【金版教程】高考生物一轮复习 2 细胞工程课件 新人教版选修3.ppt

专题二细胞工程 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产品 细胞水平或细胞器水平 遗传物质 看一看 在诱导愈伤组织分化时哪些物质起作用 提示 植物激素在愈伤组织的分化中起重要作用 生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化 细胞分裂素是促进细胞的分裂和不定芽的分化 1 植物细胞的全能性 1 概念 具有某种生物的任何一个细胞 都具有的潜能 2 原理 细胞内含有本物种的 3 全能性表达条件 具有完整细胞结构 处于状态 提供一定的 和其他适宜外界条件 全部遗传信息 发育成完整生物体 全部遗传信息 离体 营养 激素 2 植物组织培养技术 1 原理 植物细胞具有 2 过程 全能性 3 植物体细胞杂交技术 1 过程 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 过程是原生质体间的融合 人工诱导融合的方法基本分为两大类 物理法和化学法 物理法包括 振动 等 化学法一般用作为诱导剂来诱导细胞融合 植物细胞壁 纤维素酶和果胶酶 离心 电激 聚乙二醇 peg 过程是原生质体融合后再生出细胞壁 这是原生质体融合成功的标志 在此过程中融合后的原生质体内活跃的细胞器是 2 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 高尔基体 4 植物细胞工程的应用 3 细胞产物的工厂化生产 如人参皂甙干粉的生产 想一想 什么是人工种子 它有什么优点 提示 人工种子是以植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等为材料 包装上人工薄膜制成 它的优点是可以保持优良品种的遗传特性 生产上也不受季节的限制 1 动物细胞工程常用的技术手段 动物细胞培养 动物细胞核移植 生产单克隆抗体等 其中技术是其他动物细胞工程技术的基础 动物细胞融合 动物细胞培养 2 动物细胞培养 1 过程 2 培养条件 无菌无毒环境 通常在培养液中添加一定量的 以防培养过程中的污染 此外 定期 防止代谢产物积累对细胞自身造成危害 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 适宜的温度和ph 温度为36 5 0 5 ph为7 2 7 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 抗生素 更换 培养液 血清 血浆 维持培养液的ph 3 应用 生物制品的生产 转基因动物的培养 检测 医学研究等 3 动物体细胞核移植 1 原理 2 过程 有毒物质 动物细胞核具有全能性 4 单克隆抗体的制备 1 原理 细胞增殖 2 方法 物理法 离心 振动 电激 化学法和生物法 灭活的病毒 3 过程 4 单克隆抗体的特点 灵敏度高 可大量制备 细胞膜的流动性 特异性强 议一议 如何通过细胞培养检测有毒物质毒性的大小 提示 用含有一定浓度有毒物质的细胞培养液和正常细胞培养液同时培养正常细胞 通过对照观察变异细胞的百分数来确定其毒性强弱 小贴士莱迪 lady 是在新西兰南部恩德比岛生活的最后一头稀有奶牛 体细胞克隆技术已成功地创造了它的基因复制品 埃尔茜 elsie 生于1998年7月31日 这是用体细胞克隆进行动物保护的第一个例子 议一议 鼠的单克隆抗体能否用于人体疾病的治疗 提示 不能 因为小鼠的b淋巴细胞所产生的抗体与人体b淋巴细胞产生的抗体是不同的 1 植物繁殖的新途径 1 微型繁殖 用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 也叫快速繁殖技术 优点有 能保持亲本的一切优良性状 子代个体具有的遗传物质与亲本一样 选材少 培养周期短 繁殖率高 不受自然生长季节的限制 便于自动化管理 有利于进行工厂化培养 2 作物脱毒 是利用茎尖 根尖等无毒组织 进行微型繁殖 由于微型繁殖操作过程必须在无菌条件下操作 所获幼苗是无毒的 3 人工种子 组成 人工种子是利用植物组织培养获得胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等 然后包上人工种皮就形成了人工种子 如图 人工种子有以下优点 可使在自然条件下不结实或种子昂贵的植物得以繁殖 保持亲本的优良性状 因该过程为无性繁殖 节约粮食 减少种子的使用 可以控制添加一些物质 如除草剂 农药 促进生长的激素 有益菌等 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 稳定遗传 缩短育种年限 3 细胞产物的工厂化生产 培养到愈伤组织阶段 细胞产物有蛋白质 脂肪 糖类 药物 香料 生物碱等 科学家用植物体细胞杂交方法 将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合 成功地培育出了 番茄一马铃薯 杂种植株 如图 其中 表示过程 英文字母表示细胞 组织或植株 据图回答下列问题 1 实验过程 的技术是 在此之前使用 酶处理细胞以除去细胞壁 如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中 细胞是何形状 过程 如放在神舟七号飞船上则更易进行 这是因为 与过程 密切相关的具有单层膜结构的细胞器为 2 在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中 依据的原理是 其中过程 相当于 过程 涉及的分裂方式为 3 若番茄细胞内有m条染色体 马铃薯细胞含n条染色体 则 番茄 马铃薯 细胞内含 条染色体 若杂种细胞培育成的 番茄 马铃薯 植株为四倍体 则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于 倍体植株 4 如果形成c细胞的a b细胞都是番茄细胞 那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是 5 若将该方案用在sars的研究和治疗上 则从理论上讲c细胞的制备可采用 细胞和 的融合 如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列 则可采用 方法 以 为原料合成出该sars抗体的基因 解析 1 植物体细胞杂交技术首先应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁 然后是两种原生质体融合 原生质体放在等渗溶液中 细胞呈现圆球形 过程 是细胞壁再生的过程 与此有关的细胞器为高尔基体 2 杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是植物细胞的全能性 杂种细胞的组织培养过程要经过脱分化和再分化过程 在植物组织培养过程中不涉及减数分裂 只有有丝分裂 3 若番茄细胞内有m条染色体 马铃薯细胞内有n条染色体 则产生的 番茄一马铃薯 细胞所含的染色体为二者的数目之和 即为m n条染色体 属于异源四倍体 该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株虽然含有2个染色体组 由于是由配子发育而来 自然是单倍体 4 如果杂种细胞的两个细胞为同一种生物细胞 要获得融合细胞的更好方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 用植物体细胞杂交技术反而麻烦多了 5 制备单克隆抗体需要用经过免疫的b淋巴细胞如sars患者或康复者的b淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合 制成杂交瘤细胞 如果分析出了所产生抗体的氨基酸序列 则可采用化学合成方法 以脱氧核苷酸为原料合成该sars抗体的基因 答案 1 原生质体融合纤维素酶和果胶呈圆球形飞船上无重力干扰更易进行细胞的融合高尔基体 2 植物细胞的全能性脱分化有丝分裂 3 m n单 4 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 5 小鼠的骨髓瘤sars患者或康复者的b淋巴细胞化学合成脱氧核苷酸 1 植物组织培养和动物细胞培养的比较 2 植物体细胞杂交和动物细胞融合的比较 有性生殖的生物产生后代需进行受精作用 植物体细胞杂交要进行原生质体的融合 单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合 可见细胞的融合技术有着广泛的应用 下列为细胞融合的简略过程 据图回答相关问题 1 若a b分别是基因型为hhrr hhrr两个烟草品种的花粉 且这两对基因分别位于两对同源染色体上 由于一对隐性纯合基因 rr或hh 的作用 在光照强度大于800lx时都不能生长 要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为hhrr的杂种细胞 较为简便的筛选方法是 2 若a b表示两种植物体细胞 则由d细胞形成杂种植株的原理是 这种育种方法的优点是 3 若a b分别为骨髓瘤细胞和效应b细胞 则d细胞特点是 由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较 具有 的特点 生产一般不能通过直接培养效应b细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是 4 下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解 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 顺序是 解析 1 基因型为hhrr的烟草可产hr及hr花粉 基因型为hhrr烟草可产生hr及hr花粉 故融合细胞的基因型可存在hhrr hhrr hhrr及hhrr和各类型花粉自身融合类型 在这些所有的融合类型中 在光照大于800lx下能生长的只有hhrr 故可用该光照作为选择条件 2 d细胞形成杂种植株的原理在于植物细胞的全能性 3 若a b分别为骨髓瘤细胞和效应b细胞 则二者融合后产生的杂交瘤细胞既可无限增殖又可产单一抗体 4 欲制备单克隆抗体需先向小鼠注射抗原获得产单一抗体的效应b细胞之后将其与骨髓瘤细胞融合 答案 1 用大于800lx光照 2 植物细胞的全能性克服了远缘杂交不亲和的障碍 3 既能无限繁殖 又能产生特定的抗体特异性强 灵敏度高 化学性质单一效应b细胞高度分化 不能增殖 4 如图 植物细胞工程与动物细胞工程的比较1 核移植和植物体细胞杂交产生的后代中都含有两个亲本的遗传物质 植物组织培养和人工种子产生的后代中都只含一个亲本的遗传物质 2 植物体细胞杂交中去掉细胞壁的原因是这层细胞壁阻碍了植物体细胞杂交融合 动物细胞培养中用胰蛋白酶处理动物组织的目的是使组织分散成单个细胞 某同学在学习 细胞工程 时 列表比较了动植物细胞工程的有关内容 你认为有几处不正确 a 0b 1c 2d 3 解析 动物的组织块剪碎后只能用胰蛋白酶处理 而不能用胃蛋白酶处理 植物的原生质体的促融方法可用物理法或化学法 而不用生物法 植物组织培养的培养基中的糖用的是蔗糖 而不用葡萄糖 答案 d 植物细胞工程的基本技术及应用在做植物组织培养的题目时 只要掌握了植物组织培养的各个阶段 脱分化和再分化用到的植物激素和植物组织培养的原理 就能很好地做好这类题目 植物体细胞杂交也是运用了植物组织培养技术 把去壁的植物细胞融合为一个杂交细胞 然后诱导成为一个植物体 记住 植物细胞工程应用的是植物细胞的全能性原理 最终的结果是获得了完整的植物体 2012 石家庄质检一 下图为通过植物体细胞杂交培育 番茄 马铃薯 植株的过程 请回答 1 通过 过程处理后可获得具有活力的 过程 一般可用 作为诱导剂来诱导细胞融合 2 过程为 即让已经分化的细胞经过诱导后 失去其特有的 而转变为未分化的状态 3 过程表示通过 形成不同的组织和器官 其根本原因是 4 过程 的细胞工程技术是 其培养时选用的材料通常是分生组织 原因是 5 植物体细胞杂交的研究在 方面 取得了巨大突破 解析 第 2 小题中 为脱分化 即由已经分化的细胞到未分化的细胞的过程 此时细胞失去了原有的分化状态 成为了未分化的状态 全能性提高了 很多同学对失去其特有的分化状态填不上来 过程是将植物细胞的细胞壁去掉 获得原生质体的操作 过程是将获得的原生质体诱导融合为杂种细胞 再生出细胞壁标志着细胞融合成功 为脱分化 为再分化 形成不同的组织和器官 细胞分化的根本原因是基因的选择性表达 为植物的组织培养技术 在进行植物组织培养时一般选用分生组织的原因是全能性高 易培养形成愈伤组织 植物体细胞杂交克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍 答案 1 原生质体聚乙二醇 2 脱分化分化状态 或结构和功能 3 再分化基因选择性表达 4 植物组织培养全能性高 易培养形成愈伤组织 5 克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍 单克隆抗体的制备过程制备单克隆抗体的过程中有两次筛选 第一次筛选是在b淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合之后 第二次筛选是在杂交瘤细胞中筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞 这是制备单克隆抗体的两个重要环节 在制备单克隆抗体时 其制备过程及细胞的融合情况在考试题目中时有出现 因此我们复习时也要引起重视 2012 济南理综 科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接 实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造 生产出对人体的不良反应减少 效果更好的鼠 人嵌合抗体 用于癌症治疗 下图表示形成鼠 人嵌合抗体的过程 请据图回答 1 鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取b淋巴细胞 在诱导剂的作用下与 融合 形成 细胞 并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体 这种抗体与普通血清抗体相比较 最主要的优点在于它的 可大量制备 2 与植物原生质体的融合相比 动物细胞融合在诱导融合方法方面的主要区别是还常用 诱导融合 3 生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞 主要原因是 4 科学家通过基因拼接 将鼠源抗体基因改造成鼠 人嵌合抗体基因 然后导入到鼠淋巴细胞中 这个过程中用到的工具酶有 改造抗体属于 工程的范畴 解析 第 2 小题诱导动物细胞融合的方法除了和植物的诱导方法大致相同外 还可以用灭活的病毒进行诱导 这个知识点有些同学没有掌握 鼠的b淋巴细胞和骨髓瘤细胞在诱导剂的作用下发生细胞融合 形成杂交瘤细胞 它具备了瘤细胞体外无限增殖的能力 同时也具有浆细胞不断产生抗体的能力 因此可以获得单克隆抗体 单克隆抗体的特点是特异性强 灵敏度高 生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞 是因为浆细胞不能无限增殖 鼠一人嵌合抗体基因的形成利用的工具酶有限制酶和dna连接酶 改造抗体属于蛋白质工程的范畴 答案 1 骨髓瘤细胞杂交瘤特异性强 灵敏度高 2 灭活病毒 3 浆细胞不能无限增殖 4 限制酶dna连接酶蛋白质 1 2011 天津 1 下列有关酶的叙述正确的是 a 酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸b 酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率c 在动物细胞培养中 胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞d dna连接酶可连接dna双链的氢键 使双链延伸 解析 本题综合考查酶的化学本质 作用原理 专一性和在现代生物科技中的应用等 意在考查考生的理解能力 要求考生能理解所学知识的要点 把握知识间的内在联系 酶的化学本质是蛋白质或rna 其基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸 脱氧核糖核苷酸是dna的基本组成单位 a错误 酶只能通过降低反应物的活化能来提高化学反应速率 不能为反应物提供能量 b错误 胰蛋白酶可以促进细胞之间的粘连物质水解 使细胞分散开 c正确 dna连接酶可以催化五碳糖和磷酸之间形成磷酸二酯键 d错误 答案 c 2 2011 江苏高考 14 关于现代生物技术应用的叙述 错误的是 a 蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质b 体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体c 植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒d 动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育 解析 本题考查蛋白质工程与细胞工程等相关知识 意在考查考生的判断分析能力 基因工程产生的是自然界中原有的蛋白质 而蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质 a项正确 b项中克隆动物应用的是细胞核移植技术 而制备单克隆抗体应用的是动物细胞融合技术 用茎尖进行植物组织培养可获得脱毒苗 c项正确 动物细胞培养技术可用于转基因动物的胚胎早期培养 d项正确 答案 b 3 2011 江苏高考 16 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是 a 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞b 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株c 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子d 植物耐盐突变体可通过添加适量nacl的培养基培养筛选而获得 解析 本题考查植物细胞工程的相关知识 意在考查考生的综合分析与知识迁移能力 a项中愈伤组织是一团排列疏松而无规则 高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞 不具有特定的结构和功能 b项中二倍体植株的花粉中只含一个染色体组 培养得到的个体为单倍体 高度不育 其幼苗需用秋水仙素处理后才能稳定遗传 c项中愈伤组织不能用于制备人工种子 d项中用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型 答案 d 4 2011 安徽高考 31 家蚕细胞具有高效表达外源基因能力 将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养 可以提取干扰素用于制药 1 进行转基因操作前 需用 酶短时处理幼蚕组织 以便获得单个细胞 2 为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达 需要把来自cdna文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的 和 之间 3 采用pcr技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞 该pcr反应体系的主要成分应该包含 扩增缓冲液 含mg2 水 4种脱氧核糖核苷酸 模板dna 和 4 利用生物反应器培养家蚕细胞时细胞会产生接触抑制 通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中 这样可以 增加培养的细胞数量 也有利于空气交换 解析 考查的知识点为动物细胞培养和基因工程 1 为了使组织分散为单个细胞通常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶 2 启动子位于目的基因的首端 终止子位于目的基因的尾端 3 pcr反应体系的主要成分包含扩增缓冲液 含mg2 水 4种脱氧核糖苷酸 模板dna taqdna聚合酶 两种引物 4 细胞离体培养时通常表现出 贴壁生长和接触抑制 多孔的中空薄壁小玻璃珠能增大贴壁生长的附着面积 增加培养的细胞数量 答案 1 胰蛋白酶 或胶原蛋白酶 2 启动子终止子 3 taqdna聚合酶对干扰素基因特异性的dna引物对 4 增大细胞贴壁生长的附着面积 5 2011 天津 8 絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物 能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀 起到净化污水的作用 为进一步提高对石油污水的净化效果 将絮凝性细菌和石油降解菌融合 构建目的菌株 其流程图如下 据图回答 1 溶菌酶的作用是 2 peg的作用是 3 经处理后 在再生培养基上 未融合的a b难以生长 图中ab融合菌能生长和繁殖的原因是 4 目的菌株的筛选 筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物 又能在含有 的培养基上生长的ab融合菌 选择效果最好的为目的菌株 5 为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果 将目的菌株进行发酵培养 定时取发酵液 加入石油污水中 同时设置 为对照组 经搅拌 静置各3分钟后 分别测定上层水样的石油浓度cod值 cod值越高表示有机物污染程度越高 计算石油去除率和cod去除率 结果如下图 6 目的菌的种群增长曲线是 型 在40 44小时 发酵液对石油污水的净化效果最好 其原因是 解析 本题主要考查细胞融合 种群增长等相关知识 意在考查考生的理解能力和运用所学知识解决实际问题的能力 细菌含有细胞壁 溶菌酶的作用是去除其细胞壁 便于原生质体的融合 实验探究的是目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果 应设置不加发酵液的石油污水作为对照 由图示曲线可以看出目的菌的种群增长曲线呈 s 型 答案 1 分解细胞壁 2 诱导原生质体融合 3 两亲本失活部位不同 融合后活性部位互补 4 石油 5 不加发酵液的石油污水 6 s此期间 目的菌及产生的絮凝活性高分子化合物的含量高 1 2012 西工大一模 下图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图 有关叙述正确的是 a 利用此过程获得的试管苗可能为杂合子b 过程中都会发生细胞的增殖和分化c 多倍体植株的培育需经过如图所示过程d 此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 解析 植物的组织培养过程是无性繁殖的过程 如果离体的组织来自纯合子 将来得到的试管苗是纯合子 如果离体的组织来自杂合子 将来得到的试管苗是杂合子 为脱分化 为再分化 脱分化过程没有细胞的分化 用秋水仙素处理萌发的种子和幼苗培养就可获得多倍体植株 不需组织培养过程 植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性而不是细胞膜的流动性 答案 a 2 2012 江苏南通一模 下列有关植物体细胞杂交技术的描述 不正确的是 a 利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株b 获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶c 通常用聚乙二醇或灭活病毒诱导原生质体融合d 可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞解析 灭活病毒是诱导动物细胞融合的方法 而不能诱导植物细胞原生质体融合 答案 c 3 2012 苏北四市一模 进