由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力 可进行传代培养 所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术 获得无限个转基因绵羊 答案 1 含目的基因的重组载体 2 保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞m 3 免疫排斥反应 4 整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养 1 核移植时为何选m 中期卵母细胞 此类细胞体积大 易于操作 卵黄多 营养物质丰富 可为发育提供充足的营养 卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质 2 克隆动物是由重组的细胞经培养而来的 该重组细胞的细胞质基因来源于受体细胞 细胞核基因来源于提供细胞核的亲本 其遗传物质来自2个亲本 3 核移植中供体动物 提供卵母细胞的动物 代孕动物和克隆动物之间的关系 克隆动物绝大部分性状与供体动物相同 少数性状与提供卵母细胞的动物相同 与代孕动物的性状无遗传关系 4 动物体细胞核移植技术 克隆 从生殖方式的角度看属无性生殖 重组细胞相当于受精卵 需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持 3 如图为制备单克隆抗体的流程图 据图回答下列问题 1 制备单克隆抗体的原理是 克隆 细胞形成的细胞群 并产生 的抗体 2 已知细胞合成dna有d和s两条途径 其中d途径能被氨基嘌呤阻断 一般情况下 细胞中有d或s途径即能分裂繁殖 人淋巴细胞中有这两种dna的合成途径 但一般不分裂增殖 鼠骨髓瘤细胞中只有d途径 但能不断分裂增殖 将这两种细胞在试管中混合 加聚乙二醇促融 获得杂种细胞 请设计一方法 不考虑机械方法 从培养液中分离出杂种细胞 并说明原理 方法 原理 3 杂交瘤细胞具备 的特点 4 在单克隆抗体制备过程中 还应用了细胞工程中的 和 两大技术 解析 1 经免疫的b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞既能无限增殖 又能产生专一抗体 2 杂交瘤细胞有两种合成dna的途径 因此在选择培养基上只有杂交瘤细胞能生存并无限增殖 3 由题图不难看出 生产单克隆抗体 应用到了两种细胞工程技术 动物细胞融合技术和动物细胞培养技术 答案 1 杂交瘤大量 专一 2 在上述试管中加入氨基嘌呤后 收集能分裂增殖的细胞淋巴细胞不能分裂增殖 鼠骨髓瘤细胞的d途径被阻断 也不能分裂 而杂种细胞中有s途径 可分裂增殖 3 大量繁殖 或无限繁殖 产生专一抗体 4 动物细胞融合动物细胞培养 动物细胞融合与单克隆抗体制备的归纳 1 制备单克隆抗体时选用一种抗原处理的b淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行细胞融合 产生杂交瘤细胞 杂交瘤细胞兼有两个亲本细胞的特性 在体外培养条件下能不断增殖 同时能产生出某种特异性的抗体 2 进行动物细胞的诱导融合 形成的杂种细胞有三种 aa型 bb型 ab型 只有ab型才是我们所需要的杂种细胞 所以需要用选择性培养基进行筛选 3 单克隆抗体制备过程中的两次筛选第一次筛选 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 筛选掉a b aa bb型细胞 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 易错易混防范清零 易错清零 易错点1不清楚动物细胞培养时 为何使用胰蛋白酶而不使用胃蛋白酶 点拨进行动物细胞传代培养时用胰蛋白酶分散细胞 说明细胞间的物质主要是蛋白质 分散细胞时不能用胃蛋白酶 因为胃蛋白酶作用的适宜ph约为1 8 胰蛋白酶作用的适宜ph为7 2 7 8 而多数动物细胞培养的适宜ph为7 2 7 4 易错点2混淆原代培养与传代培养 点拨 1 原代培养 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 2 传代培养 原代培养的细胞生长 繁殖一定时间后 由于空间不足或细胞密度过大导致接触抑制影响细胞的生长 因此需要重新用胰蛋白酶等处理 进行分瓶扩大培养 即传代培养 易错点3误认为动物细胞培养液中加入5 co2的目的是维持气体平衡或用于呼吸 点拨动物的细胞培养时 需向培养液中加入5 co2 95 空气 加入co2的目的是 维持培养液的ph 易错点4不清楚动物细胞克隆化培养时为何常选10代以内的细胞 而 瘤细胞 却为 50代以后 点拨取供体动物的体细胞培养 一般选用传至10代以内的细胞 因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型 保证了供体细胞正常的遗传基础 然而欲获得 无限增殖 的 瘤细胞 则往往在 50代以后 其遗传物质已发生变化 具 癌变 特性 易错点5不清楚植物脱毒苗培养时选择要求及原理 点拨由于植物分生区附近 如茎尖 的病毒极少 所以常采用茎尖组织培养技术获得脱毒苗 易错点6误认为植物组织培养均需 再分化至幼苗 误认为 人工种子 即平常所说的 种子 点拨 1 组织培养的目的不同 培养的阶段不同 如 生产细胞代谢产物 只需培养至愈伤组织时期 生产人工种子 则需要培养至胚状体时期 获得植株就需培养至幼苗时期 2 人工种子是通过