高考生物一轮复习 专题二 细胞工程课件.ppt

轻轻松松读教材提纲挈领学要点 01回扣教材夯实基础 考点分类抓基础点点击破我能行 02整合考点破解疑难 一 植物组织培养1 植物组织培养技术 1 细胞的全能性是指具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞 都具有发育成完整生物体的潜能 2 在生物的生长发育过程中 细胞未表现出全能性的原因是细胞中的基因在特定的时间和空间条件下选择性表达出各种蛋白质 3 胡萝卜的组织培养过程 接种 将胡萝卜组织块接种到培养基上 用锡箔纸封盖瓶口 并用橡皮筋扎紧 在培养瓶上贴上标签 写明材料名称 接种日期和小组号等 再分化培养 一段时间后 将生长良好的愈伤组织转接到分化培养基上培养 培养一段时间后 胡萝卜的愈伤组织就可以诱导出试管苗 然后将试管苗移栽到大田 培养成正常植株 4 植物组织培养的概念 在无菌和人工控制的条件下 将离体的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 丛芽 最终形成完整植株 特别提醒细胞具有全能性与脱分化和再分化 1 细胞全能性的原因 生物体的每个细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因 2 细胞全能性的比较 受精卵 生殖细胞 体细胞植物细胞 动物细胞分化程度低的细胞 分化程度高的细胞 3 细胞全能性的实现 植物细胞在离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件下 经脱分化和再分化可实现其全能性 发育为完整个体 离体的动物体细胞 全能性受到限制 但其核仍具有全能性 但需借助卵细胞的细胞质才能表现出来 2 植物组织培养过程分析及应用 1 过程 4 在愈伤组织的诱导阶段应避光 进行暗培养有利于细胞的脱分化 而在愈伤组织的分化再生阶段要进行光照 5 诱导培养基和分化培养基的营养成分相同 但在激素的种类 含量及比例上有所区别 6 植物组织培养的目的不同 培养阶段也不同 若是进行植物微型繁殖 应培养成植株幼苗 若是生产人工种子 应培养成具有生根发芽能力的胚状体 若是生产细胞产品 则可培养到愈伤组织 从大量培养的愈伤组织中提取产品 如紫草素 紫杉醇等 3 人工种子 1 制备过程 离体组织 诱导植物愈伤组织 体细胞胚的诱导 体细胞胚的成熟 体细胞胚的包裹 储藏或种植 2 结构 目前研制的人工种子 是由胚状体 人工种皮和提供胚状体发育所需营养的人工胚乳三部分组成 如上图所示 3 人工种子的优点 保持优良品种的遗传特性 生产上不受季节限制 且可工厂化生产 克服了试管苗大量储藏和运输的困难 人工胚乳中除含有胚状体发育所需的营养物质外 还可以添加各种附加成分 如固氮细菌 防病虫农药 除草剂和植物激素类似物等 有利于幼苗茁壮成长 提高作物产量 4 人工种子与自然种子的区别 人工种子是通过组织培养 无性生殖 形成的 能保持亲本的优良性状 而自然种子是通过有性生殖形成的 具更大的变异性 二 植物体细胞杂交技术的原理 过程及应用1 原理 依据细胞融合的生物学原理 即细胞膜的流动性 2 过程及分析 1 原生质体在融合过程中可能出现多种融合方式 进而形成不同的杂种细胞 因此应进行筛选 2 杂种细胞形成的标志是细胞壁的再生 此过程与高尔基体等细胞器有关 3 植物体细胞杂交的结果是获得杂种植株 整个过程包括细胞融合和植物组织培养两个阶段 4 杂种植物之所以具有两个亲本性状的根本原因在于其内含有两个亲本的遗传物质 3 应用 可突破生殖隔离 克服远缘杂交不亲和的障碍 实现不同物种间的遗传物质重组 从而获得异源多倍体 三 动物细胞培养1 概念 从动物机体中取出相关的组织 将它分散成单个细胞 然后放在适宜的培养基中 让这些细胞生长和繁殖 动物细胞培养技术是其他细胞工程技术的基础 2 过程 1 取材 一般选取动物胚胎或幼龄动物的组织或器官 2 制备细胞悬液 将材料剪碎 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理 使之分散成单个细胞 然后用培养液稀释制成细胞悬液 3 原代培养 动物组织消化后的初次培养称为原代培养 在培养过程中 细胞会出现贴壁生长和接触抑制现象 4 传代培养 对贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶等处理 然后分瓶继续培养的过程称为传代培养 细胞在传至10 50代左右时其增殖会逐渐缓慢 以至于停止增殖 但部分细胞因细胞核型发生变化 会朝向等同于癌细胞的方向发展 3 培养条件 1 无菌 无毒的环境 对培养液和所有培养用具进行灭菌处理 在培养液中添加一定量的抗生素 定期更换培养液 以清除代谢产物 2 营养 合成培养基的成分包括糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 在使用时 通常需加入血清 血浆等 3 温度和ph 适宜温度为36 5 0 5 ph为7 2 7 4 4 气体环境 所需气体主要有o2和co2 其中co2的主要作用是维持培养液的ph 4 应用 1 制备有价值的生物制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体等 2 转基因动物的培育 3 检测有毒物质 判断某种物质的毒性 特别提醒动物细胞培养与植物组织培养的比较见下表 四 动物体细胞核移植技术和克隆动物1 概念 将一个动物细胞的细胞核 移入一个去核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 这个新的胚胎最终发育为动物个体 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 2 分类 哺乳动物核移植可分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植 由于动物体细胞分化程度高于胚胎细胞 因此动物体细胞核移植的难度更高 3 过程 1 供体细胞的采集和培养 2 受体细胞 卵母细胞 采集后 在体外培养到减数第二次分裂中期 并用微型吸管吸出细胞核与第一极体 3 将供体细胞注入去核卵母细胞后 通过电刺激使两细胞融合 构建重组胚胎 4 将重组胚胎移入代孕母体体内 发育成与供体遗传物质相同的个体 4 应用 1 加速家畜遗传改良进程 促进优良畜群繁育 2 保护濒危物种 3 生产医用蛋白 4 作为异种移植的供体 5 用于组织器官的移植 6 了解胚胎发育和衰老过程 特别提醒动物体细胞核移植过程分析 1 供体细胞应选取优良动物的体细胞 一般选用传代培养10代以内的细胞 2 受体细胞应选用处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞 因处于此期的细胞具备与精子受精的能力 3 将供体细胞注入去核卵母细胞后 需用电刺激或化学方法处理 激活受体细胞 使其完成减数分裂并发育为早期胚胎 4 生产出的克隆动物的性状与供体动物基本相同 但由于受体动物的细胞质基因也要控制性状 因此克隆动物并不完全和供体动物相同 5 此过程涉及动物细胞培养 显微注射技术 胚胎移植等技术操作 五 动物细胞融合与单克隆抗体1 动物细胞融合 1 概念 两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞 2 常用的诱导因素 聚乙二醇 灭活的病毒 电激等 3 意义 突破了有性杂交方法的局限 使远缘杂交成为可能 2 单克隆抗体 1 制备过程 对小鼠注射特定的抗原蛋白 以使其产生相应的b淋巴细胞 b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 可形成多种杂交细胞 用特定的选择性培养基进行筛选 未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞会死亡 只有融合的杂种细胞才能生长 对杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测 可获得能分泌所需抗体的细胞 将能产生特定抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖或体外培养 可获得大量的单克隆抗体 2 杂交瘤细胞特点 既能大量繁殖 又能产生专一抗体 3 单克隆抗体的优点 特异性强 灵敏度高 产量大 4 单克隆抗体的应用 作为诊断试剂 准确识别各种抗原物质并特异性地与之结合 用于治疗疾病和运载药物 制成 生物导弹 高端突破巧思维攻艰克难攀高峰 03探究命题剖解热点 典例2叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可以用下面的图解简单表示 根据图解回答问题 1 图解中 酶解 所用的酶应该包括 和 2 原生质体的结构由 三部分组成 3 在培养基的成分中 除了各种营养成分外 还必须含有 才能诱导获得愈伤组织 4 获得原生质体后 需要对其活力进行检查 下列最适合的实验是 a 观察原生质体的结构是否完整b 观察细胞质流动c 观察细胞的有丝分裂d 观察叶绿体数目的多少 5 一般在培养基上培养24 48h后 大部分原生质体已再生出细胞壁 可以通过取样 利用25 蔗糖溶液以及其他用具 通过 实验来鉴别细胞壁是否已经再生 解析 对植物细胞酶解的目的是除去细胞壁 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶 因此酶解所需的酶是纤维素酶和果胶酶 原生质体包括细胞膜 细胞质和细胞核三部分 在植物组织培养的培养基中必须含有合适比例的生长素和细胞分裂素才能促使原生质体形成愈伤组织 活细胞的细胞质具有流动性 因此要对原生质体的活力进行检查时 观察细胞质流动最适合 植物细胞有无细胞壁再生 可以通过质壁分离和复原的实验来验证 答案 1 纤维素酶果胶酶 2 细胞膜 细胞质 细胞核 3 生长素细胞分裂素 4 b 5 植物细胞的质壁分离和复原 应用训练1 2012 安徽师大附中 下图是 白菜 甘蓝 均为二倍体 杂种植株培育过程 及杂种植株在密闭玻璃温室中一昼夜co2浓度变化曲线 请据图回答有关问题 1 过程常用的试剂是 与其相比 动物细胞融合过程中特有的方法是用 来处理 2 同白菜和甘蓝的有性杂交后代相比 上述方法得到的新植株 是否 可育 这是因为 3 据曲线分析 该植株开始积累有机物的时间在 积累有机物最多的时间在 该植株经过一昼夜后 能否 积累有机物 4 与曲线中co2浓度变化有关的细胞器是 请写出其增加膜面积的结构名称 解析 1 过程为原生质体融合 常用的促融剂为聚乙二醇 2 白菜和甘蓝体细胞杂交产生的是异源四倍体 其杂种细胞中有同源染色体存在 故可育 3 b点co2浓度开始下降 表明植物开始从外界吸收co2进行光合作用故开始积累有机物 c点是曲线最低点 从c点以后开始有机物的消耗 经过一天的积累 到18时 有机物积累量最多 由于吸收量与释放量一致 可见一昼夜后净产量为零 故一昼夜后不能积累有机物 答案 1 聚乙二醇灭活的病毒 2 是杂种细胞中有同源染色体 能产生正常的配子 3 6时18时否 4 叶绿体和线粒体基粒 或类囊体 和嵴 典例3某研究小组进行药物试验时 以动物肝细胞为材料 测定药物对体外培养细胞的毒性 供培养的细胞有甲 乙两种 甲细胞为肝肿瘤细胞 乙细胞为正常肝细胞 请回答下列有关动物细胞培养的问题 1 将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养 培养液及其他培养条件均相同 一段时间后 观察到甲细胞数量比乙细胞数量 2 在动物细胞培养时 通常在合成培养基中加入适量血清 其原因是 细胞培养应在含5 co2的恒温培养箱中进行 co2的作用是 3 在两种细胞生长过程中 当乙细胞铺满瓶壁时 其生长 药物试验需要大量细胞 两种细胞频繁传代 甲细胞比乙细胞可以传代的次数更 若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液 需用 消化处理 4 为了防止细胞培养过程中细菌的污染 可向培养液中加入适量的 5 已知癌基因x过量表达与肝肿瘤的发生密切相关 要试验一种抗肿瘤药物y对甲细胞生长的影响 可将甲细胞分为a b两组 a组细胞培养液中加入一定量的 b组细胞培养液中加入等量的无菌生理盐水 经培养后 从a b两组收集等量细胞 通过分别检测x基因在a b两组细胞中的 或 合成水平的差异 确定抗肿瘤药物y的药效 解析 本题考查动物细胞培养及实验设计遵循的单一变量原则 以及对实验结果进行分析总结得出结论的能力 癌细胞比正常细胞具有更强的生命活力 分裂速度更快 培养相同时间得到数量更多 动物细胞培养基需有糖类 葡萄糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 通常还要添加一定量血清或血浆 另外还要有适量o2和co2 需适宜的温度和ph 还要有严格的无菌环境 可通过添加抗生素防止培养过程中杂菌滋生 癌细胞无接触抑制现象 但正常细胞有 因而会有贴壁生长现象 需定期用胰蛋白酶处理 另外实验设计设置对照组 要遵循单一变量原则 答案 1 多 2 血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液ph 3 停止多胰蛋白酶 4 抗生素 5 药物y溶液mrna蛋白质 应用训练2 2012 浙江 下列关于动物细胞培养的叙述 正确的是 a 培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞b 克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变c 二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的d 恶性细胞系的细胞可进行传代培养 解析 本题考查动物细胞培养和克隆的相关知识 意在考查考生对动物细胞培养的理解 由于接触抑制 培养的动物细胞在培养壁上只能形成单层细胞 故a错误 克隆形成的细胞群 由于来源于一个共同的细胞 故基因型相同 故b错误 二倍体细胞通常为有限细胞系 传代培养次数通常是有限的 故c错误 恶性细胞系属于连续细胞系 可进行传代培养 故d正确 答案 d 典例3 2012 西城质检 1975年科学家首次利用b淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体 请根据图回答问题 1 病原体注入小鼠体内后 要经过 细胞处理后形成抗原 mhc复合体 才能被免疫细胞识别 2 制备单克隆抗体所用的b淋巴细胞一般从脾中采集 然后以 作诱导剂 使b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合 通过筛选和克隆培养 获得的杂交瘤细胞具有 的特点 3 单克隆抗体的特点是 根据上图写出应用杂交瘤技术获得单克隆抗体的两种主要方法 解析 灭活的仙台病毒和聚乙二醇均可诱导动物细胞融合 杂交瘤细胞同时具有两个亲代细胞的遗传特性 可以在体外也可以在体内培养杂交瘤细胞获得单克隆抗体 答案 1 吞噬 2 灭活的仙台病毒或聚乙二醇既能产生特异性抗体 又能无限增殖 3 特异性强 纯度高 或 专一性强 灵敏度高 体外培养法和动物体内培养法 应用训练3 科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因 prg 该基因能激发许多动物细胞分裂 这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景 请回答以下相关问题 1 利用细胞融合技术制备单克隆抗体 促进动物细胞融合常用的诱导因素是